滾輪式腳踏式液壓升降平臺車設(shè)計
滾輪式腳踏式液壓升降平臺車設(shè)計,輪式,腳踏,液壓,升降,平臺,設(shè)計
1 緒論
1.1課題研究的目的及意義
1.1.1滾輪式腳踏式液壓升降平臺車設(shè)計的目的
1、 理論目的:綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計課程、液壓技術(shù),材料力學(xué)及其他與相關(guān)課程的理論知識和生產(chǎn)實際,進(jìn)行液壓升降臺設(shè)計實踐,使理論知識和生產(chǎn)實踐緊密結(jié)合起來,從而使已有知識學(xué)有所用,并得到進(jìn)一步的鞏固和提高。
2、實踐目的:在設(shè)計實踐中學(xué)習(xí)和掌握通用液壓元件,尤其是各類標(biāo)準(zhǔn)元件的選用原則和回路的組合方法,培養(yǎng)設(shè)計技能,提高分析和解決生產(chǎn)實際問題的能力,為今后的設(shè)計制造工作打好的基礎(chǔ)。
3、通過液壓升降平臺車設(shè)計,學(xué)生應(yīng)在計算、繪圖、運(yùn)用程序軟件和熟悉設(shè)計資料(包括設(shè)計手冊、產(chǎn)品樣本、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范)以及進(jìn)行評估方面得到實際訓(xùn)練,增強(qiáng)自主創(chuàng)新設(shè)計能力。
1.1.2滾輪式腳踏式液壓升降平臺車設(shè)計的意義
隨著當(dāng)代機(jī)械制造業(yè)與液壓技術(shù)的不斷發(fā)展,社會生產(chǎn)對生產(chǎn)率的要求也越來越高,因此,在人類社會工農(nóng)業(yè)發(fā)展中,具有結(jié)構(gòu)緊湊,操作方便,升降平穩(wěn)等優(yōu)點的液壓升降機(jī)起著極其重要的作用。滾輪式腳踏式液壓升降機(jī)是一種新型的液壓升降機(jī),主要由機(jī)械元件和液壓系統(tǒng)等組成。滾輪式腳踏式液壓升降機(jī)適合于車間、倉庫、車站、碼頭等場所,且由于只需要簡單動力,不會產(chǎn)生火花和電磁場,故特別適合搬運(yùn)易燃、易爆物品,這種升降機(jī)對提高搬運(yùn)效率、減輕勞動強(qiáng)度等都具有重要意義。此外,滾輪式腳踏式液壓升降臺根據(jù)使用要求,可配置其它附加裝置,并可任意多項或組合,能達(dá)到更好的使用效果。因此我們有必要對它進(jìn)行深入研究。本次畢業(yè)設(shè)計的題目來源于生產(chǎn)第一線,所設(shè)計的產(chǎn)品具有實用價值,已經(jīng)有成熟產(chǎn)品生產(chǎn)。我們可以參考現(xiàn)有產(chǎn)品做出的改進(jìn)設(shè)計,使產(chǎn)品機(jī)構(gòu)更合理、更實用、更可靠。
1.2國內(nèi)外液壓技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
1.2.1研究現(xiàn)狀
液壓升降機(jī)的核心部件在于液壓提升設(shè)備,因此國內(nèi)外對液壓提升設(shè)備主要進(jìn)行動力分析和運(yùn)動分析,確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸。如液壓缸的推力速度,作用時間,內(nèi)徑,液壓升降機(jī)行程及活塞桿直徑等。為避免液壓缸體積大且沉重、不便拆裝、用途單一、價格高、長時間暴露在外面易老化腐蝕,造成無謂的損害,久后會使連接處漏水等缺點。它通常采用35、34號或無縫鋼管做成實心桿或空心桿,為了提高耐磨性的防銹蝕,目前國內(nèi)傳統(tǒng)工藝是表面鍍硬鉻(鍍層厚度0.02~0.05mm)并拋光,其表面粗糙度Ra為1.6~0.4μm。由于鍍鉻對人、環(huán)境污染嚴(yán)重,屬國家環(huán)保線值項目,且鍍層不均勻,液壓提升設(shè)備的工作液壓提升設(shè)備其實也就是個最簡單的油缸了.通過手動增壓稈(液壓手動泵)使液壓油經(jīng)過一液壓提升設(shè)備是液壓缸的重要部件。
1.2.2發(fā)展趨勢
