【導(dǎo)讀】本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是關(guān)于液壓升降旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)系統(tǒng)升降部分的設(shè)計(jì)。進(jìn)行了詳細(xì)的分析。在已有工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并。論文最后簡要地介紹了液壓升降舞臺(tái)的。目前，液壓升降舞臺(tái)正朝著長距離、高速度、低摩擦的方向。近年來在液壓升降舞臺(tái)的設(shè)計(jì)、制造以及應(yīng)用方面，我國與國外先。多不足，因而需要我們努力改進(jìn)的地方還有很多。

　　

【正文】 由計(jì)算得出各階段負(fù)載的最大值查表 51 和表 52，根據(jù)液壓缸的公稱壓力系列數(shù)據(jù)，取液壓缸的工作壓力為 MPa2 。 液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù) 液壓缸的作用力 液壓缸的作用力及液壓缸工作 時(shí) 的推力或拉力，該升降臺(tái)工作時(shí)液壓缸產(chǎn)生向上的推力，因此計(jì)算時(shí)只取液壓油進(jìn)入無桿腔時(shí)產(chǎn)生的推力由參考文獻(xiàn) [4]可知： ?? 24 pDF? ? ?15? 式中： p — 液壓缸的工作壓力，單位為 Pa ，取 MPaP 2? ； D — 柱塞內(nèi)徑，單位為 m ，取 mD ? ； ? — 液壓缸的效率，取 ?? ； 代入數(shù)據(jù) : KNF 26 ?????? ? 即液壓缸工作時(shí)產(chǎn)生的推力為 。 缸體內(nèi)徑的確定 該液壓缸宜按照推力要求來計(jì)算缸體內(nèi)經(jīng)，計(jì)算式如下由參考文獻(xiàn) [7]可知： 要求柱塞無桿腔的推力為 F時(shí)，其內(nèi)徑為： ??pFD 4? ? ?25? 式中： D — 柱塞直徑缸、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 ； ? — 液壓缸機(jī)械效率，取 ?? ； 代入數(shù)據(jù)： mD 63 ???? ??? ? 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)可知，圓整成標(biāo)準(zhǔn)值后，得 mmD 80? ,故取液壓缸內(nèi)徑的值mmD 80? 。 26 液壓缸的內(nèi)徑，柱塞的的外徑要取標(biāo)注值是因?yàn)橹椭€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，故柱塞和液壓缸的內(nèi)徑也應(yīng)該標(biāo)準(zhǔn)化，以便選用標(biāo)準(zhǔn)件。 柱塞直徑的確定 （ 1）柱塞直徑根據(jù)受力情況和液壓缸的結(jié)構(gòu)形式來確定。由液壓缸的內(nèi)徑 mmD 80? 將柱塞的直徑定為 mmd 70? 。 （ 2）柱塞的強(qiáng)度計(jì)算 柱塞在穩(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(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算： ? ?62104Fd??????? ? ?75? 式中： F — 柱塞的推力，單位為 N ； d — 柱塞直徑，單位為 m ； ? — 材料的許用應(yīng)力，單位為 MPa ，柱塞用 45 號(hào)鋼 ； ? ? , 3 4 0 , 2 . 5ss M P a nn???? ? ?； 代入數(shù)據(jù)： MP aMP a 136)1070( 2363 ????? ???? ???? 故柱塞的強(qiáng)度滿足要求。 （ 3）穩(wěn)定性校核 該柱塞不受偏心載荷，按照等截面法，將柱塞和缸體視為一體，其細(xì)長比為： L mnK? 時(shí)， 22K n EJF L?? 在該設(shè)計(jì)及安裝形式中，液壓缸兩端采用鉸接，其值分別為： mmLmn 785,85,1 ??? 27 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?? ? ?85? 式中： n=1，安裝形式系數(shù)； E — 柱塞材料的彈性模量，鋼材取 10E Pa?? ； J — 柱塞截面的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，取 464dJ ?? ； L — 計(jì)算長度，取 mL ? ； 代入數(shù)據(jù)： KNFK 39 )1070( 243112 ?? ??????? ??? 其穩(wěn)定條件為： KKFF n? ? ?95? 式中： Kn — 穩(wěn)定安全系數(shù)，一 般取 Kn =2~4，取 Kn =3； F — 液壓缸的最大推力 ； 代入數(shù)據(jù)： KNnFKK 132133964 ?? 