雙鉸接剪叉式液壓升降臺的設(shè)計-正文資料

1、無錫職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 第一章 緒 論 汽車舉升機是現(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)動機、 底盤、 變速器等養(yǎng)護和維修提供方便。 舉升機的從上世紀 20年代開始使用， 發(fā)展至今經(jīng)歷了許多的 變化改進，種類也比較多，一般有柱式、剪式，其驅(qū)動方式有鏈條傳動，液壓傳動，氣壓傳 動等。本章就從舉升機的產(chǎn)生、發(fā)展以及制造工藝等方面進行簡單的介紹。 1.1 舉升機的發(fā)展簡史 汽車舉升機在世界上已經(jīng)有了 70年歷史。 1925年在美國生產(chǎn)的第一臺汽車舉升機，它 是一種由氣動控制的單柱舉升機，由于當時采用的氣壓較低，因而缸體較大；同時采用皮革 進行密封，因而壓縮空氣驅(qū)動時的彈跳

2、嚴重且又不穩(wěn)定。直到10 年以后，即 1935年這種單 柱舉升機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， 這是舉升機設(shè)計上的又一突破性進展， 但是直到 1977 這種舉升機才在德國以外的其它國家出現(xiàn)。 現(xiàn)在雙柱舉升機在市場上以占據(jù)牢 固的地位，其銷量還在持續(xù)增長。它和四柱舉升機相比，既有優(yōu)點，也有缺點，以下將作一 簡要說明。 我們所見到的絕大多數(shù)舉升機均采用固定安裝方式。在舉升前汽車必須駛上舉升機。在 移動式舉升機方面也有幾項成功設(shè)計，如剪式舉升機、菱架式舉升機等。但這類舉升機仍存 在兩個主要問題，接近汽車下部較難；在車間移動舉升機時難逾越地面上的障

3、礙物。當然， 可移動性是這類舉升機的突出優(yōu)點?，F(xiàn)在固定安裝的單柱、雙柱、四柱舉升機已在維修現(xiàn)場 廣泛采用，而移動式舉升機卻相對要少得多。 最初設(shè)計單柱舉升機外，車輛較大，其底盤也能明顯辨認，因而汽車檢修區(qū)遠遠大于舉 升器件。而今絕大多數(shù)汽車均為“緊湊型”或“半緊湊型” ，導致汽車檢修區(qū)域接近主要舉升 機器件而不便操作。但在南美洲卻屬例外，那里仍然采用較大的車輛，這可能是單柱舉升機 在該地區(qū)的市場上仍然受到歡迎的重要原因。單柱舉升機有兩大優(yōu)點：當其下降后，不致成 維修車間的障礙物；汽車可在舉升機上轉(zhuǎn)動。但美國卻受到了責難，主要是舉升機的旋轉(zhuǎn)會 帶來撞擊操作人員的危險。單柱舉升機的主要缺點是：第一

4、，它需要在車間的地面挖掘一個 相當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 高時更是如此。 雙柱舉升機（包括液壓式或機械式） ，均具有以下優(yōu)點：第一，檢修汽車下部具有很高的 可接近性（幾乎達到 100%）；其次，采用車輪自由型的方式支撐汽車，因而拆卸車輪時不需 無錫職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 要其它輔助性的舉升措施；第三，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面小。雙柱舉升機的缺點是：第一為確保 安全，安置舉升機時要求非

5、常嚴格，否則在舉升過程中容易搖晃或顛覆；第二，由于舉升機 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)向機構(gòu)間隙或進行車輪定位檢驗等；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，因而雙柱舉升機的安全工作壽命一般要比四 柱舉升機低。 四柱舉升機有四根立柱、兩根橫梁、用于支撐汽車的兩個臺板。舉升前，汽車很容易正 確無誤地駛上四柱舉升機的臺板。由于臺板內(nèi)側(cè)設(shè)備有凸緣，當汽車駛上臺板時也不致墜入 其間的空隙中。車輪支撐型四柱舉升機的優(yōu)點是：第一，舉升機裝載汽車時勿需較高的技術(shù)， 操作也很簡便；第二，承載時非常穩(wěn)定；第

6、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值，從經(jīng)濟上來看也是合算的；第五，易于 維修；第六，在車間現(xiàn)場進行安裝也較方便，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。四柱舉升機的缺點是：和雙柱舉升機相比，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業(yè)不斷發(fā)展壯大。 各種舉升機設(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，汽車舉升機可能是除廠房而外的最重要的投資，因為 它具有至關(guān)重要和不可

7、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， 為汽車維修企業(yè)服務(wù)。 1.2 汽車舉升機的設(shè)計特點 （1）舉升機臺板降到下位時，與地面應(yīng)盡可能在同一平面上，為達到此目的，雖然可在 地面上挖掘凹坑，但需增加投資費用，也破壞了車間地面的平整性。為此，在保證強度和剛 度的前提下，應(yīng)盡可能降低舉升機臺板和橫梁的高度；這樣，既便于汽車駛上舉升機，又使 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，舉升機臺板（或橫梁）應(yīng) 選擇專用型鋼或用鋼板拆彎成形。 （ 2）正確選擇傳動方式。采用機械傳動（螺母、

