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1 緒論 目前，升降平臺廣泛用于汽車、集裝箱、模具制造，木材加工，化工灌裝等各類工業(yè)企業(yè)及生產(chǎn)流水線，滿足不同作業(yè)高度的升降需求，同時(shí)可配裝各類臺面形式（如滾珠、滾筒、轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)向、傾翻、伸縮），配合各種控制方式（分動(dòng)、聯(lián)動(dòng)、防爆），具有升降平穩(wěn)準(zhǔn)確、頻繁啟動(dòng)、載重量大等特點(diǎn)，有效解決工業(yè)企業(yè)中各類升降作業(yè)難點(diǎn)，使生產(chǎn)作業(yè)輕松自如。 如今的主要幾種升降機(jī)構(gòu)： 按照升降平臺構(gòu)的不同分：剪叉式升降平臺、升縮式升降平臺、套筒式升降平臺、升縮臂式升降平臺、折臂式升降平臺。 按移動(dòng)的方法不同分：固定式升降平臺、拖拉式升降平臺、自行式升降平臺、車載式升降平臺、可駕駛式升降平臺。 其中液壓升降臺，采用液壓技術(shù)，升降平穩(wěn)、噪音低。垂直絲杠升降臺采用絲杠傳動(dòng)方式，實(shí)現(xiàn)雙層臺面的升降，根據(jù)需要可多塊組成升降臺群，能在行程范圍內(nèi)組成不同的臺階，滿足會(huì)議和演出的需要，是舞臺上搭設(shè)亭、臺、樓的理想道具。水平絲杠升降臺，該結(jié)構(gòu)的升降臺具有土建量小、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)線臺面的升降運(yùn)動(dòng)，在行程范圍內(nèi)可任意停止。鏈條式升降臺具有良好的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，保證設(shè)備運(yùn)行時(shí)無傾斜。齒輪齒條式升降臺,傳動(dòng)精確，造價(jià)高。 螺旋器升降臺具有普通升降臺的全部功能，主要特點(diǎn)是設(shè)備占用基坑小，行程大。設(shè)備高度僅200～500mm，行程可達(dá)14m。當(dāng)舞臺建在2層以上的建筑物時(shí)，因空間受到限制時(shí)尤為適合。 本次設(shè)計(jì)的升降臺是采用液壓的驅(qū)動(dòng)方式，它結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，升降平穩(wěn)，操作簡單，維護(hù)方便等特點(diǎn)。適用于倉庫、機(jī)場、車站、工廠等需要搬運(yùn)、裝卸和高空作業(yè)的場所。本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是： （1）利用國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)和成功經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合剪叉式液壓升降臺的具體使用要求，用最少的液壓元件來實(shí)現(xiàn)單叉式液壓升降臺應(yīng)具備的各種動(dòng)作（如：起動(dòng)、上升、下降、快降、停止等）。 （2）設(shè)計(jì)采用兩片剪叉式機(jī)構(gòu)，升降平穩(wěn)，升降行程放大作用突出，結(jié)構(gòu)簡單可靠。 1.1升降臺的發(fā)展現(xiàn)狀 升降臺是一種當(dāng)前應(yīng)用廣泛，發(fā)展良好的將人或貨物升降到某一高度的設(shè)備。我國目前正處于建設(shè)的發(fā)展階段，升降臺的研制，開發(fā)雖然在一定的程度上得到發(fā)展成熟，但是有些地方還需要完善和改進(jìn)，還需要進(jìn)一步的研究。升降臺種類豐富，類型繁多，總的來講，按照升降結(jié)構(gòu)的不同，可分為剪叉式升降臺、升縮式升降臺、套筒式升降臺、升縮臂式升降臺及折臂式升降臺等。按移動(dòng)的方法不同分：固定式升降臺、拖拉式升降臺、車載式升降臺、可駕駛式升降臺等。根據(jù)液壓升降臺的工作原理可分為：剪式舉升臺（非叉式）、移動(dòng)式液壓舉升臺、剪叉式固定液壓升降臺以及直桶式液壓升降臺等。剪叉式升降臺又可以分為電動(dòng)剪叉式和液壓剪叉式。根據(jù)其傳動(dòng)系統(tǒng)的不同又可分為：液壓傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)、齒輪齒條驅(qū)動(dòng)、大螺旋驅(qū)動(dòng)等。車載式升降臺是為了提高升降臺的機(jī)動(dòng)性，將升降臺固定在電瓶搬運(yùn)車或貨車上，它接取汽車引擎動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)車載式升降臺的升降功能，以適應(yīng)廠區(qū)內(nèi)外的高空作業(yè)。車載式升降臺適用范圍廣泛應(yīng)用賓館，大廈，機(jī)場，車站，車間，倉庫等場所的高空作業(yè)等，也可作為臨時(shí)性的高空照明，廣告宣傳等。 液壓傳動(dòng)是機(jī)械設(shè)備中發(fā)展最快的技術(shù)之一，特別是近年來隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，與微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，液壓與氣壓傳動(dòng)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段?，F(xiàn)今，采用液壓傳動(dòng)的程度也成為衡量一個(gè)國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一，如發(fā)達(dá)國家的生產(chǎn)的95%的工程機(jī)械，90%的數(shù)控加工中心，95%以上的自動(dòng)線都采用了液壓傳動(dòng)。 目前使用比較成熟，效果較好的液壓缸斜置驅(qū)動(dòng)的剪叉式升降臺，具有機(jī)構(gòu)緊湊、運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲小、頻響快、傳遞功率大、易于操作等優(yōu)點(diǎn)。但在實(shí)際使用中也存在一些不足，比如負(fù)載不能太大、起重動(dòng)力矩與負(fù)載的比偏大，起始高度較高，有時(shí)液壓升降平臺還會(huì)因?yàn)殚L時(shí)間的負(fù)載而引起漏油，有些升降臺體積較大，占用空間等。 （1）升降臺的發(fā)展前景 升降臺是現(xiàn)代機(jī)械行業(yè)不可缺少的基本設(shè)備，為了滿足不同的升降高度，升降臺分為單級，雙級以及多級；為了滿足不同的功能要求，臺面有棍道式，旋轉(zhuǎn)式和翻轉(zhuǎn)式等。 隨著科技的發(fā)展，為了更好的控制升降臺的升降速度，引入計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)代替開關(guān)液壓閥的形式控制液壓系統(tǒng)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)的智能處理能力，根據(jù)需要同時(shí)控制升降臺的位置和速度，既能保證速度均勻穩(wěn)定，又能更準(zhǔn)確的定位。液壓升降臺正朝著人體化，智能化、集成型和環(huán)保節(jié)能的方向發(fā)展，逐漸運(yùn)用在各個(gè)領(lǐng)域。 