液壓升降機設計

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液壓升降機設計 摘 要 液壓升降平臺是一種廣泛應用于工廠、商店、機關、碼頭、建筑裝修行業(yè)的一種高空作業(yè)工具。本設計采用無線遙控，以提高設備操控的自化和靈活性。其次，本液壓升降平臺的四個支腿臂的內外伸縮臂設計采用液壓缸驅動，節(jié)省了人力，提高了平臺的工作效率。再者，本設計較一般液壓升降平臺改進之處是其升降高度采用傳感器監(jiān)控，提高了其升降的精度。最后設計過程采用有限元分析的方法，對零部件進行強度校核，優(yōu)化了零部件的結構。 本設計采用逆向工程的方法，對現(xiàn)有的各種液壓升平臺比較分析，重點是在傳統(tǒng)的結構設計的基礎上加以有限元分析；改進一般液壓升降平臺的線控方式為無線電遙控方式，無線電遙控采用單路八通道遙控方式；在原有液壓升降平臺的基礎上，改進人工拖動液壓升降平臺的支撐腿為液壓缸驅動。 最后本設計取得了預想的效果，有較好的市場前景。 關鍵詞：液壓升降平臺；無線電遙控；有限元分析；傳感器 Abstract A hydraulic lifting platform is a tool for high-altitude operations that is widely used in factories, shops and offices, terminals, building decoration industry .The design of a wireless remote control is to enhance the self-control equipment and flexibility. Finally, designing process use finite element analysis, to check the strength of parts and components, and to optimize the structure of the parts. Secondly, the four outrigger arm of the hydraulic lifting platform use the design of the internal and external telescopic boom driven by hydraulic cylinders, saving human resources, improving the efficiency of the platform. Furthermore, the improvement of the design of the hydraulic lifting platform is that sensors monitor is used to accurate the height of platform and improve the accuracy of their movements. This design uses the method of reverse engineering and comparing with the various existing hydraulic platform or , focusing on the traditional design of the structure on the basis finite element analysis, the general improvement of the hydraulic lifting platform for radio-controlled wire way. A radio-controlled remote control one-way four-lane way in the original hydraulic lifting platform on the basis of improving the artificial drag hydraulic lifting platform for the support legs hydraulic cylinder drive. The design has achieved the desired effect,has a bright market prospects Keywords: hydraulic lifting platform; radio control ;finite element analysis; sensors monitor 目錄 摘 要 I Abstract II 1 緒 論 1 1.1液壓升降平臺在機械工業(yè)中的應用及相關技術概況 1 1.1.1 傳感技術 2 1.1.2 遙控技術 2 1.1.3 有限元分析技術 3 1.1.4 液壓傳動技術 4 1.1.5 液壓升降平臺在機械行業(yè)中的應用 5 1.2 本課題研究的目的及意義 6 2 液壓系統(tǒng)的方案設計 7 3 液壓系統(tǒng)的參數(shù)計算及選型設計 12 3.1 電動機的選擇 12 3.2 液壓泵的設計 13 3.2.1 齒輪泵的參數(shù)計算 13 3.2.2 齒輪泵的選型設計 14 3.2.3 齒輪泵使用說明和常見故障 15 3.3液壓缸的設計 16 3.4 液壓元件的選擇 19 3.4.1 液控單向閥的選用 19 3.4.2 手動換向閥的選用 20 3.4.3 平衡閥的選用 22 3.4.4 電磁換向閥的選用 23 3.4.5 溢流閥的選用 25 3.4.6 濾油器的選用 27 3.4.7管路的選用 30 3.4.8 油箱的選用 33 4 液壓升降平臺遙控系統(tǒng)的設計 35 5 遙控液壓升降平臺結構設計 38 5.1遙控液壓升降平臺內外絞板的設計 38 5.2 遙控液壓升降平臺底盤的設計 43 6 液壓升降平臺的C語言編程受力分析 47 7 遙控液壓升降平臺的有限元分析 52 參考文獻 57 致 謝 58 附 錄 59 72 1 緒 論 液壓升降平臺是一種廣泛用于工廠、商店、機關及建筑裝修行業(yè),物流產(chǎn)業(yè)及機械加工產(chǎn)業(yè)的作業(yè)工具。