隨著全球科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,世界液壓升降臺工業(yè)相繼發(fā)生了一系列重大的技術(shù)革命,極大地提高了勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量,擴(kuò)大了生產(chǎn)規(guī)模,降低了產(chǎn)品熱耗、能耗,有效控制了煙塵、粉塵、有害氣體的排放,由此引發(fā)了世界液壓技術(shù)工業(yè)快速發(fā)展,解決了全球?qū)σ簤寒a(chǎn)品的巨大需求。在最近20年,世界液壓工業(yè)新技術(shù)絕大部分是在上世紀(jì)幾大創(chuàng)新技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)或發(fā)展的,這些新技術(shù)包括降低熱耗、提高自動化程度、擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模、利用廢物、環(huán)境保護(hù)、產(chǎn)品深加工等方面。其中玻璃鋼/復(fù)合材料的技術(shù)有著良好的發(fā)展前景,就是要大力開拓玻璃鋼/復(fù)合材料的應(yīng)用范圍,不斷提高先進(jìn)性能。此外,隨著人們生活水平的提高,建筑面積不段增加,像車間、倉庫等面積小又急需節(jié)省人力資源,提高勞動效率高,減少噪音和污染的場所,腳踏式液壓升降平臺車應(yīng)運(yùn)而生。國內(nèi)外研究人員正針對這些場所,根據(jù)人們的不同需要在不斷的完善升降平臺車的結(jié)構(gòu)性能,改變體積的大小!研發(fā)出能夠更加實現(xiàn)重物的平穩(wěn)升降、節(jié)省人力、占用空間小、安全可靠并能迅速地對承載物重量的改變做出反應(yīng)的腳踏式液壓升降平臺車。
1.3本課題研究內(nèi)容
本設(shè)計課題主要研究內(nèi)容包括滾輪式腳踏式液壓升降平臺車的總體方案論證選擇、液壓系統(tǒng)回路的設(shè)計、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)件的計算選型、零部件設(shè)計、材料選擇首先對液壓升降技術(shù)參數(shù)進(jìn)行分析研究,結(jié)合具體實例,對機(jī)構(gòu)中兩種液壓缸布置方式分析比較,并根據(jù)要求對液壓傳動系統(tǒng)個部分進(jìn)行設(shè)計計算最終確定液壓執(zhí)行元件-液壓缸,通過對鉸架的各項受力分析確定臺板與鉸架的載荷要求,設(shè)計出一種高效節(jié)能無污染,且運(yùn)用廣泛的滾輪式腳踏式液壓升降平臺車。
2 滾輪式腳踏式液壓升降平臺車的總機(jī)設(shè)計
2.1總體方案的分析比較和確定
根據(jù)設(shè)計任務(wù)技術(shù)要求,滾輪式腳踏式液壓升降平臺車的設(shè)計需達(dá)到以下要求:
額定載重量500kg,升降臺最大升高高度在950毫米到1050毫米之間,通過腳踩腳踏式液壓泵提起貨物,要求后輪固定,設(shè)置過載安全閥,確保操作者安全,剎車安全可靠??稍谏虄?nèi)任意位置停止升降。
經(jīng)過多方面考慮,對滾輪式腳踏式液壓升降平臺車的設(shè)計初擬定兩種方案,
圖2-1(方案一圖)
圖2-2(方案二圖)
方案一分析:如圖2-1所示,液壓升降臺采用的液壓缸兩端都可在一定空間內(nèi)自由活動,這樣一來對液壓缸易受到徑向剪切力和較大彎矩,從而對其壓桿穩(wěn)定性要求很高。從外形結(jié)構(gòu)上來說,尺寸設(shè)計計算和力的計算都很復(fù)雜 ,而且要滿足升降臺升降時的最大最小高度,需要較大的液壓缸行程。此外從安全方面考慮,與液壓缸上端作用點相連接的肋板部分作用在連接鉸架的軸上,則軸對該處鉸架截面作用力將很大,則該截面可能成為危險截面。且當(dāng)液壓缸活塞到底部時,升降臺還可能將有較大高度 ,不能滿足升降臺最低高度的設(shè)計要求。
方案二分析:如圖2-2所示,該方案和方案一不同之處之一在于,液壓缸一端通過軸固定在底座上,另一端通過肋板固定在鉸架上,這樣液壓缸的一端繞另一端在某個較小角度內(nèi)旋轉(zhuǎn),能保證液壓缸具有較好的壓桿穩(wěn)定性,而且液壓缸作用在鉸架的實心截面處,使鉸架受力分配較均勻。另外,在此方案中,液壓缸的作用點較低,那么的液壓缸的行程只需變化很小,便載物臺就可以實現(xiàn)較大幅度的升降,易于滿足設(shè)計要求,因此它能節(jié)省工作人員的體力,提高工作人員的工作效率。
通過以上的方案分析,本滾輪式腳踏式液壓升降平臺車采用方案二設(shè)計。