8、螺桿）或液壓傳動（油缸） ，均 用電動機驅(qū)動。機械傳動的成本較高，耗能較多，但安全性較好。經(jīng)驗證明：機械傳動 的能耗為液壓傳動所需能耗的兩倍（在舉升載荷、舉升時間均相同的條件下） 。機械式舉升機 的螺母、螺栓磨損較快，而液壓式舉升機的維修量卻相對要小些。雖然液壓式舉升機的技術(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)，當然一 無錫職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 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立柱的斷面尺寸，應(yīng)該選用高柔度 的鋼絲繩。鋼絲繩應(yīng)有較高的安全系數(shù)，一般應(yīng)達 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

9、升機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。滑輪通常用鋼材制成，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 汽車舉升機的安全保證措施 今天全世界都對在危險作業(yè)環(huán)境下工作的人們的安全寄予極大的關(guān)注。 汽車舉升機具有 潛在的危險，因為人們要在其下面工作；當其升降時如不小心，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。 汽車舉升機的安全保證措施主要從兩方面著手：一方面從設(shè)計制造方面采取措施，好提 高汽車舉升機的安全技術(shù)特

10、性；另一方面則應(yīng)在使用維修過程中遵循嚴格的操作規(guī)程，保證 汽車舉升機能在良好的技術(shù)狀態(tài)下正確地運行?，F(xiàn)分別說明與后。 1.3.1 設(shè)計制造方面的安全保證措施 當今世界上的許多先進技術(shù)，如自動控制 光電開關(guān)等，已廣泛應(yīng)用到各種安全裝置的 設(shè)計領(lǐng)域，因而在設(shè)計制造舉升機時，應(yīng)結(jié)合產(chǎn)品的特點，積極采用先進可靠實用的現(xiàn)代安 全技術(shù)。以下僅列舉多數(shù)舉升機普遍采用的安全措施。 （ 1）舉升機應(yīng)能經(jīng)受超負荷試驗 （包括舉升和支撐 ），一般應(yīng)為最大舉升能力的 125%此 時舉升機的構(gòu)件不得有任何永久性的變形和損壞。 （2）所有的操作控制機構(gòu)均采用 “雙重保險 ”，以防誤操作，即舉升機運行前必需操作兩 個控制機

11、構(gòu) （或按鈕開關(guān) ）后才能驅(qū)動。 （3）所有的控制電路均采用失效保護，即任何單個元件失效，也不會使舉升機墜或上升 所造成非常危險的局面。 （4）所有的舉升機器件均應(yīng)有第二支撐系統(tǒng)。原有的提升系統(tǒng)失效時，它能自動進行有 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) 置的保護罩內(nèi)傳動。 （6）所有的運動零件均應(yīng)有防護裝置，以免撞擊操作人員的任何部位，特別是手，足， 衣服等。 （7）所有舉升機的設(shè)計均應(yīng)把舉升重物滑移的可能性降低到最低限度。 無錫職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 1.3.2 使用維護方面的安全保證措施 使用維護方面的安全保證措施涉及的范圍很廣，

12、包括舉升機有使用前的準備工作，舉升 汽車時應(yīng)該注意的事項，承載時的穩(wěn)定性，降下汽車時的注意事項，日常和定期維修檢查工 作等。雖然汽車舉升機已有 70 年的歷史，其設(shè)計原理并無多大改變 ;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，另外，還 應(yīng)認真學習和理解說明書中的各項安全注意事項并認真貫切執(zhí)行。這里僅就使用維護舉升機 時普遍應(yīng)當注意的事項說明于后。 （1）使用中的舉升機每天都應(yīng)進行檢查。發(fā)現(xiàn)有效故障或零部件損壞時，不得再使用。 維修時應(yīng)采用該舉升機的制造廠所提供

13、的配件，不得隨意代替或自制。 （2）舉升機不得超載使用。每臺舉升機的額定載荷均注明在設(shè)備的銘牌上。特別要注意 防止偏載，即整機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 荷嚴重分配不均的汽車時應(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均應(yīng)由經(jīng)過培訓并經(jīng)考核合格的人員操作。 （ 4）舉升汽車時，車內(nèi)不得有人。 舉升機升降和使用時， 顧客和無關(guān)人員應(yīng)遠離舉升機。 （5）舉升機區(qū)域內(nèi)不得有任何障礙物，如油脂、廢物、瓦礫等。 （6）當汽車駛上舉升機前，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，以防損壞舉升機或汽車。 （ 7）在舉升機上承載汽

