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摘要雙柱式舉升機(jī)是一種汽車修理和保養(yǎng)單位常用的舉升設(shè)備 ,廣泛用于轎車等小型車的維修和保養(yǎng)。它是一種把整車裝備重量不大于3噸的各種轎車、面包車、工具車等舉升到一定高度內(nèi)供汽車維修和安全檢查作業(yè)的保修設(shè)備。關(guān)鍵詞 升舉機(jī) 液壓執(zhí)行元件 起重鏈 槽輪 鋼絲繩AbstractApillartyperaisestorisethemachineisakindofautomobiletofixandmaintaintheunittoraisetorisetheequipmentsincommonusely,extensivelyusedforthecaretc.thecompactcarmaintainsandmaintains.Itisakindofisnobiggerthan3tonsthewholecarmaterialweightofvariouscar,breadcar,thetoolcar...etc.raisetorisethecertainheighttobeprovidedforcarmaintenanceandsafetiestocheckthehomeworkprotecttofixtheequipments.keywordUPhydraulicpowerWRAPThydraulicpressureactionelementhoistingchaingroovedpulleywirerope目錄摘要 IABSTRACT. II第1章 緒論. 11前言 12升舉機(jī)的概述 2第2章 總體設(shè)計. 3第3章主要技術(shù)特點及其技術(shù)參數(shù) 41技術(shù)特點 42技術(shù)參數(shù) 4第4章液壓系統(tǒng)的傳動計算 51 液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟與設(shè)計要求 . 52 進(jìn)行工況分析、確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) . 53制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖 154 液壓元件的選擇與專用件設(shè)計 . 175液壓系統(tǒng)性能驗算 . 22第5章 液壓執(zhí)行元件. 291液壓缸 292液壓馬達(dá) 39第6章 液壓輔助元件及液壓泵站 401管件 402.液壓軟管接頭. 403油箱及其附件. 414 UP液壓動力包 416.液壓油的選擇 45第7章 鋼絲繩的選擇計算 461鋼絲繩的計算. 462鋼絲繩的選擇. 46第8章 滑輪的選擇和計算 481滑輪結(jié)構(gòu)和材料 . 482滑輪的主要尺寸 . 483滑輪直徑與鋼絲繩直徑匹配關(guān)系 484滑輪形式 485滑輪技術(shù)條件. 486滑輪強(qiáng)度計算. 49第9章起重鏈條和槽輪 . 501板式鏈條和槽輪的選擇 . 502板式鏈及端接頭 . 503板式鏈用槽輪. 50第10章 使用說明. 511.使用說明.................................... 512使用時注意事項 513.升舉機(jī)安全操作規(guī)程 51第11章經(jīng)濟(jì)效益分析. 52總 結(jié). 53謝 辭. 54參考文獻(xiàn). 55專題.............................. 錯誤!未定義書簽。附錄.............................. 錯誤!未定義書簽。第1章 緒論前言汽車是發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的重要交通工具之一,隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速增長,汽車的保有量與日俱增,汽車維修行業(yè)也有了長足的發(fā)展,已形成了集車輛修理、維護(hù)、檢測和配件供應(yīng)等多種功能于一體的車輛技術(shù)狀況保障體系。已成為道路運輸行業(yè)的重要組成部分,對確保車輛安全行駛、高效低耗的運作,促進(jìn)道路運輸業(yè)的發(fā)展,發(fā)揮了有力的保障作用,隨著經(jīng)濟(jì)體制改革的不斷深入,我國汽車維修企業(yè)呈現(xiàn)出良好的發(fā)展趨勢。十年來,我國的汽車保有量增長迅速,技術(shù)水平和檔次也大大提高,原有的維修作業(yè)方式和生產(chǎn)經(jīng)營管理模式,越來越不適應(yīng)社會各方面對汽車維修的要求。加大技術(shù)投入和技術(shù)改造的力度,走內(nèi)涵發(fā)展的道路,振興汽車維修業(yè),已經(jīng)成為汽車維修界有識之士的共識,人們越來越體會到設(shè)備對維修能力的決定性。一些骨干維修企業(yè)千方百計地籌措資金,實施技術(shù)改造,改善作業(yè)體系。購置了汽車舉升機(jī)、電子調(diào)漆機(jī)、輪胎平衡機(jī)、汽車噴烤漆房等先設(shè)備。同時,具有現(xiàn)代最新技術(shù)水平的發(fā)動機(jī)故障診斷儀、電子燃汽噴射系統(tǒng)檢測診斷裝置,車身校正測量儀、四輪定位儀、測功機(jī)和測滑儀等檢測設(shè)備也開始廣泛應(yīng)用。從而,提高了企業(yè)在市場中的競爭能力,增加了行業(yè)發(fā)展后勁。通過技術(shù)改造行業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)得到調(diào)整和優(yōu)化,改變了過去整車大修的單一模式,開始形成汽車大修、總成維修、汽車維修、汽車小修、汽車專項修理、汽車制造廠特約維修等門類齊全、分工合理的市場結(jié)構(gòu)體系?;緷M足了目前不同類型和不同作業(yè)項目的維修需要,汽車維修網(wǎng)點由大、中城市向外延伸,輻射各地形成網(wǎng)絡(luò)。國內(nèi)汽車維修業(yè)的發(fā)展在宏觀上得到調(diào)控,維修能力不斷提高,布局趨向合理。維修企業(yè)分布均衡,方位合理、方便。同時可以保證質(zhì)量,維修需求也相對平衡。在市場經(jīng)濟(jì)的競爭與自行調(diào)節(jié)中,求得了生存與發(fā)展,徹底解決了維修市場不均衡的問題。即:修汽油車的企業(yè)多,修柴油車的企業(yè)少;修貨車的企業(yè)多,修客車的企業(yè)少;變通型的修理企業(yè)多,特種車的企業(yè)少;修中型的多,修小型、重型汽車維修企業(yè)少。由于解決了此類問題,引導(dǎo)了一些企業(yè)向?qū)I(yè)方向發(fā)展,徹底解決了維修高檔車、輕型車、重型車難的問題?;旧闲纬梢詫I(yè)分工為主,布局合理,修理結(jié)構(gòu)配套的汽車修理體系。促進(jìn)汽車維修行業(yè)由計劃經(jīng)濟(jì)向市場經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)軌的進(jìn)程,建立完善了汽車維修市場 ,使汽車維修行業(yè)成為一個與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展相適應(yīng)的技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)合理、專業(yè)分工明確、優(yōu)質(zhì)方便、秩序良好的維修體系 ,并以其良好的運行機(jī)制服務(wù)于各行各業(yè)。本課題探討的是適用于社區(qū)汽車維修服務(wù)的一種新型汽車維修平臺。這種汽車維修平臺是適用四輪汽車維修使用的一種現(xiàn)代液壓技術(shù)專用產(chǎn)品 .雙柱型汽車維修液壓同步升降平臺作為一種液壓技術(shù)新產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計研究 ,是利用現(xiàn)代液壓技術(shù)和計算機(jī)控制技術(shù)來改善日益興旺發(fā)達(dá)的汽車維修產(chǎn)業(yè)界勞動者的工作條件 ,降低勞動強(qiáng)度和維修成本 ,提高汽車維修保養(yǎng)整體服務(wù)質(zhì)量。升舉機(jī)的概述小汽車維修用雙柱液壓升舉機(jī),使用的是雙液壓缸同步設(shè)計,通過雙液壓缸驅(qū)動;動力強(qiáng)勁平穩(wěn);鋼絲繩輔助平衡;液壓、機(jī)械多重保險裝置;安全可靠,美觀整潔,操作簡便, 220V-380V電源;頂車重量: 3000KG托舉高度:2米。雙柱式舉升機(jī)是一種汽車修理和保養(yǎng)單位常用的舉升設(shè)備 ,廣泛用于轎車等小型車的維修和保養(yǎng)。它是一種把整車裝備重量不大于3噸的各種轎車、面包車、工具車等舉升到一定高度內(nèi)供汽車維修和安全檢查作業(yè)的保修設(shè)備。過去汽車維修,大多采用地溝作業(yè),工作空間狹小,積油積水后排出困難,溝內(nèi)陰暗,需人工采光,通風(fēng)不良,工作起來極其不便。在我國以汽車運輸生產(chǎn)為主的今天,汽車的需求量日益增加、對汽車修理、保養(yǎng)要求越來越高,因此,根據(jù)生產(chǎn)的實際需要,設(shè)計并應(yīng)用雙柱型汽車保修液壓多級同步定位舉升機(jī)在汽車保修、保養(yǎng)工作中邁出重要一步。對液壓傳動系統(tǒng)分析液壓傳動在雙柱型舉升機(jī)上的應(yīng)用,主要是利用密閉工作容積內(nèi)液壓能的變化來傳遞動力。第2章 總體設(shè)計經(jīng)過調(diào)研了解到,國內(nèi)市場對于維修用升舉機(jī)的需求量比較大,考慮到國內(nèi)的特點,從實用角度出發(fā),確定如下方案:考慮到大多數(shù)維修是屋內(nèi)作業(yè),野外作業(yè)有,但是少,故采用兩立柱升舉,盡量在滿足升舉條件的情況下,節(jié)省空間。為了減少噪音及其達(dá)到升降的平穩(wěn)性采用液壓動力升舉裝置。由于升舉的同時,兩個同步液壓缸的設(shè)計不可能完全一樣,將導(dǎo)致升舉的同時車會發(fā)生傾斜,故采用鋼絲繩平穩(wěn)系統(tǒng),以消除該影響。在滿足上述要求的同時,盡量結(jié)構(gòu)簡單,操作方便,適用于整體或解體搬運盡量做到標(biāo)準(zhǔn)化,通用化,系列化。第3章主要技術(shù)特點及其技術(shù)參數(shù)技術(shù)特點1.1舉升機(jī)液壓系統(tǒng)采用定量液壓泵油源,有利于減少能耗和系統(tǒng)發(fā)熱。1.2同步液壓缸采用分流集流閥孔制同步,基本滿足液壓缸的同步要求;兩極液壓控制單向閥實現(xiàn)液壓缸舉升后的鎖定,舉升停位安全可靠。技術(shù)參數(shù)舉升機(jī)液壓系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)項目參數(shù)單位液壓齒輪工作壓力17MPa泵流量22L/min電動機(jī)功率4kW每個缸的舉升力70kN液壓缸舉升行程1000mm缸徑100第4章液壓系統(tǒng)的傳動計算液壓傳動系統(tǒng)是液壓機(jī)械的一個組成部分,液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計要同主機(jī)的總體設(shè)計同時進(jìn)行。著手設(shè)計時,必須從實際出發(fā),有機(jī)地結(jié)合各種傳動形式,充分發(fā)揮液壓傳動地優(yōu)點,力求設(shè)計出結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡單、維修方便的液壓傳動系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟與設(shè)計要求1.1 設(shè)計步驟液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟并無嚴(yán)格的順序,各步驟間往往要相互穿插進(jìn)行。一般來說,在明確設(shè)計要求之后,大致按如下步驟進(jìn)行。確定液壓執(zhí)行元件的形式;進(jìn)行工況分析,確定系統(tǒng)的主要參數(shù);制定基本方案,擬定液壓系統(tǒng)原理圖;選擇液壓元件;液壓系統(tǒng)的性能驗算;繪制工作圖,編制技術(shù)文件。1.2 明確設(shè)計要求設(shè)計要求是進(jìn)行每項工程設(shè)計的依據(jù)。在制定基本方案并進(jìn)一步著手液壓系統(tǒng)各部分設(shè)計之前,必須把設(shè)計要求以及該設(shè)計內(nèi)容有關(guān)的其他方面了解清楚。主機(jī)的概況:用途、性能、工藝流程、作業(yè)環(huán)境、總體布局等;液壓系統(tǒng)要完成哪些動作,動作順序及彼此聯(lián)鎖關(guān)系如何;液壓驅(qū)動機(jī)構(gòu)的運動形式,運動速度;各動作機(jī)構(gòu)的載荷大小及其性質(zhì);對調(diào)速范圍、運動平穩(wěn)性、轉(zhuǎn)速精度等性能方面的要求;自動化程度、操作控制方式的要求;對防塵、防爆、防寒、噪聲、安全可靠性的要求;對效率、成本等方面的要求。進(jìn)行工況分析、確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)通過工況分析,可以看出液壓執(zhí)行元件在工作過程中速度和載荷變化情況,為確定系統(tǒng)及各執(zhí)行元件的參數(shù)提供依據(jù)。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。2.1 載荷的組成和計算2.1.1 液壓缸的載荷組成與計算圖1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(biāo)注圖上,其中 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(dǎo)向套之間的密封阻力。作用在活塞桿上的外部載荷包括工作載荷 Fg,導(dǎo)軌的摩擦力 Ff和由于速度變化而產(chǎn)生的慣性力 Fa。A1

