液壓升降舞臺(tái)的設(shè)計(jì),液壓,升降,舞臺(tái),設(shè)計(jì) 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 前 言 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們大學(xué)四年的最后一次設(shè)計(jì)，同時(shí)也是對(duì)大學(xué)生四年來所學(xué)的知識(shí)系統(tǒng)總結(jié)和綜合應(yīng)用?，F(xiàn)在我們已經(jīng)進(jìn)入大學(xué)學(xué)習(xí)的最后階段，畢業(yè)設(shè)計(jì)作為本科學(xué)習(xí)最重要的組成部分之一，它能提高我們發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力，綜合檢驗(yàn)和鞏固我們所學(xué)知識(shí)，同時(shí)又是對(duì)我們大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的全面復(fù)習(xí)，更是向我們以后即將從事的專業(yè)性工作的正常過渡。我們可以緊緊抓住這個(gè)機(jī)會(huì)認(rèn)真學(xué)習(xí)并搞好畢業(yè)設(shè)計(jì)，眾所周知，它對(duì)我們即將走上工作崗位或者更進(jìn)一步深造有非常重要的意義。它將把我們過去的理論學(xué)習(xí)引向一個(gè)更高、更深的層次，也就是參加工作，可以說我們?cè)谧鲆淮芜^渡性的嘗試。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我在接受高等教育中的最后一次綜合性的實(shí)踐學(xué)習(xí)，是實(shí)現(xiàn)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，是實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)工作能力、提高學(xué)生綜合素質(zhì)的重要手段。當(dāng)然，畢業(yè)設(shè)計(jì)成果的質(zhì)量，也是學(xué)生畢業(yè)資格認(rèn)定的一個(gè)重要依據(jù)，是對(duì)學(xué)校人才培養(yǎng)效果的全面檢驗(yàn)，是學(xué)校教育教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容。 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的主要是：（1）培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性地綜合運(yùn)用所學(xué)基本理論和技能，獨(dú)立完成本專業(yè)范圍內(nèi)工程設(shè)計(jì)或?qū)嶒?yàn)分析的專業(yè)工作能力；（2）學(xué)習(xí)科學(xué)的精神和創(chuàng)新能力；（3）學(xué)習(xí)調(diào)查研究、收集處理信息和查閱文獻(xiàn)的能力；（4）學(xué)習(xí)語言表達(dá)和撰寫科技報(bào)告（論文）的能力；（5）培養(yǎng)學(xué)生的效益意識(shí)、全局觀念和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。在此基礎(chǔ)上，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的整體構(gòu)建設(shè)計(jì)的能力，全面的去考慮問題，幫助我們掌握工程設(shè)計(jì)中的一般產(chǎn)品設(shè)計(jì)的程序和方法。為我們?cè)谝院蟮膶?shí)際工作中，能更好的解決工程實(shí)際生產(chǎn)中遇到的實(shí)際問題打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),而且還有助于我們分析問題和創(chuàng)造性的解決問題的能力，全面提高我們的素質(zhì)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)基本要求主要是通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，將思想道德素質(zhì)教育、業(yè)務(wù)素質(zhì)教育、文化素質(zhì)教育于一體，注重學(xué)生素質(zhì)的全面提高，以達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)的基本要求；注重培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度、勤奮鉆研的優(yōu)良學(xué)風(fēng)和獨(dú)立工作能力；注重開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力，實(shí)現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計(jì)的教學(xué)目的。 我所選擇的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。由于升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求很高，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)較多，而且我缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，再加上由于國(guó)內(nèi)升降舞臺(tái)的發(fā)展較晚關(guān)于升降舞臺(tái)的系統(tǒng)地、實(shí)際地、具有一定理論指導(dǎo)作用的專業(yè)書籍很少，所以在設(shè)計(jì)中存在很多的不足和疏漏，懇請(qǐng)老師和同學(xué)批評(píng)指正。 1緒論 1.1液壓傳動(dòng)發(fā)展概況 液壓傳動(dòng)相對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)來說，是一門發(fā)展較晚的技術(shù)。從17世紀(jì)中葉巴斯卡提出靜壓傳遞原理、18世紀(jì)末英國(guó)制成第一臺(tái)水壓機(jī)算起，液壓傳動(dòng)只有二三百年的歷史。19世紀(jì)末德國(guó)制成了液壓龍門刨床，美國(guó)制成了液壓轉(zhuǎn)塔車床和磨床。由于缺乏成熟的液壓元件，一些通用機(jī)床到20世紀(jì)30年代才用上了液壓傳動(dòng)。 第二次世界大戰(zhàn)期間，由于軍事工業(yè)需要反應(yīng)快、動(dòng)作準(zhǔn)確的自動(dòng)控制系統(tǒng)，促進(jìn)廠液壓技術(shù)的發(fā)展。戰(zhàn)后液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用。隨著工業(yè)水平的不斷提高，各種液壓九件的研制不斷完善井實(shí)現(xiàn)了各類元件產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，從而使它在機(jī)械制造、上程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車制造等行業(yè)得到推廣應(yīng)用。 20世紀(jì)60年代以來，隨著原子能、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，液壓技術(shù)得到了很大的發(fā)展．并滲透到各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中。液壓技術(shù)開始向高壓、高速、大功率、南效率、低噪聲、低能耗、經(jīng)久耐用、高度集成化等方向發(fā)展。 