剪叉式液压升降机设计.pdf

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1、1.前 言1.1 课 题 研 究 的 目 的 和 意 义升降机是一种升降性能好，适用范围广的货物举升机构，可用于生产流水线高度差设备之间的货物运送，物料上线，下线，共件装配时部件的举升，大型机库上料，下料 仓储装卸等场所，与叉车等车辆配套使用，以及货物的快速装卸等。它采用全液压系统控制，采用液压系统有以下特点：(1)在同等的体积下，液压装置能比其他装置产生更多的动力，在同等的功率下，液压装置的体积小，重量轻，功率密度大，结构紧凑，液压马达的体积和重量只有同等功率电机的1 2%。(2 )液压装置工作比较平稳，由于重量轻，惯性小，反应快，液压装置易于实现快速启动，制动和频繁的换向。(3 )液压装置

2、可在大范围内实现无级调速，(调速范围可达到2 0 0 0 ),还可以在运行的过程中实现调速。(4)液压传动易于实现自动化，他对液体压力，流量和流动方向易于进行调解或控制。(5 )液压装置易于实现过载保护。(6 )液压元件以实现了标准化，系列化，通用化，压也系统的设计制造和使用都比较方便。当然液压技术还存在许多缺点，例如，液压在传动过程中有较多的能量损失，液压传动易泄露，不仅污染工作场地，限制其应用范围，可能引起失火事故，而且影响执行部分的运动平稳性及正确性。对油温变化比较敏感，液压元件制造精度要求较高，造价昂贵，出现故障不易找到原因，但在实际的应用中，可以通过有效的措施来减小不利因素带来的影响

3、。1.2 国 内 研 究 状 况 及 发 展 前 景我国的液压技术是在新中国成立以后才发展起来的。自从1 9 5 2 年试制出我国第一个液压元件一一齿轮泵起，迄今大致经历了仿制外国产品，自行设计开发和引进消化提高等几个阶段。进年来，通过技术引进和科研攻关，产品水平也得到了提高，研制和生产出了一些具先进水平的产品。目前，我国的液压技术已经能够为冶金、工程机械、机床、化工机械、纺织机械等部门提供品种比较齐全的产品。但是，我国的液压技术在产品品种、数量及技术水平上，与国际水品以及主机行业的要求还有不少差距，每年还需要进口大量的液压元件。今后，液压技术的发展将向着一下方向：(1)提高元件性能，创制新型

4、元件，体积不断缩小。(2 )高度的组合化，集成化，模块化。(3 )和微电子技术结合，走向智能化。总之，液压工业在国民经济中的比重是很大的，他和气动技术常用来衡量一个国家的工业化水平。2.工 艺 参 数 及 工 况 分 析2.1 升 降 机 的 工 艺 参 数本设计升降机为全液压系统，相关工艺参数为：额定载荷：2 5 0 0 kg 最低高度：5 0 0 mm最大起升高度：1 5 0 0 m m最大高度：1 7 0 0 m m 平台尺、：4 0 0 0 x 2 0 0 0 m m 电源：3 8 0 v,5 0 H z2.2工 况 分 析本升降机是一种升降性能好，适用范围广的货物举升机构，和用于生产

5、流水线高度差设备之间的货物运送，物料上线、下线。工件装配时调节工件高度，高出给料机运送，大型部件装配时的部件举升，大型机库上料、下 料。仓储，装卸场所，与叉车等装运车辆配套使用，即货物的快速装卸等。该升降台主要有两部分组成：机械系统和液压系统。机械机构主要起传递和支撑作用，液压系统主要提供动力，他们两者共同作用实现升降机的功能。3.升 降 机 机 械 机 构 的 设 计 和计 舁3.1 升 降 机 机 械 结 构 形 式 和 运 动 机 理根据升降机的平台尺寸4000 x2000 z?，参考国内外同类产品的工艺参数可知，该升降机宜采用单双叉机构形式：即有两个单叉机构升降台合并而成，有四个同步液

6、压缸做同步运动，以达到升降机升降的目的。其具体结构形式图 3.1 所示即为该升降机的基本结构形式，其 中 1 是工作平台，2 是活动钱链，3为固定较链，4 为支架，5 是液压缸，6 为底座。在 1 和 6 的活动较链处设有滑道。4主要起支撑作用和运动转化形式的作用，一方面支撑上顶板的载荷，一方面通过其较接将液压缸的伸缩运动转化为平台的升降运动，1 与载荷直接接触，将载荷转化为均布载荷，从而增强局部承载能力。下底架主要起支撑和载荷传递作用，它不仅承担着整个升降机的重量，而且能将作用力传递到地基上。通过这些机构的相互配合，实现升降机的稳定和可靠运行。两支架在0 点较接，支 架 4 上下端分别固定在