液壓升降平臺作為一種起重設備，從50年代初創(chuàng)建至今，已經(jīng)形成了一定的生產(chǎn)規(guī)模、具備了一定的技術水平、也基本形成了比較完整的設計、生產(chǎn)、銷售體系，能基本滿足國民經(jīng)濟對該設備的需求。目前國家繼續(xù)實施的財政政策，拉動著我國基礎設施建設的高速發(fā)展，而起重設備作為國民經(jīng)濟的重要基礎設備廣泛應用于經(jīng)濟建設的各行各業(yè)，如冶金、煤炭、化工、電力、交通和制造等產(chǎn)業(yè)。隨著現(xiàn)代科學技術的迅速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴大和自動化程度的提高，起重機在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中應用越來越廣，作用也愈來愈大，對起重機的要求也越來越高。液壓升降平臺正朝著大型化、高速度、人性化、環(huán)保性、通用產(chǎn)品小型化、零部件的模塊化和多樣化及安全監(jiān)察制度化與規(guī)范性方向發(fā)展。 1.1液壓升降平臺在機械工業(yè)中的應用及相關技術概況 液壓升降平臺的發(fā)展與液壓技術的發(fā)展是密切相關的,隨著液壓技術的發(fā)液壓升降平臺也在不停的向前發(fā)展。液壓升降平臺做為起重機械在我國由于起步較晚有幾個令人擔憂的因素。（1）整體技術含量偏低，突出表現(xiàn)在鋼結構件制作材料和電氣控制系統(tǒng)水平較低；（2）規(guī)?；l(fā)展不夠，突出表現(xiàn)在低水平重復建設嚴重，造成資源浪費，專業(yè)化發(fā)展嚴重滯后；（3）惡性競爭嚴重，合理利潤難保，并造成安全措施投入極少，事故率居高不下。不過由于今幾年中過液壓技術、電控技術、傳感技術等技術的迅速發(fā)展，以上情況得到了很大的改善。液壓升降平臺由于制造成本不高，應用廣泛在我國也獲得了很大的發(fā)展前景和發(fā)展?jié)摿Α? 1.1.1 傳感技術 感技術同計算機技術與通信技術一起被稱為信息技術的三大支柱。從仿生學觀點，如果把計算機看成處理和識別信息的“大腦”，把通信系統(tǒng)看成傳遞信息的“神經(jīng)系統(tǒng)”的話，那么傳感器就是“感覺器官”。 　　傳感技術是關于從自然信源獲取信息，并對之進行處理（變換）和識別的一門多學科交叉的現(xiàn)代科學與工程技術，它涉及傳感器（又稱換能器）、信息處理和識別的規(guī)劃設計、開發(fā)、制／建造、測試、應用及評價改進等活動。獲取信息靠各類傳感器，它們有各種物理量、化學量或生物量的傳感器。按照信息論的凸性定理，傳感器的功能與品質決定了傳感系統(tǒng)獲取自然信息的信息量和信息質量，是高品質傳感技術系統(tǒng)的構造第一個關鍵。信息處理包括信號的預處理、后置處理、特征提取與選擇等。識別的主要任務是對經(jīng)過處理信息進行辨識與分類。它利用被識別（或診斷）對象與特征信息間的關聯(lián)關系模型對輸入的特征信息集進行辨識、比較、分類和判斷。因此，傳感技術是遵循信息論和系統(tǒng)論的。它包含了眾多的高新技術、被眾多的產(chǎn)業(yè)廣泛采用。它也是現(xiàn)代科學技術發(fā)展的基礎條件，應該受到足夠地重視。 1.1.2 遙控技術 對遠距離的控制對象發(fā)送指令以實施控制的技術，也稱指令遙控。遙控技術是在自動控制技術和通信技術基礎上發(fā)展起來的。完成遙控任務的整套設備稱遙控系統(tǒng)。遙控系統(tǒng)既可傳送離散的控制信息，也可傳送連續(xù)的控制信息。 　　一般用無線電信道傳輸控制信息，如遙控距離較近或被控對象在低空飛行，也可用光通信線路或有線電通信方法傳輸控制信息。 它們一般由指令程序機構（或計算機）、傳輸設備和監(jiān)測設備組成。 （1）控制指令產(chǎn)生：根據(jù)預定狀態(tài)數(shù)據(jù)和被控對象的實時數(shù)據(jù)，由操縱人員人工發(fā)出，或由程序機構或計算機自動產(chǎn)生各種控制指令。 （2）傳輸設備：實質上是多路通信設備，能把指令信號送往遠距離的被控對象。 （3）監(jiān)測設備：用以監(jiān)測被控對象的狀態(tài)和參數(shù)變化，使控制站及時了解控制效果。 1.1.3 有限元分析技術 有限元分析（FEA，F(xiàn)inite Element Analysis）的基本概念是用較簡單的問題代替復雜問題后再求解。它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成，對每一單元假定一個合適的(較簡單的）近似解，然后推導求解這個域總的滿足條件(如結構的平衡條件），從而得到問題的解。這個解不是準確解，而是近似解，因為實際問題被較簡單的問題所代替。