液壓千斤頂設計論文.doc

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1、XXXX學院xxxx屆畢業(yè)論文 目 錄 1、引言 1 1.1 液壓千斤頂?shù)姆诸?1 2、液壓千斤頂發(fā)展現(xiàn)狀及常見故障排除 1 2.1 國外發(fā)展情況 1 2.2 國內(nèi)發(fā)展情況 2 2.3 液壓千斤頂?shù)奶攸c 2 2.4 液壓千斤頂優(yōu)缺點 2 2.5 液壓千斤頂常見故障排除 3 3、液壓千斤頂?shù)慕M成結(jié)構(gòu)及工作原理 3 3.1 液壓千斤頂?shù)慕M成 3 3.2 液壓千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)圖 4 3.3 液壓千斤頂工作原理 4 4、液壓千斤頂結(jié)構(gòu)設計 5 4.1 內(nèi)管設計 5 4.2 外管設計 6 4.3 活塞桿設計 6 4.4 導向套的設計 7 4

2、.5 液壓千斤頂活塞部位的密封 9 5、液壓千斤頂裝配圖 10 6、結(jié)論 11 參考文獻 12 致謝 13 第I頁 共 I 頁 1、引言 液壓千斤頂是典型的利用液壓傳動的設備，液壓千斤頂具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、攜帶方便、性能可靠等優(yōu)點，被廣泛應用于流動性起重作業(yè), 是維修、汽車、拖拉機等理想工具。其結(jié)構(gòu)輕巧堅固、靈活可靠，一人即可攜帶和操作。千斤頂是用剛性頂舉件作為工作裝置，通過頂部托座或底部托爪在小行程內(nèi)頂升重物的輕小起重設備。本次對液壓千斤頂進行設計可以了解液壓千斤頂?shù)脑硪约皯?。通過查閱大量文獻，和對千斤頂各部件進行設計使我熟悉了千斤頂內(nèi)液壓傳動原理，同時也在

3、以前書本學習的基礎上對液壓傳動加深了理解。 1.1 液壓千斤頂?shù)姆诸? 液壓千斤頂分為通用和專用兩類。 通用液壓千斤頂適用于起重高度不大的各種起重作業(yè)。它由油室、油泵、儲油腔、活塞、搖把、油閥等主要部分組成。 工作時，只要往復扳動搖把，使手動油泵不斷向油缸內(nèi)壓油，由于油缸內(nèi)油壓的不斷增高，就迫使活塞及活塞上面的重物一起向上運動。打開回油閥，油缸內(nèi)的高壓油便流回儲油腔，于是重物與活塞也就一起下落。 專用液壓千斤頂使專用的張拉機具，在制作預應力混凝土構(gòu)件時，對預應力鋼筋施加張力。專用液壓千斤頂多為雙作用式。常用的有穿心式和錐錨式兩種。 2、液壓千斤頂發(fā)展現(xiàn)狀及常見故障排除 2.

4、1 國外發(fā)展情況 早在20世紀40年代，臥式千斤頂就已經(jīng)開始在國外的汽車維修部門使用，但由于當時設計和使用上的原因，其尺寸較大，承載量較低。后來隨著社會需求量的增大以及千斤頂本身技術的發(fā)展，在90年代初國外絕大部分用戶已以臥式千斤頂替代了立式千斤頂。 在90年后期國外研制出了充氣千斤頂和便攜式液壓千斤頂?shù)刃滦颓Ы镯?。充氣千斤頂是由保加利亞一汽車運輸研究所發(fā)明的，它用有彈性而又非常堅固的橡膠制成。使用時，用軟管將千斤頂連在汽車的排氣管上，經(jīng)過15～20秒，汽車將千斤頂鼓起，成為圓柱體。這種千斤頂可以把115t重的汽車頂起70cm。Power-Riser Ⅱ型便攜式液壓千斤頂則可用于所有類型的

