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- 1 - XX 學(xué)校 畢業(yè)設(shè)計說明書 課題名稱:液壓升降機畢業(yè)設(shè)計 學(xué)生姓名 學(xué) 號 所在學(xué)院 專 業(yè) 班 級 指導(dǎo)教師 1.前言 .- 3 - 1.1 課題研究的目的 .- 3 - 1.2 國內(nèi)外前景 .- 4 - 2.升降機的工藝參數(shù) .- 4 - 3.執(zhí)行元件速度和載荷 .- 4 - 3.1 執(zhí)行元件類型、數(shù)量和安裝位置 .- 4 - 3.2 速度和載荷計算 .- 5 - - 2 - 4.液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定 .- 7 - 4.1 系統(tǒng)壓力的初步確定 .- 7 - 4.2 液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù) .- 8 - 5.液壓系統(tǒng)方案的選擇和論證 .- 13 - 5.1 油路循環(huán)方式的分析和選擇 .- 14 - 5.2 開式系統(tǒng)油路組合方式的分析選擇 .- 15 - 6.液壓元件的選擇計算及其連接 .- 15 - 6.1 油泵和電機選擇 .- 15 - 6.2 控制閥的選用 .- 18 - 6.3 管路,過濾器,其他輔助元件的選擇計算 .- 19 - 7.油箱及附件 .- 22 - 7.1 油箱的容積 .- 22 - 8.液壓泵站的選擇 .- 24 - 9.液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .- 24 - 9.1 缸筒 .- 24 - 10.液壓系統(tǒng)性能驗算 .- 25 - (1) 系統(tǒng)壓力損失驗算 .- 25 - (2) 系統(tǒng)的總效率驗算 .- 27 - 總結(jié) .- 28 - 參考資料 .- 29 - 1.前言 1.1 課題研究的目的 升降機是一種起重性能好,應(yīng)用范圍廣的貨物升降機構(gòu),可用于在設(shè)備交貨,生產(chǎn)線的高 度差材料在線,離線,升降組件的協(xié)同裝配,大型機庫喂養(yǎng),喂養(yǎng),存儲和處理和其他地 方,使用和叉車匹配,以及貨物的快速裝卸。它采用全液壓控制系統(tǒng),液壓系統(tǒng),具有以 下特點: (1)在相同的體積,液壓裝置可以產(chǎn)生比任何其他設(shè)備更多的權(quán)力,在相同功率下,液壓 - 3 - 裝置具有體積小,重量輕,功率密度高,結(jié)構(gòu)緊湊,液壓馬達的馬達 12%只功率相等的尺 寸和重量。 (2)液壓裝置工作平穩(wěn),由于其重量輕,慣性小,響應(yīng)速度快,液壓裝置易于實現(xiàn)快速起 動,制動和頻繁換向。 (3)液壓裝置可以實現(xiàn)大范圍的無級調(diào)速, (速度范圍可達 2000) ,也可以實現(xiàn)在運行過 程中的速度控制。 (4)液壓傳動易于實現(xiàn)自動化,他對液體的壓力,流量和流動方向容易調(diào)解或控制。 (5)液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護。 (6)液壓元件實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化,系列化,通用化,液壓系統(tǒng)的設(shè)計制造和使用更方便。 當(dāng)然,液壓技術(shù)有許多缺點,例如,更多的能量損失的液壓傳動,液壓傳動易泄漏,不僅 污染工作場所,限制了其應(yīng)用范圍,可能引起火災(zāi)事故,而且影響執(zhí)行運動穩(wěn)定性和部分 正確性。在油溫度的變化更敏感,液壓元件的制造精度高,成本高,故障不易查找原因, 但在實際應(yīng)用中,通過有效的措施來減少不良因素的影響。 1.2 國內(nèi)外前景 在中國液壓技術(shù)正是在新中國成立的未來發(fā)展。自 1952 中國第一液壓元件試驗齒輪泵, 大致經(jīng)歷了外國產(chǎn)品的模仿,自行設(shè)計開發(fā)和引進消化和改善的幾個階段。 近年來,通過技術(shù)引進和科學(xué)研究,產(chǎn)品質(zhì)量有所提高,一批產(chǎn)品先進水平的開發(fā)和生產(chǎn)。 