鼓风炉罩式气动加料装置

鼓风炉罩式气动加料装置班级：机电控制3班小组成员：范亮贞、李东、孙鹏帅、陈艳品、王超指导老师：吴晓明目录一、鼓风炉简介二、工作要求三、设计气控回路四、设计气缸过程五、选择控制元件六、选择辅助元件七、气动控制回路八、综合比较九、感想一、鼓风炉简介•鼓风炉是冶金设备中的竖炉。鼓风炉是将含金属组分的炉料（矿石、烧结块或团矿）在鼓入空气或富氧空气的情况下进行熔炼，以获得锍或粗金属的竖式炉。•由炉顶、炉身和炉缸或本床组成。炉顶设有加料口和排烟口。炉身下部两侧各有向炉内鼓风的风口若干个，炉缸设有熔体排出口和放空口，本床只设一个排出口。炼铁鼓风炉通称高炉；鼓风炉则一般指有色金属的熔炼竖炉。•鼓风炉具有热效率高，单位生产率（床能力）大，金属回收率高，成本低，占地面积小等特点，是火法冶金的重要熔炼设备之一。•按炉顶结构特点，它可分为敝开式和密闭式两类。•按护壁水套布置方式可分为全水套式、半水套式和喷淋式。•按风口区横截面形状可分为圆形、椭圆形和矩型炉。图1鼓风炉罩式气动加料装置的示意图剖视图外形示意图二、工作要求1.工作要求；加料机构如图1所示。ZA、ZB分别为鼓风炉上、下两个料钟（顶料钟、底料钟），WA、WB分别为顶、底料钟的配重，料钟平时处于关闭状态。A和B分别为操纵顶、底料钟的气缸。该料钟具有手动与自动加料两种方式。自动加料：加料时，吊车把物料运来，顶钟ZA开启、卸料于两钟之间，然后延时发讯，使顶钟关闭；之后底钟开启、卸料到炉内，再延时关闭底钟，循环结束。2.运动要求：料钟开、闭一次的时间t5s，两缸行程均为s=500mm，一个行程循环不小于40s,气缸行程末端平缓。3.动力要求：顶部料钟打开的推FA5000N；底部料钟打开的作用力FB20000N。4.工作环境：环境温度30—40℃，灰尘较多。三、设计气控回路1.列出气动执行元件的工作程序•确定执行元件类型根据料钟开闭（升降）行程较小，炉体结构限制（料钟中心线上下方不宜安装气缸）及安全性要求（机械支力有故障时，两料钟处于封闭状态），故采用重力封闭方案。同时，在炉体外部配上使料钟开启（即配重抬起）的传动装置，由于行程小，故采用摆块机构，即相应地采用尾部铰接式气缸做执行元件。•考虑料钟的开启动作是：开启靠气动，关闭靠配重，所以选用单作用缸。又考虑开闭平稳，可采用缓冲型的气缸。因此，初步选择执行元件为两台标准缓冲型、尾部铰接式气缸。设操纵顶料钟的气缸为A，气缸活塞杆外伸为A1、气缸活塞杆缩回为A0；操纵底料钟的气缸为B，气缸活塞杆外伸为B1、气缸活塞杆缩回为B0。则气动执行元件的工作程序为：X—D状态线图消障分析气动控制逻辑原理图要求气动原理图四、设计气缸过程1.确定类型：根据题目要求，并考虑到气缸的受力，可采用两个单作用、缓冲型中间摆轴式气缸。2.气缸内径计算：系统压力p=0.4MPa，气缸活塞杆平均速度=500/5=100mm/s，效率为0.8。则顶部料钟气缸内径为：==0.142（m）=142（mm）若考虑=0.16～0.4，A4F345.11053.144100.8pADBBDd底部料钟气缸内径为：=（1.01—1.09）因炉体总体布置限制，底部料钟气缸的操作力为拉力，同时考虑缸径较大，前面系数取1.03。故底部料钟气缸内径为：=1.03=0.318（m）=318（mm）BDB4FpB4F442.41053.144100.8pBD查《机械设计手册》取标准缸径DA=160mm，DB=320mm，活塞杆直径dA=80mm,dB=80mm,缸行程均为s=500mm.3.选择气缸：根据以上计算，取顶钟气缸A为：气缸JB160×500取底钟气缸B为：气缸JB320×500，活塞杆直径d=90mm4.验算气缸力的大小：顶部料钟气缸底部料钟气缸：24000（N）643048.010416.014.34522pDFAA5100(N)2411548.0104)08.032.0(14.34)(52222pdDFBBB5.耗气量计算：取气缸的容积效率=0.9。气缸B的供气端是有杆腔。五、选择控制元件根据系统对控制元件工作压力及流量的要求，选定下列各阀。行程阀、逻辑阀、手动换向阀、延时阀等均为控制气路上的阀，所以可选通径较小的阀，此处通径选为6mm。1.主控换向阀：缸A主控换向阀：系统要求压力p=0.4MPa,=2.23×10-3m3/s，查表16-9，故通径为15mm，主控换向阀A型号为：23Q2-L15-G1。缸B主控换向阀：系统要求压力p=0.4MPa，=8.37×10-3m3/s，查表16-9，故通径为25mm，主控换向阀B型号为：23Q2-L25-G1。