機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文.doc

機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文-6 摘 要汽車起重機有較高的行走速度調(diào)動使用靈活機動性能好故可和運輸車隊編隊行駛用途廣泛在有沖擊振動溫差變化較大的不利環(huán)境下作業(yè)但它只使用于執(zhí)行動作簡單與位置精度要求較底的場合隨著現(xiàn)代化機械行業(yè)的發(fā)展起重機的機械應(yīng)用也將進一步擴大各種技術(shù)的發(fā)展為此對起重機的制造和結(jié)構(gòu)和技術(shù)性能進行改進液壓傳動具有傳遞動力大運動平穩(wěn)等特點采用液壓系統(tǒng)為改善起重機的工作性能有重要的意義作為起重用的汽車起重機無論在機械方面還是在液壓方面對工作系統(tǒng)的安全性和可靠性都是特別重要的該系統(tǒng)主要由液壓缸的往復(fù)運動來實現(xiàn)車身和轉(zhuǎn)臺的上下運動用手動換向閥來控制其運動方向用單向閥來實現(xiàn)油路的鎖緊和平衡待支架將整個車身支其起后再實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動提吊貨物關(guān)鍵詞液壓系統(tǒng)溫升與散熱液壓回路ABSTRACTThe automobile derrick has to run about the speed transfer higherly use vivid mobile function good past can and transport the car brigade to organize into teams to drive wide range of applicationAt have the impact vibration difference in temperature variety the bigger and disadvantageous environment under the homework but it is use in the performance action only to compare the situation of the bottom with the position accuracy request in briefAlong with the development of the modernization machine profession the machine of the derrick application also will further extend various technical development is this carry on the improvement to the manufacturing and structures and the technique functions of the derrickThe liquid presses to spread to move to have the motive of deliver big exercise steady etc characteristics adopt the liquid to press the system for improve the derrick of work function have the important meaningThe conduct and actions rise heavy the automobile derrick that use press the aspect in the machine aspect still in the liquid regardless to work the safety and credibilities of the system are all specially importantThat system mainly is carried out the carriage by the back and forth sport that the liquid presses the urn and turn the top and bottom sport of the pedestal moving to change toward valve by hand to control it exercise direction use the lock that the one-way valve carries out the oil road tight and equilibriumNeed the support pay the whole carriage after it rise then the realization turns the pedestal to turn to move lifting to hang the goodsKeywordThe liquid system system temperature raise and spread the heatsystem return route目 錄第1章 汽車起重機概述111 汽車起重機的分類112 汽車起重機的分類213 汽車起重機液壓系統(tǒng)5第2章 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計721 技術(shù)指標(biāo)與參數(shù)722 液壓缸的設(shè)計7com 