摘 要

扒渣机是应用于钢水包脱硫扒渣的重要设备。在钢铁行业中由于其工作效率高，经济效益好，能够代替人工劳作，目前已经被广泛应用。进行扒渣机液压系统的设计，对扒渣机的稳定工作，经济环保有重要的作用。

本文所设计的扒渣机液压系统采用负载敏感变量泵加多路阀的设计方案，改善了传统液压系统不节能的缺点，使用多路阀进行控制，方便了使用者的操作。针对钢厂的使用环境也做出了相应的优化设计。

本文的主要工作内容是依照液压系统的设计步骤并结合设计要求设计出扒渣机液压系统。首先，明确设计目标并结合查阅的资料，在了解了扒渣机的结构和工作特性之后对扒渣机的4个执行机构分别进行了负载分析。接着根据计算的负载确定了液压执行元件的结构尺寸和主要参数并设计了各个回路的液压原理图以及总体的液压原理图。然后根据系统的主要参数进行了元器件选型，并设计绘制了液压泵站和集成块图纸。最后，本文还对所设计的液压系统进行了经济性与环保性分析以及性能验算。在液压系统设计完成后，本文在最后对全文进行了总结并提出了展望。

关键词：扒渣机；液压系统；结构设计；性能分析

Abstract

Slag remover is an important equipment used in molten steel desulfurization and slag removal. In the iron and steel industry, due to its high work efficiency and good economic returns, it can replace artificial labor and is now widely used. The design of the slagging machine hydraulic system plays an important role in the stable operation of the slag removal machine.

The slagging machine hydraulic system designed in this paper adopts the design scheme of load-sensing variable pump and multi-way valve, which improves the shortcomings of the traditional hydraulic system which is not energy-saving. The use of multi-way valves is used for control, which is convenient for the user's operation. Corresponding optimization design is also made for the use environment of steel mills.

The main content of this paper is to design the hydraulic system of the slag remover according to the design steps of the hydraulic system and the design requirements. First of all, the design objectives and the information to be consulted are clearly defined. After understanding the structure and working characteristics of the slag remover, load analysis is performed on each of the four slag mechanisms. Then, according to the calculated load, the structural dimensions and main parameters of the hydraulic actuator are determined, and the hydraulic schematics of each circuit and the overall hydraulic schematic are designed. Then the components were selected according to the main parameters of the system, and the drawings of hydraulic pump stations and manifold blocks were designed and drawn. Finally, this paper also analyzes the economical and environmental protection performance of the designed hydraulic system and the performance check. After the design of the hydraulic system is completed, this article concludes the full text and presents the outlook.

Key words: slag removal machine; hydraulic system; structural design; performance analysis

