音樂(lè)池升降臺(tái)畢業(yè)設(shè)計(jì)(新)

音樂(lè)池升降臺(tái)液壓限制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要近年來(lái)液壓技術(shù)在各行各業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，而且不同行業(yè)的液壓系統(tǒng)也各有特點(diǎn)。升降臺(tái)是舞臺(tái)機(jī)械臺(tái)下設(shè)備中應(yīng)用最廣泛的設(shè)備之一，在專(zhuān)業(yè)歌劇院、舞劇院、話(huà)劇院的音樂(lè)池都配備著大量各種類(lèi)型的升降臺(tái)，即使是在某些以轉(zhuǎn)臺(tái)為主的話(huà)劇院，鼓形轉(zhuǎn)臺(tái)也配置著不同規(guī)格的升降臺(tái)。很多國(guó)際知名音樂(lè)廳，都配備了用于樂(lè)隊(duì)、合唱隊(duì)或大型樂(lè)器的樂(lè)池升降臺(tái)。液壓傳動(dòng)很簡(jiǎn)潔實(shí)現(xiàn)機(jī)器的自動(dòng)化，當(dāng)采納電液聯(lián)合限制后，不僅可實(shí)現(xiàn)更高程度的自動(dòng)限制過(guò)程，而且可以實(shí)現(xiàn)遙控，所以升降臺(tái)大多都采納液壓傳動(dòng)。關(guān)鍵詞：液壓傳動(dòng)，電氣限制，系統(tǒng)回路，液壓仿真目錄TOC\o"2-3"\h\z\u\t"標(biāo)題1,1"1緒論 11.1液壓技術(shù) 11.2液壓傳動(dòng)限制 21.3音樂(lè)池升降臺(tái) 31.4音樂(lè)池升降臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 42制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖 62.1基本方案 6調(diào)速方案的選擇 6壓力限制方案 6依次動(dòng)作方案 6選擇液壓動(dòng)力源 72.2繪制液壓系統(tǒng)圖 73音樂(lè)池升降臺(tái)液壓系統(tǒng)工作原理及特點(diǎn) 93.1液壓系統(tǒng)的工作原理 93.2液壓系統(tǒng)的工作特點(diǎn) 94液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定及工況分析 104.1升降機(jī)的工藝參數(shù) 104.2工況分析 105液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的計(jì)算 115.1初步估算系統(tǒng)工作壓力 115.2液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù) 11液壓缸的作用力 11缸筒內(nèi)徑的確定 11活塞桿直徑的確定 12液壓缸壁厚的確定 14液壓缸的流量 145.3速度和載荷計(jì)算 15執(zhí)行元件類(lèi)型、數(shù)量和安裝位置 15速度計(jì)算及速度變更規(guī)律 16執(zhí)行元件的載荷計(jì)算及變更規(guī)律 166液壓元件的選擇及計(jì)算 196.1液壓泵的選擇 19泵的額定流量 19泵的最高工作壓力 19確定驅(qū)動(dòng)液壓泵的功率 206.2選擇電機(jī) 226.3連軸器的選用 226.4限制閥的選用 236.4.1壓力限制閥 236.4.2流量限制閥 236.4.3方向限制閥 246.5管路過(guò)濾器選擇計(jì)算 246.5.1管路 246.5.2過(guò)濾器的選擇 256.6輔件的選擇 26溫度計(jì)的選擇 26壓力表選擇 26油箱 267電氣限制回路設(shè)計(jì) 288液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 308.1系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算 308.2計(jì)算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率 319液壓系統(tǒng)的仿真 339.1FluidSIM軟件介紹 339.2液壓系統(tǒng)仿真 349.2.1建立系統(tǒng)回路 349.2.2系統(tǒng)進(jìn)行仿真 3410結(jié)論 42參考文獻(xiàn) 43致謝 441緒論本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是依據(jù)我們機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，所駕馭的專(zhuān)業(yè)學(xué)問(wèn)而編寫(xiě)的。它突出了液壓技術(shù)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械和電氣限制的有機(jī)地融合在一起，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體。本文主要介紹音樂(lè)池升降臺(tái)的液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路、液壓系統(tǒng)的工作原理及各種液壓元件的選用。1.1液壓技術(shù)液壓技術(shù)滲透到很多領(lǐng)域，不斷在民用工業(yè)、在機(jī)床、工程機(jī)械、冶金機(jī)械、塑料機(jī)械、農(nóng)林機(jī)械、汽車(chē)、船舶等行業(yè)得到大幅度的應(yīng)用和發(fā)展，而且發(fā)展成為包括傳動(dòng)、限制和檢測(cè)在內(nèi)的一門(mén)完整的自動(dòng)化技術(shù)。現(xiàn)今，采納液壓傳動(dòng)的程度已成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的重要標(biāo)記之一。如發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)的95%的工程機(jī)械、90%的數(shù)控加工中心、95%以上的自動(dòng)線(xiàn)都采納了液壓傳動(dòng)技術(shù)。液壓傳動(dòng)相對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)來(lái)說(shuō)，是一門(mén)新技術(shù)。自1795年制成第一臺(tái)水壓機(jī)起，液壓技術(shù)就進(jìn)入了工程領(lǐng)域，1906年起先應(yīng)用于國(guó)防戰(zhàn)備武器。其次次世界大戰(zhàn)期間，由于軍事工業(yè)迫切須要發(fā)應(yīng)快和精度高的自動(dòng)限制系統(tǒng)，因而出現(xiàn)了液壓伺服系統(tǒng)。20世紀(jì)60年頭以后，由于原子能、空間技術(shù)、大型船艦及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，不斷地對(duì)液壓技術(shù)提出新的要求，液壓技術(shù)相應(yīng)也得到了很大發(fā)展，滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域中。在工程機(jī)械、冶金、軍工、農(nóng)機(jī)、汽車(chē)、輕紡、船舶、石油、航空、和機(jī)床工業(yè)中，液壓技術(shù)得到普遍應(yīng)用。近年來(lái)液壓技術(shù)已廣泛應(yīng)用于智能機(jī)器人、海洋開(kāi)發(fā)、宇宙航行、地震預(yù)料及各種電液伺服系統(tǒng)，使液壓技術(shù)的應(yīng)用提高到一個(gè)嶄新的高度。目前，液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲和高度集成化等方向發(fā)展；同時(shí)，減小元件的重量和體積，提高元件壽命，研制新的傳動(dòng)介質(zhì)以及液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)協(xié)助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化設(shè)計(jì)、微機(jī)限制等工作，也日益取得顯著成果。