貨用升降機(jī)設(shè)計(jì)

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畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書貨用升降機(jī)設(shè)計(jì)班 級(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓 名： 學(xué) 院： 專 業(yè)： 指導(dǎo)教師： 2014 年 6 月軟件學(xué)院軟件工程王慶明 王俊元貨用升降機(jī)設(shè)計(jì)摘 要本次設(shè)計(jì)的題目是液壓升降機(jī)的設(shè)計(jì)，它主要包括：主機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，控制部分的設(shè)計(jì)三個(gè)部分內(nèi)容。在本設(shè)計(jì)中將液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做為主要內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)又主要包括了動(dòng)力源，控制元件，執(zhí)行元件，輔助元件的設(shè)計(jì)。液壓升降機(jī)主要是通過液壓油的壓力傳動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)升降的功能，它的剪叉機(jī)械結(jié)構(gòu)，使升降機(jī)有較高的穩(wěn)定性，寬大的作業(yè)平臺(tái)和較高的承載能力，使高空作業(yè)范圍更大，并適合多人同時(shí)作業(yè)，它使高空作業(yè)效率更高，安全更可靠。液壓升降機(jī)廣泛適用于汽車、集裝箱、模具制造，木材加工，化工灌裝等各類工業(yè)企業(yè)及生產(chǎn)流水線，滿足不同作業(yè)高度的升降需求，同時(shí)可配裝各類臺(tái)面形式（如滾珠、滾筒、轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)向、傾翻、伸縮） ，配合各種控制方式（分動(dòng)、聯(lián)動(dòng)、防爆） ，具有升降平穩(wěn)準(zhǔn)確、頻繁啟動(dòng)、載重量大等特點(diǎn)，有效解決工業(yè)企業(yè)中各類升降作業(yè)難點(diǎn)，使生產(chǎn)作業(yè)輕松自如。關(guān)鍵字：升降機(jī)，液壓系統(tǒng)，液壓元件Cargo lifts DesignAbstractThis design topic is the design of hydraulic elevator, which mainly include: Design of the main mechanical structure, the design of hydraulic system, the design of the control part of the three part. Do the design as the main contents in this design the hydraulic system design. The design of hydraulic system and consists of power source, control components, actuator, the design of auxiliary components.Hydraulic lift is mainly through the hydraulic oil pressure drive so as to realize the function of the lift, scissor lifts its mechanical structure, the stability is high, wide working platform and high bearing capacity of, high operating range larger, and is suitable for multiple operations at the same time, it makes the operation more efficient, safe and more reliable.Hydraulic elevator is widely used in automobile, container, mold manufacturing, wood processing, chemical filling all kinds of industrial enterprises and production lines, to meet the needs of different lifting height, also can be equipped with various surface forms (such as ball, roller, wheel, steering, tilting, telescopic), with various control modes (power, linkage explosion proof), has stable lifting, accurate, frequent start, load characteristics such as large, solve all kinds of lifting operation difficulty of industrial enterprises, the production operation easily.Keywords :Elevator,hydraulic systems, hydraulic components中北大學(xué) 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 Ⅰ 頁 共 Ⅲ 頁目 錄1 緒論 .11.1 升降機(jī)在生產(chǎn)和生活中的作用和意義 .11.2 升降機(jī)在國內(nèi)外的研究發(fā)展情況 .11.2.1 國內(nèi)發(fā)展情況 .11.2.2 世界升降機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀和升降機(jī)發(fā)展趨向 .22 升降機(jī)的工藝參數(shù)和工況分析 .42.1 升降機(jī)的工藝參數(shù) .42.2 升降機(jī)工況分析 .43 升降機(jī)機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .53.1 升降機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)動(dòng)機(jī)理 .53.1.