14、車時應(yīng)仔細操作。 將舉升機的支撐器安置到汽車制造廠推薦的舉 升機逞力接觸點。只有當支撐器與汽車上的承力點接觸嚴密后才能將舉升機升起;對其接觸的 嚴密性進行認真檢查后，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或安裝位置的不同會引起重心的急劇變化，從 而導致舉升汽車時的不穩(wěn)定。 （9）舉升機降下前，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 前，還必須松開鎖緊裝置。 注意:如欲在汽車下面進行維修作業(yè)時，應(yīng)將舉升機提升到足夠的高度，以便鎖緊裝置嚙 合。 無錫職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 2 章 剪叉式升降臺的應(yīng)用及其受力分析的討論 2.1 剪叉式升

15、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類的剪叉式升降平臺機構(gòu)特點，論述了設(shè)計時應(yīng)注意的問 題及其應(yīng)用范圍。氣液動剪叉式升降平臺具有制造容易、價格低廉、堅實耐用、便于維修保 養(yǎng)等特點。在民航、交通運輸、冶金、汽車制造等行業(yè)逐漸得到廣泛應(yīng)用。本設(shè)計中主要側(cè) 重于小型家用液壓式的升降平臺。在設(shè)計氣液動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 E，兩桿的 M 、A 端分別鉸接于平板和機架上，兩桿的 B、 N 端分別與

16、兩滾 輪鉸接，并可在上平板和機架上的導向槽內(nèi)滾動。圖中的三種結(jié)構(gòu)形式的不同之處在于驅(qū)動 件液壓缸的安裝位置不同。 圖 a 中的驅(qū)動液壓缸的下不固定在機架上，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)動活塞桿控制平臺鉛直 升降。 圖 c 中的液壓缸缸體尾部與機架鉸接于 G 處，活塞桿頭部與支撐桿 AB 鉸接于 F 處。液 壓缸驅(qū)動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

17、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 鏈加工負載，在實際種應(yīng)用較少 無錫職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 水平固定剪叉式機構(gòu)，通過分析計算可知，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際平臺上的載荷力要大的多。所以實際也很 少采用。 雙鉸接剪叉式結(jié)構(gòu)避免了上述缺點。結(jié)構(gòu)比較合理，平臺的升降行程可以達到液壓缸行 程的二倍以上。因此，在工程實際中逐漸得到廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計就重點對雙鉸接剪叉式結(jié) 構(gòu)形式加以分析、論述。 2.2 雙鉸接剪叉式升降平臺機構(gòu)的位置

18、參數(shù)計算 由圖 2-2 可知 圖 2-2 位置參數(shù)示意圖 1) cos (T2 C2 l 2) 2TC 2) 上式中： H任意位置時升降平臺的高度； C任意位置時鉸接點 F到液壓鉸接點 G 的距離； L 支撐桿的長度； l 支撐桿固定鉸支點 A 到鉸接點 F 的距離； T機架長度( A 到 G 點的距離)； 活塞桿與水平線的夾角 無錫職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 以下相同。 將（ 2）式代入（ 1）式，并整理得 H Ll (T2 C2 l2)21/2。 C l 2TC 3） 設(shè)C/C0, H / H0 ,代入（ 3）式得 H0 C0 2 2 2 L T 2 ( C0)2 l 2 1/2 l (

19、0)21/ 2 。 l 2T C0 4） 在（ 4）式中， H0升降平臺的初始高度； C0 液壓缸初始長度。 雙鉸接剪叉式升降平臺機構(gòu)的運動參數(shù)計算： 圖 2-3 運動參數(shù)示意圖 圖中， VF是F點的絕對速度； VB是B點絕對速度； 1是AB 支撐桿的速度； V1是液壓缸活塞平均相對速度； V2是升降平臺升降速度。由圖 2-3 可知： VF1l, V1 VF sin()1l sin(), VB V1L l sin( ) V2 VB cos V1L cos lsin( ) 無錫職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 Lcos V1 l sin（ ） 在（ 5）式中， V1 液壓缸活塞平均相對運動速度； V2

20、 升降平臺升降速度； 支撐桿與水平線的夾角。 以下相同。 2.3 雙鉸接剪叉式升降平臺機構(gòu)的動力參數(shù)計算 圖 2-4 動力參數(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 析機構(gòu)受力情況并進行計算（過程省略）得出： 升降平臺上升時 Q lsin( ) Lcos 2 cos b fbtan(co2s f sin )( L cos b fbtan 2 cos f sin b cos ) ； 6） 升降平臺下降時 Q lsin( ) Lcos 2 b fbtan cos 2 f sin )( L cos b fbtan 2 cos f sin cobs

21、)(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； 無錫職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 f 滾動摩擦系數(shù)； b載荷 Q 的作用線到上平板左鉸支點 M 的水平距離 由于滾動輪與導向槽之間為滾動摩擦，摩擦系數(shù)很?。?f=0.01）,為簡化計算，或忽略不 計，由（ 6）、（7）式簡化為： 8） P Lcos Q l sin( ) 2.4 剪叉式升降平臺機構(gòu)設(shè)計時應(yīng)注意的問題 由式（ 5）和（ 8）可知：當 、 增大時， V2 /V1值隨之減??；當 、 減小時， P/Q值 隨之增大。在確定整體結(jié)構(gòu)值隨之減小；當 、 減小時， P/Q 值隨之增大，在液壓缸行程 不變的情況下，

