剪叉式液壓升降機設計

1、無1. 前 言1.1 課 題 研 究 的 目 的 和 意 義升降機是一種升降性能好，適用范圍廣的貨物舉升機構，可用于生產流水線高度差設備之間的貨物運送，物料上線，下線，共件裝配時部件的舉升，大型機庫上料，下料，倉儲裝卸等場所，與叉車等車輛配套使用，以及貨物的快速裝卸等。它采用全液壓系統控制，采用液壓系統有以下特點：（ 1 ）在同等的體積下，液壓裝置能比其他裝置產生更多的動力，在同等的功率下，液壓裝置的體積小，重量輕，功率密度大，結構緊湊，液壓馬達的體積和重量只有同等功率電機的 12% 。（ 2 ）液壓裝置工作比較平穩(wěn)，由于重量輕，慣性小，反應快，液壓裝置易于實現快速啟動，制動和頻繁的換向。（

2、3 ）液壓裝置可在大范圍內實現無級調速 ，（調速范圍可達到2000 ） ， 還可以在運行的過程中實現調速。（ 4 ）液壓傳動易于實現自動化，他對液體壓力，流量和流動方向易于進行調解或控制。（ 5 ）液壓裝置易于實現過載保護。（ 6 ）液壓元件以實現了標準化，系列化，通用化，壓也系統的設計制造和使用都比較方便。當然液壓技術還存在許多缺點，例如，液壓在傳動過程中有較多的能量損失，液壓傳動易泄露，不僅污染工作場地，限制其應用范圍，可能引起失火事故，而且影響執(zhí)行部分的運動平穩(wěn)性及正確性。對油溫變化比較敏感，液壓元件制造精度要求較高，造價昂貴，出現故障不易找到原因，但在實際的應用中，可以通過有效的措施來

3、減小不利因素帶來的影響。1.2 國 內 研 究 狀 況 及 發(fā) 展 前 景我國的液壓技術是在新中國成立以后才發(fā)展起來的。自從1952年試制出我國第一個液壓元件齒輪泵起，迄今大致經歷了仿制外國產品，自行設計開發(fā)和引進消化提高等幾個階段。進年來，通過技術引進和科研攻關，產品水平也得到了提高，研制和生產出了一些無具先進水平的產品。目前，我國的液壓技術已經能夠為冶金、工程機械、機床、化工機械、紡織機械等部門提供品種比較齊全的產品。但是，我國的液壓技術在產品品種、數量及技術水平上，與國際水品以及主機行業(yè)的要求還有不少差距，每年還需要進口大量的液壓元件。今后，液壓技術的發(fā)展將向著一下方向：（ 1 ）提高元

4、件性能，創(chuàng)制新型元件，體積不斷縮小。（ 2 ）高度的組合化，集成化，模塊化。（ 3 ）和微電子技術結合，走向智能化?？傊簤汗I(yè)在國民經濟中的比重是很大的，他和氣動技術常用來衡量一個國家的工業(yè)化水平。2. 工 藝 參 數 及 工 況 分 析2.1 升 降 機 的 工 藝 參 數本設計升降機為全液壓系統，相關工藝參數為：額定載荷： 2500kg最低高度： 500 mm最大起升高度： 1500mm最大高度： 1700mm平臺尺寸：4000 x2000mm 電源： 380v,50Hz2.2 工 況 分 析本升降機是一種升降性能好，適用范圍廣的貨物舉升機構，和用于生產流水線高度差設備之間的貨物運送，

5、物料上線、下線。工件裝配時調節(jié)工件高度，高出給料機運送，大型部件裝配時的部件舉升，大型機庫上料、下料。倉儲，裝卸場所，與叉車等裝運車輛配套使用，即貨物的快速裝卸等。該升降臺主要有兩部分組成：機械系統和液壓系統。機械機構主要起傳遞和支撐作用，液壓系統主要提供動力，他們兩者共同作用實現升降機的功能。3. 升 降 機 機 械 機 構 的 設 計 和計 算無3.1升 降 機 機 械 結 構 形 式 和 運 動 機 理根據升降機的平臺尺寸4000 2000mm，參考國內外同類產品的工藝參數可知，該升降機宜采用單雙叉機構形式：即有兩個單叉機構升降臺合并而成，有四個同步液壓缸做同步運動，以達到升降機升降的目

