液壓系統(tǒng)升降機(jī)的設(shè)計(jì)

1、 江蘇城市職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）（ 屆）設(shè)計(jì)（論文）題目 液壓系統(tǒng)升降機(jī)的設(shè)計(jì)辦 學(xué) 點(diǎn) （系） 專 業(yè) 班級(jí) 學(xué)號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 職稱 液壓系統(tǒng)升降機(jī)的設(shè)計(jì)摘 要該設(shè)計(jì)的題目是液壓系統(tǒng)升降機(jī)的設(shè)計(jì)，它主要包括三個(gè)部分的內(nèi)容：主機(jī)參數(shù)的確定，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，控制部分的設(shè)計(jì)。在該設(shè)計(jì)中將液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做為主要的內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)，主機(jī)已根據(jù)升降臺(tái)工作時(shí)的主要工作部件進(jìn)行大概的估算設(shè)計(jì)。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)又主要包括了動(dòng)力源、控制元件、執(zhí)行元件、輔助元件的設(shè)計(jì)?？刂撇糠值脑O(shè)計(jì)為附加部分，主要設(shè)計(jì)控制電路圖。同時(shí)參照現(xiàn)有液壓車的設(shè)計(jì)，結(jié)合液壓車設(shè)計(jì)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行合理的選型計(jì)算。關(guān)鍵詞：升降機(jī)；液壓系統(tǒng) ；

2、執(zhí)行元件目 錄前 言5第一章 升降機(jī)機(jī)械機(jī)構(gòu)61.1 升降機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)動(dòng)機(jī)理61.1.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)型式61.1.2 升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)機(jī)理61.2 升降機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)和零件參數(shù)71.2.1 升降機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇和確定71.2.2 升降機(jī)上頂板、支架和底板結(jié)構(gòu)101.3 升降機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求12第二章 執(zhí)行元件速度和載荷132.1 執(zhí)行元件類型、數(shù)量和安裝位置132.2 速度和載荷計(jì)算132.2.1 速度計(jì)算及速度變化規(guī)律13第三章 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定153.1 系統(tǒng)壓力的初步確定153.2 液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù)153.2.1 液壓缸的作用力153.2.2 缸筒內(nèi)徑的確定153.2.3 活塞桿

3、直徑的確定163.2.4 液壓缸壁厚，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度，液壓缸長(zhǎng)度的確定16第四章 液壓系統(tǒng)方案的選擇和論證174.1 油路循環(huán)方式的分析和選擇174.2 開式系統(tǒng)油路組合方式的分析選擇184.3 調(diào)速方案的選擇184.4 液壓系統(tǒng)原理圖的確定18第五章 液壓元件的選擇計(jì)算及其連接195.1 油泵和電機(jī)選擇195.1.1 泵的額定流量和額定壓力195.1.2 電機(jī)功率的確定205.1.3 連軸器的選用215.2 控制閥的選用225.2.1 壓力控制閥225.2.2 流量控制閥225.2.3 方向控制閥235.3 管路，過濾器，其他輔助元件的選擇計(jì)算235.3.1 管路235.3.2 過濾器的選擇2

4、45.3.3 輔件的選擇255.4 液壓元件的連接255.4.1 液壓裝置的總體布置255.4.2 液壓元件的連接255.5 油箱的容積265.5.1 按使用情況確定油箱容積26第六章 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)276.1 缸筒276.1.1. 缸筒與缸蓋的連接形式276.1.2 強(qiáng)度計(jì)算286.1.3 缸筒材料及加工要求286.1.4 缸蓋材料及加工要求296.2 活塞和活塞桿296.2.1 活塞和活塞桿的結(jié)構(gòu)形式296.2.2 活塞、活塞桿材料及加工要求306.3 活塞桿導(dǎo)向套316.4 排氣裝置316.5 密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)選擇32第七章 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算33總 結(jié)35致 謝36參考文獻(xiàn)37 前 言液

5、壓升降機(jī)是一種升降性能好，適用范圍廣的貨物舉升機(jī)構(gòu)，可用于生產(chǎn)流水線高度差設(shè)備之間的貨物運(yùn)送，物料上線，下線，共件裝配時(shí)部件的舉升，大型機(jī)庫上料，下料，倉儲(chǔ)裝卸等場(chǎng)所，與叉車等車輛配套使用，以及貨物的快速裝卸等。它采用全液壓系統(tǒng)控制，采用液壓系統(tǒng)有以下特點(diǎn)：在同等的體積下，液壓裝置能比其他裝置產(chǎn)生更多的動(dòng)力，在同等的功率下，液壓裝置的體積小，重量輕，功率密度大，結(jié)構(gòu)緊湊，液壓馬達(dá)的體積和重量只有同等功率電機(jī)的12%。液壓裝置工作比較平穩(wěn)，由于重量輕，慣性小，反應(yīng)快，液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)，制動(dòng)和頻繁的換向。液壓裝置可在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速（調(diào)速范圍可達(dá)到2000），還可以在運(yùn)行的過程中實(shí)現(xiàn)調(diào)

