两种典型钢包液压升降装置结构分析及应用研究.pdf

Hyd r a ul i cs Pne u ma t i cs S ea l s ／ No．05． 2 01 5 d o i l O ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 8 0 8 1 3 ． 2 0 1 5 ． 0 5 ． 0 2 0 两种典型钢包液压升降装置结构分析及应用研究 王 军 西门子 中国 有限公司 上海分公司 ， 上海 2 0 1 1 0 8 摘 要 钢包液压升降装置是一种能够将盛满钢水的钢包提升到指定高度并待钢水处理结束后 回到原来位置的一种机械设备。通过 两种典型钢包液压升降装置的结构分析及使用情况对比， 分析各 自的特点， 给出了各 自的使用工况环境参数， 为工程师选择合适的钢 包液压升降装置提供借鉴作用。 关键词 钢包； 液压升降装置 ； 结构分析 中图分类号 T H1 3 7 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 5 0 5 0 0 5 7 0 5 The S t r u c t u r e An a l y s t a nd App l i c a t i o n o f T wo Cl a s s i c T y pe s Hyd r a u l i c La d l e Li f t i n g Eq ui p me ri t W ANG J u n S i e me n s L t d ． ， S h a n g h a i 2 0 1 1 0 8 ， C h i n a Abs t r a c t The hydra ul i c l a d l e l i f t i ng eq ui pme n t i s us e d t o l i f t i ng t he l a d l e wi t h l i q ui d s t e e l t o t r e a t m e n t po s i t i on ，a n d c o m e b a c k a f t e r t he t r e a t me n t fi n i s h e d ． F i n d e a c h f e a t u r e o f t wo c l a s s i c t y p e s o f l a d l e l i ft i n g e q u i p me n t t h r o u g h s t r u c t u r e a n a l y s t a n d p r o j e c t p r a c t i c e ， a n d e n g i n e e r c a n u s e thi s f o r r e f e r e n c e t o s e l e c t s u i t a b l e l i fti n g e q u i p me n t ． Ke y wo r d s l a d l e ； h y d r a u l i c l i ft i n g e q u i p me n t ； s t r u c t u r e a n a l y s t 0 引言 钢包升 降装置是 R H精炼设备 系统中不可缺少 的 一 个重要机械设备 ， 是钢包升降的专用设备。R H精炼 设备是现代化炼钢工艺必备的一种二次精炼设备 ， 它 主要作用是满足炼钢设备 如转炉 ， 电炉等 与连铸设 备之间生产节奏的均衡要求， 并能够调整钢水温度和 提高钢水品质。钢包升降装置是将钢包从钢包车中提 升到真空槽浸渍管插人钢水一定深度为止， 待处理结 束后将钢包降落到钢包车上。因为钢包盛满钢水后的 整体的重量达到了2 0 0 t 以上 ， 所以对钢包升降装置的 稳定性， 可靠性， 操作性提出了非常高的要求。钢包升 降装置根据其驱动系统的不同可分为电动驱动和液压 驱动两种。由于在炼钢车间温度高， 红外辐射及粉尘 浓度高等恶劣的现场条件 ， 故电动驱动型的钢包升降 装置使用 越来越少 ， 目前市场主要使用 的是液压驱 动 的钢包升降装置。钢包升降装置根据其工作过程分为 钢包顶升装置和钢包提升装置 。本文对钢包升降装置 进行研究 分析 ， 以液压驱动 的钢包顶升装 置和钢包 提 升装置为例， 对其结构进行分析， 给出了各 自的工作原 理及使用工况环境参数。 