【文章內(nèi)容簡介】 液壓系統(tǒng)的復雜性，加大了整個裝置的成本。：為了解決以上提出的問題，可考慮將液壓缸反向布置（即采用第一種設計方案），計算一下該方案的有關參數(shù)再將兩者作以比較。如圖：圖28液壓缸布置在右側這里仍用瞬時速度中心法來求解活塞運動速度。桿ＦＤ上Ｄ點、Ａ點的瞬時轉動中心為F點，D點、A點的速度為：臺面升降速度：Ａ點的運動速度：活塞運動速度： （３）式中，依據(jù)虛位移原理有： （４）由圖２分析可得：經(jīng)變分后：代入式（４），整理后得活塞推力： （５）式（３）和式（５）的正確性可以用機械能守恒原理來證明，即將式（５）與式（２）進行比較，再各參數(shù)都相同的條件下，顯然，液壓缸布置再右側時的推力較液壓缸布置在左側時小；而式（３）與式（１）比較，則液壓缸布置在右側時的活塞速度較液壓缸布置在左側時高?？梢?，活塞推力的減小是以活塞速度的提高為代價換來的。液壓缸布置在剪叉機構的右側，使得液壓缸的活塞推力減小，這就可以選用直徑較小的液壓缸，有利于液壓缸在剪叉機構中的布置；帶來的問題是液壓缸的有效行程較長，如果臺面升程范圍不大，液壓缸行程的增加也是有限的。根據(jù)以上分析結果，結合實例進行對比計算，實例結構簡圖如圖所示，其中左右兩側分別為兩種布置情況。圖29剪叉機構實例結構簡圖剪叉機構的結構尺寸：h=400~1 200mm,=2 000mm,=535mm,=770mm,=：參 數(shù)液壓缸布置在左側液壓缸布置在右側桿FD傾角液壓缸傾角起始角/()起始角/()起始活塞速度起始活塞推力終止角/()終止角/()活塞有效行程L/mm253365從統(tǒng)計表中的數(shù)值比較可以看出，液壓缸在剪叉機構中的布置方式對其運動參數(shù)和動力參數(shù)有著較明顯的差異。當起始角為最小值、時，活塞推力為最大值。在臺面荷重W相同的情況下，液壓缸布置在右側時的推力明顯小于液壓缸布置在左側時的情況，而活塞的有效行程L則是液壓缸布置在右側時較長，比在左側時增加了112mm。如果載荷量不是很大的話（即載荷量W），這時可以考慮采用左側的布置方案，因為這樣可以縮短液壓缸的伸長長度。如果伸長度過大的話，不僅在材料上會有所浪費，而且在長期承受載荷的同時也會相應的增大液壓缸及活塞部分的彎曲應力。綜合以上考慮，可以初步設想采用液壓缸布置在左側的方案。而在該方案中活塞起始的速度小于液壓缸布置在右側時的速度，兩者比值=。為了彌補在速度方面的不足，以及減小舉升及整體的體積，可以考慮采用雙級支撐桿共同舉升平臺以達到提升速度的目的。如圖所示：圖210 機構各項參數(shù)其轉換過程如圖211所示,將兩根支撐桿的右側部分折合到左側，產(chǎn)生四根相對比較短的支撐桿，即可達到目的。圖211 參數(shù)轉化過程那么首先我們就要計算一下這樣的設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。下面按照本設計的基本要求，進一步選擇合適的布置方案。為了使舉升機使用范圍廣泛，載荷更具有代表性，本設計首先建立了一個轎車模型，它的有關參數(shù)是：, ,。在載荷方面沒有超出允許的范圍內(nèi)，是可以采用該方案的。為了工作安全起見，要求舉升機在各高度上工作時都應自鎖，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。為了便于維修人員在升降臺底部維修，不僅要在升降高度方面要加以合理化，還要留有維修人員站立維修的位置。為此，可以選擇采用雙升降臺同步舉升并采用共同底板的方式以滿足要求，此布置方案需要兩個液壓缸，16根支撐桿舉升。為了增強其安全可靠性，可以設其總承載量為，則平均每個升降臺的承載量為。由于這樣平均每個液壓缸承受的臺面載荷僅為9800N，所以采用左側布置液壓缸是完全可以的。第三章液壓傳動系統(tǒng)的設計計算 制定基本方案：設計之前先確定設計產(chǎn)品的基本情況，再根據(jù)設計要求制定基本方案。以下列出了本設計——剪式液壓升降臺的一些基本要求：1) 主機的概況：主要用途用于家用小型重型設備的起升，便于維修，占地面積小，適用于室外，總體布局簡潔；2) 主要完成起升與下降重物的動作，速度較緩，液壓沖擊小；3) 最大載荷量定為2噸，采用單液壓缸控制聯(lián)接組合叉桿機構進行升降動作。