7、平台和底座上，通过活塞杆的伸缩和较接点0 的作用实现货物的举升。3.2升 降 机 的 机 械 结 构 和 零 件 设 计3.2.1 升 降 机 结 构 参 数 的 选 择 和 确 定根据升降台的工艺参数和他的基本运动机理来确定支架4 的长度和截面形状，升降台达要求高度时较链a、b 的距离其液压缸的工作行程。x设a b=x (0 X 1.5?)，即支2架和地板垂直时的高度应大于1.5 团，这样才能保证其最大升降高度达到1.5 加，其运动过程中任意两个位置的示意图表示如下：图3.4设支架都在其中点处绞合，液压缸顶端与支架绞合点距离中点为t ,根据其水平位置的几何位置关系可得：0，上4 x.4下面根

8、据几何关系求解上述最佳组合值：初步分析：x值范围为0 x l x ,取值偏小，则工作平台a b 点承力过大，还会使支架的长度过长，造成受力情况不均匀。X值偏小，则会使液压缸的行程偏大，并且会造成整个机构受力情况不均匀。在该设计中，可以选择几个特殊值：x =0.4 m,x =0.6 m,x =0.8 m ,分别根据数学关系计算出h和 t。然后分析上下顶板的受力情况。选取最佳组合值便可以满足设计要求。(1)x =0.4支架长度为h=2-x/2=L 8 mO2C=h/2=0.9 m液压缸的行程设为1,升降台上下顶板合并时，根据几何关系可得到：l+t=O.9升降台完全升起时，有几何关系可得到：1.82

9、+0.9952-1.52(0.9+1)2+0.9552+(2/)2cos a =-=-2x1.8x0.995 2x(0.9+f)x2/联合上述方程求得：t=0.3 5 5 m1=0.5 4 5 m即液压缸活塞杆与2杆绞合点与2杆中心距为0.3 5 5 m.活塞行程为0.5 4 5 m(2)x=0.6支架长度为=2-x/2=1.7 m0 2 c =h/2=0.8 5 m液压缸的行程设为1,升降台上下顶板合并时，根据几何关系可得到：l+t=0.9升降台完全升起时，有几何关系可得到：1.72+0.82-1.52(0.85+)2+0.82 (2/)2cos a =-=-2xl.7x0.8 2x0.8x

10、(0.854-0联合上述方程求得：t=0.3 2 m1=0.5 3 m即液压缸活塞杆与2杆绞合点与2杆中心距为0.3 2 m.活塞行程为0.5 3 m(3)x =0.8支架长度为=2-x/2=l.6 mOC=h/2=0.8m液压缸的行程设为1,升降台上下顶板合并时，根据几何关系可得到：1+t=0.9升降台完全升起时，有几何关系可得到：1.62+0.5572-1.52(0.8+0.5572-(2/cos a =-=-2 x l.6 x 0.557 2 x(0.8+。x 0.557联合上述方程求得：t=0.284m1=0.516m即液压缸活塞杆与2 杆绞合点与2 杆中心距为0.284nl.活塞行程

11、为0.516m现在对上述情况分别进行受力分析：(4)x=0.4m,受力图如下所示：(5)x=0.6m,受力图如下所示I I i I I 1 1O9n0 8m0 6m0 8n0 9m(6)x=0.8 m ,受力图如下所示比较上述三种情况下的载荷分布状况，x取小值，则升到顶端时，两相互绞合的支架间的间距越大，而此时升降台的载荷为均布裁荷，有材料力学理论可知，此时两支架中点出所受到的弯曲应力为最大，可能会发生弯曲破坏，根据材料力学中提高梁的弯曲强度的措施am a.x -卬m M L cr l知，合理安排梁的受力情况，可以降低 m a x 值，从而改善提高其承载能力。分析上述x=0.4 m.x=0.6

12、 m,x=0.8 m 时梁的受力情况和载荷分布情况，可以选择第二种情况，即x=0.6 m 时的结构作为升降机a 的最终值，由此便可以确定其他相关参数如下：t=0.3 2 m.1=0.5 3 m,h=l.7 m3.2.2升 降 机 支 架 和 下 底 板 结 构 的 确 定3.2.2.1上 顶 板 结 构 和 强 度 校 核上顶板和载荷直接接触，其结构采用由若干根相互交叉垂直的热轧槽钢通过焊接形式焊接而成，然后在槽钢的四个侧面和上顶面上铺装4 0 0 0 x 2 0 0 0 x 3 m m的钢板，其结构形式大致如下所示：图3.7沿平台的上顶面长度方向布置4根1 6号热轧槽钢，沿宽度方向布置6根1

13、 0号热轧槽钢，组成上图所示的上顶板结构。在最外缘延长度方向加工出安装上下支架的滑槽。以便上下支架的安装。滑槽的具体尺寸根据上下支架的具体尺寸和结构而定。沿长度方向的4根1 6号热轧槽钢的结构参数为hxbxdxtxrxr,=1 6 Ox 6 5 x 8.5 x l Ox l O.Ox 5.O/w n ，截面面积为 2 5.1 6 2 c/，理论重量为1 9.7 5 2依/加，抗弯截面系数为1 1 7 cm 3。沿宽度方向的6根1 0号热轧槽钢的结构参数为/z x bx dx fx r x r;=1 0 0 x 4 8 x 5.3 x 8.5 x 8.5 x 4.2 ”，截面面积为1 2.7 8

