液壓升降臺的設(shè)計(jì)

1、安徽工業(yè)大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)課程名稱液壓升降機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)分校名稱安徽工業(yè)大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院年級名稱 13級機(jī)械制造及其自動(dòng)化(本科專業(yè)名稱機(jī)械制造及其自動(dòng)化學(xué)生姓名顧航指導(dǎo)教師鄧克2015年 5 月 1 日目錄第一章緒論 (11.1 舉升機(jī)的發(fā)展簡史 (11.2 汽車舉升機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn) (21.3 汽車舉升機(jī)的安全保證措施 (31.3.1 設(shè)計(jì)制造方面的安全保證措施 (31.3.2 使用維護(hù)方面的安全保證措施 (4第二章工藝參數(shù)及工況分析 (52.1 設(shè)計(jì)依據(jù)以及系統(tǒng)主要工藝參數(shù)的確定 (52.2工況分析 (5第三章剪叉式升降臺的應(yīng)用及其受力分析的討論 (63.1剪叉式升降平臺的三種結(jié)構(gòu)形式 (

2、63.2 雙鉸接剪叉式升降平臺機(jī)構(gòu)的位置參數(shù)計(jì)算 (73.3 雙鉸接剪叉式升降平臺機(jī)構(gòu)的動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 (93.4 剪叉式升降平臺機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題 (103.5 針對性比較小實(shí)例: (103.6雙鉸接剪叉式升降平臺機(jī)構(gòu)中兩種液壓缸布置方式的分析比較 (123.6.1問題的提出: (133.6.2兩種布置方式的分析和比較: (143.6.3實(shí)例計(jì)算 (16第四章液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 (194.1明確設(shè)計(jì)要求制定基本方案: (194.2制定液壓系統(tǒng)的基本方案 (194.2.1油路循環(huán)方式的分析和選擇 (194.2.2 開式系統(tǒng)油路組合方式的分析選擇 (214.2.3 調(diào)速方案的選擇 (214

3、.2.4確定液壓執(zhí)行元件的形式 (224.2.5確定液壓缸的類型 (244.2.6確定液壓缸的安裝方式 (244.2.7 缸蓋聯(lián)接的類型 (244.2.8擬訂液壓執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)控制回路 (254.2.9液壓源系統(tǒng) (254.3確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) (254.3.1載荷的組成與計(jì)算: (254.3.2初選系統(tǒng)壓力 (284.3.3計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 (284.3.4確定液壓泵的參數(shù) (314.3.5管道尺寸的確定 (324.3.6油箱容量的確定 (334.4液壓缸主要零件結(jié)構(gòu)、材料及技術(shù)要求 (334.4.1缸體 (334.4.2活塞 (344.4.3活塞桿 (35.4.4.5液壓缸的排氣

4、裝置 (374.4.6液壓缸安裝聯(lián)接部分的型式及尺寸 (374.4.7繪制液壓系統(tǒng)原理圖 (374.5 控制閥的選用 (414.5.1 壓力控制閥 (414.5.2 流量控制閥 (424.5.3 方向控制閥 (434.6 過濾器的選擇 (43第五章臺板與叉桿的設(shè)計(jì)計(jì)算 (445.1確定叉桿的結(jié)構(gòu)材料及尺寸 (455.2橫軸的選取 (48第六章總結(jié) (49致謝 (50參考文獻(xiàn) (50第一章緒論汽車舉升機(jī)是現(xiàn)代汽車維修作業(yè)中必不可少的設(shè)備,它的主要作用就是為發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、變速器等養(yǎng)護(hù)和維修提供方便。舉升機(jī)的從上世紀(jì)20年代開始使用,發(fā)展至今經(jīng)歷了許多的變化改進(jìn),種類也比較多,一般有柱式、剪式,其驅(qū)

5、動(dòng)方式有鏈條傳動(dòng),液壓傳動(dòng),氣壓傳動(dòng)等。本章就從舉升機(jī)的產(chǎn)生、發(fā)展以及制造工藝等方面進(jìn)行簡單的介紹。1.1 舉升機(jī)的發(fā)展簡史汽車舉升機(jī)在世界上已經(jīng)有了70年歷史。1925年在美國生產(chǎn)的第一臺汽車舉升機(jī),它是一種由氣動(dòng)控制的單柱舉升機(jī),由于當(dāng)時(shí)采用的氣壓較低,因而缸體較大;同時(shí)采用皮革進(jìn)行密封,因而壓縮空氣驅(qū)動(dòng)時(shí)的彈跳嚴(yán)重且又不穩(wěn)定。直到10年以后,即1935年這種單柱舉升機(jī)才在美國以外的其它地方開始采用。1966年,一家德國公司生產(chǎn)出第一臺雙柱舉升機(jī),這是舉升機(jī)設(shè)計(jì)上的又一突破性進(jìn)展,但是直到1977這種舉升機(jī)才在德國以外的其它國家出現(xiàn)?，F(xiàn)在雙柱舉升機(jī)在市場上以占據(jù)牢固的地位,其銷量還在持續(xù)增

6、長。它和四柱舉升機(jī)相比,既有優(yōu)點(diǎn),也有缺點(diǎn),以下將作一簡要說明。我們所見到的絕大多數(shù)舉升機(jī)均采用固定安裝方式。在舉升前汽車必須駛上舉升機(jī)。在移動(dòng)式舉升機(jī)方面也有幾項(xiàng)成功設(shè)計(jì),如剪式舉升機(jī)、菱架式舉升機(jī)等。但這類舉升機(jī)仍存在兩個(gè)主要問題,接近汽車下部較難;在車間移動(dòng)舉升機(jī)時(shí)難逾越地面上的障礙物。當(dāng)然,可移動(dòng)性是這類舉升機(jī)的突出優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在固定安裝的單柱、雙柱、四柱舉升機(jī)已在維修現(xiàn)場廣泛采用,而移動(dòng)式舉升機(jī)卻相對要少得多。最初設(shè)計(jì)單柱舉升機(jī)外,車輛較大,其底盤也能明顯辨認(rèn),因而汽車檢修區(qū)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于舉升器件。而今絕大多數(shù)汽車均為“緊湊型”或“半緊湊型”,導(dǎo)致汽車檢修區(qū)域接近主要舉升機(jī)器件而不便操作。但在

7、南美洲卻屬例外,那里仍然采用較大的車輛,這可能是單柱舉升機(jī)在該地區(qū)的市場上仍然受到歡迎的重要原因。單柱舉升機(jī)有兩大優(yōu)點(diǎn):當(dāng)其下降后,不致成維修車間的障礙物;汽車可在舉升機(jī)上轉(zhuǎn)動(dòng)。但美國卻受到了責(zé)難,主要是舉升機(jī)的旋轉(zhuǎn)會帶來撞擊操作人員的危險(xiǎn)。單柱舉升機(jī)的主要缺點(diǎn)是:第一,它需要在車間的地面挖掘一個(gè)相當(dāng)大的坑穴后才能安裝;其次,它只能為使用提供車輪支撐方式;第三,使用時(shí)難于接近汽車下部的一些重要檢修區(qū)域。舉升用的油缸潛藏在地下也給維修帶來兩大問題:第一是檢修這些零部件頗為困難;其次是由于油缸所處的環(huán)境條件差,容易生銹,特別是地下水位較高時(shí)更是如此。雙柱舉升機(jī)(包括液壓式或機(jī)械式,均具有以下優(yōu)點(diǎn):