22、升降平臺升降行程會減??；反之，則會使液壓缸行程受力增大。因此設(shè)計時 應(yīng)綜合考慮升降行程與液壓缸受力兩個因素。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。而且在整個機構(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)重點對其進行強度校核。 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，因為采用這樣的缸比較經(jīng)濟，而且總體泄漏量少，密封件壽命長。采用單作用柱 塞缸時考慮到在空載荷時，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， 會導致升降平臺降不下來。 2.5 針對性比較小實例： 如某自動生產(chǎn)線上， 需設(shè)計一種升降平

23、臺，要求升降平臺最大升降行程應(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C0 =595mm； 最大行程 Smax =320mm。升降太機構(gòu)尺寸：升降臺面最低高度 H0=281mm;機架長度 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)形式進行 了計算。計算結(jié)果見表 1、表 2和統(tǒng)計圖 2-5（其中滾動摩擦忽略不計） 。水平固定剪叉式結(jié) 構(gòu)公式如下： 22 1/2 HL2（T S）2 1/2; Pl2fb 。 Q

24、tanLcos 其中， S液壓缸的實際行程， T機架長度（ A點到 G點的距離）。 無錫職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 表1 雙鉸接剪叉式結(jié)構(gòu)計算結(jié)果 mm s H h P/Q h/s 0 13.18 14.20 281 0 4.08 40 19.67 19.83 414.8 133.8 2.85 2.35 80 24.83 23.46 517.6 236.6 2.34 2.96 120 29.38 26.05 604.7 323.7 2.04 2.70 160 33.59 27.96 681.8 400.8 1.82 2.51 200 37.56 29.93 751.3 470.3 1.66 2

25、.35 240 41.39 30.45 814.9 533.9 1.52 2.22 280 45.11 31.21 873.2 592.2 1.40 2.12 320 48.77 31.74 926.8 645.8 1.29 2.02 表中 : S - 液壓缸的實際行程 . H 升降臺實際行程 ,以下相同 . 表 2 水平固定剪叉式結(jié)構(gòu)計算結(jié)果 mm S H H P/Q h/s 0 13.8 281 0 4.27 40 19.74 416.4 135.4 2.79 3.39 80 24.67 514.4 233.4 2.18 2.92 120 28.80 593.8 312.8 1.82 2.

26、61 160 32.45 661.3 380.3 1.57 2.37 200 35.77 720.4 439.4 1.39 2.20 240 38.84 772.9 491.9 1.24 2.05 280 41.71 820.1 539.1 1.12 1.93 320 44.44 862.9 581.9 1.02 1.82 從計算結(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 Pmax,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 hmax， 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)備安裝時避免

27、了挖地坑，不僅節(jié)省了 費用，還給以后了設(shè)備維護和檢修帶來方便。 綜上所述，氣液動雙鉸接剪叉式結(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構(gòu)。 10 無錫職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 圖 2-5 兩種結(jié)構(gòu)計算結(jié)果對比 2.6 雙鉸接剪叉式升降平臺機構(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構(gòu)與其他兩種機構(gòu)的區(qū) 別以及在實際應(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

28、， 能否將設(shè)計進行進一步的優(yōu)化呢？ 為證明這一點，我們可以從該機構(gòu)的布置方式考慮，將結(jié)構(gòu)略改動一下。 從直觀的角度分析考慮，如下圖 2-6 所示： 桿2 桿1 圖 2-6 液壓缸工作示意圖 我們可以從圖上看出，液壓缸的尾部是連接在右側(cè)支撐桿活動的區(qū)域的，液壓缸的頭部 是連接在桿 1的右端（偏向桿 1 的活動鉸連接）。因此，我們針對實際升降臺剪叉機構(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)，即與剪叉機構(gòu)的固定支點在同一側(cè)，來進一步分析討論。利用瞬時速度中心法和虛位 移原理，推導出這兩種布置方式液壓缸活塞運動速度與臺面升降速度的關(guān)系式及活塞推力

29、與 11 無錫職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 臺面荷重的關(guān)系式，并對兩種布置方式進行了分析比較，指出了它們各自的優(yōu)缺點以及適用 場合。根據(jù)升降臺剪叉機構(gòu)的工程實例做了幾何、運動和動力參數(shù)的對比計算和液壓缸結(jié)構(gòu) 參數(shù)的合理選擇。 2.6.1 問題的提出 ： 液壓缸驅(qū)動的剪叉機構(gòu)再各種升降臺中廣泛應(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構(gòu)內(nèi)的布置要受到折合后高度的約束。根據(jù)文獻4 的有 關(guān)液壓缸驅(qū)動剪叉機構(gòu)的運動學及動力學分析一章， 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) 液壓缸活塞運動速度與臺面升降速度的關(guān)系式為 a2 l2 2al