由于大多數(shù)實際問題難以得到準確解，而有限元不僅計算精度高，而且能適應各種復雜形狀，因而成為行之有效的工程分析手段。 有限元是那些集合在一起能夠表示實際連續(xù)域的離散單元。有限元的概念早在幾個世紀前就已產(chǎn)生并得到了應用，例如用多邊形（有限個直線單元）逼近圓來求得圓的周長，但作為一種方法而被提出，則是最近的事。有限元法最初被稱為矩陣近似方法，應用于航空器的結構強度計算，并由于其方便性、實用性和有效性而引起從事力學研究的科學家的濃厚興趣。經(jīng)過短短數(shù)十年的努力，隨著計算機技術的快速發(fā)展和普及，有限元方法迅速從結構工程強度分析計算擴展到幾乎所有的科學技術領域，成為一種豐富多彩、應用廣泛并且實用高效的數(shù)值分析方法。 1.1.4 液壓傳動技術 液壓傳動是主要利用液體壓力能的液體傳動。液壓傳動和氣壓傳動稱為流體傳動，是根據(jù)17世紀帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發(fā)展起來的一門新興技術，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應用的一門技術。如今，流體傳動技術水平的高低已成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標志。 液壓傳動的基本原理是在密閉的容器內，利用有壓力的油液作為工作介質來實現(xiàn)能量轉換和傳遞動力的。其中的液體稱為工作介質，一般為礦物油，它的作用和機械傳動中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動元件相類似。 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等五部分組成。 （1）、動力元件（油泵） 它的作用是把液體利用原動機的機械能轉換成液壓力能；是液壓傳動中的動力部分。 （2）、執(zhí)行元件（油缸、液壓馬達） 它是將液體的液壓能轉換成機械能。其中，油缸做直線運動，馬達做旋轉運動。 （3）、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)需要無級調節(jié)液動機的速度，并對液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、流量和流向進行調節(jié)控制。 （4）、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、管件及油箱等，它們同樣十分重要。 （5）、工作介質工作介質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)能量轉換。 液壓傳動由于構簡單，布局靈活，易實現(xiàn)遠距離操縱和自動控制； 速度、扭矩、功率均可作無級調節(jié)，能迅速換向和變速，速比不如機械傳動準確，傳動效率低； 能實現(xiàn)系統(tǒng)的過載保護與保壓；使用壽命長；元件易實現(xiàn)系列化、標準化、通用化；制造精度、安裝、調整和維護要求較高等優(yōu)點得到了廣泛的發(fā)展。 1.1.5 液壓升降平臺在機械行業(yè)中的應用 液壓升降平臺的主要機構有：剪刀連桿，連桿互相用銷軸連接成剪刀狀，是實現(xiàn)升降動作的主要構件；臺板，上臺板用于放置物件，下臺板用于連接個部構件；油缸部件，由油缸、活塞桿作成，油缸底端與剪刀連桿底梁鉸接，活塞桿上端與剪刀連桿上梁鉸接；驅動裝置，有電機、油泵、閥、油箱和腳踏開關等組成。 液壓升降平臺根據(jù)剪刀連桿的層數(shù)有1～5曾之分；根據(jù)有剛個數(shù)，有1、2、4缸之分；按驅動裝置安裝位置分，有隨即操縱遙控脂粉；按有無附裝車輪分，有固定式與移動式。此外，其中量有自數(shù)百公斤直至數(shù)十噸；提升高度有子數(shù)百毫米至數(shù)米。建議的也可不設動力驅動裝置，而采用受動泵或腳動泵。液壓升降平臺以用于垂直搬動為主；對于移動式則可兼做水平搬運用。用途十分廣泛，如配合機床加工作業(yè)、對卡車裝貨、用于車輛設備的底部安裝作業(yè)、在倉庫的貨架巷道內行走存取貨物、高處作業(yè)以及協(xié)助加工作業(yè)等。 1.2 本課題研究的目的及意義 液壓升降平臺是一種廣泛用于工廠、商店、機關及建筑裝修行業(yè)的高空作業(yè)工具。本設計采用無線遙控，提高了設備操控的自動化和靈活性。其次，本液壓升降平臺的四個支腿臂的內外伸縮臂設計采用液壓缸驅動，提高了平臺的工作效率。最后，本設計較一般液壓升降平臺改進之處是其升降高度采用傳感器監(jiān)控，提高了其升降的精度。本平臺有良好的適應性，自動化程度大為提高。遙控液壓升降平臺采用有限元分析，MATLAB等分析方法，使設計更加精確，節(jié)約原材料，提高安全性，延長工作壽命。其次，應用ATUO\CAD,PRO\ENGINEER等進行二維、三維繪圖，提高繪圖精度，和效率，使設計更加更加直觀。再之，遙控系統(tǒng)的設計，既使得設計區(qū)別于一般的液壓升降平臺，又使平臺操作更加靈活，適應性更強，自動化程度提高。 通過此次畢業(yè)設計，出了能對機械構件設計以外還掌握了傳感技術，液壓傳動技術，遙控技術，和有限元分析等技術，是一場綜合的訓練。 通過此次畢業(yè)設計加深了我對機械及其液壓技術的理解和認識，鞏固了所學的知識，加強了自己運用所學知識解決實際問題的能力，彌補了平常學習是考慮問題的不足。