液壓升降臺(tái)設(shè)計(jì)30頁(yè)

1、液壓升降臺(tái) i 西安廣播電視大學(xué)西安廣播電視大學(xué) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)（本科）機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)（本科） 液壓氣動(dòng)技術(shù)液壓氣動(dòng)技術(shù)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 題目液壓動(dòng)力升降臺(tái)的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 姓姓 名名 趙博軍 學(xué)學(xué) 號(hào)號(hào) 1361101201950 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 任重凱任重凱 辦學(xué)單位辦學(xué)單位 西安電大直屬一分校西安電大直屬一分校 日日 期期 2013 年年 11 月月 液壓升降臺(tái) ii 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 編號(hào)：編號(hào)： 課程名稱(chēng)：課程名稱(chēng)： 液壓氣動(dòng)技術(shù)課程設(shè)計(jì) 辦學(xué)單位：辦學(xué)單位： 設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)題目液壓動(dòng)力升降臺(tái)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2、 學(xué)生姓名學(xué)生姓名趙博軍 一、一、課程設(shè)計(jì)目的與要求：課程設(shè)計(jì)目的與要求： 課程設(shè)計(jì)目的課程設(shè)計(jì)目的：為了將所學(xué)的液壓氣動(dòng)技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中。本設(shè)計(jì)主要圍繞插床的液壓 動(dòng)力滑臺(tái)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以加強(qiáng)對(duì)液壓控制系統(tǒng)的深入了解。最終，用所學(xué)的液壓氣動(dòng)技術(shù)來(lái) 解決實(shí)際問(wèn)題。本課程的學(xué)習(xí)目的在于使我們綜合運(yùn)用液壓與氣壓傳動(dòng)課程及其它先修課程 的理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，進(jìn)行液壓傳動(dòng)的設(shè)計(jì)實(shí)踐，使理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)緊密結(jié)合起 來(lái)，從而使這些知識(shí)得到進(jìn)一步的鞏固、加深和擴(kuò)展。通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)際訓(xùn)練，為后續(xù)專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)、 畢業(yè)設(shè)計(jì)及解決工程問(wèn)題打下良好的基礎(chǔ)。 課程設(shè)計(jì)要求課程設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)一臺(tái)插床的液壓

3、動(dòng)力滑臺(tái)的液壓系統(tǒng)。已知參數(shù)：切削負(fù)載 FL=25000N，機(jī)床工作部件總質(zhì)量 m=2000kg，快進(jìn)、快退速度均為 5m/min，工進(jìn)速度在 50200mm/min 范圍內(nèi)可無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)?；_(tái)最大行程 6000mm，其中工進(jìn)的行程是 2000mm，往復(fù)運(yùn)動(dòng)加減速時(shí)間0.2s，滑臺(tái)采用平導(dǎo)軌，其靜摩擦系數(shù) fs=0.2,動(dòng)摩擦系數(shù) fd=0.1，滑臺(tái)要求完成“快進(jìn)工進(jìn)快退停止”的工作循環(huán)。 二、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容：二、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容： (1) 明確設(shè)計(jì)要求進(jìn)行工況分析； (2) 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)； (3) 擬定液壓系統(tǒng)原理圖； (4) 計(jì)算和選擇液壓件； (5) 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能； (6) 設(shè)計(jì)液壓系

4、統(tǒng)原理圖 1 張； (7)設(shè)計(jì)油箱工作圖和液壓缸工作圖各 1 張 (8) 編制設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū) 1 份 三、課程設(shè)計(jì)進(jìn)度安排三、課程設(shè)計(jì)進(jìn)度安排 2013-10-182013-10-28：選設(shè)計(jì)題目； 2013-10-282013-11-03：收集所選設(shè)計(jì)題目的資料； 2013-11-032013-11-15：繪制圖紙； 2013-11-152013-11-28：編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)正文； 2013-11-25： 提交課程設(shè)計(jì)。 指導(dǎo)教師簽字指導(dǎo)教師簽字 辦學(xué)單位意見(jiàn)辦學(xué)單位意見(jiàn) 教學(xué)班負(fù)責(zé)人簽字、分校蓋章教學(xué)班負(fù)責(zé)人簽字、分校蓋章_ 年年 月月 日日 液壓升降臺(tái) iii 摘 要 本次設(shè)計(jì)任務(wù)是液壓升降

5、臺(tái)，它是一種升降穩(wěn)定性好，適用范圍廣的貨物舉升設(shè) 備。其起升高度800mm，舉升重量3T，幅面尺寸26001400 mm.其動(dòng)作主要是由兩個(gè)雙 作用液壓缸推動(dòng)“X”型架，帶動(dòng)上板移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。該液壓升降臺(tái)主要由兩部分組成： 液壓部分和機(jī)械部分。設(shè)計(jì)液壓部分時(shí)，先確定了液壓系統(tǒng)方案。選擇液壓基本控制 回路時(shí)，換向回路選擇三位四通電磁換向閥；平衡回路選擇用液控單向閥。確定各種 基本回路后，又確定了液壓系統(tǒng)傳動(dòng)形式，擬定液壓系統(tǒng)原理圖，然后對(duì)液壓元輔件 進(jìn)行了設(shè)計(jì)、選擇，并對(duì)其進(jìn)行校核。經(jīng)過(guò)計(jì)算后液壓缸直徑選定為70毫米，液壓泵 選葉片泵。根據(jù)系統(tǒng)工作的最大功率選Y90S-4三相異步電動(dòng)機(jī)。在確定泵

