【導(dǎo)讀】的設(shè)計(jì)，控制部分的設(shè)計(jì)三個(gè)部分內(nèi)容。在本設(shè)計(jì)中將液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做為主要內(nèi)容進(jìn)。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)又主要包括了動(dòng)力源，控制元件，執(zhí)行元件，輔助元件的設(shè)計(jì)。大，并適合多人同時(shí)作業(yè)，它使高空作業(yè)效率更高，安全更可靠。產(chǎn)作業(yè)輕松自如。

　　

【正文】 液壓泵的效率，該系統(tǒng)中為螺桿泵， ?? 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè) 計(jì)說明書 第 30 頁 共 42 頁 代入數(shù)據(jù)： 6312 6 .62 .5 1 0 1 060(1 0 .6 5 ) 0 .6 5H?? ? ??? 1 KW? （ 2）閥的功率損失 其中以泵的流量流經(jīng)溢流閥時(shí)的損失為最大： 1H Pq? KW 式中： P 溢流閥的調(diào)整壓力 Pa q 經(jīng)過溢流閥流回油箱的流量 3/ms 代入數(shù)據(jù)： 632 36 . 3 1 0 1 0 3 1 560H ?? ? ? ? ?KW （ 3）管路及其它功率損失 此項(xiàng)損失包括很多復(fù)雜因素，由于其值較小，加上管路散熱等原因，在計(jì)算時(shí)常予以忽略，一般可取全部能量的 ，即 3 (0 .03 )HP??KW 取 633 10 1060 ?? ? ?? ? ?KW 系統(tǒng)的總功率損失為： 1 2 3 5 9 6 .8 3 1 5 5 1 .2 9 6 3H H H H? ? ? ? ? ? ?KW （ 4）郵箱的容積計(jì)算 環(huán)境溫度為 0T 時(shí)，最高允許溫度為 YT 的油箱，其最小散熱面積為： min ()YHA K T T? ?2m 設(shè)油箱的長寬高之比為 1:1:11:2:3 時(shí)，油箱中油面高度達(dá)到油箱高度的 時(shí)，靠自然冷卻時(shí)系統(tǒng)溫度保持在最高溫度 YT 以下，散熱面積用該式計(jì)算： 3 ? 2m 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè) 計(jì)說明書 第 31 頁 共 42 頁 令 minA =A ， 得油箱最小體積為： 33m in ( ) 1 0YHV TT ???? 2m 代入數(shù)據(jù) : minV 33963( ) 1 05 5 1 5 ???? minV =118L 根據(jù)手冊(cè)就可以進(jìn)行油箱的選取 。 其性能參數(shù)見文獻(xiàn) [14]。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè) 計(jì)說明書 第 32 頁 共 42 頁 7 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓缸是將液壓系統(tǒng)的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置，在該升降機(jī)系統(tǒng)中，液壓缸將活塞桿的伸縮運(yùn)動(dòng)通過一系列的機(jī)械結(jié)構(gòu)組合轉(zhuǎn)化為平臺(tái)的升降，實(shí)現(xiàn)升降機(jī)升降。 缸筒 缸筒與缸蓋的連接形式 缸筒與剛蓋的連接形式如下： 缸筒和前端蓋的連接采用螺栓連接，其特點(diǎn)是徑向尺寸小，重量輕，使用廣泛，端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，缸筒外徑需加工，且應(yīng)于內(nèi)徑同軸，裝卸需要用專門的工具， 安裝時(shí)應(yīng)防止密封圈扭曲。 圖 缸筒與前端蓋的連接圖 缸蓋與后端蓋的連接采用焊接形式，特點(diǎn)為結(jié)構(gòu)簡單尺寸小，重量輕，使用廣泛，缸筒焊后可能變形，且內(nèi)徑不易加工。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè) 計(jì)說明書 第 33 頁 共 42 頁 圖 缸蓋與后端蓋的連接圖 強(qiáng)度計(jì)算 （ 1）缸筒底部強(qiáng)度計(jì)算 缸筒底部為平面時(shí)，可由下式計(jì)算厚度： ? ? pD? ?? 