8、第一,檢修汽車下部具有很高的可接近性(幾乎達(dá)到100%;其次,采用車輪自由型的方式支撐汽車,因而拆卸車輪時(shí)不需要其它輔助性的舉升措施;第三,結(jié)構(gòu)緊湊,占地面小。雙柱舉升機(jī)的缺點(diǎn)是:第一為確保安全,安置舉升機(jī)時(shí)要求非常嚴(yán)格,否則在舉升過程中容易搖晃或顛覆;第二,由于舉升機(jī)常采用車輪自由型的方式支撐汽車,如需采取車輪支撐型的方式維修汽車則甚感不便,如檢查懸掛系統(tǒng)、檢查轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)間隙或進(jìn)行車輪定位檢驗(yàn)等;第三,由于舉升臂和立柱承受懸臂或載荷所產(chǎn)生的巨大應(yīng)力,其承力件易于磨損,因而雙柱舉升機(jī)的安全工作壽命一般要比四柱舉升機(jī)低。四柱舉升機(jī)有四根立柱、兩根橫梁、用于支撐汽車的兩個(gè)臺板。舉升前,汽車很容易正確

9、無誤地駛上四柱舉升機(jī)的臺板。由于臺板內(nèi)側(cè)設(shè)備有凸緣,當(dāng)汽車駛上臺板時(shí)也不致墜入其間的空隙中。車輪支撐型四柱舉升機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是:第一,舉升機(jī)裝載汽車時(shí)勿需較高的技術(shù),操作也很簡便;第二,承載時(shí)非常穩(wěn)定;第三,支撐載荷受力簡單,應(yīng)力較低,從而延長了設(shè)備的使用壽命;第四,由于具有較高的使用價(jià)值,從經(jīng)濟(jì)上來看也是合算的;第五,易于維修;第六,在車間現(xiàn)場進(jìn)行安裝也較方便,只要地面平坦,其混凝土厚度能夠固牢立柱的地腳螺栓即可。四柱舉升機(jī)的缺點(diǎn)是:和雙柱舉升機(jī)相比,戰(zhàn)地面積教大,對汽車檢修區(qū)域可接近性較差。解放后,特別是改革開放以來,我國的汽車維修行業(yè)有了很大的發(fā)展,為之服務(wù)的汽車維修設(shè)備行業(yè)已成為我國的新興行

10、業(yè)不斷發(fā)展壯大。各種舉升機(jī)設(shè)備如雨后春筍,不斷涌現(xiàn),質(zhì)量不斷提高,銷量逐年增加。有人說,對于汽車維修企業(yè)來說,汽車舉升機(jī)可能是除廠房而外的最重要的投資,因?yàn)樗哂兄陵P(guān)重要和不可替代的作用,甚至直接影響到汽車維修業(yè)務(wù)的興衰。汽車舉升機(jī)是汽車維修設(shè)備行業(yè)的支柱設(shè)備之一,讓我們生產(chǎn)出更多、更好、更受用戶歡迎的汽車舉升機(jī),為汽車維修企業(yè)服務(wù)。1.2 汽車舉升機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)(1舉升機(jī)臺板降到下位時(shí),與地面應(yīng)盡可能在同一平面上,為達(dá)到此目的,雖然可在地面上挖掘凹坑,但需增加投資費(fèi)用,也破壞了車間地面的平整性。為此,在保證強(qiáng)度和剛度的前提下,應(yīng)盡可能降低舉升機(jī)臺板和橫梁的高度;這樣,既便于汽車駛上舉升機(jī),又使

11、駛上臺板的斜面長度盡可能短,節(jié)約車間的占地。在條件許可時(shí),舉升機(jī)臺板(或橫梁應(yīng)選擇專用型鋼或用鋼板拆彎成形。(2正確選擇傳動(dòng)方式。采用機(jī)械傳動(dòng)(螺母、螺桿或液壓傳動(dòng)(油缸,均用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。機(jī)械傳動(dòng)的成本較高,耗能較多,但安全性較好。經(jīng)驗(yàn)證明:機(jī)械傳動(dòng)的能耗為液壓傳動(dòng)所需能耗的兩倍(在舉升載荷、舉升時(shí)間均相同的條件下。機(jī)械式舉升機(jī)的螺母、螺栓磨損較快,而液壓式舉升機(jī)的維修量卻相對要小些。雖然液壓式舉升機(jī)的技術(shù)難度較大,但多數(shù)零部件(液壓泵、液壓缸、閥門、密封元件等均可外購或外協(xié),當(dāng)然一定要選用優(yōu)資產(chǎn)品。(3絲繩的選擇。為了減少滑輪直徑從而縮小寄生機(jī)立柱的斷面尺寸,應(yīng)該選用高柔度的鋼絲繩。鋼絲繩應(yīng)

12、有較高的安全系數(shù),一般應(yīng)達(dá)8。為此,應(yīng)增加鋼絲繩鋼絲的數(shù)目。如英國某公司3t系列的舉升機(jī)所采用的鋼絲繩的直徑為9mm,兩根并列,每根37股,每股6根鋼絲?；喭ǔＳ娩摬闹瞥?而該公司采用玻璃纖維與尼龍混合制成(50%的玻璃纖維、50%的尼龍。這樣,不僅價(jià)格便宜,還能減輕鋼絲繩的磨損,延長其使用壽命。1.3 汽車舉升機(jī)的安全保證措施今天全世界都對在危險(xiǎn)作業(yè)環(huán)境下工作的人們的安全寄予極大的關(guān)注。汽車舉升機(jī)具有潛在的危險(xiǎn),因?yàn)槿藗円谄湎旅婀ぷ?當(dāng)其升降時(shí)如不小心,也會碰傷手足。近年來不少國家還制定了專門性法規(guī),以防止或至少使安全事故的可能性降低到最低限度。汽車舉升機(jī)的安全保證措施主要從兩方面著手:

13、一方面從設(shè)計(jì)制造方面采取措施,好提高汽車舉升機(jī)的安全技術(shù)特性;另一方面則應(yīng)在使用維修過程中遵循嚴(yán)格的操作規(guī)程,保證汽車舉升機(jī)能在良好的技術(shù)狀態(tài)下正確地運(yùn)行?，F(xiàn)分別說明與后。1.3.1 設(shè)計(jì)制造方面的安全保證措施當(dāng)今世界上的許多先進(jìn)技術(shù),如自動(dòng)控制光電開關(guān)等,已廣泛應(yīng)用到各種安全裝置的設(shè)計(jì)領(lǐng)域,因而在設(shè)計(jì)制造舉升機(jī)時(shí),應(yīng)結(jié)合產(chǎn)品的特點(diǎn),積極采用先進(jìn)可靠實(shí)用的現(xiàn)代安全技術(shù)。以下僅列舉多數(shù)舉升機(jī)普遍采用的安全措施。(1舉升機(jī)應(yīng)能經(jīng)受超負(fù)荷試驗(yàn)(包括舉升和支撐,一般應(yīng)為最大舉升能力的125%此時(shí)舉升機(jī)的構(gòu)件不得有任何永久性的變形和損壞。(2所有的操作控制機(jī)構(gòu)均采用“雙重保險(xiǎn)”,以防誤操作,即舉升機(jī)運(yùn)行