6、后，又對(duì)其 他的元輔件進(jìn)行了合理的選擇，最后確定閥塊的設(shè)計(jì)及效率計(jì)算。機(jī)械部分主要由上 板架、下板架、內(nèi)連桿和外連桿四部分組成。通過(guò)設(shè)計(jì)、選擇機(jī)械部分材料與結(jié)構(gòu)， 并對(duì)其進(jìn)行受力分析與強(qiáng)度校核，結(jié)果證明機(jī)械部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以滿足要求，進(jìn)一步 完成了本次設(shè)計(jì)題目。 關(guān)鍵詞：液壓；升降平臺(tái)；上板架；下板架；內(nèi)連桿；外連桿 液壓升降臺(tái) iv 液壓動(dòng)力升降臺(tái)的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 液壓升降臺(tái) v 目錄目錄 1 總 論 .1 2 確定液壓系統(tǒng)方案 .3 2.1 確定液壓基本回路.3 2.1.1 換向回路 .3 2.1.2 平衡回路的確定 .5 2.2 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的形式確定.7 23 液壓系統(tǒng)原理圖.7 3 計(jì)算和選

7、擇液壓元件、輔件 .9 3.1 液壓缸的計(jì)算.9 3.1.1 初選執(zhí)行元件的工作壓力.9 3.2 液壓輔助元件的計(jì)算及選擇.10 3.2.1 管道的設(shè)計(jì) .10 3.2.2 管接頭的類(lèi)型 .10 3.3 油箱的設(shè)計(jì).10 3.3.1 油箱的設(shè)計(jì)要點(diǎn) .11 3.3.2 油箱容積計(jì)算 .11 3.4 其它元、輔件的選擇.11 3.4.1.吸油濾油器.11 3.4.2 選擇濾油器的基本要求 .12 3.4.3 溢流閥的選擇 .12 3.4.4 壓力表開(kāi)關(guān)選擇 .12 3.4.5 單向節(jié)流閥 .13 3.4.6 液控單向閥的選擇.13 3.5 閥塊的設(shè)計(jì).13 3.6 效率的計(jì)算.14 3.6.1

8、計(jì)算沿程壓力損失 .14 3.6.2 效率計(jì)算 .16 3.6.3 系統(tǒng)發(fā)熱與溫升計(jì)算 .16 4 機(jī)械部分的受力分析 .17 5 機(jī)械部分的強(qiáng)度校核 .20 5.1 內(nèi)連桿強(qiáng)度校核.20 5.2 外連桿強(qiáng)度較核.20 5.3 連接兩連桿的銷(xiāo)軸的強(qiáng)度校核.22 液壓升降臺(tái) vi 6 總 結(jié) .24 參考文獻(xiàn) .25 液壓升降臺(tái) 1 1 總 論 液壓傳動(dòng)是以液體作為工作介質(zhì)，以液體的壓力能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞的一種運(yùn) 動(dòng)方式。它先通過(guò)能量轉(zhuǎn)換裝置（液壓泵） ，將原動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)）的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w 的壓力能，再通過(guò)密封管道，液壓控制原件等，經(jīng)另一能量轉(zhuǎn)換裝置（液壓缸、液壓 馬達(dá)）將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為

9、機(jī)械能，以驅(qū)動(dòng)負(fù)載，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需要的直線或旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，與機(jī)械傳動(dòng)相比，液壓傳動(dòng)具有許多優(yōu)點(diǎn)，因此在機(jī)械工程中廣泛應(yīng)用。 液壓傳動(dòng)操縱控制方便，可實(shí)現(xiàn)大范圍的無(wú)級(jí)調(diào)速（調(diào)速范圍達(dá) 2000：1） ，它還 可以在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行調(diào)速，調(diào)速方便。液壓傳動(dòng)簡(jiǎn)化了機(jī)器結(jié)構(gòu)，減少了零件的數(shù) 目。由于系統(tǒng)充滿了油液，對(duì)各液壓件有潤(rùn)滑和冷卻的作用，使之不易磨損，又由于 容易實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，因而壽命長(zhǎng)。液壓裝置工作比較平穩(wěn)，由于重量輕、慣性小、反 應(yīng)快，液壓裝置易于快速啟動(dòng)、制動(dòng)和頻繁的換向，既易實(shí)現(xiàn)機(jī)器的自動(dòng)化，又易于 實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，液壓元件實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和使用。 但液壓傳動(dòng)也有

10、缺點(diǎn)，其主要缺點(diǎn)為： （1）液體為工作介質(zhì)，易泄漏，油液可壓縮，故不能用于傳動(dòng)比要求準(zhǔn)確的場(chǎng)合。 （2）液壓傳動(dòng)中有機(jī)械損失、壓力損失、泄漏損失，故不宜作遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。 （3）液壓傳動(dòng)對(duì)油溫和負(fù)載變化敏感，不宜在低、高溫度下使用；對(duì)污染很敏感。 （4）液壓傳動(dòng)需要有單獨(dú)的能源（如液壓泵站） ，液壓能不能像電那樣從遠(yuǎn)處傳 送；液壓元件精度高、造價(jià)高，所以需要組織專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)。 （5）液壓傳動(dòng)裝置出現(xiàn)故障時(shí)不易查找原因，難以迅速排除。 總之，液壓傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)很多，而其缺點(diǎn)正隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展逐步加以克服，因此， 液壓傳動(dòng)在現(xiàn)代工業(yè)中有著廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。5wT) 液壓傳動(dòng)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)應(yīng)用廣泛。常用于