從20世紀(jì)70年代開始，電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展井進(jìn)入了液壓技術(shù)領(lǐng)域，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和測(cè)試方面采用廠這些先進(jìn)技術(shù)，取得了顯著的效益。利用計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行液壓元件和液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算、性能仿真、自動(dòng)繪圖以及數(shù)據(jù)的采集和處理，可提高液壓產(chǎn)品的質(zhì)量，優(yōu)化其性能，降低成本，并大大縮短其生產(chǎn)和交貨周期。在設(shè)備控制方面，利用計(jì)算機(jī)控制液壓系統(tǒng)，可簡(jiǎn)化操作．提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高自動(dòng)化水平，井增加產(chǎn)品的可靠性。因此，近年來，液壓行業(yè)對(duì)于計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用給予極大的關(guān)注，其中計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD(Computer aided design)的推廣使用和數(shù)字控制液壓元件的研制開發(fā)尤其突出。另外．減小元件的體積和重量，提高元件的壽命，研制新介質(zhì)以及污染控制的研究，也是當(dāng)前液壓傳動(dòng)及液壓控制技術(shù)發(fā)展和研究的重要課題。 我國(guó)的液壓工業(yè)開始于20世紀(jì)50年代，其產(chǎn)品最初只用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備，后來又用于拖拉機(jī)和工程機(jī)械。自20世紀(jì)60年代開始，從國(guó)外引進(jìn)液壓元件生產(chǎn)技術(shù)，問時(shí)自行設(shè)計(jì)液壓產(chǎn)品。我國(guó)生產(chǎn)的液壓元件已形成系列，并在各種機(jī)械設(shè)備上得到了廣泛的應(yīng)用。目前，我國(guó)在消化、推廣國(guó)外先進(jìn)液壓技術(shù)的同時(shí)，大力開展國(guó)產(chǎn)液壓新產(chǎn)品的研制工作，并已取得一定成效。例如，已開發(fā)研制了中高壓齒輪泵、插裝式錐閥、電液比例閥、疊加閥以及新系列中、高壓閥等。盡管如此，我國(guó)的液壓元件和液壓產(chǎn)品與國(guó)外先進(jìn)的同類產(chǎn)品相比，在性能上，在種類、規(guī)格上仍存在著較大的差距。為了迅速趕超世界先進(jìn)水平．我國(guó)已瞄準(zhǔn)世界發(fā)展主流的液壓元件系列型譜，有計(jì)劃地引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外最先進(jìn)的液壓技術(shù)和產(chǎn)品，并對(duì)我國(guó)觀正生產(chǎn)的液壓產(chǎn)品進(jìn)行整頓，合理調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，大力開展產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化工作?？梢灶A(yù)見，我國(guó)的液壓技術(shù)在21世紀(jì)必將獲得更快的發(fā)展。 1.2液壓技術(shù)的應(yīng)用與特點(diǎn) 1.2.1液壓技術(shù)的應(yīng)用 液壓技術(shù)是涉及液體流動(dòng)和液體壓力規(guī)律的科學(xué)技術(shù)。近幾十年來，液壓技術(shù)發(fā)展非?？欤瑥V泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)和國(guó)防等各個(gè)部門。 液壓傳動(dòng)主要應(yīng)用如下： (1)一般工業(yè)用液壓系統(tǒng)：坯料加工機(jī)械(注塑機(jī))、壓力機(jī)械(鍛壓機(jī))、重型機(jī)械(廢鋼壓塊機(jī))、機(jī)床(全自動(dòng)六角車床、平面磨床)等； (2)行走機(jī)械用液壓系統(tǒng)：工程機(jī)械(挖掘機(jī))、起重機(jī)械(汽車吊)、建筑機(jī)械(打 樁機(jī))、農(nóng)業(yè)機(jī)械(聯(lián)合收割機(jī))、汽車(轉(zhuǎn)向器、減振器)等； (3)鋼鐵工業(yè)用液壓系統(tǒng)：冶金機(jī)械(軋鋼機(jī))、提升裝置(電極升降機(jī))、軋輥調(diào) 整裝置等； (4)土木工程用液壓系統(tǒng)：防洪閘門及堤壩裝置(浪潮防護(hù)擋板)、河床升降裝置、橋梁操縱機(jī)構(gòu)和礦山機(jī)械(鑿巖機(jī))等： (5)發(fā)電廠用液壓系統(tǒng)；渦輪機(jī)(調(diào)速裝置)、核發(fā)電廠等； (6)特殊技術(shù)用液壓系統(tǒng)：巨型天線控制裝置、測(cè)量浮標(biāo)、飛機(jī)起落架的收放裝置及方向舵控制裝置、升降旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)等； (7)船舶用液壓系統(tǒng)：甲板起重機(jī)械(絞車)、船頭門、艙壁閥、船尾推進(jìn)器等； (8)軍事工業(yè)用液壓系統(tǒng)：火炮操縱裝置、艦船減搖裝置、飛行器仿真等。 上述的概略說明不包括所有應(yīng)用的可能性。用液壓系統(tǒng)傳遞動(dòng)力、運(yùn)動(dòng)和控制的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，它在當(dāng)今的各個(gè)領(lǐng)域中都占有一席之地。目前，液壓傳動(dòng)技術(shù)在實(shí)現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低晚聲、長(zhǎng)壽命、高度集成化等方面都取得了很大的進(jìn)展。同時(shí)，由丁它與微電子技術(shù)次緊密配合，能在盡可能小的空間內(nèi)傳送出盡可能人的功率并加以淮確地控制，從而更使得它在各行各業(yè)：中發(fā)揮出廠巨大作用。 在本設(shè)計(jì)中是將液壓傳動(dòng)應(yīng)用于舞臺(tái)的升降中，升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)是為某劇場(chǎng)配套而設(shè)計(jì)制造的。其升降功能由4根液壓缸頂升叉架完成， 4根液壓缸的同步由帶補(bǔ)正裝置的同步回路完成。升降臺(tái)是液壓系統(tǒng)的重要應(yīng)用領(lǐng)域，升降臺(tái)液壓系統(tǒng)也是比較成熟的技術(shù)。與機(jī)械傳動(dòng)相比，采用液壓傳動(dòng)可以大大地減少換向沖擊，降低能量消耗，井能縮短換向時(shí)間。采用液壓傳動(dòng)方式可有效利用現(xiàn)場(chǎng)的有限空間，盡可能地減少傳動(dòng)裝置的占地面積，可靠保證舞臺(tái)平穩(wěn)升降。 液壓升降舞臺(tái)具有升降平穩(wěn)、噪音低、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制、可實(shí)現(xiàn)升降臺(tái)的無級(jí)調(diào)速。 1.2.2液壓傳動(dòng)的特點(diǎn) 液壓傳動(dòng)由于有許多特點(diǎn)，才使得它被廣泛地應(yīng)用于各行行業(yè)之中。 液壓傳動(dòng)相對(duì)于其它傳動(dòng)有以下—些主要優(yōu)點(diǎn)： (1)在同等體積下，液壓裝置能產(chǎn)生出更大的動(dòng)力。