14、 4 cm2,理论重量为1 0.0 0 7依/相，抗弯截面系数为3 9.7。/0其质量分别为：4根1 6号热轧槽钢的质量为：用1=4 x 4 x 1 9.7 5 2 =3 1 6%g6根1 0号热轧槽钢的质量为：m2=6 x 2 x 1 0.0 0 7 =1 2 0kg菱形钢板质量为：m3=4 x 2 x 2 5.6 =2 0 4.8依3.2.2.2 强度校 核升降台上顶板的载荷是作用在一平台上的，可以认为是一均布载荷，由于该平板上铺装汽车钢板，其所受到的载荷为额定载荷和均布载荷之和，其载荷密度为:FF钢板和额定载荷重力之和。单位N1载荷的作用长度。单位m,沿长度方向为16m,宽度方向为12m

15、.其中F=(n+%)g+G额 载带入数据得：F=29604N沿长度方向有：q=*带入数据有：4=296上04=1850N4x4分析升降机的运动过程，可以发现在升降机刚要起升时和升降机达到最大高度时，会出现梁受弯矩最大的情况，故强度校核只需要分析该状态时的受力情况即可，校核如下：其受力简图为：该升降台有8个支架，共 有8个支点，假设每个支点所受力为N,则平很方程可列为：工丫=0 即 8N-Q =029604将 尸=-N带入上式中：N=1850N2根据受力图，其弯矩图如下所示：A B 段：M (x)=N x-g x=1 8 5 0-9 2 5 x2(0 x 1.7/n )B C 段：M(x)=N

16、x+N(x-1.7)幺/2=3 7 0 0 x-3 1 45-9 2 5 x2(1.7 x 2.3/n )由弯矩图可知该过程中的最大弯矩为：o-m a x=1 8 5 O 7 V m根据弯曲强度理论:maxd n ax即梁的最大弯曲应力应小于其许用弯曲应力。式中：w 抗弯截面系数 m3沿长度方向为1 6 号热轧槽钢 W=1 1 7 x1 0-6/q 钢的屈服极限 CT(=2 55MP an 安全系数 n=3代入数据:m ax1 8 5 01 1 7 x1 0=1 5.8 M P a 2=S 5MP an由此可知，强度符合要求。升降台升到最高位置时，分析过程如下：与前述相同：N =1 850N弯

17、矩如下：F A段：M(x)-x2(0 x 1.7 m )=9 2 5 x2A B段：M(x)=N(x 0.9)幺%?(0.9 x 1.7 m )2=1 8 5 0 1 6 6 5-9 2 5 x2B C段：A/(x)=/V(x-0.9)+A (x-1.7)-1 x2(1.7 4x42.3机)=3 7 0 0 x-48 1 0-9 2 5 x2C D段与A B段对称，A F段和D E段对称.由弯矩图可知该过程中的最大弯矩为：0m l i*=1 1 9 3.5 N?根据弯曲强度理论：即梁的最大弯曲应力应小于其许用弯曲应力。式中：W抗弯截面系数 单位能3 沿长度方向为1 6号热轧槽钢W=1 1 7

18、x1 0-6 机 3%.钢的屈服极限 q=2 55MP an 安全系数代入数据：1 1 9 3.2 5 5 7m而a x =-1-1-7-x-1-0-6 =10.2 MP a n=S 5MP a由计算可知，沿平台长度方向上4 根 1 6 号热轧槽钢完全可以保证升降台的强度要求。同样分析沿宽度方向的强度要求：均布载荷强度为：q=-IF钢板及16号槽钢与载荷重力1 载荷作用长度 2x6=12m带入相关数据，q =2 3 0 7 N/z受力图和弯矩图如下所示：M(x)=N x-；x(0 x 2 m )=1 8 5 0 1 1 5 3.5 x2A -BG 9 G 5由弯矩图知：M m a x=6 9

19、6.5 M 最大弯曲应力为：0mm aax、卬=L J故宽度方向也满足强度要求。3.2.2.3支 架 的 结 构支架由8根形状基本相同的截面为矩形的钢柱组成，在支架的顶端和末端分别加工出圆柱状的短轴，以便支架的安装。支架在升降机结构中的主要功能为载荷支撑和运动转化，将液压缸的伸缩运动，通过与其较合的支点转化为平台的升降运动，支架的结构除应满足安装要求外，还应保证有足够的刚度和强度，一时期在升降运动中能够平稳安全运行。每根支架的上顶端承受的作用力设为N.则有等式:8N=(m+m2+m3)g+G 额 载求得：N=3848N分析支架的运动形式和受力情况，发现支架在运动过程中受力情况比较复杂，它与另一

