【正文】 70mm, f =算結(jié)果見下表 21： 表 21 兩種布置方式主要參數(shù)計算結(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 ? 1sin 2hl? 1sin 2hl? 液壓缸傾角 ? 1 ( ) si nta n ( ) co slal a e??? ??? 1 ( ) si nta 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 安徽工業(yè)大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 17 終止角 max? /( ) 終止角 max? /( ) 活塞有效行程L/mm 253 365 從統(tǒng)計表中的數(shù)值比較可以看出，液壓缸在剪叉機構(gòu)中的布置方式對其運動參數(shù)和動力參數(shù)有著較明顯的差異。在臺面荷重 W相 同的情況下，液壓缸布置在右側(cè)時的推力明顯小于液壓缸布置在左側(cè)時的情況，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)時較長，比在左側(cè)時增加了 112mm。如果伸長度過大的話，不僅在材料上會有所浪費，而且在長期承受載荷的同時也會相應(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)時的速度，兩者比值 /vv左 右 =。如圖 210 所示： 圖 210 機構(gòu)各項參數(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)生四根相對比較短的支撐桿，即可達到目的。 下面按照本設(shè)計的基本要求，進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。為了增強其安全可靠性，可以設(shè)其總承載量為 2 100 0 9 8 196 00W t . N? ? ? ?總 ，則平均每個升降臺的承載量為2 9800W W / N??總 。 安徽工業(yè)大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 19 第四章 液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算 明確設(shè)計要求制定基本方案： 設(shè)計之前先確定設(shè)計產(chǎn)品的基本情況，再根據(jù)設(shè)計要求制定基本方案。最大起升高度略大于一人高度； 4) 運動平穩(wěn)性好； 5) 人工控制操作，按鈕啟動控制升降； 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行操作，不宜在有坡度或有坑洼的地面進行操 作，不宜在過度寒冷的室外進行操作； 7) 性能可靠，成本低廉，便于移動，無其他附屬功能及特殊功能； 制定液壓系統(tǒng)的基本方案 油路循環(huán)方式的分析和選擇 油路循環(huán)方式可以分為開式和閉式兩種，其各自特點及相互比較見下表： 表 31 安徽工業(yè)大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 20 油液循環(huán)方式散 熱 條 件抗 污 染 性系 統(tǒng) 效 率其 它限速制動形式開 式較方便，但油箱較大較差，但可用壓力油箱或其它改善管路壓力損失較大，用節(jié)流調(diào)速效率低對泵的自吸性能要求較高用平衡閥進行能耗限速，用制動閥進行能耗制動，可引起油液發(fā)熱閉 式管路壓力損失較小，容積調(diào)速效率高對主泵的自吸性能要求低較好，但油液過濾要求高較好，需用輔泵換油冷卻液壓泵由電機拖動時，限速及制動過程中拖動電機能向電網(wǎng)輸電，回收部分能量開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)的比較 油路循環(huán)方式的選擇主要取決于液壓系統(tǒng)的調(diào)速方式和散熱條件。 油源回路的原理圖如下所示： 13425678 安徽工業(yè)大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 21 12345678油 缸過 濾 器溫 度 計 液 位 計壓 力 表溢 流 閥液 壓 泵電 動 機 圖 31 開式系統(tǒng)油路組合方式的分析選擇 當(dāng)系統(tǒng)中有多個液壓執(zhí)行元件時，開始系統(tǒng)按照油路的不同連接方式又可以分為串聯(lián)，并聯(lián)，獨聯(lián)，以及它們的組合 復(fù)聯(lián)等。 調(diào)速方案的選擇 調(diào)速方案對主機的性能起決定作用，選擇調(diào)速方案時，應(yīng)根據(jù)液壓執(zhí)行元件的負(fù)載特性和調(diào)速范圍及經(jīng)濟性等因素選擇。本升降機采用節(jié)流調(diào)速回路，原因是該調(diào)速回路有以下特點：承載能力好，成本低，調(diào)速范圍大，適用于小功率，輕載或中低壓系統(tǒng) ，但其速度剛度差，效率低，發(fā)熱大。