6、速。液壓傳動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，他對(duì)液體壓力，流量和流動(dòng)方向易于進(jìn)行調(diào)解或控制。液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。液壓元件以實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，通用化，壓也系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造和使用都比較方便。第一章 連桿零件機(jī)械加工工藝規(guī)程的編制1.1 升降機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)動(dòng)機(jī)理 1.1.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)型式根據(jù)升降機(jī)的平臺(tái)尺寸，參考國內(nèi)外同類產(chǎn)品的工藝參數(shù)可知，該升降機(jī)宜采用單雙叉機(jī)構(gòu)形式：即有兩個(gè)單叉機(jī)構(gòu)升降臺(tái)合并而成，有四個(gè)同步液壓缸做同步運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到升降機(jī)升降的目的。其具體結(jié)構(gòu)形式為：圖1.1升降機(jī)的基本結(jié)構(gòu)形式1.1.2 升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)機(jī)理升降機(jī)的基本運(yùn)動(dòng)機(jī)理如下圖所示：圖1.2升降機(jī)的基本運(yùn)動(dòng)機(jī)理圖如圖1.3，兩支

7、架在O 點(diǎn)鉸接，支架1上下端分別固定在上、下板面上，通過活塞桿的伸縮和鉸接點(diǎn)O 的作用實(shí)現(xiàn)貨物的舉升。根據(jù)以上分析，升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)過程可以敘述如下：支架2、3為升降機(jī)機(jī)構(gòu)中的固定支架，他們與底板的鉸接點(diǎn)做不完整的圓周運(yùn)動(dòng)，支架1、4為活動(dòng)支架，他們?cè)谝簤焊椎淖饔孟掠勺畛醯膸缀跛綘顟B(tài)逐漸向后來的傾斜位置運(yùn)動(dòng)，在通過支架之間的絞合點(diǎn)帶動(dòng)2、3也不斷向傾斜位置運(yùn)動(dòng)，以使升降機(jī)升降，如圖1.3。圖1.3升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)過程圖初態(tài)時(shí)，上下底板處于合閉狀態(tài)，支架1、2、3、4可近似看作為水平狀態(tài)，隨著液壓油不斷的輸入到液壓缸中，活塞桿外伸，將支架2頂起，支架2 上升時(shí)，由于絞合點(diǎn)o的作用使支架1 運(yùn)動(dòng)，1與液

8、壓缸相連，從而液壓缸也開始運(yùn)動(dòng)，通過一系列的相互運(yùn)動(dòng)和作用，使上頂板上升，當(dāng)上升到指定高度時(shí)，液壓缸停止運(yùn)動(dòng)，載荷便達(dá)到指定高度。1.2 升降機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)和零件參數(shù)1.2.1 升降機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇和確定根據(jù)升降臺(tái)的工藝參數(shù)和他的基本運(yùn)動(dòng)機(jī)理來確定支架1、2、3、4的長(zhǎng)度和截面形狀。之間的距離和液壓缸的工作行程。設(shè)()，則1、2、3、4支架的長(zhǎng)度可以確定為,即支架和地板垂直時(shí)的高度應(yīng)大于,這樣才能保證其最大升降高度達(dá)到，其運(yùn)動(dòng)過程中任意兩個(gè)位置的示意圖表示如下： 圖1.4運(yùn)動(dòng)過程示意圖設(shè)支架1、2和3、4都在其中點(diǎn)處絞合，液壓缸頂端與支架絞合點(diǎn)距離中點(diǎn)為t ,根據(jù)下面根據(jù)幾何關(guān)系求解上述最佳組合值

9、。初步分析：值范圍為 ,取值偏小，則上頂板點(diǎn)承力過大，還會(huì)使支架的長(zhǎng)度過長(zhǎng)，造成受力情況不均勻。X值偏小，則會(huì)使液壓缸的行程偏大，并且會(huì)造成整個(gè)機(jī)構(gòu)受力情況不均勻。在該設(shè)計(jì)中，可以選擇幾個(gè)特殊值：=0.4m, =0.6m, =0.8m，分別根據(jù)數(shù)學(xué)關(guān)系計(jì)算出h和t。然后分析上下頂板的受力情況。選取最佳組合值便可以滿足設(shè)計(jì)要求。 =0.4支架長(zhǎng)度為h=2-x/2=1.8m=h/2=0.9m液壓缸的行程設(shè)為l,升降臺(tái)上下頂板合并時(shí)，根據(jù)幾何關(guān)系可得到：l+t=0.9 升降臺(tái)完全升起時(shí)，有幾何關(guān)系可得到：=聯(lián)合上述方程求得： t=0.355m l=0.545m即液壓缸活塞桿與2 桿絞合點(diǎn)與2 桿中心

10、距為0.355m.活塞行程為0.545m =0.6支架長(zhǎng)度為=2-x/2=1.7m=h/2=0.85m液壓缸的行程設(shè)為l,升降臺(tái)上下頂板合并時(shí)，根據(jù)幾何關(guān)系可得到：l+t=0.9 升降臺(tái)完全升起時(shí)，有幾何關(guān)系可得到：=聯(lián)合上述方程求得： t=0.32m l=0.53m即液壓缸活塞桿與2 桿絞合點(diǎn)與2 桿中心距為0.32m.活塞行程為0.53m =0.8支架長(zhǎng)度為=2-x/2=1.6m=h/2=0.8m液壓缸的行程設(shè)為l,升降臺(tái)上下頂板合并時(shí)，根據(jù)幾何關(guān)系可得到：l+t=0.9 升降臺(tái)完全升起時(shí)，有幾何關(guān)系可得到：=聯(lián)合上述方程求得： t=0.284m l=0.516m即液壓缸活塞桿與2 桿絞合