也就是說，在同等功率下，液壓裝置的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，即：它具有大的功率密度或力密度，力密度在這里等于工作壓力； (2)按壓裝置容易做到對(duì)速度的無級(jí)凋節(jié)，而且調(diào)速范圍大，并且對(duì)速度的調(diào)節(jié)還可以在工作過程中進(jìn)行； (3)液壓裝置工作平穩(wěn)，換向沖擊小，便于實(shí)現(xiàn)頻繁換向； (4)液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)．能實(shí)現(xiàn)自潤(rùn)滑，使用壽命長(zhǎng)； (5)按壓裝置易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，可以很方便地對(duì)液體的流動(dòng)方向、壓力和流量進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，并能很容易地和電氣、電子控制或氣動(dòng)控制結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)、操作。 (6)液壓元件易于實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化；和通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和推廣使用 當(dāng)然， 壓傳動(dòng)還存在以下一些明顯缺點(diǎn)： (1)液壓傳動(dòng)中的泄漏和液體的可壓縮件，使這種傳動(dòng)無法保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比； (2)液壓傳動(dòng)有較多的能量損失(泄漏損失、摩擦損失等)，因此，傳動(dòng)效率相對(duì)低； (3)液壓傳動(dòng)對(duì)油溫的變化比較敏感不宜在較高或較低的溫度下工作： (4)液壓傳動(dòng)在出現(xiàn)故障時(shí)不易找出原因。 1.2.3液壓系統(tǒng)的組成 液壓傳動(dòng)裝置主要由以下五部分組成： 1)能源裝置——把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液液壓能的裝置。最常見的形式就是液壓泵，它給液壓系統(tǒng)提供壓力油。 2)執(zhí)行裝置——把油液的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置。它可以是作直線運(yùn)動(dòng)的液壓缸，也可以是作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液壓馬達(dá)。 3)控制調(diào)節(jié)裝置——對(duì)系統(tǒng)中油液壓力、流量或流動(dòng)方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)裝置。例如溢流閥、節(jié)流閥、換向閥、開停閥等這些元件的不同組合形成了不同功能的液壓系統(tǒng)。 4)輔助裝置——上述三部分以外的其它裝置，例如油箱、濾油器、油管等。它們對(duì)保證系統(tǒng)正常工作也有重要作用。 5)工作介質(zhì)：液壓系統(tǒng)中用量最大的工作介質(zhì)是液壓油，通常指礦物油 2液壓升降舞臺(tái)結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 2.1 升降舞臺(tái)簡(jiǎn)介 舞臺(tái)升降臺(tái)是劇場(chǎng)演出過程中使用的一種重要設(shè)備，它主要用于載人或載景升降，要求運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲低、安全可靠。其臺(tái)面尺寸一般為16m×2m,升降行程一般為 7.5～3.5m，升降速度為0.2m/s,承載能力應(yīng)能滿足劇場(chǎng)要求：靜載荷400kg/㎡，動(dòng)載荷200kg/㎡。 目前，國(guó)內(nèi)外普遍采用的是滑動(dòng)螺母絲杠升降臺(tái)。普通滑動(dòng)螺母絲杠副的特點(diǎn)是可以按需要設(shè)計(jì)成自鎖，這對(duì)載人升降臺(tái)是一很好的優(yōu)點(diǎn)，或者說是必須。但它在設(shè)計(jì)成自鎖下機(jī)械效率很低，理論上可達(dá)到40%，實(shí)際證明，由于加工精度、表面粗糙度、潤(rùn)滑條件、安裝條件的限制，真正能達(dá)到的機(jī)械效率只有20%～30%。而舞臺(tái)升降臺(tái)的載重較重，一般為 10 t左右，加上升降速度較快，最高達(dá)0.2m/s，這樣勢(shì)必要求所選電動(dòng)機(jī)的功率較大，一般為20 KW以上，同時(shí)，由于舞臺(tái)升降臺(tái)一般要求變頻調(diào)速，這樣所選用的變頻器的容量也就較大。功率（容量）增大，成本上升，尤其是變頻器，隨容量的增大，成本急劇上升。為此，我們將金屬切削機(jī)床上采用的滾柱螺母絲杠副用于舞臺(tái)升降臺(tái)的升降傳動(dòng)中。滾珠螺母絲杠副具有較高的傳動(dòng)效率，但它不能自鎖，這對(duì)載人升降臺(tái)不安全；而滾柱螺母絲杠副的傳動(dòng)效率高于普通滑動(dòng)螺母絲杠副，且它能自鎖，常用于垂直移動(dòng)的傳動(dòng)，如平面磨床的磨頭。 滾柱螺母絲杠副要求絲杠直徑較粗，否則，絲杠螺紋與滾柱的環(huán)槽有可能發(fā)生干涉。這一要求在舞臺(tái)升降臺(tái)上是完全能滿足的，因?yàn)橛缮敌谐趟鶝Q定的絲杠長(zhǎng)度較長(zhǎng)，一般為5～7 m ，根據(jù)剛度要求，絲杠直徑本身就要求較粗。 2.2 升降舞臺(tái)投影圖 圖2－1升降舞臺(tái)平面圖 2.3液壓升降舞臺(tái)的方案的確定 2.3.1升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng) 升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)是為劇場(chǎng)配套而設(shè)計(jì)制造的。其升降功能由4根液壓缸頂升叉架完成，4根液壓缸的同步由帶補(bǔ)正裝置的同步回路完成。升降臺(tái)是液壓系統(tǒng)的重要應(yīng)用領(lǐng)域，升降臺(tái)液壓系統(tǒng)也是比較成熟的技術(shù)，但此套大型系統(tǒng)與常規(guī)的小型升降臺(tái)系統(tǒng)相比有其特殊性，不能簡(jiǎn)單套用，必須解決好以下問題： （1）保證動(dòng)作平穩(wěn)，舞臺(tái)上載重量變化很大，且液壓缸在升降過程中隨叉架角度變化較大，因此液壓缸負(fù)載變化較大，液壓系統(tǒng)必須要能克服負(fù)載變化對(duì)速度產(chǎn)生的影響，確保機(jī)構(gòu)無沖擊地平穩(wěn)運(yùn)行； （2）根據(jù)舞臺(tái)承受的動(dòng)靜載荷、速度要求，經(jīng)過計(jì)算，得出上升過程中液壓缸無桿腔工作壓力約為1～3 MPa，單根液壓缸理論流量為32.7～39.5L/min； （3）下降過程主要靠自重，但必須加以控制，尤其是如此大型的設(shè)備，一旦失控極其危險(xiǎn)。 2.3.2 常用升降機(jī)構(gòu)比較 (1)液壓升降臺(tái) 采用液壓技術(shù)，升降平穩(wěn)、噪音低。 (2)垂直絲杠升降臺(tái) 采用絲杠傳動(dòng)方式，實(shí)現(xiàn)雙層臺(tái)面的升降。根據(jù)需要可多塊組成升降臺(tái)群，能在行程范圍內(nèi)組成不同的臺(tái)階，滿足會(huì)議和演出的需要，是在舞臺(tái)上搭設(shè)亭、臺(tái)、樓、閣的理想道具。 (3)水平絲杠升降臺(tái) 該結(jié)構(gòu)的升降臺(tái)具有土建量小、所需基坑淺、行程大，運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低定位準(zhǔn)確、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。