6、的。其具體結構形式2134560ba圖3.1圖 3.1 所示即為該升降機的基本結構形式，其中 1 是工作平臺， 2 是活動鉸鏈， 3為固定鉸鏈， 4 為支架， 5 是液壓缸， 6 為底座。在 1 和 6 的活動鉸鏈處設有滑道。 4主要起支撐作用和運動轉化形式的作用，一方面支撐上頂板的載荷，一方面通過其鉸接將液壓缸的伸縮運動轉化為平臺的升降運動， 1 與載荷直接接觸，將載荷轉化為均布載荷，從而增強局部承載能力。下底架主要起支撐和載荷傳遞作用，它不僅承擔著整個升降機的重量，而且能將作用力傳遞到地基上。通過這些機構的相互配合，實現升降機的穩(wěn)定和可靠運行。兩支架在 0 點鉸接，支架 4 上下端分別固定

7、在平臺和底座上，通過活塞桿的伸縮和鉸接點 0 的作用實現貨物的舉升。3.2 升 降 機 的 機 械 結 構 和 零 件 設 計3.2.1升 降 機 結 構 參 數 的 選 擇 和 確 定根據升降臺的工藝參數和他的基本運動機理來確定支架 4 的長度和截面形狀 , 升降臺達要求高度時鉸鏈 a 、 b 的距離其液壓缸的工作行程。無設ab=x (01xm) ，則 4 支架的長度可以確定為2,(1.5 )2xhhm, 即支架和地板垂直時的高度應大于1.5m, 這樣才能保證其最大升降高度達到1.5m，其運動過程中任意兩個位置的示意圖表示如下：N1 NM1MO1 B1BC1CAO2圖3.4設支架都在其中點處

8、絞合，液壓缸頂端與支架絞合點距離中點為 t , 根據其水平位置的幾何位置關系可得：404xt .下面根據幾何關系求解上述最佳組合值：初步分析：x值范圍為01xx, 取值偏小，則工作平臺ab點承力過大，還會使支架的長度過長，造成受力情況不均勻。 X 值偏小，則會使液壓缸的行程偏大，并且會造成整個機構受力情況不均勻。在該設計中，可以選擇幾個特殊值：x=0.4m,x=0.6m,x=0.8m ，分別根據數學關系計算出 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計要求。（1）x=0.4支架長度為h=2-x/2=1.8m2O C=h/2=0.9m無液壓缸的行程設為l,升降臺上下頂

9、板合并時，根據幾何關系可得到：l+t=0.9升降臺完全升起時，有幾何關系可得到：2221.80.9951.5cos2 1.8 0.995=222(0.9)0.955(2 )2 (0.9) 2tltl聯合上述方程求得：t=0.355ml=0.545m即液壓缸活塞桿與2 桿絞合點與2 桿中心距為 0.355m. 活塞行程為0.545m（2）x=0.6支架長度為 =2-x/2=1.7m2O C=h/2=0.85m液壓缸的行程設為l,升降臺上下頂板合并時，根據幾何關系可得到：l+t=0.9升降臺完全升起時，有幾何關系可得到：2221.70.81.5cos2 1.7 0.8=222(0.85)0.8(2

10、 )2 0.8 (0.85)tlt聯合上述方程求得：t=0.32ml=0.53m即液壓缸活塞桿與2 桿絞合點與2 桿中心距為0.32m.活塞行程為 0.53m無（3）x=0.8支架長度為 =2-x/2=1.6m2O C=h/2=0.8m液壓缸的行程設為l,升降臺上下頂板合并時，根據幾何關系可得到：l+t=0.9升降臺完全升起時，有幾何關系可得到：2221.60.5571.5cos2 1.6 0.557=222(0.8)0.557(2 )2 (0.8) 0.557tlt聯合上述方程求得：t=0.284ml=0.516m即液壓缸活塞桿與2 桿絞合點與2 桿中心距為 0.284m. 活塞行程為0.5

11、16m現在對上述情況分別進行受力分析：（4）x=0.4m ,受力圖如下所示：（5）x=0.6m ,受力圖如下所示無（6）x=0.8m ,受力圖如下所示比較上述三種情況下的載荷分布狀況， x取小值，則升到頂端時，兩相互絞合的支架間的間距越大，而此時升降臺的載荷為均布載荷，有材料力學理論可知，此時兩支架中點出所受到的彎曲應力為最大，可能會發(fā)生彎曲破壞，根據材料力學中提高梁的彎曲強度的措施 maxmaxMw知，合理安排梁的受力情況，可以降低maxM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 時梁的受力情況和載荷分布情況，可以選擇第二種情況，即x=0.6m時的結構作為

