【正文】 液壓缸工作腔壓力 Pa 2p —— 液壓缸回油腔壓力 Pa，其值根據(jù)回路的具體情況而定，一般可以按照下表 33估算 D—— 活塞直徑 m d—— 活塞桿直徑 m 表 33 執(zhí)行元件背壓力表 系 統(tǒng) 類 型 背 壓 力 MPa 簡單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) ~ 回油帶調(diào)速閥的系統(tǒng) ~ 回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng) ~ 用補油泵的閉式回路 ~ 回油路較復(fù)雜的工程機械 ~3 回油路較短，可直接回油路 可忽略不計 在這里我們?nèi)”硥毫χ?2 MPa? 在本設(shè)計中，液壓缸不存在受拉的狀態(tài)，所以只考慮其收壓。 運用直徑求法公式 2212 4 4 1 1 9 5 6 8 1 0 1 . 1[ ( 1 ) ] [ 1 5 0 . 2 ( 1 0 . 7 1 ) ]FD m mpp? ? ? ?? ? ?? ? ? ?，可以求出 d=。平臺的高度 2 si n 2 1500 si n 10 366h l m m?? ? ? ? ? ?。計算其行程： 0 176 0 132 0 440ms d d m m? ? ? ? ?。這里取 。 管道尺寸的確定 在液壓、氣壓傳動及潤滑的管道中常用的管子有鋼管、銅管、膠管等，鋼管能承受較高的壓力，價廉，但安裝時的彎曲半徑不能太小，多用在裝配位置比較方便的地方。按表 3791 經(jīng)過圓整后分別選取 d吸 =20mm， d壓 =, d回 =15mm。 式中 VQ —— 液壓泵每分鐘排出壓力油的容積 畢業(yè)設(shè)計說明書 33 a —— 經(jīng)驗系數(shù) ,按下表 37 取 a =4： 表 37 各系統(tǒng)經(jīng)驗系數(shù) 系統(tǒng)類型 行走機械 低壓系統(tǒng) 中壓系統(tǒng) 鍛壓系統(tǒng) 冶金機械 a 1～ 2 2～ 4 5～ 7 6～ 12 10 則 4 60 195VPV aQ Q L? ? ? ?。主要用于柱塞式液壓缸。一般情況下，均采用 45 號鋼，并應(yīng)調(diào)質(zhì)到 241~285HB。 3. 缸體的技術(shù)要求 ⑴缸體內(nèi)徑 采用 H 9 配合。 ⑶缸體端面 T 的垂直度公差可按 7 級精度選取。 活塞 1. 活塞與活塞桿的聯(lián)接型式見下表 38 畢業(yè)設(shè)計說明書 34 表 38 活塞與活塞桿的聯(lián)接型式 聯(lián)接方式 備注說明 整體聯(lián)接 用于工作壓力較大而活塞直徑又較小的情況 螺紋聯(lián)接 常用的聯(lián)接方式 半環(huán)聯(lián)接 用于工作壓力、機械振動較大的情況下 這里采用螺紋聯(lián)接。 4. 活塞的技術(shù)要求 ⑴活塞外徑 D 對內(nèi)孔 1D 的徑向跳動公差值，按 8 級精度選取。根據(jù)本設(shè)計的結(jié)構(gòu)，為了便于拆卸維護，可選用內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)外接單耳環(huán)。實心活塞桿的材料為 3 45 號鋼；空心活塞桿材料為 3 45 號無縫鋼管。 ⑵活塞桿的圓度公差值，按 9~11 級精度選取。 ⑸端面 T 的垂直度公差值，則應(yīng)按 7 級精度選取。適用于工作條件惡劣、經(jīng)常更換導(dǎo)向套的場合 球面導(dǎo)向套 導(dǎo)向套自動調(diào)整位置，磨損比較均勻 畢業(yè)設(shè)計說明書 36 由于本設(shè)計 —— 舉升機，主要用于車輛的維修，在工作過程中液壓缸伸縮的次數(shù)相對較少，所以磨損程度也相對較少。 ⑶導(dǎo)向套的技術(shù)要求 導(dǎo)向套的內(nèi)徑配合一般取為 H8/f9，其表面粗糙度則為 ~ m? 。常 用的排氣閥結(jié)構(gòu)尺寸如圖 35 ??????其余技術(shù)要求：錐面熱處理硬度材料：3標記：排氣塞?? 圖 35排氣閥結(jié)構(gòu) 液壓缸安裝聯(lián)接部分的型式及尺寸 1. 液壓缸進出油口接頭的聯(lián)接螺紋尺寸，按表 3778 選取標準值 ,公稱直徑 ? 螺距 ? 數(shù)量= 33 2 2M ?? 2. 液壓缸為單耳環(huán)型安裝的主要尺寸為（按P37231 選取）： CD=50， MR=50， EW=60， Y=60。