液壓缸簡介7com 工況分析7com 液壓缸主要幾何尺寸的計算10com 繪制工況圖17com 液壓缸主要零件的結(jié)構(gòu)材料及技術(shù)要求18第3章 液壓系統(tǒng)圖的擬訂2131 液壓系統(tǒng)的擬訂的幾個主要問題21 com 確定執(zhí)行元件的形式21 com 確定執(zhí)行元件的形式21 com 確定回路類型21 com 速度換接回路22 com 平衡及鎖緊2232 液壓系統(tǒng)動作時的進回油路線23 com 前支腿伸出其進回油路線23com 后支腿液壓缸用閥B控制其進回油路線23第4章 液壓元件的選擇2441 選擇液壓泵和電動機24com 確定泵的工作壓力24 42 電動機的選擇24 43 其他元件的選擇25 com 油管的計算及選用25 com 油箱容積的計算26第5章 液壓系統(tǒng)的性能驗算2851 管路系統(tǒng)壓力損失的驗算28 com 沿程壓力損失28 com 局部損失29 com 總的壓力損失3152 系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升31 com 系統(tǒng)發(fā)熱量的計算31 com 系統(tǒng)的散熱計算32 com 系統(tǒng)熱平衡溫度的驗算33第6章 液壓系統(tǒng)的維護和使用34 61 防止液壓油的污染34 62 防止空氣進入液壓系統(tǒng)34 63 防止油溫過高35 64 日常檢查和定期檢查36結(jié)論37參考文獻39致謝40第1章 汽車起重機概述11 汽車起重機的分類汽車起重機以通用或者專用的汽車底盤作為承載裝置和運行機構(gòu)具有機動靈活行駛速度快可迅速投入工作等特點汽車起重機主要用于公路救援和流動性大工作地點分散的作業(yè)場合一汽車起重機的分類1 按承載裝置分可分為輪胎起重機履帶起重機全路面起重機2 按額定起重量分一般額定起重量15噸以下的為小噸位汽車起重機額定起重量1625噸的為中噸位汽車起重機額定起重量26噸以上的為大噸位汽車起重機按吊臂結(jié)構(gòu)分為定長臂汽車起重機接長臂汽車起重機和伸縮臂汽車起重機三種定長臂汽車起重機采用固定長度的桁架吊臂多為小型機械傳動起重機采用汽車通用底盤全部動力由汽車發(fā)動機供給不另設(shè)發(fā)動機吊臂用角鋼和鋼板焊成呈折臂形以增大起重幅度接長臂汽車起重機的吊臂也是桁架結(jié)構(gòu)由若干節(jié)臂組成分基本臂頂臂和插入臂可以根據(jù)需要在停機時改變吊臂長度由于桁架臂受力好迎風(fēng)面積小自重輕是大噸位汽車起重機唯一的結(jié)構(gòu)形式伸縮臂液壓汽車起重機其結(jié)構(gòu)特點是吊臂由多節(jié)箱形斷面的臂互相套疊而成利用裝在臂內(nèi)的液壓缸可以同時或逐節(jié)伸出或縮回全部縮回時臂最短可以有最大起重量全部伸出時臂最長可以有最大起升高度或工作半徑目前已發(fā)展成為中小噸位汽車起重機的主要品種 按動力傳動分為機械傳動液壓傳動和電力傳動三種二全液壓汽車重機 整機由底盤轉(zhuǎn)臺吊臂等組成轉(zhuǎn)臺可以360度連續(xù)回轉(zhuǎn)裝有滾球式回轉(zhuǎn)支承軸向柱塞馬達驅(qū)動轉(zhuǎn)臺在作業(yè)時須先放置發(fā)支腿以增大機械的支承面積保證穩(wěn)定避免輪胎和車架懸掛彈簧受載支腿為箱式結(jié)構(gòu)液壓操作升降并裝有液壓鎖汽車起重機的工作裝置包括吊臂變幅系統(tǒng)起升系統(tǒng)和伸縮系統(tǒng)在工作幅度吊臂工作半徑為3000毫米時最大起重量為8噸吊臂由兩節(jié)箱形斷面的臂組成其最下一節(jié)為基本節(jié)基本節(jié)下端鉸裝在轉(zhuǎn)臺上由變幅液壓缸改變其傾角吊臂為兩節(jié)伸縮式在基本節(jié)內(nèi)疊套有頂臂利用裝在臂內(nèi)的伸縮液壓缸使吊臂伸長從而使起升高度或工作幅度發(fā)生變化一些中噸位汽車起重機吊臂由三節(jié)或四節(jié)組成大噸位汽車起重機可多至10多節(jié)吊臂的伸縮由伸縮液壓缸和順序閥來控制吊臂內(nèi)裝有伸縮液壓缸和順序閥伸縮時壓力油經(jīng)過順序閥進入順序閥使兩節(jié)伸縮臂一起伸出伸到最長位置以后順序閥接通伸縮液壓缸油路使伸縮液壓缸推動一節(jié)臂頂臂繼續(xù)伸出吊臂縮回時順序相反這種機構(gòu)又能使各節(jié)臂順序伸縮其操作簡便動作可靠起升系統(tǒng)由低速大扭矩軸向柱塞馬達驅(qū)動通過雙速型直圓柱齒輪減速器平行槽式卷筒帶動鋼絲繩及吊鉤汽車起重機是一種起重機械部分安裝在汽車通用底盤上具有載重汽車行駛性能的輪式起重機它機動性好轉(zhuǎn)移方便運行速度快主要用于貨物裝卸轉(zhuǎn)移設(shè)備安裝及高空作業(yè)等方面1重點產(chǎn)品大型化高速化和專用化由于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大生產(chǎn)效率日益提高以及產(chǎn)品生產(chǎn)過程中物料裝卸搬運費用所占比例逐漸增加促使大型或高速起重機的需求量不斷增長起重量越來越大工作速度越來越高并對能耗和可靠性提出更高的要求起重機已成為自動化生產(chǎn)流程中的重要環(huán)節(jié)起重機不但要容易操作容易維護而且安全性要好可靠性要高要求具有優(yōu)異的耐久性無故障性維修性和使用經(jīng)濟性目前世界上最大的履帶起重機起重量3000t最大的橋式起重機起生日一1200t集裝箱岸連裝卸橋小車的最大運行速度已達350mmin堆垛起重機級最大運行速度240mmin垃圾處理用起重機的起升速度達100mmin 