2.2液壓升降平臺車的結(jié)構(gòu)及運(yùn)動原理
滾輪式腳踏式液壓升降平臺車主要由動力源和機(jī)架兩部分組成,動力源部分主要由腳踏式液壓泵和單作用液壓缸組成,機(jī)架部分由工作平臺,內(nèi)外剪式鉸架板和底座導(dǎo)軌槽,支撐板等構(gòu)件組成(如圖2-3所示)。
滾輪式腳踏式液壓升降平臺車的運(yùn)動原理如下所述:
首先,升降平臺的升降是通過液壓缸的伸縮運(yùn)動來實現(xiàn)地的。液壓缸一端通過軸和兩肋板與外鉸架相連。另一端通過軸固定在底座導(dǎo)軌槽的中部位置;其次,內(nèi)、外鉸架與導(dǎo)軌槽連接的方式為:圖示鉸架右端通過安裝了軸承的滾輪與上下導(dǎo)軌槽相連接,圖示鉸架左端通過鉸支連接固定在上下導(dǎo)軌槽左部;腳踏式液壓泵經(jīng)過油管與液壓缸相連,則當(dāng)腳踩液壓泵腳踏板時,油壓將頂起液壓缸使柱塞伸出,當(dāng)卸荷時,重物的重力將使肋板壓縮柱塞,使柱塞回縮進(jìn)去。由前述的連接方式得,與外鉸架5右側(cè),內(nèi)鉸架3右側(cè)相連接的滾輪將左右滾動,從而工作平臺將上升或下降,起到升降貨物的作用。此外,萬向腳輪10上安裝有剎車,方便在搬運(yùn)貨物的時候升降臺不會移動。
圖2-3 液壓升降平臺車結(jié)構(gòu)
1—單向腳輪,2—液壓缸,3—內(nèi)鉸架,4—平臺導(dǎo)軌槽,5—外鉸架,6—工作平臺
7—手推扶桿,8—液壓泵,9—底座支撐板,10—萬向腳輪,11—底座導(dǎo)軌槽
3 升降臺尺寸初步分析計算
3.1升降臺高度的計算
(1) 、設(shè)計升降臺最大高度為950至1050mm之間,可取=1000mm左右,而升降臺最小高度設(shè)計為=435mm;
(2)、選用滾輪時,因滾輪為標(biāo)準(zhǔn)件,可選取其直徑為150mm,則輪子底部至升降臺底座支撐板底部的距離,即滾輪機(jī)構(gòu)總體高度可選為t=200mm;
(3)、試選上端導(dǎo)軌槽整體高度=50mm,底座導(dǎo)軌槽整體厚度=60mm,則未考慮平臺厚度的情況下,上端導(dǎo)軌槽固定鉸支中心與底座固定鉸支中心的距離為:
a升降臺處于最大高度時,=-(t++)=1000-(200++)=745mm
b升降臺處于最小高度時,=-(t++)=435-(200++)=180mm
3.2相關(guān)角度的計算
若設(shè)液壓缸作用點中心與平臺底部距離為=10mm,則底座固定鉸支中心至液壓缸作用點中心的垂直距離為:g=--=180-10-=145mm。
由升降平臺尺寸為1010520mm,則可設(shè)升降臺處于最低高度時,底座固定鉸支中心與活動鉸支中心兩點距離為d=850mm。
則tan===0.2117 =
則2L==869mm
從而sin===0.8575 =
以上2L-- 鉸架長度;
-- 升降臺最低高度時鉸架中心線與底座導(dǎo)軌中心線夾角;
-- 升降臺最大高度時鉸架中心線與底座導(dǎo)軌中心線夾角;
此時升降臺處于最大高度時有,底座固定鉸支中心與活動鉸支中心兩點距離為e===448mm=435mm。這說明當(dāng)升降臺處于最大高度時,所承受重物作用中心仍介于平臺固定鉸支中心與活動鉸支中心之間,使得平臺傾覆的可能性極小,滿足穩(wěn)定性要求。
3.3液壓缸作用結(jié)構(gòu)圖分析
如下兩圖3-1、3-2中:
圖3-1 升降臺結(jié)構(gòu)分析
圖3-2 液壓缸作用簡化圖
若令=m ,=p ,則=n由確定;
設(shè)計當(dāng)升降臺達(dá)最大高度時,液壓缸作用點中心與底座固定鉸支中心連線ce處于垂直位置,即與水平成,則
當(dāng)==時,sin(+)=g=145mm;
當(dāng)==時,+= =
由上得p====213mm
現(xiàn)將液壓泵的支撐點作用于底座中心d點,則
M===425mm
現(xiàn)計算液壓缸中心線(線ed)到c點的距離n的大小
對于ced,由面積關(guān)系可有:
,從而得:
將p=213mm,m=425mm,=代入上式得:
4 升降臺受力及力矩分析
4.1整體受力分析圖
升降臺在整體受力如圖4-1,
圖4-1 整體受力分析圖
4.2外鉸架受力分析圖
外鉸架L1受力分析如圖4-2,
圖4-2 外鉸架受力分析圖
圖中: , ;
, ;
4.3內(nèi)鉸架受力分析圖
內(nèi)鉸架L2受力分析如圖4-3,
圖4-3 內(nèi)鉸架受力分析圖
圖中; , ;
;