采用水平絲杠傳動(dòng)，通過剪叉結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)臺(tái)面的升降運(yùn)動(dòng)，在行程范圍內(nèi)可任意停止。 (4)鏈條式升降臺(tái) 有良好的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，保證設(shè)備運(yùn)行時(shí)無傾斜。 (5)齒輪齒條式升降臺(tái) 傳動(dòng)精確，造價(jià)高。 (6)螺旋器升降臺(tái) 具有普通升降臺(tái)的全部功能，主要特點(diǎn)是設(shè)備占用基坑小，行程大。設(shè)備高度僅200一500 mm行程可達(dá)14 m。當(dāng)舞臺(tái)建在2層以上的建筑物時(shí)因空間受到限制時(shí)尤為適合。 2.3.3 升降臺(tái)機(jī)構(gòu)形式 如圖1所示，采用剪叉結(jié)構(gòu)達(dá)到放大行程的效果，而且要求基坑較淺，從而可節(jié)約投資。液壓缸左右對(duì)稱布置，工作時(shí)總體水平方向所受合力為零;使得臺(tái)面水平方向不發(fā)生運(yùn)動(dòng)，只是垂直方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。上下方向設(shè)置有高低位行程開關(guān)，可保證升降高度。 2.3.4 臺(tái)面結(jié)構(gòu) 如圖2所示，該臺(tái)面采用析架機(jī)構(gòu)可滿足整體剛度的要求，保證人踩上去不會(huì)產(chǎn)生晃動(dòng)和腳底不實(shí)的感覺。當(dāng)臺(tái)面比較窄時(shí)，可并列設(shè)置2組彬架；當(dāng)臺(tái)面比較寬的時(shí)候，要采用多個(gè)并列；一般情況下間距為400一500 mm。 基于以上分析，本設(shè)計(jì)主要是對(duì)舞臺(tái)升降技術(shù)中的1種形式的液壓升降臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 3單層升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算（左側(cè)） 3.1單層升降舞臺(tái)水平運(yùn)動(dòng)部分設(shè)計(jì) 3.1.1 確定液壓系統(tǒng)的工作要求 總體要求： （1）要求單層升降臺(tái)的伸出與縮回采用“快進(jìn)—慢速接近—快退”的動(dòng)作循環(huán)。 （2）嚴(yán)格保證多缸的動(dòng)作同步。 （3）在單層和三層的下降回路中應(yīng)保持平衡，使下降平穩(wěn)。 （4）各動(dòng)作順序有相應(yīng)的互鎖關(guān)系，以保證 根據(jù)升降舞臺(tái)的動(dòng)作順序確定該系統(tǒng)的工作循環(huán)為：快速前進(jìn)—工作進(jìn)給—快速退回—原位停止。根據(jù)具體工作要求計(jì)算得出，快速進(jìn)退時(shí)的速度約為4500mm/min(0.075m/s)。工作時(shí)的進(jìn)給速度應(yīng)為20～120mm/min（0.0003～0.02m/s）范圍內(nèi)作無極調(diào)速運(yùn)動(dòng)部件的行程為4000mm，其中工作行程為3050mm。運(yùn)動(dòng)部件的自身重力為0.6t，啟動(dòng)換向時(shí)間為Δ=0.05s，采用水平放置的平行導(dǎo)軌靜摩擦系數(shù) =0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)為=0.1。 3.1.2 分析液壓系統(tǒng)的工況 計(jì)算液壓缸在工作行程各階段的負(fù)載 啟動(dòng)加速階段： （+)/ N 工進(jìn)階段： N 快進(jìn)或快退階段： 653.3N 將液壓缸在各階段的速度與負(fù)載值列于表一中 表3－2 液壓缸在各階段的速度與負(fù)載 階 段 速度v/(m/s) 負(fù)載F/N 啟 動(dòng) 加 速 0.075 2306.67 工 進(jìn) 0.0003~0.002 6553.3 快 進(jìn) 快 退 0.075 6553.3 3.2單層升降舞臺(tái)垂直部分的設(shè)計(jì) 3.2.1確定液壓系統(tǒng)的工作要求 根據(jù)工作要求，確定該系統(tǒng)的工作循環(huán)為工進(jìn)－工退－原位停止。根據(jù)具體加工要求就計(jì)算得出：工作進(jìn)給時(shí)的速度應(yīng)在20～120mm/min(0.0003~0.002m/s)范圍內(nèi)作無極調(diào)速，運(yùn)動(dòng)部件的最大行程為3m，其中工作行程為2m。運(yùn)動(dòng)部件的自身 重為0.6t，啟動(dòng)換向時(shí)間為?t=0.05?t=0.05。系統(tǒng)豎直放置的垂直導(dǎo)軌的靜摩擦系數(shù) =0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)為=0.1。 3.2.2 分析液壓系統(tǒng)的工況 工進(jìn)階段： F===6553.3N 工退階段： F==6553.3N 表3-3 液壓系統(tǒng)在各階段的速度和負(fù)載 階段 速度v/(m/s) 負(fù)載F/N 工進(jìn) 0.0003～0.002 6553.3 工退 0.0003～0.002 6553.3 3.3確定液壓缸的主要參數(shù) 1.初選液壓缸的工作壓力 根據(jù)計(jì)算得出各階段負(fù)載值的最大值，曲液壓缸的工作壓力為0.3MPa。 2.確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 最大負(fù)載啟動(dòng)加速階段負(fù)載：N，求得 m 根據(jù)液壓缸內(nèi)徑系列將所計(jì)算的值圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，取mm。 為實(shí)現(xiàn)快進(jìn)與快退速度相同，采用差動(dòng)連接。則，所以 mm 查得，符合活塞桿標(biāo)準(zhǔn)直徑系列，由mm, mm。算 出液壓缸無桿腔有效工作面積為cm2，有桿腔有效工作面積為 工作進(jìn)給采用調(diào)速閥調(diào)速，調(diào)速閥最小穩(wěn)定流量，工進(jìn)速度 則 < < 能滿足低速穩(wěn)定性要求。 3.計(jì)算液壓缸得工作壓力 流量和功率 （1）計(jì)算工作壓力 根據(jù)有關(guān)資料，系統(tǒng)的背壓在0.5～0.8MPa范圍內(nèi)選取。暫定：工進(jìn)的背壓 =0.8MPa;快速時(shí)背壓＝0.5MPa。液壓缸在工作循環(huán)各階段的工作壓力P按 下面的公式計(jì)算得出。 工作進(jìn)給階段： MPa 快速退回階段： MPa 差動(dòng)快進(jìn)階段： MPa （2）計(jì)算液壓缸的輸入量 根據(jù)快進(jìn)快推速度0.075m/s，計(jì)算液壓缸各階段所應(yīng)輸入的流量。 工進(jìn)階段： m3/s L/min 快退階段： cm2/s、 =18L/min 快退階段： -) =0.00029cm2 /s =17.3L/min （3）計(jì)算液壓缸的輸入功率 工進(jìn)階段： P=pQ=0.49×16=7.84W=0.00784kW 快退階段： P=pQ=1.11×0.3×1000=33W=0.333kW 快進(jìn)階段： P=pQ=0.69×0.23×1000=200.1W=0.2kW 將以上計(jì)算得出的壓力，流量和功率值列在表三中 表3－4壓缸在各工作階段的壓力，流量和功率 階段 工作壓力P/MPa 輸入流量Q/(L/min) 輸入功率P/kW 工進(jìn)階段 0.49 0.94 0.00784 快速退回 1.11 18 0.333 快速前進(jìn) 0.69 17.3 0.2 3.4 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 圖3-1左側(cè)液壓缸工作示意圖 3.5 選擇液壓元件 1. 