連鑄機(jī)結(jié)晶器振動裝置控制設(shè)計(jì)說明書

1、<p>　　連鑄機(jī)結(jié)晶器振動裝置控制</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　使用液壓振動裝置取代電機(jī)驅(qū)動偏心輪結(jié)晶器振動裝置，設(shè)計(jì)液壓振動裝置的液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，使新的電液伺服驅(qū)動的結(jié)晶器振動裝置與傳統(tǒng)的直流電機(jī)或交流電機(jī)驅(qū)動偏心凸輪的結(jié)晶器激振系統(tǒng)相比，具有能實(shí)現(xiàn)正弦振動、易于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制、布置方便。本設(shè)計(jì)采用計(jì)算機(jī)控制的電

2、液伺服結(jié)晶器激振系統(tǒng)，可以方便地產(chǎn)生各種振動規(guī)律，實(shí)現(xiàn)控制過程監(jiān)督、實(shí)時(shí)顯示并根據(jù)拉坯速度實(shí)時(shí)修改振動參數(shù)，提高連鑄坯質(zhì)量和提高金屬收得率，從而實(shí)現(xiàn)連鑄過程的自動化。</p><p>　　關(guān)鍵詞：結(jié)晶器,正弦振動,液壓伺服系統(tǒng),控制</p><p>　　Control system for continuous casting mold</p><p>　　osci

3、llation driven by hydraulic servo</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The hydraulics and control system of hydraulic pressure bobbing machine is designed by replacing motor driven wobb

4、ler mould drive with bobbing machine,be contrasting new electrohydraulic servo driven mould drive and conventional dc motor/ac motor drove eccentric mould excitation system, realize sinusoidal vibration, computerized con

5、trol and lay out easy, it adopt computer-controlled electrohydraulic servomould system excitation, could brought conveniently vibrate method, realize control process </p><p>　　Key words: mould, sinusoidal vi

6、bration, hydraulics, control</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p>　　第一章 序 言6</p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)目的

7、6</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容6</p><p>　　第二章 連鑄機(jī)結(jié)晶器振動技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢6</p><p>　　2.1 連鑄機(jī)結(jié)晶器振動簡介6</p><p>　　2.2 液壓振動系統(tǒng)描述7</p><p>　　2.3 結(jié)晶器振動技術(shù)的發(fā)展8</p><p>　　

8、2.3.1 結(jié)晶器振動技術(shù)9</p><p>　　2.3.2 振動形式分析9</p><p>　　2.3.2.1 正弦振動9</p><p>　　2.3.2.2 非正弦振動10</p><p>　　第三章 液壓振動結(jié)晶器的工藝設(shè)備16</p><p>　　3.1 系統(tǒng)控制原理16</p>&l

9、t;p>　　3.2 液壓振動結(jié)晶器的工藝設(shè)備17</p><p>　　3.2.1 伺服缸18</p><p>　　3.2.2 伺服控制器18</p><p>　　3.2.3 液壓泵站19</p><p>　　3.2.4 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20</p><p>　　第四章 結(jié)晶器正弦振動液壓伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)21&

10、lt;/p><p>　　4.1 結(jié)晶器振動參數(shù)計(jì)算21</p><p>　　4.1.1 負(fù)滑脫量計(jì)算21</p><p>　　4.1.2 頻率與周期21</p><p>　　4.1.3 結(jié)晶器的運(yùn)動速度和加速度22</p><p>　　4.1.4負(fù)滑脫時(shí)間的確定23</p><p>　　4

11、.2 液壓伺服系統(tǒng)的靜態(tài)設(shè)計(jì)25</p><p>　　4.2.1 確定最大功率25</p><p>　　4.2.2確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)，壓力P，流量Q26</p><p>　　4.2.2.1 初選系統(tǒng)的壓力26</p><p>　　4.2.2.2 計(jì)算液壓缸的主要參數(shù)27</p><p>　　4.2.2.3

12、 擬定液壓系統(tǒng)圖27</p><p>　　4.2.2.4 液壓元件的設(shè)計(jì)29</p><p>　　4.2.2.4.1 伺服缸的選擇29</p><p>　　4.2.2.4.2 液壓泵的選擇29</p><p>　　4.2.2.4.3 蓄能器的選擇30</p><p>　　4.2.2.4.4 液壓閥的選擇30

13、</p><p>　　4.2.2.4.5 其它液壓元件的選擇31</p><p>　　4.2.2.5 液壓管的選擇32</p><p>　　4.2.2.6 選擇油箱確定油箱的有效容積33</p><p>　　4.3 液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算33</p><p>　　4.3.1 系統(tǒng)壓力損失的計(jì)算33</p>

14、<p>　　第五章 機(jī)械設(shè)計(jì)35</p><p>　　5.1 受力分析35</p><p>　　5.2 強(qiáng)度校核36</p><p>　　5.2.1軸Ⅰ的校核36</p><p>　　5.2.1.1 中間截面的校核37</p><p>　　5.2.1.2截面1校核38</p>&

15、lt;p>　　5.2.2軸Ⅱ的校核39</p><p>　　5.2.2.1中間截面校核41</p><p>　　5.2.2.2截面1校核42</p><p>　　5.3 軸承校核43</p><p>　　5.2.1軸Ⅰ軸承校核43</p><p>　　5.4 運(yùn)動分析44</p><

16、;p>　　第六章 控制系統(tǒng)45</p><p><b>　　致謝46</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)47</b></p><p><b>　　第一章 序 言</b></p><p>　　現(xiàn)代連鑄技術(shù)朝著快速澆鑄技術(shù)方向發(fā)展的趨勢，導(dǎo)致了對板坯連鑄過

17、程中采用的結(jié)晶器振動方式的發(fā)展和變革。液壓振動技術(shù)是最近10來開發(fā)的新技術(shù)，它具有機(jī)械振動所沒有的優(yōu)越性，目前已在歐美許多國家的大型板坯連鑄振動裝置上得到了普遍的采用，國內(nèi)也有關(guān)于研制鑄機(jī)電液伺服振動裝置方面的報(bào)道。</p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　針對傳統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動偏心輪結(jié)晶器振動裝置存在的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)電液伺服驅(qū)動的結(jié)晶器振動裝

18、置及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。通過改進(jìn)，滿足連鑄工藝的要求。</p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　使用液壓振動裝置取代電機(jī)驅(qū)動偏心輪結(jié)晶器振動裝置，設(shè)計(jì)液壓振動裝置的液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，使新的電液伺服驅(qū)動的結(jié)晶器振動裝置與傳統(tǒng)的直流電機(jī)或交流電機(jī)驅(qū)動偏心凸輪的結(jié)晶器激振系統(tǒng)相比，具有能實(shí)現(xiàn)正弦振動、易于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制、布置方便。本設(shè)計(jì)采用計(jì)算

19、機(jī)控制的電液伺服結(jié)晶器激振系統(tǒng)，可以方便地產(chǎn)生各種振動規(guī)律，實(shí)現(xiàn)控制過程監(jiān)督、實(shí)時(shí)顯示并根據(jù)拉坯速度實(shí)時(shí)修改振動參數(shù)，提高連鑄坯質(zhì)量和提高金屬收得率，從而實(shí)現(xiàn)連鑄過程的自動化。</p><p>　　第二章 連鑄機(jī)結(jié)晶器振動技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢</p><p>　　2.1連鑄機(jī)結(jié)晶器振動簡介</p><p>　　在連鑄技術(shù)的發(fā)展過程中，只有采用了結(jié)晶器振動裝置后，連