12、升降機 a 的最終值，由此便可以確定其他相關參數如下：t=0.32m. l=0.53m, h=1.7m3.2.2升 降 機 支 架 和 下 底 板 結 構 的 確 定3.2.2.1上 頂 板 結 構 和 強 度 校 核上頂板和載荷直接接觸，其結構采用由若干根相互交叉垂直的熱軋槽鋼通過焊接形無式焊接而成，然后在槽鋼的四個側面和上頂面上鋪裝 4000 x2000 x3mm 的鋼板，其結構形式大致如下所示：圖3.7沿平臺的上頂面長度方向布置 4 根16號熱軋槽鋼，沿寬度方向布置 6 根10號熱軋槽鋼，組成上圖所示的上頂板結構。在最外緣延長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

13、尺寸根據上下支架的具體尺寸和結構而定。沿長度方向的 4 根16號熱軋槽鋼的結構參數為1h b dtrr =160 65 8.5 10 10.0 5.0mm, 截面面積為225.162cm，理論重量為19.752/kg m，抗彎截面系數為3117cm。沿寬度方向的 6 根10號熱軋槽鋼的結構參數為1h b dtrr =100 48 5.3 8.5 8.5 4.2mm, 截面面積為212.784cm，理論重量為10.007/kg m，抗彎截面系數為339.7cm。其質量分別為：4 根16號熱軋槽鋼的質量為：14 4 19.752316mkg 6 根10號熱軋槽鋼的質量為：26 2 10.00712

14、0mkg 菱形鋼板質量為：34 2 25.6204.8mkg 3.2.2.2強 度 校 核無升降臺上頂板的載荷是作用在一平臺上的，可以認為是一均布載荷，由于該平板上鋪裝汽車鋼板，其所受到的載荷為額定載荷和均布載荷之和，其載荷密度為：FqlF 鋼板和額定載荷重力之和。單位 Nl 載荷的作用長度。單位m,沿長度方向為16m,寬度方向為12m.其中12F=(m)m gG額載帶入數據得：F=29604N沿長度方向有：Fql帶入數據有：2960418504 4qN分析升降機的運動過程，可以發(fā)現在升降機剛要起升時和升降機達到最大高度時，會出現梁受彎矩最大的情況，故強度校核只需要分析該狀態(tài)時的受力情況即可，

15、校核如下：其受力簡圖為：該升降臺有 8 個支架，共有 8 個支點，假設每個支點所受力為 N ，則平很方程可列為：0Y 即80NF將296042F N 帶入上式中：1850NN根據受力圖，其彎矩圖如下所示：無AB段：( )2qM xNxx=1850-9252x（01.7xm）BC段：2( )(1.7)2qM xNxN xx=3700 x-3145-9252x（1.72.3xm）CD段與AB段對稱。由彎矩圖可知該過程中的最大彎矩為：max1850Nm根據彎曲強度理論： max maxmaxsMWn即梁的最大彎曲應力應小于其許用彎曲應力。式中：W抗彎截面系數3m沿長度方向為16號熱軋槽鋼63117

16、10WmS鋼的屈服極限255sMPa無n安全系數n=3代入數據：max6185015.8117 10sMPan=85MPa由此可知，強度符合要求。升降臺升到最高位置時，分析過程如下：與前述相同：1850NN彎矩如下：FA段：2( )2qM xx(01.7xm)=9252xAB段：2( )(0.9)2qM xN xx(0.91.7xm)=218501665925xxBC段：2( )(0.9)(1.7)2qM xN xN xx(1.72.3xm)=237004810925xxCD段與AB段對稱，AF段和DE段對稱 .由彎矩圖可知該過程中的最大彎矩為：max1193.5Nm無根據彎曲強度理論： ma

17、xmaxsMWn即梁的最大彎曲應力應小于其許用彎曲應力。式中： W抗彎截面系數單位3m沿長度方向為16號熱軋槽鋼63117 10WmS鋼的屈服極限255sMPan安全系數n=3代入數據：max61193.2510.2117 10sMPan=85MPa由計算可知，沿平臺長度方向上 4 根 16號熱軋槽鋼完全可以保證升降臺的強度要求。同樣分析沿寬度方向的強度要求：均布載荷強度為：FqlF鋼板及16號槽鋼與載荷重力l載荷作用長度2x6=12m帶入相關數據，2307/qN m受力圖和彎矩圖如下所示：( )2qM xNxx（02xm）=21850 1153.5x無由彎矩圖知：max696.5MNm最大彎

