【完整版】步进式加热炉同步顶升液压控制系统说明书_毕业论文设计

摘要加热炉是将物料或者工件加热的设备。

在冶金工业中加热炉习惯上指把金属加热到轧制成锻造温度的工业炉。

步进梁式再加热炉是连轧生产线提供钢管再加热所有。

它是依靠专用的步进机械使工件在炉内移动的一种机械化炉子。

步进梁式加热炉设计一种连续式加热炉它是靠专用的步进机构，按照一定的轨迹运动，使炉内钢料一步一步地向前推进。

步进梁式加热炉炉底的结构和传动方式要根据出料的频率和炉子的生产能力决定，它要考虑被加工工件的尺寸参数和工地方面的尺寸大小。

所以必须严格计算其内部参数，保证炉子的生产和安全。

炉底机械采用双轮斜轨机构。

步进梁的升降和平移动作采用液压缸驱动。

加热炉炉床由固定梁和步进梁两部分组成，步进梁由双重轮对的多轴框架支撑，其外侧走轮由液压缸驱动，可以在倾斜轨道上滚动，使步进梁作上升或者下降运动。

上层托轮直接拖住步进梁，而步进梁则由另两个液压缸带动，实现平移运动。

关键词：步进梁式加热炉；步进梁；双轮斜轨式机构；液压传动AbstractHeating furnace is the material or workpiece the metallurgical industry in the metal to . It depend on special stepping machinery to make the work in the furnace stove a mechanized moving.Stepping beam furnace design a continuous reheating furnace of it is to rely on special stepping institutions, according to certain trajectory, making furnace of steel material within step forward.Step reheating furnace bottom structure and driving mode according to the material of the frequency and the production capacity of the stove, it should consider decision by the size of the machining parameters and the site of size. So must strictly calculation its internal parameters, guarantee the production and the stove safety.Furnace bottom machine adopts double inclined rail agencies. The rise and fall of walking beam by . Heating furnace bed by fixed girders and walking beam two parts, walking beam of by double round multiaxial framework, the lateral go round supported by tilt orbit in rolling make walking beam rise or fall as sport. The upper roller direct tugged walking beam, and walking beam is driven by two other rail agencies，目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (7)1.1 步进式加热炉 (7)1.1.1 步进式加热炉概述 (7)1.1.2 选题背景 ............................................................. 错误！未定义书签。

1.1.3 设计目的 ............................................................. 错误！未定义书签。

1.1.4 设计方案 ............................................................. 错误！未定义书签。

2 液压系统分析与设计 ........................................................... 错误！未定义书签。

2.1 运动与负载分析 ........................................................... 错误！未定义书签。

2.1.1 步进式加热炉原始数据 ..................................... 错误！未定义书签。

2.1.2 步进式加热炉工况速度曲线设计 ..................... 错误！未定义书签。

2.1.3 计算稳态工作负载 ............................................. 错误！未定义书签。

2.1.4 拟定液压原理图 ................................................. 错误！未定义书签。

2.2 液压缸参数及其型号 ................................................... 错误！未定义书签。

2.2.1 平移液压缸受力分析 ......................................... 错误！未定义书签。

2.2.2 初选平移液压系统工作压力 ............................. 错误！未定义书签。

2.2.3 平移液压缸主要参数及其选取型号 ................. 错误！未定义书签。

2.2.4 升降液压缸受力分析 (8)2.2.5 初选升降液压系统工作压力 (11)2.2.6 升降液压缸主要参数及其选取型号 (11)2.3 液压泵参数及其型号 (12)2.3.1 平移液压泵工作压力的确定 (12)2.3.2 平移液压泵流量的确定 (13)2.3.3 平移液压泵的选取 (13)2.3.4 升降液压泵工作压力的确定 (13)2.3.5 升降液压泵流量的确定 (14)2.3.6 升降液压泵的选取 (14)2.4 电动机参数及其型号 (15)2.4.1 平移液压系统电动机参数及其型号 (15)2.4.2 升降液压系统电动机参数及其型号 (15)2.5 液压阀件参数及其型号 (16)2.5.1 平移液压系统阀件参数及其型号 (16)2.5.2 升降液压系统阀件参数及其型号 (16)2.6 液压油管道的选择 (17)2.6.1 油管的选用 (17)2.6.2 液压油管管径的确定 (18)2.6.3 液压油管管壁厚的验算 (18)2.7 液压油管道的选择 (19)2.7.1 平移液压系统油箱有效容积 (19)2.7.2 升降液压系统油箱有效容积 (20)3 液压系统性能验算 (20)3.1 液压系统压力损失计算 (21)3.1.1 平移液压系统压力损失 (21)3.1.2 升降液压系统压力损失 (22)3.2 液压系统发热温升计算 (23)3.2.1 平移液压系统发热温升 (23)3.2.2 升降液压系统发热温升 (24)4 液压同步控制系统的设计 (27)4.1 控制系统 (27)4.1.1 电液比例位置控制系统 (27)4.1.2 设计方案 (28)4.1.3 传感器的选择 ..................................................... 错误！未定义书签。

4.1.4 PLC的选择 ......................................................... 错误！未定义书签。

4.1.5 控制系统IO分配 (29)4.1.6 梯形图编程 (30)结论 (37)参考文献 (39)致谢 (41)附录 (42)1 绪论1.1 步进式加热炉1.1.1 步进式加热炉概述随着西方资本主义社会在18世纪进入工业革命以来，社会的发展进入到了一个全新的速度。