收 稿 日期 2 0 1 5 0 2 0 9 作者简介 王军 1 9 8 7 一 ， 男 ， 江西乐平人， 助理工程师， 学士 ， 主要从事 炼 钢设备方 面的工作 。 1 钢包液压顶升装置的结构和使用分析 钢包液压顶升装置是一种非常成熟 的钢包升降装 置， 在各大钢厂中的使用非常广泛。其结构简单， 制造 方便 ， 安全性高， 是一种常用的钢包升降装置。现以某 钢厂转 炉炼钢工程 R H精炼 系统 的钢包顶升装置分析 其设备结构和使用情况。该项 目是一个双工位的R H 精炼装置， 使用了两套一样的钢包顶升装置。该钢包 顶升装置安装在真空槽下方的地坑中， 升降框架由液 压缸驱动沿导轨上下运动。其技术参数如下 框架升降行程 约2 8 0 0 ra m 升降速度 1 3 m ／ mi n 框架导 向中心和真空槽中心最大偏移 _ l O mm 油缸数量 1 个 油缸型式 柱塞式 油缸顶升能力 不小于5 0 0 t 油缸工作压力 2 0 MP a 工作介质 脂肪酸酯 该钢包顶升装置如 图 1 所示 ， 油缸 件 7 下部与油 缸固定底座 件9 连接 ， 因为两者间是球面接触 ， 通过 导向定位装置 件8 定位及防止柱塞旋转。油缸 件7 上部与顶升框架 件2 通螺栓连接。托盖 件 1 与顶升 框架 件2 螺栓连接， 并砌上耐火砖防止钢水泄露损坏 设备并 防止异物进入顶升坑 内。顶升框架 件 2 固定 的导向轮装置 件4 与导轨 件 3 接触， 在油缸 件 7 5 7 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2O 1 5年 第 0 5期 与顶升框架 件 2 上下运动时起导向及支撑作用 。手 动 的润滑泵 件 6 将润滑油通过管道送 到各个轴承及 球面接触 的凹槽 内。拉绳编码器 件 5 通过测量顶升 框架运动的行程确定钢包所在的高度。 1 一 托盖2 一 顶升框架3 一 导轨4 一 导向轮装置5 一 拉绳 编码器 6 一 润滑系统7 一 油缸8 一 导 向定位装置9 一 油缸底座 图 1 钢包液压顶升装置结构简 图 该设备在安装过程中对顶升坑的要求较高， 4 条导 轨的底座都需要预埋在混凝土中， 精度要求较高。因 为导 向轮装置 的问隙调整范围只有- 6 ra m， 故在顶升坑 二次灌浆之前必须要对轨道底座的安装尺寸， 垂直度 及轨道间的平行度进行测量并记录数据 。同时坑 内要 设置潜水泵 ， 防止车间内的水流人顶升坑 内无法排除。 该顶升框架使用的是框梁型结构， 在设备强度很 高度的情况下同时对油缸起到了很好的保护作用。油 缸与底座的球面连接既能提供 良好 的支撑作用又能防 止在框架受力发生偏移 的情况 了油缸柱塞与缸体密封 不严的现象。在顶升框架上方有 4 个 吊耳 ， 下方 4 个腿 上各有 1 个 吊耳 。上方 4 个 吊耳是为了拆装钢包顶升 设计 的， 下方 4 个吊耳的作用是将柱塞与顶升框架 固定 到一起 。安装时需要在地面上将顶升框架和油缸通过 螺栓先组装好 ， 再将油缸柱塞与框架通过预制板固定 ， 然后整体装入顶升坑内。需要将设备吊出顶升坑维修 时也必须要固定好油缸柱塞 ， 防止油缸柱塞滑出缸体。 该设备导向轮装置如图2 所示， 其调节间隙的方法 是使用螺杆 件 1 与偏心轴 件 5 通过连接板 件 6 连 接， 偏心轴 件 5 与导向轮 件4 之间装有轴承。螺杆 1 与支撑板连接上下都使用了球面垫 件3 ， 使得螺 杆 件 1 可以活动 ， 调整时直接旋转螺杆 件 1 上的螺 母 件2 使螺杆上下移动就可以达到调整间隙的目的。 该导 向轮装置调 整方便 同时 由于上下各 2 个螺母 固定 ， 调整结束后能够很好的保持调整好的状态 ， 不易 产生变化 。导向轮与导轨 间的间隙调整不是一次完成 的， 需要 在调试过程 中根据钢包顶 升装 置运动 的情况 5 8 多次调整直到消除间隙。因为钢包顶升装置安装就位 以后 ， 顶升坑内部 的空间非常狭小 ， 每次调节上部 4 ／ ／ ． 导向轮的间隙时非常困难 。 卜螺杆2 一 螺母3 一 球 面垫4 一 导 向轮5 一 偏心轴6 一 连接板 圈2导向轮装置 该设备的液压系统如图3 所示 ， A， B工位使用的是 同一套液压 系统 。