υ

A

2d

FWP1

Fm

P2??

??p1圖1液壓系統(tǒng)計算簡圖工作載荷Fg常見的工作載荷有作用于活塞桿軸線上的重力、切削力、擠壓力等。這些作用力的方向如與活塞運動方向相同為負(fù),相反為正。當(dāng)液壓缸舉升小車時,工作載荷為200+1500)′9.8=16660(N)導(dǎo)軌摩擦載荷Ff對于平導(dǎo)軌Ff=μ(G+FN)----------------------------------------------1Ff=μ(G+FN)=0式中G——運動部件所受的重力(N);FN——外載荷作用于導(dǎo)軌上的正壓力(N);μ——摩擦系數(shù),見表1.(3)慣性載荷FaGDuFa=gDt-----------------------------------2Fa=GDu=200′1=200(N);gDt式中g(shù)——重力加速度;g=9.81m/s2;?υ——速度變化量(m/s);?t——起動或制動時間(s)。一般機(jī)械?t=0.1~0.5s,對輕載低速運動部件取小值,對重載高速部件取大值。行走機(jī)械一般取Du=0.5~1.5m/s2.Dt表1摩擦系數(shù)μ導(dǎo)軌類型導(dǎo)軌材料運動狀態(tài)摩擦系數(shù)起動時0.15~0.20滑動導(dǎo)軌鑄鐵對鑄鐵低速(υ<0.16m/s)0.10~0.12高速(υ>0.16m/s)0.05~0.08滾動導(dǎo)軌鑄鐵對滾柱(珠)0.005~0.02淬火鋼導(dǎo)軌對滾0.003~0.006柱靜壓導(dǎo)軌鑄鐵0.005以上三種載荷之和稱為液壓缸的外載荷 Fw.起動加速時 Fw=Fg+Ff+Fa-------------------------------3Fw=Fg+Ff+Fa=16660+0+200=16860(N)穩(wěn)態(tài)運動時 Fw=Fg+Ff-----------------------------------------4Fw=Fg+Ff=16660+0=16660(N)減速制動時 Fw=Fg+Ff-Fa------------------------------------5Fw=Fg+Ff-Fa=16660+0-200=16460(N)工作載荷Fg并非每階段都存在,如該階段沒有工作,則 Fg=0.除外載荷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,由于各種缸的密封材質(zhì)和密封形成不同,密封阻力難以精確計算,一般估算為Fm=(1-ηm)F------------------------------------------------------------6F=(1-η)F=(1-0.92)′Fw=0.08′16860mmhm0.92式中hm——液壓缸的機(jī)械效率,一般取0.90~0.95.F7hmF=Fw=16860=18326.1(N)hm0.922.1.2 液壓馬達(dá)載荷力矩的組成與計算(1)工作載荷力矩Tg常見的載荷力矩有被驅(qū)動輪的阻力矩、液壓卷筒的阻力矩等。軸頸摩擦力矩TT