20、鑄才能成功。結(jié)晶器振動的目的是防止拉坯坯殼與結(jié)晶器粘結(jié)，同時(shí)獲得良好的鑄坯表面，因而結(jié)晶器向上運(yùn)動時(shí)，減少新生的坯殼與銅壁產(chǎn)生粘結(jié)，以防止坯殼受到較大的應(yīng)力，使鑄坯表面出現(xiàn)裂紋；而當(dāng)結(jié)晶器向下運(yùn)動時(shí)，借助摩擦，在坯殼上施加一定的壓力，愈合結(jié)晶器上升時(shí)拉出的裂紋，這就要求向下的運(yùn)動速度大于拉坯速度，形成負(fù)滑脫。</p><p>　　機(jī)械振動的振動裝置由直流電機(jī)驅(qū)動，通過萬向連軸器，分兩端傳動兩個(gè)蝸輪減速機(jī)，其中一端

21、裝有可調(diào)節(jié)軸套，蝸輪減速機(jī)后面再通過萬向連軸器，連接兩個(gè)滾動軸承支承的偏心軸，在每個(gè)偏心輪處裝有帶滾動軸承的曲柄，并通過帶橡膠軸承的振動連桿支承振動臺，產(chǎn)生振動。在新型連鑄生產(chǎn)工藝中，采用帶數(shù)字波形發(fā)生器的結(jié)晶器電液伺服振動控制是保證連鑄生產(chǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)之一。國外的應(yīng)用情況表明，采用連鑄潔結(jié)晶器非正弦伺服振動，能夠有效的減少鑄坯與結(jié)晶器間的摩擦力，從而防止坯殼與結(jié)晶器粘結(jié)而被拉裂，減少鑄坯振痕，提高鑄坯質(zhì)量。帶有數(shù)字波形發(fā)生器的結(jié)晶器

22、電液伺服振動控制裝置和傳統(tǒng)的結(jié)晶器振動裝置相比，可以方便的實(shí)現(xiàn)多種波形振動、實(shí)現(xiàn)連鑄過程監(jiān)督和實(shí)時(shí)顯示振動波形，并能在線修改非振動方式及振動頻率和幅值等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)控制過程的平穩(wěn)過度。</p><p>　　2.2液壓振動系統(tǒng)描述</p><p>　　所開發(fā)研制的結(jié)晶器電液伺服振動裝置結(jié)構(gòu)組成如圖1.1所示，相應(yīng)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)方塊圖如圖1.2所示，采用閥控缸驅(qū)動雙搖桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器的往復(fù)振動

23、，將液壓缸的位置通過位移傳感器反饋到綜合端與指令信號比較得到誤差信號，然后由計(jì)算機(jī)算得控制量并經(jīng)過D/A和電流負(fù)反饋放大器后驅(qū)動電液伺服閥構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。利用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生各種指令信號，通過選擇適當(dāng)?shù)目刂坡墒瓜到y(tǒng)輸出跟蹤指令信號從而獲得所要求的振動規(guī)律。</p><p>　　圖1.1 結(jié)晶器電液伺服振動裝置</p><p>　　圖1.2 結(jié)晶器振動波型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)方塊圖</p&

24、gt;<p>　　液壓振動的動力裝置為液壓動力站，它作為動力源向振動液壓缸提供穩(wěn)定的壓力和流量的油液。液壓動力站的信號有主站室內(nèi)的計(jì)算機(jī)通過PLC系統(tǒng)來控制，液壓振動的核心控制裝置為振動伺服閥。振動伺服閥靈敏度高，液壓動力站提供動力如有波動，伺服閥的動作就會失真，造成振動時(shí)運(yùn)動不平穩(wěn)和振動波形失真。為此，要在系統(tǒng)中設(shè)置蓄能器以吸收各類波動和沖擊，以保證整個(gè)系統(tǒng)壓力穩(wěn)定。</p><p>　　正弦和非

25、正弦曲線振動靠振動伺服閥控制，而振動伺服閥的空子信號來自曲線生成器，主控室的計(jì)算機(jī)通過PLC控制曲線生成器設(shè)定振動曲線（同時(shí)也設(shè)定振幅和頻率）。曲線生成器通過液壓缸傳來的壓力信號和位置反饋信號來修正振幅和頻率。經(jīng)過修正的振動曲線信號轉(zhuǎn)換成電信號來控制伺服閥。只要改變曲線生成器即可改變振動波形、振幅和頻率。曲線生成器輸入信號的波形、振幅和頻率可在線任意設(shè)定好振動曲線信號傳給伺服閥，即可控制振動液壓缸按設(shè)定參數(shù)振動。在軟件編程中，同時(shí)還設(shè)置

26、多種報(bào)警和保護(hù)措施以避免重大事故的發(fā)生。這種在線任意調(diào)整振動波形、振幅和頻率是通常機(jī)械振動所不能實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　2.3結(jié)晶器振動技術(shù)的發(fā)展</p><p>　　結(jié)晶器振動是連鑄技術(shù)的一個(gè)基本特征。連鑄過程中，結(jié)晶器和坯殼間的相互作用影響著坯殼的生長和脫膜，其控制因素是結(jié)晶器的振動和潤滑。連鑄在采用固定結(jié)晶器澆注時(shí)，鑄坯直接從結(jié)晶器向下拉出，由于缺乏潤滑，易與結(jié)晶器發(fā)生粘結(jié)，從

27、而導(dǎo)致出現(xiàn)拉不動或者拉漏事故，很難進(jìn)行澆注。結(jié)晶器振動對于改善鑄坯和結(jié)晶器界面間的潤滑是非常有效的，振動結(jié)晶器的引進(jìn)，使得工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用連鑄技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。可以說，結(jié)晶器振動是澆注成功的先決條件，是連鑄發(fā)展的一個(gè)重要里程碑。近年來，冶金工業(yè)的迅速發(fā)展，要求連鑄提高拉速以增加連鑄機(jī)的生成能力，人們對結(jié)晶器振動的認(rèn)識也在不斷深入和發(fā)展。</p><p>　　2.3.1結(jié)晶器振動技術(shù) </p><

28、p>　　結(jié)晶器振動技術(shù)早期只應(yīng)用于有色金屬的澆注，由于沒有弄清與結(jié)晶器潤滑的關(guān)系，結(jié)晶器震動的概念也經(jīng)歷了各種變化。直到1949年，S.容漢斯和I.羅西第一次將其應(yīng)用于鋼的澆注，目前就是為了有效的改善鑄坯和結(jié)晶器壁間的潤滑條件。這一成果對于推動連鑄技術(shù)的發(fā)展，使其從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)化應(yīng)用做出了開拓性的發(fā)展，表1.1示出了連鑄結(jié)晶器振動技術(shù)的發(fā)展演變情況。</p><p>　　從表1.1結(jié)晶器振動技術(shù)的發(fā)展來看

29、，結(jié)晶器震動經(jīng)歷了早期的非正弦振動到正弦振動方式，目前又發(fā)展到非正弦方式的過程。當(dāng)然，現(xiàn)在所采用的非正弦振動與早期的非正弦振動雖然振動波形同為非正弦，但其目的和實(shí)現(xiàn)方式上二者有本質(zhì)的區(qū)別。</p><p>　　2.3.2振動形式分析</p><p>　　在結(jié)晶器振動技術(shù)發(fā)展過程中，在振動形式及振動裝置的結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)了多種多樣的形式。目前，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用量最多的主要是正弦波模式。近年來，非正

