液壓升降臺(tái)設(shè)計(jì)

液壓升降機(jī)Hydraulicliftingplatformdesign液壓升降臺(tái)設(shè)計(jì)摘要本次設(shè)計(jì)題目是液壓升降臺(tái)，它是一種升降穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)緊湊、易操作，適用于室內(nèi)裝修，酒店設(shè)備改換、清洗等高空作業(yè)的升降平臺(tái)。該液壓升降臺(tái)主要由兩部分組成：液壓部分和機(jī)械部分。本次設(shè)計(jì)主要以液壓部分為主；首先擬定各種基本回路、液壓系統(tǒng)傳動(dòng)形式，以及液壓系統(tǒng)原理圖；液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括能源裝置、執(zhí)行裝置、控制裝置以及輔件。主機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要取決于外界的工作壓力，還有整個(gè)主機(jī)的自重，從而進(jìn)一步對(duì)各部件進(jìn)行估算和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核，最后對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)算，進(jìn)一步完成了本次的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：升降臺(tái)；液壓系統(tǒng)；執(zhí)行元件ABSTRACTThe

design

topic

is

hydraulic

lifting

platform,

it

is

a

lifting

stability,

compact

structure,

easy

to

operate,

suitable

for

indoor

decoration,

hotel

equipment

change,

cleaning

and

other

highaltitude

operation

of

the

lifting

platform.

The

hydraulic

lifting

platform

is

mainly

composed

of

two

parts:

hydraulic

part

and

mechanical

part.

The

design

is

mainly

based

on

hydraulic

parts;

Firstly,

various

basic

circuits,

transmission

forms

of

hydraulic

system

and

schematic

diagram

of

hydraulic

system

are

drawn

up.

The

design

of

hydraulic

system

includes

energy

device,

actuator,

control

device

and

auxiliary

parts.

The

structural

design

of

the

host

mainly

depends

on

the

external

working

pressure,

and

the

weight

of

the

whole

host,

so

as

to

further

estimate

and

check

the

structural

strength

of

each

component,

and

finally

check

the

hydraulic

system,

to

further

complete

the

design.Keywords:liftingplatform;hydraulicsystem;actuatingelement目錄第1章緒論 51.1研究意義 51.2研究背景 51.3研究?jī)?nèi)容 6第2章液壓升降臺(tái)的設(shè)計(jì) 72.1升降臺(tái)液壓系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù) 72.2升降臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)動(dòng)機(jī)理 72.3升降臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu) 82.3.1各部件自重的計(jì)算 82.3.2強(qiáng)度校核 92.4支架的結(jié)構(gòu) 14第3章液壓系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì) 163.1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的形式確定 163.2調(diào)速回路的選擇 173.3液壓系統(tǒng)原理圖的確定 17第4章液壓元件的選擇及計(jì)算 184.1液壓缸的計(jì)算 184.2執(zhí)行元件的參數(shù)確定 204.2.1選定工作壓力 204.2.2確定執(zhí)行元件的幾何參數(shù) 204.2.3最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 214.2.4執(zhí)行元件最大流量的確定 224.3.1液壓泵的選擇 234.3.2電動(dòng)機(jī)的選擇 234.3.3聯(lián)軸器的選用 244.4.1閥類元件的選擇 254.4.2輔件的選擇 264.7濾油器的選擇 28第5章液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算 29結(jié)論 32參考文獻(xiàn) 33致謝 34