11、機(jī)床工業(yè)、汽車(chē)工業(yè)、航空工業(yè)、 工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、輕工機(jī)械、冶金機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械、礦山機(jī)械、建筑機(jī)械、 船舶港口機(jī)械、鑄造機(jī)械等。 液壓升降平臺(tái)是一種升降穩(wěn)定性好，適用范圍廣的貨物舉升設(shè)備，由于升降平穩(wěn)、 安全可靠、操作簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)流水線和倉(cāng)庫(kù)、造紙、醫(yī)藥等行 業(yè)，物料上線、下線；工件裝配時(shí)調(diào)節(jié)工件高度；高處給料機(jī)送料；大型設(shè)備裝配時(shí) 部件舉升；大型機(jī)床上料、下料；倉(cāng)庫(kù)裝卸場(chǎng)所與叉車(chē)等搬運(yùn)車(chē)輛配套進(jìn)行貨物快速 裝卸等。因此，對(duì)于液壓升降平臺(tái)的設(shè)計(jì)與研究具有重要意義。 ； 固定式液壓升降平臺(tái)主要用于生產(chǎn)流水線和倉(cāng)庫(kù)、造紙、醫(yī)藥等行業(yè)，可作為送 貨電梯、輸送貨物、升降平穩(wěn)、

12、安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，本機(jī)適用于人造板生產(chǎn)線中各 種板材加工設(shè)備進(jìn)、出料端的等高推接合中間轉(zhuǎn)運(yùn)。也可應(yīng)用于類(lèi)似用途的其它板形 材料生產(chǎn)線中。 液壓升降臺(tái) 2 優(yōu)勢(shì)：采用液壓傳動(dòng)升降機(jī)構(gòu)，升降平穩(wěn)、快捷、操作簡(jiǎn)便、易于維護(hù)保養(yǎng)、節(jié) 約能源。結(jié)構(gòu)穩(wěn)固、故障率低、運(yùn)行可靠、安全高效、維護(hù)簡(jiǎn)單方便。 控制方式可選 無(wú)線遙控等多種方式。 我國(guó)液壓、氣動(dòng)和密封工業(yè)雖取得了很大的進(jìn)步，但與主機(jī)發(fā)展需求，以及和世 界先進(jìn)水平相比，還存在不少差距，主要反映在產(chǎn)品品種、性能和可靠性等方面。 液壓元件由于制造精度高，因而造價(jià)相對(duì)于機(jī)械零件要求高，為了做到經(jīng)濟(jì)實(shí)惠， 在選擇液壓元件時(shí)，盡量以國(guó)內(nèi)同類(lèi)產(chǎn)品代替國(guó)外產(chǎn)品。比

13、如電磁換向閥，我選擇了 沈陽(yáng)液壓件廠的產(chǎn)品，并且有直流電源和交流電源兩種，我選擇了交流電源。因?yàn)椋?用交流電源，電磁換向閥如果卡位，電磁鐵不至于被燒壞。但配置一套直流電源的價(jià) 格遠(yuǎn)比一個(gè)電磁鐵的價(jià)格高，況且電磁閥被卡住的情況也是偶而的。權(quán)衡了一下還是 選擇了交流電源。同理，在一些產(chǎn)品性能不相上下時(shí)，我盡量選用了國(guó)內(nèi)液壓件廠的 產(chǎn)品。可以省去運(yùn)費(fèi)和避免一些其它問(wèn)題，這都降低了成本。 液壓升降臺(tái) 3 2 確定液壓系統(tǒng)方案 液壓系統(tǒng)方案的確定是液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。目的是選擇回路，并把各 回路組成系統(tǒng)，以便以后確定液壓系統(tǒng)原理圖。 理論課上，我們知道任何復(fù)雜的液壓系統(tǒng)都是由一些簡(jiǎn)單的基本回路構(gòu)

14、成的。液 壓元件又組成了基本回路。所以根據(jù)液壓系統(tǒng)的動(dòng)作要求和性能特點(diǎn)選液壓元件組成 液壓系統(tǒng)。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的液壓升降平臺(tái)要求為：1、起升最大高度為 800mm；2、 臺(tái)面原始 高度為 623mm；3、起升最大重量為 3 噸。所設(shè)計(jì)系統(tǒng)必須能完成舉升動(dòng)作，并達(dá)到以 上要求，考慮系統(tǒng)效率以及經(jīng)濟(jì)上的一些問(wèn)題。 2.1 確定液壓基本回路 2.1.1 換向回路 換向回路一般都采用換向閥來(lái)?yè)Q向。換向閥的控制方式和中位機(jī)能依據(jù)主機(jī)需要 及系統(tǒng)組成的合理性等因素來(lái)選擇。換向回路采用二位四通、三位四通或五通換向閥 可使執(zhí)行元件換向，用二位四通換向閥換向最為方便。但電磁閥動(dòng)作快，換向有沖擊。 另外，交流電磁