薄鋼片厚度為 液壓缸的排氣裝置 排氣閥用于排除液壓缸內(nèi)的空氣，使其工作穩(wěn)定。 ⑵導(dǎo)向套材料 導(dǎo)向套的常用材料為鑄造 青銅或耐磨鑄鐵。 ⑺活塞桿上工作表面的粗糙度為 m? , 為了防止腐蝕和提高壽命，表面應(yīng)鍍以厚度約為 40 m? 的鉻層，鍍后進行衍磨或拋光。 ⑶活塞桿的圓柱度公差值 ，應(yīng)按 8 級精度選取。 4. 活塞桿的技術(shù)要求 ⑴活塞桿的熱處理：粗加工后調(diào)質(zhì)到硬度為 229~285HB，必要時，再經(jīng)過高頻淬火，硬度達 HRC45~55。查表 3774，按照本設(shè)計要求，選用直徑 ? 螺距 螺紋長= 33 2 45K K t A? ? ? ? ? ?。 ⑶外徑 D 的圓柱度公差值，按 10 或 11 級精度選取。常用的密封結(jié)構(gòu)見下表 39 表 39 常用的密封結(jié)構(gòu) 密封形式 備注說明 間隙密封 用于低壓系統(tǒng)中的液壓缸活塞的密封 活塞環(huán)密封 適用于溫度變化范圍大，要求摩擦力小、壽命長的活塞密封 1 O 型密封圈密封 密封性能好，摩擦系數(shù)??；安裝空間小，廣泛用于固定密封和運動密封 Y 型密封圈密封 用在 20MPa 下、往復(fù)運動速度較高的液壓缸密封 結(jié)合本設(shè)計所需要求，采用 O 型密封圈密封比較合適。 ⑸當(dāng)缸體帶有耳環(huán)或銷軸時，孔徑或軸徑的中心線對缸體內(nèi)孔軸線的垂直公差值應(yīng)按 9級 精度選取。且均需衍磨。鑄剛可采用 ZG35B 等材料，鑄鐵可采用HT200~HT350 之間的幾個牌號或球墨鑄鐵。因 20 號鋼的機械性能略低，且不能調(diào)質(zhì)，應(yīng)用較少。缸體焊接后可能變形，且內(nèi)徑 不易加工。 油箱容量的確定 在確定油箱尺寸時，一方面要滿足系統(tǒng)供油的要求，還要保證執(zhí)行元件全部排油時，油箱不能溢出，以及系統(tǒng)最大可能充滿油時，油箱的油位不低于最低限度。 管道內(nèi)徑計算 4Qd m / sv?? m 式中 Q—— 通過管道內(nèi)的流量 3m/s v—— 管 道內(nèi)允許流速 m/s ，取值見下表 36： 允許流速推薦值 表 36 允許流速推薦值 油液流經(jīng)的管道 推薦流速 m/s 液壓泵吸油管道 ~，一般取 1 以下 液壓系統(tǒng)壓油管道 3~6，壓力高，管道粘度小取大值 液壓系統(tǒng)回油管道 ~ 取 v吸 =， v壓 =4m/s, v回 =2m/d吸 =, d壓 =, d回 =。為使液壓泵油一定的壓力儲備，所選泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大 25~60%。 確定液壓泵的參數(shù) ⑴確定液壓泵的最大工作壓力 1Pp p p? ? ?? Pa， 式 中 1p —— 液壓缸最大工作壓力，根據(jù)1 1 2 2wmFF p A p A?? ? ?可以求出畢業(yè)設(shè)計說明書 31 2110 .2 1 5 .3FAp M P aA??? p?? —— 從液壓泵出口到液壓缸入口之間的總的管路損失。此時活塞 桿伸長至 22 2 c os 2 17 60md a l al m m?? ? ? ?。按照機械手冊中工程液壓缸的技術(shù)規(guī)格表 3777 可以選擇圓整后的參數(shù)：缸徑 100mm，活塞桿 70mm,速度比 ? =2，工作壓力 16Mpa，推力 。 按工作壓力選取 d/D 工作壓力 MPa ? ~ ? d/D ~ ~ 畢業(yè)設(shè)計說明書 30 按速度比要求確定 d/D ? （ 21/vv） 2 d/D 注：速度比 ? ，為活塞兩側(cè)有效面積 1A 與 2A 之比。按下表 32 初步選取 15Mpa。 除了外載荷 wF 外，作用于活塞上的載荷 F 還包括液壓缸密封處的摩擦阻力 mF ，由于各種液壓缸的密封材質(zhì)和密封形式不同，密封阻力難以精確計算，一般估算為 (1 )mmFP??? 式中 m? —— 液壓缸的機械效率，一般取 ~，這里取 ， 113590 1195680 .9 5wmFFN?? ? ? 畢業(yè)設(shè)計說明書 28 初選系統(tǒng)壓力 液壓缸的選擇要遵循系統(tǒng)壓力的大小，要根據(jù)載荷的大小和設(shè)備類型而定。行走機械一般取 =~ a —— 加速度 2/ms 初步選定速度變化量 v? =， t? =，則 va t??? = = 2/ms，2 / 2 270aF ma t N? ? ? ? 