【正文】 ； Q—— 升降平臺(tái)所承受的重力載荷； f—— 滾動(dòng)摩擦系數(shù)； b—— 載荷 Q 的作用線到上平板左 鉸支點(diǎn) M 的水平距離。 （ 8） 硫化機(jī) 平臺(tái)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題 由式（ 5）和（ 8）可知：當(dāng) ? 、 ? 增大時(shí)， 21/VV值隨之減??；當(dāng) ? 、 ? 減小時(shí)， P/Q 值隨之增大。因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮升降行程與液壓缸受力兩個(gè)因素。而且在整個(gè)機(jī)構(gòu)中 AB 支撐桿是主要受力桿件，承受有最大的彎矩，所以應(yīng)重點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核。一般我們都采用單作用柱塞缸，因?yàn)椴捎眠@樣的缸比較經(jīng)濟(jì)，而且總體泄漏量少，密封件壽命長(zhǎng)。否則，會(huì)導(dǎo)致升降平臺(tái)降不下來。液壓缸初始長(zhǎng)度 0C =595mm；最大行程 maxS =320mm。機(jī)架長(zhǎng)度 T=1 200。計(jì)算結(jié)果見表 表 2 和統(tǒng)計(jì)圖 25（其中滾動(dòng)摩擦忽略不計(jì)）。2ta n c osH L T SP l fbQL??? ? ??? 。 表 1 硫化機(jī) 結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果 mm s ? ? H h P/Q h/s 0 281 0 40 80 120 160 200 240 280 320 表中 : S 液壓缸的實(shí)際行程 . H – 升降臺(tái)實(shí)際行程 ,以下相同 . 表 2 水平固定 硫化機(jī) 結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果 mm S ? H H P/Q h/s 0 281 0 40 80 120 160 200 240 280 320 從計(jì)算結(jié)果可以看出：在整體結(jié)構(gòu)尺寸相同、液壓缸行程相同的前提下，作用在液壓缸活塞桿上的最大推力 maxP ,水平固定 硫化機(jī) 結(jié)構(gòu)大于 硫化機(jī) 結(jié)構(gòu)；升降臺(tái)最大行程 hmax ， 硫化機(jī)無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 12 結(jié)構(gòu)大于水平固定 硫化機(jī) 結(jié)構(gòu)。 綜上所述，氣液動(dòng) 硫化機(jī) 結(jié)構(gòu)液壓升降平臺(tái)整體尺寸較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，節(jié)省投資；可獲得缸體二倍以上的升降形成；非常適合于空間尺寸小、升降行程大的場(chǎng)合，是一種值得推薦使用的升降機(jī)構(gòu)。 從直觀的角度分析考慮，如下圖 26 所示： 桿1桿2 無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 圖 26液壓缸工作示意圖 我們可以從圖上看出，液壓缸的尾部是連接在右側(cè)支撐桿活動(dòng)的區(qū)域的，液壓缸的頭部是連接在桿 1 的右端（偏向桿 1 的活動(dòng)鉸連接）。利用瞬時(shí)速度中心法和虛位移原理，推導(dǎo)出這兩種布置方式液壓缸活塞運(yùn)動(dòng)速度與臺(tái)面升降速度的關(guān)系式及活塞推力與臺(tái)面荷重的關(guān)系式，并對(duì)兩種布置方式進(jìn)行了分析比較，指出了它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)以及適用場(chǎng)合。 問題的提出 ： 液壓缸驅(qū)動(dòng)的剪叉機(jī)構(gòu)再各種升降臺(tái)中廣泛 應(yīng)用，因安裝的空間不同，其折合后的高度也必然就不同，所以液壓缸在剪叉機(jī)構(gòu)內(nèi)的布置要受到折合后高度的約束。 以上兩式的推導(dǎo)基于工程中常用的液壓缸布置方式，即液壓缸下支點(diǎn)與剪叉機(jī)構(gòu)的固定支點(diǎn)在同一側(cè)，如上圖 27。存在的問題是在剪叉機(jī)構(gòu)折合后的高度 h 較小的情況下（即 ? 角較小），所需液壓缸的推力將大大增加。 兩種布置方式的分析和比較 ： 為了解決以上提出的問題，可考慮將液壓缸反向布置（即采用第一種設(shè)計(jì)方案），計(jì)算一下該方案的有關(guān)參數(shù)再將兩者作以比較。