【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 液壓系統(tǒng)的復(fù)雜性，加大了整個(gè)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(shè)計(jì)方案），計(jì)算一下該方案的有關(guān)參數(shù)再將兩者作以比較。如圖：圖28液壓缸布置在右側(cè)這里仍用瞬時(shí)速度中心法來求解活塞運(yùn)動(dòng)速度。桿ＦＤ上Ｄ點(diǎn)、Ａ點(diǎn)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心為F點(diǎn)，D點(diǎn)、A點(diǎn)的速度為：臺(tái)面升降速度：Ａ點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度：活塞運(yùn)動(dòng)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(jī)械能守恒原理來證明，即將式（５）與式（２）進(jìn)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(cè)時(shí)的推力較液壓缸布置在左側(cè)時(shí)小；而式（３）與式（１）比較，則液壓缸布置在右側(cè)時(shí)的活塞速度較液壓缸布置在左側(cè)時(shí)高?？梢?，活塞推力的減小是以活塞速度的提高為代價(jià)換來的。液壓缸布置在剪叉機(jī)構(gòu)的右側(cè)，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(jī)構(gòu)中的布置；帶來的問題是液壓缸的有效行程較長(zhǎng)，如果臺(tái)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(jié)果，結(jié)合實(shí)例進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，實(shí)例結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖所示，其中左右兩側(cè)分別為兩種布置情況。圖29剪叉機(jī)構(gòu)實(shí)例結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖剪叉機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸：h=400~1 200mm,=2 000mm,=535mm,=770mm,=：參 數(shù)液壓缸布置在左側(cè)液壓缸布置在右側(cè)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(jì)表中的數(shù)值比較可以看出，液壓缸在剪叉機(jī)構(gòu)中的布置方式對(duì)其運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)有著較明顯的差異。當(dāng)起始角為最小值、時(shí)，活塞推力為最大值。在臺(tái)面荷重W相同的情況下，液壓缸布置在右側(cè)時(shí)的推力明顯小于液壓缸布置在左側(cè)時(shí)的情況，而活塞的有效行程L則是液壓缸布置在右側(cè)時(shí)較長(zhǎng)，比在左側(cè)時(shí)增加了112mm。如果載荷量不是很大的話（即載荷量W），這時(shí)可以考慮采用左側(cè)的布置方案，因?yàn)檫@樣可以縮短液壓缸的伸長(zhǎng)長(zhǎng)度。如果伸長(zhǎng)度過大的話，不僅在材料上會(huì)有所浪費(fèi)，而且在長(zhǎng)期承受載荷的同時(shí)也會(huì)相應(yīng)的增大液壓缸及活塞部分的彎曲應(yīng)力。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。而在該方案中活塞起始的速度小于液壓缸布置在右側(cè)時(shí)的速度，兩者比值=。為了彌補(bǔ)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(jí)支撐桿共同舉升平臺(tái)以達(dá)到提升速度的目的。如圖所示：圖210 機(jī)構(gòu)各項(xiàng)參數(shù)其轉(zhuǎn)換過程如圖211所示,將兩根支撐桿的右側(cè)部分折合到左側(cè)，產(chǎn)生四根相對(duì)比較短的支撐桿，即可達(dá)到目的。圖211 參數(shù)轉(zhuǎn)化過程那么首先我們就要計(jì)算一下這樣的設(shè)計(jì)方案所采用的液壓缸的各項(xiàng)參數(shù)，然后再根據(jù)已求得的各項(xiàng)參數(shù)來具體確定一下此方案是否合理。下面按照本設(shè)計(jì)的基本要求，進(jìn)一步選擇合適的布置方案。為了使舉升機(jī)使用范圍廣泛，載荷更具有代表性，本設(shè)計(jì)首先建立了一個(gè)轎車模型，它的有關(guān)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(jī)在各高度上工作時(shí)都應(yīng)自鎖，完工后可原速或緩速下降，在空載時(shí)也可實(shí)現(xiàn)快速下降，這在下面的液壓系統(tǒng)回路分析中會(huì)探討到。為了便于維修人員在升降臺(tái)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(tái)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(gè)液壓缸，16根支撐桿舉升。為了增強(qiáng)其安全可靠性，可以設(shè)其總承載量為，則平均每個(gè)升降臺(tái)的承載量為。由于這樣平均每個(gè)液壓缸承受的臺(tái)面載荷僅為9800N，所以采用左側(cè)布置液壓缸是完全可以的。第三章液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 制定基本方案：設(shè)計(jì)之前先確定設(shè)計(jì)產(chǎn)品的基本情況，再根據(jù)設(shè)計(jì)要求制定基本方案。