1.2幾種典型的升降機(jī) 固定式升降機(jī)是一種升降穩(wěn)定性好，適用范圍廣的貨物舉升設(shè)備主要用于生產(chǎn)流水線高度差之間貨物運(yùn)送；物料上線、下線；工件裝配時(shí)調(diào)節(jié)工件高度；高處給料機(jī)送料；大型設(shè)備裝配時(shí)部件舉升；大型機(jī)床上料、下料；倉儲(chǔ)裝卸場所與叉車等搬運(yùn)車輛配套進(jìn)行貨物快速裝卸等。 根據(jù)使用要求，可配置附屬裝置，進(jìn)行任意組合，如固定式升降機(jī)的安全防護(hù)裝置；電器控制方式；工作平臺形式；動(dòng)力形式等。各種配置的正確選擇，可最大限度地發(fā)揮升降機(jī)的功能，取得最佳的使用效果。 固定式升降機(jī)的可選配置有人工液壓動(dòng)力、方便與周邊設(shè)施搭接的活動(dòng)翻板、滾動(dòng)或機(jī)動(dòng)輥道、防止軋腳的安全觸條、風(fēng)琴式安全防護(hù)罩、人動(dòng)或機(jī)動(dòng)旋轉(zhuǎn)工作臺、液動(dòng)翻轉(zhuǎn)工作臺、防止升降機(jī)下落的安全支撐桿、不銹鋼安全護(hù)網(wǎng)、電動(dòng)或液動(dòng)升降機(jī)行走動(dòng)力系統(tǒng)、萬向滾珠臺面?！　? 液壓升降機(jī)廣泛適用于汽車、集裝箱、模具制造，木材加工，化工灌裝等各類工業(yè)企業(yè)及生產(chǎn)流水線，滿足不同作業(yè)高度的升降需求，同時(shí)可配裝各類臺面形式（如滾珠、滾筒、轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)向、傾翻、伸縮），配合各種控制方式（分動(dòng)、聯(lián)動(dòng)、防爆），具有升降平穩(wěn)準(zhǔn)確、頻繁啟動(dòng)、載重量大等特點(diǎn)，有效解決工業(yè)企業(yè)中各類升降作業(yè)難點(diǎn)，使生產(chǎn)作業(yè)輕松自如。 1.3液壓升降機(jī)的原理 液壓升降機(jī)由行走機(jī)構(gòu)，液壓機(jī)構(gòu)，電動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，支撐機(jī)構(gòu)組成的一種升降機(jī)設(shè)備。液壓油由葉片泵形成一定的壓力，經(jīng)濾油器、隔爆型電磁換向閥、節(jié)流閥、液控單向閥、平衡閥進(jìn)入液缸下端，使液缸的活塞向上運(yùn)動(dòng)，提升重物，液缸上端回油經(jīng)隔爆型電磁換向閥回到油箱，其額定壓力通過溢流閥進(jìn)行調(diào)整，通過壓力表觀察壓力表讀數(shù)值。 液缸的活塞向下運(yùn)動(dòng)（既重物下降）。液壓油經(jīng)防爆型電磁換向閥進(jìn)入液缸上端，液缸下端回油經(jīng)平衡閥、液控單向閥、節(jié)流閥、隔爆型電磁換向閥回到油箱。為使重物下降平穩(wěn)，制動(dòng)安全可靠，在回油路上設(shè)置平衡閥，平衡回路、保持壓力，使下降速度不受重物而變化，由節(jié)流閥調(diào)節(jié)流量，控制升降速度。 為使制動(dòng)安全可靠，防止意外，增加液控單向閥，即液壓鎖，保證在液壓管線意外爆裂時(shí)能安全自鎖。安裝了超載聲控報(bào)警器，用以區(qū)別超載或設(shè)備故障。電器控制系統(tǒng)通過防爆按鈕SB1—SB6來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，隔爆型電磁換向閥的換向，以保持載荷提升或下降，且通過“LOGO”程序調(diào)整時(shí)間延遲量，避免電機(jī)頻繁起動(dòng)而影響使用壽命。 a）結(jié)構(gòu)示意 b）液壓控制回路 圖1-1 兩套剪式升降機(jī)構(gòu) 目前我國的升降臺一般分為液壓升降臺和機(jī)械升降臺兩種類型：液壓升降臺主要是油缸斜置結(jié)構(gòu)的單刀撐式升降臺以及油缸垂直直頂結(jié)構(gòu)的油缸直頂式升降臺，油缸直頂式升降臺由于其要求基坑深度特別深且油缸太長、成本高，在國內(nèi)目前還沒有廠家生產(chǎn)這種類型的升降臺：國內(nèi)液壓升降臺普遍采用單刀撐式升降臺，這種類型的液壓升降臺占用基坑淺，是中小型升降臺優(yōu)先選用的一種驅(qū)動(dòng)形式，但由于其結(jié)構(gòu)上固有的一些原因，特別在大行程要求下受到較大的限制，無法滿足現(xiàn)代機(jī)械高速、重載、大行程的要求。另外，液升降臺由于受國產(chǎn)液壓元件可靠性、穩(wěn)定性的限制也影響到該類設(shè)備的應(yīng)用前景。 傳統(tǒng)的機(jī)械升降臺通常都是采用一臺驅(qū)動(dòng)機(jī)通過長地軸至減速器一絲杠螺母傳動(dòng)或齒輪齒條傳動(dòng)、鏈條鏈輪傳統(tǒng)、鋼絲繩牽引等來實(shí)現(xiàn)升降臺的運(yùn)動(dòng)，機(jī)械升降臺相對于液壓升降臺而言，總的說來，它彌補(bǔ)了液壓升降臺的主要缺陷，但機(jī)械升降臺設(shè)備要求基坑較深，而且由于這種傳動(dòng)形式的傳動(dòng)。鏈較長，所以驅(qū)動(dòng)機(jī)功率大、效率較低，在安裝、調(diào)試過程中要求精度較高，最主要的是一般在臺面形狀為矩形、圓形等規(guī)則形狀的場合使用，不便于在不規(guī)則臺面形狀的場合下布置傳動(dòng)。 在國際上目前己有先進(jìn)的螺旋升降器為驅(qū)動(dòng)單元，多驅(qū)動(dòng)單元組成大型升降臺升降驅(qū)動(dòng)的設(shè)備。但其驅(qū)動(dòng)單元的造價(jià)昂貴，而且驅(qū)動(dòng)單元的核心部件所用材料目前在國內(nèi)還無法制造、加工。故在機(jī)械升降臺中，要推出多種能滿足各種不同臺面形狀要求、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、定位精度高的新型升降臺就顯得格外的重要和必要。 本次設(shè)計(jì)的20英尺雙叉式升降臺主要用于倉庫、機(jī)場、碼頭、車站等地。該裝卸平臺為自行式單升降平臺結(jié)構(gòu)，平臺滾輪采用橫向傳送方式；結(jié)構(gòu)緊湊，在機(jī)場上可作短距離移動(dòng)。采用從飛機(jī)后艙門裝卸貨物，對飛機(jī)裝卸時(shí)，裝卸平臺由飛機(jī)尾部橫向移動(dòng)自行接近，并與機(jī)內(nèi)輸送裝置接軌，對接方便快捷。與其他縱向傳送平臺相比，極大地節(jié)省了與飛機(jī)的對接時(shí)間，提高了作業(yè)效率。平臺主要由機(jī)架及行走裝置、貨物輸送裝置、液壓系統(tǒng)、動(dòng)力單元和電氣控制系統(tǒng)五大部分組成。裝貨時(shí)，裝卸平臺自行至飛機(jī)后艙門，將運(yùn)輸車上的集裝貨物滾至平臺上，液壓舉升裝置將集裝貨物舉升至飛機(jī)后艙機(jī)內(nèi)傳送裝置高度，由螺旋式萬向滾輪傳送系統(tǒng)將集裝貨物輸送至機(jī)艙內(nèi)。卸貨程序相反。 1.3.1基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)多年的研究，借鑒國內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，研制開發(fā)的重型升降臺采用液壓驅(qū)動(dòng)，選用大功率、大排量的液壓泵站，滿足重型載荷的要求；采用液壓雙鎖結(jié)構(gòu)，使自鎖性更可靠；采用滾輪導(dǎo)軌，使升降臺升降有導(dǎo)向，減少水平偏擺量；采用重型撐梁、單片剪刀撐結(jié)構(gòu)，焊接式底座和臺面梁，保證臺面垂直升降，運(yùn)行平穩(wěn)，行程大。