解放前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)落后，液壓工業(yè)完全是空白。解放后，我國(guó)經(jīng)濟(jì)獲得快速發(fā)展，液壓工業(yè)也和其它工業(yè)一樣，發(fā)展很快。20世紀(jì)50年頭就起先生產(chǎn)各種通用液壓元件。當(dāng)前，我國(guó)已生產(chǎn)出很多新型和自行設(shè)計(jì)的系列產(chǎn)品，如插裝式錐閥、電液比例閥、電液伺服閥、電液脈沖馬達(dá)以及其它新型液壓元件等。但由于過(guò)去基礎(chǔ)薄弱，所生產(chǎn)的液壓元件，在品種與質(zhì)量等方面和國(guó)外先進(jìn)水平相比，還存在肯定差距，我國(guó)液壓技術(shù)也將獲得進(jìn)一步發(fā)展，它在各個(gè)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，可以預(yù)見(jiàn)，液壓技術(shù)也將獲得進(jìn)一步發(fā)展，它在各個(gè)工業(yè)部門(mén)中的用應(yīng)，也將會(huì)越來(lái)越廣泛?，F(xiàn)代機(jī)械一般多是機(jī)械、電氣、液壓三者緊密聯(lián)系，結(jié)合的一個(gè)綜合體。液壓傳動(dòng)與機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)并列為三大傳統(tǒng)形式，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在現(xiàn)代機(jī)械的設(shè)計(jì)工作中占有重要的地位。1.2液壓傳動(dòng)限制液壓傳動(dòng)限制是工業(yè)中常常用到的一種限制方式，它采納液壓完成傳遞能量的過(guò)程。因?yàn)橐簤簜鲃?dòng)限制方式的敏捷性和便捷性，液壓限制在工業(yè)上受到廣泛的重視。液壓傳動(dòng)是探討以有壓流體為能源介質(zhì)，來(lái)實(shí)現(xiàn)各種機(jī)械和自動(dòng)限制的學(xué)科。液壓傳動(dòng)利用這種元件來(lái)組成所須要的各種限制回路，再由若干回路有機(jī)組合成為完成肯定限制功能的傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)完成能量的傳遞、轉(zhuǎn)換和限制。從原理上來(lái)說(shuō)，液壓傳動(dòng)所基于的最基本的原理就是帕斯卡原理，就是說(shuō)，液體各處的壓強(qiáng)是一樣的，這樣，在平衡的系統(tǒng)中，比較小的活塞上面施加的壓力比較小，而大的活塞上施加的壓力也比較大，這樣能夠保持液體的靜止。所以通過(guò)液體的傳遞，可以得到不同端上的不同的壓力，這樣就可以達(dá)到一個(gè)變換的目的。我們所常見(jiàn)到的液壓千斤頂就是利用了這個(gè)原理來(lái)達(dá)到力的傳遞。液壓傳動(dòng)中所須要的元件主要有動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、限制元件、協(xié)助元件等。液壓動(dòng)力元件是為液壓系統(tǒng)產(chǎn)生動(dòng)力的部件，主要包括各種液壓泵。液壓泵依靠容積變更原理來(lái)工作，所以一般也稱(chēng)為容積液壓泵。齒輪泵是最常見(jiàn)的一種液壓泵，它通過(guò)兩個(gè)嚙合的齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)使得液體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。其他的液壓泵還有葉片泵、柱塞泵，在選擇液壓泵的時(shí)候主要須要留意的問(wèn)題包括消耗的能量、效率、降低噪音。

液壓執(zhí)行元件是用來(lái)執(zhí)行將液壓泵供應(yīng)的液壓能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的裝置，主要包括液壓缸和液壓馬達(dá)。液壓馬達(dá)是與液壓泵做相反的工作的裝置，也就是把液壓的能量轉(zhuǎn)換稱(chēng)為機(jī)械能，從而對(duì)外做功。

液壓限制元件用來(lái)限制液體流淌的方向、壓力的凹凸以及對(duì)流量的大小進(jìn)行預(yù)期的限制，以滿(mǎn)意特定的工作要求。正是因?yàn)橐簤合拗圃骷拿艚菪?，使得液壓限制系統(tǒng)能夠完成不同的活動(dòng)。液壓限制元件依據(jù)用途可以分成壓力限制閥、流量限制閥、方向限制閥。依據(jù)操作方式可以分成人力操縱閥、機(jī)械操縱法、電動(dòng)操縱閥等。

除了上述的元件以外，液壓限制系統(tǒng)還須要液壓協(xié)助元件。這些元件包括管路和管接頭、油箱、過(guò)濾器、蓄能器和密封裝置。通過(guò)以上的各個(gè)器件，我們就能夠建設(shè)出一個(gè)液壓回路。所謂液壓回路就是通過(guò)各種液壓器件構(gòu)成的相應(yīng)的限制回路。依據(jù)不同的限制目標(biāo)，我們能夠設(shè)計(jì)不同的回路，比如壓力限制回路、速度限制回路、多缸工作限制回路等。在表演中廣泛應(yīng)用音樂(lè)池升降臺(tái)，其傳動(dòng)及限制系統(tǒng)大部份采納的是液壓裝置。因此對(duì)音樂(lè)池升降臺(tái)液壓限制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也將圍圍著對(duì)液壓動(dòng)力元件、液壓執(zhí)行元件、液壓限制元件、液壓協(xié)助元件以及液壓回路的選擇而進(jìn)行。1.3音樂(lè)池升降臺(tái)為滿(mǎn)意當(dāng)代觀眾的需求，求得完備的效果，舞臺(tái)上除了燈光、音響外，舞臺(tái)機(jī)械尤為重要。舞臺(tái)上設(shè)有吊桿、吊點(diǎn)、燈光渡橋、燈光吊籠、防火幕，臺(tái)下設(shè)有升降臺(tái)、車(chē)臺(tái)、轉(zhuǎn)臺(tái)、升降樂(lè)池等，有的升降臺(tái)中配套轉(zhuǎn)臺(tái)，或轉(zhuǎn)臺(tái)中有升降臺(tái)。升降臺(tái)是舞臺(tái)下機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用最廣泛的設(shè)備之一，在專(zhuān)業(yè)歌劇院、舞劇院、話(huà)劇院以及很多國(guó)際知名音樂(lè)廳里都配備著各種類(lèi)型的升降臺(tái)。他具有快速遷換布景、滿(mǎn)意舞臺(tái)的工藝布置的須要、滿(mǎn)意舞美設(shè)計(jì)和劇目編導(dǎo)人員的須要、制造特殊的氣氛和效果、依據(jù)表演的須要變更舞臺(tái)形式等作用。音樂(lè)池升降臺(tái)升至舞臺(tái)平面時(shí)，擴(kuò)大舞臺(tái)表演區(qū)。音樂(lè)池升降臺(tái)降至樂(lè)池底部以便樂(lè)隊(duì)演奏，增加了劇場(chǎng)。升降舞臺(tái)在降至最低時(shí)，和下舞臺(tái)面平，演員可以站立在升降舞臺(tái)臺(tái)面上；舞臺(tái)升至最高時(shí)，和主舞臺(tái)面平，從而使演員從臺(tái)下隱藏室緩緩升至主舞臺(tái)上，給觀眾一種意想不到的視覺(jué)效果，可利用升降臺(tái)不同的高度變更來(lái)變更舞臺(tái)的形態(tài)，適應(yīng)劇情對(duì)布景或場(chǎng)地的要求，充分滿(mǎn)意了音樂(lè)劇、歌劇、芭蕾、戲劇和綜合文藝演出的不同須要，使觀眾能夠享受全面的舞臺(tái)藝術(shù)魅力，以節(jié)約搭景消耗的人力、物力。按移動(dòng)的方法不同分：固定式升降機(jī)、拖拉式升降機(jī)、自行式升降機(jī)、車(chē)載式升降機(jī)等。