以下列出了本設(shè)計(jì)——剪式液壓升降臺(tái)的一些基本要求：1) 主機(jī)的概況：主要用途用于家用小型重型設(shè)備的起升，便于維修，占地面積小，適用于室外，總體布局簡(jiǎn)潔；2) 主要完成起升與下降重物的動(dòng)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(jī)構(gòu)進(jìn)行升降動(dòng)作。最大起升高度略大于一人高度；4) 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好；5) 人工控制操作，按鈕啟動(dòng)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(jìn)行操作，不宜在有坡度或有坑洼的地面進(jìn)行操作，不宜在過度寒冷的室外進(jìn)行操作；7) 性能可靠，成本低廉，便于移動(dòng)，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(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，后者完成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，二者的特點(diǎn)及適用場(chǎng)合見下表。名 稱特 點(diǎn)適 用 場(chǎng) 合雙活塞桿液壓缸雙向?qū)ΨQ雙作用往復(fù)運(yùn)動(dòng)單活塞桿液壓缸有效工作面積大、雙向不對(duì)稱往返不對(duì)稱的直線運(yùn)動(dòng)，差動(dòng)連接可實(shí)現(xiàn)快進(jìn)，A1=2A2往返速度相等柱塞缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單單向工作，靠重力或其他外力返回?cái)[動(dòng)缸單葉片式轉(zhuǎn)角小于360度雙葉片式轉(zhuǎn)角小于180度小于360度的擺動(dòng)小于180度的擺動(dòng)齒輪泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜高轉(zhuǎn)速低扭矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)葉片泵體積小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小高轉(zhuǎn)速低扭矩動(dòng)作靈敏的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)擺線齒輪泵體積小，輸出扭矩大低速，小功率，大扭矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軸向柱塞泵運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、扭矩大、轉(zhuǎn)速范圍寬大扭矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)徑向柱塞泵轉(zhuǎn)速低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輸出大扭矩低速大扭矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)注：A1——無桿腔的活塞面積 A2——有無桿腔的活塞面積對(duì)于本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)單純并且簡(jiǎn)單直線及回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)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(jiǎn)化液壓系統(tǒng)降低設(shè)備成本，而且能改善運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能和液壓執(zhí)行元件的載荷狀況。常用的擴(kuò)程機(jī)構(gòu)有如下二種形式：（a） (b)圖31擴(kuò)程機(jī)構(gòu)它們同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)增速，常用于電梯的升降、高低位升降臺(tái)等液壓設(shè)備。還有一種運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，小角度的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)用液壓缸來實(shí)現(xiàn)，其運(yùn)動(dòng)比較平穩(wěn)，長(zhǎng)行程的直線運(yùn)動(dòng)可以用液壓馬達(dá)來完成。本設(shè)計(jì)要完成的剪叉式液壓升降臺(tái)綜合了擴(kuò)程、回轉(zhuǎn)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(jī)械、重型機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械及礦山機(jī)械的液壓系統(tǒng)。根據(jù)主機(jī)的運(yùn)動(dòng)要求，按表3775選擇液壓缸的類型為：直線運(yùn)動(dòng)單活塞桿雙作用緩沖式液壓缸。其特點(diǎn)：活塞雙向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生推、拉力?；钊谐探K了時(shí)減速制動(dòng)，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(shè)計(jì)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(dòng)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(hào)說明：P37180液壓執(zhí)行元件確定之后，其運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)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(shí)現(xiàn)。對(duì)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(jī)組合實(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作。