【文章內(nèi)容簡介】 用來做演員上場時用的升降臺，或鋼琴師用的升降臺載荷不是很大，最大升高高度可以達到 2 米， 行走速度 ，電機功率 3kw。 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 5 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的計算 初步估算系統(tǒng)工作壓力 液壓缸的有效工作壓力可以根據(jù)表 5 52所示： 表 51 液壓缸牽引力與工作壓力之間的關(guān)系 牽引力 F（能） 5 510 1020 2030 3050 50 工作壓 P(MPa） 34 45 57 表 52 各種機械常用的系統(tǒng)工作壓力 機床類型 機床 農(nóng)業(yè)機械 液壓機 小型工程機械 大型挖掘機械 磨床 組合機 床 龍門機 床 拉床 建筑工程 重型機械 液壓鑿巖機 起重運輸機械 工作壓\MPa 35 28 810 1018 2032 由于該液壓缸推力即牽引力 10KN，根據(jù)上面的兩個表可以初步確定液壓缸 的工作壓力為 p=2MPa。 液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù) 液壓缸的作用力 液壓缸的作用力及時液壓缸的工作是的 推力或拉力，該升降臺工作時液壓缸產(chǎn)生向上的推力，因此計算時只取液壓油進入無桿腔時產(chǎn)生的推力由參考文獻 [1]可知： F= 2cmpD4? ? （ 51） 式中： p— 液壓缸的工作壓力，單位為 Pa，取 p= 5(203) 10 Pa? D— 活塞內(nèi)徑，單位為 m，取 D= cm? — 液壓缸的效率，取 cm? = 代入數(shù)據(jù) : F = 3 2 5( 9 0 1 0 ) ( 2 0 3 ) 1 0 0 . 9 54? ?? ? ? ? ? ? = （ KN） 即液壓缸工作時產(chǎn)生的推力為 （ KN） 。 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 缸筒內(nèi)徑的確定 該液壓缸宜按照推力要求來計算缸筒內(nèi)經(jīng)，計算式如下由參考文獻 [5]可知： 要求活塞無桿腔的推力為 F 時，其內(nèi)徑為： 4cmFD p??? （ 52） 式中： D— 活塞桿直徑缸、筒內(nèi)徑，單位為 m F— 無桿腔推力，單位為 N P— 工作壓力，單位為 MPa cm? — 液壓缸機械效率，取 cm? = 代入數(shù)據(jù)： D= 34 10 102 10 ????=（ m） D=83mm 取圓整值為 D=90（ mm） 液壓缸的內(nèi)徑，活塞的的外徑要取標(biāo)注值是因為活塞和活塞桿還要有其它的零件相互配合，如密封圈等，而這些零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，有專門的生產(chǎn)廠家，故活塞和液壓缸的內(nèi)徑也應(yīng)該標(biāo)準(zhǔn)化，以便選用標(biāo)準(zhǔn)件。 活塞桿直徑的確定 （ 1）活塞桿直徑根據(jù)受力情況和液壓缸的結(jié)構(gòu)形式來確定由參考文獻 [8]可知： 受拉時： ( )dD?? （ 53） 受壓時： 5p MPa? ， ( )dD?? （ 54） 5 p 7MPa ?? ， ( )dD?? （ 55） p 7 MPa? ， ? （ 56） 該液壓缸的工作壓力為為： p=2MPa 5MPa? ,取 0 .5 , 4 5d D d cm??。 （ 2）活塞桿的強度計算 活塞桿在穩(wěn)定情況下，如果只受推力或拉力，可以近似的用直桿承受拉壓載荷的簡單強度計算公式進行由參考文獻 [4]可知： 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 ? ?62104Fd??????? （ 57） 式中： F— 活塞桿 的推力，單位為 N d— 活塞桿直徑，單位為 m ? — 材料的許用應(yīng)力，單位為 MPa，活塞桿用 45號鋼 ? ? , 3 4 0 , 2 . 5ss M P a nn???? ? ? 代入數(shù)據(jù)： 363210 10 10 ( 45 10 )???? ? ?? ?? =（ MPa） ??? 故活塞桿的強度滿足要求。 （ 3）穩(wěn)定性校核 該活塞桿不受偏心載荷，按照等截面法，將活 塞桿和缸體視為一體，其細長比為由參考文獻 [7]可知： L mnK? 時， 22K n EJF L?? 在該設(shè)計及安裝形式中，液壓缸兩端采用鉸接，其值分別為： 1, 85 , 1260n m L m m? ? ? 4JdK A?? 將上述值代入式中得： L mnK? 故校核采用的式子為： 22K n EJF L?? （ 58） 式中： n=1，安裝形式系數(shù) E— 活塞桿材料的彈性模量，鋼材取 10E Pa?? 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 J— 活塞桿截面的轉(zhuǎn)動慣量，取 464dJ ?? L— 計算長度，取 L=， 代入數(shù)據(jù)： 2 1 1 3 423 .1 4 2 .1 1 0 3 .1 4 ( 4 5 1 0 )6 4 1 .0 6KF?? ? ? ? ?? ? =371（ KN） 其穩(wěn)定條件為： KKFF n? （ 59） 式中： Kn — 穩(wěn)定安全系數(shù)，一般取 Kn =24，取 Kn =3 F— 液壓缸的最大推力 代入數(shù)據(jù)： 3713KKFn ?