以上了圖中所示力的方向皆為事先假設(shè)力的方向,其中規(guī)定水平方向(x方向)向上為正,向下為負(fù);豎直方向(y方向)向右為正,向左為負(fù)。
4.4力和力矩的分析計算
4.4.1鉸架上端鉸支受力
先忽略平臺自重,則由上圖
因為,
所以
而
(令,且有,為軸承滾輪與平臺導(dǎo)軌槽間的摩擦系數(shù)) ,則至此能計算出 、 、 、
4.4.2整體受力分析計算
對平臺,重物及兩鉸架組成的整體進(jìn)行受力分析:(4.1)
=0 =0 ......①
=0 ......②
4.4.3內(nèi)、外鉸架單獨受力分析
對L1單獨進(jìn)行受力平衡分析:
=0 =0 ......③
=0 =0 ......④
由③、④得 ......⑤
由②、④得 ......⑥
對L2單獨進(jìn)行受力平衡分析:
=0 =0 ......⑦
=0 =0 ......⑧
4.4.4力矩平衡分析
若規(guī)定逆時針為正,順時針為負(fù),則對L1的c點的轉(zhuǎn)矩平衡得:
=0 =0 (a) 對L2有:
(1),d點的轉(zhuǎn)矩平衡得:
=0 =0 ......(b)
(2),o點的轉(zhuǎn)矩平衡得:
=0 =0
=0 ......(c)
又因為 ......(d)
—軸承滾輪與底座導(dǎo)軌槽間的摩擦系數(shù)
4.5液壓缸受力分析
4.5.1液壓缸受力公式的導(dǎo)出
由(c),(d)兩式得:
則至此能算出
由上⑤ 、⑥式分別可得:
......(e)
=- ......(f) 將以上(e)、(f)式代入至(a)式得:
F=
= .....(g)
至此可算出力F,由于這些力是按對稱鉸架的一邊來考慮的,所以F為鉸架與底座成時液壓缸所承受的一半力的大小。
則T=2F=
其中:T-液壓缸受力大小
4.5.2液壓缸最大受力時數(shù)值及角度計算
分析液壓缸產(chǎn)生最大力時,鉸架與底座所成角度大小
根據(jù)上面一系列的式子有,當(dāng)為不同大小時,對應(yīng)各鉸支點受力大小不同,從而液壓缸受力大小相應(yīng)不同。現(xiàn)根據(jù)以上所列式子將部分關(guān)鍵數(shù)據(jù)輸入如下表4-1,
表4-1
-24.5
-24.4
-24.4
-24.4
-24.3
-24.3
-24.2
-24.2
-24.1
2447.7
2375.2
2268.9
2122.0
1923.6
1657.1
1295.8
794.4
212.3
12.2
12.6
13.1
13.8
14.8
16.1
17.9
20.4
23.2
1223.6
1258.4
1310.1
1382.0
1479.4
1610.5
1788.7
2036.2
2322.8
64.8
87.6
106.8
122.9
136.3
147.1
155.3
161.0
163.8
305.0
270.0
239.8
212.9
187.6
163.3
139.8
116.9
98.4
28.35
29.40
29.95
30.07
29.84
29.32
28.55
27.57
26.62
435
435
435
435
435
435
435
435
435
(N)
20635
19394
18310
17284
16253
15170
13997
12705
11517
此外經(jīng)過更精確的計算得,液壓缸受力曲線圖如下圖4-4,
圖4-4 液壓缸受力曲線圖
由上圖得,當(dāng)升降臺處于最低位置,即 =時,液壓缸受力最大,此時有有 T = 20635 N,考慮到工作平臺,工作平臺導(dǎo)軌槽,內(nèi)、外鉸架等的重量,經(jīng)咨詢,可取一系數(shù)=1.3,則液壓缸所受最大壓力為
= T= 20635 1.3 =26825.5 26826N
5 液壓系統(tǒng)的分析
5.1 受載分析
該腳踏式液壓升降臺的工作循環(huán)過程是:當(dāng)工作平臺處于最低位置時,腳踩腳踏板,升降臺升起,當(dāng)?shù)竭_(dá)最大高度時,升降臺停止上升,液壓系統(tǒng)進(jìn)入保壓階段;在升降臺上升的過程中,升降臺的傾角不斷地發(fā)生變化;升降臺開始下降,下降到最低點停止運(yùn)動,至此升降臺一個工作循環(huán)結(jié)束。在升降臺的整個工作循環(huán)過程中,在最低位置時液壓缸推力最大。隨著上平臺高度的增加,液壓缸的推力將逐漸減小。
5.2 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計