ff

=mGr------------------------------------------8式中 G——旋轉(zhuǎn)部件施加于軸頸上的徑向力(N);——摩擦系數(shù),參考表1選用;r——旋轉(zhuǎn)軸的半徑(m).(3)慣性力矩TaDwTa=Je=J ------------------------------------9Dt2式中 e——角加速度(rad/s);Dw——角速度變化量(rad/s);Dt——啟動或制動時間 (s);2J——回轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動慣量 (kgm).啟動加速時Tw=Tg+Tf+Ta----------------------------------10穩(wěn)定運行時Tw=Tg+Tf----------------------------------------11減速制動時Tw=Tg+Tf-Ta---------------------------------12計算液壓馬達(dá)載荷轉(zhuǎn)矩 T時還要考慮液壓馬達(dá)的機(jī)械效率hm(hm=0.9~0.99)。T=Tw-------------------------------------13hm2.2 初選系統(tǒng)工作壓力壓力的選擇要根據(jù)載荷大小和設(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)情況等的限制.載載荷一定的情況下,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經(jīng)濟(jì);反之,壓力選得太高,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。壓力可以選低一些,行走機(jī)械種載設(shè)備壓力要選得高一些。具體選擇可參考表2和表3。參照表2初選系統(tǒng)工作壓力為2.8MPa3計算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸2.3.1 計算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸的計算液壓缸有關(guān)設(shè)計參數(shù)見圖2.圖a為液壓缸活塞桿工作在受壓狀態(tài),圖b為活塞桿工作在受拉狀態(tài)?;钊麠U受壓時F=Fw=P1A1—P2A2---------------------------------14hmF=Fw=P1A1—P2A2=2.8′106A1-0.4′106A2=2.8′106D2π/4-0.4′106hm(D2—d2π)/4活塞桿受拉時F=Fw=P1A2—P2A1---------------9hmF= Fw=P1A2—P2A1=2.8′106A2-0.4′106A1hm式中A1=D2π/4——無桿腔活塞有效作用面積(m2);2=(D2—d2π——有桿腔活塞有效作用面積(m2);A)/4表2按載荷選擇工作壓力載荷/kN<55~1010~2020~3030~50>50工作壓力/MPa<0.8~11.5~22.5~33~44~5≥5P1—— 液壓缸工作腔壓力 (Pa);取2.8MPaP2——液壓缸回油腔壓力(Pa),即背壓力.其值根據(jù)回路的具體情況而定,初算時參照表4取值,選0.4MPa.D——活塞直徑(m);d—— 活塞桿直徑(m).A1 A2υ1D d FwP1 P2a)A1 A2υ1D d FwP1 P2b)圖2 液壓缸主要設(shè)計參數(shù)表3執(zhí)行元件背壓力系統(tǒng)類型背壓力/MPa簡單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系0.2~0.5統(tǒng)回油路帶調(diào)速閥的系統(tǒng)0.4~0.6回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng)0.5~1.5用補(bǔ)油泵的閉式回路0.8~1.5回油路較復(fù)雜的工程機(jī)械1.2~3回油路較短,且直接回油箱可忽略不計一般,液壓缸在受壓狀態(tài)下工作,其活塞面積為A1F+p2A2-----------------------------------------15=p1運用式17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 Φ=d/D,其比值可按表 5和表6選取,選取f=0.5.D=4F----------------------------------16輊p2(f2p)p犏-1-D=4F=4′18326.12=0.0966m,則輊(2)輊663.142.8?0.4?1p1p2f1010-1-p犏犏d=0.0483m由公式 A1=D2π/4=0.12′π/4=7.85′10-3m2A2=(D2—d2)π/4=(0.01-0.0025)′π/4=5.89′10-3m2液壓缸直徑 D和活塞桿直徑 d的計算值要按國標(biāo)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)標(biāo)準(zhǔn)液壓缸 .對數(shù)值進(jìn)行圓整得到: D=0.1m=100mmD=0.5m=50mm常用液壓缸內(nèi)徑及活塞桿直徑見表7和表8表4按工作壓力選取d/D工作壓力/MPa≤5.05.0~7.0≥7.0d/D0.5~00.62~0.700.7.55表5按速比要求確定d/Dυ211..151.251.331.461.612/υd/D0.30.40.50.550.620.71注:υ1—無桿腔進(jìn)油時活塞運動速度;υ2—有桿腔進(jìn)油時活塞運動速度.表6常用液壓缸內(nèi)徑D(mm)4050638090100110125140160180200220250表7活塞桿直徑d(mm)速比缸徑40506380901001101251401601802002202501.462228354550556370809010011012514024550607080901001101251402.3.2計算液壓馬達(dá)的排量液壓馬達(dá)的排量為V=2pT-----------------------------------------------17DpV=2pT=4.71′10-4m3/sDp式中T——液壓馬達(dá)的載荷轉(zhuǎn)矩(Nm);Dp=p1-p2——液壓馬達(dá)的進(jìn)出口壓差(Pa)。液壓馬達(dá)的排量也應(yīng)滿足最底轉(zhuǎn)速要求V3qvmin---------------------------------------------18nmin式中qvmin——通過液壓馬達(dá)的最小流量;nmin——液壓馬達(dá)工作時的最底轉(zhuǎn)速。2.4 計算液壓缸或液壓馬達(dá)所需流量2.4.1 液壓缸工作時所需流量qv=Aυ----------------------------------------19qv=Aυ=4.71′10-4m3/s式中A——液壓缸有效作用面積(m2′-3m2);A=7.8510υ——活塞與缸體的相對速度(m/s).υ=3.6m/min=3.6m/s=0.06m/s602.4.2液壓馬達(dá)的流量qv=Vnm-------------------------------------20式中V——液壓馬達(dá)排量(m3/r);nm——液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速 (r/s).5繪制液壓系統(tǒng)工況圖工況圖包括壓力循環(huán)圖、流量循環(huán)圖和功率循環(huán)圖。它們是調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)、選擇液壓泵、閥等元件的依據(jù)。2.5.1 壓力循環(huán)圖壓力循環(huán)圖——(p-t)圖通過最后確定的液壓執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸,再根據(jù)實際載荷的大小,倒求出液壓執(zhí)行元件在其動作循環(huán)各階段的工作壓力,然后把它們繪制成(p-t)圖。2.5.2 流量循環(huán)圖流量循環(huán)圖——(qv-t)圖根據(jù)已確定的液壓缸有效工作面積或液壓馬達(dá)的排量,結(jié)合其運動速度算出它在工作循環(huán)中每一階段的實際流量,把它繪制成(qv-t)圖。若系統(tǒng)中有多個液壓執(zhí)行元件同時工作,要把各自的流量圖疊加起來繪出總的流量循環(huán)圖。2.5.3 功率循環(huán)圖功率循環(huán)圖——(P-t)圖繪出壓力循環(huán)圖和總流量循環(huán)圖后,根據(jù)P=pqv,即可繪出系統(tǒng)的功率循環(huán)圖。制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖3.1制定基本方案3.1.1 制定調(diào)速方案液壓執(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),大多通過換向閥的有機(jī)組合實現(xiàn)所需求的動作。對高壓大流量的液壓系統(tǒng),現(xiàn)多采用插裝閥與先導(dǎo)控制閥的邏輯組合來實現(xiàn)。速度控制通過改變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流量或者利用密封空間的容積變化來實現(xiàn)。相應(yīng)的調(diào)速方式有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速以及二者的結(jié)合——容積節(jié)流調(diào)速。節(jié)流調(diào)速一般采用定量泵供油,用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來調(diào)節(jié)速度。此種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡單,由于這種系統(tǒng)必須用溢流閥,故效率低,發(fā)熱量大,多用于功率不大的場合。容積調(diào)速是靠改變液壓泵或液壓馬達(dá)的排量來達(dá)到調(diào)速的目的。其優(yōu)點是沒有溢流損失和節(jié)流損失,效率較高。但為了散熱和補(bǔ)充泄漏,需要有輔助泵。此種調(diào)速方式適用于功率大、運動速度高的液壓系統(tǒng)。容積節(jié)流調(diào)速一般是用變量泵供油,用節(jié)流控制閥調(diào)節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量,并使其供油量與需油量相適應(yīng)。此種調(diào)速回路效率也較高,速度穩(wěn)定性好,但其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。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)流起動沖擊較小,回油節(jié)流常用于有負(fù)載荷的場合,旁路節(jié)流多用于高速。調(diào)速回路一經(jīng)確定,回油的循環(huán)形式也就隨之確定了。節(jié)流調(diào)速一般采用開式循環(huán)形式。在開式系統(tǒng)中,液壓泵從油箱吸油,壓力油流經(jīng)系統(tǒng)釋放能量后,再排回油箱。開式回路結(jié)構(gòu)簡單,散熱性好,但油箱體積大,容易混入空氣。容積調(diào)速大多采用閉式循環(huán)形式。閉式系統(tǒng)中,液壓泵的吸油口直接與執(zhí)行元件的排油口相通,形成一個封閉的循環(huán)回路。其結(jié)構(gòu)緊湊,但散熱條件差。3.1.2 制定壓力控制方案液壓執(zhí)行元件工作時,要求系統(tǒng)保持一定的工作壓力或在一定壓力范圍內(nèi)工作,也有的需要多級或無級連續(xù)地調(diào)節(jié)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)節(jié)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,用安全閥起安全保護(hù)作用。在有些液壓系統(tǒng)中,有時需要流量不大的高壓油,這時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,某段時間不需要供油,而又不便停泵的情況下,需考慮選擇卸荷回路。在系統(tǒng)的某個局部,工作壓力需低于主油源壓力時,要考慮采用減壓回路來獲得所需的工作壓力。3.1.3 制定順序動作方案主機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的順序動作,根據(jù)設(shè)備類型不同,有的按固定程序運行,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,一般用手動的多路換向閥控制。加工機(jī)械的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的順序動作多采用行程控制,當(dāng)工作部件移動到一定位置時,通過電氣行程寬開關(guān)發(fā)出電信號給電磁鐵推動電磁閥或直接壓下行程閥來控制連續(xù)的動作,行程開關(guān)安裝比較方便,而用行程閥需連接相應(yīng)的油路,因此只適用于管路連接比較方便的場合。另外還有時間控制、壓力控制等。例如液壓泵無載啟動,經(jīng)過一段時間,當(dāng)泵正常運轉(zhuǎn)后,延時繼電器發(fā)出電信號使卸菏閥關(guān)閉,建立起正常的工作壓力。壓力控制多用在帶有液壓夾具的機(jī)床,擠壓機(jī)、壓力機(jī)等場合。當(dāng)某一執(zhí)行元件完成預(yù)定動作時,回路中的壓力達(dá)到一定的數(shù)值,通過壓力繼電器發(fā)出電信號或打開順序閥使壓力油通過,來啟動下一個動作。3.1.4 選擇液壓動力源液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓油來提供,液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)一般用定量泵供油,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)溢流閥流回油箱,溢流閥同時起到控制并穩(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,用安全閥限制系統(tǒng)的最高壓力。為節(jié)省能源提高效率,液壓泵的供油量要盡量與系統(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,一般采用多泵供油或變量泵供油。對長時間所需流量較小的情況,可增設(shè)蓄能器做輔助油源。油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。一般泵的入口要裝有粗過慮器,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)的精過慮器再次過慮。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱,可在回油路上設(shè)置磁性過濾器或其他類型的過濾器。根據(jù)液壓設(shè)備所處環(huán)境即對溫升的要求, 還要考慮加熱、冷卻等措施。綜合各種因素,選擇標(biāo)準(zhǔn) UG液壓動力包。3.2 繪制液壓系統(tǒng)圖整機(jī)的液壓系統(tǒng)圖由擬定好的控制回路及液壓源組合而成。各回路相互組合時要去掉重復(fù)多余的元件,力求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。注意各元件間的聯(lián)鎖關(guān)系,避免錯誤動作發(fā)生。要盡量減少能量損失環(huán)節(jié)。提高系統(tǒng)的工作效率。為便于液壓系統(tǒng)的維護(hù)和監(jiān)測,在系統(tǒng)中的主要路段要裝設(shè)必要的檢測元件(如壓力表、溫度計等)。大型設(shè)備的關(guān)鍵部位,要附設(shè)備用件,以便意外事件發(fā)生時能迅速更換,保證主機(jī)連續(xù)工作。各液壓元件盡量采用國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)件,在圖中要按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的液壓元件職能符號的常態(tài)位置繪圖。對于自行設(shè)計的非標(biāo)準(zhǔn)元件可用結(jié)構(gòu)原理圖繪制。系統(tǒng)圖中應(yīng)注明各液壓執(zhí)行元件的名稱和動作,注明各液壓元件的序號以及各電磁鐵的代號,并附有電磁鐵、行程閥及其他控制元件的動作表。