18、曲應力為： maxmax17.6MMPaW故寬度方向也滿足強度要求。3.2.2.3 支 架 的 結 構支架由 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。支架在升降機結構中的主要功能為載荷支撐和運動轉化，將液壓缸的伸縮運動，通過與其鉸合的支點轉化為平臺的升降運動，支架的結構除應滿足安裝要求外，還應保證有足夠的剛度和強度，一時期在升降運動中能夠平穩(wěn)安全運行。每根支架的上頂端承受的作用力設為N.則有等式：1238()Nmmm gG額載求得： N=3848N分析支架的運動形式和受力情況，發(fā)現支架在運動過程中受力情況比較復雜，它與另一支架鉸合點給

19、予底座的固定點的受里均為大小和方向為未知的矢量，故該問題為超靜定理論問題，已經超出本文的討論范圍，本著定性分析和提高效率的原則，再次宜簡化處理，簡化的原則時去次留主，即將主要的力和重要的力在計算中保留，而將對梁的變形沒有很大影響的力忽略不計，再不改變其原有性質的情況下可以這樣處理。根據甘原則，再次對制假所收的力進行分析，可以看出與液壓缸頂桿聯結點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厚道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，只計算上頂板承受的由載荷和自重所傳遞的載荷力。計算簡圖如下所示：無圖3.

20、11N所產生的彎矩為：MN LN每個支架的支點對上頂板的作用力單位 NL液壓缸與支架鉸合點距支點之間的距離單位 m代入數據：3848 0.532039MNm假定改支架為截面為長為a,寬為 b 的長方形，則其強度應滿足的要求是： max maxsMWn式中：M支架上所受到的彎矩單位NmW截面分別為 a,b 的長方形抗彎截面系數236a bWm sn1.5n s所選材料為碳素結構鋼235Q235SMPa將數據代入有：29 2035235a b求得：2378a bcm上式表明：只要截面為 a,b 的長方形滿足條件2378a bcm，則可以滿足強度要求，取5,3.5acm bcm，則其23387.57

21、8a bcmcm符合強度要求。無這些鋼柱的質量為：43488 3.5 5 107.9 101.7188mabhKg 支架的結構還應該考慮裝配要求，液壓缸活塞桿頂端與支架采用耳軸結構連接，因此應在兩支架之間加裝支板，以滿足動力傳遞要求。3.2.2.4升 降 機 底 座 的 設 計 和 校 核升降機底座在整個機構中支撐著平臺的全部重量，并將其傳遞到地基上，他的設計重點是滿足強度要求即可，保證在升降機升降過程中不會被壓潰即可，不會發(fā)生過大大變形，其具體參數見裝配圖。4. 升 降 機 系 統 的 設 計 要 求液壓系統的設計在本升降臺的設計中主要是液壓傳動系統的設計，它與主機的設計是緊密相關的，往往要

22、同時進行，所設計的液壓系統應符合主機的拖動、循環(huán)要求。還應滿足組成結構簡單，工作安全可靠，操縱維護方便，經濟性好等條件。本升降臺對液壓系統的設計要求可以總結如下：升降臺的升降運動采用液壓傳動，可選用遠程或無線控制，升降機的升降運動由液壓缸的伸縮運動經轉化而成為平臺的起降，其工作負載變化范圍為02500Kg，負載平穩(wěn)，工作過程中無沖擊載荷作用，運行速度較低，液壓執(zhí)行元件有四組液壓缸實現同步運動，要求其工作平穩(wěn)，結構合理，安全性優(yōu)良，使用于各種不同場合，工作精度要求一般.5. 執(zhí) 行 元 件 速 度 和 載 荷5.1 執(zhí) 行 元 件 類 型 、 數 量 和 安 裝 位 置類型選擇：表5.1 執(zhí)行元

23、件類型的選擇運動形式往復直線運動回轉運動往復擺動短行程長行程高速低速無擺動液壓馬達執(zhí)行元件的類型活塞缸柱塞缸液壓馬達和絲杠螺母機構高速液壓馬達低速液壓馬達根據上表選擇執(zhí)行元件類型為活塞缸，再根據其運動要求進一步選擇液壓缸類型為雙作用單活塞桿無緩沖式液壓缸，其符號為：圖5.1數量：該升降平臺為雙單叉結構，故其采用的液壓缸數量為 4 個完全相同的液壓缸，其運動完全是同步的，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擺動，安裝的位置為圖3.6 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，使升降機升降。5.2