剪刀撐結(jié)構(gòu)將內(nèi)外支架體連接成剪刀叉狀，剪刀叉開合撐起或降下臺面梁，該結(jié)構(gòu)是單層升降臺中最常用、最可靠、也最容易實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu),它通過選用不同功率不同流量的泵站，布置不同數(shù)量的液壓缸，設(shè)計(jì)不同大小的內(nèi)外支架撐梁體，采用不同片數(shù)的支撐等，可實(shí)現(xiàn)不同載荷、不同行程、不同臺面規(guī)格的任意單層升降臺如1-2所示。 圖1-2 雙跨液壓升降臺剪刀撐結(jié)構(gòu)簡圖 內(nèi)支架由2根重型撐梁體，兩端各由1根端梁管連接成矩形框架，中間連接1根中梁管，作為液壓缸的支撐梁。外支架是2根重型撐梁體，兩端各由一個(gè)端梁管連接成矩形框架。內(nèi)、外支架套在一起由中間軸連接成剪刀叉狀。內(nèi)支架撐梁體的一端以鉸鏈形式聯(lián)結(jié)于上臺梁，另一端安裝走輪，以便在底座軌道上行走。外支架的一端以鉸鏈形式聯(lián)結(jié)于底座，另一端安裝走輪，以便在上臺梁下平面的軌道上行走。4根液壓油缸通過油缸支耳并排安裝在外支架固定在底座一端的端梁管上，油缸的另一端通過活塞桿支耳安裝在內(nèi)支架中梁管上。底座上和上臺梁下平面裝有水平導(dǎo)軌，當(dāng)液壓油缸伸縮時(shí)，拉動(dòng)兩剪刀叉內(nèi)外支架撐梁體上下2組走輪在軌道上水平運(yùn)動(dòng)，撐起或降下臺面梁，既起導(dǎo)向作用，也實(shí)現(xiàn)了升降臺上升和下降的目的。 1.3.2剪刀撐升降原理 液壓缸驅(qū)動(dòng)的剪刀撐機(jī)構(gòu)具有噪聲小(易于控制隔離)、行程大、舉升力大、落下后自身高度小、工作平穩(wěn)可靠等優(yōu)點(diǎn)。在理論上充分考慮最小起升角，及重載條件下，剛度、穩(wěn)定度等重點(diǎn)、難點(diǎn)問題研究。 1.4 升降機(jī)的安全使用注意事項(xiàng) （1）防墜安全器 防墜安全器是施工升降機(jī)上重要的一個(gè)部件，要依靠它來消除吊籠墜落事故的發(fā)生，保證乘員的生命安全。因此防墜安全器出廠試驗(yàn)非常嚴(yán)格的，出廠前由法定的檢驗(yàn)單位對它進(jìn)行轉(zhuǎn)矩的測量，臨界轉(zhuǎn)速時(shí)測量，彈簧壓縮量的測量，每臺都附有測試報(bào)告，組裝到施工升降機(jī)上后進(jìn)行額定載荷下的墜落試驗(yàn)，而工地上使用中的升降機(jī)都必須每三個(gè)月就要進(jìn)行一次墜落試驗(yàn)。對出廠兩年的防墜安全器（防墜安全器上出廠日期），還必須送到法定的檢驗(yàn)單位進(jìn)行檢測試驗(yàn),以后每年檢測一次。到目前為止很少有人送檢，有些工地甚至連每三個(gè)月檢測一次墜落試驗(yàn)都不做，都認(rèn)為自己的防墜安全器沒有問題，可是一旦出了事故就后悔莫及。為什么不按制度定期試驗(yàn)和送檢呢？使用單位盲目認(rèn)為不壞就算好。實(shí)際上防墜安全器好壞只能通過試驗(yàn)和送檢才能判斷好壞，日常運(yùn)行中是無法確定其是否好壞的，對那些超期服役的防墜安全器，建議還是早些送檢和定期試驗(yàn)為好，只有做到心中有數(shù)，才能將惡性事故防患于未然。 （2）安全開關(guān) 升降機(jī)的安全開關(guān)都是根據(jù)安全需要設(shè)計(jì)的，有圍欄門限位、吊籠門限位、頂門限位、極限位開關(guān)、上下限位開關(guān)、對重防斷繩保護(hù)開關(guān)等。一些工地上為了省事將一些限位開關(guān)人為取消和短接或損壞后不及時(shí)修復(fù)，就等于取消了這幾道安全防線，種下了事故隱患。例：吊籠要裝載長東西，吊籠內(nèi)放不下需伸出吊籠外，而人為取消門限位或頂門限位，在上述安全設(shè)施不完善或不完好的情況下，照樣載人載物，這種違章作業(yè)是拿人生命開玩笑的，為了避免事故隱患的發(fā)生，希望使用單位領(lǐng)導(dǎo)加強(qiáng)管理，嚴(yán)格要求升降機(jī)維護(hù)和操作人員定期檢查各種安全開關(guān)的安全可靠性，杜絕事故的發(fā)生。 （3）齒輪、齒條的磨損更換 工地上的施工，作業(yè)環(huán)境條件惡劣，水泥、砂漿、塵土不可能消除干凈，齒輪與齒條的相互研磨，齒都磨尖了仍然還在使用，應(yīng)當(dāng)引起重視。眾所周知，齒形應(yīng)如同一個(gè)懸臂梁，當(dāng)磨損到一定尺寸時(shí)，必須更換齒輪（或齒條）。磨損到什么程度就要停止使用更換新的呢？可以采用25-50mm公法線千分尺進(jìn)行測量，當(dāng)齒輪的公法線長度由37.1mm磨損到小于35.1mm尺寸時(shí)（2個(gè)齒）就必須要更換新齒輪。當(dāng)齒條磨損后，由齒厚卡尺測量，弦高為8mm時(shí)齒厚從12.56mm磨損到小于10.6mm時(shí)，齒條一定要更換了，然而工地上很多“老掉牙”的齒輪、齒條的升降機(jī)仍然在超期服役使用，為了安全起見，必須更換新配件。 （4）暫載率的定義 工地上的升降機(jī)頻繁作業(yè)，利用率高，但不得不考慮電機(jī)的間斷工作制問題，也就是常說的暫載率的問題（有時(shí)叫負(fù)載持續(xù)率）它的定義是FC=工作周期時(shí)間/負(fù)載時(shí)間100%，其中工作周期時(shí)間為負(fù)載時(shí)間和停機(jī)時(shí)間。有的工地上升降機(jī)是租賃公司租來的，總想充分利用，而電機(jī)的的暫載率（FC=40%或25%）就完全不顧，電機(jī)怎么不發(fā)熱呢？有的甚至于冒出焦糊味還在使用，這是很不正常的操作使用。如果傳動(dòng)系統(tǒng)潤滑不良或運(yùn)行阻力過大，超載使用，或作頻繁的啟動(dòng)，那就更是小馬拉大車了。因此工地上的每個(gè)司機(jī)都必須明白暫載率的概念，按科學(xué)規(guī)律辦事，這種電機(jī)本身就是按間斷作業(yè)設(shè)計(jì)的。　 （5）緩沖器 施工升降機(jī)上的緩沖器的施工升降機(jī)安全的最后一道防線，第一，它必須設(shè)置，第二，它必須有一定的強(qiáng)度，能承受升降機(jī)額定載荷的沖擊，且起到緩沖的作用。而現(xiàn)在很多工地，有的雖有設(shè)置，但不足以起到緩沖的作用，有地工地上就完全沒有緩沖器，這是極端錯(cuò)誤的，希望使用單位注意進(jìn)行檢查，不要輕視這最后一道防線。 （6）樓層停靠安全防護(hù)門 施工升降機(jī)各停靠層應(yīng)設(shè)置?？堪踩雷o(hù)門。很明顯如果不按要求設(shè)置，在高處等候的施工人員很容易發(fā)生意外墜落事故。在設(shè)置停靠安全防護(hù)門時(shí)，應(yīng)保證安全防護(hù)門的高度不小于1.8m，且層門應(yīng)有聯(lián)鎖裝置，在吊籠未到停層位置，防護(hù)門無法打開，保證作業(yè)人員安全。而目前工地上普遍存在著等候施工電梯的人員隨時(shí)可以打開安全防護(hù)門，這是十分危險(xiǎn)的，應(yīng)引起重視。 （7）基礎(chǔ)圍欄 根據(jù)GB10055之規(guī)定“基礎(chǔ)圍欄應(yīng)裝有機(jī)械聯(lián)鎖或電氣聯(lián)鎖，機(jī)構(gòu)聯(lián)鎖應(yīng)使吊籠只能位于底部所規(guī)定的位置時(shí)，基礎(chǔ)圍欄門才能開啟，電氣聯(lián)鎖應(yīng)使防護(hù)圍欄開啟后吊籠停車且不能起動(dòng)”。