桿ＦＤ上Ｄ點(diǎn)、Ａ點(diǎn)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心為F 點(diǎn)， D 點(diǎn)、 A 點(diǎn)的速度為 ： 2()DAvlv l a????? 臺(tái)面升降速度： c os 2 c osyDv v l? ? ??? Ａ點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度： ()2 cos yA l a vv l ??? 活塞運(yùn)動(dòng)速度： ( ) s in ( )c o s 2 c o sA lavv l ??? ????? （３） 式中， 11 ( ) s ins in , ta n2 ( ) c o sh l al L l a ??? ??? ??? ?? 無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 15 依據(jù)虛位移原理有： ( ) 00ix i ix i ix ix p y p WF x F y F zP x P y W y? ? ?? ? ?? ? ?? ? ? ?? （４） 由圖２分析可得： c o s , s in( ) c o s , ( ) s in , 2 s inxyp p wP P P Px l a y l a y l??? ? ???? ? ? ? ? 經(jīng)變分后： ( ) si n( ) c os2 c osppwx l ay l ayl? ???? ???? ???? ? ???? 代入式（４），整理后得活塞推力： 2 c o s( ) s in ( )lPWla ???? ?? （５） 式（３）和式（５）的正確性可以用機(jī)械能守恒原理來證明，即 yvP vW? 將式（５）與式（２）進(jìn)行比較，再 , , , , , yl a W v?? 各參數(shù)都相同的條件下，顯然，液壓缸布置再右側(cè)時(shí)的推力較液壓缸布置在左側(cè)時(shí)?。欢剑ǎ常┡c式（１）比較，則液壓缸布置在右側(cè)時(shí)的活塞速度較液壓缸布置在左側(cè)時(shí)高。 液壓缸布置在剪叉機(jī)構(gòu)的右側(cè)，使得液壓缸的活塞推力減小，這就可以選用直徑較小的液壓缸，有利于液壓缸在剪叉機(jī)構(gòu)中的布置；帶來的問題是液壓缸的有效行程較長(zhǎng)，如果臺(tái)面升程范圍不大，液壓缸行程的增加也是有限的。 圖 29剪叉機(jī)構(gòu)實(shí)例結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 剪叉機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸： h=400~1 200mm,l =2 000mm,a =535mm,e =770mm, f =無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 16 算結(jié)果見下表 21： 表 21 兩種布置方式主要參數(shù)計(jì)算結(jié)果 參 數(shù) 液壓缸布置在左側(cè) 液壓缸布置在右側(cè) 桿 FD 傾角 ? 1sin2hl? 1sin2hl? 液壓缸傾角 ? 1 ( ) sinta n ( ) co slal a e??? ??? 1 ( ) sinta n ( ) c o slaf l a ? ?? ??? 起始角 0? /( ) 起始角 0? /( ) 起始活塞速度0v yv yv 起始活塞推力0P 終止角 max? /( ) 終止角 max? /( ) 活塞有效行程L/mm 253 365 從統(tǒng)計(jì)表中的數(shù)值比較可以看出，液壓缸在剪叉機(jī)構(gòu)中的布置方式對(duì)其運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)有著較明顯的差異。在臺(tái)面荷重 W相同的情況下，液壓缸布置在右側(cè)時(shí)的推力明顯 小于液壓缸布置在左側(cè)時(shí)的情況，兩者的比值為 ，而活塞的有效行程 L 則是液壓缸布置在右側(cè)時(shí)較長(zhǎng)，比在左側(cè)時(shí)增加了 112mm。如果伸長(zhǎng)度過大的話，不僅在材料上會(huì)有所浪費(fèi)，而且在長(zhǎng)期承受載荷的同時(shí)也會(huì)相應(yīng)的增大液壓缸及活塞部分的彎曲應(yīng)力。而在該方案中活塞起始的速度小于液壓缸布置在右側(cè)無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 17 時(shí)的速度，兩者比值 /vv左 右 =。如圖 210 所示： 圖 210 機(jī)構(gòu)各項(xiàng)參數(shù) 其轉(zhuǎn)換過程如圖 211 所示 ,將兩根支撐桿的右側(cè)部分折合到左側(cè)，產(chǎn)生四根相對(duì)比較短的支撐桿，即可達(dá)到目的。 