目前,在中國的液壓技術(shù)已能冶金,工程機械,機床,化工機械,紡織機械及其他部門提 供了一個比較完整的產(chǎn)品品種。 然而,我國液壓技術(shù)在數(shù)量和技術(shù)水平,產(chǎn)品品種,與國際標(biāo)準(zhǔn)和主要行業(yè)的要求還有不 少差距,大量進口液壓元件的年需求。 在未來,液壓技術(shù)的發(fā)展將是方向的: (1)改善器件性能,創(chuàng)建新的組件的大小,收縮。 (2)結(jié)合,高度集成化,模塊化。 (3)結(jié)合和微電子技術(shù),向智能。 總之,在國民經(jīng)濟中的比重液壓行業(yè)是偉大的,他與氣動技術(shù)是用來衡量一個國家的工業(yè) 化程度。 2.升降機的工藝參數(shù) 本設(shè)計升降機為全液壓系統(tǒng),相關(guān)工藝參數(shù)為: 額定載荷:2000kg(夾持式手部) 升降高度:1-3 米 平臺尺寸:2*2 米 - 4 - 3.執(zhí)行元件速度和載荷 3.1 執(zhí)行元件類型、數(shù)量和安裝位置 數(shù)量:該升降平臺為雙單叉結(jié)構(gòu),故其采用的液壓缸數(shù)量為 2 個完全相同的液壓缸,其運 動完全是同步的,但其精度要求不是很高。 安裝位置:液壓缸的安裝方式為耳環(huán)型,尾部單耳環(huán),氣缸體可以在垂直面內(nèi)擺動,安裝 的位置為圖 所示的前后兩固定支架之間的橫梁 之上,橫梁和支架組成為一體,通過橫梁活塞的推力逐次向外傳遞,使升降機升降。 - 5 - 3.2 速度和載荷計算 3.2.1 速度計算及速度變化規(guī)律 參考國內(nèi)升降臺類產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)可知。最大起升高度為 1000mm 時,其平均起升時間為 45s,就是從液壓缸活塞開始運動到活塞行程末端所用時間大約為 45s,設(shè)本升降臺的最小 氣升降時間為 40s,最大起升時間為 50s,由此便可以計算執(zhí)行元件的速度 v: lvt 當(dāng) 40ts時: maxin0.534lt =0.01325 /ms 當(dāng) 5ts時: in .16/0lvt 3.2.2 執(zhí)行元件的載荷計算及變化規(guī)律 執(zhí)行元件的載荷即為液壓缸的總阻力,油缸要運動必須克服其阻力才能運行,因此在次計 算油缸的總阻力即可,油缸的總阻力包括:阻礙工作運動的切削力 F切 ,運動部件之間的摩 擦阻力 F磨 ,密封裝置的摩擦阻力 F密 ,起動制動或換向過程中的慣性力 慣 ,回油腔因被壓 作用而產(chǎn)生的阻力 背 ,即液壓缸的總阻力也就是它的最大牽引力: =+切 磨 密 慣 背 (1)切削力。根據(jù)其概念:阻礙工作運動的力,在本設(shè)計中即為額定負載的重力和支架以 及上頂板的重力: 其計算式為: F切 額 載 支 架 上 頂 板 (2)摩擦力。各運動部件之間的相互摩擦力由于運動部件之間為無潤滑的鋼-鋼之間的接 觸摩擦,取 0.15, 其具體計算式為: 1234G=mg+G磨 額 載 ( +) 式中各符號意義同第三章。 (3)密封裝置的密封阻力。根據(jù)密封裝置的不同,分別采用下式計算: O 形密封圈: F0.3 -密 液壓缸的推力 Y 形密封圈: 1 =fpdh密 f 摩擦系數(shù),取 f0. 密封摩擦力也可以采用經(jīng)驗公式計算,一般取 F051F密 ( .-) (4)運動部件的慣性力。 其計算式為: GvFmagtt切慣 - 6 - 對于行走機械取 2v0.51m/st ,本設(shè)計中取值為 20.4m/s (5)背壓力。背壓力在此次計算中忽略,而將其計入液壓系統(tǒng)的效率之中。 由上述說明可以計算出液壓缸的總阻力為: F=+F切 磨 密 慣 = 1234123()gG()gG額 載 額 載v0.5gt切 切 =(204.8+316+120+188+2500)x9.8+0.15(204.8+316+120)x 9.8+(204.8+316+120+188+2500)x0.4+(204.8+316+120+188+2500) 9.8 0.05 =40KN 液壓缸的總負載為 40KN,該系統(tǒng)中共有四個液壓缸個液壓缸,故每個液壓缸需要克服的 阻力為 10KN。 該升降臺的額定載荷為 2500Kg ,其負載變化范圍為 02500Kg,在工作過程中無沖擊負 載的作用,負載在工作過程中無變化,也就是該升降臺受恒定負載的作用。 4.