5、鐵道車輛，包括裝運三層汽車的貨車、聯(lián)運車以及高車頂車輛。同時它具有一個將負載定位的機械鎖定環(huán)，一個三維機械手，一個全封閉構(gòu)架以及一個用于防止雜質(zhì)進入液壓系統(tǒng)的外置過濾器。另外一種名為Truck Jack 的便攜式液壓千斤頂則可用于對已斷裂的貨車轉(zhuǎn)向架彈簧進行快速的現(xiàn)場維修。該千斤頂能在現(xiàn)場從側(cè)面對裝有70～125t級轉(zhuǎn)向架的大多數(shù)卸載貨車進行維修，并能完全由轉(zhuǎn)向架側(cè)架支撐住。它適用于車間或軌道上無需使用鋼軌道碴或軌枕作承。 2.2 國內(nèi)發(fā)展情況 我國千斤頂技術起步較晚，由于歷史的原因直到1979年才接觸到類似于國外臥式千斤頂這樣的產(chǎn)品。但是經(jīng)過全面改進和重新設計，在外形美觀、使用方便、承

6、載力大、壽命長等方面，都超過了國外的同類產(chǎn)品，并且迅速打入歐美市場。經(jīng)過多年設計與制造的實踐，除了臥室斤頂以外，我國研究規(guī)格齊全并形成系列產(chǎn)品。 2.3 液壓千斤頂?shù)奶攸c 液壓千斤頂是一種將密封在油缸中的液體作為介質(zhì)，把液壓能轉(zhuǎn)換為機械能從而將重物向上頂起的千斤頂。它結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、舉升力大、易于維修。但同時制造精度要求較高，若出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象將引起舉升汽車的下降，保險系數(shù)降低，使用其舉升時易受部位和地方的限制。傳統(tǒng)液壓千斤頂由于手柄、活塞、油缸、密封圈、調(diào)節(jié)螺桿、底座和液壓油組成。它利用了密閉容器中靜止?jié)L體的壓力以同樣大小向各個方向傳遞的特性。 2.4 液壓千斤頂優(yōu)缺點 液

7、壓傳動的優(yōu)點: （1）體積小、重量輕，例如同功率液壓馬達的重量只有電動機的10％～20%。因此慣性力較小，當突然過載或停車時，不會發(fā)生大的沖擊； （2）能在給定范圍內(nèi)平穩(wěn)的自動調(diào)節(jié)牽引速度，并可實現(xiàn)無極調(diào)速，且調(diào)速范圍最大可達1：2000(一般為1：100)。 （3）換向容易，在不改變電機旋轉(zhuǎn)方向的情況下，可以較方便地實現(xiàn)工作機構(gòu)旋轉(zhuǎn)和直線往復運動的轉(zhuǎn)換； （4）液壓泵和液壓馬達之間用油管連接，在空間布置上彼此不受嚴格限制； （5）由于采用油液為工作介質(zhì)，元件相對運動表面間能自行潤滑，磨損小，使用壽命長； （6）操縱控制簡便，自動化程度高； （7）容易實現(xiàn)過載保護。 （8）液壓元件實現(xiàn)了標

8、準化、系列化、通用化、便于設計、制造和使用。 液壓傳動的缺點: （1）使用液壓傳動對維護的要求高，工作油要始終保持清潔； （2）對液壓元件制造精度要求高，工藝復雜，成本較高； （3）液壓元件維修較復雜，且需有較高的技術水平； （4）液壓傳動對油溫變化較敏感，這會影響它的工作穩(wěn)定性。因此液壓傳動不宜在很高或很低的溫度下工作，一般工作溫度在-15℃~60℃范圍內(nèi)較合適； （5）液壓傳動在能量轉(zhuǎn)化的過程中，特別是在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，其壓力大，流量損失大，故系統(tǒng)效率較低。 2.5 液壓千斤頂常見故障排除 1 重載時頂桿不能升起。 當千斤頂頂?shù)侥骋桓叨群?，頂桿就不再升高這表明千斤頂內(nèi)缺少工作