30、弦波模式又被人們接受，并隨著先進(jìn)的液壓振動裝置的出現(xiàn)，采用了各種各樣的振動曲線。</p><p>　　2.3.2.1正弦振動</p><p>　　正弦振動就是結(jié)晶器的運(yùn)動速度和時(shí)間成正弦曲線關(guān)系，如圖1.3（f）中曲線2所示。這種振動規(guī)律的最大優(yōu)點(diǎn)就是只要用一個(gè)簡單的偏心機(jī)構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)，速度變化平穩(wěn)、無沖擊，易于維護(hù)。由于正弦震動的速度始終處于變化之中，在振動機(jī)構(gòu)和拉坯機(jī)構(gòu)之間沒有嚴(yán)格的速度

31、關(guān)系。因此，也不必建立嚴(yán)格的連鎖。同時(shí)，在運(yùn)動中仍有一段負(fù)滑脫階段，具有脫模作用。由于加速度比較小，振動還能實(shí)現(xiàn)高頻振動，減少負(fù)滑脫時(shí)間以得到較淺的振痕，有利于改善鑄坯表面質(zhì)量，為了使這兩個(gè)參數(shù)最佳化，曾經(jīng)歷了不同的發(fā)展，從大量時(shí)間經(jīng)驗(yàn)可以得出結(jié)論，高頻率小振幅對改善鑄坯表面質(zhì)量有明顯的效果，從圖1.3中可以看出拉坯速度相同時(shí)，小振幅高頻率可以減少振痕深度，而負(fù)滑脫時(shí)間 ,當(dāng)振幅s減小，振動頻率f增大時(shí)，其結(jié)果可使負(fù)滑脫時(shí)間 縮短，因此

32、也可以說縮短負(fù)滑脫時(shí)間有利于提高鑄坯表面質(zhì)量，目前，有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道大多數(shù)負(fù)滑脫時(shí)間取值范圍在0.1~0.25S,對于不同鋼種最佳負(fù)滑脫</p><p>　　圖1.3 在不同振幅和頻率下拉坯速度對振痕深度的影響</p><p>　　時(shí)間為0.1s。但是，正弦振動的特性完全決定了其振幅和頻率的數(shù)值，即正弦的調(diào)節(jié)能力小，難以完全滿足高速連鑄的工藝要求，特別是對于那些易于粘結(jié)的鋼種，在高速澆注條

33、件下采用具有較長的正滑脫時(shí)間的非正弦式結(jié)晶器振動是更有利的，而且采用帶可調(diào)程序控制裝置的液壓機(jī)構(gòu)很容易實(shí)現(xiàn)這種非正弦振動方式。</p><p>　　2.3.2.2非正弦振動</p><p>　　近年來，現(xiàn)代連鑄發(fā)展的一個(gè)特點(diǎn)是拉坯速度日益提高，同時(shí)，連鑄坯熱送直接軋制技術(shù)的發(fā)展也對連鑄坯的表面質(zhì)量提出了更高的要求。實(shí)踐表明，高頻振動和高速鑄造均會造成結(jié)晶器保護(hù)渣消耗量的下降，使坯殼與結(jié)晶器

34、壁間的潤滑性能變壞，摩擦力增加，容易發(fā)生粘結(jié)漏鋼。為了解決高速拉坯速度、高頻振動這一新情況下的漏鋼問題，將彎月面下初凝的薄弱坯殼順利拉出，人們一方面采用含有 的低粘度、低溶點(diǎn)、鋪展性好的保護(hù)渣，以改善鑄坯與結(jié)晶器間的潤滑條件，保持一個(gè)合適的保護(hù)渣消耗量；另一方面在結(jié)晶器的振動方式上采用這樣的振動波形：在正滑動區(qū)間 較小，以盡可能降低作用在坯殼上的拉伸應(yīng)力，而在負(fù)滑動區(qū)間 較大，以對坯殼施加足夠大的壓縮力，并降低負(fù)滑動時(shí)間NSR或增大正滑

35、脫時(shí)間 ，在正弦振動中， 、 互為增函數(shù)關(guān)系，不能同時(shí)滿足上述幾個(gè)方面的要求，因此，人們開發(fā)了結(jié)晶器上升時(shí)間比下降時(shí)間長的非正弦振動波形，引入了波形偏斜率 這一自由參數(shù)。當(dāng)然，目前開發(fā)的各種波形不同的非正弦振動模式，均是通過液壓伺服系統(tǒng)控制的液壓振動裝置來實(shí)現(xiàn)非正弦振動的，除了可以改變振幅和頻率外，還可以根據(jù)工況的變化自由的調(diào)節(jié)波形偏斜率 ，改變振動波形。圖1</p><p>　　結(jié)晶器振動技術(shù)的發(fā)展過程<

36、/p><p>　　序號 年代 發(fā)明者 振動形式 原理或目的</p><p>　　1 1933 容漢斯 非正弦 3:1模型,但下降時(shí)無相對運(yùn)動,以保證最</p><p><b>　　高的傳熱效果</b></p><p>　　2 1949 容漢斯

37、 非正弦 第一次將振動結(jié)晶器應(yīng)用到鋼的連鑄中</p><p><b>　　羅 西</b></p><p>　　3 1951 薩瓦日 非正弦 振幅和頻率根據(jù)結(jié)晶器摩擦而變化的簧</p><p><b>　　吊掛式結(jié)晶器</b></p><p>　　4 1953

38、 羅 西 非正弦 在1:1和1:4模型之間,以避免結(jié)晶器向 </p><p><b>　　上運(yùn)動時(shí)撕裂坯殼</b></p><p>　　5 1953 哈立德 非正弦 使用機(jī)械往復(fù)式3:1模型結(jié)晶器,向下運(yùn) </p><p><b>　　動時(shí)有負(fù)滑脫</b></p>

39、<p>　　6 1954 薩瓦日 非正弦 應(yīng)用彈簧吊掛式結(jié)晶器加上液壓機(jī)構(gòu)的</p><p>　　海森堡 3:1模型,在結(jié)晶器向下運(yùn)動時(shí)有”壓縮釋 </p><p><b>　　放“</b></p><p>　　7 1957 魯斯特海爾 非正弦 用彈簧吊掛式

40、結(jié)晶器加上液壓機(jī)構(gòu)的</p><p>　　Scheneider 3:1模型,以避免振動</p><p>　　8 1958 Signora 正 弦 以偏心機(jī)構(gòu)形成穩(wěn)定、簡單的正弦波振</p><p>　　Caroano 動</p><p>　　9 1959

41、 Michelsen 非正弦 3:1模型，只在向下運(yùn)動最后階段產(chǎn)生</p><p><b>　　負(fù)滑脫以改善傳熱</b></p><p>　　10 1959 薩瓦日 非正弦 3:2模型，降低向上運(yùn)動的加速運(yùn)動以盡 Morton 量避免撕裂坯殼</p><p>　　11 1

42、960 茍 周 非正弦 用安裝在彈簧吊掛結(jié)晶器上的兩個(gè)疊加</p><p>　　Zaeytydt 的偏心機(jī)構(gòu)形成復(fù)雜的模型</p><p>　　12 1967 考伯爾 非正弦 0.5~1.0s的負(fù)滑脫焊合時(shí)間</p><p>　　13 1968 科奈爾 正 弦 55%