11、點(diǎn)與2 桿中心距為0.284m.活塞行程為0.516m現(xiàn)在對(duì)上述情況分別進(jìn)行受力分析：（1） x=0.4m ,受力圖如下所示：（2） x=0.6m ,受力圖如下所示（3） x=0.8m ,受力圖如下所示圖1.5受力圖比較上述三種情況下的載荷分布狀況，x去小值，則升到頂端時(shí)，兩相互絞合的支架間的間距越大，而此時(shí)升降臺(tái)的載荷為均布載荷，有材料力學(xué)理論可知，此時(shí)兩支架中點(diǎn)出所受到的彎曲應(yīng)力為最大，可能會(huì)發(fā)生彎曲破壞，根據(jù)材料力學(xué)中提高梁的彎曲強(qiáng)度的措施知，合理安排梁的受力情況，可以降低值，從而改善提高其承載能力。分析上述x=0.4m.x=0.6m,x=0.8m時(shí)梁的受力情況和載荷分布情況，可以選擇第

12、二種情況，即x=0.6m時(shí)的結(jié)構(gòu)作為升降機(jī)固定點(diǎn)的最終值，由此便可以確定其他相關(guān)參數(shù)如下：t=0.32m. l=0.53m, h=1.7m1.2.2 升降機(jī)上頂板、支架和底板結(jié)構(gòu)1.上頂板結(jié)構(gòu)上頂板和載荷直接接觸，其結(jié)構(gòu)采用由若干根相互交叉垂直的熱軋槽剛通過焊接形式焊接而成，然后在槽鋼的四個(gè)側(cè)面和上頂面上鋪裝4000×2000×3mm的汽車板，沿平臺(tái)的上頂面長(zhǎng)度方向布置4根16號(hào)熱軋槽鋼，沿寬度方向布置6根10號(hào)熱軋槽鋼，組成上圖所示的上頂板結(jié)構(gòu)。在最外緣延長(zhǎng)度方向加工出安裝上下支架的滑槽。以便上下支架的安裝?；鄣木唧w尺寸根據(jù)上下支架的具體尺寸和結(jié)構(gòu)而定。 沿長(zhǎng)度方向的4

13、根16號(hào)熱軋槽剛的結(jié)構(gòu)參數(shù)為=,截面面積為，理論重量為，抗彎截面系數(shù)為。沿寬度方向的6根10號(hào)熱軋槽剛的結(jié)構(gòu)參數(shù)為=,截面面積為，理論重量為，抗彎截面系數(shù)為。其質(zhì)量分別為：4根16號(hào)熱軋槽剛的質(zhì)量為：6根10號(hào)熱軋槽剛的質(zhì)量為：菱形汽車鋼板質(zhì)量為：2. 支架的結(jié)構(gòu)支架由8根形狀基本相同的截面為矩形的鋼柱組成，在支架的頂端和末端分別加工出圓柱狀的短軸，以便支架的安裝。支架在升降機(jī)結(jié)構(gòu)中的主要功能為載荷支撐和運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化，將液壓缸的伸縮運(yùn)動(dòng)，通過與其鉸合的支點(diǎn)轉(zhuǎn)化為平臺(tái)的升降運(yùn)動(dòng)，支架的結(jié)構(gòu)除應(yīng)滿足安裝要求外，還應(yīng)保證有足夠的剛度和強(qiáng)度，一時(shí)期在升降運(yùn)動(dòng)中能夠平穩(wěn)安全運(yùn)行。架在運(yùn)動(dòng)過程中受力情況比較復(fù)

14、雜，它與另一支架鉸合點(diǎn)給予底座的固定點(diǎn)的受里均為大小和方向?yàn)槲粗氖噶?，故該問題為超靜定理論問題，已經(jīng)超出本文的討論范圍。本著定性分析和提高效率的原則，對(duì)支架所受的力進(jìn)行分析，可以看出與液壓缸頂桿聯(lián)結(jié)點(diǎn)的力為之家所受到的最主要的力，它不僅受液壓缸的推力，而且還將受到上頂班所傳遞的作用力，因此，與液壓缸頂桿相連接的支架所受到的上頂板的力為它所受到的最主要的力，在此，將其他的力忽略，只計(jì)算上頂板承受的由載荷和自重所傳遞的載荷力。計(jì)算簡(jiǎn)圖如下所示： 圖1.11計(jì)算簡(jiǎn)圖所產(chǎn)生的彎矩為： 每個(gè)支架的支點(diǎn)對(duì)上頂板的作用力 NL 液壓缸與支架鉸合點(diǎn)距支點(diǎn)之間的距離 m代入數(shù)據(jù)：假定改支架為截面為長(zhǎng)為a,寬為

15、b的長(zhǎng)方形，則其強(qiáng)度應(yīng)滿足的要求是：式中： M 支架上所受到的彎矩 Nm W 截面分別為a,b的長(zhǎng)方形抗彎截面系數(shù) 所選材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼 將數(shù)據(jù)代入求得：上式表明：只要街面為a,b的長(zhǎng)方形滿足條件，則可以滿足強(qiáng)度要求，取，則其 符合強(qiáng)度要求。這些鋼柱的質(zhì)量為：支架的結(jié)構(gòu)還應(yīng)該考慮裝配要求，液壓缸活塞桿頂端與支架采用耳軸結(jié)構(gòu)連接，因此應(yīng)在兩支架之間加裝支板，以滿足動(dòng)力傳遞要求。3. 升降機(jī)底座參數(shù) 升降機(jī)底座在整個(gè)機(jī)構(gòu)中支撐著平臺(tái)的全部重量，并將其傳遞到地基上，他的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是滿足強(qiáng)度要求即可，保證在升降機(jī)升降過程中不會(huì)被壓潰即可，不會(huì)發(fā)生過大變形，其具體參數(shù)見裝配圖。1.3 升降機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求