最大起升高度略大于一人高度；4) 運動平穩(wěn)性好；5) 人工控制操作，按鈕啟動控制升降；6) 工作環(huán)境要求：不宜在多沙石地面、木板磚板地面等非牢固地面進行操作，不宜在有坡度或有坑洼的地面進行操作，不宜在過度寒冷的室外進行操作；7) 性能可靠，成本低廉，便于移動，無其他附屬功能及特殊功能；液壓執(zhí)行元件大體分為液壓缸或液壓泵。前者實現(xiàn)直線運動，后者完成回轉運動，二者的特點及適用場合見下表。名 稱特 點適 用 場 合雙活塞桿液壓缸雙向對稱雙作用往復運動單活塞桿液壓缸有效工作面積大、雙向不對稱往返不對稱的直線運動，差動連接可實現(xiàn)快進，A1=2A2往返速度相等柱塞缸結構簡單單向工作，靠重力或其他外力返回擺動缸單葉片式轉角小于360度雙葉片式轉角小于180度小于360度的擺動小于180度的擺動齒輪泵結構簡單，價格便宜高轉速低扭矩的回轉運動葉片泵體積小，轉動慣量小高轉速低扭矩動作靈敏的回轉運動擺線齒輪泵體積小，輸出扭矩大低速，小功率，大扭矩的回轉運動軸向柱塞泵運動平穩(wěn)、扭矩大、轉速范圍寬大扭矩的回轉運動徑向柱塞泵轉速低，結構復雜，輸出大扭矩低速大扭矩的回轉運動注：A1——無桿腔的活塞面積 A2——有無桿腔的活塞面積對于本設計實現(xiàn)單純并且簡單直線及回轉運動的機構，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)降低設備成本，而且能改善運動機構的性能和液壓執(zhí)行元件的載荷狀況。常用的擴程機構有如下二種形式：（a） (b)圖31擴程機構它們同時也可以實現(xiàn)增速，常用于電梯的升降、高低位升降臺等液壓設備。還有一種運動轉換機構，小角度的回轉運動用液壓缸來實現(xiàn)，其運動比較平穩(wěn)，長行程的直線運動可以用液壓馬達來完成。本設計要完成的剪叉式液壓升降臺綜合了擴程、回轉這兩種工作形式。 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)。根據(jù)主機的運動要求，按表3775選擇液壓缸的類型為：直線運動單活塞桿雙作用緩沖式液壓缸。其特點：活塞雙向運動產(chǎn)生推、拉力?；钊谐探K了時減速制動，減速值不變。 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。由于本設計中液壓缸在作用過程中是一端固定，一端在垂直面上自由擺動的形式，因此根據(jù)表3776選擇液壓缸的安裝方式為：尾部耳環(huán)聯(lián)接。 缸蓋聯(lián)接的類型按缸蓋與缸體的聯(lián)接方式，可分為外螺紋聯(lián)接式、內(nèi)卡鍵聯(lián)接式及法蘭聯(lián)接式三種。這里采用法蘭聯(lián)接。型號說明：P37180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。方向控制用換向閥或是邏輯控制單元來實現(xiàn)。對于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多數(shù)通過換向閥的有機組合實現(xiàn)所要求的動作。對于高壓大流量的液壓系統(tǒng)，現(xiàn)多采用插裝閥于先導控制閥的組合來實現(xiàn)。本設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。液壓系統(tǒng)的工作介質完全由液壓源提供，液壓源的核心是液壓泵。在無其他輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)過溢流閥回油箱，溢流閥同時起到開展并穩(wěn)定油源壓力的作用。容積調(diào)速系統(tǒng)多數(shù)是用變量泵供油，用安全閥限定系統(tǒng)的最高壓力。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。