20、支架较合点给予底座的固定点的受里均为大小和方向为未知的矢量，故该问题为超静定理论问题，已经超出本文的讨论范围，本着定性分析和提高效率的原则，再次宜简化处理，简化的原则时去次留主，即将主要的力和重要的力在计算中保留，而将对梁的变形没有很大影响的力忽略不计，再不改变其原有性质的情况下可以这样处理。根据甘原则，再次对制假所收的力进行分析，可以看出与液压缸顶杆联结点的力为之家所受到的最主要的力，它不仅受液压缸的推力，而且还将受到上顶班所传递的作用力，因此，与液压缸顶杆相连接的支架所厚道的上顶板的力为它所受到的最主要的力，在此，将其他的力忽略，只计算上顶板承受的由载荷和自重所传递的载荷力。计算简图如下所

21、示：图 3.11N 所产生的弯矩为：M =NLN 每个支架的支点对上顶板的作用力 单 位NL 液压缸与支架较合点距支点之间的距离 单 位m代入数据：M=3848x0.53=2039N？假定改支架为截面为长为a,宽 为b的长方形，则其强度应满足的要求是:%,x 9-20352 3 5求得：a2b 7 8 c m3上式表明：只要截面为a,b的长方形满足条件/b 2 7 8。/,则可以满足强度要求，取a =5 c m,b =3.5 c？，则其 a2b=8 7.5 c m3 7 8C/M3 符合强度要求。这些钢柱的质量为：吗=8abhp=8 x 3.5 x 5 x 1 0 *x 7.9 x l 03x

22、 l.7 =l 8 8 K g支架的结构还应该考虑装配要求，液压缸活塞杆顶端与支架采用耳轴结构连接，因此应在两支架之间加装支板，以满足动力传递要求。3.2.2.4 升 降 机 底 座 的 设 计 和 校 核升降机底座在整个机构中支撑着平台的全部重量，并将其传递到地基上，他的设计重点是满足强度要求即可.，保证在升降机升降过程中不会被压溃即可，不会发生过大大变形，其具体参数见装配图。4.升 降 机 系 统 的 设 计 要 求液压系统的设计在本升降台的设计中主要是液压传动系统的设计，它与主机的设计是紧密相关的，往往要同时进行，所设计的液压系统应符合主机的拖动、循环要求。还应满足组成结构简单，工作安全

23、可靠，操纵维护方便，经济性好等条件。本升降台对液压系统的设计要求可以总结如下：升降台的升降运动采用液压传动，可选用远程或无线控制，升降机的升降运动由液压缸的伸缩运动经转化而成为平台的起降，其工作负载变化范围为0 2 5 0 0 Kg,负载平稳，工作过程中无冲击载荷作用，运行速度较低，液压执行元件有四组液压缸实现同步运动，要求其工作平稳，结构合理，安全性优良，使用于各种不同场合，工作精度要求一般.5.执 行 元 件 速 度 和 载 荷5.1执 行 元 件 类 型、数 量 和 安 装 位 置类型选择：表5.1 执行元件类型的选择运动形式往复直线运动回转运动往复摆动短行程长行程高速低速执行元件的摆动

24、液压马达类型活塞缸柱塞缸液压马达和丝杠螺母机构高速液压马达低速液压马达根据上表选择执行元件类型为活塞缸，再根据其运动要求进一步选择液压缸类型为双作用单活塞杆无缓冲式液压缸，其符号为：图5.1数量：该升降平台为双单叉结构，故其采用的液压缸数量为4个完全相同的液压缸，其运动完全是同步的，但其精度要求不是很高。安装位置：液压缸的安装方式为耳环型，尾部单耳环，气缸体可以在垂直面内摆动，安装的位置为图3.6所示的前后两固定支架之间的横梁之上，横梁和支架组成为一体，通过横梁活塞的推力逐次向外传递，使升降机升降。5.2速 度 和 载 荷 计 算5.2.1 速 度 计 算 及 速 度 变 化 规 律参考国内升

25、降台类产品的技术参数可知。最大起升高度为1 5 0 0 m m 时，其平均起升时间 为45s,就是从液压缸活塞开始运动到活塞行程末端所用时间大约为45s,设本升降台的最小气升降时间为40s,最大起升时间为50s,由此便可以计算执行元件的速度v:Iv=-t式中：v 执 行 元 件 的 速 度 单 位m/sL 液压缸的行程 单 位mt时间 单位s当 t=4 0 s时：v=_2_=12=0.01325 mls*40当 t-5 0 s时：VI 0.53m in =y=-=0.0106/72/5液压缸的速度在整个行程过程中都比较平稳，无明显变化，在起升的初始阶段到运行稳定阶段，其间有 段加速阶段，该加速

