机械毕业设计论文-包钢轨梁厂bd3轧机压下及平衡系统设计

机械毕业设计论文-包钢轨梁厂bd3轧机压下及平衡系统设计内容摘要：

Qv v   32  minm 当活塞收回时   322 104  dDQv v =   322 = minm （ 3） 压下 缸的计算 活塞伸出时 32 104  DQv v =G  32 9 minm 当活塞收回时   322 104  dDQv v =   322  G= minm 速比 内蒙古科技大学毕业设计说明书 25 液压缸活塞往复运动的速度之比   222222442112dDDdDDAAvv  式  ]5[ 计算速比主要是为了确定活塞杆的直径和是否设置缓冲装置。 速比不宜过大或过小，以免产生过大的背压或造成活塞杆太细稳定性不好。 可参考下表选定： 表 活塞往复运动的速比  因为系统的压力为 30Mpa，可选择活塞的速比为  =2。 活塞的理论推力和拉力 油液作用在活塞上的液压力，对于双作用单活塞杆液压缸来说，活塞受力如图 ： 图 活塞受力分析图 （ 1） 水平辊调整缸的计算： 活塞杆伸出时的理论推力 F1 为 6211 104  pDPAF  N662   式  ]1[ 活塞杆缩回时的理论推力 F2 为 内蒙古科技大学毕业设计说明书 26   622622 10410  pdDPAF    N662   式   ]5[ 其中， A1—— 活塞无杆侧有效面积，单位 2m ； A2—— 活塞有杆侧有效面积，单位 2m ； P—— 供油压力（工作油压），单位 Mpa。 D—— 活塞直径（液压缸内径），单位 m； d—— 活塞杆直径，单位 m。 （ 2）立辊调整缸的计算 活塞杆伸出时的理论推力 F1 为 6211 104  pDPAF  = N662  式   ]5[ 活塞杆缩回时的理论推力 F2 为   622622 10410  pdDPAF =   N6622  其中， A1—— 活塞无杆侧有效面积，单位 2m ； A2—— 活塞有杆侧有效面积，单位 2m ； P—— 供油压力（工作油压），单位 Mpa。 D—— 活塞直径（液压缸内径），单位 m； d—— 活塞杆直 径，单位 m。 （ 3）压下缸（夹紧缸） 活塞杆伸出时的理论推力 F1 为 6211 104  pDPAF  = N662  式   ]5[ 活塞杆缩回时的理论推力 F2 为   622622 10410  pdDPAF    N6622   内蒙古科技大学毕业设计说明书 27 其中， A1—— 活塞无杆侧有效面积，单位 2m ； A2—— 活塞有杆侧有效面积，单位 2m ； P—— 供油压力（工作油压），单位 Mpa。 D—— 活塞直径（液压缸内径），单位 m； d—— 活塞杆直径，单位 m。 活塞允许的最大行程 （ 1） 水平辊调整缸的计算： 在初步确定活塞的行程时，主要是按照实际工作需要的长度来考虑，但这一工作行程并不一定是液压缸的稳定性所允许的行程。 为了计算行程，应首先计算出活塞的最大允许长度 Lk[9]。 因活塞杆一般为细长杆，当 Lk≥ （ 10~15） d 时，由欧拉公式推导出： kk FEIL 2 （ mm） 式  ]1[ 其中： Fk—— 活塞杆弯曲失稳临界压缩力，单位 N， Fk≥ Fnk。 F—— 活塞杆纵向压缩力，单位 N； nk—— 安全系数，通常 nk=~6； E—— 材料的弹性模数。 钢材 E= 105Mpa； I—— 活塞杆横截面惯性矩，单位 4mm ，圆截面 I= 44 dd 。 