依據(jù)升降機(jī)構(gòu)的不同分：剪叉式升降機(jī)、升縮式升降機(jī)、套筒式升降機(jī)、升縮臂式升降機(jī)、折臂式升降機(jī)如圖1-1。圖1-1音樂(lè)池升降臺(tái)1.4音樂(lè)池升降臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)（1）傳動(dòng)平穩(wěn)在液壓傳動(dòng)裝置中，由于油液的壓縮量特別小，在通常壓力下可以認(rèn)為不行壓縮，依靠油液的連續(xù)流淌進(jìn)行傳動(dòng)。油液有吸振實(shí)力，在油路中還可以設(shè)置液壓緩沖裝置，故不像機(jī)械機(jī)構(gòu)因加工和裝配誤差會(huì)引起振動(dòng)扣撞擊，使傳動(dòng)特別平穩(wěn)，便于實(shí)現(xiàn)常見(jiàn)的換向；因此它廣泛地應(yīng)用在要求傳動(dòng)平穩(wěn)的機(jī)械上，例如磨床幾乎全都采納了液壓傳動(dòng)。（2）質(zhì)量輕體積小重量輕、體積小、運(yùn)動(dòng)慣性小、反應(yīng)速度快液壓傳動(dòng)與機(jī)械、電力等傳動(dòng)方式相比，在輸出同樣功率的條件下，體積和質(zhì)量可以削減很多，因此慣性小、動(dòng)作靈敏；這對(duì)液壓仿形、液壓自動(dòng)限制和要求減輕質(zhì)量的機(jī)器來(lái)說(shuō)，是特殊重要的。例如我國(guó)生產(chǎn)的挖掘機(jī)在采納液壓傳動(dòng)后，比采納機(jī)械傳動(dòng)時(shí)的質(zhì)量減輕了1T。（3）承載實(shí)力大液壓傳動(dòng)易于獲得很大的力和轉(zhuǎn)矩，因此廣泛用于壓制機(jī)、隧道掘進(jìn)機(jī)、萬(wàn)噸輪船操舵機(jī)和萬(wàn)噸水壓機(jī)等。一般采納礦物油作為工作介質(zhì)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)面可自行潤(rùn)滑，運(yùn)用壽命長(zhǎng)。（4）簡(jiǎn)潔實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速在液壓傳動(dòng)中，調(diào)整液體的流量就可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)凋速，并且調(diào)速范圍很大，可達(dá)2000︰1，很簡(jiǎn)潔獲得極低的速度。（5）易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載愛(ài)護(hù)液壓系統(tǒng)中實(shí)行了很多平安愛(ài)護(hù)措施，能夠自動(dòng)防止過(guò)載，避開(kāi)發(fā)生事故。（6）液壓元件能夠自動(dòng)潤(rùn)滑由于采納液壓油作為工作介質(zhì)，使液壓傳動(dòng)裝置能自動(dòng)潤(rùn)滑，因此元件的運(yùn)用壽命較長(zhǎng)。（7）簡(jiǎn)潔實(shí)現(xiàn)困難的動(dòng)作采納液壓傳動(dòng)能獲得各種困難的機(jī)械動(dòng)作，如仿形車(chē)床的液壓仿形刀架、數(shù)控銑床的液壓工作臺(tái)，可加工出不規(guī)則形態(tài)的零件。（8）簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)采納液壓傳動(dòng)可大大地簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，從而削減了機(jī)械零部件數(shù)目。（9）便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化當(dāng)采納電液聯(lián)合限制后，不僅可實(shí)現(xiàn)更高程度的自動(dòng)限制過(guò)程，而且可以實(shí)現(xiàn)遙控液壓系統(tǒng)中，液體的壓力、流量和方向是特別簡(jiǎn)潔限制的，再加上電氣裝置的協(xié)作，很簡(jiǎn)潔實(shí)現(xiàn)困難的自動(dòng)工作循環(huán)。目前，液壓傳動(dòng)在組合機(jī)床和自動(dòng)線(xiàn)上應(yīng)用得很普遍。（10）便于實(shí)現(xiàn)“三化”液壓元件易于實(shí)現(xiàn)系列比、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化。也易于設(shè)計(jì)和組織專(zhuān)業(yè)性大批量生產(chǎn)，從而可提高生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本。2制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖2.1基本方案2.1.1調(diào)速方案的選擇調(diào)速方案對(duì)液壓系統(tǒng)的性能起確定作用，選擇調(diào)速方案時(shí)，應(yīng)依據(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)采納節(jié)流調(diào)速回路，節(jié)流調(diào)速一般采納定量泵，用流量限制閥變更輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來(lái)調(diào)整速度。節(jié)流調(diào)速又分別有進(jìn)油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式。進(jìn)油節(jié)流啟動(dòng)沖擊小，回油節(jié)流常用于有負(fù)載的場(chǎng)合，旁路節(jié)流多用于高速。節(jié)流調(diào)速一般采納開(kāi)試循環(huán)形式，在開(kāi)試系統(tǒng)中，液壓泵從油箱吸油，壓力油流經(jīng)系統(tǒng)釋放能量后，在排回油箱。開(kāi)試回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，散熱性好，但油箱體積大，簡(jiǎn)潔混入空氣。節(jié)流調(diào)速回路具有以下特點(diǎn)：承載實(shí)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。節(jié)流調(diào)速適合升降臺(tái)的液壓系統(tǒng)的調(diào)速方案，故選擇節(jié)流調(diào)速，回路效率低，功率損失大。2.1.2壓力限制方案液壓執(zhí)行元件工作時(shí)，要求系統(tǒng)保持肯定的工作壓力或肯定壓力范圍內(nèi)工作，也有的須要多級(jí)連續(xù)或無(wú)級(jí)連續(xù)調(diào)整壓力，一般在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，通常由定量泵供油，用溢流閥調(diào)整所需壓力，并保持恒定。在容積調(diào)速系統(tǒng)中，用變量泵供油，用平安閥起平安愛(ài)護(hù)作用。在有些液壓系統(tǒng)中，有時(shí)須要流量不大的高壓油，這時(shí)可考慮用增壓回路得到高壓，而不用單設(shè)高壓泵。液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)中，某段時(shí)間不須要供油，而又不便停泵的狀況下，需考慮選擇卸荷回路。在系統(tǒng)的某個(gè)局部，工作壓力需低于主油源壓力時(shí)，要考慮采納減壓回路來(lái)獲得所需的工作壓力。所以升降臺(tái)的壓力限制由定量泵供油，用溢流閥調(diào)整所需壓力，并保持恒定。2.1.3依次動(dòng)作方案主機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的依次動(dòng)作，依據(jù)設(shè)備類(lèi)型不同，有的按固定程序運(yùn)行，有的則是隨機(jī)的或人為的。工程機(jī)械的操縱機(jī)構(gòu)多為手動(dòng)，一般用手動(dòng)的多路換向閥限制。