43、~80%的向下運(yùn)動時(shí)間為負(fù)滑脫時(shí)間</p><p>　　14 1971 鮑 曼 正 弦 在大方坯澆注中采用高頻小振幅振動一</p><p><b>　　減輕振痕</b></p><p>　　15 1979 Tomono 正 弦 碳含量對振痕深度的影響</p><p>

44、;　　16 1981 Okazaki 正 弦 第一次用400cpm振動頻率的板坯連鑄</p><p><b>　　機(jī)</b></p><p>　　17 1982 沃爾夫 正 弦 在整個(gè)澆注速度范圍內(nèi)負(fù)滑脫時(shí)間 </p><p><b>　　恒定</b></p>

45、<p>　　18 1984 米如 正 弦 在f和Vc之間呈拋物線式的同步模型</p><p>　　19 1984 米朱卡米 非正弦 帶液壓驅(qū)動裝置的1:2.5模型，以高速澆</p><p><b>　　注板坯</b></p><p>　　20 1985 戴維斯 正

46、 弦 低頻小振幅高速澆注易粘結(jié)鋼種</p><p>　　21 1985 Mikio Suzuki 非正弦 上行時(shí)間比下行時(shí)間長，用液壓伺服傳</p><p><b>　　動機(jī)構(gòu)澆注板坯</b></p><p>　　22 1985 日本神戶 非正弦 液壓伺服傳動機(jī)構(gòu)，允許在澆注期間對</p>

47、<p>　　制鐵 振動波形、頻率、振幅進(jìn)行調(diào)整</p><p>　　23 1988 DELHAU 非正弦 液壓伺服傳動機(jī)構(gòu)，允許在澆注期間對振動波形、頻率、振幅進(jìn)行調(diào)整期間</p><p>　　24 1990 DEMAG和 非正弦 液壓伺服傳動機(jī)構(gòu)，允許在澆注對振動</p><p>　

48、　ARVEDI公司 波形、頻率振幅進(jìn)行調(diào)整</p><p>　　25 1995 奧鋼聯(lián)和 非正弦 液壓伺服傳動機(jī)構(gòu)，允許在澆注期間</p><p>　　英國DAVY公司 對振動波形、頻率、振幅進(jìn)行調(diào)整</p><p>　　26 1998 李憲圭非正弦通過非圓齒輪或連桿式驅(qū)動，對振動波型、頻率、振幅進(jìn)行調(diào)整，方

49、便簡單</p><p>　　圖1.4 1.非正弦曲線 2.正弦曲線</p><p>　　2.3.3結(jié)晶器振動和潤滑的關(guān)系</p><p>　　結(jié)晶器振動的重要影響主要是對潤滑和振動痕跡形成的作用。振動的同時(shí)要求提供結(jié)晶器潤滑，兩者的共同作用是減少坯殼和結(jié)晶器壁間的摩擦力，以得到最好的表面質(zhì)量和防止粘結(jié)漏鋼的最佳安全性。如前所述，結(jié)晶器振動對于改善結(jié)晶器壁間的潤滑是

50、非常有效的，但對于結(jié)晶器振動如何影響結(jié)晶器保護(hù)渣的消耗和保護(hù)渣的潤滑作用，其機(jī)理并不十分清楚。早期的研究曾提出一個(gè)負(fù)滑脫時(shí)間保護(hù)渣流入量的模型，但是隨后的試驗(yàn)結(jié)果表明，保護(hù)渣消耗量是正滑脫時(shí)間的增函數(shù)，圖1.5示出了保護(hù)渣消耗量與正滑脫時(shí)間的關(guān)系?？梢?，對于振動結(jié)晶器，正滑脫時(shí)間越長，保護(hù)渣消耗量越大，由此也引起了大量的爭議。對于增加保護(hù)渣消耗而言正滑脫時(shí)間和負(fù)滑脫時(shí)間是振動周期內(nèi)的兩個(gè)必不可少的過程：正滑脫期間，結(jié)晶器相對坯殼向上運(yùn)動

51、。保護(hù)渣在結(jié)晶器鋼水彎月面處形成的渣圈上移，液渣由鋼液面向彎月面流動的通道被“打開”，促進(jìn)了液渣彎月面附近流動和聚集，由于摩擦力作用液態(tài)渣的一部分被“拔出”；負(fù)滑脫期間，結(jié)晶器相對坯殼向下運(yùn)動，渣圈隨結(jié)晶器下移，液渣受到壓力而向結(jié)晶器和坯殼間填充，同時(shí)，由于壓縮的作用，液渣流動的通道被“關(guān)閉”，也部分阻礙了鋼液面上的液渣向彎月面附近流</p><p>　　式中：Q---單位面積的保護(hù)渣消耗量， ；</p&g

52、t;<p>　　--拉坯速度，m/min；</p><p>　　f----振動頻率Hz；</p><p>　　η---保護(hù)渣的液渣粘度，pa.s.</p><p>　　圖1.5 保護(hù)渣消耗量與正滑脫時(shí)間的對應(yīng)關(guān)系</p><p>　　很明顯，它是保護(hù)渣粘度和振動頻率的函數(shù)，給出了一個(gè)與時(shí)間有關(guān)的保護(hù)渣消耗機(jī)制，由于高頻振動以及

53、高拉速減少了坯殼的“接觸時(shí)間”，保護(hù)渣消耗量降低。但是，上式中變量缺少了振幅s的影響，仍不能對結(jié)晶器振動的影響作出滿意的評價(jià)。</p><p>　　結(jié)晶器振動技術(shù)是連鑄的一個(gè)基本特征,基于不同的理論,結(jié)晶器振動技術(shù)也經(jīng)歷了復(fù)雜的過程,早期主要由凸輪實(shí)現(xiàn)的非正弦振動,由于波形單一,在線不能調(diào)節(jié),未能實(shí)現(xiàn)振動波形的優(yōu)化;由于采用偏心機(jī)構(gòu)使機(jī)械動作更加簡便,故結(jié)晶器正弦振動得到了發(fā)展,并不斷地對其振動參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)

54、高頻振動以改善鑄坯表面質(zhì)量;目前開發(fā)的液壓振動,波形選擇范圍寬,并且調(diào)節(jié)容易,振動機(jī)構(gòu)具有很高的穩(wěn)定性,對于改善結(jié)晶器內(nèi)的潤滑效果,降低摩擦阻力以及為初始凝殼的順利形成創(chuàng)造了最合適的條件,可以實(shí)現(xiàn)連鑄過程振動的最優(yōu)化.對于改善鑄坯表面質(zhì)量,提高拉坯速度,液壓振動技術(shù)將以其突出的優(yōu)越性在連鑄生產(chǎn)中獲得廣泛地應(yīng)用.當(dāng)然，無論哪種振動方式，結(jié)晶器振動對于潤滑的影響，尚需進(jìn)一步深入研究，以得到令人滿意的使用模型。</p><

55、p>　　第三章 液壓振動結(jié)晶器的工藝設(shè)備</p><p>　　結(jié)晶器液壓振動較以往的振動方式具有很先進(jìn)的特點(diǎn)，包括：頻率可調(diào)、振幅可調(diào)整、振動曲線可調(diào)整及高振頻低振幅等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)就能夠充分滿足整個(gè)連鑄工藝對包括鋼坯振痕在內(nèi)的表面質(zhì)量及部分內(nèi)部質(zhì)量的要求。</p><p><b>　　3.1系統(tǒng)控制原理</b></p><p>　　結(jié)

