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液压缸计算说明书
首钢3500轧机AGC液压系统
计算说明
冶金自动化院设计所
2001.8
轧制力:
7000×103kg平衡力:
400×103kg
缸:
φ1450/φ1350×50mm面积比:
7.5:
1(杆腔容量11L,无杆腔容量82.6L)
压下速度:
29mm/s
缸:
考虑摩擦力及背压时PL≈227bar
泵:
PS=227+70=297bar(SV处有70bar压降)
双缸所需无杆侧流量
杆侧流量:
1.选SV
系统中SV当作三通阀用,每台缸所需伺服阀流量:
选伺服阀为:
79F2012B3-HR5(MOOG产品)两台并联
公称流量786.5L/min(PV=70bar时)
系统压力350bar
滞环≤0.5%
分辨率≤0.5%
压力零偏≤2.0%
频响±2dB以内≥155HZ供油压力210bar,输入信号100%下
-900相位≥110HZ
内泄<9.6L/min
阀芯阶跃响应≤6ms供油压力:
210bar下
温度-20℃~+80℃
过滤β10≥75
先导SV为:
760C946A-HP5
额定流量:
26.5L/min
额定压力:
350bar(推荐210~280bar)
内泄<2.95L/min
频响-900相位≥250HZ
按工艺要求:
最大压下速度29mm/s(MAS轧制)时,轧制力为(4000~5000)×103kg
按最大5000×103kg考虑,此时
最大轧制力
则SV压降为:
PV=PS—PL
=297—163=134bar
此时的SV流量为:
QN=786.5L/min
△PN=70bar
实际Ps=300bar
△P=Pv=137bar
∴Q=786.5
两台阀为:
1100×2=2200L/min>2032L/min(29mm/s压下速度时要求的)
当满足最大轧制力时,该SV可达速度:
2.选主泵
选A4VSO250DR/2X4台(3用1备)
该泵性能:
公称压力350bar
尖峰压力400bar
调压范围20~350bar
响应时间0~Vmax150ms,20bar时
100ms,330bar时
Vmax~060ms,350bar时,
最大转速1500rpm(S口处压力为1bar绝对压力)
极限转速1800rpm(s口处压力增加或排量减少)
重量184kg
外形尺寸:
长449+轴105宽424高389mm
压力口:
SAE11/2“
吸油口:
SAE3“
泄油口:
M42×2,20深
最低清洁度:
NAS9
工作温度:
-25℃~+90℃
吸油口绝对压力:
0.8~30bar
主泵电机:
选电机为:
Y2-355M1-6
160kw,990rpm,电流291.5A,效率94.5%(满载时)
躁声87dB,净重:
1600kg
B35安装(与泵共用一个法兰,顶出线)
外形尺寸:
长1530宽730高1010mm
除去ACC,仅靠主泵供油,缸
3.主泵后安全阀
选用LC32AA20E6X
控制盖板:
LFA32D6X/CA10F
工作压力至420bar
开口压力0.5bar
背压Y至315bar
最大流量至300L/min
温度—30℃~+80℃
油液NAS9级
4.蓄能器
MAS轧制(29mm/s)时的油量考虑全部由蓄能器供给:
每台缸需
=2873L/min
MAS轧制长度按200mm考虑,此时轧速为0.5~1m/s
(轧速范围0~6.6m/s)
坯料尺寸:
厚220长1800~3000mm宽1200~1800
按200mm长MAS轧制,轧速1m/s
压下速度29mm/s,轧200mm长所需时间为:
则200mm长度内压下量为:
29mm/s×0.2s=5.8mm
若轧速为3m/s,则MAS轧制200mm长所需时间为:
则200mm长度内压下量为29mm/s×0.07s=1.93mm
按压下量5.8mm考虑,则每台缸所需油量为:
该油量应该在0.2s内提供
ACC供油速度≥9.6L/0.2s=48L/s
亦即MAS轧制时每台缸所需供油流速为:
以上是仅考虑带载压下时缸所需油量
由于消除轧材偏差△H(取100μm),缸位移△S所需供油容积:
每台缸
=0.0826~0.826(L)
取大值0.826L
轧机刚度:
1000吨/mm
轧件刚度:
500吨/mm
则总的ACC需满足每台缸△V=9.6+0.826=10.426L
轧速2.5m/s时,每台缸需6.5L在0.12s内
ACC的充油过程可看作是绝热过程
ACC有效气体容量
P2:
最高工作压力=300bar
系统要求压力波动小,一般取
P1:
最低工作压力
(若
,P1=273bar)
P0:
予充压力=(0.6~0.9)P1
=171.6~258Bar
参照:
武钢285Bar予充193Bar
酒钢305Bar予充120Bar
午阳285予充100Bar
设予充175Bar
参照:
鞍钢缸φ1120/4950×25V压下=16mm/s总420LACC
武钢缸φ1200/φ1000×100V压下=5mm/s总280LACC
酒钢缸φ1180×40V压下=20mm/s总256LACC
午钢缸φ1180×40V压下=总74LACC
首钢缸φ1450/1350×50V压下=29mm/s总800LACC
说明:
若予充压力提高,ACC容量还可减少。
若P0=200bar则:
P2/P0=300/175=1.71/1(HYDAC要求≤4/1,符合要求,P0=0.61P1,要求≤0.9P1,亦符合要求)