16AqBq2.减压阀：根据系统要求的压力、流量，同时考虑A、B缸不会同时工作的特点，减压阀可按流量、压力最大的缸（B缸）选取，选择气动三联件型号为：Q3LJW-C25-F1。3.行程阀：a0、a1、b0、b1均为二位三通常闭杠杆滚轮式行程阀。型号为：Q23JC3-L6。4.逻辑阀：S选为二位五通双气控阀，型号为：25ZQ2-6G1。5.手动换向阀：q选为二位三通按钮式换向阀，型号为：Q23JR1-L6。6.延时阀：型号为：K23Y-L6-T。六、选择辅助元件辅助元件的选择要与减压阀相适应。前面已选气动三联件，所以只选择消声器的型号。消声器型号为：FXS-L25。18七、气动控制回路气动控制回路实际接线图电气控制工作原理•初始状态：加料装置上、下口关闭（即A缸缩回压下行程开关a0，B缸伸出压下行程开关b1)•SB：手动加料开始按钮•SB0：急停按钮，加料过程中若出现问题按下此按钮，上、下口立刻关闭•行程开关X0：来料小车到位所触发的自动开关要求电气控制回路电气控制回路电控接线图电气控制回路实际接线图八、综合比较•通过纯气动控制和继电器控制两种回路的设计和搭接实验，了解了二者的应用领域和部分优缺点，有一个综合的认识和比较。•由于项目为双缸往复运动控制系统，其中存在动作信号之间的干扰与障碍，需要在控制系统中进行信号障碍之间的消除。通过纯气动控制和继电器控制两种控制方案的实施，对各控制系统的应用有较为直观的了解。•气动控制系统实施稳定，系统的控制和走向较为明确，容易理解，气动控制也易应用于工程，对实际方面的系统有较为直观的认识•继电器控制系统可实现行程上的自动控制，易于实现自动化，但其稳定性较差，容易产生信号之间的错乱，当存在较多障碍时回路设计较为复杂。九、感想孙鹏帅：通过气动系统实验回路的搭接以及电气控制系统的尝试，对两种控制方式有了较为直观的认识，相信对以后的学习和工作都会有较大的帮助。在进行系统设计和实验的同时，完成了课程设计的报告，以及其他的工作。每一项内容都需要我们认真对待，每一项内容都充分锻炼了大家的耐心和信心。虽然在项目进行的过程中出现了许多困难，但在实验室老师和指导老师的帮助下，通过自己的努力都得到了解决。总之，通过本次专业课程设计使大家对专业知识有了更深层次的了解，充分锻炼了大家的实际操作能力和团队协作意识。李东：一个优秀的实验平台为我们提供了一个发挥自己所学知识的地方，通过设计分析，自己动手操作实现了所学容与实践的完美结合，学校的教育改革提高了我们学生的质量，改善了大学生只有理论没有动手能力的现状，为社会提供了有真正实力的大学生，通过本次项目，充分了解了气动控制中的各个元件的功能，掌握了故障分析故障解除的基本方法，加强了团对合作的意识，展现出一个优秀的团对所具有的创造力，另外，本次项目所用设备都是进口设备，国内的气动元件行业还远不如国外，虽然国内在某些领域有了相当的突破，但是其工作可靠性，稳定性较之国外产品还有相当的差距，作为新一代的大学生，对此表示遗憾，但又有所期盼，希望我们的国内企业和国家政府能够大力发展相关产业，保质保量，早日摆脱核心元件纯国外化的现状范亮贞：通过气控回路和电控回路的设计与模拟搭建，对障碍信号的分析，不仅加深了对所学理论知识的理解，更提高了自己对实际回路搭建过程的体验。实验室给我们提供了一个非常好的平台，让我们有机会自己动手实现自己的想法和设计意图，在遇到困难时进行分析解决，体会到理论与实际的联系与区别。本次项目受益良多，希望能够有更多这样的机会。陈艳品：气动传动是一个应用广泛的流体传动方式，此次的项目为我们了解气动，掌握气动提供了十分实用的一次机会，对气动传动的优点及其特性有了感性的认识。将所学知识应用于实践，让我们感受到了一种成就感，提高了我们对动手实践的渴望，作为学习流控的学生，动手实践，积累经验是十分重要的，学校给我们提供了一个这样的平台，无疑提高了我们毕业生的质量，为我们今后的发展做了良好铺垫，在实验过程中遇到问题解决问题是我们收获知识的方式，然而我也注意到国内与国外设计理念的不同，国外产品往往比国内产品更加人性化，希望我们国内的设计师能够学习这一点。王超：通过这次项目，我们对气压传动课程有了更清楚的认识，对于所学内容有了更深的掌握，所学知识是我们做课程设计的基础，如果基础不扎实在课程设计期间就会倍感吃力。期间我们要不断思考完善，注意到细节对结果的影响。在实验室里自己搭回路也锻炼了我们动手的能力，理论知识应用到实际也是需要锻炼的。完成工程中也出现了一些小的问题，在老师的帮助下，问题得到了较好的解决，团队内互相帮助，分工协作，效率得到了很好的保证，自身得到了锻炼。谢谢