56、晶器（Mold）液壓振動控制系統(tǒng)見圖2.1。結(jié)晶器液壓振動主要是在結(jié)晶器兩側(cè)裝有兩個(gè)液壓缸，這兩個(gè)液壓缸分別由兩個(gè)液壓伺服機(jī)構(gòu)（比例閥）來控制（如圖中Hydraulic Actuator），這樣就可以通過液壓缸的快速升降從而帶動整個(gè)結(jié)晶器也快速地上下振動。在每個(gè)液壓缸上裝有一個(gè)高精度的位置傳感器（如圖中Cylinder pos feedback），用于檢測液壓缸中塞桿的移動位置，從而有效確定塞桿移動的長短，經(jīng)過控制器的計(jì)算，得到振動的振

57、幅。同時(shí)在液壓缸兩側(cè)還裝有壓力傳感器，主要用于測算結(jié)晶器與鑄坯之間的摩擦力。</p><p>　　圖2.1 結(jié)晶器（Mold）液壓振動控制系統(tǒng)</p><p>　　位置控制是由控制器（如圖Simatic C7）對具有比例效應(yīng)的液壓伺機(jī)構(gòu)的電磁閥的控制來實(shí)現(xiàn)的，控制器向電磁閥輸出不同等級的控制信號（4 ～ 20mA），這個(gè)控制信號通過液壓伺服機(jī)構(gòu)（ 比例閥）就可控制液壓缸產(chǎn)生不同距離的位置移

58、動；同時(shí)這種控制器還要對各振動液壓缸之間的機(jī)械同步進(jìn)行有效監(jiān)視，不至于產(chǎn)生兩個(gè)缸動作不一致或者動作幅度不統(tǒng)一的錯誤。這種監(jiān)視主要來自于位置傳感器的反饋信號，通過反饋值與校正值的比較就可得到有效的同步信號值。每個(gè)液壓缸上位置傳感器反饋的位置信號通過放大器與振動控制器（如圖SimaticC7）連接，該放大器輸出為與控制器液壓缸行程成比例的4 ～ 20 mA 的信號?？刂破鞯妮敵鐾瑯訛槟M信號，控制液壓執(zhí)行器（伺服比例閥）。每個(gè)液壓缸活塞桿兩

59、側(cè)的壓力傳感器把實(shí)際測量的壓力轉(zhuǎn)換成電信號，傳給振動控制器，控制器計(jì)算每一側(cè)振動摩擦力，然后再將這個(gè)結(jié)果傳給計(jì)算機(jī)二級控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)二級控制系統(tǒng)可以將此數(shù)據(jù)用作模型計(jì)算，從而有效地估計(jì)出保護(hù)渣的性能及粘結(jié)漏鋼等生產(chǎn)事故。液壓振動控制器PLC 為獨(dú)立式專用模塊式PLC（如圖Simatic C7）。采用這種獨(dú)立式控制器的主要優(yōu)點(diǎn)為：</p><p>　　3.2液壓振動結(jié)晶器的工藝設(shè)備</p><

60、p>　　結(jié)晶器電液伺服振動系統(tǒng)組成見圖1, 它由伺服系統(tǒng)、傳動機(jī)構(gòu)、液壓油源、上位機(jī)、波形生成器、下位控制機(jī)等幾部分組成1 數(shù)字波形生成器由帶模擬量的FP0 型PLC 及控制電路構(gòu)成, 結(jié)晶器是通過閥控缸液壓動力元件驅(qū)動振動機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)其往復(fù)振動的, 而振動伺服閥的控制信號來自波形生成器, 結(jié)晶器鞍座的位置通過位移傳感器反饋到下位控制機(jī)和伺服控制器, 經(jīng)過電流負(fù)反饋放大器后驅(qū)動電液伺服閥構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)1 利用計(jì)算機(jī)與數(shù)字波形發(fā)生器通

61、信, 可以非常方便地產(chǎn)生各種指令波形, 通過模糊P ID 控制可以使系統(tǒng)輸出跟蹤指令信號從而獲得所要求的振動規(guī)律1 為了保證系統(tǒng)的跟蹤精度, 系統(tǒng)中設(shè)有蓄能器以吸收各類波動和沖擊.</p><p>　　圖2.2　結(jié)晶器電液伺服振動裝置結(jié)構(gòu)及控制原理</p><p><b>　　3.2.1伺服缸</b></p><p>　　伺服缸是由特殊設(shè)計(jì)的起

62、動力很小的液壓缸、電液伺服閥和位移傳感器組裝在一起構(gòu)成的，和伺服控制器一起完成將電壓指令信號轉(zhuǎn)換成液壓缸位移輸出的閉環(huán)控制。伺服缸尺寸根據(jù)負(fù)載匹配；由于系統(tǒng)對可靠性及頻率響應(yīng)要求很高, 故選用無節(jié)流小孔、高頻響的電反饋式伺服閥；系統(tǒng)選用恒壓變量泵加蓄能器穩(wěn)壓；位移傳感器選用差動變壓器式直流位移傳感器。</p><p>　　3.2.2伺服控制器</p><p>　　伺服控制器內(nèi)有兩路獨(dú)立的伺

63、服放大器和將這兩路獨(dú)立的伺服放大器關(guān)聯(lián)在一起的同步控制回路(見圖2.3) 。每路伺服放大器控制1 臺伺服缸,它將指令電壓信號轉(zhuǎn)換成電流信號經(jīng)輸出端驅(qū)動電液伺服閥來使液壓缸移動,裝在活塞桿上的位移傳感器的反饋信號在反饋端輸入后與指令信號進(jìn)行比較,形成位置系統(tǒng)的閉環(huán)控制。每1 路都設(shè)有開環(huán)增益調(diào)整、反饋增益調(diào)整、零位調(diào)整和輸入與反饋相位調(diào)整,并有電流表顯示通過伺服閥的電流狀態(tài)。同步控制回路是對兩臺伺服缸出現(xiàn)不同步時(shí)的一種補(bǔ)償,同步控制的原理

64、是對兩個(gè)單獨(dú)的反饋信號進(jìn)行比較,兩缸同步,則比較后的差值為零,差值不為零時(shí),這個(gè)差值以相反的極性分別送入兩個(gè)回路各自的輸入信號加法點(diǎn),使“快缸降速,慢缸升速”,進(jìn)行同步調(diào)節(jié) 。</p><p>　　圖2.3 控制框圖</p><p><b>　　3.2.3液壓泵站</b></p><p>　　泵站選用恒壓式變量泵, 油液清潔度按伺服閥要求。為

65、提高系統(tǒng)的動態(tài)特性,閥臺上設(shè)置穩(wěn)壓蓄能裝置。液壓缸上裝有壓力傳感器,內(nèi)置位移傳感器,用以實(shí)現(xiàn)反饋控制。把高速開關(guān)閥應(yīng)用于恒壓變量泵輸出壓力的控制系統(tǒng)中, 泵的輸出流量則由其與負(fù)載的耦合特性決定。恒壓變量泵的電液控制系統(tǒng)原理如圖2.4所示。在上述系統(tǒng)中, 以高速開關(guān)閥作為先導(dǎo)控制閥,壓力傳感器 3、4采樣得到的壓力信號通過數(shù)據(jù)采集卡傳輸給計(jì)算機(jī), 計(jì)算機(jī) 單片機(jī) 經(jīng)過比較計(jì)算產(chǎn)生的 PWM矩形調(diào)制波控制高速開關(guān)閥, 高速開關(guān)閥的產(chǎn)生的先導(dǎo)