以上三種載荷之和稱為液壓缸的外載荷 wF ， 1 1 3 6 8 0 0 2 7 0 1 1 3 9 5 0w g f aF F F F N? ? ? ? ? ? ?。 （ 2）導(dǎo)軌摩擦載荷 fF 對于直動型安裝的液壓缸一般都附有活塞導(dǎo)軌以固定其運動方向，導(dǎo)軌摩擦相對于總載荷可以忽略不計，因此 fF =0。作用在活塞桿是的外部載荷包括工作載荷gF ，導(dǎo)軌的摩擦力fF和由于速度變化而產(chǎn)生的慣性力 aF 。這時將 /3al? 代入公式得 6 c o ss in ( ) 3 s in ( )PW?? ? ? ?? ? ? ? ，tan 2 tan??? 當(dāng)平臺處于最低位置 0 5?? 時，液壓缸荷重 P 最大， P==? 9800=113680N。通過二者比較， /3al? 時，活塞的最大推力 P 要小于 /4al? 時。當(dāng)液壓缸下降至最低高度時（設(shè)此時支撐桿與地面夾角 a = 0a ） 0a =5 ，根據(jù)上述公式 1ta n [ ta n ]lala??? ?? ? 得 0? = 。壓力決定于外載荷。一般泵的入口要裝有粗濾油器，進入系統(tǒng)的油液根據(jù)被保護元件的要求，通過相應(yīng)的精濾油器再次過濾。 為節(jié)省能源并提高效率，液壓泵的供油量要盡量于系統(tǒng)所需流量相匹配。本設(shè)計剪叉式液壓升降臺其特點：起升壓力大，運行緩慢、平穩(wěn)，能人工控制起升至某一固定高度時并保持該高度自鎖。型號說明： P37180 擬訂液壓執(zhí)行元件運動控制回路 液壓執(zhí)行元件確定之后，其運動方向和運動速度的控制是擬訂液壓回路的核心問題。 確定液壓缸的安裝方式 工程液壓缸均為雙作用單活塞式液壓缸，安裝方式多采用耳環(huán)型。 確定液壓缸的類型 工程液壓缸主要用于工程機械、重型機械、起重運輸機械及礦山機械的液壓系統(tǒng)。前者實現(xiàn)直線運動，后者完成回轉(zhuǎn)運動，二者的特點及適用場合見下表 31: 對于本設(shè)計實現(xiàn)單純并且簡單直線及回轉(zhuǎn)運動的機構(gòu)，可以采用齒輪式液壓泵及雙活塞桿液壓缸，這樣不僅簡化液壓系統(tǒng)降低設(shè)備成本，而且能改善運動機構(gòu)的性能和液壓執(zhí)行元件的載荷狀況。由于這樣平均每個液壓缸承受的臺面載荷僅為 9800N，所以采用左側(cè)布置液壓缸是完全可以的。為了工作安全起見，要求舉升機在各高度上工作時都應(yīng)自鎖，完工后可原速或緩速下降，在空載時也可實現(xiàn)快速下降，這在下面的液壓系統(tǒng)回路分析中會探討到。 圖 211 參數(shù)轉(zhuǎn)化過程 那么首先我們就要計算一下這樣的設(shè)計方案所采用的液壓缸的各項 參數(shù)，然后再根據(jù)已求得的各項參數(shù)來具體確定一下此方案是否合理。綜合以上考慮，可以初步設(shè)想采用液壓缸布置在左側(cè)的方案。當(dāng)起始角為最小值 0? 、 0? 時，活塞推力為最大值 0P 。可見，活塞推力的減小是以活塞速度的提高為代價換來的。在液壓缸最高工作壓力限定的情況下，這將使得所用的液壓缸的直徑增大，以致在 折合后的剪叉機構(gòu)中難以布置；或采用兩個直徑較小的液壓缸取代一個大直徑的液壓缸，不過這將增加一對液壓缸的支座，同時帶來機械加工、液壓缸安裝以及液壓系統(tǒng)的復(fù)雜性，加大了整個裝置的成本。根據(jù)文獻 [4]的有關(guān)液壓缸驅(qū)動剪叉機構(gòu)的運動學(xué)及動力學(xué)分析一章，得知在這種布置方式的情況下，如圖 27： 圖 27 液壓缸布置在左側(cè) 液壓缸活塞運動速度與臺面升降速度的關(guān)系式為 22 2 c o s 2 s in ( )2 c o s ya l a lvvl ? ? ? ??? ? ? ?? （ 1） 活塞推力與臺面荷重的關(guān)系式為 2 c o ss in ( ) s in ( )lPWal ?? ? ? ?? ? ? ? （ 2） 式中， 1 1 1s in , ta n [ ta n ] , s in ( s in 2 )2h l a al l a d? ? ? ? ?? ? ??? ? ?? 。因此，我們針對實際升降臺剪叉機構(gòu)中液壓缸常用的布置方式存在的問題，提出了另一種相對布置方式，將液壓缸布置在與之相對稱的左側(cè)，即與剪叉機構(gòu)的固定支點在同一側(cè)，來進一步分析討論。 由于采用了雙鉸接剪叉式結(jié)構(gòu)液壓升降平臺，在設(shè)備安裝時避免了挖地坑，