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1、 . . . 液压与气压传动三级项目报告 项目名称:滑动水口液压系统设计 姓 名: 指导教师: 日 期:摘 要 滑动水口(Sliding Nozzle,简称SN)系统是冶炼中不可缺少的部分。它是连铸机浇铸过程中钢水的控制装置,能够精确地调节从钢包到连铸中间包的水流量,使流入和流出的钢水达到平衡,从而使连铸操作更容易控制。滑动水口系统因其可控性好,能提高炼钢生产效率而得到了迅速发展。现在,在钢包、中间包上国外普遍使用了滑动水口系统。 大包滑动水口液压回路控制大包滑动水口的开闭,而大包滑动水口是连铸的关键设备之一,该文简要阐述了大包滑动水口的组成及工作原理,并详细介绍了根据工艺要求来设计的液压回路
2、。主要包括系统的设计与计算以及元件的选型,该系统要使滑动水口在一定负载下按给定速度打开与闭合,并能实现点动,以控制水口开度的大小,从而控制钢水流下的速度,同时考虑到突然停电的情况,系统中设置了蓄能器,使系统在泵停止工作时,滑动水口仍能开关两到三次,从而防止钢水在钢包中冷却凝固。关键字: 滑动水口 液压系统 目录摘 要2一、前言41.1滑动水口41.1.1滑动水口的工作原理51.1.2滑动水口的组成61.1.3滑动水口分类61.2液压传动与液压系统概述81.2.1液压系统工作原理81.2.2液压系统的结构9二、 系统设计及参数计算92.1.1计算工作负荷102.1.2摩擦及惯性负荷102.1.3
3、运动时间102.1.4各工况负载102.2确定液压缸基本参数112.2.1初选系统压力112.2.2计算液压缸主要尺寸112.3拟定液压系统图132.3.1选择基本回路132.3.1.1调速回路132.3.1.2油源形式的确定162.3.1.3锁止回路的确定162.3.1.4系统图的最终确定182.3.1.5液压系统原理图分析222.4液压辅件的选择252.4.1选择液压泵及驱动电机252.4.1.1确定液压泵最大工作压力25故:252.4.1.2确定液压泵的流量252.4.1.3选择液压泵型号262.4.1.4确定驱动液压泵的功率262.4.2控制阀的选择262.4.2.1先导式溢流阀262
4、.4.2.2换向阀262.4.2.3调速阀及液控单向阀262.4.4管道的选择272.4.4.1管道径的计算272.4.4.2管道的选择282.5确定油箱容量292.6过滤系统的设计302.6.1过滤器的位置设置302.6.2过滤器精度的选择302.6.3过滤器尺寸的确定302.7液压油的选用312.8液压系统的性能验算31三、结论313.1项目的主要工作323.2主要结果323.3未来规划323.4心得感受33一、前言 1.1滑动水口滑动水口的设计早在1884年就由美国人D. Lewis提出构思并申请了专利,后来也有不少类似的专利,但均因材质不过关而未能实现。直到1964年,西德本特勒钢铁公
5、司在22T钢包上,采用滑动水口装置代替塞棒系统进行浇钢,首次获得成功,并迅速推广到许多国家。随着快速、高效连铸和二次精炼技术及工艺的发展,滑动水口(Sliding Nozzle,简称SN)系统在现代钢铁冶炼过程中变得越来越重要,成为冶炼中不可缺少的部分。它是连铸机浇铸过程中钢水的控制装置,能够精确地调节从钢包到连铸中间包的水流量,使流入和流出的钢水达到平衡,从而使连铸操作更容易控制。滑动水口系统因其可控性好,能提高炼钢生产效率而得到了迅速发展。现在,在钢包、中间包上国外普遍使用了滑动水口系统。1.1.1滑动水口的工作原理所谓滑动水口,就是利用安装在钢包底部铁 壳外面的两块用耐火材料制成的平板(
6、上面的称上滑板,下面的称下滑板),并依靠机械的力量把两块板靠紧,达到近乎没有间隙的程度。通过外下滑板注孔连接下水口砖。当上、下注口在移动中重合时,钢包钢水,可通过上水口砖、上滑板、下滑板、下水口砖流出进行浇注作业。当上、下注孔错开时,则注口关闭,浇注作业停止。由于滑板的移动是和水口连接在一起进行的,所以称之为滑动水口。滑动水口的驱动方式可分为:人力驱动、液压驱动、电动缸驱动、风动缸驱动。钢水包滑动水口液压系统设计来源于某工厂的实际工程,鉴于钢包的高温和恶劣的工作环境以及随着钢包的不断增大,使人为控制滑动水口越来越困难,从而诞生了液压驱动的滑动水口机构。该系统的诞生与应用提高了生产效率,方便了工
7、人操作,调高了钢厂自动化水平。在实际生产中,滑动水口开度需经常调整,动作比较频繁,如果压力不足,水口无法打开或关闭,除无法浇铸生产外,更严重的是,在浇铸中因事故停浇时,大包水口若不能关闭,将使中间包溢钢而烧毁设备,甚至会造成人身伤亡事故发生。因此,设计合理可靠的大包滑动水口液压系统非常重要。1.1.2滑动水口的组成滑动水口一般由驱动装置、机械部分和耐火材料部分(即上下滑板、下水口)组成,耐火材料由座砖、上水口座、上滑板、下滑板、下水口砖组成。1.1.3滑动水口分类(1)按滑板移动方式分为:往复式(我国滑动水口都是这种形式)它又可分为: (1)单水口往复式:上下滑板直线、往复平行移动。(2)双水