選擇液壓泵 已知液壓缸的工作壓力在快退階段最大。設(shè)進(jìn)油路壓力損失∑?p=0.5MPa，則液壓泵的最高工作壓力為： MPa 將表二中的流量值代入公式中，（其中為系統(tǒng)的泄漏修正系數(shù)，一般取為=1.1~1.3)分別求出快進(jìn)及工進(jìn)階段的供油量。 快進(jìn)快退時(shí)泵的供油量為： =1.1×18L/min=19.8L/min 工進(jìn)時(shí)泵的流量為： =1.1×0.94L/min=1.04L/min 考慮到節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，溢流閥的性能特點(diǎn)。應(yīng)加上溢流閥穩(wěn)定工作時(shí)的最小溢流量一般取為3L/min。 選擇=25ml/min的TB1型的單聯(lián)葉片泵，額定轉(zhuǎn)速=960r/min。則泵的額定流量為： ==25×960×0.9×0.001 L/min =21.62L/min 由表二看出，快退階段的功率最大。所以根據(jù)快退階段功率計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率。設(shè)快退時(shí)進(jìn)油路的壓力損失??p＝0.21MPa。液壓泵的總效率為p=0.7,則電動(dòng)機(jī)功率為： = =673w 查電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品樣本，選用Y901－6型異步電動(dòng)機(jī)P＝1.11W,n=910r/min 圖3-2液壓泵站示意圖 2. 選擇液壓閥 根據(jù)所畫液壓系統(tǒng)圖，計(jì)算分析通過各液壓閥的最大油壓和最大流量，選擇各液壓閥的規(guī)格型號(hào)。 表3－4 液壓元件的規(guī)格型號(hào) 序 號(hào) 元件名稱 通過流量Q/(L/min) 規(guī)格型號(hào) 12 三位五通電磁換向閥 38 3SEF3Y-E10B 14 壓力繼電器 DP-63B 10 調(diào)速閥 13.82 AF3-Ea10B 11 背壓閥 0.48 YF3-10B 3. 選擇輔助元件 油管內(nèi)徑可參照所接元件的接頭尺寸確定，也可以根據(jù)管路的允許流速計(jì)算。 系統(tǒng)采18mm×1.6mm無縫鋼管。 油箱容量定位： =(5~7)×19=95~133L 3.6 液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算 3.6.1 系統(tǒng)壓力損失計(jì)算 （1）快速退回時(shí) 快速退回階段的流量最大，并且液壓缸有桿腔進(jìn)油，故回油流量最大，是進(jìn)油量的1/c倍，即：1/C=1/0.44=2.27倍，進(jìn)回油路壓力損失應(yīng)分別計(jì)算。 1）進(jìn)油路 已知：管長(zhǎng)≈2m;流量Q＝1050cm2/s=62.9L/min;管徑d=32mm;粘度v=0.20m2/s;密度ρ=900kg/m2。單向閥一個(gè)，=0.2MPa；換向閥一個(gè)，=0.2MPa；單向順序閥（反向流）一個(gè)，＝0.2MPa；直角彎頭一個(gè)，＝1.12。 由此可算得： 流速 v===131cm/s=1.31m/s 雷諾數(shù) Re= = =2096，屬層流； 沿程阻力系數(shù) λ＝ =0.036 沿程壓力損失 ===0.002MPa 局部壓力損失 =? = + =0.14MPa 進(jìn)油路總壓力損失： ＝+=0.002+0.14=0.142MPa 2) 回油路 已知：流量Q===2386cm3=143L/min;管長(zhǎng)l≈1m;換向閥一個(gè)， =0.2MPa;直角彎頭一個(gè)，＝1.12；其余與進(jìn)油路一樣。 由此可算得： 流速 =297cm/s=2.97m/s 雷諾數(shù) 4752,紊流； 沿程阻力系數(shù) λ＝0.3164Re?=0.3164×4752-=0.038 沿程壓力損失 =4713.7Pa=0.0047MPa 局部壓力損失 =＋ = =0.12MPa 回油路總壓力損失 ＝+=0.0047+0.12=0.125MPa （2）慢速折彎時(shí) 從快速退回行程的壓力損失計(jì)算可看出，沿程壓力損失與局部壓力損失相比很小。在慢速折彎行程，流量更小，使得沿程壓力損失更小，故可忽略不計(jì)，只考慮局部壓力損失。 進(jìn)油路： 已知：流量Q=542cm2/s=32.5L/min；其余與前相同。 由此可算得： 進(jìn)油路壓力損失為 = + ?+ + =0.2×+0.2× + =0.03MPa 2) 回油路 已知：流量Q=542×0.44=238cm2/s=14.28L/min，單向順序閥（正向流），＝0.3,其余從前。 由此可算得： 回油路壓力損失為: = =++ =0.2×+ +0.3× =0.004MPa 3) 系統(tǒng)壓力的調(diào)節(jié) 對(duì)工作行程（慢速折彎）時(shí)系統(tǒng)壓力的調(diào)節(jié)如下： 安全閥調(diào)節(jié)壓力為 >++ =+0.004× =Pa=24.35MPa 單向順序閥調(diào)節(jié)壓力為： P>- =-4000=0.75×Pa=0.75MPa 3.6.2 系統(tǒng)發(fā)熱及溫升計(jì)算 1）發(fā)熱量估算 從整個(gè)工作循環(huán)看，功率變化較大，計(jì)算平均發(fā)熱量。從速度循環(huán)圖可近似計(jì)算各階段的時(shí)間： 快速下降 ≈=7.85s； 慢速折彎 啟動(dòng)時(shí)初壓 ==1.25s 終壓 ===0.83s 快速退回 ＝=3.77s 循環(huán)周期 T=+++ =7.85+1.25+0.83+3.77 =13.7s 從功率循環(huán)圖可求出各階段液壓缸的輸出功率。但應(yīng)扣除液壓缸的機(jī)械效率因 素的影響，因功率循環(huán)圖是液壓缸的輸入功率的變化規(guī)律。 快速下降 ≈0 慢速，初壓 ≈ ==0.3kW 終壓 該段較復(fù)雜，可從速度，負(fù)載循環(huán)圖來求均值： =Fv =（1000000+5×10000)×（0.012＋0）×2×2 =3150w=3.15kw 快速退回≈0.87=0.87×0.91=0.79kW 從壓力，流量循環(huán)圖求各階段液壓泵輸入流量。 快速下降：=1.1×62=68.2L/min=1137cm2/s =+=0+0.142=0.14MPa (近似用快退工況壓力損失數(shù)據(jù)） ===187W 慢速折彎，初壓 ==1.1×32.5=35.75L/min=596cm2/s ==0.61+0.04=0.65MPa ===456W 終壓 = ==17.88L/min=298cm2/s = =12.76+0.03=12.8MPa ==4488W 快速退回： = =0.83+0.142=0.97MPa = =1.1×62.9=62.19L/min=1153cm2/s ==1316W 系統(tǒng)的發(fā)熱量為： H=[(-)+(-)+(-) +(-)]/T =[(0.187-0)×7.85+(0.456-0.3)×1.25+(4.488-3.15)×0.83 +(1.316-0.79)×3.77] /13.7 =0.347kW 2）系統(tǒng)熱平衡溫度計(jì)算 設(shè)油箱邊長(zhǎng)比為1：1：1～1：2：3范圍，油箱散熱面積為 A=0.065V=0.065×378=3.4m2 假定自然通風(fēng)不好，取油箱散熱系數(shù)為 =0.008Kw/m2 室內(nèi)環(huán)境溫度為30攝氏度，系統(tǒng)熱平衡溫度為 =+ =30+=43 滿足≤[t]=50,油箱容量合適。 4升降舞臺(tái)三層液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1確定液壓系統(tǒng)的工作要求 根據(jù)工作要求，確定該系統(tǒng)的工作循環(huán)為工進(jìn)－工退－原位停止。