有相當(dāng)多施工升降機(jī)，在吊籠接近圍欄門時(shí)，吊籠底部壓住一根橫梁向下運(yùn)行，通過換向滑輪鋼絲繩帶動(dòng)圍欄門向上開啟，這是不允許的，很容易給圍欄外附近的人造成傷害。 （8）吊籠頂部控制盒 GB10055之規(guī)定“吊籠頂部應(yīng)設(shè)有檢修或拆裝時(shí)使用的控制盒，并具有在多種速度的情況下只允許以不高于0.65m/s的速度運(yùn)行。在使用吊籠頂部控制盒時(shí)，其它操作裝置均起不到作用。此時(shí)吊籠的安全裝置仍起保護(hù)作用。吊籠頂部控制應(yīng)采用恒定壓力按鈕或雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)進(jìn)行操作，吊籠頂部應(yīng)安裝非自行復(fù)位急停開關(guān)，任何時(shí)候均可切斷電路，停止吊籠的動(dòng)作”。這一條主要針對SC型施工升降機(jī)，很少企業(yè)的產(chǎn)品能同時(shí)滿足該條的五項(xiàng)規(guī)定：包括一些有名的設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)的產(chǎn)品。不滿足這五項(xiàng)規(guī)定，有什么壞處呢？有可能由于安裝、維護(hù)人員的誤操作，而造成安全事故。希望有關(guān)使用單位對施工升降機(jī)進(jìn)行對照檢查，尤其是老產(chǎn)品，如不符合上述規(guī)定的應(yīng)積極采取措施進(jìn)行改造。 （9）過壓、欠壓、錯(cuò)斷相保護(hù) 過壓、欠壓、錯(cuò)斷相保護(hù)裝置是在當(dāng)出現(xiàn)電壓降、過電壓、電氣線路出現(xiàn)錯(cuò)相和斷相故障時(shí)，保護(hù)裝置動(dòng)作，施工升降機(jī)停止運(yùn)行。有些工地上施工升降機(jī)維修人員，不及時(shí)排除引起過欠壓錯(cuò)斷相保護(hù)裝置動(dòng)作的故障，而是把保護(hù)裝置取消或短接，使其不起作用，給設(shè)備留下事故隱患，有一些早期產(chǎn)品根本沒有該保護(hù)裝置，建議應(yīng)予以配備。施工升降機(jī)應(yīng)在過欠壓、錯(cuò)斷相保護(hù)裝置可靠有效的情況下方可載人運(yùn)物。 1.4.1液壓升降臺的安全保證措施 今天全世界都對在危險(xiǎn)作業(yè)環(huán)境下工作的人們的安全寄予極大的關(guān)注，液壓升降臺具有潛在的危險(xiǎn)，因?yàn)槿藗円谄湎旅婀ぷ?；?dāng)其升降時(shí)如不小心，也會(huì)碰傷手足。近年來不少國家還制定了專門性法規(guī)，以防止或至少使安全事故的可能性降低到最低限度。 液壓升降臺的安全保證措施主要從兩方面著手：一方面從設(shè)計(jì)制造方面采取措施，好提高汽車升降臺的安全技術(shù)特性；另一方面則應(yīng)在使用維修過程中遵循嚴(yán)格的操作規(guī)程，保證汽車升降臺能在良好的技術(shù)狀態(tài)下正確地運(yùn)行?，F(xiàn)分別說明于后。 1.4.2設(shè)計(jì)制造方面的安全保證措施 當(dāng)今世界上的許多先進(jìn)技術(shù)，如自動(dòng)控制光電開關(guān)等，已廣泛應(yīng)用到各種安全裝置的設(shè)計(jì)領(lǐng)域，因而在設(shè)計(jì)制造升降臺時(shí)，應(yīng)結(jié)合產(chǎn)品的特點(diǎn)，積極采用先進(jìn)可靠實(shí)用的現(xiàn)代安全技術(shù)。以下僅列舉多數(shù)升降臺普遍采用的安全措施。 （1）升降臺應(yīng)能經(jīng)受超負(fù)荷試驗(yàn)(包括舉升和支撐)，一般應(yīng)為最大舉升能力的125%此時(shí)升降臺的構(gòu)件不得有任何永久性的變形和損壞。 （2）所有的操作控制機(jī)構(gòu)均采用“雙重保險(xiǎn)”，以防誤操作，即升降臺運(yùn)行前必需操作兩個(gè)控制機(jī)構(gòu)(或按鈕開關(guān))后才能驅(qū)動(dòng)。 （3）所有的控制電路均采用失效保護(hù)，即任何單個(gè)元件失效，也不會(huì)使升降臺墜或上升所造成非常危險(xiǎn)的局面。 （4）所有的升降臺器件均應(yīng)有第二支撐系統(tǒng)。原有的提升系統(tǒng)失效時(shí)，它能自動(dòng)進(jìn)行有效的支撐。 （5）所有的柔性提升手段，如鋼絲繩，鏈條等，均應(yīng)有足夠的安全系數(shù)，并在制造廠設(shè)置的保護(hù)罩內(nèi)傳動(dòng)。 （6）所有的運(yùn)動(dòng)零件均應(yīng)有防護(hù)裝置，以免撞擊操作人員的任何部位，特別是手，足，衣服等。 （7）所有升降臺的設(shè)計(jì)均應(yīng)把舉升重物滑移的可能性降低到最低限度。 1.4.3適用維護(hù)方面的安全保證措施 使用維護(hù)方面的安全保證措施涉及的范圍很廣，包括升降臺有使用前的準(zhǔn)備工作，舉升物體時(shí)應(yīng)該注意的事項(xiàng)，承載時(shí)的穩(wěn)定性，降下物體時(shí)的注意事項(xiàng)，日常和定期維修檢查工作等。雖然升降臺已有70年的歷史，其設(shè)計(jì)原理并無多大改變；但如果忽視安全要求，超載使用，疏忽大意，仍然會(huì)造成嚴(yán)重事故，甚至發(fā)生人身傷亡。因此安全問題一定要引起使用單位和操作人員的高度重視。首先，應(yīng)選購那些安全性能良好的升降臺，另外，還應(yīng)認(rèn)真學(xué)習(xí)和理解說明書中的各項(xiàng)安全注意事項(xiàng)并認(rèn)真貫切執(zhí)行。這里僅就使用維護(hù)升降臺時(shí)普遍應(yīng)當(dāng)注意的事項(xiàng)說明于后。 （1）使用中的升降臺每天都應(yīng)進(jìn)行檢查。發(fā)現(xiàn)有效故障或零部件損壞時(shí)，不得再使用。維修時(shí)應(yīng)采用該升降臺的制造廠所提供的配件，不得隨意代替或自制。 （2）升降臺不得超載使用。每臺升降臺的額定載荷均注明在設(shè)備的銘牌上。特別要注意防止偏載，即整機(jī)雖未超載而某一舉升臂確已超過允許的額定載荷。故欲舉升那些前后軸載荷嚴(yán)重分配不均的汽車時(shí)應(yīng)特別注意，能滿足要求的才能裝載使用。 （3）安置物體和使用升降臺均應(yīng)由經(jīng)過培訓(xùn)并經(jīng)考核合格的人員操作。 （4）升降臺升降和使用時(shí)，顧客和無關(guān)人員應(yīng)遠(yuǎn)離升降臺。 （5）升降臺區(qū)域內(nèi)不得有任何障礙物，如油脂、廢物、瓦礫等。 注意:如欲在升降臺下面進(jìn)行維修作業(yè)時(shí)，應(yīng)將升降臺提升到足夠的高度，以便鎖緊裝置嚙合。 2 20英尺雙叉式液壓升降臺的方案設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 固定式雙剪叉液壓升降臺是一種升降穩(wěn)定性好，適用范圍廣的貨物舉升設(shè)備。主要用于生產(chǎn)流水線高度差之間貨物運(yùn)送；物料上線、下線；工件裝配時(shí)調(diào)節(jié)工件高度；大型設(shè)備裝配時(shí)部件舉升；大型集裝箱上載、下載；倉儲(chǔ)裝卸場所與叉車等搬運(yùn)車輛配套進(jìn)行貨物快速裝卸等。