24、 速 度 和 載 荷 計 算5.2.1速 度 計 算 及 速 度 變 化 規(guī) 律參考國內升降臺類產品的技術參數可知。最大起升高度為1500mm時，其平均起升時間為 45s ，就是從液壓缸活塞開始運動到活塞行程末端所用時間大約為 45s ，設本升降臺的最小氣升降時間為40s,最大起升時間為 50s ，由此便可以計算執(zhí)行元件的速度v:lvt式中：v執(zhí)行元件的速度單位m/sL液壓缸的行程單位 mt時間單位s無當40ts時：maxmin0.5340lvt=0.01325/m s當50ts時：min0.530.0106/40lvm st液壓缸的速度在整個行程過程中都比較平穩(wěn)，無明顯變化，在起升的初始階段

25、到運行穩(wěn)定階段，其間有一段加速階段，該加速階段加速度比較小，因此速度變化不明顯，形成終了時，有一個減速階段，減速階段加速度亦比較小，因此可以說升降機在整個工作過程中無明顯的加減速階段，其運動速度比較平穩(wěn)。5.2.2 執(zhí) 行 元 件 的 載 荷 計 算 及 變 化 規(guī) 律執(zhí)行元件的載荷即為液壓缸的總阻力，油缸要運動必須克服其阻力才能運行，因此在次計算油缸的總阻力即可，油缸的總阻力包括：阻礙工作運動的切削力F切，運動部件之間的摩擦阻力F磨，密封裝置的摩擦阻力F密，起動制動或換向過程中的慣性力F慣，回油腔因被壓作用而產生的阻力F背，即液壓缸的總阻力也就是它的最大牽引力：F=+FFFFF切磨密慣背（

26、1 ）切削力。根據其概念：阻礙工作運動的力，在本設計中即為額定負載的重力和支架以及上頂板的重力：其計算式為：FFFF切額載支架上頂板（ 2 ）摩擦力。各運動部件之間的相互摩擦力由于運動部件之間為無潤滑的鋼 - 鋼之間的接觸摩擦，取0.15，其具體計算式為：1234FG=mmm mg+ G+磨額載（+）式中各符號意義同第三章。（ 3 ）密封裝置的密封阻力。根據密封裝置的不同，分別采用下式計算：O 形密封圈：F0.03F F-密液壓缸的推力無Y 形密封圈：1F =fp dh密f摩擦系數，取f0.01p密封處的工作壓力單位Pad密封處的直徑單位m1h密封圈有效高度單位m密封摩擦力也可以采用經驗公式計

27、算，一般取F0 0501F密（ . - .）（ 4 ）運動部件的慣性力。其計算式為：FGvvFmagtgt切慣式中： G運動部件的總重力單位 Ng重力加速度單位2m/sv 啟動或制動時的速度變量單位m/s t起動制動所需要的時間單位 s對于行走機械取2v0.5 1.5m/st，本設計中取值為20.4m/s（ 5 ）背壓力。背壓力在此次計算中忽略，而將其計入液壓系統的效率之中。由上述說明可以計算出液壓缸的總阻力為：F=+FFFF切磨密慣=1234123(mmmm )gG(mmm )gG額載額載Fv0.05Fgt切切=(204.8+316+120+188+2500)x9.8+0.15(204.8+

28、316+120)x9.8+(204.8+316+120+188+2500)x0.4+(204.8+316+120+188+2500) 9.8 0.05=40KN無液壓缸的總負載為40KN，該系統中共有四個液壓缸個液壓缸，故每個液壓缸需要克服的阻力為10KN。該升降臺的額定載荷為 2500Kg，其負載變化范圍為 02500Kg ，在工作過程中無沖擊負載的作用，負載在工作過程中無變化，也就是該升降臺受恒定負載的作用。6. 液 壓 系 統 主 要 參 數 的 確 定6.1系 統 壓 力 的 初 步 確 定液壓缸的有效工作壓力可以根據下表確定：表6.1 液壓缸牽引力與工作壓力之間的關系牽引力 F （K

29、N）50工作壓力 P （ MPa ）5-7由于該液壓缸的推力即牽引力為10KN，根據上表，可以初步確定液壓缸的工作壓力為： p=2MPa。6.2液 壓 執(zhí) 行 元 件 的 主 要 參 數6.2.1 液 壓 缸 的 作 用 力液壓缸的作用力及時液壓缸的工作是的推力或拉力，該升降臺工作時液壓缸產生向上的推力，因此計算時只取液壓油進入無桿腔時產生的推力：F=2cmpD4式中： p液壓缸的工作壓力Pa取p=5(20-3) 10 PaD活塞內徑單位m0.09mcm液壓缸的效率0.95代入數據 :無F =3 25(90 10 )(203) 100.954F = 10.3KN即液壓缸工作時產生的推力為10.