5.2.1設(shè)計要求
結(jié)合設(shè)計要求,滾輪式腳踏式液壓升降平臺車的動力元件為腳踏式液壓泵,執(zhí)行元件為單作用液壓缸,其中腳踏式液壓泵自帶油箱和卸荷閥,其內(nèi)部已有一部分液壓回路,原理如下:
1,當(dāng)要使工作平臺上升時,換向閥7左位接通,腳踩液壓泵3,1中油液進(jìn)入液壓缸下端,從而將液壓缸活塞頂出,平臺上升。
2,當(dāng)要使工作平臺下降時,換向閥7右位接通,液壓缸6中的油液因重物產(chǎn)生的壓力而被壓出,經(jīng)由換向閥和節(jié)流閥流回油箱,節(jié)流閥8則控制油液的流速,從而使升降臺能緩慢卸載。
5.2.2 液壓系統(tǒng)原理圖
綜上所述,只需用油管將液壓泵出油口連接至液壓缸的進(jìn)油口即可組一完整的液壓回路,其液壓系統(tǒng)原理圖如圖5-1所示,
圖5-1
1-油箱 ,2—單向閥 ,3—手動液壓泵 ,4—單向閥 ,5—溢流閥 ,6—液壓缸,7—手動換向閥 ,8—節(jié)流閥
其中1、2、3、4、5、7、8都集中在液壓泵中
6 液壓缸、液壓泵的選型
6.1液壓缸基本尺寸計算
從圖3-4中根據(jù)幾何關(guān)系可得液壓缸的瞬時尺寸(即鉸接點DC之間的距離)為
液壓缸兩鉸接點之間的最大距離和最小距離分別為
根據(jù)實際設(shè)計情況,并結(jié)合圖3-2及相關(guān)數(shù)據(jù),有
Smin=
=
Smax=
=
即液壓缸的最大安裝尺寸為 Smax=475mm
最小安裝尺寸為 Smin=306mm
設(shè)液壓缸的有效行程為△s,為了使液壓缸兩鉸接點之間的距離為最小值時,柱塞不抵到液壓缸缸底,并考慮液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸K1和K2(圖3),一般應(yīng)取Smin≥Kl+K2+△S
同樣,為了使液壓缸兩鉸接點之間的距離為最大值時,柱塞不會脫離液壓缸中的導(dǎo)向套,一般應(yīng)取Smax≤Kl+K2+2△S
式中的K1和K2根據(jù)液壓缸的具體結(jié)構(gòu)決定,
圖6-1 液壓缸相關(guān)尺寸圖
6.2液壓缸具體選型
由以上計算得出:滾輪式腳踏式液壓升降平臺車平臺處于最低高度,即 =時,液壓缸受力最大,,此時液壓缸所受的力是= 26826 N。選擇缸徑為的液壓缸,其所能提供的最大推力為= 31420 N,由于已計算出液壓缸的最大安裝尺寸為 Smax=475mm,最小安裝尺寸為 Smin=306mm,則其行程為S=Smax-Smin=169mm,則可選擇液壓缸的行程S=180mm。
6.3液壓泵設(shè)計計算及選型
由于液壓缸承受的最大壓力為26826 N, 所以腳踏式液壓泵至少要提供26826 N的力,根據(jù)以上要求初步選擇腳踏油壓泵F-1000型,其外形尺寸為L×b×h=530×160×200mm。
其輸出壓力位=700kgf/cm2,儲油量為1升,重量為12kg;此外液壓泵配有1m高壓油管/接頭。
以下對該種型號的液壓泵進(jìn)行校核:
根據(jù)前述內(nèi)容,已選用缸徑為的液壓缸,且液壓缸承受最大壓力為= 26826 N,則液壓缸內(nèi)部活塞所受最大壓強(qiáng)為
= = = = 13.662 Mpa
而1kgf/cm2 = 98 Kpa ,則
= 13.662 Mpa = = 139.41 kgf/cm2
很明顯有?。尽〖匆簤罕盟墚a(chǎn)生的壓強(qiáng)大于液壓缸能承受的最大壓強(qiáng),故F-1000型號的腳踏油壓泵滿足設(shè)計要求。此外液壓泵具有如下的性能要求:
1,操作該液壓泵是一種解放雙手且省力的腳踏工作;
2,外置控制閥易于控制卸載時,能使升降臺安全緩慢下降;
3,適用于沒有電源和壓縮空氣的現(xiàn)場作業(yè)。
6.4油量的校核
由上得液壓缸需滿足的行程為180mm,而液壓缸直徑為50mm,則當(dāng)升降臺達(dá)最高位置時液壓缸內(nèi)儲油儲油=180×10 ̄ 2 × = 0.353 L。
此外,此時油管中也儲存有一定的油量,而液壓缸所配油管為1m,內(nèi)徑為20mm,則油管儲油量為=10 = 0.314 L。
則液壓缸所需出油量至少應(yīng)為= + =0.353+0.314 = 0.667L ,小于液壓缸而儲油量1L,故液壓缸儲油量足夠,滿足要求。
7 腳輪 滾輪的選用
7.1選用要求