8、口往复式:即下滑板上安装两个不同口径的注口,轮换使用,我国马钢厂也曾使用和开发过此种水口,只是使用的气压弹簧和国外不同。(3)单水口、双面往复式:有效利用滑板,延长了滑板使用时间。(4)三滑板往复式:用于连铸中间包,上、下滑板不动,只动中间滑板。旋转式滑动水口上下滑板圆弧形、旋转移动,分别在钢包、中间包(定径多水口)、出钢口及特殊用途 (主要用于有色金属精密配料上,作为流量控制,其直接安装在炉壁衬中)上使用。(2)按施加面压的方法分弹性机构,弹性机构是利用弹簧的力量,对上、下滑板施加面压。(1)美国弗洛康式:弹簧安装在下水口周围下滑板下面。(2)瑞士英特斯特普式:用 4个带弹簧的螺栓与开闭框架
9、连接,压紧滑板。(3)瑞士的梅塔肯式:整体组装螺栓上有加压弹簧。(4)日本 N KK旋转式:靠安装在开闭框架上的弹簧螺栓与开闭框架相连。(5)日本呙川三菱一梅塔肯式系列:利用固定框架上加压螺栓与开闭框架相连。(6)日本新日铁和黑崎密业开发的 YP系列滑动水口:有螺栓加压杠杆加压、风动板手加压、油缸预加压和挂钩后加压并用等。刚性机构我国因弹簧生产始终不能满足安全需要,因此国使用的大多是刚性结构,但刚性结构,弊病较多,大都是用大螺母加压,加一些微调。逐渐处于淘汰状态。(3)按驱动方式分人力驱动:我国有些中小钢厂滑动水口仍用人力驱动。液压驱动:利用液压站,通过液压油缸进行驱动,在国和国外应用较为普遍
10、。电动缸驱动:利用电动缸在钢包上驱动,电源由吊车送下插头和钢包上电动缸相接通即可驱动,宝钢目前用此方法。电动缸驱动为国今后的发展方向,这是因为我国液压密封件质量不过关,不能保证长时间的安全使用。风动缸驱动:利用压缩空气连在钢包的气动缸上,就可以驱动,现只在停电时偶尔驱动。1.2液压传动与液压系统概述液压由于其传动力量大,易于传递及配置,在工业、民用行业应用广泛。在各部件制造中,对密封性、耐久性有很高的技术要求,目前在液压部件制造中已广泛采用滚压工艺,很好的解决了圆度、粗糙度的问题。特别是液压缸制造中广泛应用。液压工具可以解决液压制造各种问题。当前,液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪
11、声,经久耐用,高度集成化等各项要求方面都取得了重大的发展,在完善比例控制,伺服控制,数字控制等技术上也有许多新成就。此外,在液压元件和液压系统的计算机辅助设计,计算机仿真和优化等开发性工作方面,日益显示出显著的成绩。今天,为了和最新技术的发展保持同步,液压技术必须不断创新,不断地提高和改进元件和系统的性能,以满足日益变化的市场需求。液压工业在国民经济中的作用实在是很大的,它常常可以用来作为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。与世界上主要的工业国家相比,我国的液压工业还是相当落后的,标准化的工作有待于继续做好,优质化的工作须形成声势,智能化的工作则刚刚在准备起步,为此必须奋起直追,才能迎头赶上。
12、1.2.1液压系统工作原理液压系统最基本的原理就是液体部压强处处相等。利用油泵产生一定部压力的液态油,通过液压管路传送到液压执行元件,比如液压油缸,高压油作用在活塞上,使得活塞两端压力不平衡,于是活塞运动做功,高压油也可以作用在周向布置的叶片上,带动叶片轴旋转,这就是油马达。液压系统就是传送压强的装置,液压油是压强传送的载体,具有一定压强的液体作用在一定大小的面积而产生作用力,该作用力驱动零件运动。1.2.2液压系统的结构液压系统由信号控制和液压动力两部分组成,信号控制部分用于驱动液压动力部分中的控制阀动作。液压动力部分采用回路图方式表示,以表明不同功能元件之间的相互关系。液压源含有液压泵、电
13、动机和液压辅助元件;液压控制部分含有各种控制阀,其用于控制工作油液的流量、压力和方向;执行部分含有液压缸或液压马达,其可按实际要求来选择。图1.1液压系统结构2、 系统设计及参数计算主要参数如下:负载力KN负载质量Kg静摩擦力N动摩擦力N往返加减速时间s前进速度mm/s回程速度mm/s行程mm主缸20500400020000.220302002.1负荷与运动分析2.1.1计算工作负荷 工作负载:F=20KN2.1.2摩擦及惯性负荷惯性负载: 静摩擦力:动摩擦力:2.1.3运动时间工进时间: 退回时间: 2.1.4各工况负载 液压缸在各工作阶段的负载工况计算公式液压缸负载F/N液压缸推力起动40
14、004444加速22502500快进20002222工进2200024444反向起动40004444加速22502500快退20002222制动175019442.2确定液压缸基本参数2.2.1初选系统压力 系统压力选定得是否合理,直接关系到整个系统设计的合理程度。在液压系统功率一定的情况下,若系统压力选得过低,则液压元、辅件的尺寸和重量就增加,系统造价也相应增加;若系统压力选得较高,则液压设备的重量、尺寸会相应降低。 表2-1按载荷选择工作压力载荷/KN50工作压力/MPa0.811.522.5334455由于液压缸的最大推力为24444N,初选液压缸的工作压力2.2.2计算液压缸主要尺寸在回油路上要装有节流调速回路,初选背压。(1) 液压缸背压选取 表2-2背压经验数据回路特点背压(MPa)回路特点背压(MPa) 回路上设有节流阀0.2-0.4采用补油泵的闭式回路1-1.5回路上有背压阀或调速阀0.4-1.5初