26、阶段加速度比较小，因此速度变化不明显，形成终了时，有一个减速阶段，减速阶段加速度亦比较小，因此可以说升降机在整个工作过程中无明显的加减速阶段，其运动速度比较平稳。5.2.2执 行 元 件 的 载 荷 计 算 及 变 化 规 律执行元件的载荷即为液压缸的总阻力，油缸要运动必须克服其阻力才能运行，因此在次计算油缸的总阻力即可，油缸的总阻力包括：阻碍工作运动的切削力6 J,运动部件之间的摩擦阻力F磨，密封装置的摩擦阻力F密，起动制动或换向过程中的惯性力耳3 ,回油腔因被压作用而产生的阻力耳芋，即液压缸的总阻力也就是它的最大牵引力：F=F切+F磨+F密+%+F背(1)切削力。根据其概念：阻碍工作运动的

27、力，在本设计中即为额定负载的重力和支架以及上顶板的重力：其计算式为：FVj=F额载+七架+F上 顶 板(2)摩擦力。各运动部件之间的相互摩擦力由于运动部件之间为无润滑的钢-钢之间的接触摩擦，取=0.15 ,其具体计算式为：F；g=/G=/(ni)+m2+m3,m4)g+4 G 额 载式中各符号意义同第三章。(3)密封装置的密封阻力。根据密封装置的不同，分别采用下式计算:0形密封圈：琮=0.0 3F F-液压缸的推力Y形密封圈：琮=f pd h1f 摩擦系数，取 f =0.0 1P 密 封 处的 工 作 压 力 单 位 P ad 密封处的直径 单位mh,密 封 圈 有 效 高 度 单 位 m密封

28、摩擦力也可以采用经验公式计算，一般取E 密=(0.0 5 0.1)F(4)运动部件的惯性力。其计算式为：F|.s=m a =x x g A t g A t式中：G 运动部件的总重力 单 位 Ng 重力加速度 单位m/s?A v 启动或制动时的速度 变 量 单位m/sA t 起动制动所需要的时间 单 位 s对 于 行 走机械取包=0.5 L 5 m/s2,本设计中取值为0.4 m/s2A t(5)背压力。背压力在此次计算中忽略，而将其计入液压系统的效率之中。由上述说明可以计算出液压缸的总阻力为：F=F切+%+琦+，=(m)+m2+m3+m4)g+G 额 载 +/(m,+m2+m3)g+G 额 载

29、 +殳 x 竺+0.0 5%g A t 切=(20 4.8+316+120+18 8+25 0 0)x9.8+0.15(20 4.8+316+120)x9.8+(20 4.8+316+120+18 8+25 0 0)x0.4+(20 4.8+316+120+18 8+25 0 0)x 9.8 x 0.05=40KN液压缸的总负载为40KN,该系统中共有四个液压缸个液压缸，故每个液压缸需要克服的阻力为10KN。该升降台的额定载荷为2500Kg,其负载变化范围为02500Kg,在工作过程中无冲击负载的作用，负载在工作过程中无变化，也就是该升降台受恒定负载的作用。6.液 压 系 统 主 要 参 数

30、的 确 定6.1 系 统 压 力 的 初 步 确 定液压缸的有效工作压力可以根据下表确定：表6.1 液压缸牵引力与工作压力之间的关系牵引力F(KN)50工作压力P(MPa)5-7由于该液压缸的推力即牵引力为10KN,根据上表，可以初步确定液压缸的工作压力为：p=2MPa o6.2 液 压 执 行 元 件 的 主 要 参 数6.2.1 液 压 缸 的 作 用 力液压缸的作用力及时液压缸的工作是的推力或拉力，该升降台工作时液压缸产生向上的推力，因此计算时只取液压油进入无杆腔时产生的推力：F=P?D%式中：p液压缸的工作压力 P a 取p=(20-3)xl()5paI)活塞内径 单位m 0.09m液

31、压缸的效率 0.95代入数据：F=-X(90X10-3)2X(20-3)X105 X 0.954F=10.3KN即液压缸工作时产生的推力为10.3KN。表 6.1系统被压经验数据回路特点背压值进油路调速1-2x10进油路调速回油装被压阀2-5x10回油路调速6-10 x106.2.2缸 筒 内 径 的 确 定该液压缸宜按照推力要求来计算缸筒内经要求活塞无杆腔的推力为F 时，其内径为八 1 4 FD=-V%式中：D 活塞杆直径F 无杆腔推力P 工作压力久“液压缸机械效率代入数据：,计算式如下：缸筒内经 单位m单 位 N单位MPa0.95D=8 3 m m取圆整值为 D=90rnm液压缸的内径，活

