装辊液压站设计制作原稿

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1、装辊液压站设计制作袁凯时陕西龙门钢铁有限责任公司 西安轧钢厂摘要：介绍了装辊液压站的必要性；介绍了装辊液压站的设计参数；介绍了装辊液压站制作过程；介绍了自制装辊液压站的运行情况；节约了液压站的购置费用。关键词：装辊液压站 设计 制作 Loaded roll hydraulic station design and fabricationYuan Kai-shi(Shaanxi Longmen Iron & Steel Co.，Ltd. Xian steel rolling mill.)Abstract: Describes roller hydraulic station need to de

2、sign parameters of introduced roller hydraulic station; introduced roller hydraulic station production process introduces homemade roller hydraulic station run; saving hydraulic station of the acquisition cost. Keywords: mounted roller hydraulic station design前言 陕西龙钢公司西安轧钢厂（以下简称西轧厂）生产线是一条半连轧棒材生产线，该条

3、生产线连轧部分布置有12架轧机，均为闭口式轧机。闭口式轧机的优点是机架牢固耐用，刚性好，轧制力大，因此目前被大量地使用在各种规格的轧钢系统中。但是闭口轧机换辊较为麻烦，需要从侧面进行换辊，换辊占用时间较多，因此为了节约换辊时间，提高轧线生产能力，2005年对换辊最为频繁的k1轧机进行了改造，更换为在线换辊较为节时的短应力轧机，有效提高了轧线产能。 短应力轧机需要离线备辊，在准备轧辊装配时1 装辊液压站的必要性1.1短应力轧机的优点：1.1.1轧机的高刚度保证了产品的高精度，容易实现负偏差轧制。 1.1.2 能实现对称调整。这对于稳定操作，提高作业率，节省检修和更换导卫横梁时间，减少操作事故，避

4、免轧件弯头、冲击、缠辊等工艺事故，提高导卫寿命具有重要意义。 1.1.3 由于轧机改变了力的传递途径、将压下螺丝的集中载荷改变为分散在轴承座两侧的分散载荷，使轴承和轴承座受力情况更好，轴承寿命较普通轧机提高15倍以上，从而降低了产品的成本费。 1.1.4 该种轧机的辊系在换辊前进行预安装并调整好，停车后10min左右即可换好新辊系。因此，本轧机预调性能好，换辊快，成材率高。1.2 短应力轧机结构及各部件作用1.2.1结构：短应力轧机主要由：1、 液压马达， 2、传动箱 ，3、调整丝杠， 4、轴承座， 5、轧辊以及底座组成。其中液压马达通过传动箱和调整丝杠联接，每个轴承座内有两个完全相同的螺母，

5、分别分布在轴承座的两个侧面，和丝杠啮合。上下轴承座螺旋方向相反（图1）。1.2.2各部件作用：液压马达主要为传动箱提供动力，驱动传动箱运转，进而传动箱驱动丝杠转动，丝杠转动时，可以调整轴承座的高度，即达到调整轧辊高度的目的。由于上下轴承座调节螺母旋向相反，所以当丝杠转动时，上下两条轧辊分别向上下移动，这样就可以调节辊缝的大小。当辊缝调整合适后，就可以装上导卫备用。1.3拆装辊过程1.3.1拆辊：当轧辊上的轧槽用完以后，需要更换轧辊，这时，采取把轧机整体调离轧线，重新安装一套预装好的轧机的方法。拆下的轧机需要拆去旧轧辊，然后安装一套新车削的轧辊备用。拆辊时，把短应力轧机放置于拆装辊小车上（图2）

6、，用紧固螺栓6将轴承座和小车固定牢靠，用液压马达把轧辊辊缝进行调节，松开轴承座上的轧辊锁紧装置，把轧辊用托架（图中未画出）托住，然后用移动液压缸拖动小车使之平移，就可以达到拆辊的目的（图3）。1.3.2装辊装辊过程和拆辊过程正好相反。图 1图 2图 32、液压站的设计由于拆装短应力轧机需要驱动液压马达和液压缸，因此必须配备一台液压站，使液压马达和液压缸能正常工作。为节约投资，我们决定自制一台液压站。2.1系统设计制作液压站首先需要进行系统设计，我们对工况进行分析。2.1.1 工况分析2.1.1.1计算液压缸的外负载。液压缸所受外负载F包括三种类型，即F = Fw + Ff +Fc Fa (1-

7、1)式中 Fw工作负载即轴承拆卸和安装时的阻力，由于轴承内圈和滚珠之间为间隙配合，在实际装配过程中，几乎无需施力就可进行拆装，故此值可以计算为0； Fa运动部件速度变化时的惯性负载，本系统中液压缸运动为恒速，因此数值计算为0； Ff导轨摩擦阻力负载，启动时为静摩擦阻力，启动后为动摩擦阻力，对于平导轨Ff可由下式求得 Ff = f（G+FRn）； G运动部件重力，在本设计中小车水平移动因此G=0；FRn垂直于导轨的工作负载； f导轨摩擦系数，本设计中为滑动摩擦系数取0.05。则求得 Ff = 7269.8N=7114.8N；上式中Ff为摩擦阻力。根据上述计算结果，液压缸所受外负载F=7114.8

