1 设计课题
1.1 课题题目
钢坯提升机称重液压系统设计
1.2 课题设计参数及要求
(1) 液压缸行程300mm，其中快上150mm，时间小于等于3s，慢上150mm，时
间小于等于8s；慢下150mm，时间小于等于8s，快下150mm，时间小于等
于3s；
(2) 动作周期T小于等于25s，称重时间3s；
(3) 系统最高工作压力140MPa；
(4) 采用双缸同步工作方式。

2 课题设计背景
钢坯提升机称重系统主要是轧钢厂用于称量进入加热炉钢坯的重量，以便为检查、分析钢坯在加热过程中的烧损情况，而为精确计算成材率，提供参考数据的装置。

物料的称重系统在生产中具有重要作用。

在原料进入以及成品出厂等场合会经常使用称重系统，其准确与否直接关系生产的质量及经济效益。

由于生产现场环境的复杂性，称重设备在现场的耗损是十分巨大的。

一方面会影响生产中计量的准确性，间接地带来巨大的经济效益损失；另一方面称重设备使用寿命的降低，也会增加称重设备维修和更新上的投入。

以往的称重系统中，测量元件与称重台采用刚性连接方式，切完的钢坯直接在称重台表面拖动。

采用这种结构，导致了两个问题：一是测量元件直接承受拖动时的摩擦力，造成元件寿命低；二是摩擦力不能传递到底座。

长期使用后，称重台坍塌，不能工作。

以上两个问题的存在给生产带来了很大影响，经常更换称重设备及其零部件，增加了生产费用。

3 课题设计目的及意义
钢铁企业以其特有的生产方式和特有的原料与产品，使其与称重计量有着密不可分的联系。

在钢铁企业里的所有计量工作中，称重计量放在重中之重。

而在我国工业企业里唯有冶金企业对称重计量要求更为突出。

抓好冶金企业的称重计量工作是冶金生产顺行与发展的需要。

几十年来，我国冶金企业的计量工作者和科研、生产厂家合作，为满足生产需要，克服重重困难，解决道道科技难题，在极其恶劣的环境中研制出具有国内外先进水平的工业衡器，如我国最大的电子轨道衡、我国最大的汽车衡、我国最大的吊车秤都源自钢铁企业。

它们多而杂，大而全，工作环境极其恶劣，高温、高湿、水浸，重载、冲击、振动，热辐射、磁干扰、雷击电扰；它们又承受着巨大的计量总额；几亿t的铁矿石和辅料，经过多道工艺周转变成近亿t钢材，每一步都承受着巨额计量。

从排岩到采矿，从磨矿到选矿和铁精矿输出，从烧结的配料到烧结矿的输出，从炼铁的配料到铁水的输出，从炼钢的配料到连铸坯的形成，钢材的轧制与输出，它们承受着最大的计量数额。

4 设计方案概述
4.1 钢坯提升机称重系统工艺
钢坯提升机称重系统主要是轧钢厂用于称量进入加热炉钢坯的重量，以便为检查、分析钢坯在加热过程中的烧损情况，而为精确计算成材率，提供参考数据的装置。

考虑由于钢坯表面的氧化皮受提升机振动的影响而脱落在压力应变电阻片（电子称重设备）上，影响称重精度，导致其不能正常使用。

采用钢坯提升机称重系统能很好的处理由钢坯氧化脱落带来的影响。

4.2 钢坯提升机称重液压系统的技术要求
本次设计主要是对钢坯提升机称重液压系统的设计。

其液压系统中的执行机构动作和系统的稳定将直接影响到称重精度，如果液压系统中的执行机构出现不稳定或者液压系统出现不稳定将会对称重精度和设备带来严重的后果。

根据对钢坯提升机称重液压系统工艺要求，在生产过程中液压系统要完成以下动作，液压缸：快速提升；液压缸：缓慢提升；液压缸：停止（电子称重设备称重）；液压缸：缓降；液压缸：快降；液压缸：停止（完成一个称重周期）。

据系统工艺对液压系统提出如下要求：
（1）液压缸：采用双缸同步工作方式。

双缸运行要一致、速度可调；
（2）在称重是要求液压系统有较高的锁紧能力；
（3）各执行元件动作平稳，各执行机构可以同时动作，系统要防止泄压时产生冲击和振动，保证安全可靠；
（4）要求油源的压力、流量的均匀稳定，油液温度、污染度以及节能要求合理配置；（5）液压系统的工作性能、运动平稳性、传动效率及自动化程度等要求要高。