第1章緒論1.1研究意義隨著目前機(jī)械制造業(yè)和液壓技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，社會(huì)生產(chǎn)力對(duì)物品生產(chǎn)率的要求也越來越高，所以，在當(dāng)代社會(huì)工農(nóng)業(yè)發(fā)展歷程中，這種具有結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡(jiǎn)易、升降平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)的液壓升降平臺(tái)起著極其重要的作用。邁進(jìn)21世紀(jì)以來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和對(duì)機(jī)器的需求日益增長(zhǎng)，升降臺(tái)目前已不再局限于倉(cāng)庫(kù)、機(jī)場(chǎng)、車站、碼頭等場(chǎng)所，而是被應(yīng)用于其他物流、制造、汽車維護(hù)等領(lǐng)域。因此對(duì)初始的液壓升降臺(tái)提出了更嚴(yán)格的承載能力高、運(yùn)行速度快、啟動(dòng)停止平穩(wěn)等更高的要求。現(xiàn)如今液壓升降臺(tái)是一種新型的液壓升降機(jī)，主要有機(jī)械硬件和液壓系統(tǒng)等組成，這種升降平臺(tái)對(duì)提高搬運(yùn)效率、減少勞動(dòng)強(qiáng)度等都具有重要意義。此外，新型液壓升降臺(tái)根據(jù)使用環(huán)境，可自行裝備其他附加裝置，能達(dá)到更好的使用效果。因此有必要對(duì)此課題進(jìn)行深入研究。本設(shè)計(jì)題目來源于實(shí)際生產(chǎn)，所涉及的產(chǎn)品具有使用價(jià)值，使得到產(chǎn)品機(jī)構(gòu)更合理、更實(shí)用、更可靠。1.2研究背景我國(guó)的液壓機(jī)發(fā)展相對(duì)滯后，技術(shù)日趨成熟，我國(guó)的機(jī)械設(shè)備在性能、科技含量、控制、操作簡(jiǎn)單、安全等方面都有很大的差距，而升降機(jī)作為機(jī)械工業(yè)的一個(gè)重要組成部分，近幾年來，我國(guó)升降機(jī)的發(fā)展勢(shì)頭十分穩(wěn)健，發(fā)展?jié)摿σ埠艽蟆，F(xiàn)在，我國(guó)的液壓電梯正逐漸走向?qū)I(yè)化、大型化，市場(chǎng)上也不斷涌現(xiàn)出新的產(chǎn)品，以其獨(dú)特的性能來滿足不同的客戶需要，深受廣大用戶的喜愛。隨著市場(chǎng)的不斷的拓展，為了滿足不同的工作需求的升降機(jī)被投入使用，為此開發(fā)出了能適應(yīng)各種工作環(huán)境的設(shè)備。最早剪式液壓升降臺(tái)就被用在機(jī)械及其許多行業(yè)中，剪式液壓升降臺(tái)的設(shè)計(jì)，曾采取以引進(jìn)設(shè)備進(jìn)行放大或縮小的類比法。近年來，有人對(duì)剪式液壓升降臺(tái)的受力情況及安全可靠性等方面進(jìn)行了研究，也有人對(duì)其的運(yùn)動(dòng)參數(shù)及結(jié)構(gòu)參數(shù)的取值及優(yōu)化進(jìn)行了研究，取得了巨大的成果。近20年以來，世界機(jī)械工程升降機(jī)行業(yè)發(fā)生了巨大的變化。RT（越野輪胎升降機(jī)）和HT（全地面升降機(jī)）產(chǎn)品的迅速發(fā)展，打破了原始產(chǎn)品與市場(chǎng)，在當(dāng)今市場(chǎng)如此激烈競(jìng)爭(zhēng)的情況下，促使世界機(jī)械工程升降機(jī)市場(chǎng)進(jìn)一步趨向完善。目前主要生產(chǎn)國(guó)為美國(guó)、日本、德國(guó)、法國(guó)、意大利等；目前國(guó)外主要發(fā)展的升降機(jī)有兩種，第一種是液壓傳動(dòng)無級(jí)調(diào)速，其中最具有代表的就是瑞典的ALIMAK公司，手動(dòng)停層為主要控制方；第二種就是調(diào)頻調(diào)速，其中最具有代表就是德國(guó)Steinweg公司，自動(dòng)選層平層為主要控制方式；而目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)為電機(jī)機(jī)械傳動(dòng)式升降機(jī)，這種升降機(jī)的控制方式為接觸器控制得以實(shí)現(xiàn)，其速度單一，啟制動(dòng)時(shí)沖擊力過大等缺點(diǎn)，由此可以看出國(guó)內(nèi)液壓技術(shù)跟國(guó)外還有很大發(fā)展空間。