根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求,本滾輪式腳踏式液壓升降平臺車的額定載重為500kg,此外已規(guī)定升降平臺車本身的重量應(yīng)130kg,又由于腳踩腳踏式液壓泵的力很小,幾乎可忽略不計,故地面所受重力最大可估計為630kg,即每滾輪最少負(fù)重157.5kg,又因為本升降臺在工廠、超市等場所使用,因此對噪音有一定的要求,為此本升降臺的腳輪選擇材料為超級橡膠的腳輪,其中兩個為萬向輪,兩個為定向輪。
7.2腳輪實際選型
如下圖7-1所示,本升降臺選擇型號為SM-B重型輪組,,其輪徑為D=150mm,輪寬為W=50mm,安裝高度為=193mm,每個輪的載重為250kg,自重為2.06kg;
底板尺寸為114×102mm,安裝孔距為84×71mm,孔徑=11mm。另外,萬向腳輪上附帶有剎車,可使升降臺能夠在與水平面成一定角度的斜坡上工作而不至于滑動。
圖7-1
7.3 滾輪的選用
滾輪的結(jié)構(gòu)如圖7-2所示
圖7-2
8 各構(gòu)件參數(shù)設(shè)計
8.1內(nèi)、外鉸架材料及設(shè)計尺寸選擇
內(nèi)外鉸架主要用于支撐升降臺面,是該液壓升降臺的重要組成構(gòu)件,因此其使用材料的性能至關(guān)重要,選擇型號為Q235的普通碳素鋼,初選實心處截面基本尺寸為30×60mm,長度已確定約為870mm。
8.2滾道材料及設(shè)計尺寸選擇
根據(jù)滾道的工作情況,并且考慮到滾輪的直徑,選擇熱軋普通槽鋼,型號為5,基本尺寸為h =50mm、b =37mm、d =4.5mm、t =7.0mm、r =7.0mm、r1 =3.5mm,如下圖8-1所示。
圖8-1
圖中:h — 高度 b — 腿寬 d — 腰厚
t — 平均腿厚 r — 內(nèi)圓弧半徑 r1— 腿端圓弧半徑
8.3升降工作臺材料及設(shè)計尺寸選擇
工作臺的,對于翻轉(zhuǎn)工作臺骨架,基本尺寸為L×B=1010×520,翻轉(zhuǎn)平臺面則用熱軋普通鋼板,公稱厚度為5mm。
8.4底座材料及設(shè)計尺寸選擇
底座主要用于支撐作用,選用熱軋不等邊角鋼,型號為12.5/8,其基本尺寸為B =125mm、b =80mm、d =7mm、r =11mm,如下圖8-2所示。
圖8-2
圖中:B— 長邊寬度 b — 短邊寬度 d — 邊厚
r1 — 邊端內(nèi)弧半徑 r — 內(nèi)圓弧半徑
9 應(yīng)力計算及強(qiáng)度校核
9.1 內(nèi)、外鉸架力的分解
首先外鉸架L1和內(nèi)較架L2受的力分解成沿鉸架方向(稱方向1)的力和垂直于該方向的方向(稱方向2)上的力
在上述分解合成力的過程中,由于豎直均很小,故這些力在1、2方向上的分解力可忽略不計。
9.2外鉸架軸力圖、剪力圖和彎矩圖分析
圖9-1 外鉸架L1受力分析
圖9-2 外鉸架L1軸力圖
圖9-3 外鉸架L1縱向剪力圖
圖9-4 外鉸架L1縱向彎矩圖
由上述圖有:
其中,
則外鉸架L1所受最大拉應(yīng)力為
或
;其中=
外鉸架L1所受最大壓應(yīng)力為
上式中、產(chǎn)生于液壓缸作用點截面處,產(chǎn)生于o點截面處。分別記為L1:拉、L1:壓、L1:拉。
9.3內(nèi)鉸架軸力圖、剪力圖和彎矩圖分析
圖9-5 內(nèi)鉸架L2受力分析
圖9-6 內(nèi)鉸架L2軸力圖
圖9-7 內(nèi)鉸架L2縱向剪力圖
圖9-8 內(nèi)鉸架L2縱向彎矩圖
由上述圖有:
;其中
則內(nèi)鉸架L2所受最大拉應(yīng)力為
; 其中
內(nèi)鉸架L2所受最大壓應(yīng)力為
; 其中
上式中產(chǎn)生于o點處上半部分界面,產(chǎn)生于o點處下半部分界面。分別記為L2:拉、L2:壓。
9.4 鉸架應(yīng)力強(qiáng)度校核
9.4.1鉸架截面尺寸的確定
經(jīng)過精確計算和篩選,已選取內(nèi)外鉸架實心截面為3060mm,經(jīng)更詳細(xì)的計算發(fā)現(xiàn),所選截面寬度太長,考慮到材料的節(jié)省和強(qiáng)度要求,現(xiàn)可將截面尺寸暫定為=2060mm。其實心截面如下圖9-9 所示,
圖9-9
此外,在內(nèi)外鉸架相連接處,鉸架截面處應(yīng)加工有一孔,其直徑經(jīng)過計算可選取為=30mm,該處截面如下圖9-10 所示,
圖9-10
9.4.2鉸架截面應(yīng)力分析校核