2系列產(chǎn)品模塊化組合化和標(biāo)準化用模塊化設(shè)計代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機設(shè)計方法將起重機上功能基本相同的構(gòu)件部件和零件制成有多種用途有相同聯(lián)接要素和可互換的標(biāo)準模塊通過不同模塊的相互組合形成不同類型和規(guī)格的起重機對起重機進行改進只需針對某幾個模塊設(shè)計新型起重機只需選用不同模塊重新進行組合可使單件小批量生產(chǎn)的起重機改換成具有相當(dāng)批量的模塊生產(chǎn)實現(xiàn)高效率的專業(yè)化生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)組織也可由產(chǎn)品管理變?yōu)槟K管理達到改善整機性能降低制造成本提高通用化程度用較少規(guī)格數(shù)的零部件組成多品種多規(guī)格的系列產(chǎn)品充分滿足用戶需求目前德國英國法國美國和日本的著名起重機公司都已采用起重機模塊化設(shè)計并取得了顯著的效益德國德馬格公司的標(biāo)準起重機系列改用模塊化設(shè)計后比單件設(shè)計的設(shè)計費用下降12生產(chǎn)成本下降45經(jīng)濟效益十分可觀德國德馬格公司還開發(fā)了一種KBK柔性組合式懸掛起重機起重機的鋼結(jié)構(gòu)由冷軋型軌組合而成起重機運行線路可沿生產(chǎn)工藝流程任意布置可有叉道轉(zhuǎn)彎過跨變軌距所有部件都可實現(xiàn)大扎遏生產(chǎn)再根據(jù)用戶的不同需求和具體物料搬運路線在短時間內(nèi)將各種部件組合搭配即成這種起重機組合性非常好操作方便能充分利用空間運行成本低有手動自動多種形式還能組成懸掛系統(tǒng)單梁懸掛起重機雙梁懸掛起重機懸臂起重機輕型門式起重機及手動堆垛起重機甚至能組成大型自動化物料搬運系統(tǒng)3通用產(chǎn)品小型化輕型化和多樣化有相當(dāng)批量的起重機是在通用的場合使用工作并不很繁重這類起重機批量大用途廣考慮綜合效益要求起重機盡量降低外形高度簡化結(jié)構(gòu)減小自重和輪壓也可命名整個建筑物高度下降建筑結(jié)構(gòu)輕型化降低造價因此電動葫蘆橋式起重機和梁式起重機會有更快的發(fā)展并將大部分取代中小噸位的一般用途橋式起重機德國德馬格公司經(jīng)過幾十年的開發(fā)和創(chuàng)新已形成了一個輕型組合式的標(biāo)準起重機系列起重量180噸工作級別A1A7整個系列由工字形和箱型單梁懸掛箱形單梁角形小車箱形單梁和箱形雙梁等多個品種組成主梁與端梁相接以及起重小車的布置有多種型式可適合不同建筑物及不同起吊高度的要求根據(jù)用戶需要每種規(guī)格起重機都有三種單速及三種雙速供任意選擇還可以選用變頻調(diào)速操縱方式有地面手電門自行移動手電門隨小車移動手電門固定無線遙控司機室固定司機室隨小車移動司機室自行移動等七種選擇大車及小車的供電有電纜小車導(dǎo)電DVS系統(tǒng)兩種方式如此多的選擇項通過不同的組合可搭配成百上千種起重機充分滿足用戶不同的需求這種起重機的另一最大優(yōu)點是輕型化自重輕輪壓輕外形尺寸高度小可大大降低廠房建筑物的建造成本同時也可減小起重機的運行功率和運行成本與通用產(chǎn)品相比較起重量10t跨度225m通用雙梁橋式起重機自重24t起重機軌面以上高度1876mm起重機寬度5980mm德馬格起重機的自重只有87t重量輕了176起重機軌面以上高度920mm降低了104起重機寬度2980mm外形尺寸減少了1004產(chǎn)品性能自動化智能化和數(shù)字化起重機的更新和發(fā)展在很大程度上取決于電氣傳動與控制的改進將機械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合將先進的計算機技術(shù)微電子技術(shù)電力電子技術(shù)光纜技術(shù)液壓技術(shù)模糊控制技術(shù)應(yīng)用到機械的驅(qū)動和控制系統(tǒng)實現(xiàn)起重機的自動化和智能化大型高效起重機新一代電氣控制裝置已發(fā)展為全電子數(shù)字化控制系統(tǒng)主要由全數(shù)字化控制驅(qū)動裝置可編程序控制器故障診斷及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)數(shù)字化操縱給定檢測等設(shè)備組成變壓變頻調(diào)速射頻數(shù)據(jù)通訊故障自診監(jiān)控吊具防搖的模糊控制激光查找起吊物重心近場感應(yīng)防碰撞技術(shù)現(xiàn)場總線載波通訊及控制無接觸供電及三維條形碼技術(shù)等將廣泛得到應(yīng)用使起重機具有更高的柔性以適合多批次少批量的柔性生產(chǎn)模式提高單機綜合自動化水平重點開發(fā)以微處理機為核心的高性能電氣傳動裝置使起重機具有優(yōu)良的調(diào)速和靜動特性可進行操作的自動控制自動顯示與記錄起重機運行的自動保護與自動檢測特殊場合的遠距離遙控等以適應(yīng)自動化生產(chǎn)的需要5產(chǎn)品組合成套化集成化和柔性化在起重機單機自動化的基礎(chǔ)上通過計算機把各種起重運輸機械組成一個物料搬運集成系統(tǒng)通過中央控制室的控制與生產(chǎn)設(shè)備有機結(jié)合與生產(chǎn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合這類起重機自動化程度高具有信息處理功能可將傳感器檢測出來的各種信息實施存儲運算邏輯判斷變換等處理加工