将上列数据代入并简化后 kk FdL 2320   62  式   ]5[ （ 2） 立辊调整缸的计算 在初步确定活塞行程时，主要是按实际工作需要的长度来考虑， 但 这一工作内蒙古科技大学毕业设计说明书 28 行程并不一定是液压缸的稳定性所允许的行程。 为了计算行程，应首先计算出活塞的最大允许长度 Lk。 因活塞杆一般为细长杆，当 Lk≥ （ 10~15） d 时，由欧拉公式推导出： kk FEIL 2 （ mm） 式   ]5[ 其中： Fk—— 活塞杆弯曲失稳临界压缩力，单位 N， Fk≥ Fnk。 F—— 活塞杆纵向压缩力，单位 N； nk—— 安全系数，通常 nk=~6； E—— 材料的弹性模数。 钢材 E= 105Mpa； I—— 活塞杆横截面惯性矩，单位 4mm ，圆截面 I= 44 dd 。 将上列数据代入并简化后 kk FdL 2320   62  式   ]5[ （ 3） 压下缸的计算： 在初步确定活塞的行程时，主要是按照实际工作需要的长度来考虑，但这一工作行程并不一定是液压缸的稳定性所允许的行程。 为了计算行程，应首先计算出活塞的最大允许长度 Lk[9]。 因活塞杆一般为细长杆，当 Lk≥ （ 10~15） d 时，由欧拉公式推导出： kk FEIL 2 （ mm） 式   ]5[ 其中： Fk—— 活塞杆 弯曲失稳临界压缩力，单位 N， Fk≥ Fnk。 F—— 活塞杆纵向压缩力，单位 N； nk—— 安全系数，通常 nk=~6； 内蒙古科技大学毕业设计说明书 29 E—— 材料的弹性模数。 钢材 E= 105Mpa； I—— 活塞杆横截面惯性矩，单位 4mm ，圆截面 I= 44 dd 。 将上列数据代入并简化后 kk FdL 2320 =   62  式   ]5[ 液压缸长度的计算 （ 1）水平辊调整缸的计算： 对于各种安装导向条件的液压缸，活塞杆计算长度 L= kLn    （ 2）立辊调整缸的计算： 对于各种安装导向条件的液压缸，活塞杆计算长度 L= kLn  m40  （ 3）压下缸的计算： 对于各种安装导向条件的液压缸 ，活塞杆计算长度 L= kLn =  m96  缸筒壁厚的计算 （ 1） 水平辊调整缸的计算： 缸筒材料选用常用的 ZG270500 的无缝钢管，调质硬度为 260HBW。 查手册【 5】表 21— 6— 7 查的该材料的 M p aM p a sb 3 6 0,6 1 0  。 由于系统压力为30Mpa,所以壁厚应按厚壁筒计算， 参照手册【 5】： 缸筒壁厚为： 210 cc  关于 0 的值，可按下列情况分 别计算： 内蒙古科技大学毕业设计说明书 30 当 D 时，pDp 2max0  ； 当 ~D 时，maxmax0 pDpp  ； 当 D 时，  m a xm a x0 ppDpp 或   132 m a x0 pDpp  式  ]5[ 式中， maxp —— 缸筒内最高工作压力，当工作压力 p≥ 16Mpa 时， maxp =,即 maxp =30Mpa； p —— 缸筒材料的许用应力， p = nb ， n 为安全系数，通常取 n=5。 将数据代入上式中，得： 当 D 时，  ； 当 ~D 时，  ； 当 D 时， 。 实际上，当 D 时，材料使用不够经济，应改用高屈服强度的材料。 因此，由手册【 5】表 — 50 选用壁厚系列中的 80mm。 （ 2） 立辊调整缸的计算： 缸筒材料选用常用的 ZG270500 的无缝钢管，调质硬度为 260HBW。 查手册【 5】表 21— 6— 7 查的该材料的 M p aM p a sb 3 6 0,6 1 0  。 