結(jié)合9.3中內(nèi)容,可能產(chǎn)生的最大拉應(yīng)力為 ①L1:拉,②L1:拉
③L2:拉??赡墚a(chǎn)生的最大壓應(yīng)力為①L1:壓,②L2:壓。此外,在鉸架與水平線所成角度不同的時候,這些力又相應(yīng)地發(fā)生變化,結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)得,其變化曲線如以下各圖所示,
圖9-11 外鉸架L1中產(chǎn)生的可能最大拉應(yīng)力變化曲線
圖9-12 外鉸架L1中產(chǎn)生的可能最大拉應(yīng)力變化曲線
圖9-13 外鉸架L1中產(chǎn)生的可能最大壓應(yīng)力變化曲線
圖9-14 內(nèi)鉸架L2中產(chǎn)生的可能最大拉應(yīng)力變化曲線
圖9-15 內(nèi)鉸架L2中產(chǎn)生的可能最大壓應(yīng)力變化曲線
經(jīng)過更精確的計算綜上得出:鉸架截面處受最大應(yīng)力都出現(xiàn)在外鉸架,最大拉應(yīng)力約為=90Mpa,此時;受最大壓應(yīng)力為=96.6Mpa,此時,兩最大應(yīng)力都出現(xiàn)在液壓缸作用點截面處。
鉸架所選材料為Q235普通碳素鋼,其屈服極限=216235Mpa,若選取安全因數(shù)=2,則鉸架許用應(yīng)力==108117.5Mpa。
以上數(shù)據(jù)比較有<,且<,則校核得內(nèi)外鉸架所受應(yīng)力小于許用應(yīng)力,因此滿足內(nèi)、外鉸架支撐起貨物的強(qiáng)度要求而不至于鉸架斷裂,故所選用鉸架滿足設(shè)計要求。
9.5肋板連接軸強(qiáng)度校核
9.5.1肋板連接軸受力和彎矩圖
圖9-16 肋板連接軸縱向剪力圖
圖9-17 肋板連接軸縱向彎矩圖
上述圖中:—液壓缸所受最大壓力
—肋板連接軸所受最大彎矩
9.5.2肋板連接軸強(qiáng)度校核
根據(jù)上圖9-16、圖9-17,又由于
= 26826 N, = 386mm= 0.386m, = 55mm = 55m,則
肋板連接軸所受最大彎矩=
= = = 2588.709 Nm
肋板連接軸抗彎截面系數(shù)W = = =16.334
則該連接軸截面所受最大拉、壓應(yīng)力為=
= = 158.49Mpa
由于肋板連接軸所選材料為45號普通碳素鋼,為塑性材料。其屈服極限約為=353Mpa,若選取安全因數(shù)=2,則鉸架許用應(yīng)力==176.5Mpa。
比較得<,則校核得內(nèi)外鉸架所受應(yīng)力小于許用應(yīng)力,因此在承受液壓缸產(chǎn)生的最大頂力時,肋板連接軸不會因為彎矩過大而斷裂,故所選用肋板連接軸滿足設(shè)計要求。
10 升降平臺車重量核算
10.1升降臺總重計算核對
在畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書中要求本手動液壓堆高車的總重量不大于130kg,因此要對對高車的重量進(jìn)行核算,參考[4]和裝配圖,經(jīng)計算,現(xiàn)將升降平臺車各部件的重量列入表10-1中,
序號
名 稱
數(shù) 量
重 量
單 件
總 計
1
萬向腳輪
2
1
2
2
定向腳輪
2
1
2
3
腳踏式液壓泵
1
12
12
4
油 管
1
0.5
0.5
5
開口銷
10
0.02
0.2
6
液壓缸
1
4
4
7
螺 母
20
0.01
0.2
8
彈簧墊片
40
0.005
0.2
9
螺 栓
20
0.05
1
10
滾輪外套
4
0.05
0.2
11
軸 承
4
0.1
0.4
12
手扶推桿
1
1.8
1.8
13
工作平臺
1
11
11
14
內(nèi)鉸架
2
5
10
15
外鉸架
2
5
10
16
底 座
2
9
18
17
導(dǎo)軌槽
4
7.5
30
18
肋 板
2
2.5
2.5
19
肋板連接軸
1
3
3
20
鉸架中心連接軸
1
3.5
3.5
21
內(nèi)鉸架穩(wěn)定軸
1
3.5
3.5
22
腳踏泵定位底板
2
2.5
5
表10-1
經(jīng)計算得本液壓升降平臺車的總重=121kg〈130kg,因此升降臺自重方面滿足設(shè)計要求。
11 升降臺成本核算
11.1成本核算概念