液壓元件的選擇與專用件設(shè)計4.1 液壓泵的選擇4.1.1 確定液壓泵的最大工作壓力液壓泵的最大工作壓力 pppp≥p1+?p----------------------------------21式中 p1——液壓缸或液壓馬達(dá)最大工作壓力;取 pp=10MPa?p——從液壓泵出口到液壓缸或液壓馬達(dá)入口之間總的管路損失。?p的準(zhǔn)確計算要待元件選定并繪出管路圖時才能進(jìn)行, 初算時可按經(jīng)驗數(shù)據(jù)選取:管路簡單、流速不大的,取 ?p=(0.2~0.5)MPa;管路復(fù)雜,進(jìn)口有調(diào)速閥的,取Dp=(0.5~0.15)MPa。4.1.2 確定液壓泵的流量液壓泵的流量 qvp多液壓缸或液壓馬達(dá)同時工作時,液壓泵的輸出流量應(yīng)為qvp≥K(qvmax)---------------------------22式中 K——系統(tǒng)泄露系數(shù),一般取 K=1.1~1.3;qvmax——同時動作的液壓缸或液壓馬達(dá)的最大總流量。4.1.3 選擇液壓泵的規(guī)格根據(jù)以上求得的 pp和qvp值,按系統(tǒng)中擬定的形式,從產(chǎn)品樣本或手冊中選擇相應(yīng)的液壓泵。為使液壓泵有一定的壓力儲備,所選泵的壓力一般要比最大工作壓力大25%~60%。4.1.4 確定液壓泵的驅(qū)動功率在工作循環(huán)中,如果液壓泵的工作壓力和流量比較恒定, 即(p-t)、(qv-t)圖變化較平緩,則P=ppqvp--------------------------------------------------23hp式中 pp——液壓泵的最大工作壓力 (Pa);qvp——液壓泵的工作流量 (m3/s);hp——液壓泵的總效率,參考表 9選擇.表9 液壓泵的總效率液壓泵類齒輪泵螺桿泵葉片泵柱塞泵型總效率0.6~0.70.65~0.800.60~0.750.80~0.85限制式變量葉片泵的驅(qū)動功率,可按流量特性曲線拐點處的流量、壓力值計算.一般情況下,可取pp=0.8PPmax,qvp=qvn,則P=0.8Ppmaxqvn---------------------------24hp式中Ppmax——液壓泵的最大工作壓力(Pa);qvn——液壓泵的額定流量(m3/s).在工作循環(huán)中,如果液壓泵的流量和壓力變化較大,即(qv-t),(p-t)曲線起伏較大,則須分別計算出各個動作階段內(nèi)所需功率,驅(qū)動功率取其平均功率222Ppc=P1t1+P2t2+Pntn---------------------------25t1+t2+tn式中t1、t2、tn——一個循環(huán)中每一動作階段內(nèi)所需的時間(s);P1、P2、Pn——一個循環(huán)中每一動作階段內(nèi)所需的功率(W).按平均功率選出電動機(jī)功率后,還要驗算一下每一階段內(nèi)電動機(jī)超載量是否都在允許范圍內(nèi).電動機(jī)允許的短時間超載量一般為 25%。4.2 液壓閥的選擇4.2.1 閥的規(guī)格根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和實際通過該閥的最大流量,選擇有定型產(chǎn)品的閥件.溢流閥按液壓泵的最大流量選??;選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時,要考慮最小穩(wěn)定流量應(yīng)滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)最低穩(wěn)定速度的要求。控制閥的流量一般要選得比實際通過的流量大一些,必要時也允許有20%以內(nèi)的短時間過流量。4.2.2 閥的型式按安裝和操作方式選擇,以下是所需的液壓閥:壓力控制閥——先導(dǎo)式溢流閥它旁接在液壓泵的出口,保證系統(tǒng)壓力恒定或限制其最高壓力。2)方向控制閥——單向閥安置在液壓泵的出油口,防止系統(tǒng)壓力突然升高時損壞液壓泵,另外拆卸泵時系統(tǒng)中的油不會流失,它還可做保壓閥用,當(dāng)開啟壓力大的單向閥,還可做背壓閥用。2)方向控制閥——二位二通電磁換向閥的選擇3)方向控制閥——三位四通電磁換向閥4)流量控制閥——分流集流閥(同步閥)由齒輪泵同時向兩個液壓缸供油,不論負(fù)載怎樣變化,基本上能達(dá)到同步運行。5)流量控制閥——調(diào)速閥4.3 管道尺寸的確定4.3.1 管道內(nèi)徑計算4qvd=----------------------------------------------26pu式中qv——通過管道內(nèi)的流量(m3/s);υ——管道內(nèi)允許速度(m/s),見表10.計算出內(nèi)徑d后,按標(biāo)準(zhǔn)系列選取相應(yīng)的管子.4qv吸-4d吸==4創(chuàng)4.7110=0.025m=25mmpu′3.140.8d壓=4qv壓=4′qv壓=0.016m=16mmpu3.14′0.84qv回=4′qv回=0.019m=19mmd回=pu′3.140.84.3.2管道壁厚δ的計算pd-----------------------------------------------27δ=2[s]式中p——管道內(nèi)最高工作壓力(Pa);d——管道內(nèi)徑(m);[σ]——管道材料的許用應(yīng)力(Pa),[σ]=σb/n;σb——管道材料的抗拉強(qiáng)度 (Pa);n——安全系數(shù),對鋼管來說,p<7Mpa時,取n=8;p<17.5Mpa時,取n=6;p>17.5Mpa時,取n=4.d吸=pd吸=33.3mm(查手冊選取)2[s]d壓=pd壓=21.4mm(查手冊選取)2[s]d回=pd回=25.4mm(查手冊選取)2[s]表10允許流速推薦值管道 推薦流速(m/s)液壓泵吸油管道 0.5~1.5,一般常取1以下液壓系統(tǒng)壓油管道 3~6,壓力高,管道短,黏度小取大值液壓系統(tǒng)回油管道 1.5~2.64.4 油箱容量的確定初始設(shè)計時,先按經(jīng)驗公式 30確定油箱的容量,待系統(tǒng)確定后,再按散熱的要求進(jìn)行校核.油箱容量的經(jīng)驗公式為V=aqv---------------------------------------------------28式中qv——液壓泵每分鐘排出壓力油的容積(m3);a——經(jīng)驗系數(shù),見表11表11經(jīng)驗系數(shù)a系統(tǒng)類型行走機(jī)械低壓系統(tǒng)中壓系統(tǒng)鍛壓機(jī)械冶金機(jī)械a1~22~45~76~1210在確定油箱尺寸時,一方面要滿足系統(tǒng)供油的要求,還要保證執(zhí)行元件全部排油時,油箱不能溢出,以及系統(tǒng)中最大可能充滿油時,油箱的油位不低于最低限度.液壓系統(tǒng)性能驗算5.1壓力損失壓力損失包括管路的沿程損失 Dp1,管路的局部壓力損失 Dp2和閥類元件的局部損失Dp3,總的壓力損失為Dp=Dp1+Dp2+Dp3--------------------------2822Dp1=llur?p1=lluρ----------------28d2d22Dp2u2=x2r?p2=ζυρ/2-----------------------------------------------29式中 ?——管道的長度(m);d——管道內(nèi)徑(m);υ——液流平均速度(m/s);3ρ——液壓油密度(kg/m);ζ——局部阻力系數(shù).λ、ζ的具體值參考《機(jī)械設(shè)計手冊》第四本第二章的有關(guān)內(nèi)容.驏2÷?qVp3pn÷?÷?桫qVN÷式中qVN——閥的額定流量(m3/s);qV——通過閥的實際流量(m3/s);pn——閥的額定壓力損失(Pa)(可從產(chǎn)品樣品中查到).對于泵到執(zhí)行元件間的壓力損失,如果計算出的?p比選泵時估算的管路損失大得多時,應(yīng)該重新調(diào)整泵及其他有關(guān)元件的規(guī)格尺寸等參數(shù).系統(tǒng)的調(diào)整壓力pT?p1Dp------------------------------31式中 pT——液壓泵的工作壓力或支路的調(diào)整壓力.5.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升計算5.2.1 計算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率液壓系統(tǒng)工作時,除執(zhí)行元件驅(qū)動外載荷輸出有效功率外,其余功率損失全部轉(zhuǎn)化為熱量,使溫度升高.液壓系統(tǒng)的功率損失主要有以下幾種形式:液壓泵的功率損失1zP=?P驏÷------------------------------------------32h1ri1-Tt桫??hpi÷ii=1式中Tt——工作循環(huán)周期(s);z——投入工作液壓泵的臺數(shù);Pri——液壓泵的輸入功率(W);hpi——各臺液壓泵的總效率 ;ti——第i臺泵工作時間(s).5.2.2 計算機(jī)液壓系統(tǒng)的散熱功率液壓系統(tǒng)的散熱渠道主要是油箱表面,但如果系統(tǒng)外接管路較長,而且用式40計算發(fā)熱功率時,也應(yīng)考慮管路表面散熱。phc=(K1A1+K2A2)DT-------------------------------------------33式中K1——油箱散熱系數(shù),見表12;K2——管路散熱系數(shù),見表 13;A、A——分別為油箱、管道的散熱面積 (m2);1 2DT——油溫與環(huán)境溫度之差 (°c)。表12油箱散熱系數(shù)K1(W/(m2·°c))冷卻條件K1通風(fēng)條件很差8~9通風(fēng)條件良好15~27用風(fēng)扇冷卻23循環(huán)水強(qiáng)制冷卻110~1702·°表13管道散熱系數(shù)K2(W/(mc))風(fēng)速管道外徑/m/m·s-0.010.00.115086512514105694023若系統(tǒng)達(dá)到熱平衡,則phr=phc,油溫不在升高,此時,最大溫差phrDT= ------------------------------34K1A1+ K2A2環(huán)境溫差為T0,則油溫T=T0+?T。如果計算出的油溫超過該液壓設(shè)備允許的最高溫度(各種機(jī)械允許油溫見表14,就要設(shè)法增大散熱面積,如果油箱的散熱面積不能加大,或加大一些也無濟(jì)于事時,需要裝設(shè)冷卻器。冷卻器的散熱面積表14各種機(jī)械允許油溫(°c)液壓設(shè)備類型正常工作溫度最高允許溫度數(shù)控機(jī)床30~5055~70一般機(jī)床30~5555~70機(jī)車車輛40~6070~80船舶30~6080~90冶金機(jī)械、液壓機(jī)40~7060~90工程機(jī)械、礦山機(jī)50~8070~90械A(chǔ)=Phr-Phc------------------------------------35KDtm式中K——冷卻器的散熱系數(shù)(液壓輔助元件有關(guān)散熱器的散熱系數(shù));Dtm——平均溫升(°c).++Dtm=T12T2-t12t2T1、T2——液壓油入口和出口溫度;t1、t2——冷卻水或風(fēng)的入口和出口溫度.5.2.3 根據(jù)散熱要求計算油箱容量式45是在初步確定油箱容積的情況下,驗算其散熱面積是否滿足要求.當(dāng)系統(tǒng)的發(fā)熱量求出之后,可根據(jù)散熱的要求確定油箱的容量.由式45可得油箱的散熱面積為驏÷??phr-K2÷?÷?A2÷÷?÷36A1=K147可簡化為如不考慮管路的散熱,式A1=Phr------------------------------------------------------37DTK1油箱主要設(shè)計參數(shù)如圖3所示.一般油面的高度為油箱高h(yuǎn)的0.8倍,與油直接接觸的表面算全散熱面,與油不直接接觸的表面算半散熱面,圖示油箱的有效容積和散熱面積分別為V=0.8abhV=0.8abh-----------------------------------------------------38A1=1.8h(a+b)+1.5ab--------------------------------------------39若A1求出,再根據(jù)結(jié)構(gòu)要求確定a、b、h的比例關(guān)系,即可確定油箱的主要結(jié)構(gòu)尺寸.根據(jù)結(jié)構(gòu)選擇 a=23mm, b=23mm, h=23mm得出V=0.8abh=9733.6mm3h0.8hba圖3油箱結(jié)構(gòu)尺寸如按散熱要求求出的油箱容積過大,遠(yuǎn)超出用油量的需要,且又受空間尺寸的限制,則應(yīng)適應(yīng)當(dāng)縮小油箱尺寸,增設(shè)其他散熱措施.5.3 計算液壓系統(tǒng)沖擊壓力壓力沖擊是由于管道液流速度急劇改變而形成的.例如液壓執(zhí)行元件在高速運動中突然停止,換向閥的迅速開啟和關(guān)閉,都會產(chǎn)生高于靜態(tài)值的沖擊壓力.它不僅伴隨產(chǎn)生振動和噪音,而且會因過高的沖擊壓力而使管路、液壓元件遭到破壞.對系統(tǒng)影響較大的壓力沖擊常為以下兩種形式:當(dāng)迅速打開或關(guān)閉液流通路時,在系統(tǒng)中產(chǎn)生的沖擊壓力.直接沖擊(即t<τ)時,管道內(nèi)壓力增大值?p=Dp=acrDu ------------------------------------------37間接沖擊(即 t>τ)時,管道內(nèi)壓力增大值tDp=acrDu --------------------------------------38t式中 r——液體密度(kg/m3);?υ——關(guān)閉或開啟液流通道前后管道內(nèi)流速之差 (m/s);t——關(guān)閉或打開液流通道的時間 (s);τ=2l——管道長度為 ?時,沖擊波往返所需的時間 (s);acac——管道內(nèi)液流中沖擊波的傳播速度 (m/s).若不考慮粘性和管徑變化的影響,沖擊波在管內(nèi)的傳播速度E0ac=r---------------------------------------------391+E0dEd式中E0——液壓油的體積彈性模量(Pa),其推薦值為E0=700MPa;d、d——管道的壁厚和內(nèi)徑(m);E——管道材料的彈性模量(Pa),常用管道材料彈性模量:鋼E=2.1×1011Pa,紫銅E=1.18×1011Pa。2)急劇改變液壓缸運動速度時,由于液體及運動機(jī)構(gòu)的慣性作用而引起的壓力沖擊,其壓力的增大值為驏AM÷Du?Dp=?ir+÷-----------------------------------40???lAiA÷t桫第5章 液壓執(zhí)行元件1液壓缸1.1 液壓缸的基本參數(shù)1)根據(jù)計算選擇D=100mm,d=50mm.12)液壓缸行程l=1000mm.rmin3)活塞桿桿端花鍵型式8創(chuàng)4248?8,鍵長60mm.1.2 液壓缸性能參數(shù)的計算(1)液壓缸的輸出力3推力F1=p1A1′10=21.98kN拉力F2=p2A2′103=2.83kN(2)液壓缸的輸入、輸出速度u入=60qv=5.08m/minA2u出=60qv=3.6m/minA1(3)液壓缸的儲油量-3 3V=As=7.85′10 m(4)液壓缸的輸出功率N=Fu=1.32kW1.3 液壓缸主要零件的結(jié)構(gòu)、材料及技術(shù)要求液壓缸缸體的常用材料為20、35、45號無縫鋼管。用20號鋼的力學(xué)性能略低,且不能調(diào)質(zhì),應(yīng)用較少;當(dāng)缸筒與缸底、缸頭、管接頭或耳軸等件需焊接時,則應(yīng)采用焊接性能較好的35號缸,粗加工后調(diào)質(zhì);一般情況下,均采用45鋼,并調(diào)質(zhì)到241~285HB。液壓缸主要零件如缸體、活塞、活塞桿、缸蓋、導(dǎo)向套的材料和技術(shù)要求見下表液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求零件簡圖材料主要表面粗技術(shù)要求名稱糙度無縫鋼液壓缸內(nèi)圓(1)內(nèi)徑用管柱表面粗為:H8~H9的配合;Ra0.2~0.4μm(2)內(nèi)徑D的圓度公差值按10級精度選取,圓柱度公差值按8級精度選取;缸體(3)缸體端面T的垂直度公差值按7級精度選取;(4)為防止腐蝕和提高壽命,內(nèi)徑表面鍍0.03~0.04mm厚的硬鉻,再進(jìn)行拋光,缸體外涂耐腐蝕油漆耐磨鑄活塞外圓柱(1)外徑D對內(nèi)孔鐵表面粗糙度D1的徑向跳動公為:差值,按7、8級Ra0.8~1.6μm精度選??;(2)端面T對內(nèi)孔D1軸線的垂活塞直度公差值,按活塞實心活桿外圓柱面桿塞桿:粗糙度為:45鋼Ra0.63μm