液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定 4.1 系統(tǒng)壓力的初步確定 液壓缸的有效工作壓力可以根據(jù)下表確定: 表 6.1 液壓缸牽引力與工作壓力之間的關(guān)系 牽引力 F(KN) 50 工作壓力 P(MPa) 5-7 由于該液壓缸的推力即牽引力為 10KN,根據(jù)上表,可以初步確定液壓缸的工作壓力為: p=2MPa 。 4.2 液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù) 4.2.1 液壓缸的作用力 液壓缸的作用力及時液壓缸的工作是的推力或拉力,該升降臺工作時液壓缸產(chǎn)生向上的推 力,因此計算時只取液壓油進入無桿腔時產(chǎn)生的推力: - 7 - F= 2cmpD4 式中: p 液壓缸的工作壓力 Pa 取 p= 5(20-3)1Pa D 活塞內(nèi)徑 單位 m 0.09m cm 液壓缸的效率 0.95 代入數(shù)據(jù): F = 325(901)()10.94 F = 10.3KN 即液壓缸工作時產(chǎn)生的推力為 10.3KN。 表 4.1回 路 特 點進 油 路 調(diào) 速進 油 路 調(diào) 速回 油 裝 被 壓 閥回 油 路 調(diào) 速 背 壓 值-2x5106系 統(tǒng) 被 壓 經(jīng) 驗 數(shù) 據(jù) 4.2.2 缸筒內(nèi)徑的確定 該液壓缸宜按照推力要求來計算缸筒內(nèi)經(jīng),計算式如下: 要求活塞無桿腔的推力為 F 時,其內(nèi)徑為: 4cmDp cm 液壓缸機械效率 0.95 代入數(shù)據(jù): D= 34102.95 =0.083m D= 83mm 取圓整值為 D=90mm 4.2.3 活塞桿直徑的確定 - 8 - (1)活塞桿直徑根據(jù)受力情況和液壓缸的結(jié)構(gòu)形式來確定 受拉時: (0.35)dD 受壓時: pMPa (0.35)dD 7 .7 該液壓缸的工作壓力為為:p=2MPa,5MPa, 取 d=0.5D,d=45mm。 (2)活塞桿的強度計算 活塞桿在穩(wěn)定情況下,如果只受推力或拉力,可以近似的用直桿承受拉壓載荷的簡單強度 計算公式進行: 62104Fd 材料的許用應(yīng)力 單位 MPa 活塞桿用 45 號鋼 ,340,2.5sMPann 代入數(shù)據(jù): 36210.4(5) =6.3MPa 活塞桿的強度滿足要求。 (3)穩(wěn)定性校核 該活塞桿不受偏心載荷,按照等截面法,將活塞桿和缸體視為一體,其細長比為: LmnK 時, 2KEJFL 在該設(shè)計及安裝形式中,液壓缸兩端采用鉸接,其值分別為: 1,85,60 4 JdA 將上述值代入式中得: LmnK 故校核采用的式子為: 2EJF 式中: n=1 安裝形式系數(shù) E 活塞桿材料的彈性模量 鋼材取 1.0Pa J 活塞桿截面的轉(zhuǎn)動慣量 46dJ L 計算長度 1.06m - 9 - 代入數(shù)據(jù): 213423.4.03.4(510)6KF =371KN 其穩(wěn)定條件為: Kn 式中: K 穩(wěn)定安全系數(shù),一般取 Kn=24 取 Kn=3 F 液壓缸的最大推力 單位 N 代入數(shù)據(jù): 371Kn =123KN 故活塞桿的穩(wěn)定性滿足要求。 4.2.4 液壓缸壁厚,最小導(dǎo)向長度,液壓缸長度的確定 4.2.4.1 液壓缸壁厚的確定 液壓缸壁厚又結(jié)構(gòu)和工藝要求等確定,一般按照薄壁筒計算,壁厚由下式確定: YP 液壓缸最高工作壓力 單位 Pa 一般取 YP=(1.2-1.3)p 缸體材料的許用應(yīng)力 鋼材取 10Ma 2 YPD 代入數(shù)據(jù): 61.309.7cm 考慮到液壓缸的加工要求,將其壁厚適當(dāng)加厚,取壁厚 3。 4.2.4.2 最小導(dǎo)向長度 活塞桿全部外伸時,從活塞支撐面中點到導(dǎo)向滑動面中點的距離為活塞的最小導(dǎo)向長度 H,如下圖所示,如果最小導(dǎo)向長度過小,將會使液壓缸的初始撓度增大,影響其穩(wěn)定性, 因此設(shè)計時必須保證有最小導(dǎo)向長度,對于一般的液壓缸,液壓缸最大行程為 L,缸筒直 徑為 D 時,最小導(dǎo)向長度為: - 10 - 20 LDH 即 530971.52cm 取為 72cm 活塞的寬度一般取 (.61)B,導(dǎo)向套滑動面長度 A,在 D80m時,取A=(.6-) ,在 =80時,取 A=(0.