1.3研究?jī)?nèi)容本課題的主要內(nèi)容是：液壓升降機(jī)總體方案的選擇，液壓系統(tǒng)回路的設(shè)計(jì)，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)件的計(jì)算，零部件的選型，材料的選擇，首先對(duì)液壓提升系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了分析和研究，并結(jié)合具體的例子，對(duì)兩種液壓缸的布置形式進(jìn)行了分析和對(duì)比，最后對(duì)液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的各個(gè)部件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，最后確定液壓執(zhí)行元件液壓缸，并對(duì)其進(jìn)行了各種應(yīng)力分析，確定了臺(tái)盤和鉸鏈的承載要求，設(shè)計(jì)了一種高效、節(jié)能、環(huán)保、應(yīng)用范圍廣的剪式液壓升降平臺(tái)。液壓升降機(jī)的關(guān)鍵部分是液壓起重裝置，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)其進(jìn)行了動(dòng)態(tài)分析與運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，以確定其主要性能指標(biāo)及主要尺寸。例如：油缸的沖程、工作時(shí)間、內(nèi)徑、油壓提升行程、柱體直徑等。為了防止油缸體積大、重量大、拆裝不便、使用單一、價(jià)格昂貴、長(zhǎng)期暴露于外界容易老化、腐蝕，造成不必要的損壞，長(zhǎng)時(shí)間會(huì)導(dǎo)致接頭滲漏等缺陷。通常采用35、34、或無縫鋼管制成的實(shí)心棒材，以改善耐磨、抗腐蝕性能，目前我國(guó)的常規(guī)生產(chǎn)方法是采用表面鍍鉻（0.02～0.05mm)，并進(jìn)行拋光，使其表面粗糙度Ra在1.6～0.4微米之間?，F(xiàn)有的剪式液壓升降機(jī)，其動(dòng)力缸均為水平（傾斜或水平排列），其一端（例如右端）與基部和工作臺(tái)鉸鏈相連，而另一端（例如左側(cè)）則裝有滾子，可沿著平臺(tái)和基部的軌道分別滑動(dòng)。當(dāng)荷載G不變時(shí)，工作臺(tái)位置愈低，其動(dòng)力缸所需要的功率F愈大（F的數(shù)倍或十倍）；另一方面，當(dāng)工作臺(tái)升高時(shí)，鉸鏈板上的輥?zhàn)訒?huì)向關(guān)節(jié)（在平臺(tái)或基座的末端）運(yùn)動(dòng)，從而使平臺(tái)的懸臂平臺(tái)變得更重（有可能不穩(wěn)定）。第2章液壓升降臺(tái)的設(shè)計(jì)2.1升降臺(tái)液壓系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)額定載荷：3000kg最低高度：200mm最大起升高度：1500mm最大高度：1700mm上平臺(tái)尺寸：1200mmx2000mm；電源：380v,50HZ。2.2升降臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)動(dòng)機(jī)理根據(jù)升降臺(tái)的平臺(tái)尺寸1000mmx2000mm，參考國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的規(guī)格可知，該升降機(jī)宜采用單雙叉機(jī)構(gòu)形式，即有兩個(gè)單叉機(jī)構(gòu)升降臺(tái)合并而成，共有四個(gè)同步液壓缸做同步運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到升降機(jī)升降的目的。圖2.1升降臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖兩個(gè)支架在o點(diǎn)處進(jìn)行鉸鏈連接，支架1的上下兩端分別被固定在上下板面上，利用活塞桿的伸縮和鉸鏈的連接，使上平臺(tái)貨物能夠被抬起。升降機(jī)的基本動(dòng)作步驟：2、3為升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)中的固定支架，它們與地板的鉸接位置o1、2.3升降臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)2.3.1各部件自重的計(jì)算上平臺(tái)鋼板質(zhì)量：G上部鋼板與負(fù)載直接接觸，其結(jié)構(gòu)是用幾條互相垂直的熱軋槽鋼焊接而成，并將2000x1200x3mm的薄板鋪設(shè)在槽鋼的四面和頂部。它的基本架構(gòu)是這樣的：圖2.2上頂板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖四條16號(hào)熱軋槽鋼沿著工作臺(tái)的上部水平方向橫向布置，6個(gè)10號(hào)10號(hào)槽鋼在縱向方向上排列，構(gòu)成了上面的板狀結(jié)構(gòu)。