14、前必需操作兩個(gè)控制機(jī)構(gòu)(或按鈕開關(guān)后才能驅(qū)動(dòng)。(3所有的控制電路均采用失效保護(hù),即任何單個(gè)元件失效,也不會使舉升機(jī)墜或上升所造成非常危險(xiǎn)的局面。(4所有的舉升機(jī)器件均應(yīng)有第二支撐系統(tǒng)。原有的提升系統(tǒng)失效時(shí),它能自動(dòng)進(jìn)行有效的支撐。(5所有的柔性提升手段,如鋼絲繩,鏈條等,均應(yīng)有足夠的安全系數(shù),并在制造廠設(shè)置的保護(hù)罩內(nèi)傳動(dòng)。(6所有的運(yùn)動(dòng)零件均應(yīng)有防護(hù)裝置,以免撞擊操作人員的任何部位,特別是手,足,衣服等。(7所有舉升機(jī)的設(shè)計(jì)均應(yīng)把舉升重物滑移的可能性降低到最低限度。1.3.2 使用維護(hù)方面的安全保證措施使用維護(hù)方面的安全保證措施涉及的范圍很廣,包括舉升機(jī)有使用前的準(zhǔn)備工作,舉升汽車時(shí)應(yīng)該注意的

15、事項(xiàng),承載時(shí)的穩(wěn)定性,降下汽車時(shí)的注意事項(xiàng),日常和定期維修檢查工作等。雖然汽車舉升機(jī)已有70年的歷史,其設(shè)計(jì)原理并無多大改變;但如果忽視安全要求,超載使用,疏忽大意,仍然會造成嚴(yán)重事故,甚至發(fā)生人身傷亡。因此安全問題一定要引起使用單位和操作人員的高度重視。首先,應(yīng)選購那些安全性能良好的汽車舉升機(jī),另外,還應(yīng)認(rèn)真學(xué)習(xí)和理解說明書中的各項(xiàng)安全注意事項(xiàng)并認(rèn)真貫切執(zhí)行。這里僅就使用維護(hù)舉升機(jī)時(shí)普遍應(yīng)當(dāng)注意的事項(xiàng)說明于后。(1使用中的舉升機(jī)每天都應(yīng)進(jìn)行檢查。發(fā)現(xiàn)有效故障或零部件損壞時(shí),不得再使用。維修時(shí)應(yīng)采用該舉升機(jī)的制造廠所提供的配件,不得隨意代替或自制。(2舉升機(jī)不得超載使用。每臺舉升機(jī)的額定載荷均

16、注明在設(shè)備的銘牌上。特別要注意防止偏載,即整機(jī)雖未超載而某一舉升臂確已超過允許的額定載荷。故欲舉升那些前后軸載荷嚴(yán)重分配不均的汽車時(shí)應(yīng)特別注意,能滿足要求的才能裝載使用。(3安置汽車和使用舉升機(jī)均應(yīng)由經(jīng)過培訓(xùn)并經(jīng)考核合格的人員操作。(4舉升汽車時(shí),車內(nèi)不得有人。舉升機(jī)升降和使用時(shí),顧客和無關(guān)人員應(yīng)遠(yuǎn)離舉升機(jī)。(5舉升機(jī)區(qū)域內(nèi)不得有任何障礙物,如油脂、廢物、瓦礫等。(6當(dāng)汽車駛上舉升機(jī)前,應(yīng)清除通道,不得駛過或撞擊舉升臂,連接器,車軸支撐器等,以防損壞舉升機(jī)或汽車。(7在舉升機(jī)上承載汽車時(shí)應(yīng)仔細(xì)操作。將舉升機(jī)的支撐器安置到汽車制造廠推薦的舉升機(jī)逞力接觸點(diǎn)。只有當(dāng)支撐器與汽車上的承力點(diǎn)接觸嚴(yán)密后才

17、能將舉升機(jī)升起;對其接觸的嚴(yán)密性進(jìn)行認(rèn)真檢查后,才能將汽車舉升到需要的工作高度。(8要注意某些汽車上的零部件由于移動(dòng)或安裝位置的不同會引起重心的急劇變化,從而導(dǎo)致舉升汽車時(shí)的不穩(wěn)定。(9舉升機(jī)降下前,應(yīng)將汽車下面的工具箱,臺架及其它設(shè)備全部移開。要降下舉升機(jī)前,還必須松開鎖緊裝置。注意:如欲在汽車下面進(jìn)行維修作業(yè)時(shí),應(yīng)將舉升機(jī)提升到足夠的高度,以便鎖緊裝置嚙合。第二章工藝參數(shù)及工況分析2.1設(shè)計(jì)依據(jù)以及系統(tǒng)主要工藝參數(shù)的確定1. 根據(jù)生產(chǎn)或加工對象工作要求選擇液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格;2. 分析升降機(jī)設(shè)備的工作特性和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作范圍;3. 對生產(chǎn)設(shè)備各種部件(電氣、機(jī)械、液壓的工作順序、

18、轉(zhuǎn)換方式和互鎖要求等要詳細(xì)說明或了解;4. 一些具體特殊要求的動(dòng)作(如高速、高壓、精度等對液壓傳動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特殊要求;5. 液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度、載荷及變化范圍(調(diào)節(jié)范圍;6. 對工作的可靠性、平穩(wěn)性以及轉(zhuǎn)換精度的要求;7. 其它要求(如檢測、維修。本設(shè)計(jì)升降機(jī)為全液壓系統(tǒng),相關(guān)工藝參數(shù)為:額定載荷:2500kg 最低高度:684 mm 最大起升高度:1255mm最大高度:1400mm 平臺尺寸:1200x1200mm 電源:380v,50Hz2.2工況分析本升降機(jī)是一種升降性能好,適用范圍廣的貨物舉升機(jī)構(gòu),和用于生產(chǎn)流水線高度差設(shè)備之間的貨物運(yùn)送,物料上線、下線。工件裝配時(shí)調(diào)節(jié)工件高度,高