-)d,當(dāng)導(dǎo)向套長度不夠時,不宜過分增 大 A 和 B,必要時可在導(dǎo)向套和活塞之間加一隔套,隔套的長度由最小導(dǎo)向長度 H 確定。 4.2.5 液壓缸的流量 液壓缸的流量余缸徑和活塞的運動有關(guān)系,當(dāng)液壓缸的供油量 Q 不變時,除去在形程開始 和結(jié)束時有一加速和減速階段外,活塞在行程的中間大多數(shù)時間保持恒定速度 mv,液壓缸 的流量可以計算如下: cv AQ - 11 - 式中: A 活塞的有效工作面積 對于無桿腔 24AD cv 活塞的容積效率 采用彈形密封圈時 cv=1,采用活塞環(huán)時 cv =0.98 maxaxcvQ ax為液壓缸的最大運動速度 單位 m/s 代入數(shù)據(jù): 23.1409.3560.1/min8max L in .4. 即液壓缸以其最大速度運動時,所需要的流量為 /i,以其 最小運動速度運動時,所需要的流量為 .13/inL。 5.液壓系統(tǒng)方案的選擇和論證 液壓系統(tǒng)方案是根據(jù)主機的工作情況,主機對液壓系統(tǒng)的技術(shù)要求,液壓系統(tǒng)的工作條件 和環(huán)境條件,以成本,經(jīng)濟性,供貨情況等諸多因素進行全面綜合的設(shè)計選擇,從而擬訂 出一個各方面比較合理的,可實現(xiàn)的液壓系統(tǒng)方案。其具體包括的內(nèi)容有:油路循環(huán)方式 的分析與選擇,油源形式的分析和選擇,液壓回路的分析,選擇,合成,液壓系統(tǒng)原理圖 的擬定。 5.1 油路循環(huán)方式的分析和選擇 油路循環(huán)方式可以分為開式和閉式兩種,其各自特點及相互比較見下表: 表 5.1 - 12 - 油 液 循 環(huán) 方 式散 熱 條 件抗 污 染 性系 統(tǒng) 效 率其 它限 速 制 動 形 式 開 式較 方 便 , 但 油 箱 較 大較 差 , 但 可 用 壓 力 油 箱 或 其 它 改 善管 路 壓 力 損 失 較 大 , 用 節(jié) 流 調(diào) 速 效 率低對 泵 的 自 吸 性 能 要 求 較 高用 平 衡 閥 進 行 能 耗 限 速 , 用 制 動 閥 進行 能 耗 制 動 , 可 引 起 油 液 發(fā) 熱 閉 式管 路 壓 力 損 失 較 小 , 容 積 調(diào) 速 效 率 高對 主 泵 的 自 吸 性 能 要 求 低較 好 , 但 油 液 過 濾 要 求 高較 好 , 需 用 輔 泵 換 油 冷 卻液 壓 泵 由 電 機 拖 動 時 , 限 速 及 制 動 過 程中 拖 動 電 機 能 向 電 網(wǎng) 輸 電 , 回 收 部 分 能量開 式 系 統(tǒng) 和 閉 式 系 統(tǒng) 的 比 較 油路循環(huán)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。 比較上述兩種方式的差異,再根據(jù)升降機的性能要求,可以選擇的油路循環(huán)方式為開式系 統(tǒng),因為該升降機主機和液壓泵要分開安裝,具有較大的空間存放油箱,而且要求該升降 機的結(jié)構(gòu)盡可能簡單,開始系統(tǒng)剛好能滿足上述要求。 5.2 開式系統(tǒng)油路組合方式的分析選擇 當(dāng)系統(tǒng)中有多個液壓執(zhí)行元件時,開始系統(tǒng)按照油路的不同連接方式又可以分為串聯(lián),并 聯(lián),獨聯(lián),以及它們的組合-復(fù)聯(lián)等。 串聯(lián)方式是除了第一個液壓元件的進油口和最后一個執(zhí)行元件的回油口分別與液壓泵和油 箱相連接外,其余液壓執(zhí)行元件的進,出油口依次相連,這種連接方式的特點是多個液壓 元件同時動作時,其速度不隨外載荷變化,故輕載時可多個液壓執(zhí)行元件同時動作。 5.3 調(diào)速方案的選擇 調(diào)速方案對主機的性能起決定作用,選擇調(diào)速方案時,應(yīng)根據(jù)液壓執(zhí)行元件的負載特性和 調(diào)速范圍及經(jīng)濟性等因素選擇。 常用的調(diào)速方案有三種: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。本升降機采 用節(jié)流調(diào)速回路,原因是該調(diào)速回路有以下特點: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。 - 13 - 6.液壓元件的選擇計算及其連接 液壓元件主要包括有:油泵,電機,各種控制閥,管路,過濾器等。