加工機(jī)械的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的依次動(dòng)作多采納行程限制，當(dāng)工作部件移動(dòng)到肯定位置時(shí)，通過(guò)電氣行程開(kāi)關(guān)發(fā)出電信號(hào)給電磁鐵推動(dòng)電磁閥或干脆壓下行程閥來(lái)限制接續(xù)的動(dòng)作。運(yùn)用分流閥，既可以使四個(gè)液壓缸的進(jìn)油流量相等，也可以使兩缸的回油量相等，從而液壓缸來(lái)回均同步。為滿(mǎn)意四個(gè)液壓缸的流量須要，本回路即是。分流集流閥亦只能保證速度同步，同步精度一般為2-5%。按下上升啟動(dòng)四個(gè)液壓缸同步上升，液壓缸上升到上限位置遇到行程開(kāi)關(guān)換向閥換中位，系統(tǒng)壓力保持不變。按下下降按鈕四個(gè)液壓缸同步下降，下降到下限位置遇到行程開(kāi)關(guān)換向閥換中位，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)卸荷。2.1.4選擇液壓動(dòng)力源液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來(lái)供應(yīng)，液壓源的核心是液壓泵，它將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗?。由于機(jī)械作用，油泵在其進(jìn)油口產(chǎn)生局部真空。油液在大氣壓力的作用下通過(guò)進(jìn)油口進(jìn)入油泵內(nèi)部。油液再推動(dòng)油液進(jìn)入液壓系統(tǒng)。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)一般用定量泵供油，在無(wú)其他協(xié)助油源的狀況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱，溢流閥同時(shí)起到限制并穩(wěn)定油源壓力的作用。對(duì)在工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相差較大的狀況，一般采納多泵供油或變量泵供油。對(duì)長(zhǎng)時(shí)間所需流量較小的狀況，可增設(shè)蓄能器做協(xié)助油源。油液的凈扮裝置是液壓源中不行缺少的。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱，可在回油路上設(shè)置磁性過(guò)濾器或其他型式的過(guò)濾器，故選擇變量泵供油。2.2繪制液壓系統(tǒng)圖依據(jù)上述分析，可以基本擬訂本次所設(shè)計(jì)的液壓限制系統(tǒng)的原理圖及電磁鐵動(dòng)作如表2-1所示：表2-1電磁鐵動(dòng)作電磁鐵動(dòng)作YA1YA2YA3YA4YA5快速上升+-+--勻速上升+-+-+下降-+-+-停止初步擬定液壓系統(tǒng)原理圖如圖2-1所示：圖2-1液壓系統(tǒng)圖1液壓缸；2過(guò)濾器；3溫度計(jì)；4液位計(jì)；5電機(jī)；6液壓泵；7溢流閥；8壓力表；9分流閥；10、11三位四通電磁換向閥；12、15單項(xiàng)節(jié)流閥；13、14節(jié)流閥；16、17、18、19液壓缸；20二位二通電磁換向閥；21調(diào)速閥3音樂(lè)池升降臺(tái)液壓系統(tǒng)工作原理及特點(diǎn)3.1液壓系統(tǒng)的工作原理當(dāng)按下啟動(dòng)動(dòng)按鈕電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，液壓泵起先工作，把油箱的油通過(guò)分流閥等量分流到兩個(gè)三位四通的電磁換向閥。當(dāng)按下快速上升按鈕，電磁鐵得電，換向閥1工作在左位，換向閥2工作在右位。油液通過(guò)節(jié)流閥流向四個(gè)液壓缸，四個(gè)液壓缸同步快速上升，油液在通過(guò)節(jié)流閥在流回油箱。當(dāng)液壓缸上升到上限位置遇到行程開(kāi)關(guān)，電磁鐵失電，兩換向閥同時(shí)換中位，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)保壓。當(dāng)按下勻速上升按鈕，電磁鐵得電，換向閥1工作在左位，換向閥2工作在右位。油液通過(guò)節(jié)流閥流向四個(gè)液壓缸，四個(gè)液壓缸同步勻速上升，油液在通過(guò)節(jié)流閥在流回油箱。當(dāng)液壓缸上升到上限位置遇到行程開(kāi)關(guān)，電磁鐵失電，兩換向閥同時(shí)換中位，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)保壓。當(dāng)按下下降按鈕，電磁鐵得電，換向閥1工作在右位，換向閥2工作在左位。油液通過(guò)節(jié)流閥流向四個(gè)液壓缸，四個(gè)液壓缸同步下降，油液在通過(guò)單向閥在流回油箱。當(dāng)液壓缸下降到下限位置遇到行程開(kāi)關(guān)，電磁鐵失電，兩換向閥同時(shí)換中位，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)卸荷。當(dāng)液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障等要求緊急停止時(shí)，按下停止按鈕，電磁閥復(fù)位，電磁閥都失電，兩個(gè)換向閥都置中位，整個(gè)系統(tǒng)停止。3.2液壓系統(tǒng)的工作特點(diǎn)該升降臺(tái)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)主要供應(yīng)動(dòng)力，他們兩者共同作用實(shí)現(xiàn)升降機(jī)的功能。這里主要介紹液壓系統(tǒng)，升降臺(tái)的液壓系統(tǒng)的一個(gè)完整的循環(huán)包括快速上升、停止、勻速上升、停止、下降、停止六個(gè)階段。實(shí)現(xiàn)四個(gè)液壓缸速度同步和位置的同步。速度同步是指各缸的運(yùn)動(dòng)速度相同，而位置同步則須要保證各缸在運(yùn)動(dòng)中和停止時(shí)位置均相同，對(duì)樂(lè)池升降臺(tái)來(lái)講，對(duì)同步的要求應(yīng)當(dāng)是嚴(yán)格意義上的位置同步，即四缸不管是在運(yùn)動(dòng)中還是在停止時(shí)，都應(yīng)當(dāng)保持位置相同。這樣才能保證樂(lè)隊(duì)在演唱時(shí)，不會(huì)因?yàn)樯蹬_(tái)的升起和下降時(shí)，升降臺(tái)傾斜而站立不穩(wěn)，其中液壓系統(tǒng)還要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的卸荷，保壓防止升降臺(tái)應(yīng)超載而下降，影響演出或發(fā)生意外事故。4液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定及工況分析4.1升降機(jī)的工藝參數(shù)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：2500系統(tǒng)工作壓力：2系統(tǒng)流量：16.7最低高度：200最大起上升度：1500最大高度：1700電源：380,504.2工況分析升降舞臺(tái)是舞臺(tái)機(jī)械臺(tái)下設(shè)備中應(yīng)用最廣泛的設(shè)備之一，在專(zhuān)業(yè)的歌劇院、舞劇院、話(huà)劇院，都配有著大量各種類(lèi)型的升降臺(tái)，以國(guó)家大劇院為例，歌劇院臺(tái)下設(shè)備中，就有升降臺(tái)四十五臺(tái)，戲劇場(chǎng)的鼓形轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)，設(shè)置了兩塊升降臺(tái)和十三塊升降塊，音樂(lè)廳臺(tái)下設(shè)有三塊升降臺(tái)和一塊鋼琴升降臺(tái)。本次設(shè)計(jì)的主要用來(lái)做演員上場(chǎng)時(shí)用的升降臺(tái)，或鋼琴師用的升降臺(tái)載荷不是很大，最大上升高度可以達(dá)到2，行走速度16.8，電機(jī)功率3。