【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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： 圖 x= （ 5） x=， 受 力圖如下所示： 圖 x= （ 6） x=， 受力圖如下所示 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè) 計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 10 頁(yè) 共 42 頁(yè) 圖 x= 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 axm ax 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=， 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 （ 1）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(guò)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(chē)板，其結(jié)構(gòu)形式大致如下所示： 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè) 計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 11 頁(yè) 共 42 頁(yè) 圖 結(jié)構(gòu)形式圖 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。 組成上圖所示的上頂板結(jié)構(gòu)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(chē)鋼板質(zhì)量為： 3 4 2 204 .8m kg? ? ? ? （ 2）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(chē)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： 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè) 計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 12 頁(yè) 共 42 頁(yè) Fq l? F 汽車(chē)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： Fq l? 帶入數(shù)據(jù)有： 29604 185044qN??? 分析升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)過(guò)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： 圖 升降狀態(tài)受力簡(jiǎn)圖 該升降臺(tái)有 8個(gè)支架，共有 8個(gè)支點(diǎn)，假設(shè)每個(gè)支點(diǎn)所受力為 N，則平很方程可列為： 0Y?? 即 80NF?? 將 296042F? N 帶入上式中： 1850NN? 根據(jù)受力圖，其彎矩圖如下所示： AB段： () 2qM x Nx x?? 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè) 計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 13 頁(yè) 共 42 頁(yè) =1850925 2x （ 0 ?? ） BC段： 2( ) ( 1 .7 )2qM x N x N x x? ? ? ? =3700x3145925 2x （ ?? ） CD段與 AB 段對(duì)稱。 圖 彎矩圖 由彎矩圖可知該過(guò)程中的最大彎矩為： max 1850 Nm? ? 根據(jù)彎曲強(qiáng)度理論： ? ?max??? ? ?m a xm a x sMWn???? ? ? 即梁的最大彎曲應(yīng)力應(yīng)小于其許用彎曲應(yīng)力。 式中： W 抗彎截面系數(shù) 3m 沿長(zhǎng) 度方向?yàn)?16 號(hào)熱軋槽鋼 63117 10Wm??? S? 鋼的屈服極限 255s MPa? ? n 安全系數(shù) n=3 代入數(shù)據(jù)： 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè) 計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 14 頁(yè) 共 42 頁(yè) m a x 61850 1 5 .81 1 7 1 0 sM P a n?? ?? ? ??=85MPa 由此可知，強(qiáng)度符合要求。 升降臺(tái)升到最高位置時(shí)，分析過(guò)程如下： 與前述相同： 1850NN? 彎矩如下： FA 段： 2() 2qM x x? ( 0 ?? ) =925 2x AB 段： 2( ) ( 0 .9 ) 2qM x N x x? ? ?( ?? ) = 21 8 5 0 1 6 6 5 9 2 5xx?? BC 段： 2( ) ( 0 . 9 ) ( 1 . 7 ) 2qM x N x N x x? ? ? ? ?( ?? ) = 23 7 0 0 4 8 1 0 9 2 5xx?? CD 段與 AB 段對(duì)稱， AF 段和 DE 段對(duì)稱 . 圖 升到最高點(diǎn)彎矩圖 由彎矩圖可知該過(guò)程中的最大彎矩為： max ? ? 