在最邊沿方向延伸，形成一個(gè)可安裝上、下托架的滑道。便于上下支撐架的安裝。具體的滑道大小取決于上下托架的特殊大小和構(gòu)造。沿橫向的4根16號(hào)熱軋槽剛的規(guī)格為h×b×d=160×65×8.5mm,截面面積為，理論重量為，抗彎截面系數(shù)為。沿縱向的6根10號(hào)熱軋槽剛的結(jié)構(gòu)參數(shù)為h×b×d=100×48×5.3mm,截面面積為，理論重量為，抗彎截面系數(shù)為。4根16號(hào)熱軋槽剛的質(zhì)量為：m6根10號(hào)熱軋槽剛的質(zhì)量為：m上板架質(zhì)量為：G則G=2.3.2強(qiáng)度校核升降機(jī)板的負(fù)載是一個(gè)平臺(tái)，其承載力可以看作是均勻負(fù)載，因?yàn)榘迳箱佋O(shè)了鋼板，因此其承受的負(fù)荷是額定負(fù)荷和平均負(fù)荷的總和，其負(fù)載密度為：q=F為薄鋼板槽鋼架和額定載荷重力之和。NL載荷的作用長(zhǎng)度（m）；沿長(zhǎng)度方向?yàn)?m；寬度方向?yàn)?.2m。其中F=（m1+G1）+G額載帶入數(shù)據(jù)得：F=沿長(zhǎng)度方向代入數(shù)據(jù)：q通過對(duì)升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行分析，可以看出，當(dāng)升降機(jī)即將升起時(shí)，在升降臺(tái)最大高度時(shí)，梁的受彎矩最大；因此，強(qiáng)度校核僅需對(duì)這種狀態(tài)下的應(yīng)力進(jìn)行分析；其受力簡(jiǎn)圖為：圖2.3該升降臺(tái)有8個(gè)支架，則有8個(gè)支點(diǎn)，設(shè)每個(gè)支點(diǎn)所受力為N，則平衡方程可列為：即將F=315022N帶入上式中根據(jù)受力圖，其彎矩圖如下所示：AB段：2=1969-1969x2BC段：M=3938x-1674-1969x2CD段與AB段對(duì)稱。圖2.4由彎矩圖可知該過程中的最大彎矩為：σ根據(jù)彎曲強(qiáng)度理論：即梁的最大彎曲應(yīng)力應(yīng)小于其許用彎曲應(yīng)力。式中：W為抗彎截面系數(shù)沿橫向?yàn)?6號(hào)熱軋槽鋼鋼的屈服極限n安全系數(shù)n=3代入數(shù)據(jù)得：σ由此可知，強(qiáng)度符合要求。升降臺(tái)升到最高位置時(shí)，分析過程可如下：與前述同理：N=1969N彎矩如下：FA段：Mx==1969AB段：Mx=Nx-0.45-=1969x-788-1969BC段：Mx=Nx-0.4+N=3938x-2461-1969CD段與AB段對(duì)稱，AF段和DE段也對(duì)稱。圖2.5由彎矩圖可知,該過程中的最大彎矩為：σma根據(jù)彎曲強(qiáng)度理論：即梁的最大彎曲應(yīng)力應(yīng)小于其許用彎曲應(yīng)力。式中：W抗彎截面系數(shù)沿橫向?yàn)?6號(hào)熱軋槽鋼鋼的屈服極限n安全系數(shù)n=3代入數(shù)據(jù)：σ由計(jì)算可知，沿平臺(tái)橫向上4根16號(hào)熱軋槽鋼完全可以保證升降臺(tái)的強(qiáng)度要求。同理分析沿寬度方向的強(qiáng)度要求：均布載荷強(qiáng)度為：q=F薄鋼板及10號(hào)槽鋼與載荷重力l載荷作用長(zhǎng)度1.2×6帶入相關(guān)數(shù)據(jù)，q=4258N/m受力圖和彎矩圖如下所示：圖2.6Mx=Nx-q2=1916-2129由彎矩圖知：Mmax最大彎曲應(yīng)力為：σma故寬度方向也滿足強(qiáng)度要求。2.4支架的結(jié)構(gòu)該支架是由8個(gè)截面為長(zhǎng)方形、形狀大致相同的鋼柱構(gòu)成，其兩端各有一圓柱形短軸，方便其安裝。在升降機(jī)結(jié)構(gòu)中，支架的主要作用是承載和移動(dòng)轉(zhuǎn)換，將油缸的伸縮運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成與之鉸接的支點(diǎn)；除了安裝要求外，支架的結(jié)構(gòu)必須具有足夠的剛性和強(qiáng)度，以確保其在提升過程中能順利、安全地進(jìn)行。每根支架的上頂端承受的作用力假設(shè)為N.則有等式：8求得：N=分析支架的運(yùn)動(dòng)形式和受力情況，支架在運(yùn)動(dòng)過程中受力情況比較復(fù)雜，所以在這里只計(jì)算主要的受力，而對(duì)梁的變形影響不大力可以忽略不計(jì)。