這次畢業(yè)設計是走向工作趕為前對所學知識的依次大總結和大復習，是一次理論聯(lián)系實際的訓練，提高了自己分析問題的能力，為以后工作打下了一個良好的基礎。 2 液壓系統(tǒng)的方案設計 液壓系統(tǒng)設計作為液壓主機設計的重要組成部分，設計時必須滿足主機工作循環(huán)所需的全部技術要求，且靜動態(tài)性能好，效率高，結構簡單，工作安全可靠，壽命長，經(jīng)濟性好，使用維護方便。為此要明確與液壓系統(tǒng)有關的主機參數(shù)的確定原則，要與主機的總體設計（包括機械和電氣）綜合考慮，做到機、電、液相互配合，保證整機的性能良好。 （1）確定回路方式 一般選擇開式回路，即執(zhí)行元件的排油回油箱，油液經(jīng)過沉淀、冷卻后在進入液壓泵的進口。行走機械或航空航天液壓系統(tǒng)為減小體積和重量可以采用閉式回路，即執(zhí)行元件的排油直接進入液壓泵的進口。液壓升降平臺對油箱的體積要求不高，可以采用開式回路，以便液壓油的冷卻。 （2）選用液壓油液 普通液壓系統(tǒng)采用礦油型液壓油作為工作介質，其中室內設備多采用汽輪機油和普通液壓油，室外設備則選用抗磨液壓油或低凝液壓油。對某些高溫設備或井下系統(tǒng)，應選難燃介質。剪叉式液壓升降平臺主要面向室外工作，選用抗磨液壓油。液壓油液選定后，設計考慮液壓元件時要考慮液壓元件的相容性。 （3）初定系統(tǒng)的壓力 液壓系統(tǒng)的壓力與液壓設備的工作環(huán)境和精度要求等有關。根據(jù)遙控液壓升降平臺的設計任務書，系統(tǒng)壓力為16Mpa。 （4）選擇執(zhí)行元件 本設計要求要求實現(xiàn)直線運動，應選用活塞液壓缸或柱塞液壓缸。如 果是雙向工作進給，應選用雙活塞桿液壓缸；如果只要求一個方向工作、反向退回，應選用單活塞桿液壓缸；如果負載力不與活塞桿重合或缸徑較大，行程較長，應選用柱塞缸，反向退回采用其他方式。此處采用雙作用單活塞液壓缸。 （5）確定液壓泵的類型 液壓系統(tǒng)的壓力<21Mpa，選用齒輪泵或雙作用葉片泵；壓力>21MPa時，選用柱塞泵。根據(jù)系統(tǒng)壓力選擇齒輪泵。 若系統(tǒng)采用節(jié)流調速，選用定量泵；若系統(tǒng)要求高效節(jié)能，應選用變量泵。系統(tǒng)擬采用節(jié)流閥調速，所以選擇定量泵。 （6）確定調壓方式 溢流閥接在液壓泵出口，在進油和回油節(jié)流調速中為定壓閥，保持系統(tǒng)工作壓力恒定，其他場合為安全閥，限制系統(tǒng)的最高壓力。當系統(tǒng)的工作循環(huán)的不同階段的工作壓力相差較大時，為節(jié)省能量消耗，應采用多級調壓。 為了使液壓系統(tǒng)在不工作時液壓泵在很小的輸出功率下工作，應采用泄油回路。 （7）選擇換向回路 液壓設備的自動化程度較高，應采用電動換向。此時各執(zhí)行元件的順序，互鎖，聯(lián)動等要求可由電氣控制系統(tǒng)來完成。遙控液壓升降平臺采用無線電遙控，將無線電接受裝置與繼電器連接起來，再有繼電器控制電磁換向閥的動作。電磁換向閥采用三位四通的電磁換向閥。 （8）平衡回路的選擇 對于液壓升降平臺這種垂直性負載應采用平衡回路，如有垂直變負載，應采用限速鎖，以保證重物平穩(wěn)下落。 平衡回路的主要功能在于執(zhí)行元件的油路上保持一定的背壓,以平衡重力負載，使之不會因自重而自行下落，如圖2.1。 圖2.1 平衡回路 ①．采用單向順序閥的平衡回路 圖a 是采用單向順序閥的平很回路,調整順序閥，使開啟壓力與液壓缸下腔作用面積的乘積稍大于垂直不見的重力。活塞下行時，由于回油路上存在一定的背壓支撐中立負載，活塞將平穩(wěn)下落；換向閥處于中位，活塞停止運動，不再繼續(xù)下行。此處的順序閥又稱為平衡閥。在這種平衡回路中，順序閥調整壓力調定后，若工作負載變小，系統(tǒng)的功率損失將增大。又由于滑閥家夠的順序閥和換向閥存在泄漏，活塞不可能長時間停在任意位置，故這種回路適用于工作負載固定且活塞閉鎖要求不高的場合。 ②．采用液控單向閥的平衡回路 如圖b所示。由于液控單向閥是錐面密封，泄漏量下，故其閉鎖性能好，活塞能夠長時間停止不動?；赜吐飞洗?lián)單向節(jié)流閥，用語保證活塞下行運動的平穩(wěn)。假如回油路上沒有節(jié)流閥，活塞下行時液控單向閥被進油路上的控制油打開，回油腔沒有背壓，運動部件由于自重而下降，造成液壓缸上腔供油不足，液控單向閥因控制油路失壓而關閉。單向閥關閉后控制油路又建立壓力，單向閥再次被打開。液控單向閥時開時閉，使活塞在向下運動過程中產(chǎn)生正動和沖擊。 ③．采用遠控平衡閥的平衡回路 工程機械液壓系統(tǒng)中常見到如圖c所示的采用遠控平衡閥的平衡回路。遠控平衡閥是一種特殊結構的外控順序閥，它不但具有很好的密封性，能起到長時間的鎖閉定位作用，而且閥口大小能自動適應不同載荷對背壓的要求，保證了活塞下降速度的穩(wěn)定性不受載荷變化的影響。這種遠控平衡閥又稱限速鎖。 而液壓升降平臺要求其活塞的閉鎖性能要好，且因為工作需要，要求活塞能較長時間的停止不動，停止工作時能因自重而下降且下降平穩(wěn)。故選用圖b所示的平衡回路。 （9）液壓系統(tǒng)原理圖 液壓基本回路確定以后，用一些輔助元件將其組合起來，構成完整的液壓系統(tǒng)。在組合回路時，要盡可能多的去掉相同的多余元件，力求系統(tǒng)簡單，元件數(shù)量少。綜合后的液壓系統(tǒng)要能夠實現(xiàn)主機的各項功能，并且操作方便，工作安全可靠，動作平穩(wěn)，調整維修方便。