進而向執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出控制指令這類起重機還具有較好的信息輸入輸出接口實現(xiàn)信息全部準確可靠地在整個物料搬運集成系統(tǒng)中的傳輸起重機通過系統(tǒng)集成能形成不同機種的最佳匹配和組合取長補短發(fā)揮最佳效用目前重點發(fā)展的有工廠生產(chǎn)搬運自動化系統(tǒng)柔性加工制造系統(tǒng)商業(yè)貨物配送集散系統(tǒng)集裝箱裝卸搬運系統(tǒng)交通運輸和郵電部門行包貨物的自動分揀與搬運系統(tǒng)等6產(chǎn)品構(gòu)造新型化美觀化和實用化結(jié)構(gòu)方面采用薄壁型材和異形鋼減少結(jié)構(gòu)的拼接焊縫提高抗疲勞性能采用各種啟強度低合金鋼新材料提高承載能力改善受力條件減輕自重和增加外形美觀橋式起重機的橋架結(jié)構(gòu)型式大多采用箱形四梁結(jié)構(gòu)主梁與端梁采用高強度螺栓聯(lián)接便于運輸與安裝在機構(gòu)方面進一步開發(fā)新型傳動零部件簡化機構(gòu)三合一運行機構(gòu)是當(dāng)今世界輕中級起重機運行機構(gòu)的主流將電動機減速器和制動器合為一體具有結(jié)構(gòu)緊湊輕巧美觀拆裝方便調(diào)整簡單運行平穩(wěn)配套范圍大等優(yōu)點國外已廣泛應(yīng)用到各種起重機運行機構(gòu)上為使中小噸位的起重小車結(jié)構(gòu)盡量簡化同時降低起童機的尺寸高度減少輪壓國外已大量采用電動葫蘆作為起升機構(gòu)為了減輕自重提高承載能力改善加工制造條件增加產(chǎn)品成品率零部件盡量采用以焊代鑄如減速器殼體卷簡滑輪等都用焊接結(jié)構(gòu)減速器齒輪都采用齒面以減輕自重減小體積提高承載能力增加使用壽命液壓推桿盤式制動器的應(yīng)用范圍也越來越大此外各機構(gòu)采用的電動機都向高轉(zhuǎn)速發(fā)展從而減小電機基座號減輕重量與減小外形尺寸并可配用制動力矩小的制動器隨著國家現(xiàn)代化建設(shè)的飛速發(fā)展科學(xué)技術(shù)的不斷進步現(xiàn)代施工項目對汽車起重機的要求也越來越高高深尖液壓技術(shù)在汽車起重機上的應(yīng)用也越來越廣泛汽車起重機液壓系統(tǒng)展示了強大的發(fā)展趨勢汽車起重機液壓系統(tǒng)一般由起升變幅伸縮回轉(zhuǎn)控制五個主回路組成我們通過對五個主回路現(xiàn)狀的分析來探討其發(fā)展趨勢起升液壓系統(tǒng)對起重機來說起升動作是最頻繁的動作目前最常用的起升液壓系統(tǒng)為定量泵定量或變量馬達開式液壓系統(tǒng)然而現(xiàn)代施工對起升系統(tǒng)提出了新的要求節(jié)能高效可靠以及微動性平穩(wěn)性好為了適應(yīng)這些新的要求以前的定量泵將逐步被先進可靠的具有負載反饋和壓力切斷的恒功率變量泵所取代先前的定量馬達或液控變量馬達也將被電控變量馬達所取代這種系統(tǒng)將能有效的達到輕載高速重載低速和節(jié)能的效果變幅液壓系統(tǒng)變幅液壓系統(tǒng)的發(fā)展趨勢也體現(xiàn)為節(jié)能高效目前最先進的為變幅下降時充分利用吊臂和重物的重力勢能實現(xiàn)重力下放下放的速度由先導(dǎo)手柄來無級控制變幅平穩(wěn)沒有沖擊伸縮液壓系統(tǒng) 對于具有五節(jié)以下伸縮臂的伸縮液壓系統(tǒng)國內(nèi)一般采用同步或順序加同步的伸縮方式當(dāng)采用兩級油缸時上下兩油缸實現(xiàn)內(nèi)部溝通一般采用插裝式平衡閥對于具有五節(jié)以上伸縮臂的液壓系統(tǒng)采用單缸插銷伸縮機構(gòu)這種伸縮機構(gòu)自重輕能大幅提高起重機的起重性能能有效的控制整機的重量通過采用多油口和多平衡閥的油路來提高伸縮的效率回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)回轉(zhuǎn)也是起重機使用頻繁的動作但相對而言回轉(zhuǎn)所需功率最少因而回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的最高要求是回轉(zhuǎn)平穩(wěn)起重作業(yè)無側(cè)載回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢為通過小馬達大傳動比來實現(xiàn)操作平穩(wěn)通過設(shè)立回轉(zhuǎn)緩沖閥和自由滑轉(zhuǎn)機能來實現(xiàn)吊重的自動對中功能從而有效防止側(cè)載的產(chǎn)生操縱控制系統(tǒng) 機械式操縱是汽車起重機最簡單最廣泛使用的一種操縱方式液比例操縱系統(tǒng)在我廠也己廣泛使用并相當(dāng)成熟操作性能得到了很大的提高然而最有發(fā)展前途的還是電比例操縱系統(tǒng)借助于計算機技術(shù)和可編程技術(shù)汽車起重機將向智能化發(fā)展圖11汽車起重機液壓系統(tǒng)圖 除此之外液壓系統(tǒng)在以下幾方面也體現(xiàn)出明顯的發(fā)展趨勢采用國際化配套對系統(tǒng)性要求較高的液壓元件如泵閥馬達等采用國際化配套可提高產(chǎn)品的可靠性另外國外使用成熟量大價廉的元件在國內(nèi)也廣泛使用2采用卡套式接頭由于卡套式接頭在控制系統(tǒng)污染防泄露等方面具有很強的優(yōu)越性使用卡套式接頭能大大減少故障率和早期反饋率在系統(tǒng)中設(shè)計速度分檔由于不同施工項目的不同要求對起重機各動作速度的要求也不一樣速度分檔技術(shù)也應(yīng)運而生設(shè)計不同的速度檔位以適用不同工況的要求廣泛使用高度集成的模塊化閥組能簡化管路有效的減少液組提高效率同時易于維護1 