起重機液壓系統(tǒng)計算書

1、一、 油缸的設(shè)計計算1、變幅油缸設(shè)計計算1）缸筒內(nèi)徑D(單位mm)其中 F為缸體最大受力，單位N P為系統(tǒng)壓力，單位MP。計算出缸筒內(nèi)徑D后，圓整到國家標(biāo)準(zhǔn)油缸參數(shù)（見起重機液壓手冊1057頁）。2）活塞桿直徑d(單位mm)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)油缸參數(shù)，找到缸筒內(nèi)徑D對應(yīng)的活塞桿直徑d,考慮到減重及穩(wěn)定性等參數(shù)，盡量選擇對應(yīng)較大速比的d。3）缸筒外徑D1(單位mm)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)油缸參數(shù)，找到缸筒內(nèi)徑D對應(yīng)的缸筒外徑D1(JB 1068-67)，然后根據(jù)鋼桶強度計算公式校對D1(計算公式見第5項)，如不滿足要求就要加大缸筒外徑D1。4）活塞桿內(nèi)徑d1(單位mm)考慮到減重一般活塞桿做成中空，d1的確定要

2、根據(jù)活塞桿強度驗算公式及穩(wěn)定性公式驗算（強度及穩(wěn)定性公式分別見6、7項）。5）校驗缸筒強度是否滿足要求式中，式中，缸筒應(yīng)力，單位MPa； 試驗壓力, 單位MPa，等于1. 5倍工作壓力； 缸筒內(nèi)徑,單位mm； 缸筒壁厚，,單位mm； 材料許用應(yīng)力，； 抗拉強度，材料選用45號鋼； 安全系數(shù)，一般取5。根據(jù)要求缸筒應(yīng)力應(yīng)小于材料許用應(yīng)力。6）校驗活塞桿強度是否滿足要求式中， 活塞桿應(yīng)力,單位MPa； 最大負(fù)載力,單位N； 活塞桿外徑,單位mm； 活塞桿內(nèi)徑單位mm。根據(jù)要求活塞桿應(yīng)力應(yīng)小于材料許用應(yīng)力。7）校驗活塞桿穩(wěn)定性是否滿足要求液壓缸承受軸向壓縮載荷時，要計算活塞桿穩(wěn)定性，活塞桿計算長度L

3、(全伸長度)與活塞桿直徑d之比大于10時（即L/d）應(yīng)計算活塞桿的穩(wěn)定性。計算穩(wěn)定性時一般按照無偏心載荷時計算1） 等截面算法 當(dāng)細(xì)長比L/K時，可按歐拉公式計算臨界載荷Pk。此時 式中Pk活塞桿縱向彎曲破壞的臨界載荷（N）;n末端條件系數(shù)，此處n=1（根據(jù)固定類型而定：一端固定，一端自由n=1/4; 兩端鉸接n=1; 一端固定，一端鉸接n=2;兩端固定n=4）E活塞桿材料的彈性模量，對于鋼E=2.1×1011Pa。J活塞桿截面的轉(zhuǎn)到慣量（m4），。L活塞桿計算長度(m) K活塞桿斷面的回轉(zhuǎn)半徑， 柔性系數(shù)，中碳鋼取m=85 當(dāng)細(xì)長比L/K時，可按戈登金蘭公式計算臨界載荷Pk。此時極

4、限載荷；活塞桿計算長度, 單位mK活塞桿斷面的回轉(zhuǎn)半徑，,單位m;柔性系數(shù)，中碳鋼取m=85； n末端條件系數(shù)，n=0.25； 材料強度實驗值，中碳鋼取=4.9X108Pa； A活塞桿截面積，,單位m； a實驗常數(shù)，中碳鋼取a=0.0002；計算：如果則油缸滿足穩(wěn)定性要求F為缸體最大受力,單位KN。【n】安全系數(shù)（一般情況取24）。注：變幅油缸一般著重考慮強度，穩(wěn)定性次之。2、 伸縮油缸設(shè)計計算1）缸筒內(nèi)徑D(單位mm)其中 F為缸體最大受力，單位N P為系統(tǒng)壓力，單位MP。計算出缸筒內(nèi)徑D后，圓整到國家標(biāo)準(zhǔn)油缸參數(shù)（見起重機液壓手冊1057頁）。2）活塞桿直徑d(單位mm)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)油缸參