根據(jù)彎曲強(qiáng)度理論： 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè) 計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 15 頁(yè) 共 42 頁(yè) ? ?m a xm a x sMWn???? ? ? 即梁的最大彎曲應(yīng)力應(yīng)小于其許用彎曲應(yīng)力。 式中： W 抗彎截面系數(shù) 3m 沿長(zhǎng)度方向?yàn)?16 號(hào)熱軋槽鋼 63117 10Wm??? 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè) 計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 16 頁(yè) 共 42 頁(yè) 4 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在本升降機(jī)的設(shè)計(jì)中主要是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，它與主機(jī)的設(shè)計(jì)是緊密相關(guān)的，往往要同時(shí)進(jìn)行，所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)應(yīng)符合主機(jī)的拖動(dòng)、循環(huán)要求。還應(yīng)滿足組成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作安全可靠，操縱維護(hù)方便，經(jīng)濟(jì)性好等條件。 本升降機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求可以總結(jié)如下： 升降機(jī)的升降運(yùn)動(dòng)采用液壓傳動(dòng)，可選用遠(yuǎn)程或無(wú)線控制，升降機(jī)的升降運(yùn)動(dòng)由液壓缸的伸縮運(yùn)動(dòng)經(jīng)轉(zhuǎn)化而成為平臺(tái)的起降，其工作負(fù)載變化范圍為 0~2500Kg，負(fù)載平穩(wěn)，工作過(guò)程中無(wú)沖擊載荷作用，運(yùn)行速度較低，液壓執(zhí)行元件有四組液壓缸實(shí)現(xiàn)同 步運(yùn)動(dòng)，要求其工作平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)合理，安全性優(yōu)良，使用于各種不同場(chǎng)合，工作精度要求一般。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè) 計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 17 頁(yè) 共 42 頁(yè) 5 液壓系統(tǒng)方案的選用 液壓系統(tǒng)方案是根據(jù)主機(jī)的工作情況，主機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的技術(shù)要求，液壓系統(tǒng)的工作條件和環(huán)境條件，以成本，經(jīng)濟(jì)性，供貨情況等諸多因素進(jìn)行全面綜合的設(shè)計(jì)選擇，從而擬訂出一個(gè)各方面比較合理的，可實(shí)現(xiàn)的液壓系統(tǒng)方案。其具體包括的內(nèi)容有：油路循環(huán)方式的分析與選擇，油源形式的分析和選擇，液壓回路的分析，選擇，合成，液壓系統(tǒng)原理圖的擬定。 油路循環(huán)方式的分析和選擇 油路循 環(huán)方式可以分為開(kāi)式和閉式兩種，其各自特點(diǎn)及相互比較見(jiàn)下圖： 油液循環(huán)方式散 熱 條 件抗 污 染 性系 統(tǒng) 效 率其 它限速制動(dòng)形式開(kāi) 式較方便，但油箱較大較差，但可用壓力油箱或其它改善管路壓力損失較大，用節(jié)流調(diào)速效率低對(duì)泵的自吸性能要求較高用平衡閥進(jìn)行能耗限速，用制動(dòng)閥進(jìn)行能耗制動(dòng)，可引起油液發(fā)熱閉 式管路壓力損失較小，容積調(diào)速效率高對(duì)主泵的自吸性能要求低較好，但油液過(guò)濾要求高較好，需用輔泵換油冷卻液壓泵由電機(jī)拖動(dòng)時(shí)，限速及制動(dòng)過(guò)程中拖動(dòng)電機(jī)能向電網(wǎng)輸電，回收部分能量開(kāi)式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)的比較 圖 開(kāi)式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)的比較 油路循環(huán)方式的選擇主要取決于液壓系統(tǒng)的調(diào)速方式和散熱條件。 其性能參數(shù)見(jiàn)文獻(xiàn) [10]。 比較上述兩種方式的差異，再根據(jù)升降機(jī)的性能要求，可以選擇的油路循環(huán)方式為開(kāi)式系統(tǒng)，因?yàn)樵撋禉C(jī)主機(jī)和液壓泵要分開(kāi)安裝，具有較大的空間存放油箱，而且要求該升降機(jī)的結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單，開(kāi)式系統(tǒng)剛好能滿足上述要求。 其性能參數(shù)見(jiàn)文獻(xiàn) [6]。 