16、本升降臺(tái)對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求可以總結(jié)如下：升降臺(tái)的升降運(yùn)動(dòng)采用液壓傳動(dòng)，可選用遠(yuǎn)程或無線控制，升降機(jī)的升降運(yùn)動(dòng)由液壓缸的伸縮運(yùn)動(dòng)經(jīng)轉(zhuǎn)化而成為平臺(tái)的起降，其工作負(fù)載變化范圍為02500Kg，負(fù)載平穩(wěn)，工作過程中無沖擊載荷作用，運(yùn)行速度較低，液壓執(zhí)行元件有四組液壓缸實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)動(dòng)，要求其工作平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)合理，安全性優(yōu)良，使用于各種不同場(chǎng)合，工作精度要求一般。第二章 執(zhí)行元件速度和載荷2.1 執(zhí)行元件類型、數(shù)量和安裝位置類型選擇：表2.1 執(zhí)行元件類型的選擇 根據(jù)上表選擇執(zhí)行元件類型為活塞缸，再根據(jù)其運(yùn)動(dòng)要求進(jìn)一步選擇液壓缸類型為雙作用單活塞桿無緩沖式液壓缸，其符號(hào)為： 圖2.1 液壓缸數(shù)量：該升降平臺(tái)

17、為雙單叉結(jié)構(gòu)，故其采用的液壓缸數(shù)量為4個(gè)完全相同的液壓缸，其運(yùn)動(dòng)完全是同步的，但其精度要求不是很高。安裝位置：液壓缸的安裝方式為耳環(huán)型，尾部單耳環(huán)，缸體可以在垂直面內(nèi)擺動(dòng)，耳環(huán)位置為圖1.3 所示的前后兩固定支架之間的橫梁之上，橫梁和支架組成為一體，通過橫梁活塞的推力逐次向外傳遞，使升降機(jī)升降。2.2 速度和載荷計(jì)算2.2.1 速度計(jì)算及速度變化規(guī)律參考國內(nèi)升降臺(tái)類產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)可知。最大起升高度為1500mm時(shí)，其平均起升時(shí)間為45s，就是從液壓缸活塞開始運(yùn)動(dòng)到活塞行程末端所用時(shí)間大約為45s，設(shè)本升降臺(tái)的最小氣升降時(shí)間為40s,最大起升時(shí)間為50s，由此便可以計(jì)算執(zhí)行元件的速度v: 式中：

18、 v 執(zhí)行元件的速度 m/s L 液壓缸的行程 m t 時(shí)間 s 當(dāng) 時(shí)： 0.01325當(dāng) 時(shí)： 液壓缸的速度在整個(gè)行程過程中都比較平穩(wěn)，無明顯變化，在起升的初始階段到運(yùn)行穩(wěn)定階段，其間有一段加速階段，該加速階段加速度表較小，因此速度變化不明顯，形成終了時(shí)，有一個(gè)減速階段，減速階段加速度亦比較小，因此可以說升降機(jī)在整個(gè)工作過程中無明顯的加減速階段，其運(yùn)動(dòng)速度比較平穩(wěn)。第三章 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定 3.1 系統(tǒng)壓力的初步確定液壓缸的有效工作壓力可以根據(jù)下表確定：表3.1 液壓缸牽引力與工作壓力之間的關(guān)系由于該液壓缸的推力即牽引力為10KN，根據(jù)上表，可以初步確定液壓缸的工作壓力為：p=2MP

19、a 。3.2 液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù)3.2.1 液壓缸的作用力液壓缸的作用力及時(shí)液壓缸的工作是的推力或拉力，該升降臺(tái)工作時(shí)液壓缸產(chǎn)生向上的推力，因此計(jì)算時(shí)只取液壓油進(jìn)入無桿腔時(shí)產(chǎn)生的推力： 表3.2系統(tǒng)被壓經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 缸筒內(nèi)徑的確定 液壓缸的內(nèi)徑，活塞的外徑要取標(biāo)注值是因?yàn)榛钊突钊麠U還要有其它的零件相互配合，如密封圈等，而這些零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，有專門的生產(chǎn)廠家，故活塞和液壓缸的內(nèi)徑也應(yīng)該標(biāo)準(zhǔn)化，以便選用標(biāo)準(zhǔn)件。3.2.3 活塞桿直徑的確定1.活塞桿直徑根據(jù)受力情況和液壓缸的結(jié)構(gòu)形式來確定2.活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算3.穩(wěn)定性校核 3.2.4 液壓缸壁厚，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度，液壓缸長(zhǎng)度的確定1. 液壓缸壁厚的確

20、定液壓缸壁厚又結(jié)構(gòu)和工藝要求等確定，一般按照薄壁筒計(jì)算。2. 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支撐面重點(diǎn)到導(dǎo)向滑動(dòng)面中點(diǎn)的距離為活塞的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H，如下圖所示，如果最小導(dǎo)向長(zhǎng)度過小，將會(huì)使液壓缸的初始撓度增大，影響其穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有最小導(dǎo)向長(zhǎng)度，對(duì)于一般的液壓缸，液壓缸最大行程為L(zhǎng)，缸筒直徑為D時(shí)，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度為：72 cm 圖3.1液壓缸運(yùn)動(dòng)示意圖 活塞的寬度一般取，導(dǎo)向套滑動(dòng)面長(zhǎng)度，在時(shí)，取，在時(shí)，取，當(dāng)導(dǎo)向套長(zhǎng)度不夠時(shí)，不宜過分增大A和B，必要時(shí)可在導(dǎo)向套和活塞之間加一隔套，隔套的長(zhǎng)度由最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H確定。第四章 液壓系統(tǒng)方案的選擇和論證4.1 油路循環(huán)方式的分析和選擇