級精度選取;(3)外徑D的圓柱度公差值,按9、10或11級精度選取;活塞外徑用橡膠密封圈密封時取f7~f9配合,內(nèi)孔與活塞桿的配合可取H8(1)材料熱處理:粗加工后調(diào)質(zhì)到硬度為229~285HB;活塞桿d和d1的圓度公差值,按9、10或11級精度選?。唬?)活塞桿d的圓柱度公差值,按8級精度選取;活塞桿d對d1的徑向跳動公差值,應(yīng)為0.01mm;活塞桿與導(dǎo)向套采用H8/f7配合,與活塞的連接采用H8/h7配合(6)活塞桿上的螺紋,按6級精度加工;缸蓋耐磨鑄配合表面粗(1)直徑D(基鐵糙度為:本直徑同缸徑)、Ra0.8~1.6μmD2(活塞桿的緩沖孔)、D3(基本尺寸同活塞桿密封圈外徑)的圓柱度公差值,按9、10或11級精度選??;(2)D2、D3對d的同軸度公差值:0.03mm(3)端面A、B與直徑d軸心線的垂直度公差值,按7級精度選取導(dǎo)向耐磨鑄導(dǎo)向表面粗(1)導(dǎo)向套的長套鐵糙度為:Ra0.8度一般取活塞桿直徑的60%~100%(2)導(dǎo)向套內(nèi)徑的配合為H8/f9(或H9/f9)。1.4 液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)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。(1)缸筒壁厚的計算根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)查取標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑: D1=121mm;從而得出缸筒壁厚 δ=D1-D=10.5mm(2)液壓缸油口直徑的計算液壓缸油口直徑應(yīng)根據(jù)活塞最高運動速度 u和油口最高液流速度 u0而定d0=0.13D u -----------------------------------------------------41u0d0=0.13D u =0.0259mu0式中 d0——液壓缸油口直徑(m);d0=0.0259mD——液壓缸內(nèi)徑(m);D=0.01mu——液壓缸最大輸出速度( m/min);u=4m/min=0.067m/su0——油口液流速度(m/s)。u0=0.017m/s(3)缸底厚度計算h=0.433D py-----------------------------------------------42[s]h=0.433D py=0.035m[s]式中 h——缸底厚度(m);D——液壓缸內(nèi)徑(m);py——試驗壓力(MPa);[s]——缸底材料的許用應(yīng)力 (MPa)。對于:鋼管 [s]=100~110MPa鍛鋼 [s]=100~120MPa鑄鋼 [s]=100~110MPa鑄鐵 [s]=60MPa缸頭厚度計算由于在液壓缸缸頭上有活塞桿導(dǎo)向孔,因此其厚度的計算方法與缸底有所不同。螺釘連接法蘭3F(D0-dcp)h= --------------------------------------------------------43dcp[s]h=3F(D0-dcp)=0.028mpdcp[s]式中 h——法蘭厚度(m);h=0.028mF——法蘭受力總和(N)p2p22)qF=4dp+4(dH-dd——密封環(huán)內(nèi)徑(m); d=0.09mdH——密封環(huán)外徑(m); dH=0.095mp——系統(tǒng)工作壓力(Pa);p=2.8′106Paq——附加密封力(Pa),若采用金屬材料密封時, q值取其屈服點;=35′106PaD0——螺紋孔分布圓直徑 (m);D0=0.144mdcp——密封環(huán)平均直徑 (m);dcp=0.092m[s]——法蘭材料的許用應(yīng)力 (Pa)。[s]=105′106Pa1.5 液壓缸的連接計算1.5.1 缸蓋連接計算缸體與缸蓋采用螺栓連接的計算螺紋處的拉應(yīng)力為:KFs=p2------------------------------------444d1Z螺紋處的切應(yīng)力為:t=K1KFd0---------------------------------4530.2d1Z1.5.2 缸體與缸蓋用螺栓連接的計算式中 Z——螺栓數(shù);s——螺紋處的拉應(yīng)力(Pa);K——螺紋擰緊系數(shù),靜載時,取K=1.25~1.5;動載時,取K=2.5~4;K1——螺紋內(nèi)摩擦系數(shù),一般取K1=0.12;d0——螺紋外徑(m);d1——螺紋內(nèi)徑(m);當(dāng)采用普通螺紋時: d1=d0-1.0825tt——螺紋螺距(m);D——液壓缸內(nèi)徑(m);t——螺紋處的切應(yīng)力( Pa);[s]——螺紋材料的許用應(yīng)力 (Pa)[s]=ss=60MPanss——螺紋材料的屈服點(Pa);ss=320MPan——安全系數(shù),通常取n=1.5~2.5;sn——合成應(yīng)力(Pa);F——缸體螺絲處所受的拉力 (N)。按GB-81粗牙普通螺紋標(biāo)準(zhǔn)查得:公稱直徑 d=20mm,螺距P=2.5mm,小徑d1=17.294mm能滿足強(qiáng)度要求,所以選用 M20的螺栓。1.6 活塞桿穩(wěn)定性校當(dāng)活塞桿受軸向壓縮負(fù)載時有壓桿穩(wěn)定性問題,即壓縮力 F超過某一臨界Fk值時活塞桿就會失去穩(wěn)定性。活塞桿穩(wěn)定性按下式進(jìn)行校核當(dāng)活塞桿的細(xì)長比l3mn時,用歐拉公式計算臨界載荷Pk,此時kn2EJ46Pk=p2l式中 Pk——活塞桿縱向彎曲破壞的臨界載荷 (N);n——末端條件系數(shù);查手冊得:n=1;4E——活塞桿材料的彈性模量,對于鋼,取為 E=2.1′1011Pa;J——活塞桿截面的轉(zhuǎn)動慣量( m4),4pd -7 4J= =3.06′10 md——活塞桿直徑(m),d=0.05 m;——活塞桿計算長度,即活塞桿在最大伸出時,活塞桿端支點和液壓缸安裝點間的距離( m),l=1.14 m;K——活塞桿斷面的回轉(zhuǎn)半徑( m),實心活塞桿K=

