【文章內容簡介】 間不長的情況下我們取安全系數(shù)為 ，所以 600 =500 aMP184。 。由于承受的總應力 ＜ 500Mpa，所以舉升臂強度合格。 舉升臂在最低位置時受力強度最大，經校核舉升臂強度合格。 活塞桿頂端支承軸的強度校核 因為此橫軸作為液壓缸的支承軸，推力直接作用在軸線垂線上，兩端固定在舉升臂開孔中，所以其屬于純彎曲變形，其受力如下圖 。軸材料為 40Cr，許用抗拉強度為 1000MPa ，軸徑為 40mm。為了避免因彎曲過大而導致對軸的破壞，本設計采用雙液壓缸，分別支撐在橫軸兩端。因在剛舉升的最低點軸受力最大，這里只校核此種情況的安全性。 圖 支撐軸的剪力圖與彎 矩圖 由圖 可得： 5 2 . 1 0 . 1 0 m 5 . 2 1M K N K N m= ? ? 33M m= = 829 .6 ad 432 32M K N MPW π πd=?180。 式中： M—— 為橫截面上的彎矩； W—— 軸的抗彎截面系數(shù)。 20 經校核可知： ＜ 1000MPa，因這個最大應力僅在舉升瞬間存在，其余時間均小于此值，所以強度合格。 連接舉升臂銷軸的強度校核 因銷軸是插進兩個交錯的舉升臂內部孔中，所以其主要承受剪應力，校核時只需要考慮其剪切 變形即可。銷軸材料按規(guī)定為 35鋼，軸徑 40mm，許用剪切應力 [t ]=98MPa。如 圖 所示。 圖 銷軸的受力圖 在剛要舉升最低點時銷軸的強度計算 舉升最低點時銷軸承受的應力為： 31 313 . 7 5 1 04 7 . 4 6 9 8 M404GM P a P aAd p 180。= = = ?180。 所以此軸滿足強度要求。 本章小結 通過分析剪刀式舉升機的結構特點 ,建立剪刀舉升機機構的力學模型 ,并通過該模型對決定起升油缸最大推力的關鍵參數(shù)進行研究 ,得到合理的結果 。本章還通 過對各舉升臂、主受力軸的受力分析與強度計算，來校核設計內容是否合理。并 提出一些加強措施，使結構強度剛度充分滿足條件。以上的計算與分析 對提高剪刀式舉升機系列化設計的效率和質量有明顯的效果。 21 第 4 章 液壓系統(tǒng)的選擇與計算 明確設計要求 液壓系統(tǒng)是主機的配套部分，設計液壓系統(tǒng)是首先要明確主機對液壓系統(tǒng)提出的要求，具體包括 主機的動作要求 這是指主機的哪些動作是要求用液壓傳動來實現(xiàn)，這些動作間有無聯(lián)系以及要不要求完成一定自動循環(huán)等。主機可能對液壓系統(tǒng)提出許多要求，設計者應在了解主機用途、工作過 程和總體布局的基礎上對這些要求做出分析 。 主機的性能要求 指主機內采用液壓傳動的各執(zhí)行機構在力和運動方面的要求，各執(zhí)行機構在各工作幾段所需的力和速度的大小、調速范圍、速度的平徹性以及完成一個循環(huán)的時間等方面都必須有明確的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)代化機械要求高精度、高生產力以及高度自動化，這不僅要求期液壓系統(tǒng)具有良好的靜態(tài)指標，還常對其動態(tài)指標提出要求。 液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境 工作環(huán)境的溫度和濕度，污染和振動沖擊情況以及是否有腐蝕和易燃性物質存在等問題均應有明確答案。這涉及液壓元件和介質的選用。必要時設計中 還應附加防護措施。 其他要求 如液壓裝置的在重量、外形尺寸方面的限制以及經濟性、能耗方面的要求等。 液壓系統(tǒng)的選型 油缸是液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件，也是舉升機構的直接動力來源。通常油缸分為活塞式和浮拄式兩類?；钊骄鶠閱蜗蜃饔?，其缸體長度大而伸縮長度小、使用油壓低（一般不超過 16MPa）。浮 柱 式為多級伸縮式油缸，一般有 2～ 5 個伸縮節(jié)，其結構緊湊，并具有短而粗、伸縮長度大、使用油壓高（可達 35MPa） ， 易于安裝布置等優(yōu)點 。