液壓系統(tǒng)原理圖如圖2.2所示。 圖2.2 液壓系統(tǒng)原理圖 1，2，3 雙作用液壓缸；4 手動換向閥；5 電磁換向閥；6 壓力表； 7 電動機；8 齒輪泵；9 吸油濾油器；10 溢流閥；11 液控單向閥； 12 平衡閥； 3 液壓系統(tǒng)的參數(shù)計算及選型設計 3.1 電動機的選擇 Y系列電動機是按照國際電工委員會標準設計，具有國際互換性的特點。其中（IP44）小型三廂異步電動機是為一般用途的籠式封閉自扇冷式電動機，具有防止灰塵和其他雜物進入的特點，B級絕緣，可采用全壓或降壓啟動。該電動機的工作環(huán)境為：環(huán)境溫度-15到+40℃,相當濕度不超過90%，海拔高度不超過1000m，電源電壓380V，頻率55Hz。常用于啟動性能，調速性能及轉差率均無特殊要求的機器和設備。 根據(jù)ZBK22007—88選擇Y200L1—2電機。 性能參數(shù)如下 額定功率 30kW 滿載轉速 2950r/min 質量　　　240Kg 選擇該三相異步電動機能滿足液壓升降平臺的參數(shù)要求。液壓升降平臺屬于間斷工作的機械，所以按照短時工作制的電動機的容量選擇電動機。該電動機能滿足系統(tǒng)的發(fā)熱要求，過載能力。 3.2 液壓泵的設計 液壓泵是液壓系統(tǒng)中的主要的能量轉化元件。液壓泵將液壓能轉化為機械能。因此液壓泵的輸入?yún)⒘繛闄C械參量，輸出參量為液壓參量。液壓泵分為定量泵和變量泵兩種。其中定量泵包括齒輪泵，葉片泵，螺旋泵，徑向柱塞泵和軸向柱塞泵。變量泵包括葉片泵，徑向柱塞泵和軸向柱塞泵。本設計采用齒輪泵。齒輪泵的基本使用性能參數(shù)應有1.3~1.5倍的儲備。 3.2.1 齒輪泵的參數(shù)計算 額定壓力：齒輪泵的額定壓力為液壓系統(tǒng)安全法開啟壓力的1.1—1.5倍。 公稱流量：選用齒輪泵公稱流量前，先根據(jù)系統(tǒng)所需流量qv和初選的齒輪泵的轉速n1計算參考值，即 其中qv單位是L/min,n1單位是r/min,ηv是齒輪泵的容積效率，可根據(jù)產(chǎn)品樣本選取或取為0.9。 帶入數(shù)據(jù)計算得 轉速：根據(jù)所選的齒輪泵的公稱流量和系統(tǒng)所需的流量計算齒輪泵的實際轉速，在選時盡可能接近產(chǎn)品的額定轉速。 驅動功率： 在齒輪泵的公稱流量，轉速和工作壓力確定以后，根據(jù)下式計算所需的輸入功率。 式中p——工作壓力（MPa） qv——(L/min) qv——總效率，可在0.85左右選取。 3.2.2 齒輪泵的選型設計 結合齒輪泵的參數(shù)計算和表3.1，選擇CBN20/100系列齒輪泵。 表3.1 CBN20/100系列齒輪泵性能參數(shù) 型號 排量 mL/r 額定 壓力 /MPa 最大 壓力 /MPa 瞬時 壓力 /MPa 額定 轉速 /(r/min) 最高 轉速 /(r/min) 容積 效率 /% 總效率 /% 4020 20 20(25) 25(32) 32 2000 2500 4032 32 20(25) 25(32) 32 2000 2500 4040 40 20(25) 25(32) 32 2000 2500 4050 50 20(25) 25(32) 32 2000 2500 4063 63 20 25 30 2000 2500 4080 80 20 25 27 2000 2500 4100 100 16 20 22 1500 2000 4125 125 16 12.5 15 1500 2000 選擇型號CBN20/100-4063，其性能參數(shù)能符合要求。 型號說明：該泵為三段式浮動軸承結構，采用對稱非標準瘦型長齒?；搓帣C械總廠生產(chǎn)。 排量：60ml/r 額定壓力：20MPa 最大壓力：25MPa 瞬時壓力： 30Mpa 額定轉速：2000r/min 最高轉速：2500r/min 容積效率：91% 總效率：82% 3.2.3 齒輪泵使用說明和常見故障 一般齒輪泵要求傳動裝置不能對齒輪泵的主動齒輪產(chǎn)生附加的軸向力和徑向力。齒輪泵主動齒輪的軸伸與原動機輸出軸之間的鏈接采用浮動聯(lián)接。 齒輪泵的吸油高度不得大于0.5m，在進油管較長的管路系統(tǒng)中進油管徑要加大，以免造成流動阻力太大，造成吸油不足，影響泵的工作性能。 到目前為止，多數(shù)齒輪泵的過早失效大都因為油液的污染，建議對工作油液進行定期的更換，并進行全流過濾。油的過濾不僅要去掉油液中的固體污染物，還要過濾掉水和空氣，油里有水會破壞正常的潤滑油膜，引起不正常的干磨擦和燒傷?？諝庖鹂昭ê蜌馕g。 3.3液壓缸的設計 （1）初選液壓缸的工作壓力 根據(jù)設計任務書要求最大起重載荷為2噸，最大工作壓力為16MPa。參照同類型的液壓升降平臺，選定液壓缸的工作壓力為16MPa。 ① 液壓缸公稱壓力為16MPa。 ② 液壓缸行程的簡易計算 ③ 液壓缸受力簡易計算 液壓缸的內徑為D 根據(jù)標準選內徑為50mm的液壓缸。 本設計中液壓缸選用HSG工程用液壓缸，HSG工程用液壓缸為雙作用但活塞桿式液壓缸。具體安裝連接方式多樣以及可帶緩沖裝置等特點。適用于工程機械﹑起重運輸機械﹑船舶機械﹑冶金礦上機械以及其他液壓系統(tǒng)。 