下面按照本設(shè)計(jì)的基本要求，進(jìn)一步選擇合適的布置方案。在載荷方面沒有超出允許的范圍內(nèi)，是可以采用該方案的。 為了便于維修人員在升降臺(tái)底部維修，不僅要在升降高度方面要加以合理化，還要留有維修人員站立維修 的位置。為了增強(qiáng)其安全可靠性，可以設(shè)其總承載量為 2 1 0 0 0 9 8 1 9 6 0 0W t . N? ? ? ?總 ，則平均每個(gè)升降臺(tái)的承載量為2 980 0W W / N??總 。 無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 19 第三章 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 制定基本方案： 設(shè)計(jì)之前先確定設(shè) 計(jì)產(chǎn)品的基本情況，再根據(jù)設(shè)計(jì)要求制定基本方案。最大起升高度略大于一人高度； 4) 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好； 5) 人工控制操作，按鈕啟動(dòng)控制升降； 6) 工作環(huán)境要求：不宜在多沙石地面、木板磚板地面等非牢固地面進(jìn)行操作，不宜在有坡度或有坑洼的地面進(jìn)行操作，不宜在過度寒冷 的室外進(jìn)行操作； 7) 性能可靠，成本低廉，便于移動(dòng)，無其他附屬功能及特殊功能； 確定液壓執(zhí)行元件的形式 液壓執(zhí)行元件大體分為液壓缸或液壓泵。 無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 20 表 31 各執(zhí)行元件的特點(diǎn) 名 稱 特 點(diǎn) 適 用 場(chǎng) 合 雙活塞桿液壓缸 雙向?qū)ΨQ 雙作用往復(fù)運(yùn)動(dòng) 單活塞桿液壓缸 有效工作面積大、雙向不對(duì)稱 往返不對(duì)稱的直線運(yùn)動(dòng)，差動(dòng)連接可實(shí)現(xiàn)快進(jìn)， A1=2A2 往返速度相等 柱塞缸 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 單向工作，靠重力或其他外力返回 擺動(dòng)缸 單葉片式轉(zhuǎn)角小于360 度 雙葉片式轉(zhuǎn)角小于180 度 小于 360 度的擺動(dòng) 小于 180 度的擺動(dòng) 齒輪泵 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜 高轉(zhuǎn)速低扭矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 葉片泵 體積小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小 高轉(zhuǎn)速低扭矩動(dòng)作靈敏的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 擺線齒輪泵 體積小，輸出扭矩大 低速，小功率，大扭矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 軸向柱塞泵 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、扭矩大、轉(zhuǎn)速范圍寬 大扭矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 徑向柱塞泵 轉(zhuǎn)速低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輸出大扭矩 低速大扭矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 注： A1—— 無桿腔的活塞面積 A2—— 有桿腔的活塞面積 常用的擴(kuò)程機(jī)構(gòu)有如下圖 31 二種形式： 無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 21 鏈輪鏈條柱塞缸 （ a） (b) 圖 31擴(kuò)程機(jī)構(gòu) 它們同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)增速，常用于電梯的升降、高低位升降臺(tái)等液壓設(shè)備。本 設(shè)計(jì)要完成的 硫化機(jī) 液壓升降臺(tái)綜合了擴(kuò)程、回轉(zhuǎn)這兩種工作形式。根據(jù)主機(jī)的運(yùn)動(dòng)要求，按表 3775 選擇液壓缸的類型為：直線運(yùn)動(dòng)單活塞桿雙作用緩沖式液壓缸?