家用液压升降梯_小型剪叉式液压升降机设计（可编辑）家用液压升降梯_小型剪叉式液压升降机设计（可编辑） 家用液压升降梯_小型剪叉式液压升降机设计 X x 大 学 2013 届毕业论文(设计) 论文(设计)题目 家用升降梯设计 子课题题目 小型剪叉式液压升降机 姓 名 xxx 学 号xxxxxxx 所属院系 自动控制与机械工程学院 专业年级 机械设计及其自动化专业1班 指导教师 xxx 2013 年 5 月 摘 要 本论文主要设计的是一款家用液压升降梯,考虑其使用范围,采用小型剪叉结构。家用升降梯采用剪叉式机械结构,使升降机起升有较高的稳定性,宽大的...
（可编辑） 家用液压升降梯_小型剪叉式液压升降机设计 X x 大 学 2013 届
(设计)题目 家用升降梯设计 子课题题目 小型剪叉式液压升降机 姓 名 xxx 学 号xxxxxxx 所属院系 自动控制与机械工程学院 专业年级 机械设计及其自动化专业1班 指导教师 xxx 2013 年 5 月 摘 要 本论文主要设计的是一款家用液压升降梯,考虑其使用范围,采用小型剪叉结构。家用升降梯采用剪叉式机械结构,使升降机起升有较高的稳定性,宽大的作业平台,使高空作业范围更大。因此,它使高空作业效率更加高,安全更保障。 本设计重点从结构设计、液压系统模块设计、电路设计等方面对剪叉式液压升降机的工作原理、结构特点、型号说明、应用情况做阐述、计算。其中结构设计、液压设计是本次设计的重点,包括材料选择、强度计算、动力元件、控制元件、执行元件的设计。涉及的关键技术有剪叉机构的设计、计算选取合适的液压缸、 电路的设计等。预设的尺寸参数:外观尺寸----1100*500*1000(mm),工作最 大尺寸----2200*2200*3500(mm)。 关键词: 剪叉式;液压系统;结构设计Abstract This thesis mainly designs a kind of domestic hydraulic elevator,which adopts small shear fork structure considering its use scopeThe adoption/usage of Shear fork type mechanical structure in the domestic hydraulic elevator,makes elevator raise at higher stability, a broader operating platform and a wider range of high-altitude operations. Therefore, it makes the high work more efficient and secure. This design mainly elaborates shear fork type hydraulic lift from the theory of the structure design, hydraulic system design and circuit design ,illustrating and calculating Model , application ,working principle and structure characteristicsStructure design, hydraulic design is the focus of the design, including material selection, strength calculation, power components, control components and design of executive components .The key technologies involved are selecting suitable fork organization , hydraulic cylinder and Circuit of scissors. Preset process parameters: the dimensions - 1100 * 500 * 1000 mm, working size, 2200 * 2200 * 3500 mm. Keywords: shear fork; hydraulic system; structure design 目 录 第一章 绪 论 6 1.1 升降机简介 6 