该 系统使用了三台柱塞液压泵 ， 两 用一备。液压站到液压缸的进回油管使用的是同一根 液压管道 ， 通过电磁切换阀控制 A， B工位的工作状 态 。液压站 内使用 了两台循环泵 一用一备 实现其 自 循环功能 ， 同时在液压油在站 内 自循环 系统 中配备 了 电加热器 ， 水冷板式冷却 器和双筒过滤器 。因为 系统 对油品质要求较高， 故在每个泵的出口都配置了过滤 器 。由于该系统 的控制阀都安装 在站内 ， 距离油缸 的 位置较远 ， 故 系统的延迟较为严重 ， 需要电气 自动化程 序在控制过程中进行调整。 在设备使用过程中， 由于有大块的钢渣掉人到顶 升坑内， 在设备升降过程中拉坏了编码器的拉绳， 导致 生产暂停。后在顶升装置原编码器对角处增加了一个 编码器 ， 保证一个编码器在出现故障后不影响生产。 在交接班时要求对坑沿的冷钢及钢渣进行清理。由于 整个设备都在顶升坑里面， 不易发现问题及使用维护。 2 钢包提升装置的结构和使用分析 钢包提升装置是一种较为新型的钢包升降设备 ， 与钢包顶升装置相 比， 它不需要土建挖坑 ， 结构简单灵 活 ， 适用性强。在一些老旧厂房改造和施工条件有限 制的地方特别适用这种结构的钢包升降装置。现以河 北某钢厂 1 1 0 t 双工 位 R H精炼系统的钢包提升装置为 例分析其设备结构和使用情况。该项 目 使用了两套同 样的钢包提升装置 ， 设备安装在厂房的钢结构立柱上 ， 并 由液压缸驱动沿立柱上 的导轨上下运动。其技术参 数如下 最大提升能力 3 0 2 ． 7 t Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 0 5 ． 2 0 1 5 提升速度 1 ～ 3 m ／ mi n 提升行程 3 2 0 0 mm 油缸数量 4个 油缸类型 柱塞式 油缸工作压力 1 6 MP a 液压介质 水乙二醇 图3 钢包液压顶升装置液压原理图 该钢包提升装置如 图4 所示 ， 油缸 件 2 是倒立安 装 的 ， 其底部 与油缸底座 件 1 通过销轴连接 ， 油缸底 座 件 1 直接焊接在钢结构梁上 。油缸 件 2 头部与平 衡块 件4 同样通过销轴连接， 一个平衡块 件4 同时 与两个油缸相连 ， 同时平衡块 件 4 与移动小车 件 6 相连 ， 这样在钢包重心偏离中心位置时通过平衡块的 摆动使得两个油缸的受力平均。每个移动小车 件6 上有 8 个导向轮 ， 分别与两个轨道 件 3 的正面和侧面 接触。每个把持梁 件5 有两个导向轮， 分别两个轨道 件3 的背面接触 ， 同时把持梁 件5 通过螺栓与移动 小车 件 6 联接， 使得小车紧紧地贴在轨道上运动。移 动小车下方与吊钩 件7 通过销轴相连， 吊钩能前后摆 动， 可以调整钢包的中心位置， 使得整个系统的受力均 衡。每个油缸上都安装了拉绳编码器， 这样液压系统 可 以实 时得 到油 缸 的位置 反馈并 调 节 4个油 缸 的同 步 。每个油缸 的控制 阀块都直接安装 在油缸上 ， 减小 了延迟的时间， 使得油缸位移控制更加的精确。这种 结构减小了油缸的缸径， 同时降低了油缸的工作压力， 虽然同传统的顶升装置相 比增加了油缸的数量， 但却 降低 了油缸及液压系统的采购费用 。 卜油缸底座2 一 油缸3 一 轨道4 一 平衡 块 5 一 把持梁6 一 移动小车 7 一 吊钩 图 4 钢包提升装 置结构简 图 该设备的导向轮装置如图5 所示 ， 其调整间隙的方 法是首先松开锁紧端盖 件 7 上的螺栓， 此时偏心轴 件5 处于可以转动的状态， 使用专用扳手转动偏心轴 件 5 ， 导 向轮 件 1 将会 跟随偏心轴一起转动。调整 液 压 气 动 与 密 t d - ／ 20 1 5年 第 0 5期 图 6 钢包液压提升装置液压 图 到导向轮紧贴导轨后 ， 拧紧锁紧端盖上的螺栓 ， 由于锁 紧端盖和偏心轴之间是锥面配合 ， 其锁紧力就是两个 接触面之问的摩擦力 。所 以在调整完成后一定要将螺 栓 拧到规定 的力矩 ， 防止在工作过程 中松动并再次产 生间 隙。 由于所有 的导 向轮都安装在 钢结构平 台附 近， 其调整时操作空间较大， 易于多次调整。 1 一 导 向轮2 一 轴承盖3 一 挡板4 一自润滑轴承 5 一 偏心轴6 一 轴套7 一 锁紧端盖 图5导向轮装置 该装置的液压系统如图6 N示 ， 该装置使用 了两套 同样的液压系统独立控制 A， B工位的提升缸 。