19、出給料機(jī)運(yùn)送,大型部件裝配時(shí)的部件舉升,大型機(jī)庫上料、下料。倉儲,裝卸場所,與叉車等裝運(yùn)車輛配套使用,即貨物的快速裝卸等。該升降臺主要有兩部分組成:機(jī)械系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)。機(jī)械機(jī)構(gòu)主要起傳遞和支撐作用,液壓系統(tǒng)主要提供動(dòng)力,他們兩者共同作用實(shí)現(xiàn)升降機(jī)的功能。第三章剪叉式升降臺的應(yīng)用及其受力分析的討論3.1剪叉式升降平臺的三種結(jié)構(gòu)形式本討論的目的通過分析氣液動(dòng)類的剪叉式升降平臺機(jī)構(gòu)特點(diǎn),論述了設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題及其應(yīng)用范圍。氣液動(dòng)剪叉式升降平臺具有制造容易、價(jià)格低廉、堅(jiān)實(shí)耐用、便于維修保養(yǎng)等特點(diǎn)。在民航、交通運(yùn)輸、冶金、汽車制造等行業(yè)逐漸得到廣泛應(yīng)用。本設(shè)計(jì)中主要側(cè)重于小型家用液壓式的升降平臺。在設(shè)

20、計(jì)氣液動(dòng)剪叉式升降平臺的過程中,一般我們會考慮如下三種設(shè)計(jì)方案,如簡圖2-1所示: 圖2-1 三種剪叉式升降臺結(jié)構(gòu)簡圖圖中表示氣液動(dòng)剪叉式升降平臺的三種結(jié)構(gòu)形式。長度相等的兩根支撐桿AB和MN鉸接于二桿的中點(diǎn)E,兩桿的M、A端分別鉸接于平板和機(jī)架上,兩桿的B、N端分別與兩滾輪鉸接,并可在上平板和機(jī)架上的導(dǎo)向槽內(nèi)滾動(dòng)。圖中的三種結(jié)構(gòu)形式的不同之處在于驅(qū)動(dòng)件液壓缸的安裝位置不同。圖a中的驅(qū)動(dòng)液壓缸的下不固定在機(jī)架上,上部的活塞桿以球頭與上平板球窩接觸。液壓缸通過活塞桿使上平板鉛直升降。圖b中的臥式液壓缸活塞桿與支撐桿MN鉸接于N處。液壓缸驅(qū)動(dòng)活塞桿控制平臺鉛直升降。圖c中的液壓缸缸體尾部與機(jī)架鉸接

21、于G處,活塞桿頭部與支撐桿AB鉸接于F處。液壓缸驅(qū)動(dòng)活塞桿可控制平臺鉛直升降。按照液壓缸的安裝形式,稱圖a的形式為直立固定剪叉式結(jié)構(gòu),圖b的形式為水平固定剪叉式,圖c 的形式為雙鉸接剪叉式結(jié)構(gòu)。直立固定剪叉式結(jié)構(gòu),液壓缸的行程等于平臺的升降行程,整體結(jié)構(gòu)尺寸龐大,且球鉸鏈加工負(fù)載,在實(shí)際種應(yīng)用較少。水平固定剪叉式機(jī)構(gòu),通過分析計(jì)算可知,平臺的升降行程大于液壓缸的行程,在應(yīng)用過程中可以實(shí)現(xiàn)快速控制升降的目的,但不足之處是活塞桿受到橫向力的作用,影響密封件的使用壽命。而且活塞桿所承受的載荷力要比實(shí)際平臺上的載荷力要大的多。所以實(shí)際也很少采用。雙鉸接剪叉式結(jié)構(gòu)避免了上述缺點(diǎn)。結(jié)構(gòu)比較合理,平臺的升降

22、行程可以達(dá)到液壓缸行程的二倍以上。因此,在工程實(shí)際中逐漸得到廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)就重點(diǎn)對雙鉸接剪叉式結(jié)構(gòu)形式加以分析、論述。3.2 雙鉸接剪叉式升降平臺機(jī)構(gòu)的位置參數(shù)計(jì)算由圖2-2可知 圖2-3位置參數(shù)示意圖21/2sin (1cos ,CL CL H l l-= (1 222(cos ;2T C l TC+-= (2 上式中:H 任意位置時(shí)升降平臺的高度;C 任意位置時(shí)鉸接點(diǎn)F 到液壓鉸接點(diǎn)G 的距離; L 支撐桿的長度;l 支撐桿固定鉸支點(diǎn)A 到鉸接點(diǎn)F 的距離;T 機(jī)架長度(A 到G 點(diǎn)的距離;活塞桿與水平線的夾角。 以下相同。將(2式代入(1式,并整理得22221/2(2H L T C

23、l l C l TC+-=-。 (3 設(shè)00/,/,C C H H =代入(3式得2221/20000(22H T C l L l C l T C +-=-。 (4 在(4式中,0H 升降平臺的初始高度; 0C 液壓缸初始長度。雙鉸接剪叉式升降平臺機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算: 圖2-4 運(yùn)動(dòng)參數(shù)示意圖圖中,F V 是F 點(diǎn)的絕對速度;B V 是B 點(diǎn)絕對速度;1是AB 支撐桿的速度;1V 是液壓缸活塞平均相對速度;2V 是升降平臺升降速度。由圖2-3可知:1111112,sin(sin(,sin(cos cos ,sin(F F B B V l V V l V LV L l V L V V l =+=

24、+=+=+21cos sin(V L V l =+。(5 在(5式中,1V 液壓缸活塞平均相對運(yùn)動(dòng)速度;2V 升降平臺升降速度;支撐桿與水平線的夾角。以下相同。3.3 雙鉸接剪叉式升降平臺機(jī)構(gòu)的動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 圖2-5動(dòng)力參數(shù)示意圖圖中,P 是由液壓缸作用于活塞桿上的推力,Q 是升降平臺所承受的重力載荷。通過分析機(jī)構(gòu)受力情況并進(jìn)行計(jì)算(過程省略得出:升降平臺上升時(shí)cos cos sin cos tan tan (sin(222cos sin cos Q L f L b fb bP b fb l f -+=+-+-;(6升降平臺下降時(shí)cos cos sin cos tan tan (sin(222

25、cos sin cos Q L f L b fb bP b fb l f -+=+-+-(6、(7式中,P 液壓缸作用于活塞桿的推力; Q 升降平臺所承受的重力載荷; f 滾動(dòng)摩擦系數(shù);b 載荷Q 的作用線到上平板左鉸支點(diǎn)M 的水平距離。由于滾動(dòng)輪與導(dǎo)向槽之間為滾動(dòng)摩擦,摩擦系數(shù)很小(f=0.01,為簡化計(jì)算,或忽略不計(jì),由(6、(7式簡化為:cos sin(P L Q l =+。 (8 3.4 剪叉式升降平臺機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題由式(5和(8可知:當(dāng)、增大時(shí),21/V V 值隨之減小;當(dāng)、減小時(shí),P/Q 值隨之增大。在確定整體結(jié)構(gòu)值隨之減小;當(dāng)、減小時(shí),P/Q 值隨之增大,在液壓缸行程不變