1.1.1家用升降梯的设计背景 6 1.1.2.1剪叉式液压升降机的特点 7 第二章 机械系统的设计 8 2.1 结构分析 8 2.1.1 第4层剪叉臂受力分析 9 2.1.2 第3层剪叉臂受力分析 11 2.1.3 第2层剪叉臂受力分析 13 2.1.4 第1层剪叉臂受力分析 14 2.2 结构设计 16 2.2.1材料的选用 16 2.2.2强度校核计算 16 2.2.2.1 剪叉臂的压杆稳定校核计算 16 2.2.2.2 连接螺栓的强度计算 17 2.2.2.3 吊篮的设计 18 2.2.2.4 底座的设计 20 2.2.2.5 万向轮的设计 20 2.2.2.6 支撑腿的设计 21 2.2.2.6 锁紧机构的设计 22 第三章 液压系统设计 23 3.1 负载分析与速度分析 23 3.1.1负载分析 23 3.1.2速度分析 24 3.2 确定液压缸主要参数 24 3.2.1初选液压缸的工作所承受的压力 24 3.2.2计算液压缸结构参数 24 3.3 拟定液压系统图 26 3.4液压元件的选择 29 3.4.1确定液压泵和电动机的规格 29 3.4.2.1阀类元件的选择 30 3.4.2.2过滤器的选择 31 3.4.2.3 液压油管的选择 32 3.4.3油箱的设计 33 3.5 验算液压系统性能 34 3.5.1压力损失验算及液压阀调整值得确定 34 3.5.1.1 上升阶段 34 3.5.1.2 下降阶段 34 第四章 电路设计 36 4.1总电路图 36 4.2 24V蓄电池自动充电电路 36 参考文献 38 谢 辞 39 附 图 40 绪 论 1.1 升降机简介 升降机【elevator】应该定义为:在垂直上下通道上载运人或货物升降的平台或半封闭平台的提升机械设备或装置,是由平台和操纵它们用的设备、马达、电缆和其它辅助设备构成的一个整体。 升降机由行路机构,液压机构,电动控制机构,支撑机构组成的一种升降机设备。液压油由叶片泵形成一定的压力,经滤油器、隔爆型电磁换向阀、节流阀、液控单向阀、平衡阀进入液缸下端,使液缸的活塞向上运动,提升重物,液缸上端回油经隔爆型电磁换向阀回到油箱,其额定压力通过溢流阀做调整,通过压力表观察压力表读数值。 1.1.1家用升降梯的设计背景 该设计,大多数都用在在日常生活中对家里比较高的东西例如电灯泡,天花板等来更换的时候起到一个升降与承载的作用。 我们得知在现在日常生活中,一般的家庭里面是没有绳梯或者升降梯之类的东西,当需要对屋顶的电灯或者顶缀来更换的时候是十分不方便的。我们一般都会采用的是直接通过搭凳子或者是站在桌子上面来对屋顶的东西做维修或者更换,这样其实有很多弊端。首先这样比较的危险,因为凳子或者桌子叠起来是很不稳定的,人站在上面有一定的安全风险隐患,并且搬凳子,桌子也十分麻烦。其次我们站在搭成的凳子上面或者是在桌子上面,如果家中的家具是用比较名贵的木质成的话,那就也会对家具造成比较的危害,所以这些都十分的不适合。其实还有就是我们应该取出顶层衣柜的物品时,我们也很难办到。所以就是在这些条件下,我们结合实际,创造性的设计出了我们这次的作品??家用升降梯。 日常生活中,当我们遇到上面讲述的情况时,能够正常的使用很方便的家用升降梯到达制定高度,进行各种维修。使用很安全,当个人会使用完之后,又可以让其折叠,可以很方便的存储,不必为狭小的存储空间担忧。 1.1.2液压升降机的特点 液压升降机是一种升降性能好,适合使用的范围广的货物举升机构。可用于物料上线、下线,装配部件的举升,仓储装卸等场所。与叉车等车辆配套使用,更加有利于货物的快速装卸等。采取了液压传动,液压升高和降低机会有以下特点: 优点: 1、液压传动能在运行中实行无极调速,调速方便且调速范围比较大。 2、在同等功率的情况下,液压传动装置的体积小,重量轻,惯性小,结构紧密相连, 而且能传递较大的里或转矩。 3、液压传动工作比较平稳,反应快,冲击小,能高速启动、制动和转向。 4、液压传动的控制调节最简单。 5、易于实现过载保护,系统超负载。 6、易于实现系列化、