=123（ KN） 故活塞桿的穩(wěn)定性滿足要求。 液壓缸壁厚的確定 液壓缸壁厚又結(jié)構(gòu)和工藝要求等確定，一般按照薄壁筒計算，壁厚由下式確定由參考文獻 [11]可知： ? ?2YPD? ?? （ 510） 式中： D— 液壓缸內(nèi)徑，單位為 m ? — 缸體壁厚，單位為 cm YP — 液壓缸最高工作壓力，單位為 Pa，一般取 YP = ??? — 缸體材料的許用應(yīng)力，鋼材取 ? ? 100 110 M Pa? ?? 代入數(shù)據(jù)： 661 .3 2 1 0 9 0 .1 1 72 1 0 0 1 0 cm? ? ? ????? 考慮到液壓缸的加工要求，將其壁厚適當(dāng)加厚，取壁厚 3mm?? 。 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 液壓缸的流量 液壓缸的流量余缸徑和活塞的運動有關(guān)系，當(dāng)液壓缸的供油量 Q不變時，除去在形程開始和結(jié)束時有一加速和減速階段外，活塞在行程的中間大多數(shù)時間保持恒定速度 mv ，液壓缸的流量可以計算如下由參考文獻 [6]可知： cvvAQ ?? （ 511） 式中： A— 活塞的有效工作面積，對于無桿腔 24AD?? cv? — 活塞的容積效率，采用彈形密封圈時 cv? =1，采用活塞環(huán)時 cv? = maxmax cvAvQ ?? maxv為液壓缸的最大運動速度，單位為 m/s 代入數(shù)據(jù)： 23 . 1 4 0 . 9 0 . 1 3 2 5 6 0 5 . 1 6 / m in0 . 9 8 4m a xQL??? ? ?? 2m i n 3 . 1 4 0 . 9 0 . 1 0 6 6 0 4 . 1 3 / m in0 . 9 8 4??? ? ?? 即液壓缸以其最大速度運動時，所需要的流量為 /minL ，以其最小運動速度運動時，所需要的流量為 /minL 。 速度和載荷計算 執(zhí)行元件類型、數(shù)量和安裝位置 類型選擇如表 53 所示： 表 53 執(zhí)行元件類型的選擇 運動形式 往復(fù)直線運動 回轉(zhuǎn)運動 往復(fù)擺動 短行程 長行程 高速 低速 擺動液 壓馬達 執(zhí)行元件 的類型 活塞缸 柱塞缸 液壓馬達和絲杠螺母機構(gòu) 高速液壓馬達 低速液壓馬達 根據(jù)上表選擇執(zhí)行元件類型為活塞缸，再根據(jù)其運動要求進一步選擇液壓缸類型為雙作用單活塞桿無緩沖式液壓缸，其符號為： 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 數(shù)量：該升降平臺為雙單叉結(jié)構(gòu)，故其采用的液壓缸數(shù)量為 4個完全相同的液壓缸，其運動完全是同步的，但其精度要求不是很高。 安裝位置：液壓缸的安裝方式為耳環(huán)型，尾部單耳環(huán)，氣缸體可以在垂直面內(nèi)擺動，前后兩固定支架之間的橫梁之上，橫梁和支架組成 為一體，通過橫梁活塞的推力逐次向外傳遞，使升降機升降。 速度計算及速度變化規(guī)律 參考國內(nèi)升降臺類產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)可知。最大起升高度為 1500mm 時，其平均起升時間為 45s，就是從液壓缸活塞開始運動到活塞行程末端所用時間大約為45s，設(shè)本升降臺的最小升降時間為 40s,最大升降時間為 50s。 由此便可以計算執(zhí)行元件的速度 v由參考文獻 [9]可知 : lv t? （ 512） 式中： v— 執(zhí)行元件的速度，單位為 m/s L— 液壓缸的行程，單位為 m t— 時間，單位為 s 當(dāng) 40ts? 時： max min t??= /ms 當(dāng) 50ts? 時： sm..tlv 0106050530m in ??? 液壓缸的速度在整個行程過程中都比較平穩(wěn)，無明顯變化，在起升的初始階段到運行穩(wěn)定階段，其間有一段加速階段，該加速階段加速度表較小，因此速度變化不明顯，形成終了時，有一個減速階段，減速階段加速度亦比較小，因此可以說升降機在整個工作過程中無明顯的加減速階段，其運動速度比較平穩(wěn)。 執(zhí)行元件的載荷計算及變化規(guī)律 執(zhí)行元件的載荷即為液壓缸的總阻力，油缸要運動必須克服其阻力才能運行，因此在次計算油缸的總阻力即可，油缸的總阻力包括：阻礙工作運動的切削力 F切 ，運動部件之間的摩擦阻力 F磨 ，密封裝置的摩擦阻力 F密 ，起動制動或換向過程中的慣性力 F慣 ，回油腔因被壓作用而產(chǎn)生的阻力 F背 ，即液壓缸的總阻力也 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 就是它的最大牽引力由參考文獻 [12]可知： F = + F F F FF ???切 磨 密 慣 背 （ 513） （ 1）切削力。根據(jù)其概念阻礙工作運動的力，在本設(shè)計中即為額定負載的重力和支架以及上頂板的重力： 其計算式為： F F FF ? ? ?切 額 載 支 架 上 頂 板 （ 514） （ 2）摩擦力。各運動部件之間的相互摩擦力由于運動部件之間為無潤滑的鋼鋼之間的接觸摩擦，取 ?? ， 其具體計算式為：1 2 3 4F G = m m m m g + G? ? ?? +磨 額 載（ ++ ） （ 515） （ 3）密封裝置的密封阻力。根據(jù)密封裝置的不同，分別采用下式計算由參考文獻 [12]可知： Y形密封圈： 1F =