目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)1绪论 (1)1.1倾翻车液压系统的概述 (1)1.2倾翻车液压系统在国内外的发展 (2)1.3课题研究的意义 (2)1.4论文研究的主要工作 (3)2倾翻车的液压系统设计 (4)2.1倾翻车液压系统的设计要求 (4)2.2倾翻车液压系统的总体设计方案 (4)2.3负载分析 (5)2.4绘制负载图和速度图 (6)2.5初选系统工作压力 (7)2.6计算液压缸的主要尺寸 (7)2.6.1确定液压缸的尺寸 (8)2.6.2缸径、杆径取标准后的有效工作面积 (8)2.7确定液压缸所需流量 (8)2.8制定基本方案和绘制液压系统图 (9)2.8.1制定基本方案 (9)2.8.2液压源的选择 (11)2.8.3拟定液压系统原理图 (11)2.9液压元件的选择 (12)2.9.1液压泵的选择 (12)2.9.2电机的选择 (13)2.9.3液压阀的选择 (13)2.9.4蓄能器的选择 (14)2.9.5管道尺寸的确定 (16)2.10油箱容积的确定 (17)2.11液压系统性能验算 (18)2.11.1验算液压系统压力损失 (18)2.11.2油液温升验算 (19)2.12冷却器所需面积的计算 (21)3集成块设计 (22)3.1液压控制装置的集成方法 (22)3.1.1有管集成 (22)3.1.2无管集成 (22)3.2无管集成液压控制装置的设计流程 (22)3.3集成块设计的要求 (23)3.4液压系统集成块设计 (23)3.4.1分解液压系统并构成集成块单元 (23)3.4.2集成块设计步骤 (23)3.5集成块的校核 (24)4行走机构的液压系统性能分析 (26)4.1阀控马达模型的建立 (26)4.1.1阀控马达建模的说明 (26)4.1.2阀控马达系统的传递函数 (26)4.1.3电液比例阀传递函数 (29)4.1.4比例放大器及转速传感器传递函数 (29)4.1.5传递函数的计算 (29)4.2阀控马达系统的校正 (30)4.2.1PID控制策略 (30)4.2.2采样周期的确定 (30)4.2.3系统数字PI控制仿真 (30)4.3泵控马达模型的建立 (32)4.3.1机—电转换元件 (32)4.3.2比例方向控制阀 (33)4.3.3阀控液压缸 (34)4.3.4活塞—斜盘倾角 (37)4.3.5泵控马达组合模型 (38)4.3.6速度传感器建模 (40)4.3.7比例放大器建模 (40)4.4泵控马达系统方框图的建立 (40)4.5泵控马达的参数确定 (41)4.6泵控马达系统传递函数的确定及仿真 (42)4.7行走机构液压系统仿真 (44)结论 (46)参考文献 (47)致谢 (48)1 绪论1.1倾翻车液压系统的概述倾翻车是炼钢厂铁水罐扒渣系统的重要组成部分。
在铁水罐倒入转炉冶炼之前，通常液压行走机构将铁水送到扒渣的位置，再由倾翻液压系统将铁水罐倾翻一定的角度，然后由气动扒渣机将铁水罐中的废渣扒入渣罐中。
待废渣扒完之后，倾翻车的液压系统再将铁水罐回到水平位置，为下一不工序做好准备。
倾翻车倾翻驱动方式主要有机械传动驱动方式和液压油缸顶翻方式两种。
而机械传动又分为集中驱动方式和分散驱动方式，主要有电动机、制动器、减速机、中间齿轮和齿圈等组成。
机械传动驱动方式在目前属于传统的设备，它不但倾翻能力受到限制，而且该系统在安装和使用过程中存在许多问题：①设备结构复杂，基础施工量大，安装困难。
②动力系统在高温恶劣环境下工作，故障率高、维修成本高。