化、通用化、易于设计,制造推广使用。 7、易于实现回转、直线、能够尽可能的防止系统在某些局部位置产生过度升温。 缺点: 1、液体为工作介质,易泄露,油液可压缩,故不能用于传动比要求精准的场合。 2、不易做远距离传动。 3、对油温和负载变化敏感,不易在低高温下使用,对污染很敏感。 4、液压传动需要单独的能源。 5、液压元件制造精度高,造价高。 6、液压装置发生故障不易追查原因。 总体来说,优点大于缺点,所以液压升降机更能胜任升降的工作。 1.1.2.1剪叉式液压升降机的特点 剪叉式升降机是用途广泛的高空作业专用设备。它的剪叉式机械结构,使升降台起升后有较高的稳定性,宽大的作业平台和较高的承载能力,使高空作业范围更大,并适合多人同时作业。它使高空作业效率更加高,更安全,是用途广泛的高空作业升降设备。 第二章 机械系统的设计 2.1 结构分析 本机构设计的基本尺寸值为1100*500*1000(mm)。预设升降机在工作时能使人对距离地面5m的设备做维修。又因为剪叉臂与水平面的角度一般最大值为45度,以便保证剪叉机构的稳定性。所以设定4层剪叉机构,而剪叉臂的长度设定为1100mm。这样算下来,剪叉机构能升高1100*0.707*43100mm,加上人的身高1600mm,以及底座的高度,就能够完全满足设计的基本要求。 家用液压升降梯重点从结构设计、液压系统模块设计、电路设计等方面对剪叉式液压升降机的工作原理、结构特点、型号说明、应用情况做阐述、计算。其中结构设计是本次设计的重点之一, 液压升降梯中机械部分的主要分析部分就是剪叉机构,以下就是家用液压升降梯的简图。为便于分析升降梯的工作情况,下面就逐级分析其受力情况。 图2.1 升降梯机构简图 2.1.1 第4层剪叉臂受力分析 第四层ABCD是直接支撑重物的机构。现就工作平台,剪叉臂ABCD总体受力分析,如图2-2a,经分析,有 (2-1)现就工作平台 的受力情况做分析,其受力状况如图2-2b所示,即可看 (2-2) 由以上分析,可得剪叉机构ABCD的受力情况,受力状况如图2-2c所示。局部分析之后,即分析剪叉臂AD的受力状况,如图2-2d,得 (2-3) 同样,可得到剪叉臂BC的受力状况,如图2-2e 图2-2(a) 升降梯第四层总体受力情况 图2-2(b) 升降梯工作平台受力情况 图2-2(c)升降梯工作平台受力情况 图2-2(d)剪叉臂AD受力情况 图2-2(e)剪叉臂BC受力情况 图2-2 升降梯第四层受力分析 2.1.2 第3层剪叉臂受力分析 第三层剪叉机构中有一个液压缸,而此液压缸是重要的举升动力,是此机构中重要的部分。现就工作平台、剪叉机构ABCDEG总体受力分析,具体受力情况如图2-3a所示,可得分析结果 (2-4) 又根据图2-2a ,剪叉臂ABCD总体受力分析,有 (2-5)所以可得剪叉臂CDEG的受力情况,具体如图2-3b。从图中能够准确的看出,剪叉臂CDEG的受力情况和剪叉臂ABCD的受力情况是一样的,那么杆CG的受力情况是和AD的受力情况是相同的。同理,杆DE的受力情况是和BC的受力情况是一样的。具体受力情况参看2-2d,2-2e。 先分析液压缸的受力情况,将D点的力沿平行于液压缸的方向和垂直于液压缸的方向分解,如图2-3c,则可得到液压缸的反作用力,记液压缸与水平方向的夹角为θ,则有 (2-6) 又0?θ?,即可算出FM的最大值为G/2*sin 45o0.35G,由于本 设计的基本要求升降梯的最大载荷为150kg。但基于工作平台、剪叉臂自重以及安全等情况,令G3000N,所以FM的最大值为0.35*30001050N。 (a) 三四层总体受力分析 (b) 第三层总体受力分析 (c)液压缸受力分析 图2-3 升降梯第三层受力分析 2.1.3 第2层剪叉臂受力分析 第2层剪叉机构中没有液压缸,进行受力分析时依然采取总体法,将工作平台,以及剪叉机构ABCDEGHI看作一个整体,进行受力分析,其受力情况如图2-4a所示,可得 (2-7) 又根据公式(2-4),能得出剪叉机构EGHI的受力情况,如图2-4b。杆EI和GH的受力情况分别和杆AD、杆BC的受力情况相同。具体受力情况参看图2-2d和图2-2e,在此就不在一一赘述。 (a)升降梯第2,3, 4层总体受力情况 (b)升降梯第2层受力情况 图2-4 升降梯第二层受力分析 2.1.4 第1层剪叉臂受力分析 第一层剪叉机构中含有液压缸,采用总体分析法,将整个所有剪叉机构和工作平台看做整体,其受力情况如图2-5a,可得 2-8 又根据式(2-7),即可得剪叉机构HIJK的受力情况,如图2-5b。其杆HK和IJ的受力情况分别和杆AD、杆CB的受力情况相同。其液压缸的受力状况与剪叉机构中CDEG相同,为 第一二三四层总体受力情况 升降梯第一层受力情况 图2-5 升降梯第一层受力分析 2.2 结构设计 2.2.1材料的选用 机械设计的基础要求是在满足预期功能的前提下,性能好、效率高、成本低、安全可靠、操作便捷、维修简单和造型美观。显然,材料的选择是机械零件设计中很重要的环节。