有液壓元件的不同連 接組合構(gòu)成了功能各異的液壓回路,下面根據(jù)主機的要求進行液壓元件的選擇計算. 6.1 油泵和電機選擇 6.1.1 泵的額定流量和額定壓力 6.1.1.1 泵的額定流量 泵的流量應(yīng)滿足執(zhí)行元件最高速度要求,所以泵的輸出流量應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)所需要的最大流量 和泄漏量來確定: maxpqKQn 1.5642.7/inL 對于工作過程中始終用節(jié)流閥調(diào)速的系統(tǒng),在確定泵的流量時,應(yīng)再加上溢流閥的最小溢 流量,一般取 3/iL: 2.7./ipq 6.1.1.2 泵的最高工作壓力 泵的工作壓力應(yīng)該根據(jù)液壓缸的工作壓力來確定,即 maxpP 式中: 泵的工作壓力 單位 Pa ax 執(zhí)行元件的最高工作壓力 單位 Pa 進油路和回油路總的壓力損失。 初算時,節(jié)流調(diào)速和比較簡單的油路可以取 0.25MPa,對于進油路有調(diào)速閥和管路比 較復(fù)雜的系統(tǒng)可以取 0.51MPa。 代入數(shù)據(jù): 2.p 考慮到液壓系統(tǒng)的動態(tài)壓力及油泵的使用壽命,通常在選擇油泵時,其額定壓力比工作壓 力 pP大 25%-60% ,即泵的額定壓力為 3.125 a-4.0 ,取其額定壓力為 4 MPa。 6.1.2 電機功率的確定 (1) 液壓系統(tǒng)實際需要的輸入功率是選擇電機的主要依據(jù),由于液壓泵存在容積損失和 機械損失,為滿足液壓泵向系統(tǒng)輸出所需要的的壓力和流量,液壓泵的輸入功率必須大于 它的輸出功率,液壓泵實際需要的輸入功率為: 77610ti mPqP - 14 - 代入數(shù)據(jù): 672.510.4iPKW 表 6.1液 壓 泵 類 型總 效 率 齒 輪 泵 葉 片 泵 柱 塞 泵 螺 桿 泵0.6-580.6-液 壓 泵 的 總 效 率 (2)電機的功率也可以根據(jù)技術(shù)手冊找,根據(jù)機械設(shè)計手冊第三版,第五卷,可以查 得電機的驅(qū)動功率為 4 KW,本設(shè)計以技術(shù)手冊的數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn) ,取電機的功率為 4 KW。 根據(jù)上述計算過程,現(xiàn)在可以進行電機的選取,本液壓系統(tǒng)為一般液壓系統(tǒng),通常選取三 相異步電動機就能夠滿足要求,初步確定電機的功率和相關(guān)參數(shù)如下: 型號: 12YM 額定功率:4 滿載時轉(zhuǎn)速: 890/minr 電流: .7A 效率: 85.5% 凈重: 45Kg 額定轉(zhuǎn)矩: 2.N 電機的安裝形式為 5(1)BV型,其參數(shù)為: 基座號:112M 極數(shù):4 國際標(biāo)準(zhǔn)基座號: 2815F 液壓泵為三螺桿泵,其參數(shù)如下: 規(guī)格: /eDLh 26 標(biāo)定粘度: 50 oE 10 轉(zhuǎn)速: /minr 2900 壓力: MPa 4 流量: L 26.6 功率: KW 4 吸入口直徑: mm 25 排出口直徑: mm 20 重量: Kg 11 允許吸上真空高度: m( 2HO) 5 - 15 - 6.2 控制閥的選用 6.2.1 壓力控制閥 壓力控制閥的選用原則 壓力:壓力控制閥的額定壓力應(yīng)大于液壓系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最高壓力,以保證壓力控制閥正 常工作。 壓力調(diào)節(jié)范圍:系統(tǒng)調(diào)節(jié)壓力應(yīng)在法的壓力調(diào)節(jié)范圍之內(nèi)。 流量:通過壓力控制閥的實際流量應(yīng)小于壓力控制閥的額定流量。 結(jié)構(gòu)類型:根據(jù)結(jié)構(gòu)類性及工作原理,壓力控制閥可以分為直動型和先導(dǎo)型兩種,直動型 壓力控制閥結(jié)構(gòu)簡單,靈敏度高,但壓力受流量的變化影響大,調(diào)壓偏差大,不適用在高 壓大流量下工作。但在緩沖制動裝置中要求壓力控制閥的靈敏度高,應(yīng)采用直動型溢流閥, 先導(dǎo)型壓力控制閥的靈敏度和響應(yīng)速度比直動閥低一些,調(diào)壓精度比直動閥高,廣泛應(yīng)用 于高壓,大流量和調(diào)壓精度要求較高的場合。 