剪刀式舉升機多采用活塞式液壓缸，動力源直接輸送。其中拉塔處的液壓缸控制系統(tǒng)為 氣動，人工腳踏施力，方便靈活且安全可靠。 本次設計兩個舉升處液壓缸及四個固定車體液壓缸者均采用 HSG 系列工程液壓缸，其形式為單活塞桿雙作用緩沖式液壓缸。它具有結構簡單、工作可靠、裝拆方便、易于維修，且連接方式多樣、緩沖部位任選等特點。適用于工程機械，礦山機械、起重運輸機械、冶金機械及其他機械行業(yè)。 22 液壓系統(tǒng) 方案的確定 圖 液壓系統(tǒng)原理圖 如 圖 所示， 汽車改轉式升降臺 液壓系統(tǒng)方案 的結構組成和工作原理如下 ： 結構組成： 油箱、過濾器、液壓泵、電動機、先導型電磁溢流閥、調速閥 、壓力表、壓力表開 關、蓄能器 、三位四通電液比例換向閥、單向閥、同步閥、液壓缸 、三位四通電磁閥 。 工作原理 ： 液壓系統(tǒng)由一個三位四通電液比例換向閥和一個 同步閥 控制兩個支撐桿處的液壓缸運動；再有兩個三位四通電磁閥和六個換向閥共同控制八個支腿處液壓缸的運動，三組液壓回路可單獨控制。 當電液比例換向閥位于左位時，液壓泵供油經電液比例換向閥、分流閥向兩個液壓缸無桿腔輸入等量的油液，兩液壓缸的活塞桿同步向外伸出，有桿腔的油液經單向閥及電液比例換向閥流回油箱；當電液比例換向閥右位工作時，液壓泵供油經電液比例換向閥，分流閥向液壓缸有桿腔輸入等量 的油液，兩液壓缸的活塞桿同步向內縮回，無桿腔的油液經單向閥及電液比例換向閥流回油箱。 兩個三位四通換向閥的工作原理與三位四通 23 電業(yè)比例換向閥的工作原理類似。 液壓系統(tǒng)的計算 由上一章節(jié)的相關計算可知，兩個舉升液壓缸的最大推力均為 ，參照液壓缸制造廠家的相關技術規(guī)格可知， HSG 系列工程液壓缸能滿足本次設計要求的推力且為了保證其安全可靠性，及因長時間使用的消耗而降低其最大推力值，我們這里選用 HSG※ 0180/dE 型，它的最大推力為 ；四個車體固定液壓缸的最大推力約為 10KN，我們選用 HSG※ 0140/dE 型，它的最大推力為。 舉升處液壓缸行程的計算 圖 液壓缸行程圖 參照 計算可知：舉升至最高點時 L2=1132mm。舉升機在最低點時L1=645mm， 即液壓缸長度約為 600mm，液壓缸行程約為 1100600=500mm： 參照液壓缸的技術規(guī)格我們可以查得 HSG※ 0180/dE 型的速比選擇 即可，對應行程 S≤ 8D=640mm。因為 282mm＜ 640mm，所以所選規(guī)格符合設計要求。 舉升處液壓系統(tǒng)工作壓力的計算 由前面的 計算及選型可知，缸徑 D=80mm，工作壓力計算如下 M P aAFP 2 ???? ? 因為 HSG 系列工程液壓缸的最大工作壓力為 16MPa，這里所選用的兩個舉升液壓缸均滿足在規(guī)定范圍內 24 支腿 處液壓缸行程的 選擇 為保證汽車改裝式升降臺設計在升高的過程中能夠具有足夠的穩(wěn)定與平衡，由 圖 可知，需要液壓支腿在橫向上具有 700mm 的伸長量，在豎直方向上具有500mm 的伸長量。 圖 支腿處液壓缸行程圖 支腿 處液壓系統(tǒng)工作壓力的計算 由整車整備質量為 1825kg，升降 臺部分總質量為 588kg,最大舉升重量為300kg,每個支腿分擔的重力約為 7000N， 參照液壓缸的技術規(guī)格我們可以查得HSG※ 01120/dE 型的速比選擇 即可，對應行程 S≤ 8D=960mm。因為 700mm＜ 960mm，所以所選規(guī)格符合設計要求。 液壓 動力 元件的選取 液壓泵的選擇 計算液壓泵的最大工作壓力 p pppp ???? 1 （ ） 式中 1p —— 液壓缸的最大工作壓力 ， MPa； p?? —— 系統(tǒng)進油路上的總壓力損失， [可按經驗進行估算，簡單的系統(tǒng)取 p?? =（ ～ ） 610 Pa]； 已知 ： 1P = nP = 25 所以 pppp ???? 