J

=

d

=0.0125A

42A——活塞桿截面積( m),2實心活塞桿A=pd=1.96′10-3m24——柔性系數(shù),活塞桿為實心桿,并用鋼鐵材料制造時,上式可簡化為1.02n411Pk=2d′10--------------------------------47l創(chuàng)14Pk=1.0240.05111.114?10=143065.5(N)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于活塞桿所承受的力。故活塞桿安全。1.7立柱的校核F如圖,F(xiàn)為鏈條的拉力,假設(shè)鏈條與立柱的夾角 [s],則拉力在立柱上的分力為Fcosq,F(xiàn)的最大力為小汽車的重量和手臂的重量之和,F(xiàn)max=18326.1N.凸臺與立柱的接觸表面積為:A=233?27891mm33?27s=Fmax=18326.1=20.57MPa<s]=110MPa-6A[891′10所以立柱安全。液壓馬達(dá)綜合考慮選擇液壓馬達(dá)所需考慮的因素:轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)數(shù)、工作壓力、排量、外形及連接尺寸、容積效率、總效率等,選擇葉片馬達(dá)。柱向柱塞馬達(dá)的適用工況:結(jié)構(gòu)緊湊,外形尺寸小,運動平穩(wěn),噪聲小,負(fù)載轉(zhuǎn)矩小。技術(shù)規(guī)格轉(zhuǎn)數(shù)排量壓力-1額定轉(zhuǎn)矩容積總效率型號/MPa/rmin/Nm效率(%)/mLr-1(%)額最額最定 高 定 高YM-FE-160162020012003638979160第6章