此外,還應(yīng)考慮閥的安裝及連接形式,尺寸重量,價格,使用壽命,維護方便性,貨源情 況等。 根據(jù)上述選用原則,可以選擇直動型壓力閥,再根據(jù)發(fā)的調(diào)定壓力及流量和相關(guān)參數(shù),可 以選擇 DBD 式直動式溢流閥,相關(guān)參數(shù)如下: 型號:DBDS6G10 最低調(diào)節(jié)壓力:5MPa 流量: 40L/min 介質(zhì)溫度: 207oC 6.2.2 流量控制閥 流量控制閥的選用原則如下: 壓力:系統(tǒng)壓力的變化必須在閥的額定壓力之內(nèi)。 流量:通過流量控制閥的流量應(yīng)小于該閥的額定流量。 測量范圍:流量控制閥的流量調(diào)節(jié)范圍應(yīng)大于系統(tǒng)要求的流量范圍,特別注意,在選擇節(jié) 流閥和調(diào)速閥時,所選閥的最小穩(wěn)定流量應(yīng)滿足執(zhí)行元件的最低穩(wěn)定速度要求。 該升降機液壓系統(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 號如下: 型號: FDL-B10H 公稱通徑:10mm 公稱流量: P,O 口 40L/min A,B 口 20L/min 連接方式:管式連接 重量:4Kg 分流閥的型號為:FL-B10 其余參數(shù)與單向分流閥相同。 6.2.3 方向控制閥 方向控制閥的選用原則如下: 壓力:液壓系統(tǒng)的最大壓力應(yīng)低于閥的額定壓力 流量:流經(jīng)方向控制閥最大流量一般不大于閥的流量。 滑閥機能:滑閥機能之換向閥處于中位時的通路形式。 操縱方式:選擇合適的操縱方式,如手動,電動,液動等。 方向控制閥在該系統(tǒng)中主要是指電磁換向閥,通過換向閥處于不同的位置,來實現(xiàn)油路的 通斷。所選擇的換向閥型號及規(guī)格如下: 型號:4WE5E5OF 額定流量:15L/min 消耗功率:26KW 電源電壓: 50,120HzV - 16 - 工作壓力:A.B.P 腔 25MPa T 腔: 6Pa 重量:1.4Kg 6.3 管路,過濾器,其他輔助元件的選擇計算 6.3.1 管路 計算主管路中油管的尺寸。 (1)吸油管尺寸 油管的內(nèi)徑取決于管路的種類及管內(nèi)液體的流速,油管直徑 d 由下式確定: 對吸油管,取 0(.51)/vms,本設(shè)計中?。?0.7/vms 0 4Qdv 代入數(shù)據(jù): 326.128.417 取圓整值為: 3dm (2)回油管尺寸 回油管尺寸與上述計算過程相同: 0.5/vms,取為 0/vs 代入數(shù)據(jù): 3426.16.8 取圓整值為: 18d (3)壓力油管 壓力油管: 03/vms,本設(shè)計中取為: 03/vs 代入數(shù)據(jù): 3426.019.7m 取圓整值為: 1d (4)油管壁厚: 升降機系統(tǒng)中的油管可用橡膠軟管管道,橡膠軟管裝配方便,能吸收液壓系統(tǒng)中的沖擊和 振動,壓力油管采用的橡膠軟管其參數(shù)如下: 內(nèi)徑: 10mm 外徑: 型 17.5-19.7mm 工作壓力: 型 16 MPa 最小彎曲半徑:130mm 6.3.2 過濾器的選擇 過濾器的選擇應(yīng)考慮以下幾點: (1)具有足夠大的通油能力,壓力損失小,一般過濾器的通油能力大于實際流量的二倍,或 大于管路的最大流量。 (2)過濾精度應(yīng)滿足設(shè)計要求,一般液壓系統(tǒng)的壓力不同,對過濾精度的要求也不同,系統(tǒng) 壓力越高,要求液壓元件的間隙越小,所以過濾精度要求越高,過濾精度與液壓系統(tǒng)壓力 - 17 - 的關(guān)系如下所示: 表 6.1 過濾精度與液壓系統(tǒng)的壓力關(guān)系系 統(tǒng) 類 型壓 力 MPa過 濾 精 度 一 般 液 壓 系 統(tǒng) 伺 服 系 統(tǒng) 7 35 10 2 - (3)濾芯應(yīng)有足夠的強度,過濾器的實際壓力應(yīng)小于樣本給出的工作壓力。 (4)濾芯抗腐蝕性能好,能在規(guī)定的溫度下長期工作。 根據(jù)上述原則,考慮到螺桿泵的流量,選定過濾器為燒結(jié)式過濾器,其型號及具體參數(shù)如 下所示: 型號: 27016SUBF 流量: 70/minL 過濾精度: m 接口尺寸: 2M 工作壓力: .5MPa 壓力損失: .Pa 6.3.3 壓力表選擇 壓力表安裝于便于觀察的地方。其選擇如下: 型號:Y-60 測量范圍: 04. 