30、 cos2 sin( 2l cos )vy 1) 活塞推力與臺面荷重的關(guān)系式為 2lcos asin( ) l sin( ) 2) hl aa 式中， sin 1 , tan 1tan , sin 1( sin2 )。 2ll ad 以上兩式的推導基于工程中常用的液壓缸布置方式，即液壓缸下支點與剪叉機構(gòu)的固定 支點在同一側(cè)， 如上圖 2-7。這種布置方式的優(yōu)點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

31、致在折合后的剪叉機構(gòu)中難以布置；或采用兩個直徑較小的液壓缸 取代一個大直徑的液壓缸，不過這將增加一對液壓缸的支座，同時帶來機械加工、液壓缸安 裝以及液壓系統(tǒng)的復雜性，加大了整個裝置的成本。 12 無錫職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 2.6.2 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)計方案) ，計算 下該方案的有關(guān)參數(shù)再將兩者作以比較。 如圖 2-8： 這里仍用瞬時速度中心法來求解活塞運動速度。桿上點、點的瞬時轉(zhuǎn)動中心為 F 點，D點、 A點的速度為： vD 2 l vA(l a) 臺面升降速度： vy vD cos 2 l cos 點的運動速度

32、： (l a)vy vA 2lcos 活塞運動速度： (l a)sin( ) v vA cos() 2lcos 式中， 1 h 1 (l a)sin 式中， sin , tan 2l L (l a)cos 依據(jù)虛位移原理有： (Fix xi Fix yi Fix zi ) 0 () Px xp Py yp W yW 0 Px Pcos ,Py Psin 由圖分析可得： x y xp (l a)cos ,yp (l a)sin ,yw 2lsin 13 無錫職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 xp(l a)sin 經(jīng)變分后： yp (l a)cos yw 2l cos 代入式（），整理后得活塞推力： 2

33、lcos (l a)sin( ) 式（）和式（）的正確性可以用機械能守恒原理來證明，即 vP vyW 將式（）與式（）進行比較，再 l,a, , ,W,vy 各參數(shù)都相同的條件下，顯然，液壓 缸布置再右側(cè)時的推力較液壓缸布置在左側(cè)時?。欢剑ǎ┡c式（）比較，則液壓缸布 置在右側(cè)時的活塞速度較液壓缸布置在左側(cè)時高。可見，活塞推力的減小是以活塞速度的提 高為代價換來的。 液壓缸布置在剪叉機構(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。 2.6.3 實例計算 根

34、據(jù)以上分析結(jié)果，結(jié)合實例進行對比計算，實例結(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 剪叉機構(gòu)實例結(jié)構(gòu)簡圖 剪叉機構(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 算結(jié)果見下表 2-1： 14 無錫職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 表 2-1 兩種布置方式主要參數(shù)計算結(jié)果 參數(shù) 液壓缸布置在左側(cè) 液壓缸布置在右側(cè) 桿 FD 傾角 1h sin 2l 1h sin 2l 液壓缸傾角 1 (l a)sin tan (l a)cos e 1 (l a)sin tan f (l

35、a)cos 起始角 0 /( ) 5.739 5.739 起始角 0 /( ) 20.236 20.236 起始活塞速度 v0 0.185vy 0.279vy 起始活塞推力 P0 5.42W 3.58W 終止角 max /( ) 17.458 17.458 終止角 max /( ) 50.473 22.262 活塞有效行程 L/mm 253 365 從統(tǒng)計表中的數(shù)值比較可以看出，液壓缸在剪叉機構(gòu)中的布置方式對其運動參數(shù)和動力 參數(shù)有著較明顯的差異。當起始角為最小值 0 、 0時，活塞推力為最大值 P0 。在臺面荷重 W 相同的情況下，液壓缸布置在右側(cè)時的推力明顯小于液壓缸布置在左側(cè)時的情況，兩

36、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)時較長，比在左側(cè)時增加了 112mm。 如果載荷量不是很大的話(即載荷量 W1.5kN )，這時可以考慮采用左側(cè)的布置方案，因為 這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，而且在 長期承受載荷的同時也會相應(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的速度小于液壓缸布置在右側(cè) 時的速度，兩者比值 v左 /v右 =0.66。為了彌補在速度方面的不足， 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到提升速度的目的。

37、如圖 2-10 所示： 15 無錫職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 圖 2-10 機構(gòu)各項參數(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，即可達到目的。 圖 2-11 參數(shù)轉(zhuǎn)化過程 那么首先我們就要計算一下這樣的設(shè)計方案所采用的液壓缸的各項參數(shù)，然后再根據(jù)已 求得的各項參數(shù)來具體確定一下此方案是否合理。 16 無錫職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 下面按照本設(shè)計的基本要求， 進一步選擇合適的布置方案。 為了使舉升機使用范圍廣泛， 載荷更具有代表性，本設(shè)計首先建立了一個轎車模型， 它的有關(guān)參數(shù)是：車自重 1.5t, 寬 1.42m, 高 1.4m,軸距