随着工程实际对机械及零件要求的提高,以及材料科学的持续不断的发展,材料的合理选择愈来愈成为提高零件质量、减少相关成本的重要手段。本设计主要追求一款比较轻的升降梯,所以铝合金是首选。 铝合金密度低,但强度比较高,接近或超过优质钢,塑性好,可加工成各种型材,具有优良的导热性和抗蚀性,工业上普遍的使用。 本设计选用的铝合金材料是防锈铝5A05,其大多数都用在轻载零件及制品。其一般力学性能如表所示。 表2-1 5A05的一般性能 弹性模量 E/GPa 抗剪强度/MPa 抗拉强度/MPa 条件屈服强度/MPa 伸长率 规定非比例伸长应力/MPa 70 220 420 320 23 120 2.2.2强度校核计算 2.2.2.1 剪叉臂的压杆稳定校核计算 对于细长杆而言,压杆稳定问题是强度校核中的一个重要部分。若杆件失稳后,压力的微小增加将引起弯曲变形的显著增大,杆件将会丧失承载能力,还可以导致整个机器或结构的损坏。 由材料力学可知,对各种柔度的压杆,总可用欧拉公式或经验公式求出相应的临界压力,乘以横截面积A变为临界压力Fcr。Fcr与工作所承受的压力F之比即为压杆的工作安全因数n,它应大于规定的稳定安全因数nst,故有 (2-9) 稳定安全因数一般要高于强度安全因数。现校核压杆稳定性,已知压杆的横截面为矩形,10mm(b)*40mm(h)。柔度是确定使用欧拉公式或经验公式的标尺,确定柔度范围的计算过程如下: (2-10) 将剪叉臂简化成两端铰支杆, 。截面为矩形,截面的惯性半径为:(2-11) 所以柔度为,可见剪叉臂是大柔度杆。采用欧拉公式 ,临界压力: (2-12) 临界压力与实际最大压力之比(最大压力为),为压杆的工作安全因数,即(2-13) 所以满足稳定要求。 2.2.2.2 连接螺栓的强度计算 在液压升降梯的正常工作中,剪叉臂靠螺栓的连接才会起到举升的作用。螺栓杆与孔壁之间无间隙,接触表面受挤压,在连接结合面处,螺栓杆则受剪切。本设计选用内六角螺栓,直径为8mm,长度为50mm。校核过程如下: 已知螺栓杆的剪切强度条件为,计算中的剪切力包括人的重量加上工作平台,液压缸的重量,总计为G3000N,由本论文受力分析部分知,。 (2-14) 即,选用D8mm的螺栓符合强度要求。 2.2.2.3 吊篮的设计 吊篮是工作人员的工作平台,起到扩展空间的作用。吊篮最重要的作用是保证操作人员的安全,并能减轻劳动强度,提升工作效率。设计吊篮的长宽高分别为1100mm、500mm、1000mm。为了扩展空间,可将吊篮设计成折叠机构,其具体 结构如图2-6。 图2-6 吊篮整体结构 图2-7吊篮底部设计 图2-8 折叠机构剖析 2.2.2.4 底座的设计 底座起到安放液压泵及电动机、万向轮、支撑腿的作用,是一个承载的基座。设计尺寸长、宽、高分别为1100mm、500mm、400mm。具体结构如图3-7。 图2-9 底座总体结构 2.2.2.5 万向轮的设计 万向轮的具体结构如下: 图2-10 万向轮 2.2.2.6 支撑腿的设计 支撑腿在升降梯的工作过程中起到增大支撑面积,增加工作的稳定性与安全性的作用,对于升降梯的安全至关重要。 本设计的承重为150KG,自重为150KG,底座部分重约80 KG,支撑和工作平台约为70KG.所以,起重重量为,支撑和平台自重为,升降机工作时的跨度约为1200mm,许用应力为。支架选用横截面为20mm×40mm,壁厚为5mm的空心方铝,计算简图如图2-8a。先按来初选截面,然后再按G1、G2共同作用时来校核强度。 由F作用而引起的MZ图(图2-8b),其最大弯矩 为: (2-16) 只考虑此弯矩的强度条件为: ,所以 (2-17) 所以,AV/L3900/22001.77,因此这里用20mm*40mm的方铝是合理的。又有, (2-18) 所以 (2-19) 又知, (2-20) 图 2-11 在设计时选用空心方铝的尺寸为20mm*40mm,横截面积为500。 500 所以设计的强度符合标准要求。 2.2.2.6 锁紧机构的设计 由于液压缸在工作时有一定的泄漏,并且油管有老化爆裂的情况,基于上述考虑,设计机械锁紧机构。其中1为电磁铁,2为杠杆,3为壳体。上升时,壳体3依靠自重,壳体3自带的齿与然下降。要实现下降功能时,通过电路控制使电磁铁3通电,通过杠杆2作用,使壳体上扬,壳体3自带的齿与液压缸上的齿脱离,从而解除锁紧。具体机构如图2-12所示。 图 2-12 锁紧机构 液压系统模块设计 液压传动是主要利用液体压力能的液体传动。