根據(jù)使用要 求，節(jié)流元件或節(jié)流閥，或是調(diào)速閥。調(diào)節(jié)節(jié)流閥閥口大小，改變了并聯(lián)支路的油流分配（如調(diào)小節(jié)流閥口時，將減小進口油路流量，增大溢流支路的溢流量），也就改變了進入液壓缸的流量，實現(xiàn)活塞于東速度的調(diào)節(jié)。前者實現(xiàn)直線運動，后者完成回轉(zhuǎn)運動，二者的特點及適用場合見下表 32: 對于本 設(shè)計實現(xiàn)單純并且簡單直線及回轉(zhuǎn)運動的機構(gòu)，可以采用齒輪式液壓泵及雙活塞桿液壓缸，這樣不僅簡化液壓系統(tǒng)降低設(shè)備成本，而且能改善運動機構(gòu)的性能和液壓執(zhí)行元件的載荷狀況。還有一種運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)，小角度的回轉(zhuǎn)運動用液壓缸來實現(xiàn)，其運動比較平穩(wěn)，長行程的直線運動可以用液壓馬達來完成。 確定液壓缸的類型 工程液壓缸主要用于工程機械、重型機械、起重運輸機械及礦山機械的液壓系統(tǒng)。其特點：活塞雙向運動產(chǎn)生推、拉力。 確定液壓缸的安裝方式 工程液壓缸均為雙作用單活塞式液壓缸，安裝方式多采用耳環(huán)型。 缸蓋聯(lián)接的類型 按缸蓋與缸體的聯(lián)接方式，可分為外螺紋聯(lián)接式、內(nèi)卡鍵聯(lián)接式及法蘭聯(lián)接式三種。型號說明： P37180 安徽工業(yè)大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 25 擬訂液壓執(zhí)行元件運動控制回路 液壓執(zhí)行元件確定之后，其運動 方向和運動速度的控制是擬訂液壓回路的核心問題。對于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多數(shù)通過換向閥的有機組合實現(xiàn)所要求的動作。本設(shè)計剪叉式液壓升降臺其特點：起升壓力大，運行緩慢、平穩(wěn)，能人工控制起升至某一固定高度時并保持該高度自鎖。在無其他輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)過溢流閥回油箱，溢流閥同時起到 開展并穩(wěn)定油源壓力的作用。 為節(jié)省能源并提高效率，液壓泵的供油量要盡量于系統(tǒng)所需流量相匹配。對于本設(shè)計，由于工作周期短，循環(huán)次數(shù)少，供油量可以適當(dāng)減少以節(jié)省能源，采用單泵供油即可，不需蓄能器儲存能量。一般泵的入口要裝有粗濾油器，進入系統(tǒng)的油液根據(jù)被保護元件的要求，通過相應(yīng)的精濾油器再次過濾。根據(jù)液壓設(shè)備所處環(huán)境及對溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。壓力決定于外載荷。 載荷的組成與計算： 首先，需要確定液壓缸處于最大工作壓力時的位置，通過上述的討論，得知當(dāng)液壓缸與地面夾角 ? 為最小值時，也即支撐桿與地面夾角 ? 為最小值時，液壓缸處于最大的工作壓力狀態(tài)下。當(dāng)液壓缸下降至最低高度時（設(shè)此時支撐桿與地面夾角 a = 0a ） 0a =5 ，根據(jù)上述公式 1ta n [ ta n ]lala??? ?? ? 得 0? = 。根據(jù)活塞推力與臺面荷重量關(guān)系式 2 c o ss in ( ) s in ( )lPWal ?? ? ? ?? ? ? ?得出 P=。通過二者比較， /3al? 時，活塞的最大推力 P 要小于 /4al? 時。但考慮到活塞桿與支撐桿的鉸接點 A 又不能太靠近兩支撐桿的鉸接點 B，否則將會在兩處鉸接點產(chǎn)生很大的應(yīng)力集中，以致降低疲勞強度。這時將 /3al? 代入公式得 6 c o ss in ( ) 3 s in ( )PW?? ? ? ?? ? ? ? ，tan 2 tan??? 當(dāng)平臺處于最低位置 0 5?? 時，液壓缸荷重 P 最大， P==? 9800=113680N。 圖 35液壓缸 安徽工業(yè)大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 27 圖 35 表示一個以液壓缸為執(zhí)行元件的液壓系統(tǒng)計算簡圖。作用在活塞桿是的外部載荷包括工作載荷gF ，導(dǎo)軌的摩擦力fF和由于速度變化而產(chǎn)生的慣性力 aF 。在實際工作過程中，由于載荷量較大，活塞自身的重力可以忽略不計，切削力與擠壓力共同組成的外力即為工作載荷 gF ，在圖 3 中， gF =P。 （ 2）導(dǎo)軌摩擦載荷 fF 對于直動型安裝的液壓缸一般都附有活塞導(dǎo)軌以固定其運動方向，導(dǎo)軌摩擦相對于總載荷可以忽略不計，因此 fF =0。 v? —— 速度變化量 m/s t? —— 起動或制動時間， s。行走機械一般取 =~ a —— 加速度 2/ms 初步選定速度變化量 v? =， t? =， 則 va t??? = = 2/ms，2 / 2 270aF ma t N? ? ? ? 