根據(jù)初始數(shù)據(jù)和表3.2選出液壓缸型號為 HSG—K01—50/28E—1 8 0 1—8001377， 型號說明：HSG—K01—50/28E—1 8 0 1—8001377 HSG 雙作用單活塞桿式液壓缸 K 缸筒與前端蓋連接采用內卡環(huán)方式 表3.2 HSG液壓缸性能參數(shù) 缸徑 /mm 活塞桿直徑/mm 工 作 壓 力16MPa 速度比φ 推力 /N 拉 力 /N 1.33 2 φ=1.33 φ=1.46 φ=2 40 20 25▲ 20110 15080 14020 12250 50 25 32▲ 31420 23560 21560 18550 63 32 45 49880 37010 34480 24430 80 40 (55) 80430 60320 54980 42410 (90) 45 63 101790 76340 70370 51910 100 50 70 125660 94250 87650 64090 (110) (55) 80 152050 114040 102180 71630 125 63 90 196350 146470 134770 94560 (140) 70 100 246300 184730 165880 120640 150 (75) 105 282740 212060 191950 144200 160 80 110 321700 241270 219910 169650 (180) 90 125 407150 305360 281490 210800 200 100 140 502660 376990 350600 256350 (220) 110 160 608210 456160 411860 286510 250 125 180 785400 589050 539100 378250 50/28 缸徑為100mm、桿徑為50mm E 壓力代號為E=16MPa 1 安裝方式采用桿端外螺紋連接 8 活塞連接采用桿端為整體式但耳環(huán) 1 進、出口油連接方式采用內螺紋 8001377 行程為8001377 常見故障及使用說明： （1）液壓缸裝在主機上初始運行時，應設法排除液壓缸內空氣，以免產(chǎn)生活塞爬行和異常燥聲等現(xiàn)象。 （2）為了保證液壓缸的正常法使用壽命，工作介質的污染度應不超過國際標準ISO4066所規(guī)定的油液污染度等級20/17。以免由于油液的雜質而引起劃傷缸筒內壁，密封失效，是液壓缸的內、外泄露增大。 （3）若要拆卸液壓缸，在拆卸前，應將活塞桿退回到末段位置。然后切斷液壓源擰松進出油口接頭，使油液壓力降為零。 （4）若要更換密封件，安裝時要注意避免劃傷密封件唇口。 3.4 液壓元件的選擇 3.4.1 液控單向閥的選用 液控單向閥是允許液流向一個方向流動，反向開啟必須通過液壓控制來實現(xiàn)的單向閥。液控單向閥可以做二通開關閥，也可做保壓閥或立式缸的支撐閥。 選用指南： （1） 利用控制液壓開啟單向閥，使油流反向自由流通。 （2） 利用液控單向閥將液壓缸活塞固定在任何位置，起到閉鎖作用。 （3） 在使用中應注意外泄式液控單向閥的泄油口的壓力為零，直接回油箱。 表3.3 CP型液控單向閥的性能參數(shù) 通徑 10 20 30 最大工作壓力/MPa 25 額定流量/(L/min) 40 125 250 介質 礦物液壓油，磷酸酯液壓油 介質粘度（m2/s） (15~400)10-6 介質溫度/℃ -15~+70 質量 管式 3 5.5 9.6 板式 3.3 5.4 8.5 由表3.3，選用CP型液控單向閥（日本油研公司）。型號為CPT-06-20-51 型號說明： 工作介質為礦物液壓油 管式連接 通徑為NG20 內部泄油 開啟壓力為0.2MPa 系列號為51的液控單向閥。 常見故障： （1） 閥芯錐面和閥座接觸不良，會造成內泄露，達不到保壓的作用。 （2） 閥芯在全開位置卡住，彈簧斷裂或過分彎曲則不能保壓。 （3） 控制壓力過低，閥芯卡死，泄露孔被堵塞，會使液控單向閥打不開。 （4） 通過閥的流量超過允許值，會造成噪聲或振動。 3.4.2 手動換向閥的選用 手動換向閥是依靠手動杠桿的作用力驅動閥芯運動來實現(xiàn)油路通斷和切換的方向控制閥。手動換向閥和電液換向閥的作用相同。由于它操作簡單，工作可靠，又能使用在沒有電力的場合，因而在行走機械液壓系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。但是在復雜系統(tǒng)中，尤其在各執(zhí)行元件要求聯(lián)動，互鎖或工作節(jié)拍需要嚴格控制的場合就不宜采用手動換向閥。 手動換向閥按操作機構形式分為手柄操作式，手輪操作式兩種，其中手柄操作換向閥又有鋼球定位式和彈簧復位式。 表3.4 S型手動換向閥性能參數(shù) 型號 通徑 壓力 /Mpa 流量 /(L/min) 滑閥機能 管式 板式 法蘭式 — 24S*—H10B — 10 32 40 O,X,H 24S*—H20L 24S*—H10B — 20 32 100 O,X,H 24S*—H32L 24S*—H10B 24S*—H32F 32 32 200 O,X,H — — 24S*—H50F 50 32 500 O,X,H — 24S*—H10B — 10 32 40 O,H,Y,K, M,X,P,J,C 34S*—H20L 24S*—H10B — 20 32 100 O,H,Y,K, M,X,P,J,C 34S*—H32L 24S*—H10B 34S*—H32F 32 32 200 O,H,Y,K, M,X,P,J,C — — 34S*—H50F 50 32 500 O,H,Y,K, M,X,P,J,C 根據(jù)選用指南，表3.4和手動換向閥的性能參數(shù)選擇型號為34SO—H20BT的手動換向閥。 