整機(jī)由主機(jī)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)組成。 基本參數(shù)：額定載荷24000kg，最低高度986mm，升降行程1920mm，最大高度2906mm，平臺尺寸72002500mm，上升時(shí)間15s。 主機(jī)采用雙套剪叉式結(jié)構(gòu)，普通工作臺面，整機(jī)用鋼結(jié)構(gòu)件焊接。 2.2 任務(wù)分析 該任務(wù)要求設(shè)計(jì)固定式的雙套剪叉式結(jié)構(gòu)的升降臺。該套裝置主要用于舉升重物，舉升重量為24噸，其動(dòng)作主要由四個(gè)同步液壓缸推動(dòng)四個(gè)剪叉架，帶動(dòng)上平臺來實(shí)現(xiàn)的。整個(gè)工作臺可大致分為兩個(gè)部分：機(jī)械部分和液壓部分。其中，機(jī)架的設(shè)計(jì)包括工作臺面的設(shè)計(jì)，底框架的設(shè)計(jì)，剪叉的設(shè)計(jì)，以及各零部件連接的設(shè)計(jì)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要選擇設(shè)計(jì)機(jī)械部分的材料與結(jié)構(gòu)，并對其進(jìn)行受力分析與校核，以便經(jīng)驗(yàn)其是否滿足，強(qiáng)度剛度的要求。 2.3 方案的分析 該升降臺整體采用液壓系統(tǒng)，要求是升降臺先從最低處平穩(wěn)升起，達(dá)到最大高度后，升降臺面穩(wěn)定。如何設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，使之滿足要求，并且在最大高度時(shí)，有一定的保壓功能？液壓缸的位置如何安裝，各有什么優(yōu)缺點(diǎn)? 2.4 總體方案的確定 2.4.1液壓缸安裝位置的設(shè)計(jì) 本討論的目的通過分析氣液動(dòng)類的雙叉式升降平臺機(jī)構(gòu)特點(diǎn)，論述了設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題及其應(yīng)用范圍。氣液動(dòng)雙叉式升降平臺具有制造容易、價(jià)格低廉、堅(jiān)實(shí)耐用、便于維修保養(yǎng)等特點(diǎn)。在民航、交通運(yùn)輸、冶金、汽車制造等行業(yè)逐漸得到廣泛應(yīng)用。在設(shè)計(jì)氣液動(dòng)雙叉式升降平臺的過程中，一般我們會(huì)考慮如下三種設(shè)計(jì)方案。 方案a、驅(qū)動(dòng)液壓缸的下不固定在機(jī)架上，上部的活塞桿以球頭與上平板球窩接觸。液壓缸通過活塞桿使上平板鉛直升降，如圖2-1所示。 圖2-1 直立固定雙叉式結(jié)構(gòu) 方案b、臥式液壓缸活塞桿鉸接于支撐桿滾動(dòng)輪與底框架滑軌處。液壓缸驅(qū)動(dòng)活塞桿控制平臺鉛直升降，如圖2-2所示。 圖2-2 水平固定雙叉式結(jié)構(gòu) 方案c、液壓缸缸體尾部與機(jī)架鉸接于G處，活塞桿頭部與支撐桿AB鉸接于F處。液壓缸驅(qū)動(dòng)活塞桿可控制平臺鉛直升降，如圖2-3所示。 圖2-3 雙鉸接雙叉式結(jié)構(gòu) 方案的比較與選擇： 按照液壓缸的安裝形式，稱方案a的形式為直立固定雙叉式結(jié)構(gòu)，方案b的形式為水平固定雙叉式，方案c的形式為雙鉸接雙叉式結(jié)構(gòu)。 直立固定雙叉式結(jié)構(gòu)，液壓缸的行程等于平臺的升降行程，整體結(jié)構(gòu)尺寸龐大，且球鉸鏈加工負(fù)載，在實(shí)際種應(yīng)用較少。 水平固定雙叉式機(jī)構(gòu)，通過分析計(jì)算可知，平臺的升降行程大于液壓缸的行程，在應(yīng)用過程中可以實(shí)現(xiàn)快速控制升降的目的，但不足之處是活塞桿受到橫向力的作用，影響密封件的使用壽命。而且活塞桿所承受的載荷力要比實(shí)際平臺上的載荷力要大的多。所以實(shí)際也很少采用。 雙鉸接雙叉式結(jié)構(gòu)避免了上述缺點(diǎn)。結(jié)構(gòu)比較合理，平臺的升降行程可以達(dá)到液壓缸行程的二倍以上。因此，在工程實(shí)際中逐漸得到廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)就重點(diǎn)對雙鉸接雙叉式結(jié)構(gòu)形式加以分析、論述。 2.4.2方案的確定 綜上所述，結(jié)合本設(shè)計(jì)任務(wù)要求：升降凈行程1920mm，綜合考慮比較，確定方案c為最佳方案。為解決液壓缸活塞桿過細(xì)剛度問題，為使平臺升降時(shí)平穩(wěn)，采用兩個(gè)雙液壓缸并聯(lián)。 2.5 設(shè)計(jì)內(nèi)容分析 設(shè)計(jì)本著在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，盡可能簡單經(jīng)濟(jì)的原則，從設(shè)計(jì)方案出發(fā)，做出最佳的設(shè)計(jì)。依照任務(wù)，需要設(shè)計(jì)的內(nèi)容有： 液壓升降臺機(jī)架的設(shè)計(jì)。包括各零部件的尺寸，液壓缸安裝具體位置參數(shù)工作臺如何升降，各零部件的連接方式，并對各部分重要零件校核。 3 20英尺雙叉式液壓升降臺總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1臺面框架的設(shè)計(jì) 3.1.1工作臺臺面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 臺架位于升降臺的最上部，是支撐件的組成部分。物體能夠在升降臺上平穩(wěn)的停放就是臺板起了關(guān)鍵的作用。常在工作臺是主要與載荷接觸的臺面，因此要求有足夠的剛度和強(qiáng)度，考慮到輕便，工作臺采用的結(jié)構(gòu)鋼骨架焊接而成，焊接件長寬尺寸為：，如圖3-1，3-2所示。 圖3-1 上平臺鋼骨架 圖3-2 上平臺焊接件 3.1.2 升降工作臺裝配的設(shè)計(jì) 工作臺的裝配有兩個(gè)部分組成，一是內(nèi)叉架鉸接點(diǎn)，二是滑軌板。對于內(nèi)叉架鉸接點(diǎn)，因?yàn)橐竽車@一個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并與叉架一個(gè)支點(diǎn)連接，所以采用兩個(gè)耳狀法蘭與上平臺的耳座板用螺栓連接，如圖3-3所示。 圖3-3 內(nèi)叉架固定端鉸接座 剪叉桿滑動(dòng)端采用的是滾輪的形式，所以在此只需提供滾輪滾動(dòng)的軌道即可由于支撐力較大，并為主要磨損點(diǎn)，故用角鋼，材料為Q235-A，長度規(guī)格為3550mm，不在其上布置滑軌墊板，采用1Cr13,在側(cè)面加加強(qiáng)筋，如圖3-4所示。 圖3-4 筋結(jié)構(gòu) 3.2 上平臺的其它結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 上平臺的主要作用是支撐載荷及連接叉桿，但是當(dāng)升降維修時(shí)，為了固定上臺面,需要有一個(gè)結(jié)構(gòu)來支撐維修桿，并且可以用于下限位支撐桿，以防止最低位置時(shí)與底座及剪叉桿發(fā)生干涉，所以這個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是有必要的。