30、3KN。表 6.1回路特點進油路調速進油路調速回油裝被壓閥回油路調速背壓值1-2x102-5x106-10 x10系統被壓經驗數據6.2.2缸 筒 內 徑 的 確 定該液壓缸宜按照推力要求來計算缸筒內經，計算式如下：要求活塞無桿腔的推力為 F 時，其內徑為：4cmFDp 式中：D活塞桿直徑缸筒內經單位mF無桿腔推力單位 NP工作壓力單位MPacm液壓缸機械效率0.95代入數據：無D=34 10 102 10 0.95=0.083mD= 83mm取圓整值為D=90mm液壓缸的內徑，活塞的的外徑要取標注值是因為活塞和活塞桿還要有其它的零件相互配合，如密封圈等，而這些零件已經標準化，有專門的生產廠家

31、，故活塞和液壓缸的內徑也應該標準化，以便選用標準件。6.2.3活 塞 桿 直 徑 的 確 定（ 1 ）活塞桿直徑根據受力情況和液壓缸的結構形式來確定受拉時：(0.30.5)dD受壓時：5pMPa(0.30.5)dD5p7MPa (0.50.7)dDp7 MPa0.7dD該液壓缸的工作壓力為為： p=2MPa,5MPa, 取 d=0.5D,d=45mm 。（ 2 ）活塞桿的強度計算活塞桿在穩(wěn)定情況下，如果只受推力或拉力，可以近似的用直桿承受拉壓載荷的簡單強度計算公式進行： 62104Fd式中：F活塞桿的推力單位 Nd活塞桿直徑單位 m材料的許用應力單位MPa活塞桿用45號鋼 ,340,2.5ss

32、MPa nn代入數據：363 210 101043.14 (45 10 )無=6.3MPa 活塞桿的強度滿足要求。（ 3 ）穩(wěn)定性校核該活塞桿不受偏心載荷，按照等截面法，將活塞桿和缸體視為一體，其細長比為：Lm nK時，22KnEJFL在該設計及安裝形式中，液壓缸兩端采用鉸接，其值分別為：1,85,1260nmLmm4JdKA將上述值代入式中得：Lm nK故校核采用的式子為：22KnEJFL式中：n=1安裝形式系數E活塞桿材料的彈性模量鋼材取112.1 10EPaJ活塞桿截面的轉動慣量464dJL計算長度1.06m代入數據：2113 423.142.1 103.14 (45 10 )64 1.

33、06KF=371KN其穩(wěn)定條件為：KKFFn無式中：Kn穩(wěn)定安全系數，一般取Kn=24取Kn=3F液壓缸的最大推力單位 N代入數據：3713KKFn=123KN故活塞桿的穩(wěn)定性滿足要求。6.2.4液 壓 缸 壁 厚 ， 最 小 導 向 長 度 ， 液 壓 缸長 度 的 確 定6.2.4.1液 壓 缸 壁 厚 的 確 定液壓缸壁厚又結構和工藝要求等確定，一般按照薄壁筒計算，壁厚由下式確定： 2YP D式中：D液壓缸內徑單位 m缸體壁厚單位cmYP液壓缸最高工作壓力單位 Pa一般取YP= （ 1.2-1.3 ）p 缸體材料的許用應力鋼材取 100 110MPa代入數據：661.3 2 1090.1

34、172 100 10cm 考慮到液壓缸的加工要求，將其壁厚適當加厚，取壁厚3mm。6.2.4.2最 小 導 向 長 度活塞桿全部外伸時，從活塞支撐面中點到導向滑動面中點的距離為活塞的最小導向長度 H ，如下圖所示，如果最小導向長度過小，將會使液壓缸的初始撓度增大，影響其穩(wěn)定性，因此設計時必須保證有最小導向長度，對于一般的液壓缸，液壓缸最大行程為L ，缸筒直徑為 D 時，最小導向長度為：圖 6.1無202LDH 即5309071.5202Hcm取為72cm活塞的寬度一般取(0.60.1)BD，導向套滑動面長度A，在D80mm時，取A=(0.6-1.0)D，在D=80mm時，取A=(0.6-1.0

