步进式加热炉同步顶升液压控制系统设计

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

Abstract
Heating furnace is the material or workpiece heating equipment. In the metallurgical industry in the metal to heating habits heated to rolled into the industrial furnace temperature forging. Walking beam type furnace is provided to steel rolling line heating all again. 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 hydraulic cylinder for peace movement driven. 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 hydraulic cylinder drive, can 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 hydraulic cylinder, realize the shift movement.

KeyWords：stepping beam furnace，walking beam，double inclined rail systems.common rail agencies，hydraulic transmission

设计方案
步进炉的机械结构采用的是斜坡滚轮式液压传动。水平移动和升降都由液压缸驱动,步进框架下面的滚轮沿斜台面升降。     
这种结构有两层框架,下层是提升框架。上层为水平移动框架。在提升框架的上面和下面均安有滚轮,每个下滚轮放在一个斜台面上,上滚轮供平移框架移动用，移动缸通过曲柄连杆和旋转接头与上框架连接,提升缸用旋转接头直接与下框架连接。下框架用斜面辊导向,上框架用水平辊导向。
加热炉的步进机构和液压系统主要由双层步进框架，液压缸，液压泵以及各种阀件组成。如图：上一层为行进框架，下一层为升降框架。行进框架是通过支撑辊和辊道落在升降框架上，升降框架也通过支撑辊和辊道落在基础上。当升降框架在在升降液压缸驱动下沿斜轨道左升降运动时，步进梁和行进框架也一起作垂直方向的升降运动，在平移液压缸的驱动下，在水平方向作进退运动，从而完成整个周期循环动作。
对液压系统的改进
对原有系统中举升液压缸水平拉动动梁上升的部分，可以改为将此液压缸放置在炉底，同时让液压缸与上升滚轮的斜面保持同样的斜度。这样就有效的解决了拉力大，液压缸有杆腔推动无杆腔做大功率运动的情况，同时也减小了液压缸的尺寸，便于设计和安装。

2  液压系统分析与设计
2.1 运动与负载分析
2.1.1 步进式加热炉原始数据
步进梁和炉底总质量G=300×103kg，其中；
行进框架及其以上部分质量G1=200×103kg
行进框架以下部分质量G2=100×103kg

炉子总长21.95m，其中；
炉底长17.10m
步进梁长L=19.20m
炉子宽11.00m

坯料规格bbl=0.12×0.12×9.5m

最大升降高度H=H1+H2=0.05+0.05=0.1m
最大水平移距S=0.6m
辊轮D=0.65m；d=0.16m
最大步进钢坯根数4根

升降液压缸2个；平移液压缸2个
步进周期21s
其中：上升4s，前进6.5s，下降4s，后退6.5s
支承辊有2排，每排4组，每组上下各有两个辊，一共16个棍

目　　录     20000字
摘　　要    I
Abstract    II
1  绪论    1
1.1 步进式加热炉    1
1.1.1 步进式加热炉概述    1
1.1.2 选题背景    4
1.1.3 设计目的    5
1.1.4 设计方案    7
2  液压系统分析与设计    9
2.1 运动与负载分析    9
2.1.1 步进式加热炉原始数据    9
2.1.2 步进式加热炉工况速度曲线设计    9
2.1.3 计算稳态工作负载    11
2.1.4 拟定液压原理图    12
2.2 液压缸参数及其型号    13
2.2.1 平移液压缸受力分析    13
2.2.2 初选平移液压系统工作压力    14
2.2.3 平移液压缸主要参数及其选取型号    14
2.2.4 升降液压缸受力分析    16
2.2.5 初选升降液压系统工作压力    18
2.2.6 升降液压缸主要参数及其选取型号    18
2.3 液压泵参数及其型号    19
2.3.1 平移液压泵工作压力的确定    19
2.3.2 平移液压泵流量的确定    19
2.3.3 平移液压泵的选取    20
2.3.4 升降液压泵工作压力的确定    20
2.3.5 升降液压泵流量的确定    20
2.3.6 升降液压泵的选取    20
2.4 电动机参数及其型号    21
2.4.1 平移液压系统电动机参数及其型号    21
2.4.2 升降液压系统电动机参数及其型号    21
2.5 液压阀件参数及其型号    22
2.5.1 平移液压系统阀件参数及其型号    22
2.5.2 升降液压系统阀件参数及其型号    22
2.6 液压油管道的选择    22
2.6.1 油管的选用    22
2.6.2 液压油管管径的确定    23
2.6.3 液压油管管壁厚的验算    23
2.7 液压油管道的选择    24
2.7.1 平移液压系统油箱有效容积    24
2.7.2 升降液压系统油箱有效容积    24
3  液压系统性能验算    25
3.1 液压系统压力损失计算    25
3.1.1 平移液压系统压力损失    25
3.1.2 升降液压系统压力损失    26
3.2 液压系统发热温升计算    26
3.2.1 平移液压系统发热温升    27
3.2.2 升降液压系统发热温升    27
4  液压同步控制系统的设计    29
4.1 控制系统    29
4.1.1 电液比例位置控制系统    29
4.1.2 设计方案    30
4.1.3 传感器的选择    30
4.1.4 PLC的选择    31
4.1.5 控制系统I/O分配    34
4.1.6 梯形图编程    35
结  论    41
参考文献    42
致  谢    44
附  录    45