用Q235-AF,規(guī)格200x100x10mm，結(jié)構(gòu)如圖3-5所示。 圖3-5 維修支撐座 3.2.1與剪叉架連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 考慮到剪叉桿的結(jié)構(gòu)，并且本著設(shè)計(jì)簡單可靠的原則，對于與剪叉架的連接，只需與剪叉架相應(yīng)即可，這里采用法蘭座的形式，如圖3-6所示。 圖3-6 法蘭座 3.2.2 外剪叉臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 剪叉外臂的固定端是與底框架連接的，滑動(dòng)端是與滾動(dòng)軸連接的。設(shè)計(jì)中采用了兩根鋼管作為加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。結(jié)合上平臺的設(shè)計(jì)及滾輪的結(jié)構(gòu)并考慮到配合，設(shè)計(jì)此剪叉外臂結(jié)構(gòu)，如圖3-7所示。 圖 3-7 外剪叉架 與滑軌墊板接觸的結(jié)構(gòu)用軸套軸承結(jié)構(gòu)，采用圓柱輥?zhàn)虞S承，規(guī)格為NUP2308，此處軸受到載荷較大，磨損嚴(yán)重，選用材料40Cr，如圖3-8所示。 圖3-8 滾輪 底框架連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，考慮到剪叉桿的結(jié)構(gòu)，并且本著設(shè)計(jì)簡單可靠的原則，對于與剪叉架的連接，只需與底框架支座與軸相應(yīng)即可，故這里采用雙耳環(huán)結(jié)構(gòu)，如圖3-9，3-10所示。 圖3-9 叉架與軸承結(jié)構(gòu)連接點(diǎn) 圖3-10 叉架與支座連接點(diǎn) 考慮到剪叉臂與液壓缸在運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的干涉在其中一根加強(qiáng)矩形鋼管的結(jié)構(gòu)，如圖3-11所示。 圖3-11 加強(qiáng)結(jié)構(gòu) 3.3內(nèi)剪叉臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 內(nèi)剪叉臂的結(jié)構(gòu)其實(shí)和外剪叉的結(jié)構(gòu)完全相同，但是值得注意的是內(nèi)剪叉臂同時(shí)還是液壓缸頭部的固定支撐座，所以內(nèi)剪叉臂又與外剪叉臂稍有不同。因?yàn)橐簤焊撞荒苤苯庸潭ㄔ诩舨鏃U上，所以需要在內(nèi)剪叉臂的兩剪叉桿之間加一個(gè)橫梁。與液壓缸裝配處采用耳座的形式。本次設(shè)計(jì)的雙剪叉式的機(jī)構(gòu)與一般的有點(diǎn)不一樣，液壓缸的鉸接點(diǎn)不是直接連在桿上，拐點(diǎn)在桿的上方，這樣設(shè)計(jì)有利于液壓缸的擺動(dòng)及平臺的平穩(wěn)性，如圖3-12所示。 圖3-12 內(nèi)叉架 耳座連接板固定在矩形的鋼板結(jié)構(gòu)中，液壓缸是標(biāo)準(zhǔn)件，所以與液壓缸的裝配只需兩個(gè)耳座即可，如圖3-13所示。 圖3-13 液壓缸橫梁連接支座 3.4底框架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 底座的是整個(gè)升降臺的主要部分，與其裝配的機(jī)構(gòu)有內(nèi)、外剪叉臂及液壓缸。另外，因?yàn)檎麄€(gè)升降臺是固定式的，所以還要考慮固定結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。綜合考慮，設(shè)計(jì)的底座結(jié)構(gòu)如圖3-14所示。 圖3-14 底框架 3.4.1 與外剪叉桿固定端裝配的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本著簡單可靠原則，此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以兩個(gè)耳座的結(jié)構(gòu)形式，耳座固定在底框架端梁上，如圖3-15所示。 圖3-15 內(nèi)叉架固定連接點(diǎn)支座 3.4.2 與液壓缸尾部裝配的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以參照底框架與外剪叉臂固定端連接的結(jié)構(gòu)形式，如圖3-16所示。 圖3-16底框架液壓缸支座 3.4.3 固定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 固定結(jié)構(gòu)主要采用腳架結(jié)構(gòu)形式，在長部和寬部采用兩種不同的結(jié)構(gòu)，有鋼板與筋結(jié)構(gòu)構(gòu)成，總共7對14個(gè)，結(jié)構(gòu)如圖3-17，3-18所示。 圖3-17 腳架結(jié)構(gòu) 圖3-18 地腳板 3.4.4底框架滑軌設(shè)計(jì) 底框架滑軌主要由槽鋼與滑軌板，滑軌墊板構(gòu)成材料可參照，臺面框架的滑軌，具體結(jié)構(gòu)如圖3-19，3-20所示。 圖3-19 底框架槽鋼 圖3-20 框架滾道 3.5 內(nèi)外剪叉臂連接銷軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)銷軸時(shí)，除了滿足連接功能外，還應(yīng)該考慮到潤滑等，銷軸的結(jié)構(gòu)如圖3-21所示。 圖3-21 銷軸 3.6軸套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)軸套的結(jié)構(gòu)，與連桿配合，起保護(hù)作用，如圖3-22所示。 圖3-22 軸套 3.7 維修支撐桿與下限位支撐桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 維修支撐桿主要用于維修時(shí)，固定上臺面，可用一方鋼管，用一銷軸連接在底框架上，使其具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，如圖3-23所示。 圖3-23 維修支撐桿 下限位支撐桿主要用于在支撐在下限位位置時(shí)的臺面框架，如圖3-21所示。 圖3-24 下限位支撐桿 3.8 升降臺三維實(shí)體結(jié)構(gòu) 20英尺雙剪叉式液壓升降臺三維實(shí)體結(jié)構(gòu)，由底面框架、內(nèi)框架、外叉架、臺面框架等組合裝配而成，如圖3-25所示。 圖3-25 20英尺雙剪叉式液壓升降臺三維實(shí)體結(jié)構(gòu) 4 升降臺參數(shù)的確定及其剛度的校核 4.1 升降臺主要零部件材料的選擇 4.1.1底框架材料的選擇 底框架用于支撐作用，參考文獻(xiàn)[1]，選用熱扎槽鋼，型號為20a，材料為Q235-A，基本尺寸為mm。 4.1.2 上平臺滑軌道的材料選擇 上平臺滑軌主要用于支撐外叉架滾輪的，參考文獻(xiàn)[1]，選擇型號為9的熱扎角鋼，Q235-A，基本尺寸為mm。 4.1.3 液壓缸固定橫梁的材料選擇 液壓缸固定橫梁由于受到的力比較大，要求要有較高的剛度，參考文獻(xiàn)[1]，選擇高抗剪力,與抗壓的合金鋼板，材料及規(guī)格：16Mn，T121201228mm。 4.1.4 下平臺滾道的材料選擇 根據(jù)滾道的工作情況，并且考慮到滾輪的直徑，參考文獻(xiàn)[1]，選擇熱扎普通槽鋼，型號為20a，基本尺寸為mm。 