35、)d，當導向套長度不夠時，不宜過分增大 A 和 B ，必要時可在導向套和活塞之間加一隔套，隔套的長度由最小導向長度 H 確定。6.2.5液 壓 缸 的 流 量液壓缸的流量余缸徑和活塞的運動有關系，當液壓缸的供油量 Q 不變時，除去在形程開始和結束時有一加速和減速階段外，活塞在行程的中間大多數時間保持恒定速度mv，液壓缸的流量可以計算如下：cvvAQ式中： A活塞的有效工作面積對于無桿腔24ADcv活塞的容積效率采用彈形密封圈時cv=1，采用活塞環(huán)時cv=0.98無maxmaxcvAvQmaxv為液壓缸的最大運動速度單位 m/s代入數據：23.14 0.90.1325605.16 /min0.9

36、8 4maxQL2min3.14 0.90.106604.13 /min0.98 4QL即液壓缸以其最大速度運動時，所需要的流量為5.16 /minL，以其最小運動速度運動時，所需要的流量為4.13 /minL。7. 液 壓 系 統 方 案 的 選 擇 和 論證液壓系統方案是根據主機的工作情況，主機對液壓系統的技術要求，液壓系統的工作條件和環(huán)境條件，以成本，經濟性，供貨情況等諸多因素進行全面綜合的設計選擇，從而擬訂出一個各方面比較合理的，可實現的液壓系統方案。其具體包括的內容有：油路循環(huán)方式的分析與選擇，油源形式的分析和選擇，液壓回路的分析，選擇，合成，液壓系統原理圖的擬定。7.1 油 路 循

37、 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，其各自特點及相互比較見下表：表 7.1無油液循環(huán)方式散 熱 條 件抗 污 染 性系 統 效 率其 它限速制動形式開 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)流調速效率低對泵的自吸性能要求較高用平衡閥進行能耗限速，用制動閥進行能耗制動，可引起油液發(fā)熱閉 式管路壓力損失較小，容積調速效率高對主泵的自吸性能要求低較好，但油液過濾要求高較好，需用輔泵換油冷卻液壓泵由電機拖動時，限速及制動過程中拖動電機能向電網輸電，回收部分能量開式系統和閉式系統的比較油路循環(huán)方式的選擇主要取決于液壓系統的調速方式和散

38、熱條件。比較上述兩種方式的差異，再根據升降機的性能要求，可以選擇的油路循環(huán)方式為開式系統，因為該升降機主機和液壓泵要分開安裝，具有較大的空間存放油箱，而且要求該升降機的結構盡可能簡單，開始系統剛好能滿足上述要求。油源回路的原理圖如下所示：13425678無12345678油 缸過 濾 器溫 度 計 液 位 計壓 力 表溢 流 閥液 壓 泵電 動 機圖7.17.2開 式 系 統 油 路 組 合 方 式 的 分 析 選 擇當系統中有多個液壓執(zhí)行元件時，開始系統按照油路的不同連接方式又可以分為串聯，并聯，獨聯，以及它們的組合 - 復聯等。串聯方式是除了第一個液壓元件的進油口和最后一個執(zhí)行元件的回油口

39、分別與液壓泵和油箱相連接外，其余液壓執(zhí)行元件的進，出油口依次相連，這種連接方式的特點是多個液壓元件同時動作時，其速度不隨外載荷變化，故輕載時可多個液壓執(zhí)行元件同時動作。7.3調 速 方 案 的 選 擇調速方案對主機的性能起決定作用，選擇調速方案時，應根據液壓執(zhí)行元件的負載特性和調速范圍及經濟性等因素選擇。常用的調速方案有三種：節(jié)流調速回路，容積調速回路，容積節(jié)流調速回路。本升降機采用節(jié)流調速回路，原因是該調速回路有以下特點：承載能力好，成本低，調速范圍大，適用于小功率，輕載或中低壓系統，但其速度剛度差，效率低，發(fā)熱大。7.4液 壓 系 統 原 理 圖 的 確 定初步擬定液壓系統原理圖如下所示；

40、見下圖：無134256791011161718191314812158. 液 壓 元 件 的 選 擇 計 算 及 其連 接液壓元件主要包括有：油泵，電機，各種控制閥，管路，過濾器等。有液壓元件的不同連接組合構成了功能各異的液壓回路，下面根據主機的要求進行液壓元件的選擇計算 .8.1 油 泵 和 電 機 選 擇8.1.1 泵 的 額 定 流 量 和 額 定 壓 力8.1.1.1 泵 的 額 定 流 量無泵的流量應滿足執(zhí)行元件最高速度要求，所以泵的輸出流量應根據系統所需要的最大流量和泄漏量來確定：maxpqKQn式中：pq泵的輸出流量單位/minLK系統泄漏系數一般取K= 1.1-1.3maxQ液