工作負載 由于該支架和轉(zhuǎn)臺由4個液壓缸支撐則每個液壓缸應(yīng)支撐的負載為G4即 5659810004N 28175N2 摩擦阻力負載 活塞桿頂端直接套上底座沒有導(dǎo)軌因此無摩擦負載即 03 慣性負載 加速 減速 制動 反向加速 反向制動 37375N根據(jù)以上計算考慮到液壓缸垂直放置由于支架轉(zhuǎn)臺自身重量和起吊貨物時總重量較大為防止由于自重而下滑系統(tǒng)中應(yīng)該設(shè)置平衡回路則液壓缸在各階段中的負載如下表1m 091表1 液壓缸各階段中的負載工況計算公式總負載FN缸推力FN啟動F FsF 2817530961加速F FFa2843431246快下F F2817530961減速F F-Fa2796230727慢下F F2817530961制動F F-Fa2812930910反向加速F Fa373754107快上F 000制動F -Fa-37375-4107com3 負載圖和速度圖的繪制 按前面的負載分析結(jié)果及設(shè)定的速度要求行程限制等繪出負載圖及速度圖如圖1所示圖21負載圖及速度圖com 液壓缸主要幾何尺寸的計算液壓缸的主要幾何尺寸包括液壓缸的內(nèi)徑活塞桿的直徑液壓缸行程等 1 液壓缸內(nèi)徑的確定 初選液壓缸的工作壓力根據(jù)分析此起重機的負載較大按類型屬于起重運輸機械初選液壓缸的工作壓力為p 40Mpa 計算液壓缸的尺寸 取F 31246N計算公式 D A FpA滲透壓缸的受力面積F工作負載P工作壓力A Fp 3124640106 781210-4m2D m 997310-2m查機械設(shè)計手冊GB2348-80按標(biāo)準取D 100mm2 活塞桿直徑的確定與校核活塞桿直徑的計算根據(jù)下降和上升的速度比值來確定活塞桿的直徑d 55510-2m由于可能到速度變換太大產(chǎn)生動載荷按標(biāo)準大一號取d 70mm活塞桿的穩(wěn)定性校核因為活塞桿長為450mm而活塞直徑為70mmLd 45070 643 10無需進行穩(wěn)定性校核3 液壓缸的有效面積根據(jù)上面的結(jié)果則液壓缸的有效面積為無桿腔面積 7854010-4m2有桿腔面積 439910-4m2 液壓缸的行程液壓缸的行程為L 350100 450mm液壓缸缸筒的長度液壓缸缸筒的長度由液壓缸的行程決定液壓缸缸筒長度L 450mm4 液壓缸缸筒的計算液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括缸筒壁厚油口直徑缸底厚度缸頭厚度等缸筒壁厚的計算和校核 查機械設(shè)計手冊新版第四卷第六章表 236-59由上求得缸體內(nèi)徑標(biāo)準值100mm得外徑121mm可知 121-1002 212mm 105mm液壓缸的缸筒壁厚的校核缸的額定壓力pn 4MPa 16Mpa取py 15pn 154Mpa 6Mpa液壓缸缸壁的材料選20號鋼查金屬工藝學(xué)表6-5GB699-88得其材料抗拉強度b 420Mpa取安全系數(shù)為n 5 b5 4205MPa 84MPa D 100105 952 10mmmm 3205mm 105mm壁厚合適5 液壓缸油口直徑的計算查表得根據(jù)經(jīng)驗公式 式中 -液壓缸油口直徑 md液壓缸內(nèi)徑 01mv液壓缸最大輸出速度 9mmin-油口液流速度 3744ms 00201m 201mm6 缸底厚度h的計算該液壓缸為平形缸底且無油孔其材料是HT350查表得公式 式中 h-缸底厚度 m d液壓缸內(nèi)徑 m -試驗壓力 Pa 缸底材料的許用應(yīng)力取安全系數(shù)n 5則 70Mpa由于缸的額定壓力 4MPa16MPa所以取 15 60MPa 00127m 127mm7 缸頭厚度h的計算本液壓缸選用螺釘聯(lián)結(jié)法蘭其計算方法如下 式中 h法蘭厚度 m F-法蘭受力總和 N d密封環(huán)內(nèi)徑 m -密封環(huán)外徑 m P系統(tǒng)工作壓力 Pa -螺釘孔分布圓直徑 m -密封環(huán)平均直徑 m 法蘭材料的許用應(yīng)力 Pa 均壓槽一般寬為04mm深為08mmO型密封圈的壓縮率為W 缸頭和法蘭的聯(lián)結(jié)是固定的其密封也是固定的取W 20即 02得 1為密封圈直徑 F 28175N 100mm 100-2 995mm 100mm211427 149mm 8 法蘭直徑和厚度的確定 法蘭直徑取與缸頭直徑相同即 法蘭厚度取9 缸蓋的聯(lián)結(jié)計算 聯(lián)接方式螺栓聯(lián)接缸體螺紋處的拉應(yīng)力為切應(yīng)力為所以合成應(yīng)力為如采用長拉桿連接當(dāng)行程超過缸筒內(nèi)徑20倍S 20D時為防止拉桿偏移需加裝中接圈或支承塊用焊接或螺釘固定在缸筒外壁中部上式中 K螺紋擰緊系數(shù)動載荷取K 3 F-缸體螺紋處所受的拉力 NF 28175N -螺紋內(nèi)徑 mm z-螺栓個數(shù)取z 6 螺紋處的拉應(yīng)力 Pa 螺紋材料的許用應(yīng)力 n安全系數(shù)一般取15-25 由設(shè)計手冊取M1410 缸頭直徑和缸蓋直徑 缸頭直徑由設(shè)計可知缸內(nèi)徑加上螺釘?shù)闹睆郊娱g距 取兩者相同即 1491428mm 179mm11 液壓缸主要尺寸的確定圖22液壓缸12 最小導(dǎo)向長度H 