4.3 钢坯提升机称重液压系统整体方案
4.3.1 称重装置示意图（图一）
称重装置示意图（图一）
4.3.2 钢坯提升机称重液压系统（图二）
在系统工作时，首先，三位四通换向阀1YA通电，油液经过平衡阀、调速阀、分流集流阀、液控单向阀，最后进入液压缸下端无杆腔，使两个缸的活塞杆同时上升，完成移动横梁的快速上升动作。

当吊钩达到钢坯下方时光电信号开关1SQ控制1YA、3YA通电，即完成减速缓慢上升工况，当钢坯达到轨道上方100mm时，具有延时功能的光电转换开关2SQ控制2YA通电，延时期内只有二位二通电磁阀5YA通电，其余所有电磁阀均不通电，液控单向阀关闭，活塞杆也停止下降，钢坯处于停止状态，称重设备在2SQ延时期间完成称重、取值任务。

延时结束后2YA、4YA同时通电，完成慢下动作。

当钢坯达到轨道后，1SQ发信号，2YA通电，活塞杆快速下降，到达底端后3SQ发信号各阀处于断电状态，活塞杆停止下降，一次称重结束。

钢坯提升机称重液压系统原理图图二
4.3.3 油源设计
供油回路采用液压泵直接提供动力的结构，在吸油管道中采用截止阀和减震喉管串联，用于减震。

本系统采用回油冷却、过滤；根据系统工艺的顺序，在焊接过程，油源不需要大流量供油，在冷却和过滤中，充分利用泵在此阶段的溢流卸荷，提高系统经济性。

P L T
图3 油源回路
4.3.4 油液选择及油箱设计
根据执行机构速度、系统压力和机构动作精确度的要求，对所用液压油的耐磨、承载能力等提出要求。

生产环境附近无明火、高温，工作温度控制在60℃以下；初步判断本系统液压油的流速低，宜选择粘度较高的油。

油箱的有效容积根据液压系统发热、散热平衡的原则来计算；吸油管和回油管有适宜距离，两管之间用隔板隔开，以增加油液循环距离；油箱上各盖板、管口处都要妥善密封；注油器上加滤油网；防止油箱出现负压而设置的通气孔上须装空气滤清器，空气滤清器的容量至少为液压泵额定流量的2倍；油箱内回油集中部分及清污口附近装设一些磁性块，以去除油液中的铁屑和带磁性颗粒；另外设置温度、液位等检测计。

5 毕业设计进度安排
3月7 日~ 3月23 日
查阅资料，提出钢坯提升机称重液压系统总体方案；撰写开题报告。

3月23日~ 4月10日
完成钢坯提升机称重液压系统参数计算；完成液压系统原理图草图（A1）。

4月11日~ 4月24日
完成液压元件的选型。

4月25日~ 5月22日
绘制液压系统元件的装配图、零件图。

5月23日~ 5月31日
完善设计图纸；编写设计计算说明书。

6月1日~ 6月8日
图纸修改；设计说明书修改、定稿；外文翻译；材料整理、复查。

6月9日~ 6月12日
毕业设计答辩。

6月13日~ 6月15日
材料整理装袋。

6 参考资料
[1] 成大先．机械设计手册[M]．北京：化学工业出版，2004
[2] 陈奎生．液压与气压传动[M]．武汉：武汉理工大学出版社，2005
[3] 张利平. 现代液压技术应用220例[M]．北京：化学工业出版，2009.5
[4] 张利平. 液压传动系统及设计[M]．北京：化学工业出版，2005.6
[5] 雷天觉.液压工程手册[M].北京：机械工业出版社，1990
[6] 许益民.电液比例控制系统分析与设计[M].北京：机械工业出版社，2005
[7] 杨培元，朱福元.液压系统设计简明手册[M].北京：机械工业出版社，2000.5
[8] 雷天觉主编，新编液压工程手册[M]，北京理工大学出版社，2000
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Mounting Design. Reference：300-P-9050013-E02/03,04：BUCHER 2002 [13] Herbert E.Merritt Hydraulic Control System[M] Product Development Department
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