名稱:一般彈簧管壓力表 7.油箱及附件 7.1 油箱的容積 7.1.1 按使用情況確定油箱容積 初始設(shè)計時,可依據(jù)使用情況,按照經(jīng)驗公式確定油箱容積: 表 9.1 行走機械 低壓系統(tǒng) 中壓系統(tǒng) 鍛壓系統(tǒng) 冶金機械 12 24 57 612 10 - 18 - 本升降機為為中壓系統(tǒng),取 =5,則油箱的容量可以確定為: 26.13pVQL 7.1.2 按系統(tǒng)發(fā)熱和散熱計算確定油箱容量 油箱中油液的溫度一般推薦為 30-50 0C,最高不超過 65 0C,最低不低于 15 0C,對于工具 機及其它裝置,工作溫度允許在 40-55 。 (1)油箱的發(fā)熱計算 液壓泵的功率損失: 1()HP 6312.501 96.8KW (2) 閥的功率損失 其中以泵的流量流經(jīng)溢流閥時的損失為最大: 1HPq 單位 K 632.3015 W (3) 管路及其它功率損失 此項損失包括很多復(fù)雜因素,由于其值較小,加上管路散熱等原因,在計算時常予以忽略, 一般可取全部能量的 0.03-0.05,即 3(0.5)P 單位 K 取 6332.10. 51.2H 系統(tǒng)的總功率損失為: 12359.8.96 W (4) 郵箱的容積計算 環(huán)境溫度為 0T時,最高允許溫度為 YT的油箱,其最小散熱面積為: min()YAK 單位 2m 設(shè)油箱的長寬高之比為 1:1:1-1:2: 3 時,油箱中油面高度達到油箱高度的 0.8 時,靠自然冷 卻時系統(tǒng)溫度保持在最高溫度 以下,散熱面積用該式計算: 326.V 令 minA= , 得油箱最小體積為: - 19 - 3min()10YHVT 單位 L 代入數(shù)據(jù): min 396()5 iV=118L 根據(jù)手冊就可以進行油箱的選取. 8.液壓泵站的選擇 所選擇的液壓泵站為 UZ 系列為性液壓泵站,是由電動機泵組,油箱,液壓閥集成塊等組 成的小型液壓動力源。其電機全部立式安裝在油箱上。 9.液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 液壓缸是將液壓系統(tǒng)的壓力能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置,在該升降機系統(tǒng)中,液壓缸將活塞桿 的伸縮運動通過一系列的機械結(jié)構(gòu)組合轉(zhuǎn)化為平臺的升降,實現(xiàn)升降機升降。 9.1 缸筒 9.1.1 缸筒與缸蓋的連接形式 缸筒與剛蓋的連接形式如下: 缸筒和前端蓋的連接采用螺栓連接,其特點是徑向尺寸小,重量輕,使用廣泛,端部結(jié)構(gòu) 復(fù)雜,缸筒外徑需加工,且應(yīng)于內(nèi)徑同軸,裝卸需要用專門的工具,安裝時應(yīng)防止密封圈 扭曲。 缸蓋與后端蓋的連接采用焊接形式,特點為結(jié)構(gòu)簡單尺寸小,重量輕,使用廣泛,缸筒焊 后可能變形,且內(nèi)徑不易加工。 9.1.2 強度計算 9.1.2.1 缸筒底部強度計算 - 20 - 缸筒底部為平面時, 可由下式計算厚度: 0.43pD 式中: 缸筒底部厚度 單位 m 缸筒內(nèi)徑 單位 m p 筒內(nèi)最大工作壓力 單位 MPa 缸筒材料的許用應(yīng)力 單位 代入數(shù)據(jù): 2.50.43910 = 6 紋連接。 10.液壓系統(tǒng)性能驗算 (1) 系統(tǒng)壓力損失驗算 系統(tǒng)壓力損失包括管道內(nèi)沿程損失和局部損失以及法類元件的局部損失之和,計算時不同 的工作階段要分開來計算,回油路上的壓力損失要折算到進油路上去,因此某一階段的系 統(tǒng)總的壓力損失為: 211Ap(p) 式中: 1 系統(tǒng)進油路的壓力總損失 111v 2p 系統(tǒng)回油路的壓力總損失 222vp 現(xiàn)在根據(jù)上式計算液壓系統(tǒng)工作過程中的壓力損失。 液壓油在管內(nèi)的流速: 根據(jù)油管尺寸的計算項目,取 v3m/s 則雷諾數(shù): e6d0.1R4(20)75 可見液流為層流。 