26、的情況下,升降平臺升降行程會減小;反之,則會使液壓缸行程受力增大。因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮升降行程與液壓缸受力兩個(gè)因素。在滿足升降行程及整體結(jié)構(gòu)尺寸的前提下,選取較高的、初始值。而且在整個(gè)機(jī)構(gòu)中AB 支撐桿是主要受力桿件,承受有最大的彎矩,所以應(yīng)重點(diǎn)對其進(jìn)行強(qiáng)度校核。液壓缸可采用單作用缸也可以采用雙作用缸,不過要看具體情況。一般我們都采用單作用柱塞缸,因?yàn)椴捎眠@樣的缸比較經(jīng)濟(jì),而且總體泄漏量少,密封件壽命長。采用單作用柱塞缸時(shí)考慮到在空載荷時(shí),上平板的自重應(yīng)能克服液壓缸活塞與缸體間的密封阻力。否則,會導(dǎo)致升降平臺降不下來。3.5 針對性比較小實(shí)例:如某自動(dòng)生產(chǎn)線上, 需設(shè)計(jì)一種升降平臺,要求升降平

27、臺最大升降行程應(yīng)大于620mm ,升降平臺面最低高度應(yīng)小于300mm ,最大承重載荷0050kg根據(jù)實(shí)際使用要求,我們選取了單作用柱塞缸式液壓缸。液壓缸初始長度0C =595mm ;最大行程max S =320mm 。升降太機(jī)構(gòu)尺寸:升降臺面最低高度0H =281mm;機(jī)架長度T=1 200;支撐桿長度L=1 230.5mm.按照上述尺寸,結(jié)合以上公式分別對雙鉸接剪叉式和水平固定剪叉式兩種結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了計(jì)算。計(jì)算結(jié)果見表1、表2和統(tǒng)計(jì)圖2-5(其中滾動(dòng)摩擦忽略不計(jì)。水平固定剪叉式結(jié)構(gòu)公式如下:221/2(;2tan cos H L T S P l fbQ L =-=+ 。 其中,S 液壓缸的實(shí)

28、際行程,T 機(jī)架長度(A 點(diǎn)到G 點(diǎn)的距離。表1 雙鉸接剪叉式結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果 mm 表中: S - 液壓缸的實(shí)際行程. H 升降臺實(shí)際行程,以下相同. 表2 水平固定剪叉式結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果 mm 從計(jì)算結(jié)果可以看出:在整體結(jié)構(gòu)尺寸相同、液壓缸行程相同的前提下,作用在液壓缸活塞桿上的最大推力max P ,水平固定剪叉式結(jié)構(gòu)大于雙鉸接剪叉式結(jié)構(gòu);升降臺最大行程h max ,雙鉸接剪叉式結(jié)構(gòu)大于水平固定剪叉式結(jié)構(gòu)。由于采用了雙鉸接剪叉式結(jié)構(gòu)液壓升降平臺,在設(shè)備安裝時(shí)避免了挖地坑,不僅節(jié)省了費(fèi)用,還給以后了設(shè)備維護(hù)和檢修帶來方便。綜上所述,氣液動(dòng)雙鉸接剪叉式結(jié)構(gòu)液壓升降平臺整體尺寸較小,結(jié)構(gòu)簡單、緊湊,節(jié)省

29、投資;可獲得缸體二倍以上的升降形成;非常適合于空間尺寸小、升降行程大的場合,是一種值得推薦使用的升降機(jī)構(gòu)。 圖2-6 兩種結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果對比3.6雙鉸接剪叉式升降平臺機(jī)構(gòu)中兩種液壓缸布置方式的分析比較剛剛我們已經(jīng)簡單的分析并討論了雙鉸接剪叉式液壓升降平臺機(jī)構(gòu)與其他兩種機(jī)構(gòu)的區(qū)別以及在實(shí)際應(yīng)用中所存在的利和弊,但是在考慮各方面條件如單作用柱塞式液壓缸、雙鉸連接、雙支撐桿、相同的升降平臺等都不改變的基礎(chǔ)之上,能否將設(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化呢?為證明這一點(diǎn),我們可以從該機(jī)構(gòu)的布置方式考慮,將結(jié)構(gòu)略改動(dòng)一下。 從直觀的角度分析考慮,如下圖2-6所示:桿1桿2 圖2-6液壓缸工作示意圖我們可以從圖上看出,液壓

30、缸的尾部是連接在右側(cè)支撐桿活動(dòng)的區(qū)域的,液壓缸的頭部是連接在桿1的右端(偏向桿1的活動(dòng)鉸連接。因此,我們針對實(shí)際升降臺剪叉機(jī)構(gòu)中液壓缸常用的布置方式存在的問題,提出了另一種相對布置方式,將液壓缸布置在與之相對稱的左側(cè),即與剪叉機(jī)構(gòu)的固定支點(diǎn)在同一側(cè),來進(jìn)一步分析討論。利用瞬時(shí)速度中心法和虛位移原理,推導(dǎo)出這兩種布置方式液壓缸活塞運(yùn)動(dòng)速度與臺面升降速度的關(guān)系式及活塞推力與臺面荷重的關(guān)系式,并對兩種布置方式進(jìn)行了分析比較,指出了它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)以及適用場合。根據(jù)升降臺剪叉機(jī)構(gòu)的工程實(shí)例做了幾何、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的對比計(jì)算和液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的合理選擇。3.6.1問題的提出:液壓缸驅(qū)動(dòng)的剪叉機(jī)構(gòu)再各種升降

31、臺中廣泛應(yīng)用,因安裝的空間不同,其折合后的高度也必然就不同,所以液壓缸在剪叉機(jī)構(gòu)內(nèi)的布置要受到折合后高度的約束。根據(jù)文獻(xiàn)4的有關(guān)液壓缸驅(qū)動(dòng)剪叉機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析一章,得知在這種布置方式的情況下,如圖2-7: 圖2-7 液壓缸布置在左側(cè)液壓缸活塞運(yùn)動(dòng)速度與臺面升降速度的關(guān)系式為y v = (1 活塞推力與臺面荷重的關(guān)系式為2cos sin(sin(l P W a l =+-(2式中,111sin ,tan tan ,sin (sin 22h l a a l l a d-+=-。 以上兩式的推導(dǎo)基于工程中常用的液壓缸布置方式,即液壓缸下支點(diǎn)與剪叉機(jī)構(gòu)的固定支點(diǎn)在同一側(cè),如上圖2-7。這種布置

32、方式的優(yōu)點(diǎn)是液壓缸的有效行程比較短,這在臺面升程范圍比較大的場合較為適用。存在的問題是在剪叉機(jī)構(gòu)折合后的高度h 較小的情況下(即角較小,所需液壓缸的推力將大大增加。在液壓缸最高工作壓力限定的情況下,這將使得所用的液壓缸的直徑增大,以致在折合后的剪叉機(jī)構(gòu)中難以布置;或采用兩個(gè)直徑較小的液壓缸取代一個(gè)大直徑的液壓缸,不過這將增加一對液壓缸的支座,同時(shí)帶來機(jī)械加工、液壓缸安裝以及液壓系統(tǒng)的復(fù)雜性,加大了整個(gè)裝置的成本。 3.6.2兩種布置方式的分析和比較:為了解決以上提出的問題,可考慮將液壓缸反向布置(即采用第一種設(shè)計(jì)方案,計(jì)算一下該方案的有關(guān)參數(shù)再將兩者作以比較。如圖2-8: 圖2-8液壓缸布置在