把一定時期內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營過程中所發(fā)生的費用,按其性質(zhì)和發(fā)生地點,分類歸集、匯總、核算,計算出該時期內(nèi)生產(chǎn)經(jīng)營費用發(fā)生總額和分別計算出每種產(chǎn)品的實際成本和單位成本的管理活動。其基本任務(wù)是正確、及時地核算產(chǎn)品實際總成本和單位成本,提供正確的成本數(shù)據(jù),為企業(yè)經(jīng)營決策提供科學(xué)依據(jù),并借以考核成本計劃執(zhí)行情況,綜合反映企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營管理水平。
11.2產(chǎn)品生產(chǎn)成本項目
為了具體地反映計入產(chǎn)品生產(chǎn)成本的生產(chǎn)費用的各種用途,還應(yīng)進(jìn)一步劃分若干個項目,即產(chǎn)品生產(chǎn)成本項目,簡稱產(chǎn)品成本項目、成本項目。也指從生產(chǎn)費用的具體用途出發(fā),將直接生產(chǎn)費用和間接生產(chǎn)費用劃分為若干項目即成本項目,如直接材料,直接人工,制造費用等。并根據(jù)生產(chǎn)特點和管理要求,企業(yè)一般設(shè)立以下3個成本項目:
(1) 直接材料
直接材料是指企業(yè)在生產(chǎn)產(chǎn)品和提供勞務(wù)過程中所耗費的直接用于產(chǎn)品生產(chǎn)并購成產(chǎn)品實體店原料、主要材料、外購半成品成品以及有助于產(chǎn)品形成的輔助材料等。
(2) 直接人工
直接人工是指企業(yè)在生產(chǎn)產(chǎn)品和提供勞務(wù)過程中,直接參加產(chǎn)品生產(chǎn)的工人工資以及其他各種形式的職工薪酬。
(3) 制造費用
制造費用是指企業(yè)為生產(chǎn)產(chǎn)品和提供勞務(wù)而發(fā)生的各項間接費用,包括生產(chǎn)車間管理人員的工資等職工薪酬、折舊費、機(jī)物料消耗、勞動保護(hù)費等費用。
11.3生產(chǎn)成本的核算
11.3.1直接材料成本的核算
本液壓升降臺要用到的材料有45號鋼、Q235鋼板、角鋼、槽鋼、矩形鋼、管圓形鋼管以及一些標(biāo)準(zhǔn)件,在裝配過程中還要用到焊條,經(jīng)咨詢得各種材料及標(biāo)準(zhǔn)件的價格如下:
45號鋼:3650元/噸;Q235:3180元/噸;槽鋼:3450元/噸;角鋼:3480元/噸;矩形鋼管:3890元/噸;軸承:3元/個 ;螺母:1元/個;螺栓:1元/個;彈簧墊片:0.5元/個;六角頭螺栓:1元/個;腳輪:30元/只;腳踏式液壓泵:700元/臺;油管:20元/米;液壓缸:200元/臺;
因考慮到材料因加工而造成的損耗,各種自制件的材料的價格都乘上一個系數(shù),經(jīng)咨詢相關(guān)專業(yè)人士得此系數(shù)為1.11.4左右,本文取1.2,根據(jù)表12-7中各種材料的重量和標(biāo)準(zhǔn)件的個數(shù)以及裝配圖中標(biāo)注的材料得:
標(biāo)準(zhǔn)件所需費用為30×4+700+20+200+3×4+1×20+0.5×40+1×20=1120
直接材料成本=1.2×(3.65×22.2+3.45×30+3.18×35+3.48×18)+1120=1550.
11.3.2直接人工成本的核算
經(jīng)咨詢得機(jī)械行業(yè)工人的工資在大約在2000—2500元左右,本文中取2400元,該廠有100位工人,堆高車月產(chǎn)量為1000臺,則此處每臺液壓升降車需直接人工成本費約240元;經(jīng)咨詢相關(guān)行業(yè)人士知工人的福利(五險一金等)250-300元左右,本文取260元。則又應(yīng)向每臺堆高車攤派26元.所以直接人工成本費為266元/臺。
11.3.3制造成本的核算
經(jīng)咨詢的機(jī)械行業(yè)管理人的工資在大約在2500—3000元左右,本文中取2800元,堆高車月產(chǎn)量為1000臺,設(shè)該廠有10位管理人員,所以每臺攤派28元;攤派折舊費按每臺100元攤派;機(jī)物料費按每臺10攤派;水電費按每臺10元攤派。所以直接人工成本為148元/臺。
11.4總計生產(chǎn)成本
由以上可知生產(chǎn)成本=直接材料成本+直接人工成本+制造成本=1550+266+148=1964元。
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