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)形式 .53.1.2 升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)機(jī)理 .53.2 升降機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及零件的設(shè)計(jì) .73.2.1 升降機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇和確定 .73.2.2 升降機(jī)支架和下底板結(jié)構(gòu)的確定 104 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 165 液壓系統(tǒng)方案的選用 175.1 油路循環(huán)方式的分析和選擇 175.2 開式系統(tǒng)油路組合方式的分析選擇 185.3 調(diào)速方案的選擇 195.4 液壓系統(tǒng)原理圖的確定 196 液壓元件的選用 206.1 油泵和電機(jī)選擇 206.1.1 泵的額定流量和額定壓力 206.1.2 電機(jī)功率的確定 216.1.3 連軸器的選用 236.2 控制閥的選用 246.2.1 壓力控制閥 24中北大學(xué) 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 Ⅱ 頁 共 Ⅲ 頁6.2.2 流量控制閥 256.2.3 方向控制閥 256.3 管路，過濾器，其他輔助元件的選擇計(jì)算 256.3.1 管路 256.3.2 過濾器的選擇 276.3.3 輔件的選擇 276.4 液壓元件的連接 286.4.1 液壓裝置的總體布置 286.4.2 液壓元件的連接 286.5 油箱及附件 286.5.1 油箱的容積 296.5.2 按使用情況確定油箱容積 296.5.3 按系統(tǒng)發(fā)熱和散熱計(jì)算確定油箱容量 297 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 327.1 缸筒 327.1.1 缸筒與缸蓋的連接形式 327.1.2 強(qiáng)度計(jì)算 337.1.3 缸筒材料及加工要求 347.1.4 缸蓋材料及加工要求 357.2 活塞和活塞桿 357.2.1 活塞和活塞桿的結(jié)構(gòu)形式 357.2.2 活塞、活塞桿材料及加工要求 357.3 活塞桿導(dǎo)向套 367.4 進(jìn)出油口尺寸的確定 367.5 密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)選擇 378 液壓泵站的選擇 388.1 液壓泵站的組成及分類 388.2 液壓泵站的選擇 389 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 39中北大學(xué) 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 Ⅲ 頁 共 Ⅲ 頁9.1 系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算 399.2 系統(tǒng)的總效率驗(yàn)算 40參考文獻(xiàn) .41致 謝 .42中北大學(xué) 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 1 頁 共 42 頁1 緒論1.1 升降機(jī)在生產(chǎn)和生活中的作用和意義液壓升降機(jī)不論是在工業(yè)生產(chǎn)還是我們的日常生活中都有著重要的作用。給我們帶來的利益是非常的多，升降機(jī)的功能特色是非常多的，在我們生活中我們?cè)诤芏嗟纳虅?wù)大廈都會(huì)用到電梯，升降機(jī)就如電梯的性能大同小異，我們?cè)谑褂蒙禉C(jī)的時(shí)候也可以針對(duì)自己的需求對(duì)升降機(jī)進(jìn)行設(shè)置，可見升降機(jī)對(duì)我們作用是相當(dāng)?shù)拇?。我們生產(chǎn)力的不斷加大，生活的不斷改善，對(duì)升降機(jī)的需求也就在不斷的增多，生活中的每個(gè)角落升降機(jī)的應(yīng)用都會(huì)給我們帶來客觀的利益。液壓升降機(jī)在我們生產(chǎn)中的應(yīng)用已經(jīng)非常的普遍了，而且在我們生產(chǎn)中有著重要的作用，尤其是貨物高空操作?，F(xiàn)在經(jīng)濟(jì)不斷的發(fā)展，順應(yīng)社會(huì)的需求，生產(chǎn)力不斷的加大，而且現(xiàn)在高空操作也是比較多的，所以升降機(jī)在我們進(jìn)行高空操作的時(shí)候就給我們帶來的重要的作用。液壓升降機(jī)就是上下操作，而且可以給我們提供一個(gè)安全穩(wěn)定的平臺(tái)，我們?cè)诟呖兆鳂I(yè)的時(shí)候可以給我們的安全提供保障。液壓升降機(jī)不僅在生產(chǎn)中有著重要的作用，在我們生活中的應(yīng)用也是非常的重要的，而且非常的普及。在酒店，賓館，影院等等公共休閑娛樂場所我們都知道干凈舒適是第一，所以保持干凈是我們必須的。升降機(jī)在這里清潔，燈具維修換修，設(shè)備的調(diào)試安裝維護(hù)保養(yǎng)都是非常的重要的。1.2 升降機(jī)在國內(nèi)外的研究發(fā)展情況1.2.1 國內(nèi)發(fā)展情況改革開放三十年以來,我國城市建設(shè)發(fā)展突飛猛進(jìn)，有利的帶動(dòng)了我國升降機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,升降機(jī)做為人們出行的垂直交通工具已經(jīng)隨處可見。