故柱塞的穩(wěn)定性滿足要求。 液壓缸壁厚的確定 液壓缸壁厚 由 結(jié)構(gòu)和工藝要求等確定，一般按照薄壁筒計(jì)算，壁厚由下式確定： 28 ? ?2YPD? ?? ? ?105? 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 ? ? MPa110~100?? ； 代入數(shù)據(jù)： 66 ??? ???? 考慮到液壓缸的加工要求，將其壁厚適當(dāng)加厚，取壁厚 mm5?? 。 而缸體外徑 1D 的計(jì)算公式： ?21 ??DD 把缸體內(nèi)徑 D 及計(jì)算出的缸壁厚度 的數(shù)據(jù)帶入，可得： mmD 9052801 ???? 液壓缸的流量 由作圖法及實(shí)際柱塞運(yùn)動(dòng)行程結(jié)合柱塞行程系列（ GB/T 23491980）可選擇液壓缸工作行程 mmS 600? 。 計(jì)算液壓缸工作需要流量由一下公式計(jì)算可得： tsdQ 42?? ? ?115? 式中 s 液壓缸工作時(shí)最大行程 dm ； d 柱塞直徑 dm ； t 柱塞伸到工作時(shí)的最大行程所用的時(shí)間 min ； Q 額定流量 min/L ； ? ? min/?? ?????? ???? 升降機(jī)的工藝參數(shù) 本設(shè)計(jì)升降機(jī)為全液壓系統(tǒng)，相關(guān)工藝參數(shù)為： 29 額定載荷 ： 450kg 最低高度： 600 mm 最大起升高度： 2021mm 最大高度： 2600mm 平臺(tái)尺寸： 1200 900mm 電源： 380v,50Hz 系統(tǒng)工作壓力： 2Mpa 系統(tǒng)流量： 升降舞臺(tái)是舞臺(tái)機(jī)械臺(tái)下設(shè)備中應(yīng)用最廣泛的設(shè)備之一，在專業(yè)的歌劇院、舞劇院、話劇院，都配有著大量各種類型的升降臺(tái)，以國家大劇院為例，歌劇院臺(tái)下設(shè)備中，就有 升降臺(tái)四十五臺(tái)，戲劇場的鼓形轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)，設(shè)置了兩塊升降臺(tái)和十三塊升降塊，音樂廳臺(tái)下設(shè)有三塊升降臺(tái)和一塊鋼琴升降臺(tái)。本次設(shè)計(jì)的主要用來做演員上場時(shí)用的升降臺(tái)，或鋼琴師用的升降臺(tái) 。 載荷不是很大，最大升高高度可以達(dá)到 2 米， 行走速度 2m/min，電機(jī)功率 4kw。 30 6 液壓元件的選擇與專用件設(shè)計(jì) 液壓元件主要包括有：油泵 、 電機(jī) 、 各種控制閥 、 管路 、 過濾器等。由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 . 液壓泵的選擇 液壓泵是液壓系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)化裝置，是將機(jī)械能轉(zhuǎn) 換為液壓能的動(dòng)力元件。為液壓系統(tǒng)提供具有一定壓力和流量的液壓液。液壓泵的性能好壞直接影響液壓系統(tǒng)工作的可靠性和穩(wěn)定性。 選擇液壓泵時(shí)，首先應(yīng)滿足液壓系統(tǒng)所提出的要求，還要對(duì)泵的性能、成本等方面進(jìn)行綜合考慮，從本系統(tǒng)的性能出發(fā)，齒輪泵能滿足本系統(tǒng)的要求。外嚙合齒輪泵廣泛應(yīng)用于車輛和工業(yè)液壓系統(tǒng)已有多年歷史。它結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、應(yīng)用范圍廣。齒輪泵利用輪齒之間的空間將油液從進(jìn)油口帶到出油口，當(dāng)輪齒吻合時(shí)封住油液的回路產(chǎn)生排油。與平衡式葉片泵的鈾承不問，齒輪泵的壓力作用在齒輪上，其軸承承受徑向負(fù)荷。在額定工作壓力下， 這個(gè)力相當(dāng)大，致使軸承的尺寸、結(jié)構(gòu)及安裝的同軸度成為齒輪泵設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。 確定液壓泵的額定流量 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確定。液壓泵的輸出流量應(yīng)為： ?? nQKQ p )( m ax ? ?16? 式中： pQ 泵的輸出流量，單位為 /minL ； K系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取 ~?K ； ?maxQ 同時(shí)動(dòng)作的液壓缸或液壓馬達(dá)的最大總流量，可以從 （ Qt）圖上查得 ； 對(duì)于在工作過程中用節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，還須加上溢流閥的最小溢流量，一般取 sm / 34?? ； n 執(zhí)行元件個(gè)數(shù) ； 31 代入數(shù)據(jù)： m in/ LQ p ???? 