4.1.5 軌道墊板的材料選擇 軌道墊板為主要受力零件，參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，選用材料1Cr13， T12，規(guī)格為354058mm。 4.1.6 剪叉臂的材料選擇 剪叉臂是主要的傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)零件，承受大量動(dòng)載荷及靜載荷，本著經(jīng)濟(jì)簡單可靠原則，在此選用合金鋼管材料38CrMoAL規(guī)格為 25015012.5mm。 4.2剪叉臂長度的確定 因?yàn)殡p叉式液壓升降臺臺面的尺寸為，在最低位置時(shí)，剪叉臂與平臺的夾角又非常小，所以剪叉臂的長度原則上不大于3600mm為好。初選剪叉臂長，則如圖4-1所示。 圖4-1 剪叉臂 升降臺在最低處時(shí)，其剪叉臂與水平面的夾角為，則依幾何關(guān)系 ，則 （4-1） 在最高位置時(shí)則有 , 則 （4-2） 4.2.1軌道長的確定 軌道的有效長度其實(shí)是剪叉臂在最低處升到最高處滑過的距離，若用b來表示，則有 ，但是考慮到軌道有行程因素，所以設(shè)計(jì)實(shí)際軌道長為3550mm。 4.3 液壓升降臺的總體參數(shù)計(jì)算 本次設(shè)計(jì)的雙剪叉式的機(jī)構(gòu)與一般的有點(diǎn)不一樣，液壓缸的鉸接點(diǎn)不是直接連在桿上，拐點(diǎn)在兩桿的上方，這樣設(shè)計(jì)有利于液壓缸的擺動(dòng)及平臺的平穩(wěn)性。從下圖看，我們只看了升降臺的一側(cè)，因?yàn)樯蹬_的剪叉是對稱的，所以在分析時(shí)，只取如圖4-2所示。以下相同。 雙鉸接雙叉式升降平臺機(jī)構(gòu)的位置參數(shù)計(jì)算： 圖4-2位置參數(shù)示意圖 ， （4-3） ； ； （4-4） ； 上式中：- 任意位置時(shí)升降平臺的高度； -任意位置時(shí)鉸接點(diǎn)F到液壓鉸接點(diǎn)G的距離； -支撐桿的長度； -支撐桿固定鉸支點(diǎn)A到鉸接點(diǎn)F的距離； -機(jī)架長度（A到D點(diǎn)的距離）； - 剪叉與水平線的夾角。 以下相同。 雙鉸接雙叉式升降平臺機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算： 圖4-3 運(yùn)動(dòng)參數(shù)示意圖 圖中，是F點(diǎn)的相對速度；是B點(diǎn)絕對速度；是AB支撐桿的角速度； 是液壓缸活塞平均相對速度；是升降平臺升降速度。由圖4-3可知： ， ， （4-5） ， ， ， （4-6） ； 雙鉸接雙叉式升降平臺機(jī)構(gòu)的動(dòng)力參數(shù)計(jì)算： 圖4-4動(dòng)力參數(shù)示意圖 因?yàn)橐簤焊椎倪\(yùn)動(dòng)是平穩(wěn)的，在運(yùn)動(dòng)過程中的每一點(diǎn)可認(rèn)為是靜平衡，忽略滾動(dòng)摩擦的影響，可近似認(rèn)該平衡是理想狀態(tài)的。依虛位移原理： 得 （4-7） P是由液壓缸作用于活塞桿上的推力，G是升降平臺所承受的重力載荷。通過分析機(jī)構(gòu)受力情況并進(jìn)行計(jì)算（過程省略）得出： 升降平臺上升時(shí), 其中, ；；； ； 經(jīng)變:；； ； （4-8） 升降平臺下降時(shí), 上式中:-液壓缸作用于活塞桿的推力； -升降平臺所承受的重力載荷； 由式（4-5）和（4-6）可知：當(dāng)、增大時(shí)，值隨之減?。划?dāng)、、γ減小時(shí)，P/G值隨之增大。在確定整體結(jié)構(gòu)值隨之減??；當(dāng)、、γ減小時(shí)，P/Q值隨之增大，在液壓缸行程不變的情況下，升降平臺升降行程會(huì)減?。环粗?，則會(huì)使液壓缸行程受力增大。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。在滿足升降行程及整體結(jié)構(gòu)尺寸的前提下，選取較高的、、γ初始值。而且在整個(gè)機(jī)構(gòu)中CD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)對其進(jìn)行強(qiáng)度校核。 液壓缸可采用單作用缸也可以采用雙作用缸，不過要看具體情況。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。采用單作用柱塞缸時(shí)考慮到在空載荷時(shí)，上平板的自重應(yīng)能克服液壓缸活塞與缸體間的密封阻力。否則，會(huì)導(dǎo)致升降平臺降不下來。 4.4 液壓升降臺的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 圖4-5 液壓升降臺的結(jié)構(gòu) 初選：， 行程： 已知：，， ， 得 （4-9） （4-10） 由（4-9）、（4-10） 得 （4-11） 由（4-1）、（4-2） 得 是支撐桿與水平線的夾角 是支撐桿與鉸接處的夾角 4.4.1臺架與支撐桿的設(shè)計(jì) 臺架位于升降臺的最上部，是支撐件的組成部分。物體能夠在升降臺上平穩(wěn)的停放就是臺板起了關(guān)鍵的作用。在進(jìn)行維修作業(yè)之前首先得駛上臺板。需要說明的是臺板并不是一個(gè)簡單的鋼架，而是在下面有滑道，因?yàn)樯蹬_叉桿臂上有滑輪，滑道的作用就是使滑輪在滑道內(nèi)來回滑動(dòng)，使升降臺完成舉升和回落動(dòng)作。下底板也如此，如下圖4-6所示。 圖4-6 臺架與支撐桿 根據(jù)尺寸參數(shù)，確定臺架的長度為7200mm，寬度2500mm，材料采用熱軋槽鋼。其形狀見圖紙。需要說明的是臺架在下面有滑道，因?yàn)樯蹬_叉桿臂上有滑輪，滑道的作用就是使滑輪在滑道內(nèi)來回滑動(dòng)，使升降臺完成舉升和回落動(dòng)作。 支撐桿是升降臺最主要的舉升部件，是主要的受力機(jī)構(gòu)。對其設(shè)計(jì)的成功與否關(guān)系到整個(gè)設(shè)計(jì)工作的成敗，選材45號鋼，熱軋鋼板。叉桿的外形圖如下圖4-7所示。 圖4-7 叉桿 升降臺受力分析：從下圖4-8看，我們只看了升降臺的一側(cè)，因?yàn)樯蹬_的剪叉是前后左右對稱的，以后只取其中一側(cè)作為分析對象，這將不再說明，所以受力分析時(shí)，載荷取G/4，升降臺受力如圖4-8所示。 圖4-8 升降臺受力分析 4.4.2上平臺的受力分析 假設(shè)載荷G/4作用在BC的中點(diǎn)，對上平臺的受力分析，如圖4-9所示。 圖4-9 上平臺的受力分析 這里不對X方向上的力求解，因?yàn)樵趯ΨQ側(cè)還有一個(gè)大小相等方向相反的Fcx 由 （4-12） （4-13） 由式（4-12）、（4-13）導(dǎo)出 4.4.3對內(nèi)剪叉臂的受力分析 外剪叉臂的受力情況如圖4-10所示。 圖4-10外剪叉臂的受力 設(shè)水平向右為正，豎直向上為正，列平衡方程 水平方向 （4-14） 豎直方向 （4-15） 以A點(diǎn)為中心，列力偶平衡方程 （4-16） 4.4.4對內(nèi)剪叉臂的受力分析 內(nèi)剪叉臂的受力情況，如圖4-11所示。 圖4-11 內(nèi)剪叉臂的受力分析 設(shè)水平向右為正，豎直向上為正，列平衡方程 水平方向 （4-17） 豎直方向 （4-18） 以C為中心，由 得 （4-19） 4.4.5各計(jì)算參數(shù) 已知，G=240000N，，如圖4-12所示。 