15、閥一般不宜作頻繁的切換。 換向回路主要有以下幾種： 1.換向閥換向回路 如圖 2-1 采用換向閥的換向回路所示：該回路采用三位四通電磁換向閥，換向閥 在右位或左位時(shí)，液壓缸活塞向左或向右運(yùn)動(dòng)，電液閥處于中位時(shí)，液壓缸活塞停止 運(yùn)動(dòng)，液壓泵可依靠閥中位機(jī)能實(shí)現(xiàn)卸荷功能。 2.雙向泵換向回路 如圖 2-2 采用雙向泵的換向回路所示：當(dāng)雙向液壓泵左側(cè)油口排油時(shí)，液壓缸活 塞右行；通過(guò)調(diào)節(jié)變量機(jī)構(gòu)(使斜盤(pán)傾斜方向或偏心方向改變)，使雙向液壓泵右側(cè)油 口排油時(shí)，液壓缸活塞左行。圖中閥 K 為安全閥，Y 為補(bǔ)油泵溢流閥，P 為背壓閥 3.用差動(dòng)缸的換向回路 如圖 2-3 所示：用差動(dòng)缸的換向回路是用二位三

16、通閥實(shí)現(xiàn)差動(dòng)缸的換向。 液壓升降臺(tái) 4 圖 2-1 采用換向閥的換向回路 圖 2-2 采用雙向泵的換向回路 液壓升降臺(tái) 5 圖2-3 用差動(dòng)缸的換向回路 我在設(shè)計(jì)中選擇了第一種換向方式，因?yàn)閾Q向閥互不相通的油口間的泄漏小，其 換向可靠，迅速且平穩(wěn)無(wú)沖擊。 2.1.2 平衡回路的確定 許多機(jī)床或機(jī)電設(shè)備的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是沿垂直方向運(yùn)動(dòng)的，這些機(jī)床設(shè)備的液壓系統(tǒng) 無(wú)論在工作或停止時(shí)，始終都會(huì)受到執(zhí)行機(jī)構(gòu)較大重力負(fù)載的作用，如果沒(méi)有相應(yīng)的 平衡措施將重力負(fù)載平衡掉，將會(huì)造成機(jī)床設(shè)備執(zhí)行裝置的自行下滑或操作時(shí)的動(dòng)作 失控，其后果將十分危險(xiǎn)，液壓升降平臺(tái)也是如此。平衡回路的功能在于使液壓執(zhí)行 元件的回油路上始

17、終保持一定的背壓力，以平衡掉執(zhí)行機(jī)構(gòu)重力負(fù)載對(duì)液壓執(zhí)行元件 的作用力，使之不會(huì)因自重作用而自行下滑，實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)對(duì)機(jī)床設(shè)備動(dòng)作的平穩(wěn)、 可靠控制。 平衡回路主要有以下幾種： 采用單向順序閥的平衡回路 如圖 2-4(a)所示是采用單向順序閥的平衡回路，調(diào)整順序閥，使其開(kāi)啟壓力與液 壓缸下腔作用面積的乘積稍大于垂直運(yùn)動(dòng)部件的重力。當(dāng)活塞下行時(shí)，由于回油路上 存在一定的背壓來(lái)支承重力負(fù)載，只有在活塞的上部具有一定壓力時(shí)活塞才會(huì)平穩(wěn)下 落；當(dāng)換向閥處于中位時(shí)，活塞停止運(yùn)動(dòng)，不再繼續(xù)下行。此處的順序閥又被稱(chēng)作平 液壓升降臺(tái) 6 衡閥。在這種平衡回路中，順序閥調(diào)整壓力調(diào)定后，若工作負(fù)載變小，則泵的壓力需

18、要增加，將使系統(tǒng)的功率損失增大。由于滑閥結(jié)構(gòu)的順序閥和換向閥存在內(nèi)泄漏，使 活塞很難長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定停在任意位置，會(huì)造成重力負(fù)載裝置下滑，故這種回路適用于工 作負(fù)載固定且液壓缸活塞鎖定定位要求不高的場(chǎng)合。 圖 2-4 平衡回路 采用液控單向閥的平衡回路 如圖 2-4（b）所示。由于液控單向閥 1 為錐面密封結(jié)構(gòu)，其閉鎖性能好，能夠保 證活塞較長(zhǎng)時(shí)間在停止位置處不動(dòng)。在回油路上串聯(lián)單向節(jié)流閥 2，用于保證活塞下行 運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。假如回油路上沒(méi)有串接節(jié)流閥 2，活塞下行時(shí)液控單向閥 1 被進(jìn)油路上 的控制油打開(kāi)，回油腔因沒(méi)有背壓，運(yùn)動(dòng)部件由于自重而加速下降，造成液壓缸上腔 供油不足而壓力降低，使液控單向

19、閥 1 因控制油路降壓而關(guān)閉，加速下降的活塞突然 停止；閥 1 關(guān)閉后控制油路又重新建立起壓力，閥 1 再次被打開(kāi)，活塞再次加速下降， 這樣不斷重復(fù)，由于液控單向閥時(shí)開(kāi)時(shí)閉，使活塞一路抖動(dòng)向下運(yùn)動(dòng)，并產(chǎn)生強(qiáng)烈的 噪音、振動(dòng)和沖擊。 采用遠(yuǎn)控平衡閥的平衡回路 在工程機(jī)械液壓系統(tǒng)中常采用圖 2-4（c）所示的遠(yuǎn)控平衡閥的平衡回路。這種遠(yuǎn) 控平衡閥是一種特殊閥口結(jié)構(gòu)的外控順序閥，它不但具有很好的密封性，能起到對(duì)活 塞長(zhǎng)時(shí)間的鎖閉定位作用，而且閥口開(kāi)口大小能自動(dòng)適應(yīng)不同載荷對(duì)背壓壓力的要求， 保證了活塞下降速度的穩(wěn)定性不受載荷變化影響。這種遠(yuǎn)控平衡閥又稱(chēng)為限速鎖。 由于液壓升降臺(tái)是要保證上升到最高位置