液壓輔助元件及液壓泵站1管件由第一章計算得知該管路為中低壓管路 ,故此選擇軟管。軟管是用于連接兩個相對運動部件之間的管路。有高、低兩種。高壓軟管是以鋼絲編織或鋼絲纏繞為骨架的橡膠軟管 ,用于壓力油路。低壓軟管是以麻線或棉線編織體為骨架的橡膠軟管 ,用于壓力較低的回油路或氣動管路中。鋼絲編織(或纏繞)層、中間膠層和外膠層組成 (亦可增設(shè)輔助織物層)。鋼絲編織層有 1~3層,鋼絲纏繞層有 2、3和6層,層數(shù)愈多,管徑愈小,耐壓力愈高。鋼絲繩纏繞膠管還具有管體較柔軟、脈沖性能好的優(yōu)點。軟管的使用及注意事項項目 計算及說明軟管尺寸規(guī)格 高壓軟管的工作壓力對不經(jīng)常使用的情況可提高20%,對于使用頻繁經(jīng)常彎扭者要降低 40%軟管的彎曲半徑 (1)不宜過?。?2)軟管與管接頭的聯(lián)結(jié)處應(yīng)留有一段不小于管外徑兩倍的直線段應(yīng)考慮軟管在通入壓力油后,長度方向?qū)l(fā)生收軟管的長度 縮變形,一般收縮量為管長的 3%~4%,因此在選擇管長及軟管安裝是應(yīng)避免管處于拉緊狀態(tài)軟管的安裝 應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,管路安裝與清洗液壓軟管接頭根據(jù)管接頭的類型、特點及應(yīng)用,綜合本次設(shè)計的實際情況選用軟管接頭。軟管接頭是用于液壓橡膠軟管與其他管路相連接的接頭。橡膠軟管總成的兩端由接頭芯、接頭外套和接頭螺母等組成。有的橡膠軟管總成只要改變接頭芯的形式,就可與擴(kuò)口式、卡套式或焊接式管接頭連接使用;還有的橡膠軟管總成只要改變兩端配套使用的接頭,就可選擇細(xì)牙普通螺紋(M)、圓柱管螺紋(M)、錐管螺紋(R)、圓錐管螺紋(NPT)或焊接接頭等多種聯(lián)接。液壓軟管接頭適用于以油、水、氣為介質(zhì)的與鋼絲編織軟管相連的液壓軟管接頭。介質(zhì)溫度:油 -30~800C;空氣-30~500C;水800C以下。接頭形式可分為A型、B型、C型三種:A型管接頭可與管接頭連接使用;B型接頭可與卡套式管接頭連接使用;C型接頭可接焊接式管接頭連接使用。適用于以油、氣為介質(zhì)的管路系統(tǒng)用擴(kuò)口式端直通管接頭體。材料:20號鋼建議選用的生產(chǎn)廠商:焦作市路通液壓附件有限公司(原焦作市液壓附件廠)、寧波液壓附件廠。油箱及其附件油箱在系統(tǒng)中的功能,主要是儲油和散熱,也起著分離油液中的氣體及沉淀污物的作用。根據(jù)系統(tǒng)的具體條件合理選用油箱的容積、形式和附件,以使油箱充分發(fā)揮作用,故此選用開式油箱。開式油箱應(yīng)用廣泛。箱內(nèi)液面與大氣相通。為防止油液被大氣污染,在油箱頂部設(shè)置空氣濾清器,并兼作注油口用。油箱中油液溫度一般推薦 30~500C,最高不應(yīng)超過 650C,最低不應(yīng)低于150C。對于工具機(jī)及其他固定裝置,工作溫度允許在 40~550C。4UP液壓動力包UP系列液壓動力包是一種用螺紋插裝閥塊把電動機(jī)、