33、右側(cè)這里仍用瞬時(shí)速度中心法來求解活塞運(yùn)動(dòng)速度。桿FD上D點(diǎn)、A點(diǎn)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心為F 點(diǎn),D 點(diǎn)、A 點(diǎn)的速度為:2(D A v l v l a =+臺面升降速度:cos 2cos y D v v l = A點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度:(2cos y A l a v v l +=活塞運(yùn)動(dòng)速度:(sin(cos 2cos A l a v v l +=(3式中,11(sin sin ,tan 2(cos h l a l L l a -+=-+ 依據(jù)虛位移原理有:(00ixiixiixix p y p W F x F y F z P x P y W y +=-+-=(4由圖2分析可得:cos ,sin (cos ,

34、(sin ,2sin x y p p w P P P P x l a y l a y l =+=+=經(jīng)變分后:(sin (cos 2cos p p w x l a y l a y l =-+=+=代入式(4,整理后得活塞推力:2cos (sin(l P W l a =+(5式(3和式(5的正確性可以用機(jī)械能守恒原理來證明,即y vP v W =將式(5與式(2進(jìn)行比較,再,y l a W v 各參數(shù)都相同的條件下,顯然,液壓缸布置再右側(cè)時(shí)的推力較液壓缸布置在左側(cè)時(shí)小;而式(3與式(1比較,則液壓缸布置在右側(cè)時(shí)的活塞速度較液壓缸布置在左側(cè)時(shí)高。可見,活塞推力的減小是以活塞速度的提高為代價(jià)換來的。

35、液壓缸布置在剪叉機(jī)構(gòu)的右側(cè),使得液壓缸的活塞推力減小,這就可以選用直徑較小的液壓缸,有利于液壓缸在剪叉機(jī)構(gòu)中的布置;帶來的問題是液壓缸的有效行程較長,如果臺面升程范圍不大,液壓缸行程的增加也是有限的。3.6.3實(shí)例計(jì)算根據(jù)以上分析結(jié)果,結(jié)合實(shí)例進(jìn)行對比計(jì)算,實(shí)例結(jié)構(gòu)簡圖如圖2-9所示,其中左右兩側(cè)分別為兩種布置情況。 圖2-9剪叉機(jī)構(gòu)實(shí)例結(jié)構(gòu)簡圖剪叉機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸:h=4001 200mm,l=2 000mm,a=535mm,e=770mm,f=3210mm.兩種布置方式主要參數(shù)計(jì)算結(jié)果見下表2-1:表2-1兩種布置方式主要參數(shù)計(jì)算結(jié)果/(/(/( /(從統(tǒng)計(jì)表中的數(shù)值比較可以看出,液壓缸在剪

36、叉機(jī)構(gòu)中的布置方式對其運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)有著較明顯的差異。當(dāng)起始角為最小值0、0時(shí),活塞推力為最大值0P 。在臺面荷重W 相同的情況下,液壓缸布置在右側(cè)時(shí)的推力明顯小于液壓缸布置在左側(cè)時(shí)的情況,兩者的比值為0.66,而活塞的有效行程L 則是液壓缸布置在右側(cè)時(shí)較長,比在左側(cè)時(shí)增加了112mm 。如果載荷量不是很大的話(即載荷量W<1.5kN ,這時(shí)可以考慮采用左側(cè)的布置方案,因?yàn)檫@樣可以縮短液壓缸的伸長長度。如果伸長度過大的話,不僅在材料上會有所浪費(fèi),而且在長期承受載荷的同時(shí)也會相應(yīng)的增大液壓缸及活塞部分的彎曲應(yīng)力。綜合以上考慮,可以初步設(shè)想采用液壓缸布置在左側(cè)的方案。而在該方案中活塞起始

37、的速度小于液壓缸布置在右側(cè)時(shí)的速度,兩者比值/v v 左右=0.66。為了彌補(bǔ)在速度方面的不足,以及減小舉升及整體的體積,可以考慮采用雙級支撐桿共同舉升平臺以達(dá)到提升速度的目的。如圖2-10所示: 圖2-10 機(jī)構(gòu)各項(xiàng)參數(shù)其轉(zhuǎn)換過程如圖2-11所示,將兩根支撐桿的右側(cè)部分折合到左側(cè),產(chǎn)生四根相對比較短的支撐桿,即可達(dá)到目的。 圖2-11 參數(shù)轉(zhuǎn)化過程那么首先我們就要計(jì)算一下這樣的設(shè)計(jì)方案所采用的液壓缸的各項(xiàng)參數(shù),然后再根據(jù)已求得的各項(xiàng)參數(shù)來具體確定一下此方案是否合理。下面按照本設(shè)計(jì)的基本要求,進(jìn)一步選擇合適的布置方案。為了使舉升機(jī)使用范圍廣泛,載荷更具有代表性,本設(shè)計(jì)首先建立了一個(gè)轎車模型,它

38、的有關(guān)參數(shù)是:車自重1.5t, 寬1.42m,高1.4m,軸距2.4m 。在載荷方面沒有超出允許的范圍內(nèi),是可以采用該方案的。為了工作安全起見,要求舉升機(jī)在各高度上工作時(shí)都應(yīng)自鎖,完工后可原速或緩速下降,在空載時(shí)也可實(shí)現(xiàn)快速下降,這在下面的液壓系統(tǒng)回路分析中會探討到。為了便于維修人員在升降臺底部維修,不僅要在升降高度方面要加以合理化,還要留有維修人員站立維修的位置。為此,可以選擇采用雙升降臺同步舉升并采用共同底板的方式以滿足要求,此布置方案需要兩個(gè)液壓缸,16根支撐桿舉升。為了增強(qiáng)其安全可靠性,可以設(shè)其總承載量為210009819600W t .N =總,則平均每個(gè)升降臺的承載量為29800W

39、 W /N =總。由于這樣平均每個(gè)液壓缸承受的臺面載荷僅為9800N ,所以采用左側(cè)布置液壓缸是完全可以的。第四章液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1明確設(shè)計(jì)要求制定基本方案:設(shè)計(jì)之前先確定設(shè)計(jì)產(chǎn)品的基本情況,再根據(jù)設(shè)計(jì)要求制定基本方案。以下列出了本設(shè)計(jì)剪式液壓升降臺的一些基本要求:1主機(jī)的概況:主要用途用于家用小型重型設(shè)備的起升,便于維修,占地面積小,適用于室外,總體布局簡潔;2主要完成起升與下降重物的動(dòng)作,速度較緩,液壓沖擊小;3最大載荷量定為2噸,采用單液壓缸控制聯(lián)接組合叉桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行升降動(dòng)作。最大起升高度略大于一人高度;4運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好;5人工控制操作,按鈕啟動(dòng)控制升降;6工作環(huán)境要求:不宜在多沙