根據(jù)具體加工要求就計(jì)算得出：工作進(jìn)給時(shí)的速度應(yīng)在20～120mm/min(0.0003~0.002m/s)范圍內(nèi)作無極調(diào)速，運(yùn)動(dòng)部件的最大行程為3m，其中工作行程為2m。運(yùn)動(dòng)部件的自重 為0.6t，啟動(dòng)換向時(shí)間為=0.05=0.05。系統(tǒng)豎直放置的垂直導(dǎo)軌的靜摩擦系數(shù) =0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)為=0.1。 4.2 分析液壓系統(tǒng)的工況 工進(jìn)階段： F===6553.3N 工退階段： F==6553.3N 表4-1 液壓系統(tǒng)在各階段的速度和負(fù)載 階段 速度v/(m/s) 負(fù)載F/N 工進(jìn) 0.0003～0.002 6553.3 工退 0.0003～0.002 6553.3 4.3確定液壓缸的主要參數(shù) 1.初選液壓缸的工作壓力 根據(jù)計(jì)算得出各階段負(fù)載值的最大值，并參照同類升降舞臺(tái)取液壓缸工作壓力為0.7MPa。 2.確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 最大負(fù)載為工進(jìn)階段負(fù)載F=6553.3N，求得 D===0.11m=110mm 根據(jù)液壓缸內(nèi)徑系列將所計(jì)算的值圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，取D=110mm。 為規(guī)定工進(jìn)與工退速度相同采用差動(dòng)連接，則d=0.7D，所以 d=0.7×110=77mm 根據(jù)液壓缸內(nèi)徑系列將所計(jì)算的值圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。 取d=80mm。 由D=110mm d=80mm算出液壓缸無桿腔有效工作面積為 ＝==50.24cm2 工作進(jìn)給采用調(diào)速閥調(diào)速，查產(chǎn)品樣本調(diào)速閥的最小穩(wěn)定流量=0.05L/min 工進(jìn)速度=20mm/min ，則 ==25cm2<< 能滿足低速穩(wěn)定性要求。 3.計(jì)算液壓缸的工作壓力 流量和功率 1）計(jì)算工作壓力 根據(jù)有關(guān)資料，系統(tǒng)的背壓在0.5～0.8MPa范圍內(nèi)選取。暫定：工進(jìn)時(shí)背壓=0.8MPa;液壓缸在工組循環(huán)各階段的工作壓力P按下面的公式計(jì)算得出。 工作進(jìn)給階段： =+ =+=1.1MPa 工作退回階段 =+＝＋94.99×0.5××50.24 =2.3MPa 2）計(jì)算液壓缸的輸入流量 根據(jù)最大工進(jìn) 工退速度V=0.002m/s。計(jì)算液壓缸各階段所應(yīng)輸入 的流量。 工進(jìn)階段： ==94.99×0.0001×0.002=0.02×0.001m/s=1.2L/min 工退階段： ==94.99×0.0001×0.002=0.02×0.001m/s=1.2L/min 3）計(jì)算液壓缸的輸入功率 工進(jìn)階段 ==1.11×0.02×1000=22.2W=0.0222kW 工退階段 ==1.11×0.02×1000=22.2W=0.0222kW 將以上計(jì)算得出的壓力 流量和功率值列于表二中 表4-2 液壓缸在各工作階段的壓力 流量和功率 階段 工作壓力P/Ma 輸入流量Q/(L/min) 輸入功率P/kw 工作進(jìn)給 1.11 1.2 0.0222 工作退回 1.11 1.2 0.0222 4.4 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 豎直升降液壓系統(tǒng)原理圖 4.5 選擇液壓元件 1.選擇液壓泵 已知：液壓缸的工作壓力在工作進(jìn)給階段最大。設(shè)進(jìn)油路壓力損失=0.5MPa，則液壓泵的最高工作壓力為 ≥+=(1.11+0.5)MPa=1.61MPa 在泵的最高工作壓力上，則考慮再加上25%的壓力儲(chǔ)備，所以泵的額定壓力應(yīng) 為 ＝1.61＋1.11×25%＝1.88MPa 將表4-2中的流量值代入公式≥中（其中k為系統(tǒng)的泄漏修正系數(shù)，一般取為=1.1~1.3)分別求工進(jìn)與工退階段的供油量。 工進(jìn)時(shí)泵的流量為： ≥=1.1×1.2=1.32L/min 工退時(shí)泵的流量為： ≥=1.1×1.2=1.32L/min 考慮到節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中溢流閥的性能特點(diǎn)，應(yīng)加上溢流閥穩(wěn)定工作時(shí)的最小溢流量。溢流量一般取為3L/min。 查產(chǎn)品樣本選用排量為V=6ml/r的PB1型的單聯(lián)葉片泵。則泵的額定流量為： ==6×0.001×960×0.9=5.18L/min 設(shè)工進(jìn)時(shí)進(jìn)油路的壓力損失為=0.2MPa，液壓泵的總效率為=0.7，則電動(dòng)機(jī)的功率為： = ==161.57W 查電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用YB801-24的異步電動(dòng)機(jī)p=0.55k n=1390 r/min 。 液壓泵站工作原理圖 2.選擇輔助元件 油箱內(nèi)徑可參照所接元件的接頭尺寸確定，也可以根據(jù)管路的允許流速計(jì)算。本系統(tǒng)采用18mm×1.6mm無縫鋼管。 油箱容量定為： =(5~7)×6=30~42L 4.6 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 1 系統(tǒng)壓力損失估算 1）快進(jìn)時(shí)液壓缸差動(dòng)連接，進(jìn)油路壓力總損失為 =+ + =0.2×+0.5×+0.3× 有桿腔與無桿腔的壓力差： =- =0.5×+0.2×+0.3× =0.046+0.029+0.199 =0.274MPa 2）工進(jìn) 進(jìn)油路的總損失為： =0.5×＋0.5×+0.3× =0.8MPa 液壓缸回油腔的壓力P2為 =0.5×+0.6+0.3×=0.637MPa 考慮到壓力繼電器的動(dòng)作壓力比系統(tǒng)工作壓力髙0.5MPa，因此溢流閥的調(diào)定 壓力為： >+ + =3.75+0.5×+0.5+0.5 =4.75MPa 3）快退 進(jìn)油路壓力總損失為： =0.2×+0.5×=0.082MPa 回油路總壓力損失為： =0.2×+0.5× +0.2× =0.592MPa 則快退階段，液壓泵的工作壓力Pp為 =+=(1.5+0.082)=1.582MPa 2 溫升驗(yàn)算 以工進(jìn)時(shí)的消耗功率計(jì)算溫升。 工進(jìn)時(shí)，液壓缸的有效功率為： ==0.0278kW 發(fā)熱功率為： =0.556-0.0278=0.529kW 油箱散熱面積 A=6.5V=2.85m2 溫升：==22.8 式中，取散熱系數(shù)。溫升在允許的范圍內(nèi)，可不設(shè)冷卻裝置。 升降舞臺(tái)總體液壓系統(tǒng)原理圖 5液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析 擬定液壓系統(tǒng)原理圖是整個(gè)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最重要的一環(huán)節(jié)，它的好壞從根本上影響整個(gè)液壓系統(tǒng)。因此本次設(shè)計(jì)中對(duì)有些回路考慮了多個(gè)方案并進(jìn)行了分析比較。 