③电机、减速机的惯性大，启动停止时冲击大，易造成设备损坏。
如滚键、传动轴变形，减速机损坏。
④频繁重载启动，电动机大部分时间在不良工况下运行，极易导致电机及其控制系统故障。
如电动机过热和接触器烧毁等。
⑤过载能力差，经常导致电机和接触器烧毁。
⑥难以实现联动和安全闭锁，占用人员多，劳动强度大，存在安全隐患。
经过多方比较，反复论证，采用液压缸顶翻方式能解决一些弊端，其优点有：①倾翻采用液压油缸驱动，其传动装置结构较为紧凑，不需要电机和减速机装置复杂的设备基础，也省去了专门安装传动装置的机构，从根本上解决了电机及减速机带来的种种弊端。
②过载自动保护能力强，当倾翻结构被卡住或承受超过额定负荷时，系统自动卸荷，从而保护了电机和其它设备，安全性高。
③易于实现反转控制，当倾翻机构需要下降时，电机无需反转，采用换向阀进行换向，易于控制，动作迅速，无冲击。
④采用液压制动，停位准确，惯性小，省去了电磁制动系统，使得控制系统更简单。
倾翻车采用液压技术，升降平稳，噪声低，使用寿命长，承受载荷大而且控制相对简单。
可见采用液压系统驱动，它的优越性是显而易见的。
1.2倾翻车液压系统在国内外的发展随着工业自动化程度的不断提升，液压传动在自动调节和随动系统工程的应用日趋广泛，它与电力传动和气动传动相比，具有相当的优点：尺寸相同时功率放大倍数极大；运动部分惯性很小而具有优良的快速作用；结构紧凑；有阻尼作用，促进了液压系统的稳定性。
液压传动可实现工作机构的往复运动、无级调速、伺服控制系统、静压支承和各种辅助运动等。
液压执行元件具有推力（或转矩）大、操作方便、布置灵活、与电器配合使用易实现遥控等优点。
因此被各工业部门广泛采用。
在工业炼钢的大型设备中，倾翻车是不可缺少的一部分。
宝钢引进的300t 钢包翻包机以其高效、安全便捷等特点而著称。
本钢仅二炼钢近几年就上了三台此种结构的160t钢包翻包机，梅山钢厂、南钢等钢厂也将上此设备。
大连重工集团有限公司与日本川崎重工株式会社鉴定的为日本住友金属和歌山制铁所研制210t配套车辆。
全套车辆共11种17台，全部由大连重工按日方的参数进行设计并制造。
之所以选用这么多种车辆是因为日本川重在为和歌山制铁所设计的炼铁工艺上加强了吹炼前的铁水预处理（脱磷、脱硫、脱硅均有），并采用了更合理的工艺布局和作业顺序，使炼钢的时间降为每20分钟一炉钢，川重并以此作为向住友金属和歌山制铁所的条件。
而我国的转炉炼钢的时间一般为40分钟一炉钢，较好的企业也不低于30分钟一炉钢，单从这一点看，和歌山制铁所一家就相当我国两个和一个半相同规模的钢厂。
在这套工艺中，处理好脱硫、脱硫后的扒渣和吊车作业之间的矛盾是关键之一。
国内通常的做法是在扒渣位上增加一套卷扬提升机或是液压提升钩，用于翻罐扒渣，这不仅增加了一套设备，还要多一次吊罐作业。
而在铁水罐车上增加一套翻罐装置，即脱硫后的铁水罐直接行使到扒渣位置，倾翻扒渣，从而减少吊车的往返作业，缩短炼钢时间。
目前对倾翻车的设计还主要存在三个难点：①行走机构的设计。
②倾翻传动设计。
③倾翻罐座设计。
倾翻车液压系统在国内还未形成系统化、标准化，行业之间的竞争比较激烈。
价格比较昂贵，一套这样的设备价值在上百万。
而我国在设计制造时，一些技术还靠欧洲的技术支持，这在降低成本上是很不利的。
目前，倾翻车的发展趋势是朝着高效性、节约型、承受负载大、安全性等方面发展。
1.3课题研究的意义倾翻车在冶金行业的应用越来越被重视。
其坚实耐用，噪声小，工作平稳可靠，便于维修保养，是目前炼钢企业不可缺少的一部分。
