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摘 要 ：本文介绍一种在带钢处理线钢卷小车上使用的液压缸块，如何选型及防爆保护考虑，可以有效地保障钢卷小车使用的 安全性。
关键词 ：带钢处理线 ；钢卷小车 ；液压缸 ；防爆保护
本系统属于冶金设备，主要介绍的就是带钢处理生产线中 的钢卷小车。带钢处理线有很多种，其中包括连续酸洗连轧线、 连续退火线、镀锌线、重卷线、剪切线，各种生产线入口段和出 口段都要用到钢卷运输设备。钢卷小车液压缸独特的设计， 可以 适应入口开卷机和出口卷取机不同的布置高度要求和高负载的 运输要求，具有适应性强、运输稳定、设备及维护简单等优点， 因此得到广泛应用。
1 工作描述
在带钢处理线连续机组布置中，钢卷小车在入口和出口钢 卷运输中， 起了非常关键的作用。有的用户钢卷准备区和存放区 离生产线很远， 可以选择布置若干个钢卷小车。为了适应入口开 卷机和出口卷曲机中心高度， 钢卷小车设计结构非常紧凑， 外型 低矮结实， 同时还具备比较大的升降行程。
液压缸的设计就是关键，液压缸有标准和非标设计，钢卷小 车一般采用非标准缸设计。液压缸需要提升运输钢卷， 钢卷重量 高达40 多吨。所以需要谨慎选择和校核液压缸的大小。
2 举例如何校核液压缸
一般选用两级缸， 结构如示例 ；见下图 1。
根据经验，我们先初步选定两级缸尺寸。 接下来我们需要 来校核这两个缸的选型。
钢卷小车前后共布置两个液压缸块（布置见后面图 2）。每个 液压缸块又由中间的一个大液压缸和两侧布置的两个小液压缸 组成。工作顺序是中间的大液压缸先提升，活塞杆完全伸出后， 两侧的两个小液压缸才开始提升， 提升时都是从无杆腔进油的。
系统压力 ：180 bar。
考虑压力损失， 计算用压力 ：P=160 bar=16N/mm²。 重力加速度 ：g=9.81m/s²。
钢卷重量 ：mc=40 t=40， 000 kg。
液压缸数量 ：Zc=2。
液压活塞摩擦系数 ：frc=0.9。
钢卷小车顶部框架加顶部压辊总重 ：mt=11 t=11， 000kg。 先校核校液压缸， 小液压缸尺寸是 ：ø120/ø80， 行程675mm。
活塞直径 ：Ds=120mm。
活塞杆直径 ：ds=80mm。
活塞有效面积 ：As=2 x Ds2x /4=22608mm2。
小液压缸推力 ：Fc=Asx Px Zcx frc=651110N=651KN。 钢卷小车提升机械机构摩擦系数 ：frsh=0.9。
小液压缸提升最大载荷 ：mges=Fc x frsh/g=59724 kg。
小液压缸允许提升的最大钢卷重量 ：mcmax=mges-mt=48724kg=48.7t。 液压缸安全系数 ：s=mcmax/mc=1.2。
下面是校核大液压缸， 大液压缸尺寸是 ：ø173/ø120，行程625mm。 活塞直径 ：Db=173mm。
活塞杆直径 ：db=120mm。
活塞有效面积 ：Ab=Db2x /4=23494mm2。
大液压缸推力 ：Fc=Ab x P x Zcx frc=676627N=676KN。 钢卷小车提升机械机构摩擦系数 ：frsh=0.9。
大液压缸提升最大载荷 ：mges=Fc x frsh/g=62075 kg。
大液压缸允许提升的最大钢卷重量：mcmax=mges-mt=51075kg=51 t。 液压缸安全系数 ：s=mcmax/mc=1.275。
3 防爆保护
在钢卷小车液压缸设计中，还要考虑到一种安全问题。由于 小车运输的钢卷重量比较大， 在提升运输过程中， 如果液压管路 发生爆裂，进油端压力骤降，液压缸提升失灵，会带着运输的钢 卷一起快速回落而损坏设备或者造成更大的损失。为防止这种 现象， 在液压缸设计回路中要考虑防爆保护。当进油和出油压力 差不多时，防爆阀打开。当进油端压力骤降时，流量阀防爆阀会 关闭， 保持住液压缸内的油压， 保证液压缸提升的位置。
防爆保护通过一个流量控制阀来实现。这个阀的计算如下 ： 提升速度 ：Vk=80mm/s。
收缩速度也是小车的下降速度 ：Vr=160mm/s。
小液压缸活塞侧流量 ：Qks=As xVk/1003=1.80dm3/s=108.5dm3/min。 小活塞杆侧有效面积 ：Asr=2 x(Ds2-ds2)x /4=12560mm2 。 小液压缸活塞杆侧流量 ：Qrs=Asr xVr/1003=2dm3/s=120.5dm3/min。 大液压缸活塞侧流量 ：Qkb=AbxVk/1003=1.88dm3/s=122.7dm3/min。 大活塞杆侧有效面积 ：Abr=(Db2-db2)x /4=12190mm2。
大液压缸活塞杆侧流量 ：Qrb=AbrxVr/1003=1.95dm3/s=117dm3/min。 活塞侧总流量 ：Qkges=231.2 dm3/min。
活塞杆侧总流量 ：Qrges=237.5 dm3/min。
所以选用FQIA-XIN-300l/min 的防爆阀保护。
安全系数是 300/237.5=1.26。
4 钢卷小车液压缸布置图 当液压缸行程为零时。
5 结语
随着我们对安全的重视越来越高，在设备设计过程中会越 来越慎重， 适时地优化我们的设计。更好的满足生产需要。
参考文献
[1] 陈榕林、张磊主编， « 液压技术与应用 »， 电子工业出版社， 2002 年 . [2] 王守城、容一鸣主编， « 液压与气压传动 »，北京大学出版社， 2008 年 . [3] 濮良贵、陈国定、吴立言主编， « 机械设计 »， 高等教育出版社， 2019. [4] 邱宣怀， « 机械设计 »， 高等教育出版社， 1998 年 .
[5] 胡国栋， « 板带材生产工艺及设备 »， 冶金工业出版社， 2008 年 .
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