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带钢处理线钢卷小车提升缸的优化设计论文

发布时间:2022-01-13 14:55:18 文章来源:SCI论文网 我要评论














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 摘  要 :
本文介绍一种在带钢处理线钢卷小车上使用的液压缸块,如何选型及防爆保护考虑,可以有效地保障钢卷小车使用的 安全性。

关键词 :带钢处理线 ;钢卷小车 ;液压缸 ;防爆保护

         本系统属于冶金设备,主要介绍的就是带钢处理生产线中 的钢卷小车。带钢处理线有很多种,其中包括连续酸洗连轧线、 连续退火线、镀锌线、重卷线、剪切线,各种生产线入口段和出 口段都要用到钢卷运输设备。钢卷小车液压缸独特的设计, 可以 适应入口开卷机和出口卷取机不同的布置高度要求和高负载的 运输要求,具有适应性强、运输稳定、设备及维护简单等优点, 因此得到广泛应用。

1  工作描述

         在带钢处理线连续机组布置中,钢卷小车在入口和出口钢 卷运输中, 起了非常关键的作用。有的用户钢卷准备区和存放区 离生产线很远, 可以选择布置若干个钢卷小车。为了适应入口开 卷机和出口卷曲机中心高度, 钢卷小车设计结构非常紧凑, 外型 低矮结实, 同时还具备比较大的升降行程。

         液压缸的设计就是关键,液压缸有标准和非标设计,钢卷小 车一般采用非标准缸设计。液压缸需要提升运输钢卷, 钢卷重量 高达40 多吨。所以需要谨慎选择和校核液压缸的大小。

2  举例如何校核液压缸

        一般选用两级缸, 结构如示例 ;见下图 1。
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       根据经验,我们先初步选定两级缸尺寸。  接下来我们需要 来校核这两个缸的选型。

       钢卷小车前后共布置两个液压缸块(布置见后面图 2)。每个 液压缸块又由中间的一个大液压缸和两侧布置的两个小液压缸 组成。工作顺序是中间的大液压缸先提升,活塞杆完全伸出后, 两侧的两个小液压缸才开始提升, 提升时都是从无杆腔进油的。

系统压力 :180 bar。
考虑压力损失, 计算用压力 :P=160 bar=16N/mm²。 重力加速度 :g=9.81m/s²。
钢卷重量 :mc=40 t=40, 000 kg。
液压缸数量 :Zc=2。
液压活塞摩擦系数 :frc=0.9。
钢卷小车顶部框架加顶部压辊总重 :mt=11 t=11, 000kg。 先校核校液压缸, 小液压缸尺寸是 :ø120/ø80, 行程675mm。
活塞直径 :Ds=120mm。
活塞杆直径 :ds=80mm。
活塞有效面积 :As=2 x Ds2x  /4=22608mm2。
小液压缸推力 :Fc=Asx Px Zcx frc=651110N=651KN。 钢卷小车提升机械机构摩擦系数 :frsh=0.9。
小液压缸提升最大载荷 :mges=Fc x frsh/g=59724 kg。
小液压缸允许提升的最大钢卷重量 :mcmax=mges-mt=48724kg=48.7t。 液压缸安全系数 :s=mcmax/mc=1.2。
下面是校核大液压缸, 大液压缸尺寸是 :ø173/ø120,行程625mm。 活塞直径 :Db=173mm。
活塞杆直径 :db=120mm。
活塞有效面积 :Ab=Db2x  /4=23494mm2。
大液压缸推力 :Fc=Ab x P x Zcx frc=676627N=676KN。 钢卷小车提升机械机构摩擦系数 :frsh=0.9。
大液压缸提升最大载荷 :mges=Fc x frsh/g=62075 kg。
大液压缸允许提升的最大钢卷重量:mcmax=mges-mt=51075kg=51 t。 液压缸安全系数 :s=mcmax/mc=1.275。

3  防爆保护

        在钢卷小车液压缸设计中,还要考虑到一种安全问题。由于 小车运输的钢卷重量比较大, 在提升运输过程中, 如果液压管路 发生爆裂,进油端压力骤降,液压缸提升失灵,会带着运输的钢 卷一起快速回落而损坏设备或者造成更大的损失。为防止这种 现象, 在液压缸设计回路中要考虑防爆保护。当进油和出油压力 差不多时,防爆阀打开。当进油端压力骤降时,流量阀防爆阀会 关闭, 保持住液压缸内的油压, 保证液压缸提升的位置。

防爆保护通过一个流量控制阀来实现。这个阀的计算如下 : 提升速度 :Vk=80mm/s。
收缩速度也是小车的下降速度 :Vr=160mm/s。
小液压缸活塞侧流量 :Qks=As xVk/1003=1.80dm3/s=108.5dm3/min。 小活塞杆侧有效面积 :Asr=2 x(Ds2-ds2)x  /4=12560mm2 。   小液压缸活塞杆侧流量 :Qrs=Asr xVr/1003=2dm3/s=120.5dm3/min。 大液压缸活塞侧流量 :Qkb=AbxVk/1003=1.88dm3/s=122.7dm3/min。 大活塞杆侧有效面积 :Abr=(Db2-db2)x  /4=12190mm2。
大液压缸活塞杆侧流量 :Qrb=AbrxVr/1003=1.95dm3/s=117dm3/min。 活塞侧总流量 :Qkges=231.2 dm3/min。
活塞杆侧总流量 :Qrges=237.5 dm3/min。
所以选用FQIA-XIN-300l/min 的防爆阀保护。
安全系数是 300/237.5=1.26。

4  钢卷小车液压缸布置图 当液压缸行程为零时。
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5  结语
随着我们对安全的重视越来越高,在设备设计过程中会越 来越慎重, 适时地优化我们的设计。更好的满足生产需要。

参考文献
[1]  陈榕林、张磊主编, « 液压技术与应用 »,  电子工业出版社, 2002 年 .  [2]  王守城、容一鸣主编, « 液压与气压传动 »,北京大学出版社, 2008 年 . [3]  濮良贵、陈国定、吴立言主编, « 机械设计 »,  高等教育出版社, 2019. [4]  邱宣怀, « 机械设计 »,  高等教育出版社, 1998 年 .
[5]  胡国栋, « 板带材生产工艺及设备 », 冶金工业出版社, 2008 年 .


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