（1）引進(jìn)外資，合作辦廠1978 年，黨的十一屆三中全會(huì)作出了實(shí)行改革開放的重大決策。我們從獨(dú)立研發(fā)、生產(chǎn)、安裝升降機(jī)階段發(fā)展到引進(jìn)外資開辦升降機(jī)廠，大批合資升降機(jī)企業(yè)拔地而起。如：1980 年 7 月 4 日創(chuàng)建的中國迅達(dá)升降機(jī)有限公司，是由中國建筑機(jī)械總公司、瑞士迅達(dá)股份有限公司、香港怡和迅達(dá)（遠(yuǎn)東）股份有限公司 3 方合資組建，這是我國改革開放以來機(jī)械行業(yè)第一家合資企業(yè)。該公司的建立在中國升降機(jī)行業(yè)相繼掀起了中北大學(xué) 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 2 頁 共 42 頁引進(jìn)外資的熱潮；1984 年 12 月 1 日，天津市升降機(jī)公司、中國國際信托投資公司與美國奧的斯升降機(jī)公司合資組建的天津奧的斯升降機(jī)有限公司正式開業(yè)。改革開放的第一個(gè)十年是我國升降機(jī)行業(yè)的萌芽期，升降機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈形成的初級(jí)階段。（2）穩(wěn)步發(fā)展,不斷創(chuàng)新改革開放后的第二個(gè)十年可以說是中國升降機(jī)行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，不斷創(chuàng)新的十年。經(jīng)過改革開放第一個(gè)十年，我國升降機(jī)行業(yè)在吸收國際升降機(jī)新技術(shù)的同時(shí)，相關(guān)的管理體制也在不斷的完善。改革開放政策實(shí)施以來，我國城市建設(shè)發(fā)展突飛猛進(jìn)，更有利的帶動(dòng)了我國升降機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，1997 年取得了升降機(jī)總產(chǎn)量與上年持平、總產(chǎn)值繼續(xù)增長的好成績，由此證明我國升降機(jī)行業(yè)更加成熟，適應(yīng)市場變化和把握機(jī)遇的能力已大大提高。1998 年，蘇州江南升降機(jī)有限公司民族品牌的升降機(jī)、自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道已銷售到馬來西亞、泰國、菲律賓、印度尼西亞、新加坡、孟加拉國、阿聯(lián)酋、埃及、敘利亞、土耳其、阿根廷、澳大利亞、德國、英國、荷蘭、意大利、葡萄牙、希臘等近 20個(gè)國家及臺(tái)灣、澳門地區(qū)，我國升降機(jī)產(chǎn)量突破 3.02 萬臺(tái)。（3）迅猛發(fā)展，日新月異隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化建設(shè)的不斷完善，升降機(jī)已不只存在于高檔商務(wù)寫字樓、大酒店、商城普及到高層住宅樓，同時(shí)也走進(jìn)人們生活的多個(gè)角落，成為城市建筑中不可缺少的垂直交通工具。中國升降機(jī)行業(yè)之所以迅猛發(fā)展，日新月異，其根本的原因就是黨的十一屆三中全會(huì)推出的改革開放的大政方針，改革開放加快了中國發(fā)展的步伐。1.2.2 世界升降機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀和升降機(jī)發(fā)展趨向近 20 年世界工程升降機(jī)行業(yè)發(fā)生了很大變化。RT (越野輪胎升降機(jī))和 AT(全地面升降機(jī))產(chǎn)品的迅速發(fā)展，打破了原有產(chǎn)品與市場格局，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展及市場激烈競爭沖擊下，導(dǎo)致世界工程升降機(jī)市場進(jìn)一步趨向一體化。目前世界工程升降機(jī)年銷售額已達(dá) 75 億美元左右。主要生產(chǎn)國為美國、日本、德國、法國、意大利等，世界頂級(jí)公司有 10 多家，主要集中在北美、日本（亞洲）和歐洲。美國既是工程升降機(jī)的主要生產(chǎn)國，又是最大的世界市場之一。但由于日本、德國升降機(jī)工業(yè)的迅速發(fā)展及 RT 和 AT 產(chǎn)品的興起，美國廠商曾在 20 世紀(jì) 60～70 年代中北大學(xué) 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 3 頁 共 42 頁世界市場中占有的主導(dǎo)地位正逐步受到削弱，從而形成美國、日本和德國三足鼎立之勢(shì)。近幾年美國經(jīng)濟(jì)回升，市場活躍，外國廠商紛紛參與競爭。美國制造商的實(shí)力也有所增強(qiáng)，特雷克斯升降機(jī)公司的崛起即是例證。特雷克斯升降機(jī)公司前身是美國科林升降機(jī)廠。1995 年以來，其通過一系列的兼并活動(dòng)，已發(fā)展成為世界頂級(jí)公司之一。日本從 20 世紀(jì) 70 年代起成為工程升降機(jī)生產(chǎn)大國，產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量提高很快，已出口到歐美市場，年總產(chǎn)量居世界第一。自 1992 年以來，由于受日元升值、國內(nèi)基建投資下降和亞洲金融危機(jī)影響，年產(chǎn)量呈下降趨勢(shì)。目前日本市場年需求量為 3000臺(tái)左右。歐洲是潛力很大的市場，歐洲各工業(yè)國既是工程升降機(jī)的出口國，也是重要的進(jìn)口國。德國是最大的歐洲市場，其次為英國、法國、意大利等國。在德國 AT 產(chǎn)品市場份額中，利勃海爾占 53%，格魯夫占 16%，德馬泰克占 14%，多田野和特雷克斯各占 10%和 5%左右。中北大學(xué) 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 4 頁 共 42 頁2 升降機(jī)的工藝參數(shù)和工況分析2.1 升降機(jī)的工藝參數(shù)本設(shè)計(jì)升降機(jī)為全液壓系統(tǒng)，相關(guān)工藝參數(shù)為：額定載荷：2500kg最低高度：200mm最大起升高度：1500mm最大高度：1700mm平臺(tái)尺寸：4000x2000mm電源：380v,50Hz其性能參數(shù)見文獻(xiàn) [9] 。