以上三種載荷之和稱為液壓缸的外載荷 wF ， 1 1 3 6 8 0 0 2 7 0 1 1 3 9 5 0w g f aF F F F N? ? ? ? ? ? ?。 工作載荷 gF 并非每階段都存在，如該階段沒有工作，則 gF =0。 除了外載荷 wF 外，作用于活塞上的載荷 F 還包括液壓缸密封處的摩擦阻力 mF ，由于各種液壓缸的密封材質(zhì)和密封形式不同，密封阻力難以精確計算， 一般估算為 (1 )mmFP??? 式中 m? —— 液壓缸的機械效率，一般取 ~，這里取 ， 113590 1195680 .9 5wmFFN?? ? ? 安徽工業(yè)大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 28 初選系統(tǒng)壓力 液壓缸的選擇要遵循系統(tǒng)壓力的大小，要根據(jù)載荷的大小和設(shè)備類型而定。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢必要加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，對某些設(shè)備來說，尺寸要受到限制，從材料消耗角度看也不 是很經(jīng)濟；反之，壓力選的太高，對泵、缸、閥等元件的材質(zhì)、密封、制造精度也要求很高，必然要提高設(shè)備成本。按下表 32 初步選取 15Mpa。 活塞桿受壓時 1 1 2 2wmFF p A p A?? ? ? 活塞桿受拉時 安徽工業(yè)大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 29 1 2 2 1wmFF p A p A?? ? ? 式中 21 4AD?? —— 無桿腔活塞有效工作面積 2m 222 ()4A D d???—— 有桿腔活塞有效工作面積 2m 1p —— 液壓缸工作腔壓力 Pa 2p —— 液壓缸回油腔壓力 Pa，其值根據(jù)回路的具體情況而定，一般可以按照下表 33估算 D—— 活塞直徑 m d—— 活塞桿直徑 m 表 34 執(zhí)行元件背壓力表 系 統(tǒng) 類 型 背 壓 力 MPa 簡單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) ~ 回油帶調(diào)速閥的系統(tǒng) ~ 回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng) ~ 用補油泵的閉式回路 ~ 回油路較復(fù)雜的工程機械 ~3 回油路較短，可直接回油路 可忽略不計 在這里我們?nèi)”硥毫χ?2 MPa? 在本設(shè)計中，液壓缸不存在受拉的狀態(tài)，所以只考慮其收壓。 按工作壓力選取 d/D 工作壓力 MPa ? ~ ? d/D ~ ~ 安徽工業(yè)大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 30 按速度比要求確定 d/D ? （ 21/vv） 2 d/D 注：速度比 ? ，為活塞兩側(cè)有效面積 1A 與 2A 之比。 運用直徑求法公式 2212 4 4 1 1 9 5 6 8 1 0 1 . 1[ ( 1 ) ] [ 1 5 0 . 2 ( 1 0 . 7 1 ) ]FD m mpp? ? ? ?? ? ?? ? ? ?，可以求出 d=。按照機械手冊中工程液壓缸的技術(shù)規(guī)格表 3777 可以選擇圓整后的參數(shù)：缸徑 100mm，活塞桿 70mm,速度 比 ? =2，工作壓力 16Mpa，推力 。平臺的高度 2 si n 2 1500 si n 10 366h l m m?? ? ? ? ? ?。此時活塞桿伸長至 22 2 c os 2 17 60md a l al m m?? ? ? ?。計算其行程： 0 176 0 132 0 440ms d d m m? ? ? ? ?。 安徽工業(yè)大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 31 確定液壓泵的參數(shù) ⑴確定液壓泵的 最大工作壓力1Pp p p? ? ?? Pa， 式中 1p —— 液壓缸最大工作壓力，根據(jù)1 1 2 2wmFF p A p A?? ? ?可以求出2110 .2 1 5 .3FAp M P aA??? p?? —— 從液壓泵出口到液壓缸入口之間的總的管路損失。這里取 。為使液壓泵油一定的壓力儲備，所選泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大 25~60%。這里我們采用鋼管連接。 泄油管路：將液壓元件泄露的油液導(dǎo)入回油管或郵箱 . 控制管路：用來實現(xiàn)液壓元件的控制或調(diào)節(jié)以及與檢測儀表相連接的管路。 管道內(nèi)徑計算 4Qd m / sv?? m 式中 Q—— 通過管道內(nèi)的流量 3m/s v—— 管道內(nèi)允許流速 m/s ，取值見下表 36： 允許流速推薦值 表 37 允許流速推薦值 油液流經(jīng)的管道 推薦流速 m/s 安徽工業(yè)大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 33