由于系统压力为30Mpa,所以壁厚应按厚壁筒计算，参照手册【 5】： 缸筒壁厚为： 210 cc  关于 0 的值，可按下列情况分别计算： 内蒙古科技大学毕业设计说明书 31 当 D 时，pDp 2max0  ； 当 ~D 时，maxmax0 pDpp  ； 当 D 时，  m a xm a x0 ppDpp 或   132 m a x0 pDpp  式  ]5[ 式中， maxp —— 缸筒内最高工作压力，当工作压力 p≥ 16Mpa 时， maxp =,即 maxp =30Mpa； p —— 缸筒材料的许用应力， p = nb ， n 为安全系数，通常取 n=5。 将数据代入上式中，得： 当 D 时，  ； 当 ~D 时，  ； 当 D 时， 。 实际上，当 D 时，材料使用不够经济，应改用高屈服强度的材料。 因此，由手册【 5】表 — 50 选用壁厚系列中的 70mm。 活塞及活塞杆设计 由于活塞在液体压力的作用下沿缸筒往复运动，因此，它与缸筒的配合应适当，既不能过紧，也不能间隙过大。 配合过紧，不仅使最低启动压力增大，降低机械效率，而且容易损坏缸筒和活塞的滑动配合表面；间隙过大，会引起液压缸内部泄露，降低容积效率，使液压缸达不到要求的设计性能。 液压力的大小与活塞的有效工作面积 有关，活塞直径应与缸筒内径一 致。 设计活塞时，主要任务就是确定活塞的结构形式。 内蒙古科技大学毕业设计说明书 32 活塞及活塞杆的结构形式 根据密封装置形式来选用活塞结构形式（密封装置按工作条件确定）。 本设计选用整体活塞。 因为整体活塞在活塞周围上开沟槽，安装密封圈，结构简单，但给活塞的加工带来困难，密封圈安装时也容易拉伤和扭曲。 根据【 5】表 21613，选择杆体为实体杆。 活塞杆的外端头部与轧辊的拖动机构相连接，为了避免活塞杆在工作中产生偏心承载力，适应液压缸的安装要求，提高其使用效率，应根据载荷的具体情况选择适当的杆头连接形式【 7】。 因为缸工作时轴线固定不 动，所以采用大螺栓头式。 根据【 5】表 21614，水平辊调整缸活塞的直径为 380mm，长度 280mm，立辊调整缸 活塞杆的直径为 300 mm，长度 305 mm。 根据 [5]表 21614，压下缸活塞杆的直径为 90 mm，长度 300 mm。 活塞及活塞杆的密封 在液压传动系统及其元件中，安置密封装置和密封元件的作用，在于防止工作介质的泄露及外界尘埃和异物的侵入。 设置于密封装置中、起密封作用的元件称为密封件。 液压传动的工作介质，在系统及元件的容腔内流动或暂存时，由于压力、粘度、间隙等因素的变化，而导致少量工作介质越过容腔边界，由高压腔向低压腔或外界流出，这种“越界流出”现象称为泄露。 泄露分为外泄漏和内泄漏两类，内泄漏是指在系统或元件内部工作介质由高压腔向低压腔的泄露。 由于液压缸的进油腔和回油腔之间的液压油不可以联通，否则就会造成液压缸爬行和内部泄露， 而内泄漏会引起系统容积效率的急剧下降，所以在活塞部分和液压缸接触区域的上部选择毡圈油封进行密封，下部使用 O 型密封圈和 方内蒙古科技大学毕业设计说明书 33 形同轴密封件进行密封，毡圈油封的型号选择 φ 460 40，方形同轴密封件选择4600， O 型密封圈的型号选择 φ 460。 在活塞杆部分和液压缸的接触区域的上部选择毡圈油封进行密封，中部使用 O 型密封圈和方形同轴密封件进行密封，出于防尘考虑还需防尘圈的密封，毡圈油封得型号选择 φ 380 40，方形同轴密封件选择 3800， O 型密封圈的型号选择 φ 460，防尘圈选择 C 型。