21、油路循環(huán)方式可以分為開式和閉式兩種，其各自特點(diǎn)及相互比較見下表：表4.1開式與閉式的比較 油路循環(huán)方式的選擇主要取決于液壓系統(tǒng)的調(diào)速方式和散熱條件。比較上述兩種方式的差異，再根據(jù)升降機(jī)的性能要求，可以選擇的油路循環(huán)方式為開式系統(tǒng)，因?yàn)樵撋禉C(jī)主機(jī)和液壓泵要分開安裝，具有較大的空間存放油箱，而且要求該升降機(jī)的結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單，開始系統(tǒng)剛好能滿足上述要求。油源回路的原理圖如下所示： 圖4.1油源回路原理圖 4.2 開式系統(tǒng)油路組合方式的分析選擇當(dāng)系統(tǒng)中有多個(gè)液壓執(zhí)行元件時(shí)，開始系統(tǒng)按照油路的不同連接方式又可以分為串聯(lián)，并聯(lián)，獨(dú)聯(lián)，以及它們的組合復(fù)聯(lián)等。串聯(lián)方式是除了第一個(gè)液壓元件的進(jìn)油口和最后一個(gè)執(zhí)

22、行元件的回油口分別與液壓泵和油箱相連接外，其余液壓執(zhí)行元件的進(jìn)，出油口依次相連，這種連接方式的特點(diǎn)是多個(gè)液壓元件同時(shí)動(dòng)作時(shí)，其速度不隨外載荷變化，故輕載時(shí)可多個(gè)液壓執(zhí)行元件同時(shí)動(dòng)作。4.3 調(diào)速方案的選擇調(diào)速方案對(duì)主機(jī)的性能起決定作用，選擇調(diào)速方案時(shí)，應(yīng)根據(jù)液壓執(zhí)行元件的負(fù)載特性和調(diào)速范圍及經(jīng)濟(jì)性等因素選擇。常用的調(diào)速方案有三種：節(jié)流調(diào)速回路，容積調(diào)速回路，容積節(jié)流調(diào)速回路。本升降機(jī)采用節(jié)流調(diào)速回路，原因是該調(diào)速回路有以下特點(diǎn)：承載能力好，成本低，調(diào)速范圍大，適用于小功率，輕載或中低壓系統(tǒng) ，但其速度剛度差，效率低，發(fā)熱大。4.4 液壓系統(tǒng)原理圖的確定初步擬定液壓系統(tǒng)原理圖如下所示；見下圖：圖

23、4.2液壓系統(tǒng)原理圖 第五章 液壓元件的選擇計(jì)算及其連接5.1 油泵和電機(jī)選擇 泵的額定流量和額定壓力1. 泵的額定流量泵的流量應(yīng)滿足執(zhí)行元件最高速度要求，所以泵的輸出流量應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)所需要的最大流量和泄漏量來確定： 式中： 泵的輸出流量 液壓缸實(shí)際需要的最大流量 n 執(zhí)行元件個(gè)數(shù)代入數(shù)據(jù)： 對(duì)于工作過程中始終用節(jié)流閥調(diào)速的系統(tǒng)，在確定泵的流量時(shí)，應(yīng)再加上溢流閥的最小溢流量，一般?。?2. 泵的最高工作壓力泵的工作壓力應(yīng)該根據(jù)液壓缸的工作壓力來確定，即 式中： 泵的工作壓力 Pa 執(zhí)行元件的最高工作壓力 Pa 進(jìn)油路和回油路總的壓力損失。初算時(shí)，節(jié)流調(diào)速和比較簡(jiǎn)單的油路可以取 ,對(duì)于進(jìn)油路有調(diào)速

24、閥和管路比較復(fù)雜的系統(tǒng)可以取。代入數(shù)據(jù)： 考慮到液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)壓力及油泵的使用壽命，通常在選擇油泵時(shí)，其額定壓力比工作壓力大25%60% ，即泵的額定壓力為3.1254.0，取其額定壓力為4。 電機(jī)功率的確定液壓系統(tǒng)實(shí)際需要的輸入功率是選擇電機(jī)的主要依據(jù)，由于液壓泵存在容積損失和機(jī)械損失，為滿足液壓泵向系統(tǒng)輸出所需要的的壓力和流量，液壓泵的輸入功率必須大于它的輸出功率，液壓泵實(shí)際需要的輸入功率為： 式中： P 液壓泵的實(shí)際最高工作壓力 Pa q 液壓泵的實(shí)際流量 液壓泵的輸入功率 液壓泵向系統(tǒng)輸出的理論流量 液壓泵的總效率 液壓泵的機(jī)械效率 換算系數(shù)代入數(shù)據(jù)： 電機(jī)的功率也可以根據(jù)技術(shù)手冊(cè)找，