液压传动和气压传动称为流体传动,是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术,是工农业生产中广为应用的一门技术。如今,流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。 液压传动的基础原理是在密闭的容器内,利用有压力的油液作为工作介质来实现能量转换和传递动力的。其中的液体称为工作介质,一般为矿物油,它的作用和物理运动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。? ?液压系统主要由:动力元件(油泵)、执行元件(油缸或液压马达)、控制 元件(各种阀)、辅助元件和工作介质等五部分所组成。??动力元件(油泵的作用是把液体利用原动机的机械能转换成液压力能,是液压传动中的动力部分。 执行元件(油缸、液压马达)是将液体的液压能转换成机械能。其中,油缸做直线运动,马达做旋转运动。控制元件包括压力阀、流量阀和方向阀等。它们的作用是根据自身的需求无级调节液动机的速度,并对液压系统中工作液体的压力、流量和流向进行调节控制。辅助元件是?除上述三部分以外的其它元件,包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件及油箱等,它们同样十分重要。工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液,它经过油泵和液动机实现能量转换。 液压传动构简单,布局灵活,易实现远距离操纵和自动控制。在液压传动中,速度、扭矩、功率均可作无级调节,能迅速换向和变速,能实现系统的过载保护与保压;常规使用的寿命长;元件易实现系列化、标准化、通用化;制造精度、安装、调整和维护要求比较高,因此得到了广泛的发展。 3.1 负载分析与速度分析 3.1.1负载分析 已知式2-6,可得施加在液压缸上的工作负载1050N,摩擦力,惯性负载不计,取液压缸机械效率,则负载为 (3-1) 3.1.2速度分析 液压升降梯的工作状态有三种:上升、锁紧、下降。初设上升的速度为0.1m/s,下降速度为0.08m/s,按上述分析可绘制出速度循环图(略)。 3.2 确定液压缸主要参数 3.2.1初选液压缸的工作所承受的压力 由最大负载值查表3.1,取液压缸工作所承受的压力 为1MPa 表3.1 按负载选择执行元件工作所承受的压力 负载F/kN 5 5?10 10?20 20?30 30?50 工作压力p/MPa 0.8?1 1.5?2 2.5?3 3?4 4?5 3.2.2计算液压缸结构参数 图 3-1 单活塞杆缸计算简图 根据P1MPa,查液压工程手册,取柱塞缸活塞杆直径d和液压缸内径D之间的关系d0.5D,所以。再平衡回路中,总存在着背压,当油缸下降时,即速度为,据表3.2 表3.2执行元件背压 系统类型 简单系统或轻载节流调速系统 回油路带调速阀的系统 回油路设置有背压阀的系统 背压/MPa 0.2-0.5 0.4-0.6 0.5-1.5 所以取压降,背压值0.3MPa。1MPa,由推力计算公式3-2 得液压缸无杆腔的有效面积为 (3-3) 则液压缸缸筒直径为,由此,可查表3.3。 表3.3 缸筒内径系列 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 100 125 160 200 250 320 液压缸缸筒直径为63m,即计算得到液压缸的直径d0.5*D31.5mm,经查表3.4,取d32mm。 表3.4活塞杆直径系列 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 此时液压缸腔无杆腔的有效面积为 (3-4) 活塞杆的面积为 (3-5) 计算上升过程中的实际在做的工作压力 (3-6) 液压缸所需要的流量为(3-7) 计算得到下降液压系统的实际工作所承受的压力为(3-8) 则下降过程中液压缸所需要的流量为 (3-9) 其中最大流量为下降流量。 3.3 拟定液压系统图 本次液压设计的重点是基本回路的选择,包括以下几点: 选择液压系统类型。液压传动系统可分为开式系统和闭式系统。具体特点如下: 1、开式液压系统中,泵从油箱直接吸油;闭式液压系统马达或缸回的油不回油箱直接去泵的进油口。开式系统中,油泵自油箱吸油,供给执行机构,低压油直接返回油箱,有系统简单、散热条件好等优点。 2、闭式系统中油泵进油管直接与执行机构的排油管相连通,形成一个闭合回路。