32、塞的的外径要取标注值是因为活塞和活塞杆还要有其它的零件相互配合，如密封圈等，而这些零件已经标准化，有专门的生产厂家，故活塞和液压缸的内径也应该标准化，以便选用标准件。6.2.3 活 塞 杆 直 径 的 确 定(1)活塞杆直径根据受力情况和液压缸的结构形式来确定受拉时:受压时:J=(0.3-0.5)Dp 5MPad=(0.3 0.5)05 p 1 MPad=0.7D该液压缸的工作压力为为：p=2MPa,5 M P a,取d=0.5D,d=45m m。(2)活塞杆的强度计算活塞杆在稳定情况下，如果只受推力或拉力，可以近似的用直杆承受拉压载荷的简单强度计算公式进行：FxlO-64式中：F 活塞杆的推

33、力 单 位Nd 活塞杆直径 单 位mb 材 料 的 许 用 应 力 单 位MPa 活塞杆用4 5号钢cr=,crv=340MPa,n=2.5代入数据:10X103X10X43.14x(45x10-3)2=6.3MPa mn 时，FK -zK*I?在该设计及安装形式中，液压缸两端采用较接，其值分别为:”=1,m=85,L=126Qmm将上述值代入式中得:msjn故校核采用的式子为:nnEJFK=-K 13式中：n=l 安装形式系数E 活塞杆材料的弹性模量 钢材取 =2.1x10 Pa兀d&J 活塞杆截面的转动惯量 J=64L 计算长度 1.0 6 m代入数据：F _ 3.142X2.1X10”X

34、3.14X(45X1(T3)4K 64x1.06?=3 7 1 K N其稳定条件为：F(生K式中：nK 稳定安全系数，一般 取 以=2 4 取长=3F 液压缸的最大推力 单位N代入数据：F =371=1 2 3 K NK 3故活塞杆的稳定性满足要求。6.2.4 液 压 缸 壁 厚，最 小 导 向 长 度，液 压 缸长 度 的 确 定6.2.4.1 液 压 缸 壁 厚 的 确 定液压缸壁厚又结构和工艺要求等确定，一般按照薄壁筒计算，壁厚由下式确定:式中：D3Py2 司液压缸内径缸体壁厚单 位m单位cm液压缸最高工作压力 单 位Pa 一般取巴=(1.2-1.3)P1.3X2X1Q6X92xl00

35、xl06=0.117cm考虑到液压缸的加工要求，将其壁厚适当加厚，取壁厚5=3加？o6.2.4.2 最 小 导 向 长 度活塞杆全部外伸时，从活塞支撑面中点到导向滑动面中点的距离为活塞的最小导向长 度H,如下图所示，如果最小导向长度过小，将会使液压缸的初始挠度增大，影响其稳定性，因此设计时必须保证有最小导向长度，对于一般的液压缸，液压缸最大行程为L,缸筒直径为D时，最小导向长度为：图6.1即“2-1-=7 1.5cm 取为 72cm20 2活塞的宽度一般取 8=(0.6-0.1)。，导向套滑动面长度A，在D 1.1 x 5.1 6x 4 =2 2.7 L/m i n对于工作过程中始终用节流阀调

36、速的系统，在确定泵的流量时，应再加上溢流阀的最小溢流量，一般取3 L/m i n ：qp 2 2.7 +3 =2 5.7 L/m i n8.1.1.2 泵 的 最 高 工 作 压 力泵的工作压力应该根据液压缸的工作压力来确定，即式中：Pp 泵的工作压力 单位PaPmm 执行元件的最高工作压力单位Pa心 进油路和回油路总的压力损失。初算时，节流调速和比较简单的油路可以取0.2-0.5MP。，对于进油路有调速阀和管路比较复杂的系统可以取0.5-1.5MP。o代入数据：4N2+0.5=2.5MP。考虑到液压系统的动态压力及油泵的使用寿命，通常在选择油泵时，其额定压力比工作压力介 大 25%60%,即

37、泵的额定压力为3.125 MPa 4.0 MPa,取其额定压力为4 MPa.8.1.2 电 机 功 率 的 确 定(1)液压系统实际需要的输入功率是选择电机的主要依据，山于液压泵存在容积损失和机械损失，为满足液压泵向系统输出所需要的的压力和流量，液压泵的输入功率必须大于它的输出功率，液压泵实际需要的输入功率为：P 一 Pq _ 尸。，i6xlO77 7 6X1077,式中：P 液压泵的实际最高工作压力单位Paq 液 压 泵 的 实 际 流 量 单 位 L/m inP,液 压 泵 的 输 入 功 率 单 位 KWq,液压泵向系统输出的理论流量 单位L/m in7 液压泵的总效率 见下表7,液压泵

38、的机械效率6 x l07 换算系数小、的山 八 2.5 x 106 x 25.7代入数据：P：=-=-=1.64KW 6X107X0.65表 8.1液压泵的总效率液压泵类型齿 轮 泵叶 片 泵柱 塞 泵螺 杆 泵总效率0.6-0.70.6-0.750.8-0.850.65-0.8(2 )电机的功率也可以根据技术手册找，根 据 机械设计手册第三版，第五卷，可以查得电机的驱动功率为4 KW，本设计以技术手册的数据为标准，取电机的功率为4K W o根据上述计算过程，现在可以进行电机的选取，本液压系统为一般液压系统，通常选取三相异步电动机就能够满足要求，初步确定电机的功率和相关参数如卜：型号：Y-1