25、根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三版，第五卷，可以查得電機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率為4，本設(shè)計(jì)以技術(shù)手冊(cè)的數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn) ，取電機(jī)的功率為4。根據(jù)上述計(jì)算過程，現(xiàn)在可以進(jìn)行電機(jī)的選取，本液壓系統(tǒng)為一般液壓系統(tǒng)，通常選取三相異步電動(dòng)機(jī)就能夠滿足要求，初步確定電機(jī)的功率和相關(guān)參數(shù)如下： 型號(hào)：額定功率：4滿載時(shí)轉(zhuǎn)速： 電流： 效率： 85.5% 凈重： 45Kg 額定轉(zhuǎn)矩：電機(jī)的安裝形式為 型，其參數(shù)為：基座號(hào)：112M 極數(shù)：4 國際標(biāo)準(zhǔn)基座號(hào)：液壓泵為三螺桿泵，其參數(shù)如下：規(guī)格： 標(biāo)定粘度： 10轉(zhuǎn)速： 2900壓力： 4 流量： 26.6功率： 4吸入口直徑： mm 25排出口直徑： mm 20重量： Kg 11允許吸上真

26、空高度： m() 5 說明： 三螺桿泵的使用、安裝、維護(hù)要求。使用要求：一般用于液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的三螺桿泵多采用20號(hào)液壓油或40號(hào)液壓油，其粘度范圍為之間。安裝要求：電機(jī)與泵的連接應(yīng)用彈性連軸器，以保證兩者之間的同軸度要求，（用千分表檢查連軸器的一個(gè)端面，其跳動(dòng)量不得大于0.03mm，徑向跳動(dòng)不得大于0.05mm.）,當(dāng)每隔轉(zhuǎn)動(dòng)連軸器時(shí)，將一個(gè)聯(lián)軸節(jié)作徑向移動(dòng)時(shí)應(yīng)感覺輕快。維護(hù)要求：為保護(hù)泵的安全，必須在泵的壓油管道上裝安全閥（溢流閥）和壓力表。 連軸器的選用連軸器的選擇應(yīng)根據(jù)負(fù)載情況，計(jì)算轉(zhuǎn)矩，軸端直徑和工作轉(zhuǎn)速來選擇。計(jì)算轉(zhuǎn)矩由下式求出： 式中： 需用轉(zhuǎn)矩，見各連軸器標(biāo)準(zhǔn) 驅(qū)動(dòng)功率 工作轉(zhuǎn)

27、速 工況系數(shù) 取為1.5 據(jù)此可以選擇連軸器的型號(hào)如下： 名稱： 撓性連軸器彈性套柱銷連軸器5.2 控制閥的選用液壓系統(tǒng)應(yīng)盡可能多的由標(biāo)準(zhǔn)液壓控制元件組成，液壓控制元件的主要選擇依據(jù)是閥所在的油路的最大工作壓力和通過該閥的最大實(shí)際流量，下面根據(jù)該原則依次進(jìn)行壓力控制閥，流量控制閥和換向閥的選擇。 壓力控制閥型號(hào)：DBDS6G10 最低調(diào)節(jié)壓力：5MPa 流量： 40L/min 介質(zhì)溫度： 流量控制閥流量控制閥的選用原則如下： 壓力：系統(tǒng)壓力的變化必須在閥的額定壓力之內(nèi)。流量：通過流量控制閥的流量應(yīng)小于該閥的額定流量。測(cè)量范圍：流量控制閥的流量調(diào)節(jié)范圍應(yīng)大于系統(tǒng)要求的流量范圍，特別注意，在選擇節(jié)

28、流閥和調(diào)速閥時(shí)，所選閥的最小穩(wěn)定流量應(yīng)滿足執(zhí)行元件的最低穩(wěn)定速度要求。該升降機(jī)液壓系統(tǒng)中所使用的流量控制閥有分流閥和單向分流閥，單向分流閥的規(guī)格和型號(hào)如下：型號(hào)： FDL-B10H 公稱通徑：10mm公稱流量: P,O口 40L/min A，B口 20L/min連接方式：管式連接 重量：4Kg 分流閥的型號(hào)為：FL-B10 其余參數(shù)與單向分流閥相同。 方向控制閥方向控制閥的選用原則如下：壓力：液壓系統(tǒng)的最大壓力應(yīng)低于閥的額定壓力流量：流經(jīng)方向控制閥最大流量一般不大于閥的流量?；y機(jī)能：滑閥機(jī)能之換向閥處于中位時(shí)的通路形式。操縱方式：選擇合適的操縱方式，如手動(dòng)，電動(dòng)，液動(dòng)等。方向控制閥在該系統(tǒng)中

29、主要是指電磁換向閥，通過換向閥處于不同的位置，來實(shí)現(xiàn)油路的通斷。所選擇的換向閥型號(hào)及規(guī)格如下：型號(hào)：4WE5E5OF 額定流量：15L/min 消耗功率：26KW 電源電壓：工作壓力：A.B.P腔 T腔： 重量：1.4Kg5.3 管路，過濾器，其他輔助元件的選擇計(jì)算 管路管路按其在液壓系統(tǒng)中的作用可以分為：主管路：包括吸油管路，壓油管路和回油管路，用來實(shí)現(xiàn)壓力能的傳遞。泄油管路：將液壓元件泄露的油液導(dǎo)入回油管或郵箱.控制管路：用來實(shí)現(xiàn)液壓元件的控制或調(diào)節(jié)以及與檢測(cè)儀表相連接的管路。本設(shè)計(jì)中只計(jì)算主管路中油管的尺寸。1. 吸油管尺寸油管的內(nèi)徑取決于管路的種類及管內(nèi)液體的流速，油管直徑d由下式確定

