【正文】 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。 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(jiǎn)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。 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)。 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(guò)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。 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(jiàn)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 。將這些數(shù)據(jù)帶入 ???? PPPp 1 ，得MPaPp 312 ??? 。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(guò)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(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 ： 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?jiǎn)單、流速不大的，取 ? ?? M PaP )~( ；管路復(fù)雜，進(jìn)口有調(diào)閥的，取 ? ?? M PaP )~( 。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。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。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。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。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。 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。 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(guó)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(chǎng)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(lè)廳臺(tái)下設(shè)有三塊升降臺(tái)和一塊鋼琴升降臺(tái)。 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?? 。 （ 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(jiǎn)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。 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(lái)確定。 缸體內(nèi)徑的確定 該液壓缸宜按照推力要求來(lái)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(wú)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(wú)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? 。 本升降臺(tái)對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求可以總結(jié)如下： 升降臺(tái)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 Kg2500~0 ，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)行元件有兩組液壓缸實(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 . 系統(tǒng)壓力的初步確定 表 51 按負(fù)載選擇壓力 負(fù)載（ KN） 5 510 1020 2030 3050 50 工作壓力 /MPa 34 45 57 表 52按設(shè)備類型選擇系統(tǒng)工作壓力 設(shè)備類型 機(jī)床、壓鑄機(jī)、 汽車 農(nóng)業(yè)機(jī)械、工礦車輛、船用機(jī)械、搬運(yùn)機(jī)械、工程機(jī)械、冶金機(jī)械 油壓機(jī)、冶金機(jī)械、挖掘機(jī)、重型機(jī)械 金剛石壓機(jī)、耐壓試驗(yàn)機(jī) 、飛機(jī)、液壓機(jī)具 壓力范圍/MPa 7 721 壓力等級(jí) 低壓 中壓 高壓 超高壓 說(shuō)明 低噪聲、高可 靠性系統(tǒng) 一般系統(tǒng) 空間有限、響應(yīng)速度高、大功率下降成本 追求大作用力、減輕重量 25 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 。 24 5 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定及工況分析 升降機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在本升降臺(tái)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。 由上述說(shuō)明可以計(jì)算出液壓缸的總阻力為： F = + F F FF ??切 磨 密 慣 ??????? 23 液壓缸的總負(fù)載為 KN14 ，該系統(tǒng)中共有兩個(gè)液壓缸，故每個(gè)液壓缸需要克服的阻力為 KN7 。 （ 5）背壓力。 Y形密封圈： 1dhfpF ??密 ? ?34? f 摩擦系數(shù)，取 ?f ； p 密封處的工作壓力 ， 單位 Pa ； d 密封處的直徑 ， 單位 m ； 1h 密封圈有效高度 ， 單位 m ； 密封摩擦力也可以采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，一般取 ? ? 切密 FF ~? （ 4）運(yùn)動(dòng)部件的慣性力。根據(jù)其概念：阻礙工作運(yùn)動(dòng)的力，在本設(shè)計(jì)中即為額定負(fù)載的重力和支架以及上頂板的重力： 其計(jì)算式為： 支架旋轉(zhuǎn)臺(tái)額載上頂板切 FFFFF ???? 1 1 0 )( ??????? （ 2）摩擦力。 當(dāng) st 55? 時(shí)： smt l / inm a x ???? 當(dāng) st 65? 時(shí)： smtl /m in ???? 液壓缸的速度在整個(gè)行程過(guò)程中都比較平穩(wěn)，無(wú)明顯變化 ，在起升的初始階段到運(yùn)行穩(wěn)定階段，其間有一段加速階段，該加速階段加速度比較小，因此速度變化不明顯，形成終了時(shí)，有一個(gè)減速階段，減速階段加速度亦比較小，因此可以說(shuō)升降機(jī)在整個(gè)工作過(guò)程中無(wú)明顯的加減速階段，其運(yùn)動(dòng)速度比較平穩(wěn)。本升降臺(tái)的最大起升高度為 2021mm，則平均起升時(shí)間為60s。 速度和載荷計(jì)算 速度計(jì)算及速度變化規(guī)律 參考國(guó)內(nèi)升降臺(tái)類產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)可知。 20 4 執(zhí)行元件速度和載荷 執(zhí)行元件類型、數(shù)量和安裝位置 表 41 執(zhí)行元件類型的選擇 運(yùn)動(dòng)形式 往復(fù)直線運(yùn)動(dòng) 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 往復(fù)擺動(dòng) 短行程 長(zhǎng)行程 高速 低速 擺動(dòng)液壓馬達(dá) 執(zhí)行元件的類型 柱塞缸 柱塞缸、液壓馬達(dá)和絲杠螺母機(jī)構(gòu) 高速液壓馬達(dá) 低速液壓馬達(dá) 根據(jù)上表選擇執(zhí)行元件類型為柱塞缸，再根據(jù)其運(yùn)動(dòng)要求進(jìn)一步選擇液壓缸類型為單作用柱塞液壓缸，其符號(hào)為： 圖 41 柱塞缸簡(jiǎn)圖 數(shù)量：該升降平臺(tái)為單叉結(jié)構(gòu)，故其采用的液壓缸數(shù)量為兩個(gè)完全相同的液壓缸，其運(yùn)動(dòng)完全是同步的，但其精度要求不是很高。 這些鋼柱的質(zhì)量為： Kgbaabhm 9 6)612814( 0 512))2)(2((12 35 ????????????? ? 支架的結(jié)構(gòu)還應(yīng)該考慮裝配要求，液壓缸柱塞頂端與支架采用耳軸結(jié)構(gòu)連接，因此應(yīng)在兩支架之間加裝支板，以滿足動(dòng)力傳遞要求。 計(jì)算簡(jiǎn)圖如下所示： NFNF 圖 38 支架受力圖 N 所產(chǎn)生的彎矩為： NLM? ? ?83? N 每個(gè)支架的支點(diǎn)對(duì)上頂板的作用力 單位 N ； L 液壓缸與支架鉸合點(diǎn)距支點(diǎn)之間的距離 單位 m ； 代入數(shù)據(jù)： NmM 1 2 8 8 3 ???? 假定該支架為截面為長(zhǎng) a、寬 b的長(zhǎng)方形，則其強(qiáng)度應(yīng)滿足的要求是： ? ?max??? ? ?m a x sMWn???? ? ? 18 式中： M 支架上所受到的彎矩 ， 單位 Nm ； W 截面分別為 a,b 的長(zhǎng)方形抗彎截面系數(shù) 2 36abWm? ； ? ? sn?? ? ， ? ； s? 所選材料為碳素結(jié)構(gòu)