为了补偿系统中泄漏损失,还需有一个辅助供油泵,其优点是1)油箱所需容积小;2)无论是高压管路还是低压管路都有一定压力。因此空气难进入,运转平稳;3)系统中采用变量轴向柱塞泵,一般不需要换向阀来改变执行机构运行方向,减少了换向时的冲击。 综合以上传动系统的特点本设计选用开式系统。 二、平衡回路:平衡回路的功能在于使液压执行元件的回油路上始终保持一定的背压力,以平衡掉执行机构重力负载对液压执行元件的作用力,使之不会因自重作用而自行下滑,实现液压系统对机床设备动作的平稳、可靠控制。平衡回路主要有以下几种: 1、采用单向顺序阀的平衡回路,故这种回路适用于工作负载固定且液压缸活塞锁定定位要求不高的场合。 2、采用液控单向阀的平衡回路:其闭锁性能好,能够保证活塞较长时间在停止位置处不动,但会并产生强烈的噪音、振动和冲击。 3. 采用远控平衡阀的平衡回路,它不但具有很好的密封性,能起到对活塞长时间的锁闭定位作用,而且阀口开口大小能自动适应不同载荷对背压压力的要求,保证了活塞下降速度的稳定性不受载荷变化影响。 由于家用液压升降梯的作用是给人提供一个维修的平台,而且维修时间 不会很长,考虑其经济因素,平衡回路我选择采用单向顺序阀的平衡回路。 三、锁紧回路:为了是工作部件能在任一位置上停留,以及在停止工作时,防止在受力的情况下发生移动,可以采用锁紧回路。锁紧回路主要有以下两种: 采用O型或M型机能的三位换向阀,当阀芯处于中间位时,液压缸的进、出口都被封闭,可以将活塞锁紧。这种锁紧回路由于受滑阀泄露的影响,锁紧效果差。 2、采用液控单向阀的锁紧回路,在液压缸的进、回油路中都串接液控单向阀(又称液压锁),活塞可在行程任何位置锁紧。其锁紧精度只受液压缸内少量的内泄漏的影响。当换向阀的中位机能应使液控油液卸压,此时,液控单向阀便会立即关闭,活塞停止运动。锁紧精度高。 综上所述,由于采取了平衡回路,故可以选用采用O型或M型机能的三位换向阀的锁紧回路。 换向回路:为了换向稳定,选用电磁换向阀。为便于实现液压缸中位停止,右位上升,左位下降,采用三位四通换向阀。 整理合并基本回路,得液压系统原理图如下。 图 3-1 液压系统图 图中 1-过滤器2-直流液压泵 3-交流液压泵 4-溢流阀 5-三位四通电磁换向阀 6-平衡阀 7-液压缸 3.4液压元件的选择 3.4.1确定液压泵和电动机的规格 1、液压泵的工作所承受的压力:已知液压缸的最大工作压力为0.99MPa,取进油路上压力损失为0.5Mpa,则流量泵的最高工作所承受的压力可估算为1.5MPa,选择泵的额定压力应为p1.25 * 1.51.875Mpa。 2、计算总流量:在整个工作循环过程中,液压油源应向液压缸提出的最大流量出现在下降阶段,为14.95L/min,若整个回路中总的泄漏按液压缸输入总量的10%计算,则液压油源所提供的总流量为1.1*14.9516.4L/min。 综上,查设计手册,可以选择齿轮泵,型号CB-B20,具体参数见表3.5 表3.5 CB-B20的技术参数 型号 额定流量 L/min 额定压力 MPa 额定转速 r/min 容积效率 ηv% 总效率 ηt% 压力脉动 MPa 噪声值 分贝 驱动功率 kw 重量 kg CB-B20 20 2.5 1450 ?90 ?81 ?0.15 67-70 1.02 4.8 图3-2 CB-B20 3、电动机的选择:由于液压缸在下降时输入功率最大,这时液压泵的工作所承受的压力为0.99MPa,流量为20 L/min。取液压泵驱动电动机所需的功率为 (3-10) 根据上述计算数据,此系统选YL100L1-4型交流电动机,其具体参数见表3.6。 表3.6 YL100L1-4型电动机性能参数 产品类型 额定电压 额定功率 额定转速 单相异步电动机 220v 2.2kw 1400rpm 同时也可选用直流电动机,如168ZYT,其性能如下表: 表3.7 168ZYT型电动机性能参数 产品类型 额定电压 额定功率 额定转速 有刷直流电动机 24v48 1.2kw 1500rmp 图3-3 YL100L1-4型交流电动机图3-4 168ZYT型直流电动机 3.4.2阀类元件和辅助元件的选择 3.4.2.1阀类元件的选择 根据上述流量及压力计算结果,对液压系统原理图中各类阀类元件及辅助元件进行选择。对于单向顺序阀(靠近液压缸),由于顺序阀在液压缸下行时起到背压阀的作用,所以顺序阀的调定压力应大于背压值0.5MPa,选用AX-D6B型平衡阀,具体的各种型号见表3.7。 