2.2 升降機(jī)工況分析本升降機(jī)是一種升降性能好，適用范圍廣的貨物舉升機(jī)構(gòu)，和用于生產(chǎn)流水線高度差設(shè)備之間的貨物運(yùn)送，物料上線、下線。工件裝配時(shí)調(diào)節(jié)工件高度，高出給料機(jī)運(yùn)送，大型部件裝配時(shí)的部件舉升，大型機(jī)庫上料、下料。倉儲(chǔ)，裝卸場所，與叉車等裝運(yùn)車輛配套使用，即貨物的快速裝卸等。該升降機(jī)主要有兩部分組成：機(jī)械系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)。機(jī)械機(jī)構(gòu)主要起傳遞和支撐作用，液壓系統(tǒng)主要提供動(dòng)力，他們兩者共同作用實(shí)現(xiàn)升降機(jī)的功能。中北大學(xué) 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 5 頁 共 42 頁3 升降機(jī)機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.1 升降機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)動(dòng)機(jī)理3.1.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)形式根據(jù)升降機(jī)的平臺(tái)尺寸 ，參考國內(nèi)外同類產(chǎn)品的工藝參數(shù)可知,其402m?性能參數(shù)見文獻(xiàn) [12]，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，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。其具體結(jié)構(gòu)形式為： 液 壓 缸支 架液 壓 缸 支 架 載 荷圖 3.1 升降機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)形式圖圖 3.1 所示即為該升降機(jī)的基本結(jié)構(gòu)形式，其中支架主要起支撐作用和運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化形式的作用，一方面支撐上頂板的載荷，一方面通過其鉸接將液壓缸的繩縮運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為平臺(tái)的升降運(yùn)動(dòng)，上頂板與載荷直接接觸，將載荷轉(zhuǎn)化為均布載荷，從而增強(qiáng)局部承載能力。下底架主要起支撐和載荷傳遞作用，它不僅承擔(dān)著整個(gè)升降機(jī)的重量，而且能將作用力傳遞到地基上。通過這些機(jī)構(gòu)的相互配合，實(shí)現(xiàn)升降機(jī)的穩(wěn)定和可靠運(yùn)行。3.1.2 升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)機(jī)理升降機(jī)的基本運(yùn)動(dòng)機(jī)理如下圖所示：中北大學(xué) 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 6 頁 共 42 頁圖 3.2 升降機(jī)的基本運(yùn)動(dòng)機(jī)理兩支架在 o 點(diǎn)鉸接，支架 1 上下端分別固定在上、下板面上，通過活塞桿的伸縮和鉸接點(diǎn) o 的作用實(shí)現(xiàn)貨物的舉升。根據(jù)以上分析，升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)過程可以敘述如下：支架 2、3 為升降機(jī)機(jī)構(gòu)中的固定支架，他們與底板的鉸接點(diǎn) 做不完整的圓周運(yùn)動(dòng)，支架 1、4 為活動(dòng)支架，他23,O們?cè)谝簤焊椎淖饔孟掠勺畛醯膸缀跛綘顟B(tài)逐漸向后來的傾斜位置運(yùn)動(dòng)，在通過支架之間的絞合點(diǎn)帶動(dòng) 2、3 也不斷向傾斜位置運(yùn)動(dòng)，以使升降機(jī)升降。 o426351圖 3.3 升降機(jī)的基本運(yùn)動(dòng)機(jī)理初態(tài)時(shí)，上寫底板處于合閉狀態(tài)，支架 1、2、3、4 可近似看作為水平狀態(tài)，隨著液壓油不斷的輸入到液壓缸中，活塞桿外伸，將支架 2 頂起，支架 2 上升時(shí)，由于絞合點(diǎn) o 的作用使支架 1 運(yùn)動(dòng)，1 與液壓缸相連，從而液壓缸也開始運(yùn)動(dòng)，通過一系列的相互運(yùn)動(dòng)和作用，使上頂板上升，當(dāng)上升到指定高度時(shí)，液壓缸停止運(yùn)動(dòng)，載荷便達(dá)中北大學(xué) 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 7 頁 共 42 頁到指定高度。3.2 升降機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及零件的設(shè)計(jì)3.2.1 升降機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇和確定根據(jù)升降臺(tái)的工藝參數(shù)和他的基本運(yùn)動(dòng)機(jī)理來確定支架 1、2、3、4 的長度和截面形狀。 之間的距離和液壓缸的工作行程。其性能參數(shù)見文獻(xiàn) [11]。23O設(shè) ( )，則 1、2、3、4 支架的長度可以確定為x?0m?,即支架和地板垂直時(shí)的高度應(yīng)大于 ，這樣才能保證其最大升降,1.5)2h?? 1.5m高度達(dá)到 ，其運(yùn)動(dòng)過程中任意兩個(gè)位置的示意圖表示如下： N MOB1CA圖 3.4 任意兩點(diǎn)運(yùn)動(dòng)示意圖設(shè)支架 1、2 和 3、4 都在其中點(diǎn)處絞合，液壓缸頂端與支架絞合點(diǎn)距離中點(diǎn)為 t，根據(jù)其水平位置的幾何位置關(guān)系可得： 。