20、時(shí)能夠較長(zhǎng)時(shí)間的停留在最高位置處不 液壓升降臺(tái) 7 動(dòng)，所以綜合以上分析，平衡回路我選擇采用液控單向閥的平衡回路。 2.2 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的形式確定 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)可分為開(kāi)式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。開(kāi)式液壓系統(tǒng)馬達(dá)或缸的油回油箱， 泵從油箱直接吸油；閉式液壓系統(tǒng)馬達(dá)或缸回的油不回油箱直接去泵的進(jìn)油口。 閉式系統(tǒng)中油泵進(jìn)油管直接與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的排油管相連通，形成一個(gè)閉合回路。為 了補(bǔ)償系統(tǒng)中泄漏損失，還需有一個(gè)輔助供油泵，其優(yōu)點(diǎn)是 1）油箱所需容積小；2） 無(wú)論是高壓管路還是低壓管路都有一定壓力。因此空氣難進(jìn)入，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；3）系統(tǒng)中 采用變量軸向柱塞泵，一般不需要換向閥來(lái)改變執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行方向，減少了換向時(shí)的 沖

21、擊。 綜合以上傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)我選用開(kāi)式系統(tǒng)。 23 液壓系統(tǒng)原理圖 液壓系統(tǒng)原理圖是表示液壓系統(tǒng)的組成和工作原理的重要技術(shù)文件，擬定液壓系 統(tǒng)原理圖對(duì)系統(tǒng)的性能及設(shè)計(jì)方案的合理性、經(jīng)濟(jì)性具有決定性的影響。在以上基本 回路確定的基礎(chǔ)上，將挑選出來(lái)的各個(gè)典型回路合并、整理，增加必要的元件或輔助 回路，加以綜合，構(gòu)成一個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作安全可靠、動(dòng)作平穩(wěn)、效率高、調(diào)整和維 護(hù)保養(yǎng)方便的液壓系統(tǒng)，擬定液壓系統(tǒng)工作原理圖，如圖 2-5 所示。 根據(jù)原理圖可知：液壓升降平臺(tái)的工作原理為 液壓升降臺(tái) 8 1-油箱 2-濾油器 3-空氣濾清器 4-電動(dòng)機(jī) 5-聯(lián)軸器 6-液壓泵 7-溢流閥 8-壓力表開(kāi)關(guān) 9-

22、壓力表 10-電磁換向閥 11-單向節(jié)流閥 12-液控單向閥 13-液壓缸 圖 2-5 液壓系統(tǒng)原理圖 液壓升降臺(tái) 9 3 3 計(jì)算和選擇液壓元件、輔件計(jì)算和選擇液壓元件、輔件 3.1 液壓缸的計(jì)算 3.1.1 初選執(zhí)行元件的工作壓力 確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)： 液壓缸一般來(lái)說(shuō)是標(biāo)準(zhǔn)件，但有時(shí)也需要自行設(shè)計(jì)，液壓缸需要確定的主要結(jié)構(gòu) 尺寸是指液壓缸的內(nèi)徑 D 和活塞桿的直徑 d。液壓缸的內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d 可根據(jù) 最大總負(fù)載和選取的工作壓力來(lái)確定。取液壓泵的機(jī)械效率 為 0.97 由資料1式（3.2）知活塞面積 A=F/p=3104/（0.974106）=7732mm2 D=99.2m

23、m 查資料3表 3.50，取液壓缸的內(nèi)徑為 100mm。 桿徑比 d/D，一般按下述原則取： 當(dāng)活塞桿受拉時(shí)，一般選取 d/D=0.3-0.5.當(dāng)活塞桿手壓時(shí)，一般取 d/D=0.5-0.7。 所以本設(shè)計(jì)我取 d/D=0.7，即 d=0.7D=0.7100=70mm， 根據(jù)液壓技術(shù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，由資料3表 3.51 取活塞桿直徑為 70mm。 （2）泵組選擇： 液壓杠所需流量為 q=2Av=21/4(D2-d2)V =20.253.14(1002-702）10-40.260 =9.6L/min q=9.6L/min （3）電動(dòng)機(jī)選擇 電動(dòng)機(jī)最大功率 P= pqt P=10641610-6960/6

24、0=1.024kw 根據(jù)資料6表 11.4-1 取電動(dòng)機(jī)為 Y90S-4。 （4）聯(lián)軸器的選擇 本次設(shè)計(jì)選擇聯(lián)軸器將電動(dòng)機(jī)和液壓泵聯(lián)接起來(lái)。 計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tca=KAT,查資料16表 10.1 得：KA=2.2。 名義轉(zhuǎn)矩 Y=9550=9550=11.54Nm n p 910 1.1 所以 Tca=KAT=2.211.54=25.39 Nm 查手冊(cè)選 LM3 型梅花型彈性聯(lián)軸器。 液壓升降臺(tái) 10 3.2 液壓輔助元件的計(jì)算及選擇 液壓輔助元件有濾油器，蓄能器，管件，密封件，油箱和熱交換器等。除油箱通 常需要自行設(shè)計(jì)外，其余皆為標(biāo)準(zhǔn)件。 3.2.1 管道的設(shè)計(jì) 根據(jù)葉片泵的額定流量 13.6L