38、 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，要求舉升機在各高度上工作時都應(yīng)自鎖，完工后可原速或緩速下降，在空載時也可 實現(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液壓缸， 16 根支撐桿舉升。為了增強其安全可靠性，可以設(shè) 其總承載量為 W總 2t 1000 9.8 19600N ，則平均每個升降臺的承載量為 W W總 / 2 9800N 。由于這樣平均每個液壓

39、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。 17 無錫職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 第三章 液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算 3.1 明確設(shè)計要求 制定基本方案： 設(shè)計之前先確定設(shè)計產(chǎn)品的基本情況，再根據(jù)設(shè)計要求制定基本方案。以下列出了本設(shè) 計剪式液壓升降臺的一些基本要求： 1) 主機的概況：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)接組合叉桿機構(gòu)進行升降動作。 最大起升 高度略大于一人高度； 4) 運動平穩(wěn)性好； 5)

40、人工控制操作，按鈕啟動控制升降； 6) 工作環(huán)境要求：不宜在多沙石地面、木板磚板地面等非牢固地面進行操作，不宜在有 坡度或有坑洼的地面進行操作，不宜在過度寒冷的室外進行操作； 7) 性能可靠，成本低廉，便于移動，無其他附屬功能及特殊功能； 3.2 制定液壓系統(tǒng)的基本方案 3.2.1 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。前者實現(xiàn)直線運動，后者完成回轉(zhuǎn)運動，二者 的特點及適用場合見下表 3-1: 對于本設(shè)計實現(xiàn)單純并且簡單直線及回轉(zhuǎn)運動的機構(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，而且能改善運動機構(gòu)的性能和液壓執(zhí)行元 件的載荷狀況。 18

41、 無錫職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 表 3-1 各執(zhí)行元件的特點 名稱 特點 適用場合 雙活塞桿液壓缸 雙向?qū)ΨQ 雙作用往復運動 單活塞桿液壓缸 有效工作面積大、雙 向不對稱 往返不對稱的直線 運動，差動連接可實現(xiàn)快 進， A1=2A2 往返速度相 等 柱塞缸 結(jié)構(gòu)簡單 單向工作，靠重力或 其他外力返回 擺動缸 單葉片式轉(zhuǎn)角小于 360度 雙葉片式轉(zhuǎn)角小于 180度 小于 360 度的擺動 小于 180 度的擺動 齒輪泵 結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜 高轉(zhuǎn)速低扭矩的回 轉(zhuǎn)運動 葉片泵 體積小，轉(zhuǎn)動慣量小 高轉(zhuǎn)速低扭矩動作 靈敏的回轉(zhuǎn)運動 擺線齒輪泵 體積小，輸出扭矩大 低速，小功率，大扭 矩的回轉(zhuǎn)運動 軸

42、向柱塞泵 運動平穩(wěn)、扭矩大、 轉(zhuǎn)速范圍寬 大扭矩的回轉(zhuǎn)運動 徑向柱塞泵 轉(zhuǎn)速低，結(jié)構(gòu)復雜， 輸出大扭矩 低速大扭矩的回轉(zhuǎn) 運動 注： A1無桿腔的活塞面積A2有桿腔的活塞面積 常用的擴程機構(gòu)有如下圖 3-1 二種形式： 19 (b) 無錫職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 a) 圖 3-1 擴程機構(gòu) 它們同時也可以實現(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 動轉(zhuǎn)換機構(gòu)，小角度的回轉(zhuǎn)運動用液壓缸來實現(xiàn)，其運動比較平穩(wěn)，長行程的直線運動可以 用液壓馬達來完成。本設(shè)計要完成的剪叉式液壓升降臺綜合了擴程、回轉(zhuǎn)這兩種工作形式。 3.2.2 確定液壓缸的類型 工程液壓缸主要用于工程機械、重型機

43、械、起重運輸機械及礦山機械的液壓系統(tǒng)。根據(jù) 主機的運動要求， 按表 37-7-5選擇液壓缸的類型為： 直線運動單活塞桿雙作用緩沖式液壓缸。 其特點：活塞雙向運動產(chǎn)生推、拉力?；钊谐探K了時減速制動，減速值不變。 3.2.3 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。 3.2.4 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： P37-180 3.

44、2.5 擬訂液壓執(zhí)行元件運動控制回路 液壓執(zhí)行元件確定之后，其運動方向和運動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 閥的有機組合實現(xiàn)所要求的動作。對于高壓大流量的液壓系統(tǒng)，現(xiàn)多采用插裝閥于先導控制 20 無錫職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 閥的組合來實現(xiàn)。本設(shè)計剪叉式液壓升降臺其特點：起升壓力大，運行緩慢、平穩(wěn)，能人工 控制起升至某一固定高度時并保持該高度自鎖。 3.2.6 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

45、溢流閥回油箱，溢流閥同時起 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，由 于工作周期短，循環(huán)次數(shù)少，供油量可以適當減少以節(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，進入系統(tǒng)的油液根據(jù)被保護元件的要求，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