對(duì)于工作過程中始終用節(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 ： m in/ LQ p ??? 確定液壓泵的最大工作壓力 ???? PPPp 1 ? ?26? 式中 ： 1P 液壓缸或液壓馬達(dá)最大工作壓力； ??P 從液壓泵出口到液壓缸或液壓馬達(dá) 入口之間總的管路損失 ； ??P 的準(zhǔn)確計(jì)算要待元件選定并繪出管路圖時(shí)才能進(jìn)行，初算時(shí)可按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選?。汗苈泛唵?、流速不大的，取 ? ?? M PaP )~( ；管路復(fù)雜，進(jìn)口有調(diào)閥的，取 ? ?? M PaP )~( 。 今取 ? ?? MPaP 1 , MPaP 21 ? 。將這些數(shù)據(jù)帶入 ???? PPPp 1 ，得MPaPp 312 ??? 。 考慮到液壓系統(tǒng)的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 %60~%25 ，即泵的額定壓力為M P aM P a ~ ，取其額定壓力為 。 確定驅(qū)動(dòng)液壓泵的功率 （ 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： mtpppi qPqPP ?? 77 106106 ???? ? ?36? 式中： pP 液壓泵的實(shí)際最高工作壓力 ， 單位 Pa； pq 液壓泵的實(shí)際流量 ， 單位 /minL ； iP 液壓泵的輸入功率 ， 單位 KW ； tq 液壓泵向系統(tǒng)輸出的理論流量 ， 單位 /minL ； ?液壓泵的總效率 ， 見下表； 32 m? 液壓泵的機(jī)械效率； 7610? 換算系數(shù)； 代入數(shù)據(jù)： KWPi 76 ??? ??? 表 61 液壓泵的總效率 液壓泵類型 齒輪泵 葉片泵 柱塞泵 螺桿泵 總效率 （ 2）電機(jī)的功率也可以根據(jù)技術(shù)手冊(cè)找，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版，第五卷，可以查得電機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率為 4KW ，本設(shè)計(jì)以技術(shù)手冊(cè)的數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn) ，取電機(jī)的功率為 4KW 。 根據(jù)上述計(jì)算過程，現(xiàn)在可 以進(jìn)行電機(jī)的選取，本液壓系統(tǒng)為一般液壓系統(tǒng)，通常選取三相異步電動(dòng)機(jī)就能夠滿足要求，初步確定電機(jī)的功率和相關(guān)參數(shù)如下： 型號(hào)： 4112 ?MY 額定功率： 4KW 滿載時(shí)轉(zhuǎn)速： min/1440r 額定轉(zhuǎn)矩： 液壓泵為 齒輪泵，其參數(shù)如下： 型號(hào)： BBXQ 排量： 116 ??rmL 額定壓力： MPa5 最高壓力： MPa6 額定轉(zhuǎn)速： 1min1500 ??r 最高轉(zhuǎn)速： 1min2021 ??r 由 nvq ?? 得泵的流量為 min/24L 。 容積效率： %90? 控制閥的選用 液壓系統(tǒng)應(yīng)盡可能多的由標(biāo)準(zhǔn)液壓控制元件組成，液壓控制元 件的主要選擇依據(jù)是閥所在的油路的最大工作壓力和通過該閥的最大實(shí)際流量，下面根據(jù)該原則依次進(jìn)行壓力控制閥，流量控制閥和換向閥的選擇。 壓力控制閥 壓力控制閥的選用原則 33 壓力：壓力控制閥的額定壓力應(yīng)大于液壓系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最高壓力，以保證壓力控制閥正常工作。 壓力調(diào)節(jié)范圍：系統(tǒng)調(diào)節(jié)壓力應(yīng)在閥的壓力調(diào)節(jié)范圍之內(nèi)。 流量：通過壓力控制閥的實(shí)際流量應(yīng)小于壓力控制閥的額定流量。 結(jié)構(gòu)類型：根據(jù)結(jié)構(gòu)類性及工作原理，壓力控制閥可以分為直動(dòng)型和先導(dǎo)型兩種，直動(dòng)型壓力控制閥結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，但壓力受流量的變化影 響大，調(diào)壓偏差大，不適用在高壓大流量下工作。但在緩沖制動(dòng)裝置中要求壓力控制閥的靈敏度高，應(yīng)采用直動(dòng)型溢流閥，先導(dǎo)型壓力控制閥的靈敏度和響應(yīng)速度比直動(dòng)閥低一些，調(diào)壓精度比直動(dòng)閥高，廣泛應(yīng)用于高壓，大流量和調(diào)壓精度要求較高的場合。 此外，還應(yīng)考慮閥的安裝及連接形式，尺寸重量，價(jià)格，使用壽命，維護(hù)方便性，貨源情況等。 根據(jù)上