39、1 2 M-2额定功率：4 K W满载时转速：2890r/m in电流：8.1771效率：85.5%净重：45Kg额定转矩：2 2 N m电机的安装形式为 B 5(V 1)型，其参数为：基座号：112M 极数：4 国际标准基座号：28F215液压泵为三螺杆泵，其参数如下：规格：Dex2 L/h25x6标定粘度:0%10转速：r/m in2900压力：M P a4流量：L/m in26.6功率：K W4吸入口直径：m m 2 5排出口直径：m m 2 0重量：K g 1 1允许吸上真空高度：m(H2O)5说明：三螺杆泵的使用、安装、维护要求。使用要求：一般用于液压传动系统中的三螺杆泵多采用2 0

40、 号液压油或4 0 号液压油，其粘度范围为1 7-2 3 加加2/$(5 0。)之间。安装要求：电机与泵的连接应用弹性连轴器，以保证两者之间的同轴度要求，(用千分表检查连轴器的一个端面，其跳动量不得大于0.0 3 m m,径向跳动不得大于0.0 5 m m.),当每隔9 0 转动连轴器时，将一个联轴节作径向移动时应感觉轻快。泵的进油管道不得过长，弯头不宜过多，进油口管道应接有过滤器，其滤孔一般可用4 0 目到6 0 目过滤网，过滤器不允许露出油面，当泵正常运转后，其油面离过滤器顶面至少有1 0 0 m m,以免吸入空气，甭的吸油高度应小于5 0 0 n m.维护要求：为保护泵的安全，必须在泵的

41、压油管道上装安全阀(溢流阀)和压力表。8.1.3 连 轴 器 的 选 用连轴器的选择应根据负载情况，计算转矩，轴端直径和工作转速来选择。计算转矩由下式求出：(=K x 9 5 5 0 生 4 7；(Nm)式中：匕需用转矩，见 各 连 轴 器 标 准 单 位 N?Pw 驱动功率 单位KWn 工作转速 单位r/m i nK 工况系数 取为1.5代入数据:4=1.5 x 9 5 5 0-=1 9.8 3 7 V m2 8 9 0据此可以选择连轴器的型号如下：名称：挠性连轴器(G B-432 3-8 4)弹性套柱销连轴器许用转矩：7；=3 L 5 M”许用转速：47 00r/m i n轴孔直径：4,4

42、,劣=1 6,1 8,19cm轴孔长度：Y 型：L=42 m m ,D=9 5 m m重 量：L 9 K g8.2控 制 阀 的 选 用液压系统应尽可能多的山标准液压控制元件组成，液压控制元件的主要选择依据是阀所在的油路的最大工作压力和通过该阀的最大实际流量，下面根据该原则依次进行压力控制阀，流量控制阀和换向阀的选择。8.2.1压 力 控 制 阀压力控制阀的选用原则压力：压力控制阀的额定压力应大于液压系统可能出现的最高压力，以保证压力控制阀正常工作。压力调节范围：系统调节压力应在法的压力调节范围之内。流量：通过压力控制阀的实际流量应小于压力控制阀的额定流量。结构类型：根据结构类性及工作原理，压

43、力控制阀可以分为直动型和先导型两种，直动型压力控制阀结构简单，灵敏度高，但压力受流量的变化影响大，调压偏差大，不适用在高压大流量下工作。但在缓冲制动装置中要求压力控制阀的灵敏度高，应采用直动型溢流阀，先导型压力控制阀的灵敏度和响应速度比直动阀低一些，调压精度比直动阀高，广泛应用于高压，大流量和调压精度要求较高的场合。此外，还应考虑阀的安装及连接形式，尺寸重量，价格，使用寿命，维护方便性，货源情况等。根据上述选用原则，可以选择直动型压力阀，再根据发的调定压力及流量和相关参数，可以选择D B D 式直动式溢流阀，相关参数如下：型号：D B D S 6 G 1 0 最低调节压力：5 M P a流量：

44、40L/m i n 介质温度：-2 0-7 08.2.2流 量 控 制 阀流量控制阀的选用原则如下：压力：系统压力的变化必须在阀的额定压力之内。流量：通过流量控制阀的流量应小于该阀的额定流量。测量范围：流量控制阀的流量调节范围应大于系统要求的流量范围，特别注意，在选择节流阀和调速阀时，所选阀的最小稳定流量应满足执行元件的最低稳定速度要求。该升降机液压系统中所使用的流量控制阀有分流阀和单向分流阀，单向分流阀的规格和型号如下：型号：F D L-B 1 0H 公称通径：1 0m m公称流量：P,0 口 40L/m i n A,B 口 2 0L/m i n连接方式：管式连接 重量：4K g分流阀的型号

