【正文】 畢業(yè)設計 液壓千斤頂 目錄 第一章、 引言 第二章 、液壓千斤頂的總體設計方案 1） 液壓千斤頂設計方案示意圖 2） 液壓千斤頂的組成 3） 液壓千斤頂的優(yōu)缺點 第三章、液壓千斤頂的原理 1）液壓千斤頂原理圖 2）液壓千斤頂的特點 第四章、 液壓千斤頂結構設計 1） 內管設計 2） 外管設計 3） 活塞桿設計 4） 導向套的設計 5） 液壓千斤頂活塞部位的密封 6） 液壓千斤頂裝配圖 第五章、 液壓千斤頂常見的故障與維修 結論 致謝 參考文獻 第一章 引 言 機電一體化又稱機械電子學， 英語稱為 Mechatronics，它是由英文機械學 Mechanics的前半部分與電 子學 Electronics的后半部分組合而成。機電一體化最早出現在 1971 年日本雜志《機械設計》的副刊上，隨著機電一體化技術的快速發(fā)展，機電一體化的概念被我們廣泛接受和普遍應用。隨著計算機技術的迅猛發(fā)展和廣泛應用 ,機電一體化技術獲得前所未有的發(fā)展?，F在的機電一體化技術，是機械和微電子技術緊密集合的一門技術，他的發(fā)展使冷冰冰的機器有了人性化， 智能化。 機 電一體化技術是將機械技術、電工電子技術、微電子技術、信息技術、傳感器技術、接口技術、信號變換技術等多種技術進行有機地結合，并綜合應用到實際中去的綜合技 術。是現代化的自動生產設備幾乎可以說都是機電一體化的設備。 液壓技術發(fā)展趨勢液壓技術是實現現代化傳動與控制的關鍵技術之一，世界各國對液壓工業(yè)的發(fā)展都給予很大重視。 液壓傳動是以液體作為工作介質，利用液體的壓力能進行能量的傳遞和控制的一門技術。液壓傳動具有許多優(yōu)點，被廣泛應用于機械、建筑、冶金、化工以及航空航天等領域。如今，隨著微電子和計算機技術的發(fā)展，機、電、液技術的緊密結合，使液壓技術的發(fā)展和應用又進入了一個嶄新的階段。 隨著我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展 ,汽車隨車千斤頂的要求也越來越高 。同時隨著市場競爭的加劇 ,用戶要求的不斷變化 ,將迫使千斤頂的設計質量要不斷提高 ,以適應用戶的需求。用戶喜歡的、市場需要的千斤頂將不僅要求重量輕 ,攜帶方便 ,外形美觀 ,使用可靠 ,還會對千斤頂的進一步自動化 ,甚至智能化都有所要求。如何充分利用經濟、情報、技術、生產等各類原理知識 ,使千斤頂的設計工作真正優(yōu)化 ?如何在設計過程中充分發(fā)揮設計人員的創(chuàng)造性勞動和集體智慧 ,提高產品的使用價值及企業(yè)、社會的經濟效益 ? 如何在知識經濟的時代充分利用各種有利因素 ,對資源進行有效整合等等都將是我們面臨著又必須解決的重要的問題。千斤頂與我們的生活密切相關，在建 筑、鐵路、汽車維修等部門均得到廣泛的應用，因此千斤頂技術的發(fā)展將直接或間接影響到這些部門的正常運轉和工作。 第二章 液壓千斤頂的 結構及組成 1） 液壓千斤頂的結構圖 圖 1 液壓千斤頂設計方案示意圖 液壓千斤頂結構圖 1 所示，工作時通過上移 6 手柄使 7 小活塞向上運動從而形成局部真空，油液從郵箱通過單向閥 9 被吸入小油缸，然后下壓 6 手柄使 7 小活塞下壓，把小油缸內的液壓油通過 10 單向閥壓入 3 大油缸內，從而推動 2 大活塞上移，反復動作頂起重物。通過 1 調節(jié)螺桿可以調整液壓千斤頂的起始高度，使用完畢后扭轉 4 回油閥 桿，連通 3 大油缸和郵箱，油液直接流回郵箱， 2 大活塞下落，大活塞下落速度取決于回油閥桿的扭轉程度。 2） 液壓千斤頂的組成 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。 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。 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。 