由此，對(duì)支架進(jìn)行受力分析，則支架與液壓缸頂桿聯(lián)結(jié)點(diǎn)的力是受到的最主要的力，不僅受液壓缸的推力，而且還將受到上頂板臺(tái)所受的壓力；因此，與液壓缸頂桿相連的支架所受上頂板壓力，其他的力可忽略，只計(jì)算上頂板承受的由載荷和自重；受力簡(jiǎn)圖如下：圖2.7支架受力分析圖所產(chǎn)生的彎矩為：每個(gè)支架的支點(diǎn)對(duì)上頂板的作用力NL液壓缸與支架鉸合點(diǎn)距支點(diǎn)之間的距離m代入數(shù)據(jù)：M=假設(shè)支架為截面為長(zhǎng)為a,寬為b的長(zhǎng)方形，則其強(qiáng)度應(yīng)滿足的要求是：式中：M支架上所受到的彎矩NmW截面分別為a、b的長(zhǎng)方形抗彎截面系數(shù)所選材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼將數(shù)據(jù)代入有：a2求得：a上式表明：只需截面為a、b的長(zhǎng)方形滿足條件a2b≥82cm3，則可以滿足強(qiáng)度要求，取，則其這些鋼柱的質(zhì)量為：m同時(shí)，支架的構(gòu)造也要考慮到安裝的需要，液壓缸的柱頭和支架是由耳軸結(jié)構(gòu)連接的，所以需要在兩個(gè)托架之間安裝支撐板，才能達(dá)到動(dòng)力傳輸?shù)男枰５?章液壓系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)3.1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的形式確定根據(jù)油路的循環(huán)模式，液壓系統(tǒng)可以分為開放式和封閉式兩種。開式系統(tǒng)是由液壓泵從儲(chǔ)罐中抽油，然后通過不同的控制閥門，然后驅(qū)動(dòng)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，然后通過換向閥返回到儲(chǔ)罐。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，能夠起到油箱散熱、沉淀雜質(zhì)的作用，而且油箱容量大，油泵的自吸能力也很強(qiáng)。但是由于機(jī)油經(jīng)常與空氣接觸，容易造成空氣滲透，造成機(jī)械不穩(wěn)定等問題。在閉合系統(tǒng)中，液壓泵的進(jìn)油管與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的回油管直接連接，工作液在管道內(nèi)完成閉合循環(huán)。由于其結(jié)構(gòu)緊湊、接觸空氣的機(jī)會(huì)少、氣體難以滲透到系統(tǒng)中，所以它的傳動(dòng)更加順暢。由于沒有油箱，所以封閉系統(tǒng)的油水散熱器和過濾條件很差。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)方式的選擇主要取決于液壓系統(tǒng)的調(diào)速方式和散熱條件。綜上分析，選擇開式系統(tǒng)。3.2調(diào)速回路的選擇調(diào)速回路方案對(duì)主體機(jī)的性能起決定作用，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、調(diào)速范圍及經(jīng)濟(jì)性等因素選擇。常見的調(diào)速回路有節(jié)流調(diào)速回路，容積調(diào)速回路，容積節(jié)流調(diào)速回路；本升降臺(tái)采用節(jié)流調(diào)速回路。節(jié)流調(diào)速回路工作原理是通過改變回路中流量控制元件（節(jié)流閥和調(diào)速閥）通流截面積的大小來控制流入執(zhí)行元件流出的流量，以調(diào)節(jié)其運(yùn)動(dòng)速度。本設(shè)計(jì)選擇的節(jié)流調(diào)速回路據(jù)有以下特點(diǎn)：承載能力好，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。3.3液壓系統(tǒng)原理圖的確定初步擬定的液壓原理圖如下：圖3.1液壓原理圖1—油箱2—過濾器3—溫度計(jì)4—液位計(jì)5—電動(dòng)機(jī)6—液壓泵7—溢流閥8—壓力表9—分流閥10、11電磁換向閥12、13—單向分流閥14、15、16、17—液壓缸第4章液壓元件的選擇及計(jì)算4.1液壓缸的計(jì)算在整個(gè)液壓系統(tǒng)中，液壓缸的設(shè)計(jì)是非常關(guān)鍵的。液壓油缸作為液壓驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行器，與主工作機(jī)構(gòu)有著直接的關(guān)系。工作壓力是決定執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)參數(shù)的重要因素，選擇高的工作壓力，使執(zhí)行器和系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加緊湊，但是對(duì)元件的強(qiáng)度、剛度、密封性能的要求更高，并且需要高壓的油壓。