30、： 式中： d 油管直徑 mm Q 油管內(nèi)液體的流量 油管內(nèi)的允許流速 對(duì)吸油管，取 ，本設(shè)計(jì)中?。?代入數(shù)據(jù)： 取圓整值為： 2. 回油管尺寸回油管尺寸與上述計(jì)算過程相同：，取為代入數(shù)據(jù)：取圓整值為： 3. 壓力油管壓力油管： ，本設(shè)計(jì)中取為：代入數(shù)據(jù)：取圓整值為：4. 油管壁厚：升降機(jī)系統(tǒng)中的油管可用橡膠軟管和尼龍管作為管道，橡膠軟管裝配方便，能吸收液壓系統(tǒng)中的沖擊和振動(dòng)，尼龍管是一種很有發(fā)展前途的非金屬油管，用于低壓系統(tǒng)，壓力油管采用的橡膠軟管其參數(shù)如下：內(nèi)徑： 10mm外徑： 型 17.519.7mm工作壓力：型 16最小彎曲半徑：130mm 過濾器的選擇過濾器的選擇應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：

31、1.具有足夠大的通油能力，壓力損失小，一般過濾器的通油能力大于實(shí)際流量的二倍，或大于管路的最大流量。 2.過濾精度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，一般液壓系統(tǒng)的壓力不同，對(duì)過濾精度的要求也不同，系統(tǒng)壓力越高，要求液壓元件的間隙越小，所以過濾精度要求越高。3.濾芯應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，過濾器的實(shí)際壓力應(yīng)小于樣本給出的工作壓力。 4.濾芯抗腐蝕性能好，能在規(guī)定的溫度下長(zhǎng)期工作。根據(jù)上述原則，考慮到螺桿泵的流量，選定過濾器為燒結(jié)式過濾器，其型號(hào)及具體參數(shù)如下所示： 型號(hào)： 流量： 過濾精度： 接口尺寸： 工作壓力： 壓力損失: 輔件的選擇1. 溫度計(jì)的選擇液壓系統(tǒng)常用接觸式溫度計(jì)來顯示油箱內(nèi)工作介質(zhì)的溫度，接觸式溫度計(jì)有

32、膨脹式和壓力式。本系統(tǒng)中選用膨脹式，其相關(guān)參數(shù)如下：型號(hào)： 2. 壓力表選擇 壓力表安裝于便于觀察的地方。其選擇如下： 型號(hào)：Y-60 測(cè)量范圍： 名稱：一般彈簧管壓力表5.4 液壓元件的連接 液壓裝置的總體布置液壓裝置的總體布置可以分為幾種式和分散式兩種。集中式布置是將液壓系統(tǒng)的油源、控制及調(diào)節(jié)裝置至于主機(jī)之外，構(gòu)成獨(dú)立的液壓站，這種布置方式主要用于固定式液壓設(shè)備。其優(yōu)點(diǎn)是裝配、維修方便，從根本上消除了動(dòng)力源的振動(dòng)和油溫對(duì)主機(jī)的影響。本液壓系統(tǒng)采用集中式布置。 液壓元件的連接液壓元件的連接可以分為管式連接、板式連接，集中式連接三種。這里介紹整體式連接中的整體式閥板。它是本液壓系統(tǒng)中將要采用的

33、連接方式。整體式閥板的油路是在整塊板上鉆出或用精密鑄造鑄出的，這種結(jié)構(gòu)的閥板比粘合式閥板可靠性好，應(yīng)用較多，但工藝較差，特別是深孔的加工較難。當(dāng)連接元件較多時(shí)，各孔的位置不易確定。它屬于無管連接，多用于不太復(fù)雜的固定式機(jī)械中。5.5 油箱的容積油箱容積的確定是設(shè)計(jì)油箱的關(guān)鍵，油箱的容積應(yīng)能保證：當(dāng)系統(tǒng)有大量供油而無回油時(shí)，最低液面應(yīng)在進(jìn)口過濾器之上，保證不會(huì)吸入空氣；當(dāng)系統(tǒng)有大量回油而無供油時(shí)或系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，油液返回油箱時(shí)，油液不致溢出。 按使用情況確定油箱容積初始設(shè)計(jì)時(shí)，可依據(jù)使用情況，按照經(jīng)驗(yàn)公式確定油箱容積： 式中: 油箱的容積 液壓泵的流量 經(jīng)驗(yàn)系數(shù) 見下表：表5.1油箱容積本升降機(jī)為

34、為中壓系統(tǒng)，取=5，則油箱的容量可以確定為: 第六章 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.1 缸筒. 缸筒與缸蓋的連接形式缸筒與剛蓋的連接形式如下：缸筒和前端蓋的連接采用螺栓連接，其特點(diǎn)是徑向尺寸小，重量輕，使用廣泛，端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，缸筒外徑需加工，且應(yīng)于內(nèi)徑同軸，裝卸需要用專門的工具，安裝時(shí)應(yīng)防止密封圈扭曲。圖 6.1缸筒與剛蓋的連接形式圖缸蓋與后端蓋的連接采用焊接形式，特點(diǎn)為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單尺寸小，重量輕，使用廣泛，缸筒焊后可能變形，且內(nèi)徑不易加工。 圖 6.2缸筒與剛蓋的連接形式圖 強(qiáng)度計(jì)算1 缸筒底部強(qiáng)度計(jì)算缸筒底部厚度應(yīng)根據(jù)工藝要求適當(dāng)加厚，如在缸筒上設(shè)置油口或排氣閥，均應(yīng)增大缸筒底部厚度。2 缸筒連接螺紋的