5液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的計(jì)算5.1初步估算系統(tǒng)工作壓力液壓缸的有效工作壓力可以依據(jù)表5-1、5-2所示：表5-1液壓缸牽引力與工作壓力之間的關(guān)系牽引力F（能）<55-1010-2020-3030-50>50工作壓P(MPa）<0.8-101.5-22.5-33-44-5>5-7表5-2各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力機(jī)床類(lèi)型機(jī)床農(nóng)業(yè)機(jī)械液壓機(jī)小型工程機(jī)械大型挖掘機(jī)械磨床組合機(jī)床龍門(mén)機(jī)床拉床建筑工程重型機(jī)械液壓鑿巖機(jī)起重運(yùn)輸機(jī)械工作壓\MPa0.8-23-52-88-1010-1820-32由于該液壓缸推力即牽引力10，依據(jù)上面的兩個(gè)表可以初步確定液壓缸的工作壓力為=2。5.2液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù)5.2.1液壓缸的作用力液壓缸的作用力剛好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(wú)桿腔時(shí)產(chǎn)生的推力由參考文獻(xiàn)[1]可知：（5-1）式中：—液壓缸的工作壓力，單位為，??；—活塞內(nèi)徑，單位為，??；—液壓缸的效率，取。代入數(shù)據(jù):==10.3即液壓缸工作時(shí)產(chǎn)生的推力為10.3。5.2.2缸筒內(nèi)徑的確定該液壓缸宜依據(jù)推力要求來(lái)計(jì)算缸筒內(nèi)經(jīng)，計(jì)算式如下由參考文獻(xiàn)[5]可知：要求活塞無(wú)桿腔的推力為時(shí)，其內(nèi)徑為：（5-2）式中：—活塞桿直徑缸、筒內(nèi)徑，單位為；—無(wú)桿腔推力，單位為；—工作壓力，單位為；—液壓缸機(jī)械效率，取=0.95。代入數(shù)據(jù)：==0.083=83取圓整值為=90液壓缸的內(nèi)徑，活塞的的外徑要取標(biāo)注值是因?yàn)榛钊突钊麠U還要有其它的零件相互協(xié)作，如密封圈等，而這些零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，有特地的生產(chǎn)廠(chǎng)家，故活塞和液壓缸的內(nèi)徑也應(yīng)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化，以便選用標(biāo)準(zhǔn)件。5.2.3活塞桿直徑的確定（1）活塞桿直徑依據(jù)受力狀況和液壓缸的結(jié)構(gòu)形式來(lái)確定由參考文獻(xiàn)[8]可知：受拉時(shí)：（5-3）受壓時(shí)：，，該液壓缸的工作壓力為為：=,取。（2）活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算活塞桿在穩(wěn)定狀況下，假如只受推力或拉力，可以近似的用直桿承受拉壓載荷的簡(jiǎn)潔強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行由參考文獻(xiàn)[4]可知：（5-4）式中：—活塞桿的推力，單位為；—活塞桿直徑，單位為；—材料的許用應(yīng)力，單位為，活塞桿用45號(hào)鋼。，，代入數(shù)據(jù)：=6.3<故活塞桿的強(qiáng)度滿(mǎn)意要求。（3）穩(wěn)定性校核該活塞桿不受偏心載荷，依據(jù)等截面法，將活塞桿和缸體視為一體，其瘦長(zhǎng)比為由參考文獻(xiàn)[7]可知：時(shí)，在該設(shè)計(jì)及安裝形式中，液壓缸兩端采納鉸接，其值分別為：，，將上述值代入式中得：故校核采納的式子為：（5-5）式中：=1，安裝形式系數(shù)；—活塞桿材料的彈性模量，鋼材??；—活塞桿截面的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，取；—計(jì)算長(zhǎng)度，取=1.06。代入數(shù)據(jù)：=371其穩(wěn)定條件為：（5-6）式中：—穩(wěn)定平安系數(shù)，一般取=，取=3；—液壓缸的最大推力。代入數(shù)據(jù)：=故活塞桿的穩(wěn)定性滿(mǎn)意要求。5.2.4液壓缸壁厚的確定液壓缸壁厚又結(jié)構(gòu)和工藝要求等確定，一般依據(jù)薄壁筒計(jì)算，壁厚由下式確定由參考文獻(xiàn)[11]可知：（5-7）式中：—液壓缸內(nèi)徑，單位為；—缸體壁厚，單位為；—液壓缸最高工作壓力，單位為，一般??；—缸體材料的許用應(yīng)力，鋼材取。代入數(shù)據(jù)：考慮到液壓缸的加工要求，將其壁厚適當(dāng)加厚，取壁厚。5.2.5液壓缸的流量液壓缸的流量余缸徑和活塞的運(yùn)動(dòng)有關(guān)系，當(dāng)液壓缸的供油量Q不變時(shí)，除去在形程起先和結(jié)束時(shí)有一加速和減速階段外，活塞在行程的中間大多數(shù)時(shí)間保持恒定速度，液壓缸的流量可以計(jì)算如下由參考文獻(xiàn)[6]可知：（5-8）式中：—活塞的有效工作面積，對(duì)于無(wú)桿腔；—活塞的容積效率，采納彈形密封圈時(shí)=1，采納活塞環(huán)時(shí)=0.98；為液壓缸的最大運(yùn)動(dòng)速度，單位為。代入數(shù)據(jù)：即液壓缸以其最大速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，所須要的流量為，以其最小運(yùn)動(dòng)速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，所須要的流量為。5.3速度和載荷計(jì)算5.3.1執(zhí)行元件類(lèi)型、數(shù)量和安裝位置類(lèi)型選擇如表5-3所示：表5-3執(zhí)行元件類(lèi)型的選擇運(yùn)動(dòng)形式往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)往復(fù)搖擺短行程長(zhǎng)行程高速低速搖擺液壓馬達(dá)執(zhí)行元件的類(lèi)型活塞缸柱塞缸

液壓馬達(dá)和絲杠螺母機(jī)構(gòu)高速液壓馬達(dá)低速液壓馬達(dá)依據(jù)上表選擇執(zhí)行元件類(lèi)型為活塞缸，再依據(jù)其運(yùn)動(dòng)要求進(jìn)一步選擇液壓缸類(lèi)型為雙作用單活塞桿無(wú)緩沖式液壓缸。數(shù)量：該升降平臺(tái)為雙單叉結(jié)構(gòu)，故其采納的液壓缸數(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)，氣缸體可以在垂直面內(nèi)搖擺，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(guò)橫梁活塞的推力逐次向外傳遞，使升降機(jī)升降。5.3.2速度計(jì)算及速度變更規(guī)律參考國(guó)內(nèi)升降臺(tái)類(lèi)產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)可知。最大起上升度為1500時(shí)，其平均起升時(shí)間為45，就是從液壓缸活塞起先運(yùn)動(dòng)到活塞行程末端所用時(shí)間大約為45，設(shè)本升降臺(tái)的最小升降時(shí)間為40,最大升降時(shí)間為50。由此便可以計(jì)算執(zhí)行元件的速度由參考文獻(xiàn)[9]可知:（5-12）式中：—執(zhí)行元件的速度，單位為；—液壓缸的行程，單位為；—時(shí)間，單位為。