；钊谐探K了時(shí)減速制動(dòng)，減速值不變。由于本設(shè)計(jì)中液壓缸在作用過程中是一端固定，一端在垂直面上自由擺動(dòng)的形式，因此根據(jù)表 3776 選擇液壓缸的安裝方式為：尾部耳環(huán)聯(lián)接。這里采用法蘭聯(lián)接。方向控制用換向閥或是邏輯控制單元來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于高壓大流量的液壓系統(tǒng)，現(xiàn)多采用插裝閥于先導(dǎo)控制無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 22 閥的組合來實(shí)現(xiàn)。 液壓源系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源提供，液壓源的核心是液壓泵。容積調(diào)速系統(tǒng)多數(shù)是用變量泵供油，用安全閥限定系統(tǒng)的最高壓力。對(duì)在工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相差較大的情況下，則采用多泵供油或變量泵供油。 對(duì)于油液的凈化：油液的凈化裝置在液壓源中是必不可少的。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱，可在回油路上設(shè)置磁過濾或其他形式濾油器。 液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)是壓力和流量，它們是設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，選擇液壓元件的主要依據(jù)。流量取決于液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng) 速度和結(jié)構(gòu)尺寸。根據(jù)軸距 ，將支撐桿的長(zhǎng)度選定 。 無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 23 圖 32 機(jī)構(gòu)各參數(shù) 現(xiàn)在 a 值還是一個(gè)未知量，但 a 值的大小必須 在 /2l 之內(nèi)，初步設(shè)定 /4al? 。若設(shè) /3al? 的話，就得出 P=。即在 ? 值不變的條件下， a 與 P 是成反比的。因此，應(yīng)選 /3al? 比較合適。下面就根據(jù)載荷量來選取合適的液壓缸。各有關(guān)參數(shù)標(biāo)注于圖上，其無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 24 中 wF 是作用在活塞桿上的外部載荷， mF 是活 塞與缸壁以及活塞桿與導(dǎo)向套之間的密封阻力。 （ 1） 工作載荷 gF 常見的工作載荷有作用于活塞桿上軸線的重力、切削力、擠壓力等，這些作用力的方向與活塞的運(yùn)動(dòng)方向相同為負(fù)，相反為正。由于本設(shè)計(jì)按最大載荷量定為 2 噸來計(jì)算，所以每個(gè)液壓缸 gF =P=113680N。 （ 3）慣性載荷 aF aF ma? ， va t??? 。一般機(jī)械 =~，對(duì)輕度載荷低速運(yùn)動(dòng)部件取小值，對(duì)重載荷高速部件取大值。 起動(dòng)加速時(shí) w g f aF F F F? ? ?， 穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí) w g fF F F??， 減速制動(dòng)時(shí) w g f aF F F F? ? ?。但在計(jì)算和校核時(shí)，應(yīng)按照最大值取。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟(jì)條件及元件供應(yīng)情況等限制。一般來說，對(duì)于固定尺寸不太受限的設(shè)備，壓力可選低一些，行走機(jī)械重載設(shè)備壓力要選的高一些。 表 32 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力 機(jī)械類型 機(jī) 床 農(nóng)業(yè)機(jī)械小型工程機(jī)械建筑機(jī)械 液壓機(jī)大中型挖掘機(jī)重型機(jī)械 磨床 組合 機(jī)床 龍門 刨床 拉床 工作壓力MPa ~ 3~5 2~8 8~10 10~18 20~32 計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 ⑴液壓缸的相關(guān)參數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸 液壓缸有關(guān)