25T整体式液压推钢机的设计
摘 要
推钢机是轧钢生产线上将钢坯推进加热炉内进行加热的专用设备，液压推钢机充分利用了液压油缸和液压系统的出力大、结构简单、体积小、动作灵活、操作方便、造价低的优点。本次设计主要是对25吨整体式液压推钢机进行研究，主要设计了25吨液压机的结构，通过对结构的分析计算出主要零件的尺寸。同时画出推钢机的主要零件图如油缸，导杆等，画出总体装配图，计算出电动机所需的功率以及选取适合的电动机等。
关键词： 推钢机 液压 装配
一、设计方案确定：
推钢机是冶金轧钢行业，炉前进料的主要设备。齿轮齿条式推钢机通过齿轮齿条的啮合传动把电机的旋转运动转变为齿条的直线运动。带动推杆进行推钢工作。其工作可靠，传动效率高。推力和行程大，但设备自身重量大。而液压推钢机充分利用了液压油缸和液压系统的出力大、结构简单、体积小、动作灵活、操作方便、造价低的优点。无论是使用效果还是经济方面液压推钢机都优于机械推钢机：
目前液压式推钢机被广泛地应用在轧钢生产炉前进料。本方案选用液压式推钢机。液压型推钢机由液压油缸、液压泵站、平衡推杆及底座等组成。
1、设计要求：钢坯长20m,宽0.14m,厚0.14m；推钢机工作环境为高温、高尘的环境。推钢机的参数如下表1-1所示
表 1-1 液压式推钢机的设计参数
炉长 炉前长 工作行程 推速 返程速度 最大行程 推料长度
23m 2m 1500mm 0.065m/s 0.13m/s 1500mm 2000mm
(注：钢料 140mm X140mm X1500mm)
2、推力计算
1）推移钢坯根数：
根数=（炉长+炉前距离）/钢坯宽度
=（23000+2000）/140=180根
2）单根重量：
单根钢坯重量m =体积×密度=0.14×0.14×2×7.85×103=308kg
钢坯的密度7.85g/cm3=7.85×103kg/m3
3）钢坯总重量
钢坯总重量m总=180×308=55.4×103 kg
4）推力计算
推力 F推 = 钢坯总质量×g×摩擦系数×启动系数
=55.4×103 ×9.8×0.35×1.3= 247×103（N）
其中摩擦系数f = 0.35，启动系数k=1.3
二、结构方案的选择：
由于推钢机推力较大（25T），推料长度较长（2.0米），为了使推钢机具有良好的工作性能可以采用单油缸双导杆结构，两导杆之间有一定中心距，并且两导杆采用两端固定式以增加整个机构的强度和提高导杆工作稳定性。为了使两导杆在工作时不因为所受载荷的不同而引起两导杆工作速度不同步的现象，对导杆采用了刚性同步，即在两导杆之间加上一个油缸实现强制同步。该结构简单，工作可靠，维修方便，同步精度高。如果采用节流阀的液压同步回路，由于其同步精度低（4-5）%，这对推缸机的工作性能影响较大，同时很可能会造成损坏油缸，折断活塞杆头等事故。同样，如果采用分流阀的液压同步回路系统简单、经济，但其同步精度亦较低（2-5%），同样会对推钢机造成影响。
由于采用了刚性同步，而刚性同步又是通过导向杆和推头来实现的，所以，导向杆和推头之间的连接必须采用刚性联接，以保证同步精度。
有时由于两导杆所受载荷不同，而引起两导杆不同步，产生了一个较大的弯矩，该弯矩通过活塞杆头传给推头和导向杆。如果活塞杆和推头的联接采用刚性联接，那么该弯矩很可能会折断活塞杆头。为了防止事故发生，将油缸和推头的联接采用了销轴联接，在水平方向给其一个自由度，这样既不影响推钢机的正常工作又防止了折断轴头。
另外由于推钢机的工作行程较长（1500mm），推头重量较重，所以通过导向杆传给导向套的力较大，使得导向杆和导向套之间的摩擦力增加影响推钢机正常工作。为改变这种情况，在推头上距离为炉子轨道宽处装置了两个导轮以支承推头重量和一部分导向杆重量，减小作用在导向套上的力，从而改善推钢机工作性能。
目 录
一、设计方案确定……………………………………………………………………1
二、结构方案的选择…………………………………………………………………2
三、液压系统方案的选择……………………………………………………………3
四、25T推钢机液压系统传动原理图………………………………………………5
五、液压元件表………………………………………………………………………6
六、系统的动作原理…………………………………………………………………6
七、液压系统说明 …………………………………………………………………7
八、确定活塞及活塞杆直径…………………………………………………………8
九、油缸的设计及有关计算…………………………………………………………8
十、油管的选用 ……………………………………………………………………13
十一 、液压油的选取 ………………………………………………………………15
十二、计算溢流阀的调定压力并选取各液压元件及说明…………………………15
十三、油缸活塞杆的最大返程速度…………………………………………………18
十四、单向节流阀的流量调整………………………………………………………19
十五、油泵流量的调整………………………………………………………………19
十六、电动机的功率计算及选取型号………………………………………………19
十七、系统发热及油箱容量的计算…………………………………………………19
十八、推头强度计算…………………………………………………………………21
十九、塞杆和推头连接销轴的直径计算……………………………………………22
二十、导向杆的强度计算……………………………………………………………23
二十一、导向套底脚螺栓的直径计算………………………………………………24
二十二、阀及液压辅助元件的功能…………………………………………………25
二十三、液压缸的安装、调试及故障诊断排除……………………………………26
课题需要完成的任务：
1. 设计准备工作：明确设计内容和要求，收集有关资料、图纸等准备工作。
2. 总体设计：确定传动方案，选择电动机并计算传动比和各轴转速、转矩、功率。
3. 传动件的设计计算：计算传动件作用力和几何尺寸。
4. 装配草图的绘制：确定结构方案，绘制装配草图，校核强度及寿命。
5. 装配图（总图及主要部件装配图）和零件图6-7张的绘制。
6. 编写设计计算说明书：包括所有的计算，并附有必要的简图。说明书最后要有设计总结。
7. 答辩准备并答辩。
参考文献
[1] 成大先. 机械设计手册. 北京： 化学工业出版社， 2010
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[4] 马履中. 机械原理与设计. 北京： 高等教育出版社， 2009
[5] 马兰. 机械制图. 北京： 人民教育出版社， 2006
[6] 张铁军. 机械工程. 北京： 高等教育出版社， 2011
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