41、壓缸實際需要的最大流量單位/minLn執(zhí)行元件個數代入數據：1.1 5.16 422.7 /minpqL對于工作過程中始終用節(jié)流閥調速的系統，在確定泵的流量時，應再加上溢流閥的最小溢流量，一般取3 /minL：22.7325.7 /minpqL8.1.1.2泵 的 最 高 工 作 壓 力泵的工作壓力應該根據液壓缸的工作壓力來確定，即maxpPPP式中：pP泵的工作壓力單位PamaxP執(zhí)行元件的最高工作壓力單位PaP進油路和回油路總的壓力損失。初算時，節(jié)流調速和比較簡單的油路可以取0.20.5MPa, 對于進油路有調速閥和管路比較復雜的系統可以取0.5 1.5MPa。代入數據：20.52.5pP

42、MPa無考慮到液壓系統的動態(tài)壓力及油泵的使用壽命，通常在選擇油泵時，其額定壓力比工作壓力pP大 25%-60%，即泵的額定壓力為 3.125MPa-4.0MPa，取其額定壓力為 4MPa。8.1.2電 機 功 率 的 確 定（ 1 ）液壓系統實際需要的輸入功率是選擇電機的主要依據，由于液壓泵存在容積損失和機械損失，為滿足液壓泵向系統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，液壓泵實際需要的輸入功率為：776 106 10timPqPqP式中：P液壓泵的實際最高工作壓力單位Paq液壓泵的實際流量單位/minLiP液壓泵的輸入功率單位KWtq液壓泵向系統輸出的理論流量單位/m

43、inL液壓泵的總效率見下表m液壓泵的機械效率76 10換算系數代入數據：672.5 1025.71.646 100.65iPKW表 8.1無液壓泵類型總效率齒 輪 泵葉 片 泵柱 塞 泵螺 桿 泵0.6-0.70.6-0.750.8-0.850.65-0.8液壓泵的總效率（ 2 ）電機的功率也可以根據技術手冊找，根據機械設計手冊第三版，第五卷，可以查得電機的驅動功率為 4KW，本設計以技術手冊的數據為標準，取電機的功率為 4KW。根據上述計算過程，現在可以進行電機的選取，本液壓系統為一般液壓系統，通常選取三相異步電動機就能夠滿足要求，初步確定電機的功率和相關參數如下：型號：1122YM額定功率

44、： 4KW滿載時轉速：2890 /minr電流：8.17A效率：85.5%凈重： 45Kg額定轉矩：2.2Nm電機的安裝形式為5( 1)B V型，其參數為：基座號：112M極數：4國際標準基座號：28 215F液壓泵為三螺桿泵，其參數如下：規(guī)格：2 /eDL h25 6標定粘度：50oE10轉速：/minr2900壓力：MPa4無流量：/minL26.6功率：KW4吸入口直徑：mm25排出口直徑：mm20重量：Kg11允許吸上真空高度：m(2H O)5說明：三螺桿泵的使用、安裝、維護要求。使用要求：一般用于液壓傳動系統中的三螺桿泵多采用20號液壓油或40號液壓油，其粘度范圍為21723/ (

45、50 )omms之間。安裝要求：電機與泵的連接應用彈性連軸器，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端面，其跳動量不得大于0.03mm，徑向跳動不得大于0.05mm. ） , 當每隔90o轉動連軸器時，將一個聯軸節(jié)作徑向移動時應感覺輕快。泵的進油管道不得過長，彎頭不宜過多，進油口管道應接有過濾器，其濾孔一般可用40目到60目過濾網，過濾器不允許露出油面，當泵正常運轉后，其油面離過濾器頂面至少有100mm,以免吸入空氣，甭的吸油高度應小于500mm.維護要求：為保護泵的安全，必須在泵的壓油管道上裝安全閥（溢流閥）和壓力表。8.1.3連 軸 器 的 選 用連軸器的選擇應根據負載情況，計算轉矩，軸端直徑和工作轉速來選擇。計算轉矩由下式求出： 9550WcnPTKTn()Nm式中： nT需用轉矩，見各連軸器標準單位NmWP驅動功率單位KWn工作轉速單位/minrK工況系數取為1.5代入數據：41.5 955019.832890cTNm無據此可以選擇連軸器的型號如下：名稱：撓性連軸器(4323 84)GB彈性套柱銷連軸器許用轉矩： 31.5nTNm許用轉速：4700r/min軸孔直徑：123,16,18,19d ddcm軸孔長度：Y型：L=42mm ,D=95mm重量：1.9Kg8.2 控 制 閥 的 選 用液壓系統應盡可能多