式中： ? 缸筒底部厚度， m D 缸筒內(nèi)徑， m p 筒內(nèi)最大工作壓力， MPa ??? 缸筒材料的許用應(yīng)力， MPa 代入數(shù)據(jù)： 33 9 100? ?? = 缸筒底部厚度應(yīng)根據(jù)工藝要 求適當(dāng)加厚，如在缸筒上設(shè)置油口或排氣閥，均應(yīng)增大缸筒底部厚度。 (2)缸筒連接螺紋的計(jì)算 當(dāng)缸筒與剛蓋采用螺紋連接時(shí)，鋼筒螺紋處的強(qiáng)度按下式進(jìn)行校核： 螺紋處的拉應(yīng)力： 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè) 計(jì)說明書 第 34 頁 共 42 頁 6221 10()4KFdD? ?????MPa 螺紋處的切應(yīng)力： 612331 ( )KK FddD? ????MPa 合成應(yīng)力： 223n? ? ???MPa 式中： D 缸筒直徑， m F 缸筒底部承受的最大推力， N 1d 螺紋小徑， m K 擰緊螺紋的系數(shù)不變載荷取 K =，變載荷取 K =— 4 1K 螺紋連接的摩擦系數(shù) 1K =— ，通常取 n? 材料的屈服極限 35 鋼正火 n? =27MPa 代入數(shù)據(jù)： 3 622 10 10 ( 376 )4 M Pa????? ? ?? 3 6331 . 3 0 . 1 2 1 0 . 3 1 0 0 . 0 8 8 1 0 1 . 80 . 2 (0 . 0 9 0 . 0 8 8 3 7 6 ) M P a? ?? ? ? ?? ? ?? 合成應(yīng)力為： 221 4 3 1 .8 1 4 .3 2 7 M Pan M P a? ? ? ? ? ＜ 缸筒材料及加工要求 缸筒材料通常選用 3 45 號(hào)鋼，當(dāng)缸筒、缸蓋、掛街頭等焊接在一起時(shí)，采用焊接性能較好的 35 號(hào)鋼，在粗加工之后調(diào)質(zhì)。另外缸筒也可以采用鑄鐵、鑄鋼、不銹鋼、青銅和鋁合金等材料加工。 缸筒與活塞采用橡膠密封圈時(shí)，其配合推薦采用 H9/f8 ，缸筒內(nèi)徑表面粗糙度取aR m??? ，若采用活塞環(huán)密封時(shí)，推薦采用 H7/g6 配合，缸筒內(nèi)徑表面粗糙度取 aR m??? 。 缸筒內(nèi)徑應(yīng)進(jìn)行研磨。 為防止腐蝕，提高壽命，缸筒內(nèi)表面應(yīng)進(jìn)行渡鉻，渡鉻層厚度應(yīng)在 3040 m? ，渡中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè) 計(jì)說明書 第 35 頁 共 42 頁 鉻后缸筒內(nèi)表面進(jìn)行拋光。 缸筒內(nèi)徑的圓度及圓柱度誤差不大于直徑公差的一半，缸體內(nèi)表面的公差度誤差在500mm上不大于 。 缸筒缸蓋采用螺紋連接時(shí)，其螺紋采用中等精度。 缸蓋材料及加工要求 缸蓋材料可以用 35， 45 號(hào)鋼，或 ZG270500，以及 HT250， HT350 等材料。 當(dāng)缸蓋自身作為活塞桿導(dǎo)向套時(shí) ，最好用鑄鐵，并在導(dǎo)向表面堆镕黃銅，青銅和其他耐磨材料。當(dāng)單獨(dú)設(shè)置導(dǎo)向套時(shí)，導(dǎo)向材料為耐磨鑄鐵，青銅或黃銅等，導(dǎo)向套壓入缸蓋。 缸蓋的技術(shù)要求：與缸筒內(nèi)徑配合的直徑采用 h8 ，與活塞桿上的緩沖柱塞配合的直徑取 H9 ，與活塞密封圈外徑配合的直徑采用 h9 ，這三個(gè)尺寸的圓度和圓柱度誤差不大于各自直徑的公差的一半，三個(gè)直徑的同軸度誤差不大于 。 活塞和 活塞桿 活塞和活塞桿的結(jié)構(gòu)形式 活塞的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)密封裝置的形式來選擇，本設(shè)計(jì)中選用形式如下： 1 231 導(dǎo)向 環(huán) 2 密封圈 3 活塞 圖 活塞的結(jié)構(gòu)形式圖 活塞、活塞桿材料及加工要求 （ 1）活塞材料及加工要求 有導(dǎo)向環(huán)的活塞用 20， 35 或 45 號(hào)鋼制成。