目录

第1章 绪论 1

1.1设计扒渣机液压系统的目的及意义 1

1.2扒渣机国内外研究现状 1

1.3本文主要设计内容 2

第2章 扒渣机液压系统设计 3

2.1扒渣机液压系统设计设计要求 3

2.2进行工况分析、确定液压系统的主要参数 3

2.2.1负载分析计算 3

2.2.2初选系统压力 7

2.2.3计算液压缸的主要结构尺寸 7

2.2.4计算液压马达的排量 8

2.2.5计算液压执行元件实际工作压力 9

2.2.6计算液压执行元件实际所需流量 9

第3章 制定系统方案拟定液压系统原理图 10

3.1制定系统方案 10

3.2选择执行元件 11

3.2.1垂直升降液压缸的选择 11

3.2.2扒杆抬头液压缸的选择 11

3.2.3扒杆伸缩液压马达的选择 11

3.2.4水平旋转液压马达的选择 12

3.3执行机构液压回路的制定 12

3.3.1垂直升降回路方案的制定 12

3.3.2扒杆抬头回路方案的制定 13

3.3.3水平旋转回路方案的制定 14

3.3.4扒杆伸缩回路方案的制定 15

3.4绘制液压原理图 16

第4章 液压元件的计算和选型 18

4.1液压泵的选型 18

4.2电动机的选型 19

4.3液压阀的选型 19

4.4油箱容积的确定 20

4.5液压辅件的选型 20

4.6液压元件选型明细 20

第5章 液压系统性能验算 22

5.1液压系统压力损失计算 22

5.2液压系统总效率的验算 23

5.3 液压系统发热温升的计算 23

第6章 液压装置的结构设计 25

6.1液压泵站的结构设计 25

6.2集成块的设计 26

第7章 经济性与环保性分析 28

第8章 总结与展望 29

参考文献 30

致谢 31

第1章 绪论

1.1设计扒渣机液压系统的目的及意义

目前，市场上的扒渣机主要分为两类，一类是矿用扒渣机，一类是冶金扒渣机。本次课题所设计的扒渣机则是应用于钢厂钢水包脱硫扒渣的冶金扒渣机。

钢水包扒渣机主要应用于铁水预处理工艺。铁水预处理工艺可以大大减少钢水的含硫量。铁水脱硫后会产生大量渣子，因此在工作过程中需要除掉，但除掉渣子的过程中会导致铁水的流失，这就促进了铁水除渣技术的发展。因此,铁水的脱硫效果很大程度上取决于除渣技术的发展。钢铁行业采用扒渣机进行脱硫可以有效降低铁水中的硫含量，并减少铁水的流失，这对于提升钢铁产品的质量以及企业的效益有极大作用。

另一方面，钢厂的工作环境较为危险，炙热的钢水，炎热的环境温度都使钢厂的工作相对危险。过去，机械化程度低，工厂的生产主要还是以人工为主，脱硫扒渣就是依靠工人进行。随着科技的进步，生产不断机械化，自动化，工业生产除了要保证质量和收益，更重要的是安全生产，保障工作人员的人身安全。曾经有不少工厂事故导致工人受伤或死亡，这样的事件令人触目惊心。钢水包扒渣机在脱硫拔渣的工艺环节可以完全替代人工，只需要少数操作人员在操作室控制扒渣机的运行。这样既可以提高工作效率，又极大保障了工作人员的人身安全，因此，扒渣机在钢铁行业应用越来越广泛。

而液压系统作为扒渣机的动力传递以及控制系统，是扒渣机的核心命脉所在，一套优秀的液压系统可以保证扒渣机的稳定运行，减少维护间隔，甚至可以提高工作效率，降低生产维护成本。本课题设计的扒渣机液压系统就是在满足其日常工作需求的基础上，针对环保性和经济性做出了相应的设计。

1.2扒渣机国内外研究现状

扒渣机的研究在上个世纪已经开始，国外起步较早。国外研究扒渣机起初主要用于隧道除渣，功能单一，不像其他工程机械用途广泛，因此国外研制生产扒渣机的厂家也不算很多。国外的生产厂家中，较大的有美国的特雷克斯(TEREX)集团公司下属的SCHAEFF工业集团以及日本凯姆科一夏夫公司两家企业。对扒渣机研究较早的是SCHAEFF工业集团，日本凯姆科一夏夫公司也是在引进SCHAEFF工业集团的技术之后才发展起来的，起步相对较晚，但现在两家公司现在的发展都很好。SCHAEFF工业集团生产的扒渣机主要型号为ITC112,ITC120,ITC312,ITC320等，日本凯姆科一夏夫公司生产的扒渣机型号主要有KL-41以及KL-20ES两款。后来两个公司的扒渣机各有特点，各有优势。其中KL-20ES型扒渣机在1995年于我国工程中表现优秀而小有名气。

国内的扒渣机研究相对于国外起步晚一点，不过经过这么多年技术的发展和积累，国内的扒渣机水平已经逐渐成熟。早期研究和生产扒渣机的厂家有许多，例如福建建筑机械厂、北京建筑机械厂、柳州工程机械集团公司以及山东广饶液压机械厂。他们在扒渣机早期的研发生产中做出了巨大的贡献。现在这些厂家多数已经停止生产扒渣机设备。目前国内也有不少新兴企业开始生产扒渣机。其中主要的有南昌凯马以及河北冀川实业有限公司，他们研制了LWL-260型扒渣机以及WZ330型扒渣机目前在国内广泛应用。

扒渣机不仅用于隧道除渣，还被广泛应用于钢水包扒渣。钢厂脱硫扒渣现在已经主要采用扒渣机运作，省去了人工劳作，提高了效率。目前钢水包扒渣机有3种结构形式：气动小车行走式、液压行走小车式和液压伸缩臂式。前两者是小车结构，具有行走机构可以移动，后者液压伸缩臂式属于固定设备，无法移动。从驱动方式而言，气动小车式利用气压传动，有些是用气压吹渣，有些是用气压驱动扒渣臂工作。而液压小车式和液压伸缩臂式都是采用液压驱动扒渣臂工作。从工作特点上看，气动小车式工作速度快，扒渣力小，液压小车式和液压伸缩臂式速度较慢，扒渣力大。气动小车式和液压小车式安装占地面积较大，液压伸缩臂式安装占地面积相对较小。

1.3本文主要设计内容

本文主要设计扒渣机的液压系统，使扒渣机能够在液压驱动下完成相应的工作任务。

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