【正文】 upply, checks the part, the functional element, auxiliary part design. The control section design for supplements the part, mainly designs the check circuit diagram. Keywords: Elevator hydraulic system functional element 第一章 緒 論 這次畢業(yè)是學(xué)校為我們每個(gè)工科學(xué)生安排的一次實(shí)踐性的總結(jié)，使就業(yè)前的一次大練兵，是對(duì)每個(gè)學(xué)生四年來所學(xué)知識(shí)的總體檢測(cè)， 使我們?yōu)檫M(jìn)入工廠工作做好了準(zhǔn)備。 本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是液壓升降臺(tái)的設(shè)計(jì)， 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)，可用于生產(chǎn)流水線高度差設(shè)備之間的貨物運(yùn)送，物料上線，下線，共件裝配時(shí)部件的舉升，大型機(jī)庫(kù)上料，下料，倉(cāng)儲(chǔ)裝卸等場(chǎng)所，與叉車等車輛配套使用，以及貨物的快速裝卸等。 它采用全液壓系統(tǒng)控制，采用液壓系統(tǒng)有以下特點(diǎn)： （ 1）在同等的體積下，液壓裝 置能比其他裝置產(chǎn)生更多的動(dòng)力，在同等的功率下，液壓裝置的體積小，重量輕，功率密度大，結(jié)構(gòu)緊湊，液壓馬達(dá)的體積和重量只有同等功率電機(jī)的 12%。 （ 2）液壓裝置工作比較平穩(wěn)，由于重量輕，慣性小，反應(yīng)快，液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)，制動(dòng)和頻繁的換向。 （ 3）液壓裝置可在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，（調(diào)速范圍可達(dá)到 2021），還可以在運(yùn)行的過程中實(shí)現(xiàn)調(diào)速。 （ 4）液壓傳動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，他對(duì)液體壓力 ，流量和流動(dòng)方向易于進(jìn)行調(diào)解或控制。 （ 5）液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。 （ 6）液壓元件以實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，通用化，壓也系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)制造和使用都比較方便。 當(dāng)然液壓技術(shù)還存在許多缺點(diǎn)，例如，液壓在傳動(dòng)過程中有較多的能量損失，液壓傳動(dòng)易泄露，不僅污染工作場(chǎng)地，限制其應(yīng)用范圍，可能引起失火事故，而且影響執(zhí)行部分的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性及正確性。 對(duì)油溫變化比較敏感，液壓元件制造精度要求較高，造價(jià)昂貴，出現(xiàn)故障不易找到原因，但在實(shí)際的應(yīng)用中，可以通過有效的措施來減小不利因素帶來的影響。 我國(guó)的液壓技術(shù)是在新中國(guó)成立以后才發(fā)展起來的。自從 1952 年試制出我國(guó)第一個(gè)液壓元件 —— 齒輪泵起，迄今大致經(jīng)歷了仿制外國(guó)產(chǎn)品，自行設(shè)計(jì)開發(fā)和引進(jìn)消化提高等幾個(gè)階段。 進(jìn)年來，通過技術(shù)引進(jìn)和科研攻關(guān)，產(chǎn)品水平也得到了提高，研制和生產(chǎn)出了一些具先進(jìn)水平的產(chǎn)品。 目前，我國(guó)的液壓技術(shù)已經(jīng)能夠?yàn)橐苯稹⒐こ虣C(jī)械、機(jī)床、化工機(jī)械、紡織機(jī)械等部門提供品種比較齊全的產(chǎn)品。 但是，我國(guó)的液壓技術(shù)在產(chǎn)品品種、數(shù)量及技術(shù)水品上，與國(guó)際水品以及主機(jī)行業(yè)的要求還有不少差距，每年還需要進(jìn)口大量的液壓元件。 今后，液壓技術(shù)的發(fā)展將向著一下方向： （ 1）提高元件性能，創(chuàng)制新型元件，體積不斷縮小。 （ 2）高度的組合化，集成化，模塊化。 （ 3）和微電子技術(shù)結(jié)合，走向智能化。 總之，液壓工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的比 重是很大的， 他和氣動(dòng)技術(shù)常用來衡量一個(gè)國(guó)家的工業(yè)化水平。 本次設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照指導(dǎo)要求進(jìn)行，其間得到老師和同學(xué)們的幫助，在此向他們表示誠(chéng)摯的謝意。 由于本人水平和知識(shí)所限，其中錯(cuò)誤在所難免，懇望老師予以指導(dǎo)修正。 第二章 工藝參數(shù)計(jì)工況分析 升降級(jí)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： 200 mm 最大起升高度： 1500mm 最大高度： 1700mm 平臺(tái)尺寸： 4000x2021mm 電源： 380v,50Hz 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(kù)上料、下料 。倉(cāng)儲(chǔ)，裝卸場(chǎng)所，與叉車等裝運(yùn)車輛配套使用，即貨物的快速裝卸等。 該升降臺(tái)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。 第三章 升降機(jī)機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算 升 降機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)動(dòng)機(jī)理 機(jī)械結(jié)構(gòu)型式 根據(jù)升降機(jī)的平臺(tái)尺寸 4000 2021 mm? ，參考國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的工藝參數(shù)可知，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 圖 所示即為該升降機(jī)的基本結(jié)構(gòu)形式，其中 ，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。 