泵、閥、油箱緊湊地連接在一起的微型液壓動力源。與同規(guī)格的常規(guī)液壓站相比,結(jié)構(gòu)緊湊,體積小,重量輕。 UP液壓動力包作為小型液壓缸,液壓馬達(dá)的動力源。UP液壓包最高工作壓力: 25MPa;流量范圍:0.22~22L/min;可用交流單相220v、三相380v;安裝方式:掛式;油箱容積 10L,重量是2.5千克;增壓器最高輸出壓力 200MPa;液壓包專用(升舉機(jī)專用)電動機(jī)功率:1.1kW;轉(zhuǎn)速:1400r/min。液壓動力包的核心是一個150mm×150mm×50mm的矩形插裝閥塊。在閥塊的兩個150mm×150mm大平面上一端固定著電動機(jī),另一段固定著齒輪泵和油箱,電動機(jī)通過聯(lián)軸器帶動齒輪泵,齒輪泵輸出的壓力油從油泵前蓋出油口直接進(jìn)入閥塊。溢流閥、單向閥、換向閥等都直接插裝在閥塊側(cè)面上,通過閥塊內(nèi)部油道相連,出油口P、T,板式閥座孔P、T、A、B,壓力表接口G,固定安裝口也都開在閥塊的側(cè)面上。吸油濾油器固定在油泵后蓋的吸油口上。油泵、濾油器被封閉在油箱內(nèi),油箱有加油口和放油口。UP液壓動力包是利用閥塊C向側(cè)面的2個M10深15mm的安裝螺孔將立式液壓包懸掛起來的安裝方式。參照液壓原理圖,用清潔的管路、接頭把液壓包油口與執(zhí)行元件正確連接起來。UP液壓動力包由天津優(yōu)瑞納斯油箱有限公司生產(chǎn)。下圖為 UP液壓動力包的外形尺寸。液壓系統(tǒng)及其工作原理舉升機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖1——定量液壓泵 ; 2——先導(dǎo)式溢流閥 ;3——二位二通電磁換向閥 ; 4——壓力表; 5——三位四電磁換向閥 ;、8、9——液控單向閥;7——分流集流閥;10、11——同步液壓缸如圖所示為升舉機(jī)的液壓系統(tǒng)原理圖.系統(tǒng)采用定量液壓泵1供油,系統(tǒng)壓力;由先導(dǎo)式溢流閥2設(shè)定并由壓力表4顯示,系統(tǒng)卸荷由二位二通電磁換向閥3控制.兩個液壓缸 10和11的運動方向由三位四通電磁閥 5控制,采用分流集流閥 7保證兩個液壓缸的同步 ; 分流集流閥前后設(shè)有二級液控單向閥(6、8、9), 以保證液壓泵停機(jī)或其他故障時液壓缸不因泄漏而影響舉升的安全可靠性.液壓缸附近的兩個按紐控制盒 , 用于控制缸的升降。系統(tǒng)的動作順序與原理如下 :舉升按上升按鈕,電動機(jī)驅(qū)動液壓泵1空載啟動,延遲3s后電磁鐵1YA通電使換向閥3切換至右位,液壓泵1由卸荷轉(zhuǎn)為升壓。同時,電磁鐵2YA通電使換向閥 5切換至左位,液壓泵 1的壓力油經(jīng)閥 5、6、7、8和9進(jìn)入缸10和11的無桿腔,兩個液壓缸 10和11上升,有桿腔經(jīng)換向閥 5向油箱排油。停位松開上升按鈕,電磁鐵1YA、2YA斷電使換向閥3和5復(fù)位,液壓泵1卸荷,液壓缸10和11停止并保持在既定位置;3min后電機(jī)自動停止。下降按下降按鈕,使電機(jī)驅(qū)動液壓泵1啟動,延遲3s后電磁鐵1YA、3YA通電使換向閥3切換至右位,換向閥5切換至右位,液壓泵的壓力油經(jīng)閥5進(jìn)入缸10和11的有桿腔,同時反向?qū)ㄒ嚎貑蜗蜷y6、8和9,兩個同步液壓缸10和11下降,無桿腔的油液經(jīng)閥8和9及閥7、6、5排回油箱。4)停止松開下降按鈕,各電磁鐵均斷電,液壓缸10和11停止,電動機(jī)驅(qū)動液壓泵卸荷空載運轉(zhuǎn),3min后液壓泵自動停機(jī)。6.液壓油的選擇按環(huán)境、工作壓力和溫度選擇液壓油(液)選取:礦物油型液壓油 L-HL或L-HM第7章鋼絲繩的選擇計算鋼絲繩的計算按GB/T3811-1983計算,計算方法如下d=C F ------------------------------------------------------48max式中 d——鋼絲繩最小直徑(mm);Fmax——鋼絲繩最大靜壓力 (N);取Fmax=18.3261kNC——選擇系數(shù)(mm/ N).查手冊選取C=0.091鋼絲繩的選擇選擇系數(shù)C的取值與機(jī)構(gòu)的工作級別有關(guān),按表15選取。表中的數(shù)值是對鋼絲充滿系數(shù)ω=0.46,折減系數(shù)K=0.82時的選擇系數(shù)C值。當(dāng)鋼絲繩的ω、K和rb的值與表中不同時,則可根據(jù)級別從表15中選取n值,并根據(jù)所選擇鋼絲繩的ω、K和rb的值按下式計算C:C=n---------------------------------------------------49Kwp4sb式中n——安全系數(shù),按表15選??;K——鋼絲繩捻制折減系數(shù)(按手冊上的標(biāo)準(zhǔn)查取);ω——鋼絲繩充滿系數(shù),按下式求得:ω=鋼絲繩斷面面積總和;鋼絲繩毛斷面積rb——鋼絲的公稱抗拉強(qiáng)度(N/mm2)(按手冊上的標(biāo)準(zhǔn)查取),表15C和n值選擇系數(shù)C值機(jī)構(gòu)工作級鋼絲公稱抗拉強(qiáng)度σ最小安全系b/MPa別155017001850數(shù)nM1~M30.0930.0890.0854M40.0990.0950.0914.5M50.1040.1000.0965M60.1140.1090.1066M70.1230.1180.1137M80.1400.1340.1289故得到d=CFmax=0.128Fmax=0.09118326.1=10mm查手冊選取標(biāo)準(zhǔn)鋼絲繩:鋼絲直徑為10mm,光面鋼絲,結(jié)構(gòu)型式為619西魯式,天然纖維芯。(標(biāo)準(zhǔn)GB/T8918-1996)選取標(biāo)準(zhǔn)長度15.48m的兩根鋼絲繩。第8章 滑輪的選擇和計算滑輪結(jié)構(gòu)和材料滑輪一般用來導(dǎo)向和支承,以改變繩索及其傳遞拉力的方向或平衡繩索分支的應(yīng)力。承受載荷不大的小尺寸滑輪(D≤350mm)一般制成實體滑輪,用Q235-A或鑄鐵(如HT150)。.承受載荷大的滑輪一般采用球鐵(如QT420-10)或鑄鋼(如ZG230-450、ZG270-500或ZG35Mn等)、鑄成帶筋和孔或輪輻的結(jié)構(gòu)。大型滑輪(D>800mm)一般用型鋼和鋼板的焊接結(jié)構(gòu)。受力不大的滑輪直接裝于心軸;受力較大的滑輪則裝在滑動軸承 (軸套材料采用青銅或粉末冶金材料等 )或滾動軸承上,后者一般用在轉(zhuǎn)速較高, 載荷的情況。輪轂長與軸套的直徑比一般為 1.5~1.8。.由于受載荷不大,所以選用實體滑輪。使用Q235-A或鑄鐵(如HT150)?;喌闹饕叽缋K槽半徑R是根據(jù)鋼絲繩直徑 d的最大允許偏差為 +7%確定的。鋼絲繩饒進(jìn)或饒出滑輪槽時偏斜的最大角度(即鋼絲繩中心線與滑輪軸垂直的平面之間的角度)應(yīng)不大于4o。繩槽表面的精度分為兩級:級:Ra6.5;級:Ra12.5.滑輪直徑與鋼絲繩直徑匹配關(guān)系(查手冊:機(jī)械工業(yè)出版社,《機(jī)械設(shè)計手冊》新版第2本,第八篇,表8.1-64).滑輪形式按JB/T9005.3-1999標(biāo)準(zhǔn),滑輪共分A、B、C、D、E、F六種形式。結(jié)構(gòu)比較好而密封嚴(yán)密的為A型和B型。滑輪技術(shù)條件5.1材料滑輪的有關(guān)零件用材料應(yīng)符合下表的規(guī)定。表16滑輪有關(guān)零件用材料(摘自JB/T9050.10-1999)零件名材料稱鑄鋼應(yīng)不低于GB/T11352中的ZG270-500鑄鋼滑輪鑄鐵應(yīng)不低于GB/T9439中的HT200灰鑄鐵球墨鑄鐵應(yīng)不低于GB/T1348中的QT400-18球鐵內(nèi)軸套結(jié)構(gòu)鋼應(yīng)不低于GB/T699中的45鋼隔環(huán)結(jié)構(gòu)鋼應(yīng)不低于GB/T700中的Q235A鋼鑄鐵應(yīng)不低于GB/T9439中的HT250灰鑄鐵擋蓋鑄鐵應(yīng)不低于GB/T9439中的HT150灰鑄鐵結(jié)構(gòu)鋼應(yīng)不低于GB/T700中的Q215A鋼隔套結(jié)構(gòu)鋼應(yīng)不低于GB/T700中的Q235B鋼;鑄鐵應(yīng)不低于GB/T9439中的HT150灰鑄鐵漲圈結(jié)構(gòu)鋼應(yīng)不低于GB/T699中的45鋼村套銅合金應(yīng)不低于GB/T1176中的ZcuAl10Fe3鋁青銅5.2 外觀滑輪表面應(yīng)光華平整,應(yīng)去除尖棱和冒口,滑輪不得有影響使用性能和有損外觀的缺陷(如氣孔、裂紋、疏松、鑄疤等)。5.3 熱處理滑輪應(yīng)進(jìn)行退火處理,以消除鑄造或焊接應(yīng)力。5.4 其他滑輪的加工部位(內(nèi)孔、繩槽表面等)和隔環(huán)的外露部位應(yīng)涂抹抗腐蝕的防銹油;不加工部位應(yīng)涂防銹漆?;啅?qiáng)度計算小型鑄造滑輪的強(qiáng)度,決定于鑄造工藝條件。一般不進(jìn)行強(qiáng)度計算。對于大尺寸的焊接滑輪,則必須進(jìn)行強(qiáng)度計算。第9章起重鏈條和槽輪1板式鏈條和槽輪的選擇根據(jù)最大工作載荷及安全系數(shù)計算鏈條的破壞載荷Fp以Fp來選擇鏈條,Fp≥FmaxS-----------------------------------------50式中Fp——破斷載荷(N);Fmax——鏈條最大工作載荷 (N);——安全系數(shù)。參照手冊,選取標(biāo)準(zhǔn)。板式鏈及端接頭板式鏈結(jié)構(gòu)如圖 4.1所示.,其尺寸分兩個系列 :重型系列代號為LH,尺寸可通過查《機(jī)械設(shè)計手冊;輕型系列代號為LL;尺寸見通過查《機(jī)械設(shè)計手冊》。查手冊選取重型板式鏈。3板式鏈用槽輪板式鏈用槽輪見下表:槽輪尺寸(載自GB/6074-1995)(mm)b13名稱符計算公式備注15°號槽輪直徑D1D1min=5×pp――節(jié)距輪緣間寬b1313min×――銷軸長度(查手冊)D1b=1.05bbD2輪緣直徑D2D2min=h1――鏈條通道高度D1+h1+d2d2――銷軸直徑第10章 使用說明1.使用說明1)使用前對比裝配圖上給定的位置,或在專業(yè)人員的指導(dǎo)下進(jìn)行裝配。2)立柱上的兩個開關(guān),分別是上升和下降時的電源開關(guān)。3)按立柱上的電源開關(guān),給電動機(jī)通上電源。4)使用時,先拉一下保險開關(guān),確保保險開關(guān)的正常、安全運行。5)兩個升舉手臂是伸縮式手臂,根據(jù)車的長度和寬度,用手搬動,搬到車的兩個底盤位置即可。使用時注意事項1)使用時載荷分布應(yīng)符合使用說明書中規(guī)定的托臂額定載荷分布規(guī)定。2)舉升車輛前應(yīng)調(diào)整好各托盤的高度,使支撐點保持在同一水平面上。3)車輛受托舉的裙邊或大梁必須置于托盤中心,盡量使車輛重心位于支撐面中心處。4)托盤就位后,確定托臂定位可靠后才可啟動舉升機(jī)。5)當(dāng)汽車舉升機(jī)升至距離地面10cm時,晃動一下車輛,檢查并確認(rèn)汽車托舉安全可靠,舉升機(jī)運行正常后,再設(shè)置限位裝置、安全閥、保險。升舉機(jī)安全操作規(guī)程1)使用前應(yīng)先清除升舉機(jī)附近妨礙作業(yè)的器具及雜物,并檢查操縱手柄是否正常。2)待升舉車輛駛?cè)牒?,?yīng)調(diào)整移動舉升級支撐架塊,使之對正該型車輛規(guī)定的舉升點。3)升舉時人員應(yīng)離開車輛,升舉到需要高度時必須插入保險銷,待確認(rèn)安全可靠后才可開始車底作業(yè)。4)有人作業(yè)時嚴(yán)禁升降升舉機(jī)。5)作業(yè)完畢應(yīng)清除雜物,打掃升舉器

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