型號說明： 三位四通手動換向閥 滑閥機能為O型 公稱壓力為31.5MPa 通徑為NG20 板式連接 帶彈簧復位 常見故障： （1）閥芯表面有毛刺，內有贓物，閥芯與閥體配合不好，主閥芯卡死。 （2）復位彈簧力過大，變形，折斷，造成閥芯不換向。 （3）手柄操作處O型密封圈損害，會造成漏油。 （4）彈簧長度不夠，剛性太差，造成不復位。 3.4.3 平衡閥的選用 選用指南：平衡閥的功用是在執(zhí)行元件的回油管路中建立背壓，使立式缸或液壓馬達在負載變化時仍能平穩(wěn)運動，以控制液壓馬達和立式缸活塞的速度，起到緩沖和消除沖擊的作用，防止因重力使立式活塞突然下落或防止馬達出現(xiàn)飛速。 表3.5 FD型平衡閥的性能參數(shù) 工作壓力（A,X口）/MPa 31.5 工作壓力（B口）/MPa 42 先導壓力/Mpa,X口/MPa 最小2~3MPa,最大31.5 MPa 開啟壓力/MPa 0.2 二次溢流閥設定壓力/MPa 40 流量/(L/min) 80（NG12），200（NG16），320（NG25） 0 先導開啟面積比 0.05 介 質 礦物液壓油 介質粘度（m2/s） (2.8~380)10-6 介質溫度/℃ -20~+70 能起平衡作用的閥有三種：內泄單向順序閥，與單向閥并聯(lián)的溢流閥，平衡閥。 根據(jù)選用指南，表3.5和平衡閥的參數(shù)選擇型號為FD16KA10/B30的平衡閥。 型號說明： 通徑為NG16的平衡閥 插裝式連接形式 不帶二次溢流閥 系列號為10 阻尼器的截流孔的孔徑為0.3mm。 常見故障： （1） 主閥芯在全開的狀態(tài)下，先導閥卡死，使平衡閥無法開啟調節(jié)流量。 （2） 主閥芯和其中的鋼球與閥座接觸不良，造成內泄露，從而使立式缸的活塞不斷下滑。 （3） 阻尼孔堵塞，使控制口壓力增大，或使平衡閥無法通流。 3.4.4 電磁換向閥的選用 電磁換向閥的主要作用是利用電磁鐵控制閥芯的切換，來直接控制油路的通斷和換向，或做先導控制閥。 選用指南：（1） 電磁換向閥在使用過程中應注意，其壓力和流量不應超過樣本所示的額定壓力和額定流量，否則出現(xiàn)動作異常。 （2）應考慮電磁換向閥的工作極限。對于四通閥來說，如果將其A和B堵塞，作為三通閥使用時，其工作極限差異較大，可能流量很小。 表3.6 WE10型濕式電磁換向閥的性能參數(shù) 液 壓 部 分 最大工作 壓力 /MPa A ,B,P口 32 T口 16 工作壓力超過T口壓力時，A和B型閥的T口 做泄油口 流量（L/min） 100 過流斷面 Q型為額定斷面積6%，W型為額定斷面積3% 質量 單電磁鐵 4.7（直流） 4.2（直流） 雙電磁鐵 6.6（直流） 5.6（交流） 介質 礦物液壓油，磷酸酯液壓油 介質粘度（m2/s） (2.8~380)10-6 介質溫度/℃ -30~+70 電 器 部 分 電源電壓類別 交流電源 直流電源 適用電壓/V 110,220/50Hz 12,24,110 消耗功率 — 36 吸持功率 65 — 啟動功率 480 — 運行時間 連續(xù) 接通時間 15~25 50~60 斷開時間 40~60 50~70 最高環(huán)境溫度/℃ +50 最高線圈溫度/℃ +150 最大切換頻率 7200 15000 保護裝置類型 IP65 由表3.6，選用4WE10E2O/AW220—50D型號的濕式電磁換向閥（德國力士樂公司）。 型號說明：三位四通濕式電磁換向閥 通徑為NG10 沒有復位彈簧 標準濕式電磁鐵 交流電源220V,50Hz 無手動應急按鈕 集中連接，帶接線盒 電纜插頭PG16。 安裝須知： （1）按電磁鐵的額定電壓和電源種類，連接電源。 （2）不要使雙電磁鐵的電磁閥的兩個電磁鐵同時通電，否則將燒壞線圈。檢查電磁鐵的滑閥機能是否符合要求。 （3）不要使電磁換向閥的回油壓力超過允許的回油背壓。 常見故障： （1）電壓太低，電磁鐵的推力不足，不能推動閥芯的正常換向；閥芯被贓物卡?。欢紝⒃斐呻姶盆F雖通電但閥芯不換向或電磁鐵斷電，閥芯不復位。 （2）電源電壓高于電磁鐵的許用電壓，或線圈絕緣不良造成電磁鐵燒毀。 （3）電磁鐵接觸不良會造成交流電磁鐵工作噪音較大。 （4）密封處出現(xiàn)O型密封圈老化，損害，將出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。 3.4.5 溢流閥的選用 選用指南：溢流閥有先導式和直動式兩種類型。直動式有靈敏度高，響應速度快，通流量較小，宜做安全閥，遙控閥。先導式閥穩(wěn)定性好，啟閉特性好，宜做調壓閥。 表3.7 B型先導式溢流閥性能參數(shù) 通 徑 10 20 30 最大工作壓力/MPa 25 25 25 最大流量/（L/min） 100 100 400 介 質 礦物液壓油，磷酸酯液壓油，含水液壓油 介質粘度/(m2/s) （15—400）10-6 介質溫度/℃ -15—+70 質量 /kg B型 管式 5 5 8.5 板式 4.7 5.6 8.7 BS型 管式 7.4 7.4 11.1 板式 7.1 8 11.3 表3.8 Y 型溢流閥通徑表 連接形式 通徑 管式 板式 法蘭式 6——NG6 6 6 -- 10——NG10 10 10 -- 20——NG20 20 20 -- 32——NG32 32 32 32 50——NG50 -- -- 50 65——NG65 -- -- 65 80——NG80 -- -- 80 表3.9 Y型溢流閥性能參數(shù) 通徑 6 10 20 32 50 65 80 額定流量 /(L/min) 2 40 100 200 500 800 1250 質量 /kg 管式 2.8 4.7 9.4 板式 2.8 4.7 9.4 法蘭式 結合選用指南和兩種溢流閥性能參數(shù)表3.7~表3.9，選擇Y-Hc20型溢流閥。 