當(dāng)時(shí)：=0.0132當(dāng)時(shí)：液壓缸的速度在整個(gè)行程過(guò)程中都比較平穩(wěn)，無(wú)明顯變更，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，因此速度變更不明顯，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(shuō)升降機(jī)在整個(gè)工作過(guò)程中無(wú)明顯的加減速階段，其運(yùn)動(dòng)速度比較平穩(wěn)。5.3.3執(zhí)行元件的載荷計(jì)算及變更規(guī)律執(zhí)行元件的載荷即為液壓缸的總阻力，油缸要運(yùn)動(dòng)必需克服其阻力才能運(yùn)行，因此在次計(jì)算油缸的總阻力即可，油缸的總阻力包括：阻礙工作運(yùn)動(dòng)的切削力，運(yùn)動(dòng)部件之間的摩擦阻力，密封裝置的摩擦阻力，起動(dòng)制動(dòng)或換向過(guò)程中的慣性力，回油腔因被壓作用而產(chǎn)生的阻力，即液壓缸的總阻力也就是它的最大牽引力由參考文獻(xiàn)[12]可知：（5-10）（1）切削力。依據(jù)其概念阻礙工作運(yùn)動(dòng)的力，在本設(shè)計(jì)中即為額定負(fù)載的重力和支架以及上頂板的重力：其計(jì)算式為：（5-11）（2）摩擦力。各運(yùn)動(dòng)部件之間的相互摩擦力由于運(yùn)動(dòng)部件之間為無(wú)潤(rùn)滑的鋼-鋼之間的接觸摩擦，取其詳細(xì)計(jì)算式為：（5-12）（3）密封裝置的密封阻力。依據(jù)密封裝置的不同，分別采納下式計(jì)算由參考文獻(xiàn)[12]可知：Y形密封圈：（5-13）式中：—摩擦系數(shù)，??；—密封處的工作壓力，單位為；—密封處的直徑，單位為；—密封圈有效高度，單位為。（4）運(yùn)動(dòng)部件的慣性力。其計(jì)算式為：（5-14）式中：—運(yùn)動(dòng)部件的總重力，單位為；—重力加速度，單位為；—啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)的速度變量，單位為；—起動(dòng)制動(dòng)所須要的時(shí)間，單位為。對(duì)于行走機(jī)械取，本設(shè)計(jì)中取值為（5）背壓力。背壓力在此次計(jì)算中忽視，而將其計(jì)入液壓系統(tǒng)的效率之中。由上述說(shuō)明可以計(jì)算出液壓缸的總阻力為：（5-15）==(204.8+316+120+188+2500)×9.8+0.15(204.8+316+120)×9.8+(204.8+316+120+188+2500)×0.4+(204.8+316+120+188+2500)×9.8×0.05=40液壓缸的總負(fù)載40，該系統(tǒng)中共有四個(gè)液壓缸個(gè)液壓缸，故每個(gè)液壓缸須要克服的阻力為10。該升降臺(tái)的額定載荷為2500，其負(fù)載變更范圍為0-2500，在工作過(guò)程中無(wú)沖擊負(fù)載的作用，負(fù)載在工作過(guò)程中無(wú)變更，也就是該升降臺(tái)受恒定負(fù)載的作用。6液壓元件的選擇及計(jì)算液壓元件主要包括有：油泵，電機(jī)，各種限制閥，管路，過(guò)濾器等。有液壓元件的不同連接組合構(gòu)成了功能各異的液壓回路，下面依據(jù)主機(jī)的要求進(jìn)行液壓元件的選擇計(jì)算。6.1液壓泵的選擇液壓泵是液壓系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)扮裝置，是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能的動(dòng)力元件。為液壓系統(tǒng)供應(yīng)具有肯定壓力和流量的液壓液。液壓泵的性能好壞干脆影響液壓系統(tǒng)工作的牢靠性和穩(wěn)定性6.1.1泵的額定流量泵的流量應(yīng)滿(mǎn)意執(zhí)行元件最高速度要求，所以泵的輸出流量應(yīng)依據(jù)系統(tǒng)所須要的最大流量和泄漏量來(lái)確定有參考文獻(xiàn)[6]可知：（6-1）式中：—泵的輸出流量，單位為；—系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般??；—液壓缸實(shí)際須要的最大流量，單位為；—執(zhí)行元件個(gè)數(shù)。代入數(shù)據(jù)：對(duì)于工作過(guò)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?。?.1.2泵的最高工作壓力泵的工作壓力應(yīng)當(dāng)依據(jù)液壓缸的工作壓力來(lái)確定，即（6-2）式中：—泵的工作壓力，單位為Pa；—執(zhí)行元件的最高工作壓力，單位為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)潔的油路可以取,對(duì)于進(jìn)油路有調(diào)速閥和管路比較困難的系統(tǒng)可以取。代入數(shù)據(jù)：考慮到液壓系統(tǒng)的壓力及油泵的運(yùn)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3.125-4.0，取其額定壓力為4。6.1.3確定驅(qū)動(dòng)液壓泵的功率（1）當(dāng)液壓泵的壓力和流量比較衡定時(shí)，所需功率為由參考文獻(xiàn)[7]可知：（6-3）式中：—液壓泵的最大工作壓力，單位為N/m2；—液壓泵的流量，單位為m3/s；—液壓泵的總效率。各種形式液壓泵的總效率可參考如表6-1所示估取，液壓泵規(guī)格大，取大值，反之取小值，定量泵取大值，變量泵取小值。表6-1液壓泵的總效率液壓泵的類(lèi)型齒輪泵螺桿泵葉片泵柱塞泵總效率0.6-0.70.65-0.80.6-0.750.8-0.85（2）在工作循環(huán)中，泵的壓力和流量有顯著變更時(shí)，可分別計(jì)算出工作循環(huán)中各個(gè)階段所需的驅(qū)動(dòng)功率，然后求其平均值。按上述功率和泵的轉(zhuǎn)速，可以從產(chǎn)品樣本中選取標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)，再進(jìn)行驗(yàn)算，使電動(dòng)機(jī)發(fā)出最大功率時(shí)，其超載量在允許范圍內(nèi)。（3）電機(jī)的功率也可以依據(jù)技術(shù)手冊(cè)找，可以查得電機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率為4KW，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4KW。依據(jù)上面所計(jì)算的最大壓力和流量，查液壓元件產(chǎn)品樣本，選擇與和相當(dāng)?shù)囊簤罕玫囊?guī)格型號(hào)。上面所計(jì)算的最大壓力是系統(tǒng)靜態(tài)壓力，系統(tǒng)工作過(guò)程中存在著過(guò)渡過(guò)程的動(dòng)態(tài)壓力，而動(dòng)態(tài)壓力往往比靜態(tài)壓力高得多，所以泵的額定壓力應(yīng)比系統(tǒng)最高壓力大25%-60%，使液壓泵有肯定的壓力儲(chǔ)備。若系統(tǒng)屬于高壓范圍，壓力儲(chǔ)備取小值；若系統(tǒng)屬于中低壓范圍，壓力儲(chǔ)備取大值。依據(jù)上述計(jì)算最終選取三螺桿泵：液壓泵為三螺桿泵，其參數(shù)如下：轉(zhuǎn)速：，2900壓力：，4流量：，26.6功率：，4吸入口直徑：，25排出口直徑：，20重量：，11允許吸上真空高度：()，5制造廠(chǎng)：北京其次機(jī)床廠(chǎng)說(shuō)明：三螺桿泵的運(yùn)用、安裝、維護(hù)要求。運(yùn)用要求：一般用于液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的三螺桿泵多采納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0.03，徑向跳動(dòng)不得大于0.05）,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(jué)輕快。