40、石地面、木板磚板地面等非牢固地面進(jìn)行操作,不宜在有坡度或有坑洼的地面進(jìn)行操作,不宜在過度寒冷的室外進(jìn)行操作;7性能可靠,成本低廉,便于移動(dòng),無其他附屬功能及特殊功能;4.2制定液壓系統(tǒng)的基本方案4.2.1油路循環(huán)方式的分析和選擇油路循環(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3-1油液循環(huán)方式散 熱 條 件抗 污 染 性系 統(tǒng) 效 率其 它限速制動(dòng)形式開 式較方便,但油箱較大較差,但可用壓力油箱或其它改善管路壓力損失較大,用節(jié)流調(diào)速效率低對泵的自吸性能要求較高用平衡閥進(jìn)行能耗限速,用制動(dòng)閥進(jìn)行能耗制動(dòng),可引起油液發(fā)熱閉 式管路壓力損失較小,容積調(diào)速效率高對主泵的自吸性能要求低

41、較好,但油液過濾要求高較好,需用輔泵換油冷卻液壓泵由電機(jī)拖動(dòng)時(shí),限速及制動(dòng)過程中拖動(dòng)電機(jī)能向電網(wǎng)輸電,回收部分能量開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)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: 112345678油 缸過 濾 器溫 度 計(jì) 液 位 計(jì)壓 力 表溢 流 閥液 壓 泵電 動(dòng) 機(jī)圖3-14.2.2 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

42、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)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。 4.2.3 調(diào)速方案的選擇調(diào)速方案對主機(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

43、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。節(jié)流調(diào)速回路有進(jìn)口節(jié)流,出口節(jié)流和旁路節(jié)流三種基本形式。根據(jù)使用要求,節(jié)流元件或節(jié)流閥,或是調(diào)速閥。本設(shè)計(jì)采用進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路,將節(jié)流閥裝在液壓缸的進(jìn)口油路上,即串聯(lián)在定量泵和液壓缸之間,如圖7-3所示。調(diào)節(jié)節(jié)流閥閥口大小,改變了并聯(lián)支路的油流分配(如調(diào)小節(jié)流閥口時(shí),將減小進(jìn)口油路流量,增大溢流支路的溢流量,也就改變了進(jìn)入液壓缸的流量,實(shí)現(xiàn)活塞于東速度的調(diào)節(jié)。 圖3-24.2.4確定液壓執(zhí)行元件的形式液壓執(zhí)行元件大體分為液壓缸或液壓泵。前者實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng),后者完成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),二者的特點(diǎn)及適用場合見下表3-2:對于本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)單純并

44、且簡單直線及回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu),可以采用齒輪式液壓泵及雙活塞桿液壓缸,這樣不僅簡化液壓系統(tǒng)降低設(shè)備成本,而且能改善運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能和液壓執(zhí)行元件的載荷狀況。表3-2 各執(zhí)行元件的特點(diǎn) 注:A1無桿腔的活塞面積A2有桿腔的活塞面積常用的擴(kuò)程機(jī)構(gòu)有如下圖3-3二種形式: (a(b圖3-3擴(kuò)程機(jī)構(gòu)它們同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)增速,常用于電梯的升降、高低位升降臺等液壓設(shè)備。還有一種運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu),小角度的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)用液壓缸來實(shí)現(xiàn),其運(yùn)動(dòng)比較平穩(wěn),長行程的直線運(yùn)動(dòng)可以用液壓馬達(dá)來完成。本設(shè)計(jì)要完成的剪叉式液壓升降臺綜合了擴(kuò)程、回轉(zhuǎn)這兩種工作形式。4.2.5確定液壓缸的類型工程液壓缸主要用于工程機(jī)械、重型機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械及

45、礦山機(jī)械的液壓系統(tǒng)。根據(jù)主機(jī)的運(yùn)動(dòng)要求,按表37-7-5選擇液壓缸的類型為:直線運(yùn)動(dòng)單活塞桿雙作用緩沖式液壓缸。其特點(diǎn):活塞雙向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生推、拉力?；钊谐探K了時(shí)減速制動(dòng),減速值不變。4.2.6確定液壓缸的安裝方式工程液壓缸均為雙作用單活塞式液壓缸,安裝方式多采用耳環(huán)型。由于本設(shè)計(jì)中液壓缸在作用過程中是一端固定,一端在垂直面上自由擺動(dòng)的形式,因此根據(jù)表37-7-6選擇液壓缸的安裝方式為:尾部耳環(huán)聯(lián)接。4.2.7 缸蓋聯(lián)接的類型按缸蓋與缸體的聯(lián)接方式,可分為外螺紋聯(lián)接式、內(nèi)卡鍵聯(lián)接式及法蘭聯(lián)接式三種。這里采用法蘭聯(lián)接。型號說明:P37-1804.2.8擬訂液壓執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)控制回路液壓執(zhí)行元件確定之

46、后,其運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度的控制是擬訂液壓回路的核心問題。方向控制用換向閥或是邏輯控制單元來實(shí)現(xiàn)。對于一般中小流量的液壓系統(tǒng),大多數(shù)通過換向閥的有機(jī)組合實(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作。對于高壓大流量的液壓系統(tǒng),現(xiàn)多采用插裝閥于先導(dǎo)控制閥的組合來實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)剪叉式液壓升降臺其特點(diǎn):起升壓力大,運(yùn)行緩慢、平穩(wěn),能人工控制起升至某一固定高度時(shí)并保持該高度自鎖。 4.2.9液壓源系統(tǒng)液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源提供,液壓源的核心是液壓泵。在無其他輔助油源的情況下,液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量,多余的油經(jīng)過溢流閥回油箱,溢流閥同時(shí)起到開展并穩(wěn)定油源壓力的作用。容積調(diào)速系統(tǒng)多數(shù)是用變量泵供油,用安全閥限定系統(tǒng)的最高

47、壓力。為節(jié)省能源并提高效率,液壓泵的供油量要盡量于系統(tǒng)所需流量相匹配。對在工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相差較大的情況下,則采用多泵供油或變量泵供油。對于本設(shè)計(jì),由于工作周期短,循環(huán)次數(shù)少,供油量可以適當(dāng)減少以節(jié)省能源,采用單泵供油即可,不需蓄能器儲存能量。對于油液的凈化:油液的凈化裝置在液壓源中是必不可少的。一般泵的入口要裝有粗濾油器,進(jìn)入系統(tǒng)的油液根據(jù)被保護(hù)元件的要求,通過相應(yīng)的精濾油器再次過濾。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱,可在回油路上設(shè)置磁過濾或其他形式濾油器。根據(jù)液壓設(shè)備所處環(huán)境及對溫升的要求,還要考慮加熱、冷卻等措施。4.3確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)是壓力和流量,它們是設(shè)計(jì)

48、液壓系統(tǒng),選擇液壓元件的主要依據(jù)。壓力決定于外載荷。流量取決于液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度和結(jié)構(gòu)尺寸。 4.3.1載荷的組成與計(jì)算:首先,需要確定液壓缸處于最大工作壓力時(shí)的位置,通過上述的討論,得知當(dāng)液壓缸與地面夾角為最小值時(shí),也即支撐桿與地面夾角為最小值時(shí),液壓缸處于最大的工作壓力狀態(tài)下。根據(jù)軸距2.4m ,將支撐桿的長度選定2.1m/根。當(dāng)液壓缸下降至最低高度時(shí)(設(shè)此時(shí)支撐桿與地面夾角a =0a 0a =5,根據(jù)上述公式1tan tan l al a-+=-得0=9.9。 圖3-4機(jī)構(gòu)各參數(shù)現(xiàn)在a 值還是一個(gè)未知量,但a 值的大小必須在/2l 之內(nèi),初步設(shè)定/4a l =。根據(jù)活塞推力與臺面荷重