66、壓力信號又直接作用于恒壓變量泵的調(diào)壓變量機(jī)構(gòu), 因此, 可根據(jù)其輸出先導(dǎo)壓力的不同來達(dá)到調(diào)節(jié)恒壓變量泵的輸出壓力的目的。由于高速開關(guān)閥壓力控制回路具有比例控制的功能, 通過簡單的電液數(shù)字控制系統(tǒng)就能夠?qū)崿F(xiàn)對其壓力的比例控制, 并且高速開關(guān)閥具有數(shù)模 D/A轉(zhuǎn)換的功能, 因此, 應(yīng)用它作為接口元件, 計(jì)算機(jī)就可以直接控制恒壓變量泵的輸出壓力, 實(shí)現(xiàn)恒壓變量泵輸出壓力的無級變化調(diào)節(jié)以滿足不同液壓控制系統(tǒng)的工作要求。</p>&

67、lt;p>　　1.恒壓變量泵 2.溢流閥 3.壓力傳感器 4.壓力傳感器</p><p>　　5.高速開關(guān)閥 6.油源</p><p>　　圖2.4 泵的電液控制系統(tǒng)原理圖</p><p>　　3.2.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)</p><p>　　整個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由上、下位機(jī)及數(shù)據(jù)輸入輸出系統(tǒng)構(gòu)成1 上位機(jī)為工控工作站, 下位機(jī)為PLC

68、1 下位機(jī)完成產(chǎn)生給定振動信號、控制算法、數(shù)據(jù)采集、中斷定時(shí); 上位機(jī)用于工業(yè)矩陣設(shè)置、圖形實(shí)時(shí)顯示等工作1 控制系統(tǒng)軟件由管理程序和控制程序組成1 管理程序包括菜單與界面模塊、報(bào)警處理模塊、圖形處理模塊、輸入給定參數(shù)模塊、通訊模塊、數(shù)據(jù)采集子模塊等1 控制程序包括控制算法程序模塊、給定波形生成模塊等。</p><p>　　第四章 結(jié)晶器正弦振動液壓伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　液

69、壓伺服系統(tǒng)是由液壓控制元件和液壓執(zhí)行元件組成的動力裝置及控制系統(tǒng).該系統(tǒng)具有體積小、重量輕、響應(yīng)速度快、控制精度高、調(diào)速范圍寬、可實(shí)現(xiàn)任意軌跡的運(yùn)動特點(diǎn).因此,結(jié)晶器正弦振動采用液壓伺服控制系統(tǒng)是可行的.</p><p>　　4.1、結(jié)晶器振動參數(shù)計(jì)算</p><p>　　4.1.1、負(fù)滑脫量計(jì)算</p><p>　　在結(jié)晶器下振速度大于拉坯速度時(shí)，稱為“負(fù)滑脫”。

70、負(fù)滑脫量的定義為：</p><p>　　式中 -------------負(fù)滑脫量，%；</p><p>　　-------------結(jié)晶器振動時(shí)的最大速度，m/min;</p><p>　　------------拉坯速度，4m/min。</p><p>　　負(fù)滑脫能幫助“脫模”，有利于拉裂坯殼的愈合。正玄振動的選30%～40%時(shí)效果較

71、好。在這里選取為30%。則由公式： </p><p>　　可得出結(jié)晶器的最大振動速為：</p><p><b>　　=（1+）則</b></p><p><b>　　=4（1+30%）</b></p><p>　　=5.2m/min=0.086m/s</p><p>　　4.

72、1.2 頻率與周期</p><p>　　結(jié)晶器上下振動一次的時(shí)間稱為振動周期T，單位s。一分鐘內(nèi)振動的次數(shù)為頻率，單位次/min。求解頻率的公式為：</p><p>　　式中 ---------------結(jié)晶器振動頻率</p><p>　　---------------振幅，3mm</p><p>　　---------------

73、-結(jié)晶器振動的最大速度，5.2m/min</p><p>　　故 =275.8次/min=4.6次/s</p><p>　　周期T===0.22s</p><p><b>　　圓頻率</b></p><p>　　4.1.3 結(jié)晶器的運(yùn)動速度和加速度</p><p>　　結(jié)晶

74、器振動裝置的速度的大小方向是隨時(shí)間的變化而變化的，由于結(jié)晶器是按正弦曲線規(guī)律振動的，若結(jié)晶器運(yùn)動時(shí)間為 t(s)，則振動結(jié)晶器任一瞬間的運(yùn)動速度可由下式求出：</p><p>　　可知，結(jié)晶器的運(yùn)動速度是按正弦規(guī)律變化的</p><p>　　當(dāng)=0，t=0時(shí)， =0；</p><p>　　=，t==0.0275s時(shí)，=5.2sin=3.6m/min，方向向下；<

75、;/p><p>　　=, t=0.055s時(shí)，=5.2m/min,振動速度達(dá)到最大值；</p><p>　　=, t=0.0825s時(shí)，=3.6m/min;</p><p>　　=, t=0.11s時(shí)，=0；結(jié)晶器振動到最低點(diǎn)。準(zhǔn)備向上振動；</p><p>　　=，t=0.1375s時(shí)， =–3.6 m/min,方向向上；</p>

76、;<p>　　=，t=0.165s時(shí) ，=–5.2m/min震動速度達(dá)到最大；</p><p>　　=，t=0.1925s時(shí)， =–3.6 m/min；</p><p>　　=，t=0.22s時(shí)， =0。</p><p>　　結(jié)晶器振動裝置的加速度可由下式計(jì)算：</p><p><b>　　=</b><

77、;/p><p>　　=0.086×28.5cos </p><p>　　=2.45cos m/</p><p>　　由此可見結(jié)晶器振動的加速度是按余弦規(guī)律變化的</p><p>　　當(dāng)=0，t=0時(shí)，=2.45m/s,加速度具有最大值；</p><p>　　=，t==0.0275s時(shí)，=1.73m/s；

78、</p><p>　　=, t=0.055s時(shí)， =0；</p><p>　　=, t=0.0825s時(shí)，=-1.73m/s;</p><p>　　=, t=0.11s時(shí)，=-2.45m/s；</p><p>　　=，t=0.1375s時(shí)， =–1.73m/s,；</p><p>　　=，t=0.165s時(shí) ，=0

79、m/s；</p><p>　　=，t=0.1925s時(shí)， =1.73 m/s；</p><p>　　=，t=0.22s時(shí)， =2.45m/s。</p><p>　　由此結(jié)晶器振動裝置完成了一個(gè)周期的振動，振動裝置進(jìn)入下一個(gè)周期的振動。</p><p>　　4.1.4 負(fù)滑脫時(shí)間的確定</p><p>　　當(dāng)結(jié)晶器下振動

80、的速度大于拉坯速度時(shí)就出現(xiàn)負(fù)滑脫，在本設(shè)計(jì)中拉坯速度=4m/min，設(shè)開始出現(xiàn)負(fù)滑脫的時(shí)間，則有</p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　=0.0307s</b></p><p><b>　　負(fù)滑脫總時(shí)間 </b></p><p><b>

81、;　　=0.0486s</b></p><p>　　結(jié)晶器的位置、速度曲線和鑄流速度曲線（從結(jié)晶器的最高位置開始）如下圖所示：</p><p>　　圖中，曲線1表示結(jié)晶器位置；曲線2表示結(jié)晶器的速度；曲線3表示鑄流速度；表示負(fù)滑脫時(shí)間。由于結(jié)晶器為上下運(yùn)動，而鑄流為連續(xù)向下運(yùn)動，這樣在各個(gè)位置時(shí)的運(yùn)動情況就有所不同，現(xiàn)分析如下：</p><p>　　位置