摩擦阻力系數(shù): - 21 - 750.184 管子當(dāng)量長度及總長度: o9標(biāo)準(zhǔn)彎頭 2 個 所以: 1L2.3m 進油路的壓力損失為: 21410vpdg 63.0.857510.239.8MPa 各閥的壓力損失為: 分流閥: 0.6 MPa 換向閥為:0.04 油路的總壓力損失為: 10.23.604.6pa 由此得出液壓系統(tǒng)泵的出口壓力為: 1.53.1P (2) 系統(tǒng)的總效率驗算 液壓泵的總效率 與液壓泵的總效率 p,回路總效率 c及執(zhí)行元件的效率 m有關(guān),其計 算式為: pcm 回路效率: 1cpq 1pq 同時動作的液壓執(zhí)行元件的工作壓力與輸入流量的乘積之和 同時供油的液壓泵的工作壓力與輸出流量乘積之和 根據(jù)上式有: 42.51648.%c 液壓系統(tǒng)總效率為: .59630pcm - 22 - 總結(jié) 經(jīng)過兩個月的設(shè)計階段,在兩個月的課程設(shè)計的學(xué)習(xí),我取得了很大的進步。 我的畢業(yè)設(shè)計題目是設(shè)計平面關(guān)節(jié)型機器人,這是一個我從未接觸過。我是一個陌生人, 通過老師的幫助和參考資料的閱讀指導(dǎo),我不得不平面關(guān)節(jié)機械手有一些認識 2 。 一種機械自動化工業(yè)的發(fā)展方向,具有廣闊的市場,一個項目的實際需要開發(fā)。一些行動 平面關(guān)節(jié)機械手能模仿人體上肢,需要有一定的敏感性,設(shè)計要求高。通過這樣的設(shè)計, 提高了我分析問題和解決問題的能力,拓寬和深化所學(xué)的知識,掌握一般的程序規(guī)范和設(shè) 計方法,開發(fā)了體材料的合理使用,國家標(biāo)準(zhǔn)阿特拉斯等工具書,能力。 畢業(yè)設(shè)計是一個模擬未來的工作。 通過這次設(shè)計,我已經(jīng)從事對未來充滿信心的工作! 參考資料 1、 機械設(shè)計手冊 3 機械工業(yè)出版社,徐灝主編 2、 機械設(shè)計手冊 4 機械工業(yè)出版社,徐灝主編 3、 機械設(shè)計手冊 5 機械工業(yè)出版社,徐灝主編 4、 工業(yè)機器人 北京理工大學(xué)出版社,張建民著 - 23 - 5、 工業(yè)平面關(guān)節(jié)型機械手-機械結(jié)構(gòu)上 上??茖W(xué)技術(shù)出版社 工業(yè)平面關(guān)節(jié)型機械手編寫組 6、 機床設(shè)計手冊 3,部件、機構(gòu)及總體設(shè)計 機械工業(yè)出版 機床設(shè)計手冊編寫組 7、 液壓傳動 機械工業(yè)出版社,丁樹模主編 8、 機械制圖 大連理工大學(xué)工程畫教教研室 高等教育出版社 9、 畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)書 青島海洋出版社 李恒權(quán)、朱明臣、王德云主編 10、 機械基礎(chǔ) 中國勞動出版社,王棟梁主編 11、 solidworks 設(shè)計與應(yīng)用 電子工業(yè)出版社 隆生主編 12、 機械制造技術(shù) 機械工業(yè)出版社,黃鶴汀主編
題目四:可拆式料位計檢修平臺
題目背景:
電除塵器灰斗為被收集粉塵的臨時存放容器,呈倒四邊錐形結(jié)構(gòu),高度在4米至10米左右,下口小口為出灰口,出灰口面至灰斗檢修平臺面一般有1米左右高度。從出灰口往上灰斗三分之二高度設(shè)置有高料位計,出灰口往上1.2米設(shè)置低料位計,用于檢測灰斗內(nèi)部灰位高度。而料位計為電氣元件,安裝在灰斗壁板上,需不定期進行檢修。
為便于料位計檢修,目前一般設(shè)置固定式料位計檢修平臺,由爬梯、平臺、圍欄組成,一端搭接在灰斗壁板上,一端支撐于平臺或地面上,灰斗安裝后需保溫,故料位計檢修平臺需在保溫前固定于灰斗壁板。每臺電除塵器所配灰斗少則3、5個,多則40個以上,每個灰均斗設(shè)置高低料位計檢修平臺,鋼材用量大。且灰斗所處位置周邊多管道及支架,設(shè)置固定式的料位計檢修平臺也占用大部分平臺空間。
題目要求:
通過創(chuàng)新,采用新材料或進行結(jié)構(gòu)簡化,設(shè)計一套可拆卸,便于移動的簡易料位計檢修平臺,以便于所有灰斗共用一套平臺。
要求有獨立支撐,頂部有0.5㎡左右大小平臺,平臺需有約1米左右高圍欄,有可上下帶扶手爬梯,高度在4至10米范圍可調(diào)。在使用空間上如有管道或支架等高低不等的障礙物能方便繞過(障礙物最大高寬為800x800mm),移動性強,安全性由優(yōu)于電工梯。
現(xiàn)有結(jié)構(gòu)示意圖:
圖一、圖二:單個灰斗配一個料位計檢修平臺(紅色部分)示意
圖三:多個灰斗配料位計檢修平臺示意
圖四:料位計檢修平臺所處環(huán)境示意