40xt??下面根據(jù)幾何關(guān)系求解上述最佳組合值：初步分析： 值范圍為 ,取值偏小，則上頂板 點(diǎn)承力過大，還會(huì)使x1x23,O支架的長度過長，造成受力情況不均勻。X 值偏小，則會(huì)使液壓缸的行程偏大，并且會(huì)造成整個(gè)機(jī)構(gòu)受力情況不均勻。在該設(shè)計(jì)中，可以選擇幾個(gè)特殊值： =0.4m, =0.6m, x=0.8m，分別根據(jù)數(shù)學(xué)關(guān)系計(jì)算出 h 和 t。然后分析上下頂板的受力情況。選取最佳x組合值便可以滿足設(shè)計(jì)要求。（1） =0.4中北大學(xué) 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 8 頁 共 42 頁支架長度為 h=2-x/2=1.8m=h/2=0.9m2OC液壓缸的行程設(shè)為 l,升降臺(tái)上下頂板合并時(shí)，根據(jù)幾何關(guān)系可得到：l+t=0.9升降臺(tái)完全升起時(shí)，有幾何關(guān)系可得到：=221.80951.cos?????22(0.9).5()tlt??聯(lián)合上述方程求得：t=0.355ml=0.545m即液壓缸活塞桿與 2 桿絞合點(diǎn)與 2 桿中心距為 0.355m 活塞行程為 0.545m（2） =0.6x支架長度為=2-x/2=1.7m=h/2=0.85m2OC液壓缸的行程設(shè)為 l，升降臺(tái)上下頂板合并時(shí)，根據(jù)幾何關(guān)系可得到：l+t=0.9升降臺(tái)完全升起時(shí)，有幾何關(guān)系可得到：=221.708.5cos?????22(0.8).()5tlt???聯(lián)合上述方程求得：t=0.32ml=0.53m即液壓缸活塞桿與 2 桿絞合點(diǎn)與 2 桿中心距為 0.32m 活塞行程為 0.53m（3） =0.8x支架長度為=2-x/2=1.6m=h/2=0.8m2OC液壓缸的行程設(shè)為 l，升降臺(tái)上下頂板合并時(shí)，根據(jù)幾何關(guān)系可得到：l+t=0.9中北大學(xué) 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 9 頁 共 42 頁升降臺(tái)完全升起時(shí)，有幾何關(guān)系可得到：=221.60571.cos?????22(0.8).57()0tl???聯(lián)合上述方程求得：t=0.284ml=0.516m即液壓缸活塞桿與 2 桿絞合點(diǎn)與 2 桿中心距為 0.284m 活塞行程為 0.516m現(xiàn)在對(duì)上述情況分別進(jìn)行受力分析：（4）x=0.4m ，受力圖如下所示：圖 3.5 x=0.4m 時(shí)受力圖（5）x=0.6m ，受力圖如下所示：圖 3.6 x=0.6m 時(shí)受力圖（6）x=0.8m ，受力圖如下所示中北大學(xué) 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 10 頁 共 42 頁圖 3.7 x=0.8m 時(shí)受力圖比較上述三種情況下的載荷分布狀況，x 去小值，則升到頂端時(shí)，兩相互絞合的支架間的間距越大，而此時(shí)升降臺(tái)的載荷為均布載荷，有材料力學(xué)理論可知，此時(shí)兩支架中點(diǎn)出所受到的彎曲應(yīng)力為最大，可能會(huì)發(fā)生彎曲破壞，根據(jù)材料力學(xué)中提高梁的彎曲強(qiáng)度的措施 ??maxaxMw???知，合理安排梁的受力情況，可以降低 值，從而改善提高其承載能力。分析上述x=0.4m，x=0.6m，x=0.8m 時(shí)梁的受力情況和載荷分布情況，可以選擇第二種情況，即x=0.6m 時(shí)的結(jié)構(gòu)作為升降機(jī)固定點(diǎn) 的最終值，由此便可以確定其他相關(guān)參數(shù)如下：23Ot=0.32m，l=0.53m，h=1.7m3.2.2 升降機(jī)支架和下底板結(jié)構(gòu)的確定（1）上頂板結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度校核上頂板和載荷直接接觸，其結(jié)構(gòu)采用由若干根相互交叉垂直的熱軋槽剛通過焊接形式焊接而成，然后在槽鋼的四個(gè)側(cè)面和上頂面上鋪裝 4000x2000x3mm 的汽車板，其結(jié)構(gòu)形式大致如下所示：中北大學(xué) 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 11 頁 共 42 頁圖 3.8 結(jié)構(gòu)形式圖沿平臺(tái)的上頂面長度方向布置 4 根 16 號(hào)熱軋槽剛，沿寬度方向布置 6 根 10 號(hào)熱軋槽剛，組成上圖所示的上頂板結(jié)構(gòu)。在最外緣延長度方向加工出安裝上下支架的滑槽。以便上下支架的安裝?；鄣木唧w尺寸根據(jù)上下支架的具體尺寸和結(jié)構(gòu)而定。組成上圖所示的上頂板結(jié)構(gòu)沿長度方向的 4 根 16 號(hào)熱軋槽剛的結(jié)構(gòu)參數(shù)為= ，截面面積為 ，理論重量為1hbdtr?6058.10.5m??25.16cm，抗彎截面系數(shù)為 。沿寬度方向的 6 根 10 號(hào)熱軋槽剛的結(jié)構(gòu)參數(shù)19.752/kgm37c為 = ，截面面積為：1tr442，理論重量為 ，抗彎截面系數(shù)為 。2.84c0/kgm39.7cm其質(zhì)量分別為：4 根 16 號(hào)熱軋槽剛的質(zhì)量為：19.752316mkg???6 根 10 號(hào)熱軋槽剛的質(zhì)量為：20.菱形汽車鋼板質(zhì)量為： 345.624.8mkg??