5.1液壓回路的選擇 5.1.1 確定供油方式 根據(jù)前幾節(jié)的工況分析，在本設(shè)計(jì)中選用限壓式變量葉片泵和蓄能器聯(lián)合供油的方式，蓄能器在系統(tǒng)中作為應(yīng)急能源，限壓式變量葉片泵可根據(jù)系統(tǒng)的負(fù)載變化自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出流量具有降低能源消耗、限制油液溫升的特點(diǎn)，還具有自吸能力好、輸出壓力脈動(dòng)小、對(duì)污染敏感度小、噪聲低，但粘度對(duì)效率的影響較大結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功率損失大、價(jià)格較貴。 5.1.2 確定調(diào)速方法 調(diào)速方法有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速和聯(lián)合調(diào)速。在本設(shè)計(jì)中選用選用限壓式變量葉片泵和調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速回路，容積節(jié)流調(diào)速回路由變量泵供油，用流量閥改變進(jìn)入液壓缸的流量，以實(shí)現(xiàn)工作速度的調(diào)節(jié)，這時(shí)泵的供油量自動(dòng)與液壓缸所需的流量相所適應(yīng)。這種回路的特點(diǎn)是效率高、發(fā)熱?。ū裙?jié)流調(diào)速）速度穩(wěn)定性（比容積調(diào)速回路）好。常用于調(diào)速范圍大的中、小功率場(chǎng)合。 5.1.3速度換接回路的選擇 速度換接回路的形式常用行程閥或電磁閥來實(shí)現(xiàn)。行程閥具有換接平穩(wěn)、工作可靠、換接位置精度高，電磁閥具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制靈活、調(diào)整方便。在本設(shè)計(jì)中的快進(jìn)回路與慢速接近回路的換接是采用了由行程開關(guān)控制的電磁換向閥，具有換接位置精度高、換接靈活的優(yōu)點(diǎn)。 5.1.4換向回路的選擇 根據(jù)執(zhí)行元件對(duì)換向性能的要求選擇換向閥機(jī)能和控制方式。在本設(shè)計(jì)中多采用電磁換向閥實(shí)現(xiàn)回路的換向，它具有操作方便、便于布置、低速換向的特點(diǎn)，在泵的卸荷回路中采用了手動(dòng)換向閥。 5.1.5壓力控制回路的選擇 本設(shè)計(jì)中采用了容積節(jié)流調(diào)速，常用溢流閥組成限壓、安全、保護(hù)回路。 5.1.6其他回路的分析與選擇 根據(jù)升降舞臺(tái)的要求，本設(shè)計(jì)中選用了多缸同步回路、順序動(dòng)作回路、平衡回路、瑣緊回路和卸荷回路等。在選擇中對(duì)同步回路和順序動(dòng)作回路做了詳細(xì)的分析。 （1）多缸同步回路： 同步回路是保持兩個(gè)或兩個(gè)以上的液壓缸在運(yùn)動(dòng)中保持相同的位移或相同的速度，常用的有：（a）帶補(bǔ)償措施的串聯(lián)液壓缸同步回路；（b）調(diào)速閥控制的同步回路，；（c）機(jī)械連接同步回路，。 （a）帶補(bǔ)償措施的串聯(lián)液壓缸同步回路 在這個(gè)回路中液壓缸1的有桿腔面積與液壓缸2的無桿腔面積相等便可以實(shí)現(xiàn)兩液壓缸的升降同步。為了保證嚴(yán)格同步，采用取補(bǔ)償措施以避免誤差的累積，在每一次下行運(yùn)動(dòng)中能消除同步誤差。其原理為：當(dāng)換向閥1左位工作時(shí)，兩缸下行，若缸2的活塞先運(yùn)動(dòng)到底，它就觸動(dòng)行程開關(guān)a使電磁鐵3YA通電，壓力油經(jīng)閥2的左位向缸一的有桿腔補(bǔ)油，推動(dòng)活塞繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到底，誤差即被消除；若缸一先運(yùn)動(dòng)到底則觸動(dòng)行程開關(guān)b使電磁鐵4YA通電，壓力油經(jīng)閥二的右位，控制壓力油使液控單向閥3打開，缸2無桿腔的油液經(jīng)液控單向閥3和閥2回油箱，使活塞繼續(xù)運(yùn)行到底。這種串聯(lián)式的同步回路只適用于負(fù)載較小的液壓系統(tǒng)，能保證嚴(yán)格同的步。 (b) 調(diào)速閥控制的同步回路 在這個(gè)回路中，兩個(gè)調(diào)速閥分別調(diào)節(jié)兩液壓缸活塞的運(yùn)動(dòng)速度，仔細(xì)調(diào)整兩個(gè)調(diào)速閥的開口可使兩液壓缸在同一個(gè)方向上實(shí)現(xiàn)速度同步。這種同步回路的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并且速度可調(diào)，但是由于油溫變化及調(diào)速閥性能差異等影響，顯然這種回路不易保證位置同步，且調(diào)整麻煩，速度同步精度也比較低，一般在5%～7%左右。 (c) 機(jī)械連接同步回路 其特點(diǎn)是：回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，但只適用于兩缸載荷相差不大的場(chǎng)合，連接應(yīng)具有良好的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)和剛性，否則，回出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。 根據(jù)以上分析，在本設(shè)計(jì)中對(duì)同步精度要求較高，所以選用a方案。 (2) 順序動(dòng)作回路： 常用的順序動(dòng)作回路可分為壓力控制、行程控制和時(shí)間控制三類，其中前兩類應(yīng)用的較多。 （a）壓力控制的順序動(dòng)作回路： 壓力控制就是利用液壓系統(tǒng)工作過程中的壓力變化來使執(zhí)行件按順序先后動(dòng)作，這是液壓獨(dú)具的控制特性。壓力控制的順序動(dòng)作回路一般用順序閥或壓力繼電器來實(shí)現(xiàn)。在本設(shè)計(jì)中采用的順序閥控制的順序動(dòng)作回路，其優(yōu)點(diǎn)在于動(dòng)作靈敏安裝連接方便。 (b) 用行程控制的順序動(dòng)作回路 行程控制就是利用執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)到一定位置時(shí)發(fā)出控制信號(hào)，使下一個(gè)執(zhí)行元件開始動(dòng)作。行程控制可利用行程閥和行程開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。利用行程閥實(shí)現(xiàn)的順序動(dòng)作回路可靠，但動(dòng)作順序一旦確定再改變就困難，且管道長(zhǎng)、布置麻煩。 5.1.7 舞臺(tái)升降液壓系統(tǒng)工作原理 該系統(tǒng)采用變量葉片泵和蓄能器聯(lián)合供油的方式，液壓泵為限壓式變量葉片泵，最高工作壓力為6.3。溢流閥4作安全閥用，其調(diào)整壓力為7。手動(dòng)換向閥5用于卸荷，過濾器6的過濾精度為10，用于回油過濾，當(dāng)回油壓力超過0.3時(shí)系統(tǒng)報(bào)警，此時(shí)應(yīng)更換過濾器的濾芯。 5.1.8液壓系統(tǒng)組成及工作原理 舞臺(tái)升降：油泵電機(jī)啟動(dòng)后，雙聯(lián)油泵1開始工作，但大流量泵和小流量泵均處于卸荷狀態(tài)。舞臺(tái)上升時(shí)，電磁鐵YA6得電，升降回路升壓，大流量泵輸出的液壓油分別通過換向閥4~8再經(jīng)四個(gè)液控單向閥12~15進(jìn)入四個(gè)液壓缸無桿腔，產(chǎn)生推力，克服舞臺(tái)重量和導(dǎo)軌副摩擦推動(dòng)舞臺(tái)上升。因液壓缸尺寸較大，舞臺(tái)上升速度較慢（設(shè)計(jì)上升速度為0.02m/s），為減少液壓元件的數(shù)量，保障系統(tǒng)的可靠性，不設(shè)置調(diào)速元件而采取由油泵和液壓缸尺寸予以直接保證的設(shè)計(jì)方案；當(dāng)舞臺(tái)停止上升或到達(dá)最大行程時(shí)，電磁鐵YA6失電，換向閥25處于左位，主回路卸壓。