82、1：結(jié)晶器速度=0，鑄流速度=拉坯速度=4m/min，結(jié)晶器在最高位置點(diǎn)；</p><p>　　位置2：結(jié)晶器速度加速到4m/min，鑄流速度=拉坯速度=4m/min，二者等質(zhì)同向，相對速度為0，開始負(fù)滑脫；</p><p>　　位置3：結(jié)晶器向下加速到最大速度5.2m/min，鑄流速度=拉坯速度=4m/min，結(jié)晶器速度超過拉坯速度，并達(dá)到最大值；</p><p>

83、;　　位置4：結(jié)晶器速度達(dá)到最大后減速到4m/min，鑄流速度=拉坯速度=4m/min，結(jié)晶器速度減到等于位拉速，負(fù)滑脫結(jié)束。</p><p>　　位置5：結(jié)晶器速度=0，鑄流速度=拉坯速度=4m/min，結(jié)晶器處于最低位置；</p><p>　　位置6：結(jié)晶器速度向上加速到4m/min，鑄流速度=拉坯速度=4m/min，二者等質(zhì)反向；</p><p>　　位置7：

84、結(jié)晶器向上加速到最大值5.2m/min，鑄流速度=拉速=4m/min，二者相對速度最大。</p><p>　　位置8：結(jié)晶器回到初始位置，結(jié)束了一個(gè)周期的循環(huán)，下一循環(huán)開始。</p><p>　　從總的情況看：正玄振動方式采用高頻率、小振幅、較大的負(fù)滑脫量的振動較為有利。</p><p>　　4.2、液壓伺服系統(tǒng)的靜態(tài)設(shè)計(jì)</p><p>&

85、lt;b>　　靜態(tài)計(jì)算如下：</b></p><p>　　根據(jù)負(fù)載軌跡確定A、Q。液壓動力機(jī)構(gòu)的輸出力和速度應(yīng)滿足負(fù)載力和負(fù)載速度的需要，這是動力機(jī)構(gòu)能夠完成工作的起碼條件。最大功率電的F、v值可通過數(shù)值方法求出。</p><p>　　4.2.1.確定最大功率</p><p><b>　?。?）位移</b></p>

86、<p><b>　　(1)</b></p><p><b>　?。?）速度</b></p><p><b>　　(2)</b></p><p><b>　?。?）加速度</b></p><p><b>　　(3)</b>

87、</p><p><b>　?。?）負(fù)載力</b></p><p>　　F=ma= m (4)</p><p><b>　　由(4)式得：</b></p><p><b>　　整理后得：</b></p><p>&l

88、t;b>　　(5)</b></p><p><b>　　由(2)式得：</b></p><p><b>　　整理后得：</b></p><p><b>　　(6)</b></p><p>　　由以上(5)式、(6)式兩式得到負(fù)載功率方程：</p>

89、<p><b>　　(7)</b></p><p><b>　　設(shè) ,</b></p><p><b>　　應(yīng)用數(shù)值解法得：</b></p><p>　　= (8)</p><p><b>　　2ABP </b>&

90、lt;/p><p>　　當(dāng)AV=BF=0.707AB時(shí)，有 </p><p><b>　　既 , </b></p><p>　　將 =3.66mm,ω=28.5Hz,m=12000kg帶入上式，得</p><p>　　最后求出最大功率點(diǎn)的F、v的值如下：</p><p>　　4.2.2、確定液壓系統(tǒng)的

91、主要參數(shù)，壓力P，流量Q</p><p>　　4.2.2.1、初選系統(tǒng)的壓力</p><p>　　根據(jù)參考資料[1]中表29-10冶金機(jī)械工作壓力為20~32MPa，初選壓力為P=20MPa。</p><p>　　4.2.2.2、計(jì)算液壓缸的主要參數(shù)</p><p>　　液壓動力機(jī)構(gòu)的最大功率點(diǎn)應(yīng)該與負(fù)載軌跡的最大功率點(diǎn)相重合,并認(rèn)為它們在該

92、點(diǎn)相切,則A和Q如下：</p><p><b>　　A= </b></p><p>　　選用雙桿伺服缸，為保證活塞桿的穩(wěn)定性，當(dāng)活塞桿受壓時(shí)，一般取d/D=0.5~0.7，初選d/D=0.6</p><p>　　d—活塞桿的直徑 </p><p><b>　　D—活塞的直徑</b>

93、;</p><p><b>　　由此可得： </b></p><p>　　其中： —活塞的截面積</p><p>　　—活塞與活塞桿的截面積的差值</p><p><b>　　則 </b></p><p><b>　　= </b></p

94、><p><b>　　此時(shí)直徑為</b></p><p><b>　　D=124mm</b></p><p><b>　　取標(biāo)準(zhǔn)直徑后</b></p><p><b>　　D=125mm </b></p><p><b>　

95、　則</b></p><p><b>　　= </b></p><p><b>　　則 </b></p><p>　　4.2.2.3、擬定液壓系統(tǒng)圖</p><p>　　本液壓系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)正弦振動形式，并使其動作可調(diào)，所以需要的基本回路有：方向控制回路、調(diào)速回路、調(diào)壓回路、釋荷回路。&l

96、t;/p><p><b>　　各元件主要功用：</b></p><p>　　1、過濾器：過濾混在液壓油中的雜質(zhì)，降低污染，保證系統(tǒng)正常工作。</p><p><b>　　液壓系統(tǒng)原理圖：</b></p><p>　　液壓系統(tǒng)如下圖所示：</p><p>　　結(jié)晶器振動系統(tǒng)液壓原理

97、圖</p><p>　　2、變量柱塞泵：能量轉(zhuǎn)換裝置，將電機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為</p><p><b>　　系統(tǒng)的壓力能。</b></p><p>　　3、溢流閥：起安全閥作用，正常工作時(shí)不打開，系統(tǒng)過載是打開。</p><p>　　4、二位二通閥：調(diào)壓、泄荷。</p><p>　　5、電磁方向閥

98、：調(diào)速，換向。</p><p>　　6、單向筏：使液壓缸具有自鎖功能。</p><p>　　7、冷卻器：冷卻油液。</p><p>　　8、蓄能器：短時(shí)間供應(yīng)大量油液，減小液壓沖擊和壓力脈動。</p><p>　　4.2.2.4、液壓元件的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.2.2.4.1、伺服缸的選擇</p>

99、<p>　　在前面已經(jīng)對液壓缸進(jìn)行了初步的估算，根據(jù)手冊最終確定了液壓缸的實(shí)際尺寸，所以這里不需要單獨(dú)設(shè)計(jì)。</p><p>　　選用力士樂公司雙伸桿伺服液壓缸</p><p>　　產(chǎn)品型號：CGS 280 E 160 100 500 T 1X /06-6 Z B A D L</p><p><b>　　技術(shù)指標(biāo)如下：</b><

100、;/p><p>　　額定壓力：28Mpa</p><p>　　油 溫：35~50 </p><p>　　供油壓力：20Mps</p><p>　　粘 度：35~55/ </p><p>　　4.2.2.4.2、液壓泵的選擇</p><p>　　a.確定液壓泵的最大工作壓力</

101、p><p>　　式中 —液壓缸的最大工作壓力</p><p>　　—從液壓泵的出口到液壓缸入口之間的管內(nèi)損失，</p><p>　　的準(zhǔn)確計(jì)算，由手冊查得：</p><p>　　=（0.2~0.5）MPa 取 =0.4MPa</p><p>　　24+0.4×25=25MPa</p><