（2）強(qiáng)度校核升降臺(tái)上頂板的載荷是作用在一平臺(tái)上的，可以認(rèn)為是一均布載荷，由于該平板上鋪裝汽車鋼板，其所受到的載荷為額定載荷和均布載荷之和，其載荷密度為：中北大學(xué) 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 12 頁 共 42 頁Fql?F 汽車鋼板和額定載荷重力之和，Nl 載荷的作用長度 m,沿長度方向?yàn)?16m，寬度方向?yàn)?12m。其中 12=(m)gG?額 載帶入數(shù)據(jù)得：F=29604N沿長度方向有： Fql?帶入數(shù)據(jù)有： 29604185N?分析升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)過程，可以發(fā)現(xiàn)在升降機(jī)剛要起升時(shí)和升降機(jī)達(dá)到最大高度時(shí)，會(huì)出現(xiàn)梁受彎矩最大的情況，故強(qiáng)度校核只需要分析該狀態(tài)時(shí)的受力情況即可，校核如下：其受力簡圖為：圖 3.9 升降狀態(tài)受力簡圖該升降臺(tái)有 8 個(gè)支架，共有 8 個(gè)支點(diǎn)，假設(shè)每個(gè)支點(diǎn)所受力為 N，則平很方程可列為：即0Y??0NF?將 N 帶入上式中：29641850N?根據(jù)受力圖，其彎矩圖如下所示：AB 段： ()2qMxx??中北大學(xué) 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 13 頁 共 42 頁=1850-925 （ ）2x01.7m?BC 段： 2()()qMNx???=3700x-3145-925 （ ）23CD 段與 AB 段對(duì)稱。圖 3.10 彎矩圖由彎矩圖可知該過程中的最大彎矩為： max1850N??根據(jù)彎曲強(qiáng)度理論： ??max??axsMWn??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) 3m沿長度方向?yàn)?16 號(hào)熱軋槽鋼 63170Wm???鋼的屈服極限S?25sMPa?n 安全系數(shù) n=3代入數(shù)據(jù)：中北大學(xué) 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 14 頁 共 42 頁=max61850.7sMPan??????85a由此可知，強(qiáng)度符合要求。升降臺(tái)升到最高位置時(shí)，分析過程如下：與前述相同： 1850N?彎矩如下：FA 段： ( )2()qMx.7xm?=925AB 段： ( )2()0.9)xNx??.1.7?=18565BC 段： ( )2().)(.)qMxx??3xm?= 237049?CD 段與 AB 段對(duì)稱，AF 段和 DE 段對(duì)稱.圖 4.11 升到最高點(diǎn)彎矩圖由彎矩圖可知該過程中的最大彎矩為： max193.5N??根據(jù)彎曲強(qiáng)度理論：中北大學(xué) 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 15 頁 共 42 頁??maxaxsMWn????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) 沿長度方向?yàn)?16 號(hào)熱軋槽鋼3 63170m???中北大學(xué) 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 16 頁 共 42 頁4 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在本升降機(jī)的設(shè)計(jì)中主要是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，它與主機(jī)的設(shè)計(jì)是緊密相關(guān)的，往往要同時(shí)進(jìn)行，所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)應(yīng)符合主機(jī)的拖動(dòng)、循環(huán)要求。還應(yīng)滿足組成結(jié)構(gòu)簡單，工作安全可靠，操縱維護(hù)方便，經(jīng)濟(jì)性好等條件。本升降機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求可以總結(jié)如下：升降機(jī)的升降運(yùn)動(dòng)采用液壓傳動(dòng)，可選用遠(yuǎn)程或無線控制，升降機(jī)的升降運(yùn)動(dòng)由液壓缸的伸縮運(yùn)動(dòng)經(jīng)轉(zhuǎn)化而成為平臺(tái)的起降，其工作負(fù)載變化范圍為 0~2500Kg，負(fù)載平穩(wěn)，工作過程中無沖擊載荷作用，運(yùn)行速度較低，液壓執(zhí)行元件有四組液壓缸實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)動(dòng)，要求其工作平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)合理，安全性優(yōu)良，使用于各種不同場合，工作精度要求一般。中北大學(xué) 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 17 頁 共 42 頁5 液壓系統(tǒng)方案的選用液壓系統(tǒng)方案是根據(jù)主機(jī)的工作情況，主機(jī)對(duì)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(jì)性，供貨情況等諸多因素進(jìn)行全面綜合的設(shè)計(jì)選擇，從而擬訂出一個(gè)各方面比較合理的，可實(shí)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(diǎn)及相互比較見下圖：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(dòng) 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(duì) 泵 的 自 吸 性 能 要 求 較 高用 平 衡 閥 進(jìn) 行 能 耗 限 速 ， 用 制 動(dòng) 閥 進(jìn)行 能 耗 制 動(dòng) ， 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(duì) 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(jī) 拖 動(dòng) 時(shí) ， 限 速 及 制 動(dòng) 過 程中 拖 動(dòng) 電 機(jī) 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 較圖 5.1 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。