導(dǎo)向長度過短將使缸因配合間隙引起的初始饒度增大影響液壓缸的工作性能和穩(wěn)定性因此設(shè)計必須保證缸有一定的最小導(dǎo)向長度應(yīng)滿足HL20D2 450201002 725mm13 活塞的寬度B活塞的寬度一般為活塞外徑的0610倍但也要根據(jù)密封件的型式數(shù)量和安裝導(dǎo)向環(huán)的溝槽尺寸而定有時也可以結(jié)合中隔圈的布置確定活塞寬度在此我選定06即B 06D 06100 60mm14 導(dǎo)向套長A導(dǎo)向套滑動面的長度A在缸徑小于80mm時取A 0610D當(dāng)缸徑大于80mm取A 0610d 因D 100mm80mm取A 08d 0870mm 56mm15 求液壓缸的最大流量單位時間內(nèi)油液通過缸筒推動活塞或柱塞移動的距離運動速度可表示為mmin當(dāng)活塞桿伸出時 當(dāng)活塞桿縮回時隔 q快下 A1v快下 785410-44510-3m3s 2121Lminq滿下 A1v慢下 785410-4810-3m3s 377Lminq快上 A2v快上 539110-46510-3m3s 1502Lmincom 繪制工況圖工作循環(huán)中各個工作階段的液壓缸壓力流量和功率如表2所示液壓缸各個工作階段的壓力流量和功率工況壓力pMPa流量qLmin-1功率PW快下3612121127614慢下36137722683快上015010由上表可繪制出液壓缸的工況圖如下圖所示圖23液壓缸的工況圖com 液壓缸主要零件的結(jié)構(gòu)材料及技術(shù)要求1 缸體 缸體端部連接結(jié)構(gòu)及缸體材料液壓缸的工作壓力P 361MPa 10MPa起材料選用35號無縫鋼并調(diào)質(zhì)到241-285HB其結(jié)構(gòu)連接方式選用法蘭式連接技術(shù)要求1缸體內(nèi)徑才用H8H9配合因此液壓缸采用O型橡膠密封表面粗糙度Ra取03m需珩磨2缸體內(nèi)徑d的圓度公差值取10級精度圓柱度公差值取8級精度3缸體端面T的垂直公差值選7級精度4為了防止腐蝕和提高壽命缸體的表面應(yīng)鍍上厚度為30-40的鉻層鍍后進行珩磨或拋光2 缸蓋 液壓缸的缸蓋材料選用HT350并在其表面熔堆黃銅青銅或其他材料 技術(shù)要求1直徑基本尺寸同缸徑d 125mmD2基本尺寸同活塞桿密封圈外徑的圓度公差值選取10級精度2D2與d的同軸度公差值為003mm3端面AB與直徑d軸心線的公差值選7級精度4導(dǎo)向孔的表面粗糙度為Ra125m3 活塞活塞與桿的連接形式螺紋連接活塞與缸體的密封O型密封圈密封活塞的材料選用HT350活塞的技術(shù)要求1活塞外徑d活與對內(nèi)徑d內(nèi)的徑向跳動公差值選取7級精度2端面T對內(nèi)孔d內(nèi)的軸線垂直度公差值選取7級精度3外徑d外的圓柱度公差值選取10級精度4 活塞桿 活塞桿的端部結(jié)構(gòu)外螺紋連接 端部為螺紋連接其活塞桿螺紋尺寸如下直徑與螺紋M48螺紋長為短型63活塞桿結(jié)構(gòu)活塞桿選用空心桿活塞桿材料45號鋼技術(shù)要求1活塞桿的熱處理粗加工后調(diào)質(zhì)到229-285HB2活塞桿d活和d的圓度公差枝選10精度3活塞桿的圓柱度公差值選取8級精度5端面T的垂直度公差值選7級精度6活塞桿上的螺紋按7級精度加工7活塞的連接銷孔應(yīng)按11級加工該孔軸線與活塞桿軸線的垂直公差值取6級精度8活塞桿上工作表面的粗糙度為Ra063m5 活塞桿的導(dǎo)向密封與防塵 1結(jié)構(gòu)普通導(dǎo)向套2材料耐磨鑄鐵3導(dǎo)向套內(nèi)徑的配合選為H8f9表面粗糙度為Ra063-125m密封選用O型密封圈防塵防塵圈6 液壓缸的緩沖裝置緩沖裝置是為了防止和減少液壓運動時的沖擊通過節(jié)點產(chǎn)生內(nèi)壓力抵抗液壓推力慣性力和載荷力降低液壓桿的速度該系統(tǒng)中活塞桿的運動速度較小移動慣性不大選用固定性的緩沖方式緩沖裝置的工作原理是使缸筒低壓腔內(nèi)油液全部或部分通過節(jié)流把動能轉(zhuǎn)換為熱能熱能則由循環(huán)的油液帶到液壓缸外一般技術(shù)要求緩沖裝置應(yīng)能以較短的緩沖行程吸收最大的動能緩沖過程中盡量避免出現(xiàn)壓力脈沖及過高的緩沖腔壓力峰會值使壓力的變化為漸變過程緩沖腔內(nèi)峰值壓力應(yīng)為 動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苁褂鸵簻囟壬仙龝r油液的最高溫度不應(yīng)超過密封件的允許極限第3章 液壓系統(tǒng)圖的擬訂31 液壓系統(tǒng)的擬訂的幾個主要問題擬定液壓系統(tǒng)圖注意事項1不許有多余元件使用的元件和電磁鐵數(shù)越少越好2注意元件間的連鎖關(guān)系防止相互影響產(chǎn)生的誤動作3系統(tǒng)各主要部位的壓力能夠隨時檢測壓力表數(shù)目要少4按國家標(biāo)準規(guī)定元件符號按常態(tài)工況紀念繪出非標(biāo)準元件用簡練的結(jié)構(gòu)示意圖表達com 確定執(zhí)行元件的形式起重機主要靠支腿支撐整個支架和轉(zhuǎn)臺而實現(xiàn)上下運動是直線往返運動根據(jù)傳動系統(tǒng)簡潔高效的原則采用液壓缸作為執(zhí)行元件com 