每套液 压系统使用了三台柱塞式液压泵 ， 两用一备。油箱附 近配备了电加热器 ， 水冷板式冷却器及双筒式过滤器， 使用一台循环泵对站 内的液压油进行循环处理 。该系 6n 统将油缸的控制阀集 中在一个阀块并直接安装在油缸 上 ， 减少 了系统延迟对油缸工作 的影响 ， 使得控制更加 精确。同时该系统设计了事故状态能能完成一个冶炼 周期 的功 能 ， 增加 了一套蓄能器和事故控制阀站。该 系统设计的油缸进 回油路使用 的是两条独立 的液压管 线， 可靠性更高。 该提 升装置在施 工过程 中省 去了大量 的土建 作 业， 而且结构轻便简洁， 便于安装。在安装和维护过程 中降低了对车间行车的依赖 ， 提高了车间行车的使用 效率。但是该系统在安装过程中使用大量的焊接工 艺， 同时由于受力较大 ， 设备精度较高， 所以对焊接的 质量要求较严 。在焊接过程除了要保证轨道的尺寸及 精度要求， 还要在焊后进行u T 探伤检测。尺寸及精度 检测和探伤合格后才能进行后续 的安装工作 。同时由 于将整个提升系统的受力传递到厂房钢结构上 ， 因此 对钢结构设计及材料使用比传统的钢包顶升装置提高 了要求 。 由于设备分成了对称的两部分， 故每个单体设备 的尺寸和重量都大幅下降 ， 在制造和运输过程中都减 少了工作量及成本。大量使用标准件 的设计也 降低了 Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 0 5 ．2 0 1 5 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ． i s s n ． 1 0 0 8 0 8 1 3 ． 2 0 1 5 ． 0 5 ． 0 2 1 A P V 2 2 负载敏感多路阀在汽车起重机上的应用 张 强 ， 刘 洋 ， 钟爱生。 ， 刘 朋 ， 冯 杰 ， 刘思宇 1 ．徐州徐工液压件有限公司， 江苏 徐州2 2 1 0 0 4 ； 2 ．徐州机电工程学校， 江苏 徐州2 2 1 0 0 4 摘 要 简要介绍 A P V 2 2 负载敏感多路阀的组成并分析其液压原理 ， 解析其独特的优点。重点从应用匹配维度阐述为某公司中大吨 位汽车起重机上车液压系统配套负载敏感多路阀时， 产品设计应关注的一些重点 ， 并分析了该型起重机上车液压系统与主阀相关的 常见故障及其原因。 关键词 负载敏感多路阀； 汽车起重机 ； 应用 中图分 类号 T H1 3 7 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 o 1 5 0 5 0 0 6 1 0 4 App l i c a t i o n o f APV2 2 Lo a d Se ns i ng Ma n i fo l d Va l v e f o r Tr u c k Cr a n e Z H A NG Q i a n g ． L I U ra n g ．Z HO NGAi - s h e n g 2 , L I UP e n g t ， F E NGJ i e I ， L I U s i y 1 ． XC MG H y d r a u l i c s C o ． ， L t d ． ， Xu z h o u 2 2 1 0 0 4 ， C h i n a ； 2 ． X u z h o u E l e c t r i c a l An d Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g S c h o o l ， Xu z h o u 2 2 1 0 0 4 ， C h i n a Ab s t r a c t T h i s p a p e r s i m p l y i n t r o d u c e s t h e c o mp o s i t i o n o f l o a d s e n s i n g m a n i f o l d v a l v e ， a n a 1 s e s t h e h y dr a u l i c p r i n c i p l e a n d e x p l a i n s the s p e c i a l a d