25、/min,查資料6表 10.5-1（JB827-66） 。根據(jù)推薦管路通 過(guò)流量 25L/min 的管徑為 8mm，管路通過(guò) 6.3L/min 的管徑為 5.6mm，所以選取公稱(chēng)直 徑 D=8mm 的鋼管，鋼管外徑為 14mm.管接頭連接螺紋 M14x1.5。與液壓缸相連的管道 選擇用橡膠管，彎曲成型方便。 3.2.2 管接頭的類(lèi)型 管接頭按材料可分為金屬管接頭、軟管接頭和快速接頭。通常選用金屬管接頭。 金屬管接頭又可分為擴(kuò)口式管接頭、卡套式管接頭、焊接式管接頭、球面焊式管接頭。 各管接頭的特點(diǎn)如下： 3.3 油箱的設(shè)計(jì) 油箱的基本功能是：儲(chǔ)存工作介質(zhì)；散發(fā)系統(tǒng)工作中產(chǎn)生的熱量；分離油液中混

26、入的空氣；沉淀污染物及雜質(zhì)。 3.3.1 油箱的設(shè)計(jì)要點(diǎn) （1）油箱必須有足夠大的容積以滿足散熱、容納停機(jī)時(shí)因重力作用而返回油箱的 油，操作時(shí)油面保持適當(dāng)高度的要求； （2）油箱底部做成適當(dāng)?shù)男倍龋⒃O(shè)放油塞，箱底應(yīng)朝向清洗孔和放油塞傾斜 （通常為 1/251/20）,油箱底至少離開(kāi)地面 150mm，以便放油和搬運(yùn)。 （3）從構(gòu)造上應(yīng)考慮清洗換油方便，應(yīng)設(shè)置人孔，便于清洗污物； （4）箱壁上需裝油面指示器，油箱上并裝上溫度計(jì)； （5）油箱上應(yīng)有帶空氣濾清器的通氣孔，有時(shí)注油孔和通氣孔可兼用； 3.3.2 油箱容積計(jì)算 按資料1式（4.5）可得 V=mqp,低壓 m=2-4,中壓 m=5-10，

27、高壓 m=6-15,本設(shè)計(jì)取 m=3, V=3x13.6=40.8L 我所設(shè)計(jì)的油箱沒(méi)有設(shè)冷卻器，在這種情況下，油箱的長(zhǎng)：寬：高為 1：1：1 到 1：2：3。油面達(dá)到油箱高度的 80%。油箱的長(zhǎng)為 380mm,寬為 360mm,高為 300mm。 液壓升降臺(tái) 11 3.4 其它元、輔件的選擇 3.4.1.吸油濾油器 液壓系統(tǒng)的故障大多數(shù)是由于油液中雜質(zhì)而造成的，油液中的雜質(zhì)會(huì)使液壓元件 運(yùn)動(dòng)副的結(jié)合面磨損，堵塞閥口，卡死閥芯，使系統(tǒng)工作可靠性大為降低，在系統(tǒng)中 安裝濾油器，是保證液壓系統(tǒng)正常工作的必要手段。 3.4.2 選擇濾油器的基本要求 （1）過(guò)濾精度滿足要求； （2）通油能力滿足設(shè)計(jì)系

28、統(tǒng)要求； （3）濾芯應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，不至于因油液壓力而破壞； （4）在一定溫度下，有一定的耐久性； （5）能抵抗濾油的侵蝕； （6）容易清洗和更換濾芯； （7）價(jià)錢(qián)低廉。 由于液壓系統(tǒng)中對(duì)油的要求很高，尤其是油的過(guò)濾過(guò)程。因此濾油器的選擇非常 重要。所以敘述頗多。綜合各種濾油器的特性，我選擇了網(wǎng)式濾油器。泵的流量為 13.6L/min。由于經(jīng)驗(yàn)公式告訴我濾油器過(guò)濾能力大于泵的流量的 2 倍，因此由資料12 表 11-512，我選的濾油器為 TLW-25。 3.4.3 溢流閥的選擇 由于我設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中有閥塊，閥塊上有溢流閥、換向閥、截止閥（壓力表開(kāi)關(guān)） ， 所以溢流閥選板式溢流閥，系統(tǒng)壓力為 4

29、MPa，流量為 13.6L/mn。所以查資料12表 11- 183,選擇了直動(dòng)式溢流閥型號(hào)為 Y1-25B。 3.4.4 壓力表開(kāi)關(guān)選擇 壓力表開(kāi)關(guān)相當(dāng)于一個(gè)小型轉(zhuǎn)閥式截止閥，它是用于切斷和接通壓力表與油路的 通道，通過(guò)開(kāi)關(guān)的阻尼作用，減輕壓力表在壓力脈動(dòng)下的振動(dòng)，延長(zhǎng)其使用壽命。由 于是板式連接，系統(tǒng)管道公稱(chēng)直徑 8mm。所以查資料8表 19-7-223,我選擇了型號(hào)為 KF-L8/12E 的壓力表開(kāi)關(guān)。 3.4.5 單向節(jié)流閥 由于閥塊上沒(méi)有安裝單向節(jié)流閥，所以單向節(jié)流閥選管式，根據(jù)管路公稱(chēng)直徑、 流量，由資料12表 11-221 我選擇了型號(hào)為 L1-25B 的單向節(jié)流閥。 液壓升降臺(tái)