型號說明： 直動式溢流閥 公稱壓力為31.5MPa 調壓范圍為8~20Mpa 通徑為20 板式連接 安裝須知：與閥連接的的表面粗糙度要求小于0.8，平面度要求0.01/1000mm。板式閥的連接板，插入式的插入空要求嚴格按照產(chǎn)品介紹的安裝尺寸加工，并保證精度。 常見故障：閥芯與閥座配合不良出現(xiàn)泄露過大或壓力調不上去；彈簧長度不足，剛性太差，壓力也調不上去。 3.4.6 濾油器的選用 在選用濾油器時需要考慮濾油器制造廠提供的產(chǎn)品樣本。然而產(chǎn)品樣本一般只是給出基本的參數(shù)，而對具體的使用條件不可能一一說明。因此，還必須根據(jù)具體的系統(tǒng)及其工作條件，考慮元件對污染的敏感性、工作壓力及負載特性、流量波動、環(huán)境條件和對污染的控制程度等因素。 吸油濾油器的作用主要是保護液壓泵，防止吸油時將較大的顆粒污染物吸入泵內。吸油口濾油器結構簡單，但由于浸沒在油箱底部，容易被污染物堵塞，并且維護困難。安裝在油箱頂部和側部的吸油濾油器，具有結構緊湊，管路簡單和更換濾芯方便等優(yōu)點。 國內通用型WU系列網(wǎng)式吸油口濾油器的技術規(guī)格及外型尺寸見表3.10。 吸油濾油器的壓差手液壓泵吸油特性的限制，使用中最大壓差一般不大于0.02MPa。壓差過大容易造成液壓泵吸空而導致氣蝕損壞。因而吸油濾油器一般采用100—180mm低精度濾芯（網(wǎng)式或線隙式），最高過濾精度一般不超過30~50μm。在此次設計中濾油器選用箱內吸油濾油器型號為WU—10080—J。 型號說明：WU—10080—J 公稱流量為100L/min 過濾精度為80μm 表3.10 WU型濾油器的結構參數(shù) 旁通閥 M h H 型號 公稱流量 /（L/min） 過濾 精度 /μm 尺 寸 /mm M(d) H D h WU—16※—J WU—25※—J WU—40※—J WU—63※—J WU—100※—J WU—160※—J WU—250※—J WU—400※—J 16 25 40 63 100 160 250 400 630 40 80 100 130 180 M181.5 M221.5 M272 M332 M422 M482 φ50 φ65 φ80 84 104 124 103 153 200 203 250 302 35 44 44 71 71 83 88 105 119 7 14 17 16 16 20 — — 25 注意 ：※—過濾精度 3.4.7管路的選用 管路在液壓系統(tǒng)中主要用來把各種元件及裝置連接起來傳輸能量。用于液壓系統(tǒng)中的管路，主要有金屬硬管和耐壓的軟管。 管件的選用標準及基本要求： （1）要有足夠的強度，能承受系統(tǒng)的最高沖擊壓力和工作壓力。管路與各元件及裝置的各連接處要密封可靠、不泄露、絕不能松動。 （2）在系統(tǒng)中不同的部位，應選用適當規(guī)格的管徑。管路在安裝前必須清洗干凈，管內不允許有銹蝕、雜志、粉塵、水及其其它液體或嬌質等污物。 （3）管路安裝要固定堅實，布局合理，排列整齊，方便維修和更換元件。 （4）在液壓系統(tǒng)中，主要使用硬管，它比用軟管安全可靠，而且經(jīng)濟。 確定管子內徑、壁厚： （1）管內油液的推薦流速 對吸油管道取(一般取1m/s以下) 對壓油管道?。▔毫Ω邥r取大值，反之取下值：管道較長時取小值，反之取大值：油液黏度大時取小值，反之取大值）。 對短管道及局部收縮處，可取。 對回油管道，可取。 （2）管子內徑的計算 （3）管子壁厚計算 而(由表查得,) 所以 在初步估算時根據(jù)計算結果,可從表3.11中查得鋼管的公稱通徑、壁厚、連接螺紋等。 根據(jù)下表及其計算結果選用的管路為： 公稱通徑為20/mm 鋼管外徑25/mm 連接螺紋為M272 管子壁厚為2.5/mm 推薦流量為100L/min 安裝布置注意事項： （1）管子的長度要短，管徑要合適，流速過高會損失能量。 （2）兩固定點之間的直管連接，應避免緊拉直管，要有一個松彎部分。這不僅便于裝卸，而且不會因熱脹冷縮，造成嚴重的拉應力。 （3）管子的彎徑半徑盡可能大其最小半徑約為管外徑的2.5倍。 （4）對系統(tǒng)的管路安裝連接必須牢固堅實。但管路較長時，須加支撐。 表3.11 管路結構性能參數(shù)表 公稱通徑 鋼管外徑 管接頭連接螺紋 公稱壓力 推薦管路通過流量 管子壁厚 4 4 5；6 8 10；12 15 20 25 32 40 50 65 80 100 6 8 10 14 18 22 28 34 42 50 63 75 90 120 M 101 M141.5 M181.5 M221.5 M272 M332 M422 M482 M602 1 1 1 1 1 1.6 1.6 2 2 2.5 3 3.5 4 5 1 1 1 1 1.6 1.6 2 2 2.5 3 3.5 4 5 6 1 1 1 1.6 1.6 2 2.5 3 4 4.5 5 6 7 8.5 1 1.4 1.6 2 2 2.5 3.5 4.5 5 5.5 6.5 8 10 1.4 1.4 1.6 2 2.5 3 4 5 6 7 8.5 10 12 0.63 2.5 6.3 25 40 63 100 160 200 400 630 1000 1250 2500 3.4.8 油箱的選用 油箱在液壓