49、量關(guān)系式2cos sin(sin(l P W a l =+-得出P=13.3W 。若設(shè)/3a l =的話,就得出P=11.6W 。通過二者比較,/3a l =時(shí),活塞的最大推力P 要小于/4a l =時(shí)。即在值不變的條件下,a 與P 是成反比的。但考慮到活塞桿與支撐桿的鉸接點(diǎn)A 又不能太靠近兩支撐桿的鉸接點(diǎn)B ,否則將會在兩處鉸接點(diǎn)產(chǎn)生很大的應(yīng)力集中,以致降低疲勞強(qiáng)度。因此,應(yīng)選/3a l =比較合適。這時(shí)將/3a l =代入公式得 6c o ss i n (3s i n (P W =+- ,tan 2tan =當(dāng)平臺處于最低位置05=時(shí),液壓缸荷重P 最大,P=11.6W=11.69800=

50、113680N 。下面就根據(jù)載荷量來選取合適的液壓缸。 圖3-5液壓缸圖3-5表示一個(gè)以液壓缸為執(zhí)行元件的液壓系統(tǒng)計(jì)算簡圖。各有關(guān)參數(shù)標(biāo)注于圖上,其中w F 是作用在活塞桿上的外部載荷, m F 是活塞與缸壁以及活塞桿與導(dǎo)向套之間的密封阻力。作用在活塞桿是的外部載荷包括工作載荷g F ,導(dǎo)軌的摩擦力f F 和由于速度變化而產(chǎn)生的慣性力a F 。(1工作載荷gF常見的工作載荷有作用于活塞桿上軸線的重力、切削力、擠壓力等,這些作用力的方向與活塞的運(yùn)動(dòng)方向相同為負(fù),相反為正。在實(shí)際工作過程中,由于載荷量較大,活塞自身的重力可以忽略不計(jì),切削力與擠壓力共同組成的外力即為工作載荷g F ,在圖3中,g

51、F =P 。由于本設(shè)計(jì)按最大載荷量定為2噸來計(jì)算,所以每個(gè)液壓缸g F =P=113680N 。(2導(dǎo)軌摩擦載荷f F對于直動(dòng)型安裝的液壓缸一般都附有活塞導(dǎo)軌以固定其運(yùn)動(dòng)方向,導(dǎo)軌摩擦相對于總載荷可以忽略不計(jì),因此f F =0。(3慣性載荷a Fa F ma =,v a t=。 v 速度變化量m/st 起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間,s 。一般機(jī)械=0.10.5s ,對輕度載荷低速運(yùn)動(dòng)部件取小值,對重載荷高速部件取大值。行走機(jī)械一般取=0.51.5sa 加速度2/m s初步選定速度變化量v =0.16m/s ,t =0.6s ,則v a t =0.160.6=0.272/m s ,2/20.27270a F

52、ma t N =以上三種載荷之和稱為液壓缸的外載荷w F ,1136800270113950w g f a F F F F N =+=+=。起動(dòng)加速時(shí) w g f a F F F F =+, 穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí) w g f F F F =+, 減速制動(dòng)時(shí)w g f a F F F F =+-。工作載荷g F 并非每階段都存在,如該階段沒有工作,則g F =0。但在計(jì)算和校核時(shí),應(yīng)按照最大值取。除了外載荷w F 外,作用于活塞上的載荷F 還包括液壓缸密封處的摩擦阻力m F ,由于各種液壓缸的密封材質(zhì)和密封形式不同,密封阻力難以精確計(jì)算,一般估算為(1m m F P =- 式中m 液壓缸的機(jī)械效率,一般取

53、0.900.95,這里取0.95,1135901195680.95wmF F N =4.3.2初選系統(tǒng)壓力液壓缸的選擇要遵循系統(tǒng)壓力的大小,要根據(jù)載荷的大小和設(shè)備類型而定。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟(jì)條件及元件供應(yīng)情況等限制。在載荷一定的情況下,工作壓力低,勢必要加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸,對某些設(shè)備來說,尺寸要受到限制,從材料消耗角度看也不是很經(jīng)濟(jì);反之,壓力選的太高,對泵、缸、閥等元件的材質(zhì)、密封、制造精度也要求很高,必然要提高設(shè)備成本。一般來說,對于固定尺寸不太受限的設(shè)備,壓力可選低一些,行走機(jī)械重載設(shè)備壓力要選的高一些。按下表3-2初步選取15Mpa 。表3-3 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作

54、壓力 4.3.3計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸液壓缸的相關(guān)參數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸液壓缸有關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)見圖3-6所示: 圖3-6 液壓缸設(shè)計(jì)參數(shù)圖a 為液壓缸活塞桿工作在受壓狀態(tài),圖b 表示活塞桿受拉狀態(tài)。 活塞桿受壓時(shí)1122wmF F p A p A =-活塞桿受拉時(shí)1221wm F F p A p A =- 式中214A D =無桿腔活塞有效工作面積 2m 222(4A D d =-有桿腔活塞有效工作面積 2m1p 液壓缸工作腔壓力 Pa2p 液壓缸回油腔壓力 Pa ,其值根據(jù)回路的具體情況而定,一般可以按照下表3-3估算D 活塞直徑 m d 活塞桿直徑 m表3-4 執(zhí)行元件背壓力表 在這里我們?nèi)”硥毫?/p>

55、值20.2p MPa =在本設(shè)計(jì)中,液壓缸不存在受拉的狀態(tài),所以只考慮其收壓。一般液壓缸在收壓狀態(tài)下工作時(shí),其活塞面積為:2111F p A A p +=用運(yùn)此公式須事先確定1A 與2A 的關(guān)系,或是活塞桿徑d 與活塞直徑D 的關(guān)系,令桿徑比=d/D ,其比值可按下表選取。按工作壓力選取d/D 按速度比要求確定d/D 注:速度比 ,為活塞兩側(cè)有效面積1A 與2A 之比。即21222A D A D d =-如按工作壓力應(yīng)選取d/D=0.7,則相應(yīng)的速度比=2,由于活塞不受拉力作用,所以活塞桿收縮時(shí)可以適當(dāng)提高其速度, =2也是完全可以的。運(yùn)用直徑求法公式101.1D mm = =,可以求出d=71.8mm 。液壓缸的直徑D 和活塞桿徑d 的計(jì)算值要按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的液壓缸的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整,如與標(biāo)準(zhǔn)液壓缸參數(shù)相近,最好選用國產(chǎn)液壓缸,免于自行設(shè)計(jì)加工。按照機(jī)械手冊中工程液壓缸的技術(shù)規(guī)格表37-7-7可以選擇圓整后的參數(shù):