8、N.液压缸的密封阻力 Fc=0.1F(F为总的负载)根据上述计算结果，液压缸所受外负载F=7826.28N.2.1.1.2 计算液压马达的外负载液压马达为轧机自带，可以根据其所标参数来确定需油量和压力。表1为液压马达各参数：型号排量压力转速范围额定输出扭矩最大功率1QJM02-040.406ml/r10MPa5-320rpm600Nm8.8kw表 12.1.1.3 换向回路的选择本系统操作人员为拆装辊人员，属于就地操作，因此使用三位四通手动换向阀来控制液压缸和液压马达换向动作较为方便、安全。最后把所选择的液压回路组合起来，即可组合成图4所示的液压系统原理图。图 42.2 液压系统的计算和选择液

9、压元件2.2.1 液压缸的主要尺寸计算本系统液压缸所受负载很小， 在选取液压缸时只需要考虑液压缸的稳定性即可，本着可靠、轻便、经济的原则，选取标准系列直径D=80mm；活塞杆直径系列取d=50mm。 计算液压缸所需的流量 q =2d2v=20.044.8=12.06L/min计算液压马达所需的流量 q =0.406ml/r320r/min =0.13L/min2.2.2 确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格2.2.2.1. 泵的工作压力的确定考虑到正常工作中进油管路有一定的压力损失，所以泵的工作压力为 pp =p1 + (1-2)式中 pp液压泵最大工作压力； p1执行元件最大工作压力；进油管

10、路中的压力损失，初算时简单系统可取0.20.5MPa，复杂系统取0.51.5 MPa，本题取0.3MPa。 pp = p1 + =（10+0.3）MPa=10.3 MPa 上述计算所得的pp是系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过渡阶段出现的动态压力往往超过静态压力。另外考虑到系统需要有一定的压力贮备量，并确保泵的寿命，因此选泵的额定压力pn应满足pn(1.11.6) pp。中低压系统取最小值，高压系统取最大值。在本设计中pn=1.4 pp =14.42MPa。2.2.2.2、泵的流量的确定：液压泵的最大流量应为qpKL()max (1-3)式中 qp液压泵的最大流量；()max同时动作的各

11、执行元件所需流量之和的最大值。如果这时溢流阀正进行工作，尚须加溢流阀的最小溢流量23L/ min； KL系统泄露系数，一般取KL=1.11.3。现取KL=1.2。 qp=KL()max=1.212.19L /min =14.63L/min2.2.2.3.选择液压泵的规格：根据以上算得的pn和qp再查阅有关手册，现选用油泵SY-63PCY14-1EL液压泵。该泵的基本参数为：每转排量V=6.3mL/r,电动机转速nn=1440 r/min，容积效率v=0.85，总效率=0.7。2.3 与液压泵匹配的电动机的选定。电动机根据液压泵厂家配套选用YM180-1 22KW。2.4 液压阀的选择本系统根据

12、所拟订的液压系统图，按通过各元件的最大流量来选择液压元件的规格。选定的液压元件如表2所示。表2 液压元件明细表序 号元 件 名 称型号规格通过流量（L/min）1滤油器XU-B3210014.82液压泵SY-63PCY14-1EL14.83压力表开关KF3-EA10B4三位四通换向阀34EF30-E10B135单向阀AF3-EA10B186电磁溢流阀24EF3-EA10B157压力继电器DP1-63B8压力调节阀ALF-E10B132.3.4确定管道尺寸油管内径尺寸一般可按照选用的液压元件接口尺寸而定，也可按管路允许流速进行计算。本系统主油路流量为q=12.16 L/min,压力油管的允许流速

13、取v=4m/s,则内径d为 d=4.6=4.6=7.9 mm综合诸因素。现取油管的内径d=12mm。参照SY-63PCY14-1EL液压泵吸油口连接尺寸，取吸油管内径d=32mm。2.3.5液压油箱容积的确定本次设计为中压液压系统，液压油箱有效容量按泵流量的57倍来确定，现选用容量为160L的油箱。2.3.6 液压系统的验算该液压系统中，液压缸和液压马达要求的压力都较低，只需要考虑液压缸和液压马达的速度即可，即保证液压系统流量。该系统结构简单，因此不必进行压力损失的演算。该系统工作方式为间歇式工作制，可不考虑油温升高对系统的影响。3 液压系统的制作该系统设计完成后，我们进行了制作，除过采购了成

14、品液压泵、电机、联轴器和溢流阀、换向阀外，我们自己设计制作了阀台、底板、油箱、油泵支座及各种管接头等，现场配管组装完成。3.1 装辊液压站总成 装辊液压站由油箱、液压泵、阀台等组成（图5）， 图 5图 6图 74 结束语 装辊液压站制作完成后，自2012年11月运行至今，性能一直良好，各项指标完全达到了使用的要求，运转平稳，无噪音。这次设计制作的装辊液压站，不仅为公司节约了5万元以上的购置资金，更重要的是锻炼了队伍，使我们的钳工、电工的制作技能得到了大幅度提升。为以后的各种制作打下了坚实的基础。5参考文献1液压系统设计简明手册 扬培元 朱福元 主编 北京 机械工业出版社 1999.122液压与气压传动（第二版）万会雄 明仁雄主编 北京 国防工业出版社 2008.33相关液压设计手册 雷天觉主编 新编液压工程手册 北京：北京理工大学出版社 1998成大先主编 机械设计手册 北京：化学工业出版社 2002董伟亮主编 液压设计手册(软件版) 北京：机械工业出版社 2005 作者简介：袁凯时，1972年生，工程师，西安轧钢厂工作，电话：13572965980- 8 -