35、計(jì)算 缸筒材料及加工要求缸筒材料通常選用20、35、45號(hào)鋼，當(dāng)缸筒、缸蓋、缸接頭等焊接在一起時(shí)，采用焊接性能較好的35號(hào)鋼，在粗加工之后調(diào)質(zhì)。另外缸筒也可以采用鑄鐵、鑄鋼、不銹鋼、青銅和鋁合金等材料加工。缸筒與活塞采用橡膠密封圈時(shí)，其配合推薦采用，缸筒內(nèi)徑表面粗糙度取，若采用活塞環(huán)密封時(shí)，推薦采用配合，缸筒內(nèi)徑表面粗糙度取。缸筒內(nèi)徑應(yīng)進(jìn)行研磨。缸筒內(nèi)徑的圓度及圓柱度誤差不大于直徑公差的一半，缸體內(nèi)表面的公差度誤差在500mm上不大于0.03mm。缸筒缸蓋采用螺紋連接時(shí)，其螺紋采用中等精度。 缸蓋材料及加工要求缸蓋材料可以用35，45號(hào)鋼，或ZG270-500，以及HT250，HT350等材料

36、。當(dāng)缸蓋自身作為活塞桿導(dǎo)向套時(shí)，最好用鑄鐵，并在導(dǎo)向表面堆镕黃銅，青銅和其他耐磨材料。當(dāng)單獨(dú)設(shè)置導(dǎo)向套時(shí)，導(dǎo)向材料為耐磨鑄鐵，青銅或黃銅等，導(dǎo)向套壓入缸蓋。缸蓋的技術(shù)要求：與缸筒內(nèi)徑配合的直徑采用，與活塞桿上的緩沖柱塞配合的直徑取，與活塞密封圈外徑配合的直徑采用，這三個(gè)尺寸的圓度和圓柱度誤差不大于各自直徑的公差的一半，三個(gè)直徑的同軸度誤差不大于0.03mm。6.2 活塞和活塞桿 活塞和活塞桿的結(jié)構(gòu)形式1. 活塞的結(jié)構(gòu)形式活塞的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)密封裝置的形式來選擇，本設(shè)計(jì)中選用形式如下： 圖6.3活塞的結(jié)構(gòu)形式圖2. 活塞桿活塞桿的外部與負(fù)載相連接，其結(jié)構(gòu)形式根據(jù)工作需要而定，本設(shè)計(jì)中如下所示：

37、圖6.4活塞桿外部與負(fù)載連接圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下： 圖6.5活塞桿內(nèi)部與負(fù)載連接圖 活塞、活塞桿材料及加工要求1. 活塞材料及加工要求有導(dǎo)向環(huán)的活塞用20，35或45號(hào)鋼制成。活塞外徑公差，與活塞桿的配合一般為，外徑粗糙度，外徑對(duì)活塞孔的跳動(dòng)不大于外徑公差的一半，外徑的圓度和圓柱度不大于外徑公差的一半?；钊麅啥嗣鎸?duì)活塞軸線的垂直度誤差在100mm上不大于0.04mm。2 活塞桿及加工要求活塞桿常用材料為35、45號(hào)鋼。活塞桿的工作部分公差等級(jí)可以取，表面粗糙度不大于，工作表面的直線度誤差在500mm上不大于0.03mm?；钊麠U在粗加工后調(diào)質(zhì)，硬度為，必要時(shí)可以進(jìn)行高頻淬火，厚度0.5-1mm，硬度為

38、。6.3 活塞桿導(dǎo)向套活塞桿導(dǎo)向套裝在液壓缸有桿腔一側(cè)的端蓋內(nèi)，用來對(duì)活塞桿導(dǎo)向，其內(nèi)側(cè)裝有密封裝置，保證缸筒有桿腔的密封性，外側(cè)裝有防塵圈，以防止活塞桿內(nèi)縮時(shí)把雜質(zhì)，灰塵及水分帶到密封裝置，損壞密封裝置。導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)有端蓋式和插件式兩種，插件式導(dǎo)向套裝拆方便，拆卸時(shí)不需要拆端蓋，故應(yīng)用較多。本設(shè)計(jì)采用端蓋式。結(jié)構(gòu)見裝配圖。導(dǎo)向套尺寸主要是指支撐長(zhǎng)度，通常根據(jù)活塞桿直徑，導(dǎo)向套形式，導(dǎo)向套材料的承壓能力，可能遇到的最大側(cè)向負(fù)載等因素確定。一般采用兩個(gè)導(dǎo)向段，每段寬度均為，兩段中間線間距為，導(dǎo)向套總長(zhǎng)度不宜過大，以免磨擦太大。6.4 排氣裝置排氣閥安裝在液壓缸端部的最高位置上，常用排氣閥有整體型和針閥型兩種，本設(shè)計(jì)中選用整體型排氣閥，結(jié)構(gòu)見裝配圖。 圖6.6結(jié)構(gòu)裝備圖6.5 密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)選擇活塞和活塞桿密封均采用O形密封圈，其具體標(biāo)準(zhǔn)采用GB3452.3-88密封溝槽設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和GB3452.1-82和GB3452.3-88液壓氣動(dòng)用O形密封圈。第七章 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能估算的目的在于評(píng)估設(shè)計(jì)質(zhì)量。估算內(nèi)容一般包括：系統(tǒng)壓力損失，系統(tǒng)效率，系統(tǒng)發(fā)熱與溫升，液壓沖擊等。對(duì)于大多數(shù)要求一般的系統(tǒng)來講，只采用一些簡(jiǎn)化公式進(jìn)行驗(yàn)算，定性說明情況。1. 系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算 系統(tǒng)壓力損失包括管道內(nèi)沿程損失和局部損失以及法類元件的局部損失之和，計(jì)算