其性能參數(shù)見文獻(xiàn) [10]。比較上述兩種方式的差異，再根據(jù)升降機(jī)的性能要求，可以選擇的油路循環(huán)方式為開式系統(tǒng)，因?yàn)樵撋禉C(jī)主機(jī)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(jī)的結(jié)構(gòu)盡可能簡單，開式系統(tǒng)剛好能滿足上述要求。其性能參數(shù)見文獻(xiàn) [6]。油源回路的原理圖如下所示：中北大學(xué) 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 18 頁 共 42 頁13425678123458油 缸過 濾 器溫 度 計(jì)液 位 計(jì)壓 力 表溢 流 閥液 壓 泵電 動(dòng) 機(jī)圖 5.2 油源回路的原理圖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(gè)液壓執(zhí)行元件時(shí)，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(dú)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(gè)液壓元件的進(jìn)油口和最后一個(gè)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(jìn)，出油口依次相連，這種連接方式的特點(diǎn)是多個(gè)液壓元件同時(shí)動(dòng)作時(shí)，其速度不隨外載荷變化，故輕載時(shí)可多個(gè)液壓執(zhí)行元件同時(shí)動(dòng)作。中北大學(xué) 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 19 頁 共 42 頁5.3 調(diào)速方案的選擇調(diào)速方案對(duì)主機(jī)的性能起決定作用，選擇調(diào)速方案時(shí)，應(yīng)根據(jù)液壓執(zhí)行元件的負(fù)載特性和調(diào)速范圍及經(jīng)濟(jì)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(jī)采用節(jié)流調(diào)速回路，原因是該調(diào)速回路有以下特點(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。5.4 液壓系統(tǒng)原理圖的確定初步擬定液壓系統(tǒng)原理圖如下所示；見下圖：134256791011617 18191314812 15圖 5.3 液壓系統(tǒng)原理圖中北大學(xué) 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 20 頁 共 42 頁6 液壓元件的選用液壓元件主要包括有：油泵，電機(jī)，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(jī)的要求進(jìn)行液壓元件的選擇計(jì)算。6.1 油泵和電機(jī)選擇6.1.1 泵的額定流量和額定壓力（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?式中： 泵的輸出流量 /iLK 系統(tǒng)泄漏系數(shù)一般取 K=1.1-1.3液壓缸實(shí)際需要的最大流量maxQ/inn 執(zhí)行元件個(gè)數(shù)代入數(shù)據(jù)： 1.5642.7/minpqL???對(duì)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(shí)，應(yīng)再加上溢流閥的最小溢流量，一般取 ：3/i2.75.npqL???其性能參數(shù)見文獻(xiàn) [11]。（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 Pa執(zhí)行元件的最高工作壓力 Pamax中北大學(xué) 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 21 頁 共 42 頁進(jìn)油路和回油路總的壓力損失。P??初算時(shí)，節(jié)流調(diào)速和比較簡單的油路可以取 ；對(duì)于進(jìn)油路有調(diào)速閥和0.25MPa?管路比較復(fù)雜的系統(tǒng)可以取 。0.51MPa?代入數(shù)據(jù)： 2pP???考慮到液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)壓力及油泵的使用壽命，通常在選擇油泵時(shí)，其額定壓力比工作壓力 大 25%--60%，即泵的額定壓力為 3.125 --4.0 ，取其額定壓力p Pa為 4 。其性能參數(shù)見文獻(xiàn) [2]。MPa6.1.2 電機(jī)功率的確定（1）液壓系統(tǒng)實(shí)際需要的輸入功率是選擇電機(jī)的主要依據(jù)，由于液壓泵存在容積損失和機(jī)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(shí)際需要的輸入功率為： 77610ti mPqP???式中：P 液壓泵的實(shí)際最高工作壓力 Paq 液壓泵的實(shí)際流量 /inL液壓泵的輸入功率i KW液壓泵向系統(tǒng)輸出的理論流量，t /minL液壓泵的總效率見下圖?液壓泵的機(jī)械效率m換算系數(shù)7610?代入數(shù)據(jù)：672.510.4iPKW???