表3.7 阀类元件性能 元件名称 型号 估计流量L/min 额定流量 L/min 最高使用压力MPa 压力调整范围(MPa) 平衡阀 AX-D6B 15 20 10 1.0-4 溢流阀 MBP-01 20 40 25 0.7-7 三位四通电磁换向阀 4WE6D50/OFL 20 60 25 25 节流阀 MG10G1.2 15 30 31.5 \ 图3-5 平衡阀AX-D6B 图3-6 三位四通电磁换向阀4WE6D50/OFL 3.4.2.2过滤器的选择 过滤器的选择应满足以下标准: 过滤精度满足要求; 通油能力满足设计系统要求; 3、滤芯应有足够的强度,不至于因油液压力而破坏; 4、在一定温度下,有一定的耐久性; 5、能抵抗滤油的侵蚀; 6、容易清洗和更换滤芯; 7、价钱低廉。 由于液压系统中对油的要求很高,尤其是油的过滤过程。因 此滤油器的选择非常重要,所以叙述颇多。按照过滤器的流量至少是液压泵总流 量的2倍原则,去过滤器的流量的2.5倍。故有 (3-11) 因此选取通用型WU 系列网式吸油过滤器,参数见表3.8 表3.8 通用型WU系列网式吸油过滤器参数 型号 过滤精度/um 压力损失/MPa 流量/L/min 通径/mm 联接方式 WU-63*180 180 0.01 63 25 螺纹连接 3.4.2.3 液压油管的选择各元件见连接管道的规格可根据元件接口处尺寸确定,液压缸进出油管的规格可按照输入、排出油液的最大流量计算。液压泵选定后,现重新计算各个阶段的流量,计算过程见表3.9。 表3.9 液压缸上升、下降过程分析 流速、速度 上升 下降 输入流量(L/min) 排出流量(L/min) 运动速度() 根据推荐值,当油液在压力管中流速取3m/s时,可算得与液压缸无杆腔和有杆腔相连的有杆内径分别为 ,取标准值为12mm ,取标准值为15mm 因此与液压缸相连的两根油管可以按照国家标准选取公称通径为12mm和15mm的钢管或高压软管。 3.4.3油箱的设计 油箱的基本功能是:储存工作介质;散发系统工作中产生的热量;分离油液中混入的空气;沉淀污染物及杂质。其设计要点如下: 1、油箱必须有足够大的容积以满足散热、容纳停机时因重力作用而返回油箱的油,操作时油面保持适当高度的要求; 2、油箱底部做成适当的斜度,并设放油塞,箱底应朝向清洗孔和放油塞倾斜(通常为1/25~1/20),油箱底至少离开地面150mm,以便放油和搬运。 3、从构造上应考虑清洗换油方便,应设置人孔,便于清洗污物; 4、箱壁上需装油面指示器,油箱上并装上温度计; 5、油箱上应有带空气滤清器的通气孔,有时注油孔和通气孔可兼用; 6、吸油管和回油管应尽量远隔开,吸油管离箱底距离H?2D(管径)。距箱边 ?3D,回油管插入最低油面以下,防止回油时带入空气。 7、吸油侧和回油侧要用隔板隔开,用以分离回油带来的气泡和赃物。隔板高度不低于油面到管底高度的3/4; 8、为了防锈、防凝水,油箱内壁应用好的耐油涂料。 综合以上的设计要点,我设计我的油箱,但由于机器工作不频繁,所以没有设计温度计,并设计了两个隔板。 查资料可知,vm*qp,,低压m2-4,中压m5-10,高压m6-15,本设计取m2, V2x2040L。 我所设计的油箱没有设冷却器,在这种情况下,油箱的高:宽:长为1:1:1到1:2:3。油面达到油箱高度的80%。油箱的高为300mm,宽为340mm,长为400mm。 3.5 验算液压系统性能 3.5.1压力损失验算及液压阀调整值得确定 压力损失的计算应按照一个工作循环中不同阶段分别验算。先校验如下: 3.5.1.1 上升阶段 经液压阀的压力损失可估算为 (3-12) 根据表3.5知,进油路上通过各阀的流量是40L/min,如果额定流量下节流阀、电磁换向阀、平衡阀的最大压降分别为0.1MPa、0.5MPa、0.2MPa ,则进油路上的总压降可估算为 (3-13) 这一压力损失值较小,不会导致溢流阀的开启,顾能保证正常工作。 回油路上,液压缸有杆腔中的油液通过电磁换向阀和节流阀的流量都是53.89L/min,然后回到油箱。由此可算出上升时有杆腔与无杆腔压力之差为 此压力损失计算值小于原来的压力损失估计值0.25MPa,此时液压泵的工作所承受的压力可计算为,所以原设计是安全的。 3.5.1.2 下降阶段 进油路上,液压缸有杆腔中的油液通过电磁换向阀和节流阀的流量都是20L/min,回油路上通过各阀的流量是20L/min,油液通过节流阀、电磁换向阀、平衡阀的流量29.69L/min。 