9、油，應予補足。 2 頂桿抖動。 這說明回油閥關閉不嚴，可將回油閥針再向里擰緊一些。若仍不能頂起，且壓桿周圍漏油，則為頂桿密封圈損壞，應予更換。若不能頂起且壓桿周圍也無漏油，再檢查回油閥和進油閥門能否關嚴包括壓桿筒體端面接合處的密封墊圈情況若上述均無異常，則為頂桿密封圈損壞或其固定螺栓松動，應予更換或擰緊。 3 空載時頂桿就不能升起。 首先檢查千斤頂?shù)挠土?，不足時應添加。若千斤頂不缺油可將千斤頂回油閥針松開，拆下加油孔油塞，然后用腳踩住千斤頂?shù)鬃?，雙手向上拔起頂桿再壓下去，如此反復拔、壓頂桿幾次，以排除空氣若做完上述檢查后，擰緊加油孔油塞和回油閥，再試空頂若此時頂桿仍不能上升，應將千斤頂放平

10、，拆去回油閥，檢查閥與座的接觸情況是否良好，若有臟物，應予清除若有坑、槽、不平應予更換。最后檢查進油閥門是否密封良好，頂桿密封圈有無損壞或脫落，若有則及時更換。 4 漏油。 千斤頂?shù)穆┯筒课欢嘣谧c筒體結(jié)合處、頂桿周圍、回油閥的鎖緊螺紋處、加油孔的固定油塞處、壓桿周圍等。漏油原因多為密封墊圈損壞必須及時更換。 3、液壓千斤頂?shù)慕M成結(jié)構(gòu)及工作原理 3.1 液壓千斤頂?shù)慕M成 液壓系統(tǒng)主要由：動力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達）、控制元件（各種閥）、輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成。 動力元件（油泵） 它的作用是把液體利用原動機的機械能轉(zhuǎn)換成液壓力能，是液壓傳動中的動力部分。

11、執(zhí)行元件（油缸、液壓馬達） 它是將液體的液壓能轉(zhuǎn)換成機械能。其中，油缸做直線運動，馬達做旋轉(zhuǎn)運動。 控制元件 包括壓力閥、流量閥和方向閥等，它們的作用是根據(jù)需要無級調(diào)節(jié)液壓動機的速度，并對液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、流量和流向進行調(diào)節(jié)控制。 輔助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括壓力表、濾油器、蓄能裝置、冷卻器、管件及郵箱等，它們同樣十分重要。 工作介質(zhì) 工作介質(zhì)是指各類液壓傳動中的液壓油或乳化液，它經(jīng)過油泵和液動機實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。 3.2 液壓千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)圖 液壓千斤頂結(jié)構(gòu)圖1所示，工作時通過上移6手柄使7小活塞向上運動從而形成局部真空，油液從郵箱通過單向閥9被吸入小油缸

12、，然后下壓6手柄使7小活塞下壓，把小油缸內(nèi)的液壓油通過10單向閥壓入3大油缸內(nèi)，從而推動2大活塞上移，反復動作頂起重物。通過1調(diào)節(jié)螺桿可以調(diào)整液壓千斤頂?shù)钠鹗几叨龋褂猛戤吅笈まD(zhuǎn)4回油閥桿，連通3大油缸和郵箱，油液直接流回郵箱，2大活塞下落，大活塞下落速度取決于回油閥桿的扭轉(zhuǎn)程度。 圖1 液壓千斤頂內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 3.3 液壓千斤頂工作原理 圖2 液壓千斤頂工作原理圖 1—油箱 2—放油閥 3—大缸 4—大活塞 5—單向閥 6—杠桿手柄 7—小活塞 8—小缸體 9—單向閥 液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟砣鐖D所示，大缸體3和大活塞4組成舉升缸；杠桿手柄6、小缸體8、

13、活塞7、單向閥5和9組成手動液壓泵?；钊透左w之間保持良好的配合關系，又能實現(xiàn)可靠的密封。當抬起手柄6，使小活塞7向上移動，活塞下腔密封容積增大形成局部真空時，單向閥9打開，油箱中的油在大氣壓力的作用下通過吸油管進入活塞下腔，完成一次吸油動作。當用力壓下手柄時，活塞7下移，其下腔密封容積減小，油壓升高，單向閥9關閉，單向閥5打開，油液進入舉升缸下腔，驅(qū)動活塞4使重物G上升一段距離，完成一次壓油動作。反復地抬、壓手柄，就能使油液不斷地被壓入舉升缸，使重物不斷升高，達到起重的目的。如將放油閥2旋轉(zhuǎn)90（在實物上放油閥旋轉(zhuǎn)角度是可以改變的），活塞4可以在自重和外力的作用下實現(xiàn)回程。這就是液壓千斤頂?shù)?/p>