圖4-12 平臺受力分析 如上圖所示，平臺在最低位置時(shí)：，，，，， 由此可得：，，， ， =2245.95mm 由此可得：，，，，，， 在最高低位置時(shí)：，，，，， 由此可得：，， ， ， =1854.80mm 由此可得：，，，，，， 4.5 強(qiáng)度校核 整個(gè)升降臺，受力較大的零部件有內(nèi)剪叉桿，液壓缸固定橫梁，銷軸，液壓缸固定耳座等，所以進(jìn)行校核時(shí)，只需對這些受力較大的零件校核即可。 4.5.1 剪叉臂的強(qiáng)度校核 對外叉架支撐桿的分析，對于桿AB，經(jīng)過分析桿AB的受力情況如下圖： （1）在最低支撐點(diǎn)即β=11.54時(shí)AB剪力圖及彎矩圖，如4-13所示。 圖4-13 AB最低點(diǎn)剪力圖及彎矩圖 （2）在β=53.13即在最高位置時(shí)，AB剪力圖及彎矩圖，如圖4-14所示。 圖 4-14 AB最高點(diǎn)剪力圖及彎矩圖 4.5.2 對內(nèi)叉架支撐桿的分析 由此可得：參照圖4-13，剪叉臂所受的力都與剪叉臂有一定的夾角，受力圖如圖4-11所示。 計(jì)算彎矩，由上圖可轉(zhuǎn)化成下圖4-15和圖4-16來分析： （1）當(dāng)CD支撐桿到最低點(diǎn)時(shí)，即β=11.54時(shí)： 圖 4-15 支撐桿最低點(diǎn)受力分析 （2）當(dāng)CD支撐桿到最高點(diǎn)時(shí)，即β=53.13時(shí)： 圖 4-16 支撐桿最高點(diǎn)受力分析 由上面4個(gè)圖可知，最大彎矩點(diǎn)在CD桿的最大彎矩在O點(diǎn)。經(jīng)計(jì)算，當(dāng)時(shí)，有最大值，即擁有最大彎矩。 則，。 計(jì)算軸向力，同樣將AB，CD桿的受力分析圖再轉(zhuǎn)化為軸向力圖分析，如圖4-17所示。 圖4-17 剪叉軸向力分析 經(jīng)分析計(jì)算，β=11.54時(shí)，AB桿的OA段受到的軸向拉力最大，，但此處彎矩遠(yuǎn)小于。故只需校核此CD的O處。計(jì)算桿CD該狀態(tài)下的工作應(yīng)力，設(shè)叉桿橫截面積S，抗彎截面系數(shù)W，如圖4-18所示。 圖4-18 叉桿橫截面 求得 ，截面積S=0.59875則該狀態(tài)下的工作應(yīng)力為， 另外由于O點(diǎn)截面與眾之不同，在此為穩(wěn)妥起見對普通臂叉截面進(jìn)行校核，所取截面處于O點(diǎn)右邊并離O最近，截面形狀，如圖4-19所示。 圖4-19 通臂叉截面 同樣 ，， 則該狀態(tài)下的工作應(yīng)力為， 其中， -叉桿實(shí)際工作應(yīng)力。 -材料許用應(yīng)力。 -材料的極限應(yīng)力，對于38CrMoAl，為375Mpa。 N-安全系數(shù)，一般為大于1的值，這里取n=2。 4.5.3 橫梁的強(qiáng)度校核 根據(jù)總體的布局，選取套在活塞桿上的橫梁的長度為1228mm，而兩個(gè)液壓缸的距離為552mm，因此可以按圖4-20行受力分析： 圖4-20 橫梁受力分析 此時(shí)橫梁受到彎矩和扭矩： 由圖分析計(jì)算彎矩為： 扭矩為： 橫梁的橫截面積如下圖4-21所示。 圖4-21橫梁的橫截面 其彎曲應(yīng)力為， 其中，- 橫梁實(shí)際工作應(yīng)力。 - 材料許用應(yīng)力。 - 材料的極限應(yīng)力，對于16Mn，為345Mpa。 N - 安全系數(shù)，一般為大于1的值，這里取n=2。 單應(yīng)力。 其中，- 橫梁實(shí)際工作扭矩產(chǎn)生的應(yīng)力。 - 材料的極限應(yīng)力，對于16Mn，為345Mpa。 中間的銷軸也就是在O點(diǎn)的軸受力，如下圖4-22所示。 圖4-22 銷軸受力分析 由圖可知銷軸主受剪力剪切，整軸最大彎矩很小，故不予考慮，校核情況如下： ，發(fā)生在β=11.54時(shí) 因?yàn)閐=80mm 所以單應(yīng)力： 選材料35鋼，其許用應(yīng)力=100 對于其它幾個(gè)銷軸，如A、B、C、D由于所受的應(yīng)力都小于上述值，在不改變材料的基礎(chǔ)上適當(dāng)選擇直徑，是完全可以的，校核略。 5 結(jié)論 升降臺是一種垂直運(yùn)送人或物的起重機(jī)械，也是在工廠、自動(dòng)倉庫等物流系統(tǒng)中進(jìn)行垂直輸送的設(shè)備。升降臺上往往還裝有各種平面輸送設(shè)備，作為不同高度輸送線的連接裝置，廣泛運(yùn)用于市政維修、碼頭、飛機(jī)場、物流中心貨物運(yùn)輸?shù)龋凶杂尚凶?、操作簡單、作業(yè)面大、360度自由旋轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。但由于其結(jié)構(gòu)上固有的一些原因，特別在大行程要求下受到較大的限制，無法滿足現(xiàn)代機(jī)械高速、重載、大行程的要求。 本次設(shè)計(jì)的液壓雙叉式升降臺結(jié)構(gòu)緊湊、行程大、舉升力大、工作平穩(wěn)可靠、與輸送裝置對接方便快捷，能提高作業(yè)效率。 通過對雙剪叉式液壓升降臺設(shè)計(jì)，使我用液壓技術(shù)知識、機(jī)械知識、SolidWorks軟件的使用等，解決設(shè)計(jì)過程中遇到的機(jī)械裝置的設(shè)計(jì)問題。但因?yàn)閷浖氖炀毘潭炔粔?，對圖的編輯和運(yùn)用還是有不足的地方，在今后會(huì)努力提高各方面技術(shù)水平，以適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展。 參考文獻(xiàn) [1] 徐灝. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊. 第1卷. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991 [2] 徐灝. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊. 第2卷. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991 [3] 徐灝. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊. 第4卷. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991 [4] 徐灝. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊. 第5卷. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992 [5] 劉鴻文. 材料力學(xué)I. 第四版. 北京：高等教育出版社，2004 [6] 趙程，楊建民. 機(jī)械工程材料. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.1 [7] 孫靖民. 機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì). 第三版. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.6 [8] 許福玲，陳堯明. 液壓與氣壓傳動(dòng). 第二版. 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