45、为：F L-B 1 0其余参数与单向分流阀相同。8.2.3 方 向 控 制 阀方向控制阀的选用原则如下：压力：液压系统的最大压力应低于阀的额定压力流量：流经方向控制阀最大流量一般不大于阀的流量。滑阀机能：滑阀机能之换向阀处于中位时的通路形式。操纵方式：选择合适的操纵方式，如手动，电动，液动等。方向控制阀在该系统中主要是指电磁换向阀，通过换向阀处于不同的位置，来实现油路的通断。所选择的换向阀型号及规格如下：型号：4W E 5 E 5 0 F 额定流量：15 L/m i n消耗功率：26K W 电源电压：5 0/z,110 V,220 V工作压力：A.B.P 腔 2 5MPa T 腔：0.433D

46、式中：8 缸筒底部厚度 单 位 mD 缸筒内径 单位mp 筒内最大工作压力 单位缸筒材料的许用应力 单位MPa代入数据:8 0.433x0.09./=6.2mmV100缸筒底部厚度应根据工艺要求适当加厚，如在缸筒上设置油口或排气阀，均应增大缸筒底部厚度。11.1.2.2 缸 筒 连 接 螺 纹 的 计 算当缸筒与刚盖采用螺纹连接时，钢筒螺纹处的强度按下式进行校核:螺纹处的拉应力：KFG=件-“-)-x 10 单位 M P aK K Fd螺纹处的切应力：r=-F-x l c r6 单位M P a0.2(3-3)合成应力：(Jn=Ver2+3r2 单位M P a式中：D 缸筒直径 单位mF 缸筒底

47、部承受的最大推力 单 位 N4 螺纹小径 单 位 mK 拧紧螺纹的系数 不变载荷取K=1.25-1.5,变载荷取K=2.54用 螺纹连接的摩擦系数&=0.070.2,通常取0.12cr 材 料 的 屈 服 极 限 35钢正火丐=27 M P a代入数据：-163x1()3-x1Q_6=14M p a-(0.0 92-0.083762)1.3X0.12X10.3X103X0.088 I N.6-;xlO0.2(0.093-0.0883763)=1.8MPa合成应力为：an=V142+3xl.82=14.3MPaV27MPa1 1.1.3缸 筒 材 料 及 加 工 要 求缸筒材料通常选用20、35

48、、45号钢，当缸筒、缸盖、挂街头等焊接在,起时，采用焊接性能较好的35号钢，在粗加工之后调质。另外缸筒也可以采用铸铁、铸钢、不锈钢、青铜和铝合金等材料加工。缸筒与活塞采用橡胶密封圈时，其配合推荐采用H 9/f8 ,缸筒内径表面粗糙度取R“=(H-0.4 m,若采用活塞环密封时，推荐采用H7/g 6配合，缸筒内径表面粗糙度取 R =0.2-0.4 m o缸筒内径应进行研磨。为防止腐蚀，提高寿命，缸筒内表面应进行渡路，渡路层厚度应在3 0-4 0 m,渡谿后缸筒内表面进行抛光。缸筒内径的圆度及圆柱度误差不大于直径公差的一半，缸体内表面的公差度误差在5 0 0 mm上不大于0.0 3 mm缸筒缸盖采

49、用螺纹连接时；其螺纹采用中等精度。1 1.1.4 缸 盖 材 料 及 加 工 要 求缸盖材料可以用3 5,4 5 号钢，或 Z G 2 7 0-5 0 0 ,以及H T 2 5 0 ,H T 3 5 0 等材料当缸盖自身作为活塞杆导向套时，最好用铸铁，并在导向表面堆铭黄铜，青铜和其他耐磨材料。当单独设置导向套时，导向材料为耐磨铸铁，青铜或黄铜等，导向套压入缸盖。缸盖的技术要求：与缸筒内径配合的直径采用h 8 ,与活塞杆上的缓冲柱塞配合的直径取H9，与活塞密封圈外径配合的直径采用h 9 ,这三个尺寸的圆度和圆柱度误差不大于各自直径的公差的一半，三个直径的同轴度误差不大于0.0 3 mm。2 活

50、塞 和 活 塞 杆1 1.2.1 活 塞 和 活 塞 杆 的 结 构 形 式(1)活塞的结构形式活塞的结构形式应根据密封装置的形式来选择，木设计中选用形式如下：1 导向环 2 密封圈 3 活塞图 1 1.3（2）活塞杆活塞杆的外部与负载相连接，其结构形式根据工作需要而定，本设计中如下所示:图 1 1.4内部结构如下:1卡环 2 弹簧圈 3 轴套 4 活塞 5 活塞杆图 1 1.51 1.2.2活 塞、活 塞 杆 材 料 及 加 工 要 求11.2.2.1活 塞 材 料 及 加 工 要 求有导向环的活塞用2 0,3 5 或4 5 号钢制成。活塞外径公差f8 ,与活塞杆的配合一般为H 8/h 8