5、數(shù)，找到缸筒內(nèi)徑D對應(yīng)的活塞桿直徑d,考慮到減重及穩(wěn)定性等參數(shù)，盡量選擇對應(yīng)較大速比的d。3）缸筒外徑D1(單位mm)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)油缸參數(shù)，找到缸筒內(nèi)徑D對應(yīng)的缸筒外徑D1(JB 1068-67)，然后根據(jù)鋼筒強度計算公式校對D1(計算公式見第5項)，如不滿足要求就要加大缸筒外徑D1。4）活塞桿內(nèi)徑d1(單位mm)考慮到減重一般活塞桿做成中空，d1的確定要根據(jù)活塞桿強度驗算公式及穩(wěn)定性公式驗算（強度及穩(wěn)定性公式分別見6、7項）。5）校驗缸筒強度是否滿足要求式中，缸筒應(yīng)力，單位MPa； 試驗壓力, 單位MPa，等于1. 5倍工作壓力； 缸筒內(nèi)徑,單位mm； 缸筒壁厚，,單位mm； 材料許用應(yīng)力，

6、； 抗拉強度，材料選用45號鋼； 安全系數(shù)，一般取。根據(jù)要求缸筒應(yīng)力應(yīng)小于材料許用應(yīng)力。6）校驗活塞桿強度是否滿足要求式中， 活塞桿應(yīng)力； 最大負(fù)載力； 活塞桿外徑； 活塞桿內(nèi)徑。根據(jù)要求活塞桿應(yīng)力應(yīng)小于材料許用應(yīng)力。7）校驗活塞桿穩(wěn)定性是否滿足要求液壓缸承受軸向壓縮載荷時，要計算活塞桿穩(wěn)定性，活塞桿計算長度L(全伸長度)與活塞桿直徑d之比大于10時（即L/d）應(yīng)計算活塞桿的穩(wěn)定性。計算穩(wěn)定性時一般按照無偏心載荷時計算2） 等截面算法 當(dāng)細(xì)長比L/K時，可按歐拉公式計算臨界載荷Pk。此時 式中Pk活塞桿縱向彎曲破壞的臨界載荷（N）;n末端條件系數(shù)，此處n=2（根據(jù)固定類型而定：一端固定，一端自

7、由n=1/4; 兩端鉸接n=1; 一端固定，一端鉸接n=2;兩端固定n=4）E活塞桿材料的彈性模量，對于鋼E=2.1×1011Pa。J活塞桿截面的轉(zhuǎn)到慣量（m4），。L活塞桿計算長度(m) K活塞桿斷面的回轉(zhuǎn)半徑， 柔性系數(shù)，中碳鋼取m=85 當(dāng)細(xì)長比L/K時，可按戈登金蘭公式計算臨界載荷Pk。此時極限載荷；活塞桿計算長度；K活塞桿斷面的回轉(zhuǎn)半徑，柔性系數(shù)，中碳鋼取m=85； n末端條件系數(shù)，此處n=2（根據(jù)固定類型而定：一端固定，一端自由n=1/4; 兩端鉸接n=1; 一端固定，一端鉸接n=2;兩端固定n=4）； 材料強度實驗值，中碳鋼取=490MPa； A活塞桿截面積，； a實驗

8、常數(shù)，中碳鋼取a=0.0002；計算：如果則油缸滿足穩(wěn)定性要求F、為油缸全伸時所承受的負(fù)載力,單位KN?！緉】安全系數(shù)（一般情況取2）。注：伸縮油缸一般著重考慮穩(wěn)定性，強度次之。3、 水平油缸設(shè)計計算1）根據(jù)穩(wěn)定性計算活塞桿直徑水平油缸所需壓力很小，一般情況只要是穩(wěn)定性滿足條件就可以。根據(jù)穩(wěn)定性計算公式（歐拉公式）及（金蘭公式）計算d.假如全伸長度為4072mm,4、 垂直油缸設(shè)計計算垂直油缸設(shè)計計算方法同變幅油缸，只是末端條件系數(shù)n=0.25二、 起升機構(gòu)的設(shè)計計算1、 確定鋼絲繩直徑d鋼絲繩直徑由鋼絲繩破斷拉力確定，（其中單繩最大拉力總體負(fù)債人提供，其公式為T=Qg/mnss 其中Q為額定