1 = + = MPa （ ） 計算液壓泵的最大流量 pq 由于所設計的液壓系統(tǒng)有多個液壓缸，所以液壓泵的最大流量為 ? ?m a xqKqq vp ??? （ ） 式中 pq —— 系統(tǒng)所需流量 ， minL ； K—— 系統(tǒng)的泄漏系數(shù)，一般取 ～ ； ? ?maxq? —— 同時動作的液壓缸的最大流量，一般 取 2～ 3 minL ； 初取 K= ? ?maxq? =3 minL 或 sm3310? 所以 ? ?m a xqKqq vp ??? = 3= minL 或 sm3310? （ ） 液壓泵規(guī)格的選擇 為 保證液壓系統(tǒng)工作穩(wěn)定，所選液壓泵應有較大的最大功率、容積效率和總效率，根據(jù)液壓泵的最大 工作壓力 和最大流量，參考 機械設計手冊（第五版）第四 卷 表 2154，最終 系統(tǒng)液壓泵選擇為內嚙合楔塊式齒輪泵。 計算液壓泵的驅動功率并選擇 電 動機 由于工作循環(huán)中，液壓泵的壓力和流量比較恒定，所以液壓泵的驅動功率 pP應按下式計算 pppp qpP ?? （ ） 式中 pq —— 液壓泵的最大流量， minL ； p —— 液壓泵的最大工作壓力， MPa； p? —— 液壓泵的總效率，齒輪泵一般取 90%； 所以 ????%90 ppp qpP ? W （ ）所以 電 動機初選為型號為 Y8012 的 直流 電動機 。 26 液壓執(zhí)行元件的選擇 液壓缸 的選擇 根據(jù) 對液壓缸的設計與計算，并結合以往經驗對液壓缸結構及其各部件結構的選取如下： 選為單活塞桿轉向液壓缸 45 鋼 O 型密封圈 45 優(yōu)質碳素鋼 45 優(yōu)質碳素鋼 的密封件選用 O 型密封圈加擋圈 ASW 型防塵圈 的選擇 根據(jù) 液壓系統(tǒng)的設計要求，并結合以往經驗，液壓馬達選?。? 額定壓力為 16～ 25MPa、排量為 5～ 25mL 1?r 、 轉速為 500～ 4000r 1min? 、輸出轉矩為 17～ 64N m、 型號為 CM5，由天津液壓機械集團公司生產 的 齒輪式液壓馬達。 液壓控制閥的選擇 由圖 可知，液壓系統(tǒng)選擇的液壓控制閥有： 一個 三位四通電液比例換向閥 、 兩個 三位四通電磁閥、 一個調速閥、兩個溢流閥、四個二位四通換向閥。 所選的液壓控制閥均選擇液壓標準件 控制閥 。 液壓輔助元件的選擇 油箱的選擇 整體式油箱、兩用油箱和獨立郵箱是三種常見的類型，而獨立油箱應用最為廣泛，所以本液壓系統(tǒng)選擇獨立油箱。 油箱容量的經驗公式為 27 pqV ?? （ ） 式中 V—— 油箱 的有效容積， L； pq —— 液壓泵的總額定流量 ， minL ； ? —— 經驗系數(shù)， 對低壓系統(tǒng)， ? =2～ 4，對中壓系統(tǒng)， ? =5～ 7，對中、高壓或大功率系統(tǒng)， ? =6～ 12； 初取 ? =4 所以 pqV ?? ＝ 10 =36L （ ） 表 液壓泵 站 油箱公稱容量系列（ JB/T 79381999） 液壓泵 站 油箱公稱量系列（ JB/T 79381999） /L 10 16 25 40 63 100 160 油箱 的有效容積的最終確定值按上表就近圓整為標準值，所以由表 可知： 液壓系統(tǒng)可選擇公稱容量為 40L 的油箱。 油管和油管接頭的選擇 常用的油管有硬管和軟管兩類，一般盡量選 用硬管 ，所以本液壓系統(tǒng)選用鋼管。 管道內徑及壁厚是管道的兩個主要參數(shù)，計算公式如下 vqd ?4? （ ） bpdn?? 2? （ ） 式中 q—— 通過油管的最大流量， sm3 ； ｖ —— 油管中允許流量， sm ；（由于系統(tǒng)所用的是高壓管，所以 v ?。? ｄ —— 油管內徑， ｍ； ? —— 油管壁厚 ，ｍ； ｐ —— 管內最高工作壓力 ， MPa； 28 b? —— 管材抗壓強度 ， MPa；（由于管材是 45 鋼，所以 b? =600 MPa） ｎ —— 安全系數(shù)；（由于系統(tǒng)最高的工作壓力為 20 MPa，大于 MPa，所以 n 取 4） 所以 mxxxvqd 3 ??? ?? （ ） mx xxp d nb 0 0 0 0 02 40 0 ??