据统计在工业革命以前世界上人均钢铁的使用量是不足5kg。

然而，现在的社会发展到人均钢铁拥有量为418kg。

越来越多的钢结构出现在社会建设中。

所以钢铁一直是现在社会发展的主要材料。

甚至一度到了供不应求的状况。

这样就促使了钢铁产业的迅速壮大。

至2007年，世界钢铁量已经达到了近九亿吨。

但是由于技术有限，加上人们对钢铁的运用越加广泛，出现对钢材更多更新的要求。

所以钢铁的冶炼技术要不断地改良。

1967 年第1 座步进梁式加热炉投产。

中国1979年投产的步进梁式炉长为32.5米，生产能力为每小时270顿。

步进梁式炉比推钢炉具有许多优点，因而成为新建轧钢厂的首选炉型。

热轧宽带钢厂的规模正向大型化发展，步进梁式炉的特点之一是炉长不受推钢长度限制，因而能适应轧机的小时产量增长的形势。

北京钢铁设计研究总院近20 年设计投产的40 余座步进炉，已遍及热连轧、型钢、棒线材、带钢、无缝管、开坯、锻压等钢厂以及钢带厂，1994年相继投产的太钢、梅山热连轧厂的步进梁式炉，额定产量分别为180 t ----系数，与安装形式有关，对于该种安装形式取n=1E----弹性模量，对于钢E=0.21×106 Nmm2J----活塞杆断面回转惯量，J=πd 464 （mm 4） 经计算得出极限力 Fk=956KN此时，ns=FkF1=95617.85=53.56>>nk,说明此液压缸压杆稳定性是安全的。

2.2.4 升降液压缸受力分析步进式加热炉在升降运动时候，作用力如图7。

FA1F A 2FR1F R 2图7 步进式加热炉升降运动受力分析受力最大工况在H 2段，即托起钢以后的工况；计算升降缸最大负载F 升MAX H 2段抬起钢管的稳态载荷为：W=G+Q=300×103+134×103=434×103kg行进框架及其以上部分载荷为：W=G 1+Q=334×103kg行进框架以下部分载荷为：W=G 2=100×103kg升降液压缸为2个；计算升降缸最大负载F 升MAX F 升MAX =(F 稳+F R +F A ) 2F 稳-升降液压缸稳态负载；FR-摩擦阻力；FA-惯性力；⑴稳态负载F稳F稳=Wgsinα=(G+Q)gsinα=434×103×9.8×sin12°=884.29KN⑵惯性力FAF A =FA1sinα+FA2；FA1-上辊轮与行进框架相对运动时的惯性力；F A1=W×∆v∆t=(G1+Q)×∆v∆t=334×0.051.5=11.13KNFA2-下辊轮与斜面相对运动时的惯性力；F A2=W×∆vsinα∆t=G2×∆vsinα∆t=100×0.05sin12°1.5=16.67KN所以惯性力为：F A =FA1sinα+FA2=11.13×sin12°+16.67=18.98KN⑶摩擦阻力FRF R =FR1cosα+FR2；FR1-上辊轮与行进框架相对运动时摩擦阻力；滚动摩阻系数δ取0.05×10-3；W=(G1+Q)g+ FA1=334×9.8+11.13=3284.33KN最大滚动摩阻力偶矩：Max1=δ×W=0.05×10-3×3284.33×103=164.22N•m滚动轴承摩擦系数ц取0.015滚动轴承摩擦阻力矩：Max2=ц×W×d2=0.015×3284.33×103×0.162=5665.47N•mF R1=(Max1+Max2)D2=(164.22+5665.47)0.652=17.94KNFR2-下辊轮与斜面相对运动时摩擦阻力；滚动摩阻系数δ取0.05×10-3；W=[(G+Q)g+FA1]cosα=(434×9.8+11.13)cos12°=4171.14KN 最大滚动摩阻力偶矩：Max1=δ×W=0.05×10-3×4171.14×103=208.56N•m滚动轴承摩擦系数ц取0.015滚动轴承摩擦阻力矩：Max2=ц×W×d2=0.015×4171.14×103×0.162=7195.22N•mF R2=(Max1+Max2)D2=(208.56+7195.22)0.652=22.78KN所以摩擦阻力为：F R =FR1cosα+FR2=17.94×cos12°+22.78=40.33KN因为升降液压缸为2个；计算升降缸最大负载F升MAXF MAX=(F稳+F R+F A) 2=(884.29+40.33+18.98)2=471.8KN2.2.5 初选升降液压系统工作压力因为升降液压缸的最大工作负载经过计算为471.8KN依据上图《液压传动》表9-2，9-3；初估液压系统工作压力为20Mpa 液压缸的机械效率取η=0.952.2.6 升降液压缸主要参数及其选取型号液压缸内径D和活塞杆直径d的确定η；P=20Mpa，dD=0.7P·π4·D2=FMAX解得：D=0.1779m；d=0.1245m依据上表3，表4圆整后取值：D=180mm；d=125mm液压缸工作行程的确定升降液压缸执行机构的最大行程为0.1sin12°=0.5m依据表5选取升降液压缸工作行程为：500mm选择液压缸的规格由上述要求，选择液压缸的型号为：CD250B180125-600A液压缸参数如下：缸径：180mm 杆径：125mm 工作压力：25Mpa 最大行程：600mm当液压缸支撑长度d L B )1510(--≥时，须考虑活塞杆弯曲稳定性并进行验算。