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè) 計(jì)說明書 第 36 頁 共 42 頁 活塞外徑公差 f8 ，與活塞桿的配合一般為 H8/h8 ，外徑粗糙度 aR m??? ，外徑對(duì)活塞孔的跳動(dòng)不大于外徑公差的一半，外徑的圓度和圓柱度不大于外徑公差的一半。 活塞兩端面對(duì)活塞軸線的垂直度誤差在 100mm 上不大于 。 （ 2）活塞桿及加工要求 活塞桿常用材料為 3 45號(hào)鋼。 活塞桿的工作部分公差等級(jí)可以取 f7f9 ，表面粗糙度不大于 aR m?? ，工作表面的直線度誤差在 500mm上不大于 。 活塞桿在粗加工后調(diào)質(zhì)，硬度為 229285HB ，必要時(shí)可以進(jìn)行高頻淬火，厚度，硬度為 4555HRC 。 活塞桿導(dǎo)向套 活塞桿導(dǎo)向套裝在液壓缸有桿腔一側(cè)的端蓋內(nèi)，用來對(duì)活塞桿導(dǎo)向，其內(nèi)側(cè)裝有密封裝置，保證缸筒有桿腔的密封性，外側(cè)裝有防塵圈，以防止活塞桿內(nèi)縮時(shí)把雜質(zhì)，灰塵及水分帶到密封裝置，損壞密封裝置。 導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)有端蓋式和插件式兩種，插件式導(dǎo)向套裝拆方便，拆卸時(shí)不需要拆端蓋，故應(yīng)用較多。本設(shè)計(jì)采用端蓋式。結(jié)構(gòu)見裝配圖。 導(dǎo)向套尺寸主要是指支撐長度，通常根據(jù)活塞桿直徑，導(dǎo)向套形式，導(dǎo) 向套材料的承壓能力，可能遇到的最大側(cè)向負(fù)載等因素確定。一般采用兩個(gè)導(dǎo)向段，每段寬度均為d/3 ，兩段中間線間距為 .2d/3 ，導(dǎo)向套總長度不宜過大，以免磨擦太大。 進(jìn)出油口尺寸的確定 進(jìn)出油口尺寸按照下式確定： 4Qd= v? 式中： Q 流經(jīng)液壓缸的最大流量， L/min v 油液進(jìn)入液壓缸是的流速， m/s 代入數(shù)據(jù)： 4 5 .1 6d = 9 .0 m m3 .1 4 0 .1 3 2 5? ?? 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè) 計(jì)說明書 第 37 頁 共 42 頁 根據(jù) GB287881 油口連接螺紋尺寸，取 螺紋連接。 密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)選擇 活塞和活塞桿密封均采用 O 形密封圈，其具體標(biāo)準(zhǔn)采用 密封溝槽設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和 和 液壓氣動(dòng)用 O 形密封圈。 其性能參數(shù)見文獻(xiàn) [5]。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè) 計(jì)說明書 第 38 頁 共 42 頁 8 液壓泵站的選擇 液壓泵戰(zhàn)是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源，它向系統(tǒng)提供一定的壓力，流量和清潔的工作介質(zhì)，是液壓系統(tǒng)的重要組成部分，液壓泵站適用于主機(jī)與液壓裝置可以分離的各種液壓機(jī)械上。 液壓泵站的組成及分類 液壓泵站按其泵組的布置方式有上置式，柜式，非上置式三種。其中上置式又包括立式和臥式兩種。非上置式包括整體式和分離式兩種，泵組布置在油箱之上的上置式液壓泵站，當(dāng)電機(jī)采用立式安裝，液壓泵置于油箱之內(nèi)時(shí)，稱為立式液壓泵站，本液壓系統(tǒng)即采用該種泵站作為動(dòng)力源，它具有結(jié)構(gòu)緊湊，占地小，廣泛應(yīng)用于中小功 率液壓系統(tǒng)中的特點(diǎn)。 液壓泵站通常有以下五個(gè)相對(duì)獨(dú)立的單元組合而成，它們是泵組，油箱組件，控溫組件，蓄能器組件，及過濾器組件，實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)不同的要求進(jìn)行取舍。 泵組由液壓泵，原動(dòng)機(jī)，連軸器，傳動(dòng)底座，管路附件等組成。 