對(duì)于高壓大流量的液壓系統(tǒng)，現(xiàn)多采用插裝閥于先導(dǎo)控制閥的組合來實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)剪叉式液壓升降臺(tái)其特點(diǎn)：起升壓力大，運(yùn)行緩慢、平穩(wěn)，能人工控制起升至某一固定高度時(shí)并保持該高度自鎖。液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)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(shí)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(duì)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(duì)于本設(shè)計(jì)，由于工作周期短，循環(huán)次數(shù)少，供油量可以適當(dāng)減少以節(jié)省能源，采用單泵供油即可，不需蓄能器儲(chǔ)存能量。對(duì)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(jìn)入系統(tǒng)的油液根據(jù)被保護(hù)元件的要求，通過相應(yīng)的精濾油器再次過濾。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱，可在回油路上設(shè)置磁過濾或其他形式濾油器。根據(jù)液壓設(shè)備所處環(huán)境及對(duì)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(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng)速度和結(jié)構(gòu)尺寸。：首先，需要確定液壓缸處于最大工作壓力時(shí)的位置，通過上述的討論，得知當(dāng)液壓缸與地面夾角為最小值時(shí)，也即支撐桿與地面夾角為最小值時(shí)，液壓缸處于最大的工作壓力狀態(tài)下。當(dāng)液壓缸下降至最低高度時(shí)（設(shè)此時(shí)支撐桿與地面夾角=）=，根據(jù)上述公式得=。圖32機(jī)構(gòu)各參數(shù)現(xiàn)在值還是一個(gè)未知量，但值的大小必須在之內(nèi)，初步設(shè)定。根據(jù)活塞推力與臺(tái)面荷重量關(guān)系式得出P=。若設(shè)的話，就得出P=。通過二者比較，時(shí)，活塞的最大推力P要小于時(shí)。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(diǎn)A又不能太靠近兩支撐桿的鉸接點(diǎn)B，否則將會(huì)在兩處鉸接點(diǎn)產(chǎn)生很大的應(yīng)力集中，以致降低疲勞強(qiáng)度。因此，應(yīng)選比較合適。這時(shí)將代入公式得 ，當(dāng)平臺(tái)處于最低位置時(shí)，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(gè)以液壓缸為執(zhí)行元件的液壓系統(tǒng)計(jì)算簡(jiǎn)圖。各有關(guān)參數(shù)標(biāo)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(dǎo)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(dǎo)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(yùn)動(dòng)方向相同為負(fù)，相反為正。在實(shí)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(jì)，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(shè)計(jì)按最大載荷量定為2噸來計(jì)算，所以每個(gè)液壓缸=P=113680N。（2）導(dǎo)軌摩擦載荷對(duì)于直動(dòng)型安裝的液壓缸一般都附有活塞導(dǎo)軌以固定其運(yùn)動(dòng)方向，導(dǎo)軌摩擦相對(duì)于總載荷可以忽略不計(jì)，因此=0。（3）慣性載荷?！俣茸兓縨/s——起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間，s。一般機(jī)械=~，對(duì)輕度載荷低速運(yùn)動(dòng)部件取小值，對(duì)重載荷高速部件取大值。行走機(jī)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(dòng)加速時(shí) ， 穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí) ， 減速制動(dòng)時(shí) 。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(jì)算和校核時(shí)，應(yīng)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(zhì)和密封形式不同，密封阻力難以精確計(jì)算，一般估算為 式中——液壓缸的機(jī)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(shè)備類型而定。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟(jì)條件及元件供應(yīng)情況等限制。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢(shì)必要加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，對(duì)某些設(shè)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(jì)；反之，壓力選的太高，對(duì)泵、缸、閥等元件的材質(zhì)、密封、制造精度也要求很高，必然要提高設(shè)備成本。一般來說，對(duì)于固定尺寸不太受限的設(shè)備，壓力可選低一些，行走機(jī)械重載設(shè)備壓力要選的高一些。按下表初步選取15Mpa。各種機(jī)械常