由資料得，選擇執(zhí)行元件類型為活塞缸，再根據(jù)其運(yùn)動(dòng)要求從而選擇液壓缸類型為雙作用單桿式無緩沖式液壓缸，其符號(hào)為：圖4.1液壓升降機(jī)是一種雙單叉式的結(jié)構(gòu)，它使用了四個(gè)完全一樣的油缸，它的運(yùn)動(dòng)是完全同步的，但是它的精度并不高。執(zhí)行元件的載荷即為液壓缸的總阻力，油缸要正常運(yùn)行必須克服其阻力，因此計(jì)算油缸的總阻力即可，油缸的總阻力包括：阻礙運(yùn)動(dòng)的工作負(fù)載Fl，運(yùn)動(dòng)部件之間的摩擦阻力Ff，密封裝置的摩擦阻力F密，起動(dòng)制動(dòng)或換向過程中的慣性力F=（1）工作負(fù)載：阻礙其工作運(yùn)動(dòng)的力，本設(shè)計(jì)中即為額定負(fù)載的重力、支架、上頂板和上頂架的重力：其計(jì)算式為：F（2）摩擦力：摩擦阻力負(fù)載是指運(yùn)動(dòng)部件與支撐面間的摩擦力，由于運(yùn)動(dòng)部件之間為無潤(rùn)滑的鋼與鋼之間的接觸摩擦：取，其具體計(jì)算式為：F（3）密封裝置的密封阻力：根據(jù)密封裝置的不同，可分別采用下式計(jì)算：O形密封圈：液壓缸的推力Y形密封圈：f摩擦系數(shù)，取p密封處的工作壓力Pad密封處的直徑m密封圈有效高度m密封摩擦力也可以采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，一般取（4）運(yùn)動(dòng)部件的慣性力其計(jì)算式為：F式中：G運(yùn)動(dòng)部件的總重力Ng重力加速度啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)的速度變量m/s起動(dòng)制動(dòng)所需要的時(shí)間s對(duì)于行走機(jī)械取?v?t=0.5~1.5m/s則上述說明可以計(jì)算出液壓缸的總阻力：F=解得F=42250.5N液壓缸的總負(fù)載為42250.5N，該液壓系統(tǒng)中共有四個(gè)液壓缸，即每個(gè)液壓缸需要克服的阻力為10563N。該升降臺(tái)的額定載荷為3000Kg，其負(fù)載變化范圍為0—3000Kg，在工作過程中無沖擊負(fù)載的作用，負(fù)載在工作過程中無變化，也就是該升降臺(tái)受恒定負(fù)載的作用。4.2執(zhí)行元件的參數(shù)確定4.2.1選定工作壓力在確定負(fù)荷后，其運(yùn)行壓力將直接影響到其是否合理和經(jīng)濟(jì)。當(dāng)工作壓力較小時(shí)，執(zhí)行器的大小、重量和流量都會(huì)增加；如果壓力太大，對(duì)密封性的要求、零件的加工精度和體積利用率都會(huì)下降。因此，在工作中要根據(jù)具體情況選擇合適的工作壓力。可按總載荷值選擇執(zhí)行單元的工作壓力，參見下表：表4.1液壓缸負(fù)載與工作壓力之間的關(guān)系負(fù)載F/kN<55-1010-2020-3030-50>50工作壓力p/MPa<0.8～1.01.5～2.02.5～3.03.0～4.04.0～5.0>5.0～7.0前面計(jì)算出該液壓缸的工作壓力（即牽引力）為10.6KN，由上表可以確定工作壓力：P=2.5MPa。4.2.2確定執(zhí)行元件的幾何參數(shù)在油缸中，其幾何參量為有效工作區(qū)域A，其有效工作區(qū)域可通過下列公式求出：A=式中：F為液壓缸上的外載荷（N）；η為液壓缸的機(jī)械效率，一般取0.90～0.95，本設(shè)計(jì)中η=P為液壓缸的工作壓力（Pa）；A即為所求液壓缸的有效面積（m2）。A=10.6×103無桿側(cè)的有效面積A=則D=75.4mm，由資料可得液壓缸的內(nèi)徑取80mm。活塞桿直徑d根據(jù)受力狀況來確定；一般受拉力作用時(shí)：受壓力作用時(shí)：該液壓缸的工作壓力為：p=2.5MPa；取d=0.5D=40mm4.2.3最小導(dǎo)向長(zhǎng)度若活塞桿完全伸出，則由活塞支承表面應(yīng)力至導(dǎo)引滑面中心點(diǎn)的距離為最小導(dǎo)引長(zhǎng)度H，若最小導(dǎo)引長(zhǎng)度太短，則會(huì)增加液壓缸的初始變形，從而影響其穩(wěn)定，故在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確保最短導(dǎo)引長(zhǎng)度。圖4.2導(dǎo)向長(zhǎng)度H≥則H≥53020+8024.2.4執(zhí)行元件最大流量的確定對(duì)于液壓缸，它所需的最大流量qmax就等于液壓缸有效面積A與液壓缸的最大移動(dòng)速度vmaxq式中A為活塞無桿腔的有效面積A=πη活塞的容積效率，采用彈形密封圈時(shí)η=1，采用活塞環(huán)時(shí)η=0.98參照國(guó)內(nèi)的升降臺(tái)類產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)。