中北大學(xué) 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 22 頁 共 42 頁液 壓 泵 類 型總 效 率 齒 輪 泵 葉 片 泵 柱 塞 泵 螺 桿 泵0.6-7580.6-液 壓 泵 的 總 效 率圖 6.1 液壓泵的總效率（2）電機(jī)的功率也可以根據(jù)技術(shù)手冊(cè)找，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版，第五卷，可以查得電機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率為 4 ，本設(shè)計(jì)以技術(shù)手冊(cè)的數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn) ，取電機(jī)的功率KW為 4 。KW根據(jù)上述計(jì)算過程，現(xiàn)在可以進(jìn)行電機(jī)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(dòng)機(jī)就能夠滿足要求，初步確定電機(jī)的功率和相關(guān)參數(shù)如下：型號(hào)： 12YM?額定功率：4 K滿載時(shí)轉(zhuǎn)速： 890/minr電流： .17A效率：85.5%凈重：45Kg額定轉(zhuǎn)矩： 2.Nm電機(jī)的安裝形式為 型，其參數(shù)為：5(1)BV基座號(hào)：112M；極數(shù)：4；國際標(biāo)準(zhǔn)基座號(hào)： 2815F液壓泵為三螺桿泵，其參數(shù)如下：規(guī)格： ，2/eDLh?56標(biāo)定粘度： ，100oE轉(zhuǎn)速： ，2900/minr壓力： ，4MPa流量： ，26.6/iL功率： ， 4KW吸入口直徑：mm，25中北大學(xué) 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 23 頁 共 42 頁排出口直徑：mm，20重量：Kg，11允許吸上真空高度：m( )，52HO制造廠：北京第二機(jī)床廠說明：三螺桿泵的使用、安裝、維護(hù)要求。使用要求：一般用于液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的三螺桿泵多采用 20 號(hào)液壓油或 40 號(hào)液壓油，其粘度范圍為 之間。2173/(50)oms??安裝要求：電機(jī)與泵的連接應(yīng)用彈性連軸器，以保證兩者之間的同軸度要求， （用千分表檢查連軸器的一個(gè)端面，其跳動(dòng)量不得大于 0.03mm，徑向跳動(dòng)不得大于0.05mm.） ；當(dāng)每隔 轉(zhuǎn)動(dòng)連軸器時(shí)，將一個(gè)聯(lián)軸節(jié)作徑向移動(dòng)時(shí)應(yīng)感覺輕快。泵的進(jìn)90o油管道不得過長，彎頭不宜過多，進(jìn)油口管道應(yīng)接有過濾器，其濾孔一般可用 40 目到60 目過濾網(wǎng)，過濾器不允許露出油面，當(dāng)泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，其油面離過濾器頂面至少有100mm，以免吸入空氣，甭的吸油高度應(yīng)小于 500mm。其性能參數(shù)見文獻(xiàn) [13]。維護(hù)要求：為保護(hù)泵的安全，必須在泵的壓油管道上裝安全閥（溢流閥）和壓力表。其性能參數(shù)見文獻(xiàn) [13]。6.1.3 連軸器的選用連軸器的選擇應(yīng)根據(jù)負(fù)載情況，計(jì)算轉(zhuǎn)矩，軸端直徑和工作轉(zhuǎn)速來選擇。計(jì)算轉(zhuǎn)矩由下式求出： ??950WcnPTKT???()Nm式中： 需用轉(zhuǎn)矩，見各連軸器標(biāo)準(zhǔn)n，驅(qū)動(dòng)功率，W，工作轉(zhuǎn)速， /ir，工況系數(shù)，取為 1.5K代入數(shù)據(jù)： 41.59019.832cTNm???據(jù)此可以選擇連軸器的型號(hào)如下：中北大學(xué) 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 24 頁 共 42 頁名稱：撓性連軸器 彈性套柱銷連軸器(4328)GB?許用轉(zhuǎn)矩： ??1.5nTNm?許用轉(zhuǎn)速：4700r/min軸孔直徑： 123,6,89dc軸孔長度：Y 型：L=42mm，D=95mm重量：1.9Kg其性能參數(shù)見文獻(xiàn) [11]。6.2 控制閥的選用液壓系統(tǒng)應(yīng)盡可能多的由標(biāo)準(zhǔn)液壓控制元件組成，液壓控制元件的主要選擇依據(jù)是閥所在的油路的最大工作壓力和通過該閥的最大實(shí)際流量，下面根據(jù)該原則依次進(jìn)行壓力控制閥，流量控制閥和換向閥的選擇。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(shí)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(dòng)型和先導(dǎo)型兩種，直動(dòng)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(dòng)裝置中要求壓力控制閥的靈敏度高，應(yīng)采用直動(dòng)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(dòng)閥低一些，調(diào)壓精度比直動(dòng)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(jià)格，使用壽命，維護(hù)方便性，貨源情況等。根據(jù)上述選用原則，可以選擇直動(dòng)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(dòng)式溢流閥，其性能參數(shù)見文獻(xiàn) [10]。相關(guān)參數(shù)如下：型號(hào)：DBDS6G10 ，最低調(diào)節(jié)壓力：5MPa流量：40L/min，介質(zhì)溫度： 207oC?