9、起重量，m為倍率，nss為滑輪組總效率，nss=(1-nsm)/m(1-ns),其中ns為滑輪組效率，一般為0.985）；根據(jù)鋼絲繩單繩最大拉力就可以查出相應(yīng)品種的鋼絲繩直徑。2、 確定馬達(dá)A、定量馬達(dá)馬達(dá)是和卷筒連在一起的，卷筒的計算很麻煩，在起重機上一般都是固定的。1） 滾筒的扭矩,其中F：最大單繩拉力，單位N; R:卷筒加上鋼絲繩的最大半徑，單位m.j為卷筒的機械效率。2） 馬達(dá)的扭矩 Mi 其中M為滾筒的扭矩，單位N.M；i為減速比，ni馬達(dá)至減速器輸出端機械效率, 2=0.93。3） 確定馬達(dá)的排量 VMAX 其中：VMAX 馬達(dá)的排量，單位m3/r，P系統(tǒng)壓力，單位Pa，馬達(dá)的機械

10、效率，齒輪馬達(dá)取0.750.85，軸向柱塞馬達(dá)取0.800.92。注:馬達(dá)排量的推導(dǎo)公式：P功率=P壓力Q 即Mi=2nMi=P壓力nV4） 確定馬達(dá)的轉(zhuǎn)速 n由得 其中：n為馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，單位 r/s ,ni為卷筒的轉(zhuǎn)速，單位為r/s; v為單繩速度，單位m /s，R為滾筒半徑，單位m。5） 確定馬達(dá)的流量 Q其中Qm為馬達(dá)的流量，單位m3/r, n為馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，單位 r/s, 馬達(dá)的機械效率,約為0.850.98，齒輪馬達(dá)取低值，柱塞馬達(dá)取高值。B、變量馬達(dá)馬達(dá)是和卷筒連在一起的，卷筒的計算很麻煩，在起重機上一般都是固定的。1) 滾筒的扭矩,其中F：最大單繩拉力，單位N; R:卷筒加上鋼絲繩

11、的最大半徑，單位m.j為卷筒的機械效率。2) 馬達(dá)的扭矩 Mi 其中M為滾筒的扭矩，單位N.M；i為減速比，ni馬達(dá)至減速器輸出端機械效率, 2=0.93。3) 確定馬達(dá)的最大排量 Vmax 其中：Vmax 馬達(dá)的排量，單位m3/r，P系統(tǒng)壓差，單位Pa，馬達(dá)的機械效率，齒輪馬達(dá)取0.750.85，軸向柱塞馬達(dá)取0.800.92。注:馬達(dá)排量的推導(dǎo)公式：P功率=P壓力Q 即Mi=2nMi=P壓力nV4) 確定馬達(dá)的最小排量 Vmin在泵最大流量和馬達(dá)最高轉(zhuǎn)速情況下馬達(dá)的最小排量其中Qmax ：泵的最大流量，單位m3/r；V:馬達(dá)的容積效率（一般取0.96，根據(jù)不同廠家而定），nmax為馬達(dá)的最

12、高轉(zhuǎn)速，單位 r/s。注：如果卷揚機容許的最高轉(zhuǎn)速小于nmax，那就取馬達(dá)的最高容許轉(zhuǎn)速。5) 確定馬達(dá)的變量起點壓力確定完馬達(dá)的最大、最小排量后，設(shè)確定完馬達(dá)最大排量后選定的馬達(dá)的最大排量為Vzmax 則由公式3)推導(dǎo)出馬達(dá)壓差P（扭矩不變）應(yīng)小于系統(tǒng)壓力，此壓力就為馬達(dá)最大排量時的壓力，由此可根據(jù)馬達(dá)廠家提供的變量馬達(dá)壓差范圍確定馬達(dá)變量起點壓力。注：選擇變量馬達(dá)時要注意馬達(dá)最小擺角不能大于14度（即選擇的最小排量Vmin對應(yīng)的馬達(dá)斜盤擺角），一般擺角范圍是725度，也可調(diào)到1425度，如果最小擺角過大即馬達(dá)變量范圍過小，選擇變量馬達(dá)就失去意義了。3、回轉(zhuǎn)馬達(dá)的確定（1）回轉(zhuǎn)馬達(dá)阻力矩式中：MHmax回轉(zhuǎn)總阻力矩，MHmax=104KN.m; i回轉(zhuǎn)減速器速比， i=1423.08; 回轉(zhuǎn)機械傳動效率， =0.90（2）回轉(zhuǎn)馬達(dá)的排量式中：PM3回轉(zhuǎn)馬達(dá)工作壓差， M3m回轉(zhuǎn)馬達(dá)機械效率，M3m=0.95三、 泵的設(shè)計計算液壓油泵一般是根據(jù)同行業(yè)相同產(chǎn)品比較得出，具體計算步驟如下：1、 確定液壓泵的額定工作壓力其中A為儲備系數(shù)，常取1.051.25；p為系統(tǒng)工作壓力。p