泵的進(jìn)油管道不得過(guò)長(zhǎng)，彎頭不宜過(guò)多，進(jìn)油口管道應(yīng)接有過(guò)濾器，其濾孔一般可用40目到60目過(guò)濾網(wǎng)，過(guò)濾器不允許露出油面，當(dāng)泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，其油面離過(guò)濾器頂面至少有100,以免吸入空氣，甭的吸油高度應(yīng)小于500。維護(hù)要求：為愛(ài)護(hù)泵的平安，必需在泵的壓油管道上裝平安閥（溢流閥）和壓力表。6.2選擇電機(jī)依據(jù)上述計(jì)算過(guò)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(mǎn)意要求，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(mǎn)載時(shí)轉(zhuǎn)速：電流：效率：85.5%凈重：45額定轉(zhuǎn)矩：電機(jī)的安裝形式為型基座號(hào)：112，極數(shù)：4，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)基座號(hào)：6.3連軸器的選用連軸器的選擇應(yīng)依據(jù)負(fù)載狀況，計(jì)算轉(zhuǎn)矩，軸端直徑和工作轉(zhuǎn)速來(lái)選擇。計(jì)算轉(zhuǎn)矩由下式求出由參考文獻(xiàn)[5]可知：（6-4）式中：—需用轉(zhuǎn)矩，見(jiàn)各連軸器標(biāo)準(zhǔn)，單位為；—驅(qū)動(dòng)功率，單位為；—工作轉(zhuǎn)速，單位為；—工況系數(shù)，取=1.5。代入數(shù)據(jù)：據(jù)此可以選擇連軸器的型號(hào)如下：名稱(chēng)：撓性連軸器彈性套柱銷(xiāo)連軸器許用轉(zhuǎn)矩：許用轉(zhuǎn)速：4700軸孔直徑：，，16，18，19軸孔長(zhǎng)度：Y型：L=42，D=95重量：1.96.4限制閥的選用液壓系統(tǒng)應(yīng)盡可能多的由標(biāo)準(zhǔn)液壓限制元件組成，液壓限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(guò)該閥的最大實(shí)際流量，下面依據(jù)該原則依次進(jìn)行壓力限制閥，流量限制閥和換向閥的選擇。6.4.1壓力限制閥壓力限制閥的選用原則壓力：壓力限制閥的額定壓力應(yīng)大于液壓系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最高壓力，以保證壓力限制閥正常工作。壓力調(diào)整范圍：系統(tǒng)調(diào)整壓力應(yīng)在法的壓力調(diào)整范圍之內(nèi)。流量：通過(guò)壓力限制閥的實(shí)際流量應(yīng)小于壓力限制閥的額定流量。結(jié)構(gòu)類(lèi)型：依據(jù)結(jié)構(gòu)類(lèi)性及工作原理，壓力限制閥可以分為直動(dòng)型和先導(dǎo)型兩種，直動(dòng)型壓力限制閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，靈敏度高，但壓力受流量的變更影響大，調(diào)壓偏差大，不適用在高壓大流量下工作。但在緩沖制動(dòng)裝置中要求壓力限制閥的靈敏度高，應(yīng)采納直動(dòng)型溢流閥，先導(dǎo)型壓力限制閥的靈敏度和響應(yīng)速度比直動(dòng)閥低一些，調(diào)壓精度比直動(dòng)閥高，廣泛應(yīng)用于高壓，大流量和調(diào)壓精度要求較高的場(chǎng)合。此外，還應(yīng)考慮閥的安裝及連接形式，尺寸重量，價(jià)格，運(yùn)用壽命，維護(hù)便利性，貨源狀況等。依據(jù)上述選用原則，可以選擇直動(dòng)型壓力閥，再依據(jù)發(fā)的調(diào)定壓力及流量和相關(guān)參數(shù)，可以選擇DBD式直動(dòng)式溢流閥，相關(guān)參數(shù)如下：型號(hào)：DBDS6G10最低調(diào)整壓力：5流量：406.4.2流量限制閥流量限制閥的選用原則如下：壓力：系統(tǒng)壓力的變更必需在閥的額定壓力之內(nèi)。流量：通過(guò)流量限制閥的流量應(yīng)小于該閥的額定流量。測(cè)量范圍：流量限制閥的流量調(diào)整范圍應(yīng)大于系統(tǒng)要求的流量范圍，特殊留意，在選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時(shí)，所選閥的最小穩(wěn)定流量應(yīng)滿(mǎn)意執(zhí)行元件的最低穩(wěn)定速度要求。該升降機(jī)液壓系統(tǒng)中所運(yùn)用的流量限制閥有分流閥和單節(jié)分流閥，單節(jié)分流閥的規(guī)格和型號(hào)如下：型號(hào)：FDL-B10H公稱(chēng)通徑：10連接方式：管式連接重量：4分流閥的型號(hào)為：FL-B10其余參數(shù)與單節(jié)分流閥相同。6.4.3方向限制閥方向限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)方向限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。方向限制閥在該系統(tǒng)中主要是指電磁換向閥，通過(guò)換向閥處于不同的位置，來(lái)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：15消耗功率：26電源電壓：，，工作壓力：A、B、P腔T腔：重量：1.46.5管路，過(guò)濾器選擇計(jì)算6.5.1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(lái)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；限制管路：用來(lái)實(shí)現(xiàn)液壓元件的限制或調(diào)整以及與檢測(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(lèi)及管內(nèi)液體的流速，油管直徑d由下式確定由參考文獻(xiàn)[9]可知：（6-5）式中：—油管直徑，單位為；—油管內(nèi)液體的流量，單位為；—油管內(nèi)的允許流速，單位為；對(duì)吸油管，取，本設(shè)計(jì)中取：。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(guò)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，橡膠軟管裝配便利，能汲取液壓系統(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)，壓力油管采納的橡膠軟管其參數(shù)如下：內(nèi)徑：10外徑：工作壓力：型，16最小彎曲半徑：1306.5.2過(guò)濾器的選擇過(guò)濾器的選擇應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：（1）具有足夠大的通油實(shí)力，壓力損失小，一般過(guò)濾器的通油實(shí)力大于實(shí)際流量的二倍，或大于管路的最大流量。（2）過(guò)濾精度應(yīng)滿(mǎn)意設(shè)計(jì)要求，一般液壓系統(tǒng)的壓力不同，對(duì)過(guò)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(guò)濾精度要求越高，過(guò)濾精度與液壓系統(tǒng)壓力的關(guān)系如表6-2所示：表6-2過(guò)濾精度與液壓系統(tǒng)的壓力關(guān)系系統(tǒng)類(lèi)型一般液壓系統(tǒng)伺服系統(tǒng)壓力MPa<7>735過(guò)濾精度<25-20<25<10<5（3）濾芯應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，過(guò)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。