14、工作過程。 4、液壓千斤頂結(jié)構(gòu)設計 設計液壓千斤頂?shù)念~定載荷為19600N，初定額定壓力為15Mpa。千斤頂?shù)淖畹褪褂酶叨葹?92mm,最高使用高度為277mm。 4.1 內(nèi)管設計 根據(jù)以上設計要求可以得到如下計算結(jié)果： F=PA 得到A=19600/9.8/150=13.3cm2 所以內(nèi)管的直徑D=42mm，長為115mm,有效長度為85mm 這里： F=外部作用力（㎏f） A=內(nèi)管的作用面積(cm2) P=被傳遞的壓力（㎏f/cm2） 內(nèi)管的壁厚δ為 δ=δ0+C1+C2 根據(jù)公式δ0>PmaxD/2δp

15、(m) δp=δb/N 查機械設計手冊可知δb=550（無縫鋼管，牌號20） N為安全系數(shù)一般取5 δ0>150.042/(2550/5)=0.002m=2mm δ=δ0+C1+C2=3mm 上式中C1為缸筒外徑公差余量 C2為腐蝕余 缸筒壁厚的驗算 根據(jù)公式Pn≤0.35δs(D12-D2)/D12MPa 0.355500.00054/0.002304=50MPa Pn=15MPa 所以缸筒的臂厚完足滿足設計需要的要求。 4.2 外管設計 立式千斤頂?shù)耐夤苤饕淖鳛槭怯脕韮Υ娑嘤嗟囊簤河停跓o電動源作用的情況下，外管起了一個油箱的作用。 由上可知

16、道內(nèi)管的內(nèi)徑為42mm 可得V內(nèi)=AH=3.142.128.5=117.7cm2 外管的外徑D=66mm 可得V外=AH=3.143.3210=341.94cm2 △V= V外-V內(nèi)=341.94-117.7=224.24cm2 所以△V>V內(nèi)，完全滿足要求。 4.3 活塞桿設計 活塞桿是液壓缸傳遞力的重要零件，它承受拉力，壓力，彎力，曲力和振動沖擊等多種作用力，所以必須有足夠的強度和剛度，由于千斤頂?shù)囊簤焊谉o速比要求，可以根據(jù)液壓缸的推力和拉力確定。 可根椐內(nèi)管的內(nèi)徑D=42mm，初步確定活塞桿的外徑為d=30mm 活塞桿強度的計算： 活塞桿在穩(wěn)定的工況下，只受縱向推力

17、，可按下式進行計算 δ=F10-6/(nd2/4)<= δp MPa 可得δ=1960010-6/(0.033.14/4)=27.7 查表可知δp的許用應力為100-110MPa（無縫鋼管） 所以δ<δp 所以活塞桿的設計要求強度完全滿足。 活塞桿彎曲穩(wěn)定性驗算可以用實用驗算法活塞桿彎曲計算長度為Lf= KSm具體可以根據(jù)機械設計手冊表中選取。 4.4 導向套的設計 活塞桿導向套裝在內(nèi)管的有桿側(cè)端蓋內(nèi)，用以對活塞桿進行導行，內(nèi)裝有密封裝置以保證缸筒有桿腔的密封，導向套采用非耐磨材料時，內(nèi)圈可設導向環(huán)，用以作活塞桿的導向。 圖3 導向套 根據(jù)千斤頂?shù)氖芰Ψ绞剑梢宰?/p>

18、以下分析 圖4 活塞桿導向套受力分析圖 如圖4所示，垂直安放的千斤頂，無負載導向裝置，受偏心軸向載荷9800N,L=0.1m時 M0=F1L Nm Fd=K1 M0/LG N 可得M0=98000.1=9800Nm Fd= K1 M0/LG（N） 可得Fd=1.59800/0.057=2.5105N 在上式中 Fd-----------------導向套承受的載荷，N M0---------------- 外力作用于活塞上的力矩，N.m F1-----------------作用于活塞上的偏心載荷，N L------------------載荷作用的偏心矩