30、12 3.4.6 液控單向閥的選擇 由資料12表 11-295,我選擇液控單向閥為 IY-25B 型。各種元件、輔件的詳細(xì)型號(hào) 如表 3-1 所示： 表 3-1 名稱(chēng)型號(hào)流量備注 吸油濾油器 TLW-25 25L/min 液位計(jì) YW2-80T 溢流閥 Y1-25B25L/min 葉片泵 YB1-1613.6L/min 轉(zhuǎn)速 960r/min 電動(dòng)機(jī) Y90S-41.1KW 壓力表 Y-60 截止閥 KF-L8/12E25L/min 電磁換向閥 34D-25H25L/min 單向節(jié)流閥 L1-25B25L/min 液控單向閥 IY-25B25L/min 空氣濾清器 EF1-2525L/min

31、查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)取 D=40mm 3.5 閥塊的設(shè)計(jì) 我所設(shè)計(jì)的閥塊箱上裝有有電磁換向閥，直動(dòng)式溢流閥，壓力表開(kāi)關(guān)。根據(jù)所選 的以上幾種元、輔件的外形尺寸，初設(shè)計(jì)閥塊為 100100100 的立方體。 閥塊體如圖 3-1： 液壓升降臺(tái) 13 圖 3-1 閥塊圖 1)為壓力油入口 2)回油口 3)側(cè)壓口 4）油液進(jìn)系統(tǒng)口 5）油液出系統(tǒng)口 6）溢流閥 泄油口 7）溢流閥進(jìn)油口 8）A 口 9）換向閥進(jìn)油口 10）B 口 11）換向閥出油口 3.6 效率的計(jì)算 3.6.1 計(jì)算沿程壓力損失 1.判斷流動(dòng)狀態(tài) 由資料5式（2-33）可知:雷諾系數(shù) Re=d/=4Q/3.14d可知，在油液黏度一定 的條

32、件下，Re 大小與 Q 成正比，與管道的內(nèi)徑成反比。 缸的所需流量為 9.6L/min，管子公稱(chēng)直徑為 8mm，根據(jù)資料5 表 2-5，取液壓油 的運(yùn)動(dòng)粘度為 32 厘斯，即 3.210-5m2/s,所以 Re=4Q/d=49.610-3/603.14810-33.210-5=796 由于累諾數(shù) Re 小于臨界雷諾數(shù) 2000，由此可推論出各工況下的進(jìn)、回油路中油液 的狀態(tài)為層流。 2.計(jì)算沿程壓力損失 P=L/d 2 /2 液壓升降臺(tái) 14 =75/Re=75/796 V=4Q/3.14d2 上式代入沿程壓力損失的計(jì)算公式得： P=150LQ/d4 （1）油箱到泵的進(jìn)口沿程壓力損失： PL1

33、=150LQ/d4 =1509003.210-50.213.610-3/3.14(810-3)460=1.5104Pa （2）泵出口到閥塊沿程壓力損失： PL2=150LQ/d4 =1509003.210-50.513.610-3/3.14(810-3)460=3.8104Pa （3）閥塊到油箱沿程壓力損失： PL3=150LQ/d4 =1509003.210-50.89.610-3/3.14(810-3)460=4.3104Pa （4）閥塊到單向節(jié)流閥沿程壓力損失： PL4=150LQ/d4 =1509003.210-50.19.610-3/3.14(810-3)460=0.5104Pa （

34、5）單向節(jié)流閥到閥塊 2 沿程壓力損失： PL5=150LQ/d4 =1509003.210-50.49.610-3/3.14(810-3)460=2.1104Pa （6）閥塊到液壓缸沿程壓力損失： PL6=150LQ/d4 =1509003.210-50.69.610-3/3.14(810-3)460=0.3104Pa （7）液壓缸到閥塊沿程壓力損失： PL7=PL6=0.3104Pa 總的沿程壓力損失為： PL=0.128106Pa 3.計(jì)算局部壓力損失 （1）油箱到泵有一個(gè) 90 度的彎頭 V=Q/0.25d2=13.610-3/0.253.14600.0082=4.5m/s Pr1=g

35、H =0.29 液壓升降臺(tái) 15 Pr1=2600Pa （2）泵到閥塊 4 個(gè)彎頭 Pr2=4rH=4rv2/2g=10400Pa （3）閥快到油箱 3 個(gè)彎頭 Pr3=3rH=7800Pa （4）閥塊到液壓缸 1 個(gè)彎頭 Pr4=rH=2600Pa （5）液壓缸到閥塊 Pr5=rH=2600Pa 所以，總的管道局部壓力損失為 Pr=23400Pa 4.管路總的壓力損失為： P=0.128106+23400=1.514105pa=0.15MPa 3.6.2 效率計(jì)算 升降回路效率： 45 . 0 6 . 13103 . 6 6 . 9104 6 6 11 1 PP c QP QP 系統(tǒng)總效率：

36、 c2=pc1m p=0.8 m=0.97 c2=0.80.970.45=0.35=35% 3.6.3 系統(tǒng)發(fā)熱與溫升計(jì)算 升降臺(tái)上升速度 0.02m/s,上升時(shí)間 t=0.8/0.02=40s，由手冊(cè)8查溫度 Q1=70 P1=KA(Q1-Q2)=162(0.30.36+0.360.38+0.30.38)(70-20)=574w Q=(Ph-P1)/KA Pin=P0Qp/=410613.610-3/0.860=1.133103w. Pef=0.025(310436010-32)=540w Ph=Pin-Pef=593w Q=250 所以，滿足要求。 液壓升降臺(tái) 16 4 機(jī)械部分的受力分析