研究倾翻车的液压系统的工作原理和设计计算是很有必要的。
但是目前关于倾翻车液压系统的计算文献非常少，大多数生产厂家在设计和计算的时候都有所保守。
设计过程中根据需要计算出油缸的推力以及分析倾翻车的工作过程得到油缸的行程，为实际的生产和液压系统的设计提供理论依据。
1.4论文研究的主要工作本论文主要是对炼钢厂倾翻车倾翻铁水罐的液压系统进行分析设计计算。
首先对此机构的运动学和动力学进行分析，并建立一般的计算模型，推导出液压缸活塞所承受的推力，为液压系统的设计提供了理论依据，同时对液压系统进行设计，主要是液压原理图的确定以及液压元件的选择，并对液压元件做成集成块的形式安装到整个系统中。
对请翻车的行走液压系统看成阀控马达和泵控马达两部分进行建模仿真。
2 倾翻车的液压系统设计2.1倾翻车液压系统的设计要求系统的倾翻的重量最大不超过300吨，最高压力不超过30MPa，上升和下降的最大速度不大于0.05米/秒，运行过程要求平稳，不能有振动，且基于钢包的安全性考虑，当出现紧急情况时（如停电、液压系统故障等）应能保证钢包中钢水的安全和系统的安全，在液压系统中有良好的保护措施。
2.2倾翻车液压系统的总体设计方案经过分析倾翻车的工作原理和设计要求，可以大概的确定倾翻车液压系统的总体设计方案。
方案一：采用一个活塞液压缸联接在罐座的中心线位置，通过活塞杆的伸缩来驱动罐座的倾翻；动力源采用定量叶片泵提供压力油；调速回路采用进口节流调速回路。
方案二：采用两个活塞液压缸联接在罐座的中心线靠到两侧处，通过两个活塞杆的同时伸缩来驱动罐座的倾翻；动力源采用定量柱塞泵提供压力油；调速回路采用出口节流调速回路。
方案三：采用两个活塞液压缸联接在罐座的中心线靠到两侧处，通过两个活塞杆的同时伸缩来驱动罐座的倾翻；动力源采用变量柱塞泵提供压力油；调速回路采用出口节流调速回路。
系统的倾翻重量达到300吨，需要较高的压力才能将铁水罐倾翻，采用一个液压缸驱动，国内的很多液压元件都不能达到该压力，需要引进进口液压元件才能满足要求，这样的经济成本会很高，而且以后液压元件出现故障后也不方便更换；单个液压缸实现驱动对罐座的平稳性很难保证，而且倾覆力矩也比较大。
采用两个液压缸共同实现罐座的倾翻基本能解决上述问题，但是这样需要两套液压系统，增加了液压元件的数目。
由于液压缸的下降大部分是靠罐体自身的重力下降，只需要小部分的液压推理就能实现，从节约能源上考虑，选择定量泵有点浪费能源。
叶片泵的效率没有柱塞泵的效率低，损失的功率全部用来发热，由于这个系统泵的功率比较高，损失的就相对较大。
进口节流调速回路中油液通过节流阀产生的热量直接随着油液进入液压缸，出口节流调速回路中的这部分热量直接排回油箱消散掉，而出口节流调速还能承受“负方向”的载荷。
综上所述：设计的倾翻车液压系统采用方案三比较合理。
2.3负载分析倾翻车将铁水罐倾翻一定角度的过程中，液压缸所受的力仅仅在活塞杆上的外部载荷和活塞与缸壁以及活塞杆与导向套之间的密封阻力。
工作载荷：作用在活塞杆轴线上的重力，当此力的方向如与活塞运动方向相同为负，相反为正。
36150109.8 1.4710g F m g N =⋅=⨯⨯=⨯ 式（2.1） 惯性负载：由于加速度产生的惯性力。
340.0415010 1.2100.5a v F m N t ∆=⋅=⨯⨯=⨯∆ 式（2.2） 式中 v ∆—速度变化量（m/s ）；t ∆—启动和制动时间（s ）。
一般机械t ∆=0.1～0.5s ，对轻载低速运动部件取小值，对重载高速部件取大值。