控制元件 包括壓力閥、流量閥和方向閥等，它們的作用是根據需要無級調節(jié)液壓動機的速 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。 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、管件及郵箱等，它們同樣十分重要。 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，它經過油泵和液動機實現能量轉換。 3） 液壓傳動的優(yōu)缺點 液壓傳動的優(yōu)點 （ 1） 體積小、重量輕，例如同等功率液壓馬達的重量只有電動機的10%～ 20%，因此慣性力較小。 （ 2） 能在給定范圍內平穩(wěn)的自動調節(jié)牽引速度，并可實現無級調速，且速度范圍最大可達 1:2021（一般為 1:100） . （ 3） 轉向容易，在不改變 電機旋轉方向的情況下，可以較方便地實現工作機構旋轉和直線往復運動的轉換。 （ 4） 液壓泵和液壓馬達之間用油管連接，在空間布置上彼此不受嚴格限制。 （ 5） 由于采用油液為工作介質，元件相對運動表面間能自行潤滑，磨損小，使用壽命長。 （ 6） 操縱控制簡便，自動化程度高。 （ 7） 容易實現過載保護。 （ 8） 液壓元件實現了標準化、系列化、通用化，便于設計、制造和使用。 液壓傳動的缺點 (1) 使用液壓傳動對維護的要求高，工作油要始終保持清潔。 (2) 對液壓元件制造精度要求高，工藝復雜，成本較高。 (3) 液壓元件維修較復雜，且需有較高的技術水平。 (4) 液壓傳動對油溫變化較敏感 ，這會影響它的工作穩(wěn)定性，因此液壓傳動不宜在很高或很低的溫度下工作，一般工作溫度在15℃～ 60℃范圍內較合適。 (5) 液壓傳動在能量轉化的過程中，特別是在節(jié)流調速系統(tǒng)中，其壓力大，流量損失大，因此系統(tǒng)效率較低。 第三章 液壓千斤頂的原理 1）液壓千斤頂原理圖 圖 11 液壓千斤頂的工作原理如圖 11 所示，大缸體 3 和大活塞 4 組成舉升缸；杠桿手柄 小缸體 活塞 單向閥 5 和 9 組成 手動液壓泵 。活塞和缸體之間保持良好的配合關系，又能實現可靠的密封。當抬起手柄 6，使小活塞 7 向上移動，活塞下腔密封容積增大形成局部真空時 ，單向閥 9 打開，油箱中的油在 大氣壓力 的作用下通過吸油管進入活塞下腔，完成一次吸油動作。當用力壓下手柄時，活塞 7 下 移，其下腔密封容積減小，油壓升高，單向閥 9 關閉，單向閥 5 打開，油液進入舉升缸下腔，驅動活塞 4 使重物 G 上升一段距離，完成一次壓油動作。反復地抬、壓手柄，就能使油液不斷地被壓入舉升缸，使重物不斷升高，達到起重的目的。如將放油閥 2 旋轉 90176。 （在實物上放油閥旋轉角度是可以改變的），活塞 4 可以在自重和外力的作用下實現回程。這就是液壓千斤頂的工作過程。 2）液壓千斤頂的特點 液壓千斤頂是一種將密封在油缸中的液 體作為介質，把液壓能轉換為機械能從而將重物向上頂起的千斤頂。它結構簡單、體積小、重量輕、舉升力大，易于維修，但同時制造精度要求較高 ,若出現泄漏現象將引起舉升汽車的下降 ,保險系數降低 ,使用其舉升時易受部位和地方的限制 .傳統(tǒng)液壓千斤頂由于手柄、活塞、油缸、密封圈、調節(jié)螺桿、底座和液壓油組成。它利用了密閉容器中靜止液體的壓力以同樣大小各個方向傳遞的特性。優(yōu)點：輸出推力大。缺點：效率低。 第四章 液壓千斤頂結構設計 1) 內管設計 已知千斤頂的額定載荷為 19600N，初定額定壓力為 15Mpa。千斤頂的最低使用高度為 192mm,最高使用高度為 277mm. 根據以上要求可以得到如下計算結果： F=P A 得到 A=19600/ 所以內管的直徑 D=42mm，長為 115mm,有效長度為 85mm 這里 F=外部作用力（ kgf） A=內管的作用面積 (cm2 ) P=被傳遞的壓力（ kgf/cm2） 內管的壁厚δ為 δ =δ 0+C1+C2 根據公式δ 0PmaxD/2δ p(m) δ p=δ b/N 查機械設計手冊可知δ b=550（無縫鋼管， 牌號 20） N 為安全系數一般取 5 δ 015 (2 550/5)==2mm δ =δ 0+C1+C2=3mm 上式中 C1 為缸筒外徑公差余量 C2 為腐蝕余量 缸筒壁厚的驗算 根據公式 Pn= s(D12D2)/D12MPa 550 Pn=15MPa 所以缸筒的臂厚完足滿足設計需要的要求 . 