102、;p>　　b.確定液壓泵的流量 : </p><p>　　c.選擇液壓泵的規(guī)格</p><p>　　為使液壓泵有一定的壓力儲備所選的額定壓力一般要比</p><p>　　工作壓力大25％~60％ </p><p>　　根據(jù)計(jì)算的結(jié)果，查手冊得</p><p>　　選用力士樂公司的A4VSG 125 HS1/2

103、2R-PPB10H029U壓力補(bǔ)償變量型斜盤式軸向柱塞泵</p><p>　　排量 86L/min 額定轉(zhuǎn)速 1500r/min</p><p>　　額定壓力 35MPa 驅(qū)動功率 109kw</p><p>　　壓力補(bǔ)償變量泵的雙彈簧控制泵的流量和壓力特性兩者的變化按恒功率的關(guān)系變化。</p>&l

104、t;p>　　根據(jù)液壓泵的驅(qū)動功率選擇相應(yīng)的電動機(jī)Y315M1-4：</p><p>　　額定功率 132kw 轉(zhuǎn)速 1490r/min</p><p>　　冷卻和清洗回路用液壓泵選用葉片式定量泵，型號為:：PVV2-1X1055RA15DMB力士樂生產(chǎn)，額定流量285L/min。</p><p>　　4.2.2.4.3、蓄能器的

105、選擇</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)的要求蓄能器的主要作用是減小液壓沖擊和壓力脈動，所以選取囊式蓄能器：NXQ-40公稱容積40L。</p><p>　　4.2.2.4.4、液壓閥的選擇</p><p><b>　　a、溢流閥的選擇：</b></p><p>　　在本系統(tǒng)中，溢流閥起到調(diào)壓，卸荷的作用，選擇先導(dǎo)式溢流閥，其

106、型號為SBG—06—H—R。</p><p><b>　　b、單向閥的選擇：</b></p><p>　　在本系統(tǒng)中，單向閥起到保壓的作用，其在所設(shè)定的開啟壓力下使用，控制油流單向流動，完全阻止反向流動。從《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第四卷中選取單向閥的型號為CRG—06—35—50，其額定流量為125L/min,使用最高壓力25MPa,開啟壓力0.35MPa。</p>

107、;<p>　　c、二位二通閥的選擇：</p><p>　　在本系統(tǒng)中，二位二通閥控制溢流閥的控制口，使泵卸荷。因?yàn)槎欢ㄩy在實(shí)際中是不生產(chǎn)的，在這里選擇二位四通閥，把其T口和B口堵住即可實(shí)現(xiàn)二位二通閥的功能。從《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第四卷中選取二位四通閥，其型號為：4WE6D50B/AG24。</p><p><b>　　d、截止閥的選擇：</b></

108、p><p>　　在本系統(tǒng)中，截止閥起到開關(guān)的作用從《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第四卷中選取截止閥的型號為：YJGQ—J10N，公稱壓力35MPa。</p><p>　　E、電磁換向閥的選擇:</p><p>　　在本系統(tǒng)中起到調(diào)速、換向的作用查手冊選取電磁換向閥的型號為：4WSE3EE16-1X/100B8E21019EV,最高工作壓力31.5Mpa,最大工作流量86L/min。&

109、lt;/p><p>　　4.2.2.4.5其它液壓元件的選擇</p><p><b>　　a、濾油器的選擇：</b></p><p>　　在液壓泵的回油路上，安裝粗過濾器，以消除較大的顆粒雜質(zhì)。其型號為</p><p>　　在液壓系統(tǒng)的回油路上安裝精過濾器，濾出更細(xì)微的顆粒雜質(zhì)。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第4卷在回油路上選用高壓管

110、式紙質(zhì)過濾器，其型號為ZU－H63×20S。</p><p>　　在冷卻清洗回路上，選用精過濾器，濾出更細(xì)微的顆粒雜質(zhì)，保護(hù)液壓系統(tǒng)中的液壓元件不受細(xì)微顆粒雜質(zhì)的損傷和卡死。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第4卷，選取低壓管式紙質(zhì)過濾器，其型號為ZU－A25×10S。</p><p><b>　　b、冷卻器的選擇：</b></p><p&g

111、t;　　在液壓系統(tǒng)中，因液壓泵、馬達(dá)、液壓缸的容積損失和機(jī)械損失，或控制元件及管道的壓力損失和液體摩擦損失等消耗能量，幾乎全轉(zhuǎn)化成熱量。這些熱量除了一部分散發(fā)到周圍空間，大部分使油液及元件的溫度升高。如果油液溫度過高，將嚴(yán)重影響液壓系統(tǒng)的正常工作一般規(guī)定液壓油的正常使用范圍為15~65</p><p>　　℃。通過冷卻器可以控制油液的溫度，使之適合系統(tǒng)的工作要求。本系統(tǒng)的發(fā)熱較大，故設(shè)計(jì)了一個(gè)冷卻回路以使油箱中的

112、油冷卻，從《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第4卷選取冷卻器的型號為2LQGW。</p><p>　　c、壓力繼電器的選擇：</p><p>　　型號：HED1KA20/35.0ZL24H</p><p>　　額定工作壓力：35Mpa，切換頻率：300次/min</p><p>　　4.2.2.5、液壓管的選擇</p><p><

113、b>　　a、管材的選擇：</b></p><p>　　由于壓油管需承受高達(dá)32.5MPa的壓力故應(yīng)用鋼管 </p><p><b>　　b、管內(nèi)徑的選擇：</b></p><p><b>　　q—通過油管的流量</b></p><p>　　V—油管中的允許流量</p>

114、<p>　　根據(jù)資料取壓油管的流速:V=5m/s吸油管為1.5m/s,V=2.5m/s,q=1030mL/s</p><p>　　回油管流速V=2.5m/s q=1030mL/s </p><p>　　壓油管: 取 =20mm</p><p>　　吸油管: 取 =32mm</p><p>　　回油管: 取 =

115、25mm</p><p>　　油管的壁厚S按以下公式計(jì)算:</p><p>　　[G]—油管材料的許用應(yīng)力為60 </p><p><b>　　壓油管 </b></p><p>　　壓油管的公稱通徑為 ，外徑 </p><p><b>　　吸油管： </b></p&

116、gt;<p>　　吸油管的公稱通徑為 外徑 </p><p><b>　　回油管： </b></p><p>　　回油管的公稱通徑為 ，外徑 </p><p>　　4.2.2.6、選擇油箱確定油箱的有效容積： </p><p><b>　　油箱的有效容積： </b></p>

117、;<p>　　按式 式中a=5， —液壓泵每分鐘排出油的容積</p><p><b>　　已知： </b></p><p>　　取65L/min </p><p><b>　　有效容積 </b></p><p><b>　　取 </b>&

118、lt;/p><p>　　4.3、液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算</p><p>　　4.3.1、系統(tǒng)壓力損失的計(jì)算</p><p>　　系統(tǒng)的壓力損失由三部分組成：管道行程的壓力損失 、局部壓力損失 和閥類元件的局部損失 </p><p>　　a、管道的沿程壓力損失 </p><p><b>　　管子內(nèi)徑 </b>

119、</p><p>　　工作介質(zhì)YB-N32抗磨液壓油，粘度 </p><p>　　密度 管內(nèi)流速V </p><p><b>　　雷諾數(shù)： </b></p><p>　　因300<Rc< 則 </p><p><b>　　沿程壓力損失： </b></p