供油方式和泵的選擇主要跟據(jù)系統(tǒng)的工況來選擇液壓泵泵的主要參數(shù)有壓力流量轉(zhuǎn)速效率為了保證系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)和泵的使用壽命一般在固定設(shè)備系統(tǒng)中正常工作壓力為泵的額定壓力的80左右要求工作可靠性的系統(tǒng)或運動的設(shè)備系統(tǒng)工作壓力為泵額定壓力的60左右泵的流量要大于系統(tǒng)工作的最大流量為了延長泵的壽命泵的最高壓力與最高轉(zhuǎn)速不宜同志時使用從工況圖分析該系統(tǒng)快下和快上所需的流量較大慢上時所需流量小宜選用柱塞泵作為油源com 確定回路類型液壓基本回路是用于實現(xiàn)液體壓力流量及方向等控制的典型回路汽車起重機體積較大也有足夠的空間可以存放油箱也不必另設(shè)散熱裝置宜采用開式回路com 速度換接回路系統(tǒng)要中有四個液壓缸分前后支腿控制要求各個液壓缸有相同的位移量選用兩個三位四通手動換向閥控制其行程和方向com 平衡及鎖緊為防止由于轉(zhuǎn)臺和支架自重和在工作時間內(nèi)保持位置特在液壓缸的上腔無桿腔進油路上設(shè)置液控單向閥同樣在回油路中也在液壓缸下腔有桿腔設(shè)置液控單向閥組成系統(tǒng)在所選定的基本回路的基礎(chǔ)上再考慮其他一些有關(guān)因素初步擬訂系統(tǒng)原理圖如下32 液壓系統(tǒng)動作時的進回油路線com 前支腿伸出其進回油路線為進油路液壓泵換向閥A液控單向閥前支腿液壓缸無缸腔回油路前支腿液壓缸有缸腔液控單向閥閥A閥B閥C閥D閥E閥F油箱com 后支腿液壓缸用閥B控制其進回油路線為進油路液壓泵換向閥B液控單向閥前支腿液壓缸無桿腔回油路后支腿液壓缸有桿腔液控單向閥閥B閥C閥D閥E閥F油箱第4章 液壓元件的選擇41 選擇液壓泵和電動機com 確定泵的工作壓力液壓缸在整個工作循環(huán)中最大的工作壓力為361MPa由于該系統(tǒng)比較簡單所以取其壓力損失為p 05 MPa所以液壓泵的工作壓力為 Pp 36105 MPa 411MPa 柱塞泵在向系統(tǒng)供油時若回路中的泄露按10計算則柱塞泵的總流量應(yīng)為 commin 23331Lmin42 電動機的選擇根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查產(chǎn)品目錄選用XB型斜盤式軸向柱塞泵其壓力范圍為32MPa容積效率為90總效率為85所以驅(qū)動該泵的電動機的功率可以由泵的工作壓力411MPa和輸出流量當(dāng)電動機的轉(zhuǎn)速為1500rmin時算出 215003209010-3 854Lmin com60085W 68822W驗算其他工況時柱塞泵的驅(qū)動功率均小于或近于電動機的功率查機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書P75擬訂電動機的型號為Y132M-4額定功率為75KW滿載轉(zhuǎn)速為1440rmin43其他元件的選擇根據(jù)系統(tǒng)工作壓力和通過閥實際流量選擇元件及輔助元件其型號和參數(shù)如下表序號名稱型號通過流量Lmin工作壓力MPa壓力損失MPa生產(chǎn)企業(yè)1柱塞泵XB85432-沈陽液件廠2濾油器YH200XLBF200315 001中國船舶重工3液控單向閥IY636363 002無錫液壓廠4三為四通手動換向閥I4S-10H-T31521 001-5壓力表YN50-11-無錫雪浪儀表廠6壓力表開關(guān)KF-L8E-35-7溢流閥DIF_L20K8035-寧波鎮(zhèn)海8電動機Y132M-4-com 油管的計算及選用油管的類型確定后其內(nèi)徑和壁厚的選擇由下面的計算確定油管內(nèi)徑d內(nèi) m m 217mm取d 22mm式中 Q通過油管的流量 油管中的允許流量 油管壁厚 15mm取 2mm式中 p管內(nèi)工作壓力 油管材料的許用應(yīng)力 即油管外d外 2d內(nèi) 2222 mm 26mmcom 油箱容積的計算油箱有效容量一般為泵每分鐘流量的37倍對于行走機械冷卻效果比較好的設(shè)備油箱的容量可選擇小些對于固定設(shè)備空間面積不受限制的設(shè)備則應(yīng)采用較大的容量油箱容積可根據(jù)液壓泵的流量計算取其體積 V 6qp 62331L 140Lcom1 油箱的尺寸設(shè)計 油箱容量與系統(tǒng)的流量有關(guān)一般容量可取最大流量的35倍另外油箱容量大小可從散熱角度去設(shè)計計算出系統(tǒng)的發(fā)熱量與散熱量再考慮冷卻器散熱后從熱平衡角度計算出油箱容量根據(jù)上面計算結(jié)果對散熱面積的要求對油箱的尺寸進行計算假設(shè)油箱的長寬高分別為abc一般情況下油為的高度為箱高的08倍即08h與油直接接觸的表面算全散熱與油不直接接觸的算半散熱其外形如下圖圖42根據(jù)上面確定的油箱的容積V 21787L和散熱面積A 199可查機械設(shè)計手冊公式V 08abh mm3 A 18hab15ab和長寬高的比例abh 11525聯(lián)立解方程可求得 a 0384m b 0576m h 0960m第5章 液壓系統(tǒng)的性能驗算51 管路系統(tǒng)壓力損失的驗算根據(jù)計算慢下時管內(nèi)的油液流動速度 通過的流量為15Lmin數(shù)值較小主要考慮的壓力損失為快進時的壓力損失由于供油流量的變化其快上時液壓缸的速度為 51 ms 50mms此時油液在進油管中的流速為V 52 154ms壓力損失主要包括管路的沿程損失p1管路的局部損失p2和閥類元件的局部損失p3總的壓力損失為p p1p2p3 53com 沿程壓力損失首先要判別管中的流態(tài)設(shè)系統(tǒng)采用5號水包油乳化液其工作環(huán)境溫度為20-50時運動粘度 60所以有Re 54 