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： 圖 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 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) 23,OO做不完整的圓周運(yùn)動(dòng)，支架 4 為活動(dòng)支架，他們?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) 3 也不斷向傾斜位置運(yùn)動(dòng)，以使升降機(jī)升降。 o 3o2oo426351 圖 初態(tài)時(shí)，上寫底板處于合閉狀態(tài)，支架 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)到指定高度。 升降機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和零件設(shè)計(jì) 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 4 的長(zhǎng)度和截面形狀。 23OO 之間的距離和液壓缸的工作行程。 設(shè) 23OO x? ( 01xm?? ) ，則 4 支架的長(zhǎng)度可以確定為2 , ( 1 .5 )2xh h m? ? ?,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： N1 NM1MO1 OB1 BC1CA 圖 設(shè)支架 2 和 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： 404xt ??? . 下面根據(jù)幾何關(guān)系求解上述最佳組合值： 初步分析： x 值范圍為 01x?? x ,取值偏小，則上頂板 23,OO點(diǎn)承力過大，還會(huì)使支架的長(zhǎng)度過長(zhǎng)，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：x =, x =, x =，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。選取最佳組合值便可以滿足設(shè)計(jì)要求。 （ 1） x = 支架長(zhǎng)度為 h=2x/2= 2OC=h/2= 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= 升降臺(tái)完全升起時(shí)，有幾何關(guān)系可得到： 2 2 21 .8 0 .9 9 5 1 .5c o s 2 1 .8 0 .9 9 5? ??? ??= 2 2 2( 0 .9 ) 0 .9 5 5 ( 2 )2 ( 0 .9 ) 2tltl? ? ?? ? ? 聯(lián)合上述方程求得： t= l= 即液壓缸活塞桿與 2 桿絞合點(diǎn)與 2 桿中心距為 （ 2） x = 支架長(zhǎng)度為 =2x/2= 2OC=h/2= 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= 升降臺(tái)完全升起時(shí)，有幾何關(guān)系可得到： 2 2 21 .7 0 .8 1 .5c o s 2 1 .7 0 .8? ??? ??= 2 2 2( 0 .8 5 ) 0 .8 ( 2 )2 0 .8 ( 0 .8 5 )tlt? ? ?? ? ? 聯(lián)合上述方程求得： t= l= 即液壓缸活塞桿與 2 桿絞合點(diǎn)與 2 桿中心距為 （ 3） x = 支架長(zhǎng)度為 =2x/2= 2OC=h/2= 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= 升降臺(tái)完全升起時(shí)，有幾何關(guān)系可得到： 2 2 21 .6 0 .5 5 7 1 .5c o s 2 1 .6 0 .5 5 7? ??? ??= 2 2 2( 0 .8 ) 0 .5 5 7 ( 2 )2 ( 0 .8 ) 0 .5 5 7tlt? ? ?? ? ? 聯(lián)合上述方程求得： t= l= 即液壓缸活塞桿與 2 桿絞合點(diǎn)與 2 桿中心距為 現(xiàn)在對(duì)上述情況分別進(jìn)行受力分析： （ 4） x= ,受力圖如下所示： （ 5） x= ,受力圖如下所示 （ 6） x= ,受力圖如下所示 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 ? ?m a xm a x Mw???? 知，合理安排梁的受力情況，可以降低 maxM 值，從而改善提高其承載能力。分析上述 x==,x= 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= 時(shí)的結(jié)構(gòu)作為升降機(jī)固定點(diǎn) 23OO 的最終值，由此便可以確定其他相關(guān)參數(shù)如下： t=. l=, h= 升降機(jī)支架和下底板結(jié)構(gòu)的確定 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 4000x2021x3mm的汽車板，其結(jié)構(gòu)形式大致如下所示： 圖 沿平臺(tái)的上頂面長(zhǎng)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(zhǎng)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。 沿 長(zhǎng) 度 方 向 的 4 根 16 號(hào) 熱 軋 槽 剛 的 結(jié) 構(gòu) 參數(shù)為1h b d t r r? ? ? ? ?=16 0 65 10 10 .0 mm? ? ? ? ?,截面面積為 ，理論重量為 /kg m ，抗彎截面系數(shù)為 3117cm 。沿寬度方向的 6 根 10 號(hào)熱軋槽剛的結(jié)構(gòu)參數(shù)為 1h b d t r r? ? ? ? ?= 10 0 48 mm? ? ? ? ?, 截面面積為 ，理論重量為 /kg m ，抗彎截面系數(shù)為 。 其質(zhì)量分別為： 4根 16 號(hào)熱軋槽剛的質(zhì)量為： 1 4 4 2 316m kg? ? ? ? 6根 10 號(hào)熱軋槽剛的質(zhì)量為： 2 6 2 7 120m kg? ? ? ? 菱形汽車鋼板質(zhì)量為： 3 4 2 204 .8m kg? ? ? ? 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： Fq l? F汽車鋼板和額定載荷重力之和。 N l 載荷的作用長(zhǎng)度。 m,沿長(zhǎng)度方向?yàn)?16m,寬度方向?yàn)?12m. 其中 12F =( m )m g G?? 額 載 帶入數(shù)據(jù)得： F=29604N 沿長(zhǎng)度方向有： Fql? 帶入數(shù)據(jù)有： 29604 185044qN??? 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(jiǎn)圖為：