46、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。 3.3 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)行元件的運動速度和結(jié)構(gòu)尺寸。 3.3.1 載荷的組成與計算： 首先，需要確定液壓缸處于最大工作壓力時的位置，通過上述的討論，得知當液壓缸與 地面夾角 為最小值時，也即支撐桿與地面夾角 為最小值時，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。當液壓缸下降至最低高度時（設(shè)此 時支撐桿與地面夾角 a=a0）a0=5 ，根據(jù)上述公式tan 1l a tan

47、得 0=9.9 。 la 21 無錫職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 圖 3-2 機構(gòu)各參數(shù) 現(xiàn)在a值還是一個未知量，但 a值的大小必須在 l / 2之內(nèi)，初步設(shè)定 a l / 4 。根據(jù)活塞 推力與臺面荷重量關(guān)系式 2lcos asin( ) lsin( ) W 得出 P=13.3W。若設(shè) a l /3 的話，就 得出 P=11.6W。通過二者比較， a l / 3時，活塞的最大推力 P要小于a l / 4時。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 A 又不能太靠近兩支撐 桿的鉸接點 B，否則將會在兩處鉸接點產(chǎn)生很大的應(yīng)力集中，以致降低疲勞強度。因此，應(yīng) 選a

48、l / 3比較合適。這時將 a l / 3代入公式得 6 cos si n( ) 3si n( tan 2tan 當平臺處于最低位置 0 5 時，液壓缸荷重 P 最大， P=11.6W=11.6 9800=113680N。下 面就根據(jù)載荷量來選取合適的液壓缸。 圖 3-3 液壓缸 圖 3-3 表示一個以液壓缸為執(zhí)行元件的液壓系統(tǒng)計算簡圖。各有關(guān)參數(shù)標注于圖上，其 22 無錫職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 中 Fw 是作用在活塞桿上的外部載荷， Fm 是活塞與缸壁以及活塞桿與導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 Fg ，導軌的摩擦力 Ff 和由于速度變化而產(chǎn)生的慣 性力 Fa

49、 。 （ 1） 工作載荷 Fg 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 與活塞的運動方向相同為負，相反為正。在實際工作過程中，由于載荷量較大，活塞自身的 重力可以忽略不計，切削力與擠壓力共同組成的外力即為工作載荷Fg，在圖 3中， Fg =P。由 于本設(shè)計按最大載荷量定為 2 噸來計算，所以每個液壓缸 Fg =P=113680N。 （ 2）導軌摩擦載荷 Ff 對于直動型安裝的液壓缸一般都附有活塞導軌以固定其運動方向，導軌摩擦相對于總載 荷可以忽略不計，因此 Ff =0 。 （ 3）慣性載荷 Fa v Fa ma， a。 at v 速度變化量 m/s t 起

50、動或制動時間， s。一般機械 =0.10.5s，對輕度載荷低速運動部件取小值， 對重 載荷高速部件取大值。行走機械一般取 =0.51.5s a 加速度 m/ s2 初步選定速度變化量 v =0.16m/s， t =0.6s，則 a v=0.16 =0.27m/ s2， t 0.6 Fa ma 2t/2 0.27 270N 以上三種載荷之和稱為液壓缸的外載荷 Fw ， Fw Fg Ff Fa 113680 0 270 113950N 。 起動加速時FwFgFfFa，穩(wěn)態(tài)運動時FwFgFf ，減速制動時 Fw Fg Ff Fa 。 工作載荷 Fg 并非每階段都存在，如該階段沒有工作，則 Fg =0

51、。但在計算和校核時，應(yīng)按 照最大值取。 除了外載荷 Fw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 Fm ，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算，一般估算為Fm （1 m）P 式 F 113590 液壓缸的機械效率， 般取 0.900.95，這里取 0.95， F Fmw 1103.95590 119568N 無錫職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 3.3.2 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，

52、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；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 3-2 各種機械常用的系統(tǒng)工作壓力 機械類型 機床 農(nóng)業(yè)機械小型工 程機械建筑機械 液壓機大中型 挖掘機重型機 械 磨床 組合 機床 龍門 刨床 拉床 工作壓力 MPa 0.80.2 35 28 810 1018 2032 3.3.3 計算液壓缸的主要結(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)計參

53、數(shù)見圖 3-4 所示： 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 F Fw p1A1 p2A2 m 活塞桿受拉時 F Fw p1A2 p2A1 式中 24 無錫職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 A1D2 無桿腔活塞有效工作面積 m2 4 A2(D2 d2) 有桿腔活塞有效工作面積 m2 4 p1 液壓缸工作腔壓力 Pa p2 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 3-3 執(zhí)行元件背壓力表 系統(tǒng)類型 背壓力 MPa 簡單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速 系統(tǒng) 0.20.5 回油帶調(diào)速閥的系統(tǒng) 0.