油源回路的原理圖如下所示： 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè) 計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 18 頁(yè) 共 42 頁(yè) 13425678 12345678油 缸過(guò) 濾 器溫 度 計(jì) 液 位 計(jì)壓 力 表溢 流 閥液 壓 泵電 動(dòng) 機(jī) 圖 油源回路的原理圖 開(kāi)式系統(tǒng)油路組合方式的分析選擇 當(dāng)系統(tǒng)中有多個(gè)液壓執(zhí)行元件時(shí)，開(kāi)始系統(tǒng)按照油路的不同連接方式又可以分為串聯(lián)，并聯(lián)，獨(dú)聯(lián)，以及它們的組合復(fù)聯(lián)等。 串聯(lián)方式是除了第一個(gè)液壓元件的進(jìn)油口和最后一個(gè)執(zhí)行元件的回油口分別與液壓泵和油箱相連接外，其余液壓執(zhí)行元件的進(jìn)，出油口依次相連，這種連接方 式的特點(diǎn)是多個(gè)液壓元件同時(shí)動(dòng)作時(shí)，其速度不隨外載荷變化，故輕載時(shí)可多個(gè)液壓執(zhí)行元件同時(shí)動(dòng)作。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè) 計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 19 頁(yè) 共 42 頁(yè) 調(diào)速方案的選擇 調(diào)速方案對(duì)主機(jī)的性能起決定作用，選擇調(diào)速方案時(shí)，應(yīng)根據(jù)液壓執(zhí)行元件的負(fù)載特性和調(diào)速范圍及經(jīng)濟(jì)性等因素選擇。 常用的調(diào)速方案有三種：節(jié)流調(diào)速回路，容積調(diào)速回路，容積節(jié)流調(diào)速回路。本升降機(jī)采用節(jié)流調(diào)速回路，原因是該調(diào)速回路有以下特點(diǎn)：承載能力好，成本低，調(diào)速范圍大，適用于小功率，輕載或中低壓系統(tǒng)，但其速度剛度差，效率低，發(fā)熱大。 液壓系統(tǒng)原理圖的確定 初步擬定液壓系統(tǒng)原理圖如下所示； 見(jiàn)下圖： 1342567910 1116 17 18 191314812 15圖 液壓系統(tǒng)原理圖 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè) 計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 20 頁(yè) 共 42 頁(yè) 6 液壓元件的選用 液壓元件主要包括有：油泵，電機(jī)，各種控制閥，管路，過(guò)濾器等。有液壓元件的不同連接組合構(gòu)成了功能各異的液壓回路，下面根據(jù)主機(jī)的要求進(jìn)行液壓元件的選擇計(jì)算。 油泵和電機(jī)選擇 泵的額定流量和額定壓力 （ 1）泵的額定流量 泵的流量應(yīng)滿足執(zhí)行元件最高速度要求 ， 所以泵的輸出流量應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)所需要的最大流量和泄漏量來(lái)確定： maxpq KQ n? 式中： pq 泵的輸出流量 /minL K 系統(tǒng)泄漏系數(shù)一般取 K= maxQ 液壓缸實(shí)際需要的最大流量 /minL n 執(zhí)行元件個(gè)數(shù) 代入數(shù)據(jù)： 1 .1 5 .1 6 4 2 2 .7 / m inpqL? ? ? ? 對(duì)于工作過(guò)程中始終用節(jié)流閥調(diào)速的系統(tǒng)，在確定泵的流量時(shí)，應(yīng)再加上溢流閥的最小溢流量，一般取 3 /minL ： 22 .7 3 25 .7 / m inpqL? ? ? 其性能參數(shù)見(jiàn)文獻(xiàn) [11]。 （ 2）泵的最高工作壓力 泵的工作壓力應(yīng)該根據(jù)液壓缸的工作壓力來(lái)確定，即 maxpP P P? ? ?? 式中： pP 泵的工作壓力 Pa maxP 執(zhí)行元件的最高工作壓力 Pa 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè) 計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 21 頁(yè) 共 42 頁(yè) P?? 進(jìn)油路和回油路總的壓力損失。 初算時(shí)，節(jié)流調(diào)速和比較簡(jiǎn)單的油路可以取 ? ； 對(duì)于進(jìn)油路有調(diào)速閥和管路比較復(fù)雜的系統(tǒng)可以取 ? 。 代入數(shù)據(jù)： 2 0 .5 2 .5pP M Pa? ? ? 考慮到液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)壓力及油泵的使用壽命，通常在選擇油泵時(shí)，其額定壓力比工作壓力 pP 大 25%60%，即泵的額定壓力為 MPa ，取其額定壓力為4MPa 。其性能參數(shù)見(jiàn)文獻(xiàn) [2]。 電機(jī)功率的確定 （ 1）液壓系統(tǒng)實(shí)際需要的輸入功率是選擇電機(jī)的主要依據(jù)，由于液壓泵存在容積損失和機(jī)械損失，為滿足液壓泵向系統(tǒng)輸出所需要的的壓力和流量，液壓泵的輸入功率必須大于它的輸出功率，液壓泵實(shí)際需要的輸入功率為： 776 1 0 6 1 0 ti mPqPqP ?????? 式中： P 液壓泵的實(shí)際最高工作壓力 Pa q 液壓泵的實(shí)際流量 /minL iP 液壓泵的輸入功率 KW tq 液