對在工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相差較大的情況下，則采用多泵供油或變量泵供油。對于本設計，由于工作周期短，循環(huán)次數(shù)少，供油量可以適當減少以節(jié)省能源，采用單泵供油即可，不需蓄能器儲存能量。對于油液的凈化：油液的凈化裝置在液壓源中是必不可少的。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，通過相應的精濾油器再次過濾。為防止系統(tǒng)中雜質流回油箱，可在回油路上設置磁過濾或其他形式濾油器。根據(jù)液壓設備所處環(huán)境及對溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)是壓力和流量，它們是設計液壓系統(tǒng)，選擇液壓元件的主要依據(jù)。壓力決定于外載荷。流量取決于液壓執(zhí)行元件的運動速度和結構尺寸。：首先，需要確定液壓缸處于最大工作壓力時的位置，通過上述的討論，得知當液壓缸與地面夾角為最小值時，也即支撐桿與地面夾角為最小值時，液壓缸處于最大的工作壓力狀態(tài)下。當液壓缸下降至最低高度時（設此時支撐桿與地面夾角=）=，根據(jù)上述公式得=。圖32機構各參數(shù)現(xiàn)在值還是一個未知量，但值的大小必須在之內(nèi)，初步設定。根據(jù)活塞推力與臺面荷重量關系式得出P=。若設的話，就得出P=。通過二者比較，時，活塞的最大推力P要小于時。即在值不變的條件下，與P是成反比的。但考慮到活塞桿與支撐桿的鉸接點A又不能太靠近兩支撐桿的鉸接點B，否則將會在兩處鉸接點產(chǎn)生很大的應力集中，以致降低疲勞強度。因此，應選比較合適。這時將代入公式得 ，當平臺處于最低位置時，液壓缸荷重P最大，P===113680N。下面就根據(jù)載荷量來選取合適的液壓缸。圖33液壓缸本圖表示一個以液壓缸為執(zhí)行元件的液壓系統(tǒng)計算簡圖。各有關參數(shù)標注于圖上，其中是作用在活塞桿上的外部載荷， 是活塞與缸壁以及活塞桿與導向套之間的密封阻力。作用在活塞桿是的外部載荷包括工作載荷 ，導軌的摩擦力和由于速度變化而產(chǎn)生的慣性力。（1）工作載荷常見的工作載荷有作用于活塞桿上軸線的重力、切削力、擠壓力等，這些作用力的方向與活塞的運動方向相同為負，相反為正。在實際工作過程中，由于載荷量較大，活塞自身的重力可以忽略不計，切削力與擠壓力共同組成的外力即為工作載荷，在圖3中，=P。由于本設計按最大載荷量定為2噸來計算，所以每個液壓缸=P=113680N。（2）導軌摩擦載荷對于直動型安裝的液壓缸一般都附有活塞導軌以固定其運動方向，導軌摩擦相對于總載荷可以忽略不計，因此=0。（3）慣性載荷?！俣茸兓縨/s——起動或制動時間，s。一般機械=~，對輕度載荷低速運動部件取小值，對重載荷高速部件取大值。行走機械一般取=~ ——加速度初步選定速度變化量=，=，則==，以上三種載荷之和稱為液壓缸的外載荷， 。起動加速時 ， 穩(wěn)態(tài)運動時 ， 減速制動時 。工作載荷并非每階段都存在，如該階段沒有工作，則=0。但在計算和校核時，應按照最大值取。除了外載荷外，作用于活塞上的載荷F還包括液壓缸密封處的摩擦阻力，由于各種液壓缸的密封材質和密封形式不同，密封阻力難以精確計算，一般估算為 式中——液壓缸的機械效率，~， 液壓缸的選擇要遵循系統(tǒng)壓力的大小，要根據(jù)載荷的大小和設備類型而定。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟條件及元件供應情況等限制。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢必要加大執(zhí)行元件的結構尺寸，對某些設備來說，尺寸要受到限制，從材料消耗角度看也不是很經(jīng)濟；反之，壓力選的太高，對泵、缸、閥等元件的材質、密封、制造精度也要求很高，必然要提高設備成本。一般來說，對于固定尺寸不太受限的設備，壓力可選低一些，行走機械重載設備壓力要選的高一些。按下表初步選取15Mpa。各種機械常