19、，m LG -----------------活塞至導向套間距，m。 D、d---------------分別為活塞及活塞桿外徑，m 4.5 液壓千斤頂活塞部位的密封 圖5 液壓千斤頂活塞部位密封圖 在大活塞與大油缸配合部位采用的尼龍碗形密封件與O形密封圈組合而成的組合密封裝置，由于橡膠具有良好的彈性，受力時迫使尼龍碗的唇邊與缸壁貼合，起良好的密封作用。 缺點如圖： 圖6 液壓千斤頂活塞密封缺點分析圖 密封圈處在小孔口，缸中的超高壓工作油在限位孔處存在極大的壓力差，會使密封圈在此處遭受極大的撕拉作用。從而產(chǎn)生損傷，形成軸向溝痕。此溝痕隨著起重物的加重，限位孔直徑的增大

20、以及超越限位孔次數(shù)的增多而變大加深，最終會破壞了密封圈的密封性能。致使活塞不能推動重物上升。為此。要求密封圈材質(zhì)的強度要高。由于面柱與面柱面的配合始終存在一定的誤差，為了避免因為油液單獨進入一邊空隙造成壓力不平衡而引起活塞卡死現(xiàn)象，可以在活塞與大油缸配合的活塞頭上適當開辟油溝，平衡各邊壓力。 5、液壓千斤頂裝配圖 圖7液壓千斤頂 圖8 單向閥裝配圖 6、結(jié)論 畢業(yè)設計是大學學習階段一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的學習機會，通過這次對液壓千斤頂理論知識和實際設計的相結(jié)合，鍛煉了我的綜合運用所學專業(yè)知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高了我查閱文獻資料、設計手冊、設計規(guī)范能力以及其

21、他專業(yè)知識水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力以及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進行畢業(yè)設計的目的所在，提高是有限的但卻是全面的，正是這一次畢業(yè)設計讓我積累了許多實際經(jīng)驗，使我的頭腦更好的被知識武裝起來，也必然讓我在未來的工作學習中表現(xiàn)出更高的應變能力，更強的溝通力和理解力。 參考文獻 XXXXX 主編 《液壓與氣壓傳動》 機械工業(yè)出版社，2009 XXXXX 主編 《機械設計基礎》 國防科技大學出版社 ，2008 XXXX 主編 《公差配合與幾何精度檢測》

22、 人民郵電出版社，2007 XXXX 主編 《液壓原件》 機械工業(yè)出版社，1982 XXXX 主編 《液壓傳動》 冶金工業(yè)出版社，1998 XXXX，XXXX主編?！兑簤簜鲃痈耪摗? 機械工業(yè)出版社，1992 XXXX主編?！兑簤涸? 機械工業(yè)出版社，1982 XXXX主編。《液壓傳動》 中央廣播電視大學出版社，1995 XXXX主編?！兑簤簜鲃印? 冶金工業(yè)出版社。1998 致謝 大學四年即將結(jié)束，在這短短的四年里，讓我結(jié)識了許許多多熱心的朋友、工作嚴謹教學相幫的教師。畢業(yè)設計的順利完成也脫離不了他們的熱心幫助及指導老師的精心指導，在此向所有給

23、予我此次畢業(yè)設計指導和幫助的老師和同學表示最誠摯的感謝。 畢業(yè)設計是對我大學四年的總結(jié)， 因而投入了極大的熱情和很高的積極性， 更幸得指導老師的悉心指導，使我能夠順利完成畢業(yè)設計，感謝老師在百忙之中還時常來對我們進行指導，老師總是不厭其煩，耐心細心的指導我們，讓我們受益匪淺。同時老師實事求是，不擺架子的作風也讓我很是敬佩。 其次，要向給予此次畢業(yè)設計幫助的老師們，以及同學們以誠摯的謝意，在整個設計過程中，他們也給我很多幫助和無私的關懷，在此感謝他們。 本次的設計是老師和同學共同完成的結(jié)果，在設計的一個月里，我們合作的非常愉快，從中學到的知識是我人生中的一筆寶貴財富，我再次向給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W們表示誠摯的感謝！ 第 12 頁 共 13 頁