因此,进油路上的总压力损失为(3-14) 回油路上的总压力损失为 (3-15) 进油路上原估算压力损失值为0.25MPa,回油路上的原估计压力损失值为0.3MPa,所以原设计满足要求。 快退时,液压泵的最大工作所承受的压力为 (3-16) 此值远小于原估计值,所以液压泵驱动电机的功率是足够的。并且溢流阀的调定压力应大于1.1MPa 电路设计 4.1总电路图 图 4-1 总电路图 在上图中,刀开关SQ1开启交流模式、SQ2为开启充电模式、SQ3为开启直流模式。KM1、KM2为电磁换向阀的控制端,控制上升或下降。KM3控制自锁机构解除锁紧。SB5开关有三个档位1、2、3,分别控制升降梯的上升、锁止、下降。下面介绍一下电路工作原理。当1位接通时,KM1通电,同时实现互锁,三位四通换向阀右位工作,升降梯上升,同时自锁机构实现自锁。当2位接通时,KM1,KM2,KM3都不工作,电磁换向阀处于中位,升降梯锁止。当3位接通时,继电器KM2、KM3通电,同时实现互锁,常开触点KM3闭合,三位四通换向阀右位工作, 自锁机构接触锁止,升降梯下降。 4.2 24V蓄电池自动充电电路 本设计充电器采用24V充电器,具体电路如图5-2所示。具体工作原理如下:单结晶体管BT33,C3,W1,W2等元件组成了弛张振荡器,其产生的脉冲信号经隔离二极管D4输送至可控硅SCR1的控制极。调整W1的阻值可改变SCR1的触发导通角,即改变了充电电流.可控硅SCR2,继电器J,W3,W4,D5等元件组成蓄电池充满自动保护电路,当电池两端电压被充至W3,W4设定的上限值时,D5导通,SCR2受触发导通,LED2显示,继电器吸合,同时J切换到常开,切断了SCR1的控制脉冲集中,即停止对蓄电池的充电.K2为12V,24V电池充电的转换开关,图示置于12V档位.。 图4-2 24v充电电路 参考文献 [1] 刘鸿文.材料力学I 第四版.高等教育出版社.2003 [2] 机械设计手册编委会.机械设计手册单行本??液压传动与控制.机械工业出版社.2007.7 [3] 李松晶.先进液压传动技术概论.哈尔滨工业大学出版社.2008.3 [4] 周恩涛.压系统模块设计元器件选型手册.机械工业出版社.2007.9 [5] 周士昌.液压系统模块设计图集.机械工业出版社.2005.10 [6] 张利平.液压传动系统及设计??液压系统模块设计丛书.化学工业出版社.2005.8 [7] 西北工业大学机械原理及机械零件教研室.机械设计(第八版).高等教育出版社 [8] 机械设计实用手册编委会.机械设计实用手册,简装版下册.机械工业出版社 [9]赵关康,张国民主编.工程力学简明教程(第2)版.北京:机械工业出版社,1999,8 [10]范钦珊主编.工程力学.北京:清华大学出版社,2005,8 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,设计思路有序地进行,既了解了升降机的有关规范,又加强了自己的专业相关知识的应用,拓宽了知识面。必须得说,xx老师严谨的治学作风让我学到了很多。 在本次设计中,同学的帮忙也是我成功的前提。毕竟,自己在学习的过程中会有些疏漏,同学的热心辅导、耐心讲解的情形至今历历在目。而本次毕业设计不仅让我了解了我的一些薄弱点,而且提醒我在以后的学习中注意查漏补缺。 就我个人而言,在此次设计中,我还是付出了许多。遇到不懂的地方,我经常去查阅资料、与同学讨论、请教老师。此次毕业设计,我掌握了大量的关于液压及升降台方面的知识,学到了属于自己的知识,更加锻炼了自己坚韧不拔、锐意进取的品格。 本次毕业设计即将结束了,但是,我想这不是结束,而是整个人生的开始! 对于上述的各位老师同学,我在这里再一次向你们表示最为真诚的感谢,我想老师需要的不是学生们给你们说了多好听的话,你们最希望看到的是你们的学生会在今后的道路上更加的努力,有一个美好的明天。我想对你们说:敬爱的老师,你们放心,我会努力做好的,在未来的学习中我会严格要求自己。把最衷心的感谢再一次献给你们。 Xxx 2013年5月19日 附 图 附图1 剪叉臂 附图2 吊篮 附图3 底座 附图6 液压缸及自锁机构 附图7 支撑腿 附图8 升降梯总图 附图9 升降梯工作细节 附图10 爆炸图
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03.132018年广东省佛山市轨道交通2号线”透水坍塌重大事故调查报告
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