若P1=273bar,P0=175bar,则V0=220L,下降许多。
选取ACC:
ACC型号:
SB330-50A1/112A-330
公称容量:
50L
最高工作压力:
330bar
有效气体容量:
47.5L
重量:
117.5kg
温度:
-10℃~+80℃
外形尺寸:
高1931mm直径φ229mm
最大高压油流量:
15L/S
⑴验算供油流量
伺服阀前5台ACC并联5×15L/s=75L/s>48L/s(要求的)
⑵验算ACC工作时能否排空
ACC充油是等温状态
P0V0=P1V1=P2V2=常数
P0=175bar
P2=300bar
P1=286bar
V0=47.5L
每台ACC最大蓄油量为:
V0-V2=47.5-27.7=19.8L
在0.3s内最大排出油量为:
15L/s×0.3=4.5L
5台可排5×4.5L=22.5L>10.426L(要求的)
⑶验算最低工作压力时ACC内油量是否>10%公称容量
最低工作压力时,气体容量
此时ACC内油液量为:
V0-V1=47.5-29=18.5L>10%×50L(公称容量)
这样保证了ACC较长寿命
⑷验算ACC是否满足稳定系统压力的要求
ACC排油是绝热过程
对N2,n=1.4
基本满足≤5%压力波动要求
⑸验算油泵往ACC补充油
坯料厚180~250,长2500,宽1600
头、尾各200mm为MAS轧制,非MAS轧制最短长度为1600-2×200=1200mm
轧速按1m/s
则非MAS轧制所需
除去主泵0~Vmax响应滞后100ms,还能提供:
3/2×250L/min×(1.2s-100ms)=6.875L
道次转换时间最短(手动轧钢时)估计为1s左右,
设为1s,则1s内提供油为3/2×250L/min×1s=6.25L
总供油量为:
5.625+6.25=11.875L>10.426L(要求的)
综合考虑,选取ACC8个50L/缸,两台缸总800LACC
6.回油回路ACC选择
设抬升速度最大为:
29mm/s
则杆侧所需最大流量:
每台缸为
按200mmMAS轧制,1m/s轧速抬起时,每台缸杆侧需补油为:
单台缸:
选取ACC:
型号:
SB330-50A1/112A-330A
最高工作压力330bar
公称容量50L
实际气体容量:
47.5L
重量:
117.5kg
外形尺寸:
高1931mm外径φ229mm
最大油排量:
15L/s
仅由主泵所提供油量时杆侧最大抬升速度为:
最高工作压力:
P2=50bar最低工作压力:
P1=45bar
1在tmax时的予充压力
P0tmax=0.9P1=0.9×45=40.5bar
2在tmin时的予充压力
3理想的气体容量:
4P2/P1=50/45=1.11
修正系数约为<1.1(HYDAC图中未示出)
实际气体容量:
V0实际=1.1×16=17.6L
⑤确定在20℃工作时予充压力P0
所以共选取二台50LACC供应两台缸杆侧足够
7.杆侧回路减压阀选择
减压阀型号:
LC50DR40D-6x/
温度:
-20~+80℃
油口A、B的工作压力:
最高315Bar
公称规格:
50
关闭压力:
4bar
最大流量:
800L/min
8.SV至缸间的快泄阀(电磁溢流阀)
所要泄的流量为:
型号:
LC63DB20E-6x/50ms开启,
公称规格63
标准型提升阀
温度:
-20℃~+80℃
油口A、B的工作压力:
最高420Bar
X口:
350bar
Y,T口:
315bar(静态时)
9.过滤器选择(泵出口)
DFBN/HC660F5C1×/-WL24HYDAC
安装位置垂直
温度:
-10℃~+100℃
Pmax=420bar
滤芯的允许压力差:
25bar
公称流量:
660L/min
滤芯:
5μm
初始压损:
0.9bar
过滤比:
β5>200
10.循环过滤器选择
RFBN/H21300DP5C1·X/-L24
安装位置垂直
温度:
-10℃~+100℃
Pmax=25bar
滤芯的允许压力差:
25bar
公称流量:
1300L/min
滤芯:
5μm
初始压损:
0.4bar
过滤比:
β5>200
11.先导伺服阀前过滤器选择
RFBN/HC330G3C1.X/-L24
安装位置垂直
温度:
-10℃~+100℃
Pmax=420bar
滤芯的允许压力差:
25bar
公称流量:
330L/min
滤芯:
3μm
初始压损:
0.9bar
过滤比:
β5>200
无旁通
12.循环过滤泵选择
3GR70x2-2.4/1.6天津工业泵厂
转速:
1450rpm
电机功率:
11KW
额定压力:
10bar,排量430L/min
吸入口直径:
100mm
排出口直径:
65mm
13.油箱计算:
油箱有效容积是按三个泵每分钟流量之和的4倍计算。
为:
750L/min×4=3000L
系统发热计算
H:
系统的发热功率
H1:
油箱散热功率
系统总发热功率可取为:
132KW×3×20%=79.2KW
14.冷却器选择:
选用瑞典SWEP不锈钢板片水冷却器
GX-18x75
油进口温度:
550C
油出口温度:
450C
油流量:
430L/min
水进口温度:
330C
水出口温度:
380C
水流量:
600L/min
板片数:
75片
换热面积为:
13.14m2
热交换量:
116KW
工作压力:
16bar
测试压力:
21bar
工作温度:
80℃
重量:
220kg
可散发主泵最大热量的29%
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