54、40.6 回油路設(shè)置有背壓閥的系 統(tǒng) 0.51.5 用補油泵的閉式回路 0.81.5 回油路較復雜的工程機械 1.23 回油路較短，可直接回油 路 可忽略不計 在這里我們?nèi)”硥毫χ?p2 0.2MPa 在本設(shè)計中，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，其活塞面積為： A1 F p2A1 p1 用運此公式須事先確定 A1與A2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 工作壓力 MPa 5.0 5.07.0 7.0 d/D 0.50.53 0.620.7 0.7 25 無錫職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)

55、計說明書 按速度比要求確定 d/D ( v2 /v1 ) 1.25 1.33 1.46 0.161 2 d/D 0.4 0.5 0.55 0.62 0.71 注：速度比 2 ，為活塞兩側(cè)有效面積 A1與 A2 之比。即 A1D2 A2 D2 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 桿收縮時可以適當提高其速度， =2 也是完全可以的 運用直徑求法公式 4F p1 p2(1 2) 4 119568 ) 101.1mm ，可以求出 d=71.8mm。液壓缸 的直徑 D 和活塞桿徑 d 的計算值要按國家標準規(guī)定的液壓缸的有關(guān)標準進行圓整，如與標準

56、 液壓缸參數(shù)相近，最好選用國產(chǎn)液壓缸，免于自行設(shè)計加工。按照機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)： 缸徑 100mm，活塞桿 70mm,速度比 =2，工作壓 力 16Mpa ，推力 125.66kN。 計算活塞桿的行程 當平臺處于最低位置 0 5 時，此時活塞桿應(yīng)處于完全收縮狀態(tài) ,液壓缸的長度為最小值 d0， d0a2 l 2 2al cos2 =1320mm。平臺的高度 h 2l sin 2 1500 sin10 366mm 。 再計算一下平臺上升的最大高度，這里設(shè)上升至最大高度的 30 ，計算得出最大高度 H=2.1m。此時活塞桿伸長至 dma2 l2

57、2al cos2 1760mm 當活塞桿處于完全收縮狀態(tài)時，液壓缸的長度就等于 d0 ，選定液壓缸長度為 1320mm 計算其行程： s dm d0 1760 1320 440mm。 ,查表 37-7-9 可以查得液壓缸長度不得小于 XC 365 s 365 440 805mm ，實際長度 滿足要求。 3.3.4 確定液壓泵的參數(shù) 確定液壓泵的最大工作壓力 pP p1p Pa， 式中 p1 液壓缸最大工作壓力，根據(jù) F w p1A1 p2 A2可以求出 26 無錫職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 p1A115.3MPa p 從液壓泵出口到液壓缸入口之間的總的管路損失。初算可按經(jīng)驗數(shù)據(jù)選?。?管路簡單

58、、流速不大的取 0.20.5Mpa；管路復雜，進油口有調(diào)速閥的，取 0.51.5 Mpa。這里 取 0.5Mpa。 即 pP 15.3 0.5 15.8MPa 確定液壓泵的流量 QP 3 QP KQmax m /s K 系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取 1.11.3，這里取 1.2 Qmax 液壓缸的最大流量，對于在工作中用節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，還需加上溢流閥的最小 溢流量，一般取 0.5 10 4m3/s 在前面已經(jīng)初步選定臺面速度變化量v =0.16m/s， 我們就設(shè)定臺面起升的最大速度 vy 0.16m/s，則活塞的運動速度應(yīng)用公式 v a2 l2 2alcos2 sin()vy ，v0 0.22vy=0

59、.04m/s(這是在臺面剛剛起升狀態(tài) 2l cos y 0 y 時， 5 ) 3 4 3 Q 2v0 A1 2 0.04 7.85 10 3 6.28 10 4m3 / s 所以 QP KQmax 1.2 (6.28 10 4 0.5 104) 8.14 10 4m3/s 選擇液壓泵的規(guī)格 根據(jù)以上求得的和值， 按系統(tǒng)中擬訂的液壓泵的形式， 從手冊中選擇相應(yīng)的液壓泵產(chǎn)品。 為使液壓泵油一定的壓力儲備，所選泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大2560%。 查找手冊 P37-135選擇 CB- FA型齒輪泵，其參數(shù)如下表 3-4 表 3-4 CB- FA 型齒輪泵的各參數(shù)值 型號 排量 壓力 轉(zhuǎn)速

60、特點 生產(chǎn)廠 額定 最高 額定 最高 CB-FA 1040 16 20 1800 2400 鋁合金殼體， 可作雙聯(lián)泵 榆次液壓 件廠 確定液壓泵的驅(qū)動功率 在工作中，如果液壓泵的壓力和流量比較恒定，則 27 無錫職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 P 1p0P3QPP kW，其中 P液壓泵的總效率，參考下表 3-5選擇 P=0.7 表 3-5 各液壓泵的總效率 液壓泵類型 齒輪泵 螺桿泵 葉片泵 柱塞泵 總效率 0.60.7 0.650.80 0.600.75 0.800.85 則 P pP3QP 15.8 83.14 10 18.4kW ，據(jù)此可選擇合適的電機型號 103 P103 0.7 3.3.