v a n t a g e s o f t h i s v a l v e ． An d i t m a i n l y e l a b o r a t e s s o me i mp o r t a n t p o i n t s i n p r o d u c t d e s i g n an d a n a l y s e s the c o mm o n b r e a k d o wn s a n d r e a s o n s r e l a t e d wi th ma i n v a l v e i n c r ane u p p e r h y dra u l i c s y s t e m f r o m the ma t c h i n g a s p e c t wh e n s u p p l y i n g l o a d s e n s i n g ma n i f o l d v a l v e f o r h y dr a u l i c c r a n e u p p e r h y dra u l i c s y s t e m for s o me c o mp a n y ． Ke y wo r d s l o a d s e n s i n g m a n i f o l d v a l v e ； t r u c k c r an e ； a p p l i c a t i o n O 引言 当前中大吨位汽车起重机液压系统出于多执行机 构复合动作、 节能、 操控性、 微动性等要求 ， 大采用闭芯 负载敏感 系统 。为满足上述要求 ， 负载敏感 比例多路 收 稿 日期 2 0 1 4 0 6 2 0 作者简介 张强 1 9 8 1 一 ， 男， 河南博爱人 ， 工程师 ， 本科， 现从事液压阀、 系统、 油缸、 试验台的研发设计工作。 制造和安装的难度 ， 提高了在使用和维护过程中的便 捷性。在使用过程中因为整个设备安装在地面以上， 便于观察和发现运行过程的问题和故障， 同时也便于 维修。 该设 备在使用过 程 中提升钢包动作平 稳 ， 操作 方 便， 能够满足正常工作和事故状态下的各种性能要求。 3 结束语 通过对两种钢包液压升降装置的结构分析 以及在 实际工程 当中的应用 ， 可 以得出两种结构都能满足 R H 精练系统的功能要求。但是通过几个国内外项 目的实 践表明， 在工程实践中钢包提升装置是为了满足厂房 条件不允许土建挖坑的情况下设计出来的， 与传统的 钢包顶升装置相比， 它不用挖坑 ， 设备简单 ， 易于观察 及维护， 节省成本 ， 降低了对车间内行车的依赖等等， 阀逐渐被广大液压工程师选用 。 A P V 2 2 负载敏感多路阀是我公司在引进国外先进 技术的基础上研制的工程机械核心液压元件。该产品 主要特点是 ①模块化设计 ， 根据客户功能需求可快速 进行功能组合 ； ②节能环保 ； ③与负载无关的流量控 制 ； ④多执行机构复合动作相互独立 ， 互不影响； ⑤ 良 好的调速特性； ⑥非饱和功能； ⑦L S 信号放大器功能。 本文分析其结构原理 ， 解析功能特点。 所以这种钢包升降装置的应用将会越来越广泛。 参考文献 【 1 】 刘顺平． 现代冶炼机械设备选型与计算实用手册[ M 】 ． 北京 当代音像出版社， 2 0 0 5 ． [ 2 】 刘安 ， 杨轶． 钢包提升装置设计与开发[ R 】 ． 北京 2 0 0 9 全国 炉外精炼生产技术交流研讨会 ， 2 0 0 9 ． [ 3 】 周展波． R H钢包顶升台车的设计与应用[ J J ． 现代冶金， 2 0 1 2 ， 8 ． [ 4 ] 冯福庆． L F炉钢包运输台车结构有限元分析与研究【 D 】 ． 鞍 山 辽宁科技大学， 2 0 0 8 ． [ 5 】 王海兰． 液压系统设计中有关液压冲击吸收问题的探讨[ J ] ． 机床与液压． 2 0 0 4 ， 1 1 ． [ 6 】 庄宗勋． 改进炼钢R H 设备与工艺的设想[ J ] ．宝钢技术， 1 9 9 3 ， 6 ． [ 7 】 陈刚． R H真空处理设备冶金功能的应用[ J ] ．武钢技术， 1 9 9 6 ， 5 ． 【 8 】 于今， 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