565因為系統(tǒng)中采用紫銅管是光滑的金屬圓管其臨界雷諾數(shù)為2000-3000而實際流動時的雷諾數(shù)為565小于2000-3000則管中應(yīng)為層流則阻力系數(shù) 75Re 75565 01327若取油管長度均為3m油液的密度為 890kgm則進油路上的沿程壓力損失為 p1 01327 0019097105Pa 0019MPacom 局部損失液體流經(jīng)如閥口彎管通流截面變化等局部阻力處所引起的壓力損失液流經(jīng)過這些局部阻力處時由于液流方向和流速均發(fā)生變化在這里形成了旋渦使液體的指點之間互相撞擊從而產(chǎn)生能量的損耗局部壓力損失包括管道安裝和管接頭的壓力損失和通過液壓閥的局部壓力損失前者視管道的具體結(jié)構(gòu)而定一般取沿程壓力損失的10而后者與通過閥的流量大小有關(guān)若閥的額定流量和額定壓力損失為qn和則當(dāng)通過閥的流量為q時的閥的壓力損失為為 在該系統(tǒng)中主要有手動換向閥液控單向閥和液壓缸根據(jù)各個產(chǎn)品的參數(shù)如前表可知各個閥的壓力損失如下 001Mpa 00735Mpa 001Mpa 025MPa液壓缸快下時回油路上的流量為Lmin 6591Lmin則回油路管中的流速為ms 035ms可算出Re 0352210-36010-6 128 75Re 75128 0586所以回油了路上的沿程壓力損失為 0003MPacom 總的壓力損失由上面的計算所得可求出 00190073500050003MPa 0105MPa原設(shè) 04MPa這與計算結(jié)果略有差異且大于計算結(jié)果不必更改52 系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升系統(tǒng)在工作時有壓力損失容積損失和機械損失這些損失所消耗的能量多數(shù)轉(zhuǎn)化為熱能特別是液壓系統(tǒng)系統(tǒng)發(fā)熱使油溫升高導(dǎo)致油的粘度下降油液變質(zhì)影響正常的工作為此必須控制溫升在許可的范圍內(nèi)如工程機械和機車車輛應(yīng)控制在T 35-40該系統(tǒng)中產(chǎn)生熱量的元件主要有液壓缸液壓泵溢流閥和單向閥散熱的元件主要有油箱系統(tǒng)經(jīng)一段時間后發(fā)熱與散熱會相等即達到熱平衡com 系統(tǒng)發(fā)熱量的計算 根據(jù)以上的計算可知 com-360085w 17093w 在慢下時電動機的輸入功率為Pp1 Pp1qp1p com-360085w 3038w而快下時的有用功率為P1 P1q1p com-360w 145289w慢下時的有用功率為P2 P2q22 com-360w 25825 所以快下的功率損失為439w大于慢下的功率損失68w應(yīng)以較大值來校核其熱平衡com 系統(tǒng)的散熱計算液壓系統(tǒng)的散熱途徑有油箱表面和油管表面在本系統(tǒng)中只考慮油箱表面的散熱在單位時間內(nèi)油箱的散熱量為H0 hAt設(shè)油箱的三個邊的比例為abh 11525則散熱面積為A 0065 199式中h是散熱系數(shù)取1510-3kwt為系統(tǒng)的溫升等于系統(tǒng)熱平衡事的溫度和環(huán)境溫度之差取油液的最高工作溫度為60工作的環(huán)境溫度為40則t 60-40 20可求出H0 1991510-320kw 06kwcom平衡溫度的驗算當(dāng)系統(tǒng)達到熱平衡的時候有H H0即t 176環(huán)境溫度為40熱平衡溫度為576 60沒有超出允許范圍所以符合設(shè)計要求第6章 液壓系統(tǒng)的維護和使用液壓系統(tǒng)具有許多優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于各種機械上但如果使用方法和維護保養(yǎng)不當(dāng)也會出現(xiàn)各種故障以至影響生產(chǎn)因此正確地使用和維護是保證系統(tǒng)延長使用壽命保證工作穩(wěn)定靈敏可靠的重要因素下面分析發(fā)生故障的主要原因并提出其防護方法液壓油的污染是指從外界混入空氣水分和各種固化物等使用中如混入銹蝕的金屬粉末就破壞了密封材料涂料等碎狀物油液的污染會加劇液壓元件中相對運動零件間的磨損造成節(jié)流小孔的堵塞或滑閥運動幅卡死使液壓元件不能正常工作據(jù)資料統(tǒng)計液壓系統(tǒng)的故障75以上是由于油液污染所至因此必須采用各種措施來防止或減少油液的污染 防止油液污染的主要方法是安裝前對管道鑄件等須經(jīng)過徹底清洗液壓系統(tǒng)完成總裝后還要進行徹底清洗 2 各種液壓元件裝配時禁止用帶纖維的織物如棉紗擦拭 3 油箱要合理密封通大氣處要設(shè)空氣濾清器 4 密封必須可靠禁止使用不耐油的密封及膠管 5 合理選用濾清器的類型和安裝位置系統(tǒng)中應(yīng)根據(jù)需要配置粗精濾油器濾油器應(yīng)當(dāng)經(jīng)常檢查使用情況發(fā)現(xiàn)損壞應(yīng)及時更換 6 定期更換油液一般在累計工作10000多小時后應(yīng)當(dāng)換油如繼續(xù)使用油液將失去潤滑性能并可能呈現(xiàn)酸性從而引起液壓系統(tǒng)中金屬部分的腐蝕等若間斷使用可根據(jù)具體情況隔半年或一年換油一次液壓系統(tǒng)中所用的油液壓縮性很小在一般情況下可認為油是不可壓縮的但空氣的可壓縮性很大約為油液的一萬倍所以即使系統(tǒng)中含有少量的空氣它的影響也是很大的溶解在油液中的空氣在低壓時就會從油液中逸出產(chǎn)生氣泡形成孔穴現(xiàn)象到了高壓