由于液控單向閥12~15鎖死，舞臺(tái)停止在鎖死位置；舞臺(tái)下降時(shí)，電磁鐵YA5、?YA6得電，系統(tǒng)控制回路升壓，高壓油進(jìn)入液控單向閥12~15的先導(dǎo)控制閥，將液控單向閥打開，同時(shí)YA1～YA4得電，換向閥4～7接油箱，舞臺(tái)依靠自重下降。下降速度可由調(diào)速閥12~15調(diào)定。同步控制：本系統(tǒng)四條同步支路所選用的元件型號(hào)相同、各支路輸入流量相同，可以較好的保證四個(gè)伸縮式油缸的同步上升、同步下降。 平衡控制：為使四個(gè)液壓缸產(chǎn)生相同的推力，系統(tǒng)中采用四個(gè)單向閥16~19將四條支路隔離開，然后用一個(gè)溢流閥20進(jìn)行壓力控制，保證各支路設(shè)定壓力相同。 舞臺(tái)伸縮：考慮到施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地有限，為節(jié)約空間，提高效率，本設(shè)計(jì)中采用了雙聯(lián)式油泵。大流量泵用于驅(qū)動(dòng)舞臺(tái)升降，小流量泵用于驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)帶動(dòng)舞臺(tái)伸縮。兩種運(yùn)動(dòng)可以獨(dú)立控制，互不干涉。油泵啟動(dòng)時(shí)，通過換向閥27卸壓；需要控制舞臺(tái)外伸時(shí)，電磁鐵YA9、YA7得電，換向閥24處于左位。高壓油經(jīng)閥24進(jìn)入液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)其伸縮，通過馬達(dá)輸出軸齒輪與齒圈傳遞舞臺(tái)以驅(qū)動(dòng)力矩。若YA9、YA7得電，則馬達(dá)驅(qū)動(dòng)舞臺(tái)反轉(zhuǎn)。單向閥22、23和溢流閥26組成液壓馬達(dá)過載保護(hù)回路。 5.2 液壓元件的選擇 5.2.1 液壓泵的選擇 根據(jù)前三節(jié)對(duì)液壓系統(tǒng)的工況分析來確定泵的最高工作壓力和最大供油量： （1）液壓泵的最高工作壓力： ＋=（3.6＋0.6）=4.2 （2）液壓泵的最大供油量： 取K=1.1 則：=1.1=1.1×39.1=43 查《液壓元件產(chǎn)品樣本》手冊(cè)，選用YBX-40B型限壓式變量葉片泵，其技術(shù)參數(shù)為： 驅(qū)動(dòng)功率：P=9.8 KW （3）確定電動(dòng)機(jī)功率： 限壓式變量葉片泵的驅(qū)動(dòng)功率可按流量特性曲線拐點(diǎn)處的流量、壓力值計(jì)算。一般情況下可取 ：=0.8，。 則： 式中：——液壓泵的總效率，查表取=0.7 ——液壓泵的最大工作壓力（） ——液壓泵的額定流量（） 所以：=4.7 （KW） 查手冊(cè)選擇Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，Y132M—4型，額定功率=7.5 KW 同步轉(zhuǎn)速。 5.2.2 液壓閥的選擇 根據(jù)液壓系統(tǒng)原理圖計(jì)算液壓閥在不同工況時(shí)的工作壓力和最大實(shí)際流量，將計(jì)算值填入表5—1、5—2、5—3中，最后確定液壓閥規(guī)格。 表5—1液壓元件明細(xì)表（單層舞臺(tái)的伸縮回路） 序號(hào) 名 稱 型 號(hào) 規(guī) 格 實(shí)際流量/ L· 快進(jìn) 慢速接近 快退 1 限壓式變量葉片泵 YBX-40B 6.3 91.4 16.5 0.2～0.3 16 2 單向閥 AF2-Fa10B 6.3 100 < 0.2 16.5 0.2～3.2 16 3 單向節(jié)流閥 MK10G12 6.3 50 4 溢流閥 YF3-10L 4 63 5 手動(dòng)換向閥 22S-H10B 31.5 100 6 過濾器 RS60×100A10CF 1 < 0.2 7 手動(dòng)換向閥 22S-H10B 31.5 100 8 三位四通電磁換向閥 34DF3O16B-A 6.3 80 < 0.2 16.5 0.2～3.2 16 9 三位四通電磁換向閥 34DF3M16B-A 6.3 25 < 0.2 16.5 0.2～3.2 16 10 單向調(diào)速閥 QA-F10D-U 6.3 40 < 0.2 16.5 0.2～3.2 16 11 兩位三通電磁換向閥 23DF3-6B2A 6.3 25 < 0.2 16.5 0.2～3.2 16 12 三位四通電磁換向閥 34DF3O6B-A 6.3 25 < 0.2 13 液控單向閥 YAF3-a10B 6.3 40 < 0.2 14 壓力繼電器 ST-02-B-20 0.7～7 表5—2液壓元件明細(xì)表（單層舞臺(tái)的升降回路） 序號(hào) 名 稱 型 號(hào) 規(guī) 格 實(shí)際流量/ L· 上 升 下 降 15 三位四通電磁換向閥 34DF3M10B-A 6.3 40 < 0.2 < 25 < 18.8 16 單向順序閥（作背壓） AXF3-10B 0.5～6.3 63 背壓時(shí)< 0.3 < 25 < 18.8 17 三位四通電磁換向閥 34DF3O6B-A 6.3 25 < 0.2 18 液控單向閥 YAF3-a10B 6.3 40 < 0.2 19 調(diào)速閥 Q-8H 6.3 25～2.5 < 0.3 < 25 < 18.8 20 三位四通電磁換向閥 34DF3O6B-A 6.3 25 < 0.2 21 液控單向閥 YAF3-a10B 6.3 40 < 0.2 22 三位四通電磁換向閥 34DF3O6B-A 6.3 25 < 0.2 23 液控單向閥 YAF3-a10B 6.3 40 < 0.2 24 壓力繼電器 ST-02-B-20 0.7～7 表5—3液壓元件明細(xì)表（三層舞臺(tái)的升降回路） 序號(hào) 名 稱 型 號(hào) 規(guī) 格 實(shí)際流量/ L· 上 升 下 降 25 三位四通電磁換向閥 34DF3O16B-A 6.3 100 < 0.2 < 80 < 70 26 單向順序閥（作背壓） AXF3-10B 0.5～6.3 63 背壓時(shí)< 0.3 < 39 < 31 27、31、33、57、42、40、 三位四通電磁換向閥 34DF3O6B-A 6.3 25 < 0.2 28、32、34、38、43、41 液控單向閥 YAF3-a10B 6.3 40 < 0.2 30、44 調(diào)速閥 Q-H20 6.3 100～10 < 0.3 < 39 < 31 35、47、48、45 壓力繼電器 ST-02-B-20 0.7～7 36 單向順序閥 AXF3-10B 0.5～6.3 63 進(jìn)油時(shí)< 0.2 < 39 < 31 39 單向順序閥（作背壓） AXF3-10B 0.5～6.3 63 背壓時(shí)< 0.2 < 39 < 31 5.2.3蓄能器的選擇 根據(jù)蓄能器在液壓系統(tǒng)中的功用，確定其類型和主要參數(shù)。 （1）在本設(shè)計(jì)中蓄能器用來作應(yīng)急能源，其有效工作容積為： = 式中：——液壓缸有效工作面積（㎡） ——液壓缸的行程（）=1.17 ——油液損失系數(shù)，一般取=1.2 （2）氣囊式蓄能器總?cè)莘e的（）的計(jì)算： 按等溫過程計(jì)算： 式中：——充氣壓力（絕對(duì)壓力） （） ——最低工作壓力， ——最高工作壓力， ——有效工作容積 查產(chǎn)品樣本手冊(cè)，選用NXQ1-63/10型，公稱容積63 L，公稱壓力。 5.2.4其它輔助元件的確定 （1）油管：取 式中： ——管道中最大流量， 查手冊(cè)，根據(jù)GB/T3683-1992，采用1 型公稱直徑為的一層鋼絲編織 的液壓橡膠軟管。 （2）過濾器： 吸油過濾器：查產(chǎn)品樣本手冊(cè)采用—100×80型，額定壓力為：1.6， 流量：100L/min，過濾精度8