37、 估算各構(gòu)件的自重： 上板 鋼板： G1=sh=2.61.40.0037.8103=85kg 上板架： G2=SL=（2.5210.24 +0.5215.69+0.31426.93+1.214310.24+1.1276.93+1.21410.24+0.7 26.93+1.21412.74）10-47.8103=119.8kg F=(G1+G2)g=(85+119.8) 9.8=2007N 內(nèi)連桿： G=SL=25.152.48210-4+1.1330.253.14(0.12-0.082)+ 0.253.14（0.12-0.062）0.0757.8103=175kg F=Gg=1759.8=17

38、15N 外連桿： G=SL=25.152.48210-4+1.2720.253.14(0.12-0.082)+ 0.253.14（0.12-0.062）0.0757.8103=156kg F=1569.8=1528.8N 取滑輪與槽鋼摩檫系數(shù) =0.2，外負(fù)載 3000Kg。 對(duì)上板進(jìn)行受力分析如圖 4-1： 圖 4-1 Fy1+Fy2=(P+F)0.5 Fx1= -Fx2= -uFy2 Fy22300=0.5(F+P)1150 解得 Fy2=7851.75N Fy1=7851.75N Fx1=Fx2=1570N 液壓升降臺(tái) 17 對(duì)外連桿進(jìn)行受力分析如圖 4-2： 圖 4-2 根據(jù)受力平衡得

39、： Fx1+Fx3=Fx4 Fy3=F+Fy1+Fy4 Fx4=uFy4 Fy3d2+Fx4d4=Fx3d3+Fd2+Fy4d1 其中：d1=2300,d2=1150,d3=270,d4=540,F=0.51528.8=764.4 解得： Fx3=155N Fy3=17241N Fx4=1725N Fy4=8625N 對(duì)內(nèi)連桿進(jìn)行受力分析如圖 4-3：內(nèi)連桿自重 1715N。 液壓升降臺(tái) 18 圖 4-3 根據(jù)力矩平衡原理：對(duì) 0 點(diǎn)取矩，并設(shè) X 為液壓缸受力，力臂為 1100mm。 X1200=(17241+1715)1150+155270+5401570+23007851.75 解得 X

40、=30000N。 液壓升降臺(tái) 19 5 機(jī)械部分的強(qiáng)度校核 5.1 內(nèi)連桿強(qiáng)度校核 圖 5-1 由受力分析得：x=30000N Fx2=1570N Fy2=7851.75N Fx3=155N Fy3=17241N sin=540/2300，則 =13 因?yàn)?= 所以 =13 此內(nèi)連桿材料為熱軋 16 號(hào)槽鋼，查標(biāo)準(zhǔn) GB/T707-1988 得：高度 160mm，寬 65mm，Wx=117cm3, L=2218.7cm4,A=25.15cm2 該內(nèi)連桿的危險(xiǎn)截面為 I-I 截面。 軸力產(chǎn)生正應(yīng)力為 =Fx3/A=155/25.1510-4=6.16104Pa 彎距 Mx 產(chǎn)生正應(yīng)力為 =Mx/

41、Wx=172410.7/11710-6=103106Pa 由兩種應(yīng)力疊加后，可知，危險(xiǎn)點(diǎn)在 I-I 截面上側(cè)和下側(cè)邊緣，分別為最大壓應(yīng) 力和最大拉應(yīng)力。 最大壓應(yīng)力 1=+=0.062+103=103.062Mpa 最大拉應(yīng)力為 2=|-|=102.938Mpa 查資料得，Q235 型槽鋼的彎曲靜許用應(yīng)力=135Mpa,1，2， 因此，內(nèi)連桿各個(gè)截面均為安全截面。 5.2 外連桿強(qiáng)度較核 液壓升降臺(tái) 20 圖 5-2 由受力分析得：Fx1=1570N Fy1=7851.75N Fy3=17241N Fx3=155N Fx4=1725N Fy4=8625N 外連桿材料為 16 號(hào)熱軋普通槽鋼：查

42、標(biāo)準(zhǔn) GB/T707-1988 得： Wx=117cm3，Ix=934.5cm4，A=25.15cm2 此外連桿的危險(xiǎn)截面為 I-I 截面。 軸力產(chǎn)生的拉應(yīng)力為 =N/A=1570/25.1510-4=0.62Mpa 彎距 Mx 產(chǎn)生彎曲正應(yīng)力為 =Mx/Wx=86251.15/11710-6=84.78Mpa 兩種應(yīng)力疊加后，I-I 截面上、下邊緣點(diǎn)為危險(xiǎn)點(diǎn)，分別產(chǎn)生最大拉應(yīng)力和最大壓 應(yīng)力分別為： 1=+=85.4Mpa 2=|-|=84.16Mpa 許用應(yīng)力=135Mpa 所以，外連桿各截面安全。 液壓升降臺(tái) 21 5.3 連接兩連桿的銷(xiāo)軸的強(qiáng)度校核 圖 5-3 圖 5-4 彎矩圖 圖 5-5 扭矩圖 Q4=x=30000N T=30000.1+30000.1=6000Nm 綜合分析，可知，截面 I-I 或 II-II 為危險(xiǎn)截面。 Mg=Q4L=3104(1-0.7)/2=4500Nm 液壓升降臺(tái) 22 抗彎截面模量 w=0.1d3 32 3 d 抗扭截面模量 wt=0.2d3 16 3 d 按第三強(qiáng)度理論，由資料【9】 式（9-3）可得： = W TM t 2 2 = 3 2