在最大提升高度1500毫米的情況下，它的平均提升時(shí)間是45秒，也就是說，從油缸的活塞開始移動(dòng)到活塞沖程結(jié)束的時(shí)間是45秒；假定該升降平臺(tái)的最小提升a時(shí)刻為40秒，最大提升時(shí)間為50秒，執(zhí)行單元的轉(zhuǎn)速v可被計(jì)算出來。:v=式中：v執(zhí)行元件的速度m/sL液壓缸的行程mt時(shí)間s當(dāng)時(shí)：v當(dāng)時(shí)：v則qmax帶入數(shù)據(jù)可得：qq則液壓缸最大流量為4.01L/min。4.3液壓元件的計(jì)算和選擇4.3.1液壓泵的選擇（1）液壓泵的最大供油量qp按執(zhí)行元件工況圖上的最大工作流量及回路系統(tǒng)中的泄漏量來確定；即q式中，K為考慮系統(tǒng)中有泄漏等因素的修正系數(shù)，一般K=1.1～1.3，小流量取大值，相反；Σq代入數(shù)據(jù)：q對(duì)于工作過程中用節(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?。簈（2）液壓泵的最高工作壓力pp是選擇液壓泵型號(hào)的重要依據(jù)。p式中，ΣΔp1為液壓泵的出口至執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)口之間的總的壓力損失；一般節(jié)流調(diào)速和管路簡(jiǎn)單的系統(tǒng)取ΣΔp代入數(shù)據(jù)：p為了使液壓泵工作安全可靠，液壓泵應(yīng)有一定的壓力儲(chǔ)備量，通常泵的額定壓力可比pp高25%-60%。即液壓泵的額定壓力為3.75-4.8MPa，取其額定壓力為4.8MP4.3.2電動(dòng)機(jī)的選擇根據(jù)液壓系統(tǒng)的實(shí)際需求，確定了電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)。由于油壓泵具有一定的體積損耗和機(jī)械損耗，因此，為了保證油壓泵的輸出達(dá)到系統(tǒng)所需的壓力和流量，液壓泵的輸入功率pi>輸出功率qpp式中：P液壓泵的實(shí)際最高工作壓力Pa液壓泵的輸入功率qp液壓泵向系統(tǒng)輸出的理論流量由下表可得葉片泵取=0.7表4.2液壓泵的總效率液壓泵類型齒輪泵葉片泵柱塞泵螺旋泵總效率0.6-0.70.6-0.750.8-0.850.65-0.8代入數(shù)據(jù)：p由資料[2]查表可得，擬選用電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y2-90S-2，功率為1.5KW，額定轉(zhuǎn)速為2840r/min。4.3.3聯(lián)軸器的選用聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩是根據(jù)功率和電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算而得；即T=K×9550pwn式中pwN工作轉(zhuǎn)速，r/min；Tn為需用轉(zhuǎn)矩，NmK為工況系數(shù)，這里K=1.5；代入數(shù)據(jù)可得：T=則由上述查手冊(cè)選LM3型梅花型彈性聯(lián)軸器。4.4選擇閥類元件及輔助元件4.4.1閥類元件的選擇壓力控制閥的結(jié)構(gòu)分為兩大類：直接驅(qū)動(dòng)型和引導(dǎo)型，其中，導(dǎo)流式壓力閥的工作特性是在壓力大、流量大（10通徑以上）時(shí)，絕大多數(shù)采用先導(dǎo)式壓力閥，但在壓力大、流量大（10通徑以上）時(shí)，大多采用先導(dǎo)式，10通徑以下但對(duì)定壓精度要求高的情況下，也是一種特殊的結(jié)構(gòu)形式，因?yàn)槠涔ぷ魈匦允窃谶_(dá)到設(shè)定壓力后使閥口完全打開以減小壓力損失，并在某種程度上起著切換控制的功能，因此流量大時(shí)仍然采用直接動(dòng)結(jié)構(gòu)，相對(duì)于先導(dǎo)式閥，其定壓精度較低，工作質(zhì)量較差，但其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作靈敏、成本低廉，目前仍然被廣泛使用。針對(duì)以上特性，可選用直接動(dòng)壓閥，并依據(jù)調(diào)節(jié)壓強(qiáng)、流量等有關(guān)參數(shù)，選用DBD直動(dòng)安全閥；型號(hào)：DBDS6G10最低調(diào)節(jié)壓力：5MPa流量：40L/mim則流量控制閥和方向控制閥根據(jù)其選用原則來選擇。該升降臺(tái)壓系統(tǒng)中所使用的流量控制閥有分流閥和單向分流閥，單向分流閥的規(guī)格和型號(hào)如下：型號(hào)：FDL-B10H公稱通徑：10mm公稱流量:P,O口40L/minA，B口20L/min連接方式：管式連接重量：4Kg分流閥的型號(hào)為：FL-B10其余參數(shù)與單向分流閥相同。