油箱用于儲(chǔ)存系統(tǒng)所需要的足夠的油液，散發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量，以及分離油液中的氣體沉淀污染物。 控溫組件有升溫和降溫兩種組件組成，當(dāng)液壓系統(tǒng)的自身熱平衡不能使工作介質(zhì)處于合適的溫度范圍內(nèi)時(shí)，應(yīng)在液壓系統(tǒng)中設(shè)置控溫組件，使介質(zhì)溫度始終處于可控的范圍內(nèi)。 蓄能器組件通常由蓄能器，控制裝置，支撐臺(tái)架 等部件組成的。 過濾器組件的作用是從液體中分離出非溶性固體顆粒，防止顆粒污染物對(duì)液壓元件的摩擦和堵塞小截面流道，防止油液本身的劣化變質(zhì)。 液壓泵站的選擇 所選擇的液壓泵站為 UZ 系列為性液壓泵站，是由電動(dòng)機(jī)泵組，油箱，液壓閥集成塊等組成的小型液壓動(dòng)力源。其電機(jī)全部立式安裝在油箱上。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè) 計(jì)說明書 第 39 頁 共 42 頁 9 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 液壓系統(tǒng)性能估算的目的在于評(píng)估設(shè)計(jì)質(zhì)量。估算內(nèi)容一般包括：系統(tǒng)壓力損失，系統(tǒng)效率，系統(tǒng)發(fā)熱與溫升，液壓沖擊等。對(duì)于大多數(shù)要求一般的系統(tǒng)來講，只采用一些簡化公式進(jìn)行驗(yàn)算，定性說明情況。 系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算 系統(tǒng)壓力損失包括管道內(nèi)沿程損失和局部損失以及法類元件的局部損失之和，計(jì)算時(shí)不同的工作階段要分開來計(jì)算，回油路上的壓力損失要折算到進(jìn)油路上去，因此某一階段的系統(tǒng)總的壓力損失為： 2121Ap p ( p )A? ? ? ? ?? ? ? 式中： 1p?? 系統(tǒng)進(jìn)油路的壓力總損失 1 1 1 1vp p p p??? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? 2p?? 系統(tǒng)回油路的壓力總損失 2 2 2 2vp p p p??? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? 現(xiàn)在根據(jù)上式計(jì)算液壓系統(tǒng)工作過程中的壓力損失。 液壓油在管內(nèi)的流速： 根據(jù)油管尺寸的計(jì)算項(xiàng)目，取 v 3m/s? 則雷諾數(shù)： e 6v d 3 0 .0 1R 4 0 0 ( 2 3 0 0 )7 5 1 0? ??? ? ? ?? 可見液流為層流。 摩擦阻力系數(shù)： 75 87 5400? ?? 管子當(dāng)量長度及總長度： o90 標(biāo)準(zhǔn)彎頭 2 個(gè) 所以： 1L 2 .5 2 0. 4 3. 3 m? ? ? ?? 進(jìn)油路的壓力損失為： 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè) 計(jì)說明書 第 40 頁 共 42 頁 21 41 102L vp dg? ?? ??? ? ?? 2 61 3 . 3 30 . 1 8 5 7 5 1 0 0 . 0 2 1 30 . 0 1 2 9 . 8p M P a? ??? ? ? ? ? ? ?? 各閥的壓力損失為： 分流閥： 換向閥為： 油路的總壓力損失為： 1 3 M Pa? ? ? ? ? 由此得出液壓系統(tǒng)泵的出口壓力為： 11 6 6p p p M Pa? ?? ? ? ? ? 其性能參數(shù)見文獻(xiàn) [12]。 系統(tǒng)的總效率驗(yàn)算 液壓泵的總效率 ? 與液壓泵的總效率 p? ，回路總效率 c? 及執(zhí)行元件的效率 m? 有關(guān)，其計(jì)算式為： p c m? ???? 回路效率： 11c pppqpq? ? ?? 11pq? 同時(shí)動(dòng)作的液壓執(zhí)行元件的工作壓力與輸入流量的乘積之和 pppq? 同時(shí)供油的液壓泵的工作壓力與輸出流量乘積之和 根據(jù)上式有： 4