2）外管設計 立式千斤頂的外管主要的作為是用來儲存多余的液壓油，在無電動源作用的情況下，外管起了一個油箱的作用。 由上可知道內管的內 徑為 42mm 可得 V 內 =AH= = 外管的外徑 D=66mm 可得 V 外 =AH= 10= cm2 △ V=V 外 V 內 == cm2 所以△ VV 內，完全滿足要求 . 3）活塞桿設計 活塞桿是液壓缸傳遞力的重要零件，它承受拉力，壓力，彎力，曲力和振動沖擊等多種作用力，所以必須有足夠的強度和剛度，由于千斤頂的液壓缸無速比要求，可以根據液壓缸的推力和拉力確定。 參照機械設計手冊表 17616 可根椐內管的內徑 D=42mm，初步確定活塞桿的外徑為 d=30mm 活塞桿強度的計算 活塞桿在穩(wěn)定的工況下，只受縱向推力，可按下式進行計算 δ =F 106/(nd2/4)= δ P MPa 可得δ =19600 106/( )= 查表可知δ P的許用應力為 100110MPa（無縫鋼管） 所以δ δ P 所以活塞桿的設計要求強度完全滿足。 活塞桿彎曲穩(wěn)定性驗算 可以用實用驗算法 活塞桿彎曲計算長度為 Lf=KSm 具體可以根據機械設計手冊表 17616 中選取 4）導向套的設計 活塞桿導向套裝在內管 的有桿側端蓋內，用以對活塞桿進行導行，內裝有密封裝置以保證缸筒有桿腔的密封，導向套采用非耐磨材料時，內圈可設導向環(huán)，用以作活塞桿的導向。 根據千斤頂的受力方式，可以作以下分析 如上圖所示，垂直安放的千斤頂，無負載導向裝置，受偏心軸向載荷9800N,L= 時 M0=F1L Nm Fd=K1 M0/LG N 可得 M0=9800 =9800Nm Fd=K1 M0/LG（ N） 可得 Fd= 9800/= 105N 在上式中 Fd導 向套承受的載荷， N M0 外力作用于活塞上的力矩， F1作用于活塞上的偏心載荷， N L載荷作用的偏心矩， m LG活塞至導向套間距， m。 D、 d分別為活塞及活塞桿外徑， m 5）液壓千斤頂活塞部位的密封 在大活塞與大油缸配合部位采用的尼龍碗形密封件與 O 形密封圈組合而成的組合密封裝置，由于橡膠具有良好的彈性，受力時迫使尼龍碗的唇邊與缸壁貼 合，起良好的密封作用。 缺點如圖： 密封圈處在小孔口，缸中的超高壓工作油在限位孔處存在極大的壓力差，會使密封圈在此處遭受極大的撕拉作用。從而產生損傷，形成軸向溝痕。此溝痕隨著起重物的加重，限位孔直徑的增大以及超越限位孔次數的增多而變大加深，最終會破壞了密封圈的密封性能。致使活塞不能推動重物上升。為此。要求密封圈材質的強度要高。由于面柱與面柱面的配合始終存在一定的誤差，為了避免因為油液單獨進入一邊空隙造成壓力不平衡而引起活塞卡死現象，可以在活塞與大油缸配合的活塞頭上適當開辟油溝，平衡各邊壓力。 6）液壓千 斤頂裝配圖 液壓千斤頂 單向閥裝配圖 第五章 液壓千斤頂常見的故障與維修 液壓千斤頂常見故障及處理方法 問 題 原 因 解 決 方 式 千斤頂無法頂升、頂升緩慢或急速 泵浦油箱油量太少 依照泵浦型號添加所需液壓油 泵浦洩壓閥沒有上緊 上緊洩壓閥 油壓接頭沒有上緊 確實上緊油壓接頭 負載過重 依照千斤頂額定負載使用 油壓千斤頂組內有空氣 將空氣排出 千斤頂柱塞卡死不動 分解千斤頂檢修內壁及油封 千斤頂頂升但無法持壓 油路間沒有鎖緊漏油 上緊油路間所有接頭 從油封 處漏油 更換損壞油封 泵浦內部漏油 檢修油壓泵浦 千斤頂無法回縮、回縮緩慢及不正常 泵浦洩壓閥沒有打開 打開泵浦洩壓閥 泵浦油箱油量過多 依照泵浦型號存放所需液壓油 油壓接頭沒有上緊 確實上緊油壓接頭 油壓千斤頂組內有空氣 將空氣排出 油管內經太小 使用較大內經油管 千斤頂回縮彈彈簧損壞 分解千斤頂檢修 電動油壓泵浦無法起動 電源沒接或開 檢查電源、開關 繼電器、開關 或碳刷可能損壞 檢查更換損