在這個(gè)系統(tǒng)中，方向調(diào)節(jié)閥主要是指在各個(gè)位置上的電磁式換向閥。此方案選用的換向閥型號(hào)參數(shù)如下：型號(hào)：4WE5E5OF額定流量：15L/min消耗功率：26KW電源電壓：工作壓力：A.B.P腔T腔：重量：1.4Kg4.4.2輔件的選擇壓力表安裝于便于觀察的地方。其選擇如下：型號(hào)：Y-60測(cè)量范圍：名稱：一般彈簧管壓力表生產(chǎn)廠：上海宜川儀表廠用接觸式溫度計(jì)來顯示油箱內(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)：WNG-11；名稱：內(nèi)表式工業(yè)玻璃溫度計(jì)。液壓輔助元件有濾油器，蓄能器，管件，密封件，油箱和熱交換器等。除油箱通常需要自行設(shè)計(jì)外，其余皆為標(biāo)準(zhǔn)件。4.5管路的計(jì)算液壓系統(tǒng)管路直徑和壁厚可通過計(jì)算確定，也可以根據(jù)元件的進(jìn)出口連接尺寸確定，根據(jù)葉片泵的額定流量為13.6L/min。管子的內(nèi)徑d的計(jì)算公式d=式中：q管道內(nèi)液壓油流量，L/min;V管道內(nèi)液壓油流速，m/s。其推薦值如下表：表4.3油路管道推薦流速管道推薦流速v(m/s)吸油管道0.5～2，一般取1以下壓油管路2.5～6，壓力高，管道短，黏度小取大值回油管路1.5～3（1）吸油管道：對(duì)于吸油管本設(shè)計(jì)v=0.7m/s;d=4.61取圓整數(shù)為：d=22mm；（2）壓油管路：對(duì)于壓油管路本設(shè)計(jì)v=3m/s；d取圓整數(shù)為：d=10mm；（3）回油管路：對(duì)于回油管路本設(shè)計(jì)中v=2m/s；d=4.61取圓整數(shù)為：d=12mm。（4）根據(jù)各種管接頭的特點(diǎn)，我選擇了焊接式管接頭，因?yàn)樗奶攸c(diǎn)更適合于我所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)；即利用“0”型密封圈端面密封，連接牢固可靠，對(duì)管子尺寸精度要求不高。管壁要求較厚，裝配時(shí)需要焊接。工作壓力〈31.5MPa。4.6油箱的設(shè)計(jì)油箱是用來貯存液壓系統(tǒng)所需的油液，具有散熱和分離油中的氣泡的功能；在設(shè)計(jì)箱體的有效容積時(shí)，必須考慮到：有效容積通常是80%。針對(duì)高功率連續(xù)工作的液壓系統(tǒng)，必須考慮到其熱量和熱量的均衡。。初始設(shè)計(jì)時(shí)，可依據(jù)使用情況，按照經(jīng)驗(yàn)公式確定油箱容積：式中:油箱的容積液壓泵的流量經(jīng)驗(yàn)系數(shù)見下表表4.4常用系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)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α1-22-45-76-1210本升降臺(tái)為中壓系統(tǒng)，取α=V=4.7濾油器的選擇濾油器的選用要求如下：（1）過濾精度滿足要求；（2）通油能力滿足設(shè)計(jì)系統(tǒng)要求；（3）濾芯應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，不至于因油液壓力而破壞；（4）在一定溫度下，有一定的耐久性；（5）能抵抗濾油的侵蝕；（6）容易清洗和更換濾芯；（7）價(jià)錢低廉。由于液壓系統(tǒng)中對(duì)油的要求很高，尤其是油的過濾過程。所以濾油器的選擇非常重要。綜合各種濾油器的特性，我選擇了網(wǎng)式濾油器。泵的流量為13.6L/min,由于經(jīng)驗(yàn)公式得濾油器過濾能力大于泵的流量的2倍，因此由資料表11-512，我選的濾油器為TLW-25。第5章液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算液壓系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)是根據(jù)一定的參數(shù)進(jìn)行的，在所有回路形式、液壓元件、連接管線等都已完全確定后，再根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行各種性能分析。對(duì)于普通的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，其關(guān)鍵在于對(duì)液壓管路的壓力損失、容積損失、系統(tǒng)效率、加熱溫度等進(jìn)行精確的計(jì)算。（1）液壓系統(tǒng)的壓力損失系統(tǒng)的壓力損耗主要由管道內(nèi)的壓力損耗、局部的壓力損耗和閥門部件的局部損耗總和組成，在計(jì)算時(shí)，各個(gè)工作階段應(yīng)分別進(jìn)行計(jì)算，并將回油