依據(jù)上述原則，考慮到螺桿泵的流量，選定過(guò)濾器為燒結(jié)式過(guò)濾器，其型號(hào)及詳細(xì)參數(shù)如下所示：型號(hào)：流量：過(guò)濾精度：接口尺寸：工作壓力：壓力損失：生產(chǎn)廠(chǎng)：北京粉末冶金二廠(chǎng)6.6輔件的選擇6.6.1溫度計(jì)的選擇液壓系統(tǒng)常用接觸式溫度計(jì)來(lái)顯示油箱內(nèi)工作介質(zhì)的溫度，接觸式溫度計(jì)有膨脹式和壓力式。本系統(tǒng)中選用膨脹式，其相關(guān)參數(shù)如下：型號(hào)：名稱(chēng)：內(nèi)表式工業(yè)玻璃溫度計(jì)6.6.2壓力表選擇壓力表安裝于便于視察的地方。其選擇如下：型號(hào)：測(cè)量范圍：名稱(chēng)：一般彈簧管壓力表生產(chǎn)廠(chǎng)：上海宜川儀表廠(chǎng)6.6.3油箱油箱在系統(tǒng)中的主要功能為：儲(chǔ)存系統(tǒng)所須要的足夠的油液，散發(fā)系統(tǒng)工作時(shí)產(chǎn)生的一部分熱量，分別油液中的氣體及沉淀污物。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(wú)回油時(shí)。最低液面應(yīng)在進(jìn)口過(guò)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(wú)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。初始設(shè)計(jì)時(shí)，可依據(jù)運(yùn)用狀況，依據(jù)閱歷公式確定油箱容積由參考文獻(xiàn)[5]可知：（6-6）式中：—油箱的容積，單位為；—液壓泵的流量，單位為；—閱歷系數(shù)，見(jiàn)下表：表6-3閱歷系數(shù)閱歷系數(shù)行走機(jī)械低壓系統(tǒng)中壓系統(tǒng)鍛壓系統(tǒng)冶金機(jī)械1—22—45—76—1210本升降機(jī)為為中壓系統(tǒng)，取=5，則油箱的容量可以確定為：7電氣限制回路設(shè)計(jì)為了更好的對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行分析和仿真，因此在此章節(jié)中對(duì)液壓系統(tǒng)圖進(jìn)行電氣限制回路的設(shè)計(jì)，使音樂(lè)池升降臺(tái)更好呈現(xiàn)運(yùn)行的穩(wěn)定性，突出電氣限制的優(yōu)點(diǎn)。依據(jù)前圖得到的新液壓系統(tǒng)圖如下圖7-1。圖7-1液壓系統(tǒng)仿真圖液壓系統(tǒng)通過(guò)電氣限制來(lái)實(shí)現(xiàn)其快速上升、勻速上升、快退、停止。由此可設(shè)計(jì)出其液壓電氣限制圖7-2。圖7-2液壓電氣限制圖電氣原理：按下按鈕SB2，線(xiàn)圈KM2得電，常開(kāi)觸點(diǎn)KM2閉合，電磁鐵1Y1、1Y3得電，實(shí)現(xiàn)快速上升。當(dāng)液壓缸上升到上限位置遇到行程開(kāi)關(guān)，其常開(kāi)觸點(diǎn)M2閉合，常閉觸點(diǎn)M1斷開(kāi)，電磁鐵YV1、YV3失電，舞臺(tái)保持。按下按鈕SB2、SB3，線(xiàn)圈KM2、KM3得電，常開(kāi)觸點(diǎn)KM2、KM3閉合，電磁鐵1Y1、1Y3、1Y5得電，實(shí)現(xiàn)勻速上升。當(dāng)液壓缸上升到上限位置遇到行程開(kāi)關(guān)，其常開(kāi)觸點(diǎn)M2閉合，常閉觸點(diǎn)M1斷開(kāi)，電磁鐵YV1、YV3失電，舞臺(tái)保持。按下按鈕SB1，線(xiàn)圈KM1得電，常開(kāi)觸點(diǎn)KM1閉合，電磁鐵1Y2、1Y4得電，實(shí)現(xiàn)下降，當(dāng)液壓缸下降到下限位置遇到行程開(kāi)關(guān)，其常開(kāi)觸點(diǎn)M2斷開(kāi)，常閉觸點(diǎn)M1閉合，電磁鐵YV2、YV4失電，舞臺(tái)降至起點(diǎn)并卸荷。按下按鈕SB4，線(xiàn)圈失電，常開(kāi)斷開(kāi)，常閉閉合，電磁鐵失電從而實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)停止。8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(lái)講，只采納一些簡(jiǎn)化公式進(jìn)行驗(yàn)算，定性說(shuō)明狀況。8.1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(lèi)元件的局部損失之和，計(jì)算時(shí)不同的工作階段要分開(kāi)來(lái)計(jì)算，回油路上的壓力損失要折算到進(jìn)油路上去，因此某一階段的系統(tǒng)總的壓力損失為由參考文獻(xiàn)[7]可知：（8-1）式中：—系統(tǒng)進(jìn)油路的壓力總損失；—系統(tǒng)回油路的壓力總損失?，F(xiàn)在依據(jù)上式計(jì)算液壓系統(tǒng)工作過(guò)程中液壓油在管內(nèi)的流速：依據(jù)油管尺寸的計(jì)算項(xiàng)目，取則雷諾數(shù)：可見(jiàn)液流為層流。摩擦阻力系數(shù)：管子當(dāng)量長(zhǎng)度及總長(zhǎng)度：標(biāo)準(zhǔn)彎頭2個(gè)所以：進(jìn)油路的壓力損失為：各閥的壓力損失為：分流閥：0.6換向閥為：0.04油路的總壓力損失為：油箱中油液的溫度一般舉薦為30-50，最高不超過(guò)65，最低不低于15，對(duì)于工具機(jī)及其它裝置，工作溫度允許在40-55。8.2計(jì)算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率（1）液壓泵的功率損失由參考文獻(xiàn)[6]可知：（8-2）式中：—液壓泵的輸入功率，取；—液壓泵的實(shí)際輸出壓力，單位為Pa；—液壓泵的實(shí)際輸出流量，單位為；—液壓泵的效率，該系統(tǒng)中為螺桿泵，取。代入數(shù)據(jù)：=596.8（2）閥的功率損失其中以泵的流量流經(jīng)溢流閥時(shí)的損失為最大由參考文獻(xiàn)[6]可知：（8-3）式中：—溢流閥的調(diào)整壓力，單位為；—經(jīng)過(guò)溢流閥流回油箱的流量，單位為。代入數(shù)據(jù)：（3）管路及其它功率損失此項(xiàng)損失包括很多困難因素，由于其值較小，加上管路散熱等緣由，在計(jì)算時(shí)常予以忽視，一般可取全部能量的0.03-0.05，即（4）系統(tǒng)的總功率損失為：9液壓系統(tǒng)的仿真FluidSIM軟件的CAD和電氣－液壓（氣壓）回路仿真功能。結(jié)合實(shí)例說(shuō)明白FuidSIM軟件在液壓與氣壓傳動(dòng)課程多媒體教學(xué)中的應(yīng)用。9.1FluidSIM軟件介紹FluidSIM軟件的主要特征是：（1）CAD功能和仿真功能緊密聯(lián)系在一起。FluidSIM軟件符合DIN電氣—液壓（氣壓）回路圖繪制標(biāo)準(zhǔn)，CAD功能是特地針對(duì)流體而特地設(shè)計(jì)的，最重要的是可對(duì)基于元件物理模型的回路圖進(jìn)行實(shí)際仿真，并有元件的狀態(tài)圖顯示，這樣就使回路圖繪制和相應(yīng)液壓（氣壓）系統(tǒng)仿真相一樣，從而能夠在設(shè)計(jì)完回路后，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性，并演示回路的動(dòng)作過(guò)程。（2）系統(tǒng)學(xué)習(xí)的概念。FluidSIM軟件可用于自學(xué)。液壓（氣壓）元件可以通過(guò)文本說(shuō)明、圖形以及介紹其工作原理的動(dòng)畫(huà)來(lái)描述；各種練習(xí)和教學(xué)影片則講授了重要回路和液壓（氣壓）元件的運(yùn)用方法。（3）可設(shè)計(jì)和液壓氣動(dòng)回路相配套的電氣限制回路。彌補(bǔ)了以前液壓與氣壓教學(xué)中，從而不明白各種開(kāi)關(guān)和閥門(mén)動(dòng)作