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1 摘 要 隨著機(jī)械制造化的發(fā)展和科技的普遍使用 貨梯正朝著智能化 規(guī)范化和 環(huán)保節(jié)能的偏向進(jìn)行 應(yīng)用范疇不時(shí)擴(kuò)張 用液壓體系 運(yùn)用合計(jì)機(jī)的智能措 置伎倆 遵照需要同時(shí)牽制貨梯的位置與速度 既能擔(dān)保速率勻稱(chēng)不亂 又能 更切確的定位 這將是貨梯將來(lái)的發(fā)展藍(lán)圖 目前在我國(guó) 液壓貨梯在機(jī)械產(chǎn)品中是占有相當(dāng)大的比例的 液壓貨梯約 占整個(gè)機(jī)械工業(yè)產(chǎn)值的 5 相當(dāng)可觀的一個(gè)市場(chǎng) 同時(shí) 作為重大技術(shù)裝備的 重要組成部分 尤其是在冶金 石化 電力 城市供排水系統(tǒng)中 貨梯更是起 著至關(guān)重要的作用 據(jù)了解 我國(guó)農(nóng)業(yè) 水利 能源 交通等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展較快 為此需要大量機(jī)械裝備以滿(mǎn)足其發(fā)展的需要 隨著工業(yè)化和自動(dòng)化水平的提高 這些裝備需要配套大量的高性能和高可靠性的液壓氣動(dòng)和密封元件 液壓貨梯整機(jī)的液壓系統(tǒng)圖油路各自擬訂好的控制回路及液壓源組合而成 各回路相互組合時(shí)去掉重復(fù)多余的元件 力求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 注意各元件間的 聯(lián)鎖關(guān)系 避免誤動(dòng)作發(fā)生 要盡量減少能量損失環(huán)節(jié) 提高系統(tǒng)的工作效率 為了便于液壓系統(tǒng)的維護(hù)和監(jiān)測(cè) 在系統(tǒng)中的主要路段要裝設(shè)有必要的監(jiān)測(cè)元 件 如壓力表 溫度計(jì)等 在設(shè)計(jì)中可以考慮在關(guān)鍵部位 附設(shè)備用件 以便 意外事件發(fā)生時(shí)能迅速更換 保證主機(jī)連續(xù)工作 各液壓元件采用國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)件 在圖中按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的液壓元件職能符號(hào)的常態(tài)位置繪制 對(duì)于自行設(shè)計(jì)的 非標(biāo)準(zhǔn)元件可用結(jié)構(gòu)原理圖繪制 以下文中僅列舉多數(shù)貨梯普遍采用的安全措施為了使用維護(hù)方面的安全保 證措施涉及的范圍很廣 包括液壓貨梯有使用前的準(zhǔn)備工作 上升時(shí)應(yīng)該注意 的事項(xiàng) 承載時(shí)的穩(wěn)定性 降下時(shí)的注意事項(xiàng) 日常和定期維修檢查工作等 關(guān)鍵字 貨梯 剪叉式 液壓貨梯 2 Abstract With the development of machinery manufacturing and the widespread use of science and technology cargo lifts are going to intelligent standardization and environmental protection and energy saving application category expansion from time to time with the hydraulic system the freedom of tactics using combined machine intelligence according to the need to contain freight elevator position and speed at the same time both can guarantee rate proportion not disorderly and can more precisely positioning This will be the freight elevator development blueprint for the future In our country the hydraulic cargo lift is in mechanical products occupies a large proportion of the hydraulic cargo lift is about 5 of the whole machinery industrial production at present A considerable market at the same time as an important part of major technical equipment especially in the metallurgical petrochemical electric power urban water supply and drainage system the transfer but also plays an important role It is understood that our country agriculture water conservancy energy transportation and other industries developed rapidly this requires a lot of mechanical equipment to meet the needs of its development With the improvement of industrialization and automation level these equipment need to form a complete set of high performance and high reliability of hydraulic pneumatic and sealing components Hydraulic cargo lift hydraulic system diagram of the machine and hydraulic oil respectively to formulate good control circuit source combination and into When mutual combination of each circuit to remove redundancy of components system structure is simple Pay attention to the interlocking relationship between each element avoid misoperation Try to reduce the energy loss improve the working efficiency of the system In order to facilitate the maintenance of the hydraulic system and monitoring the system the main road to furnish necessary monitoring elements such as pressure gauge thermometer etc Can be considered in the design in the key position the attached spare parts so that happened can change rapidly ensure that the host work continuously All hydraulic components with domestic standard according to the standard provisions of the state of hydraulic components in the picture function normal location map symbols For the design of non standard components available structure schematic drawing Under the name just most widely adopted transfer security measures in order to use the maintenance of safety assurance measures involving range is very wide including hydraulic cargo lift is ready for use rises should pay attention to matters the stability of bearing the matters needing attention when lowered daily and regular maintenance checks etc Key Words C age assembly Scissors forks are dyadic Hydraulic pressure 3 目 錄 摘 要 1 Abstract 2 第一章 緒 論 5 第二章 工藝參數(shù)計(jì)工況分析 7 2 1 貨梯的工藝參數(shù) 7 2 2 工況分析 7 2 3 明確設(shè)計(jì)要求 制定基本方案 7 第三章 貨梯機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算 9 3 1 貨梯機(jī)械結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)動(dòng)機(jī)理 9 3 1 1 機(jī)械結(jié)構(gòu)型式 9 3 1 2 貨梯的運(yùn)動(dòng)機(jī)理 9 3 2 貨梯的機(jī)械結(jié)構(gòu)和零件設(shè)計(jì) 10 3 2 1 貨梯結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇和確定 10 3 2 2 貨梯支架和下底板結(jié)構(gòu)的確定 14 第四章 貨梯液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 22 第五章 執(zhí)行元件速度和載荷 23 5 1 執(zhí)行元件類(lèi)型 數(shù)量和安裝位置 23 5 2 速度和載荷計(jì)算 23 5 2 1 速度計(jì)算及速度變化規(guī)律 23 5 2 2 執(zhí)行元件的載荷計(jì)算及變化規(guī)律 24 第六章 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定 27 6 1 系統(tǒng)壓力的初步確定 27 6 2 液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù) 27 6 2 1 缸筒內(nèi)徑的確定 27 6 2 2 液壓缸的作用力 27 6 2 3 活塞桿直徑的確定 28 6 2 4 液壓缸壁厚 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 液壓缸長(zhǎng)度的確定 30 6 2 5 液壓缸的流量 31 第七章 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 33 7 1 缸筒 33 7 1 1 缸筒與缸蓋的連接形式 33 7 1 2 強(qiáng)度計(jì)算 34 7 1 3 缸筒材料及加工要求 35 7 1 4 缸蓋材料及加工要求 35 7 2 活塞和活塞桿 36 4 7 2 1 活塞和活塞桿的結(jié)構(gòu)形式 36 7 2 2 活塞 活塞桿材料及加工要求 37 7 3 活塞桿導(dǎo)向套 37 7 4 進(jìn)出油口尺寸的確定 38 7 5 密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)選擇 38 第八章 液壓系統(tǒng)方案的選擇和論證 40 8 1 油路循環(huán)方式的分析和選擇 40 8 2 開(kāi)式系統(tǒng)油路組合方式的分析選擇 41 8 3 調(diào)速方案的選擇 41 8 4 液壓系統(tǒng)原理圖的確定 42 第九章 液壓元件的選擇計(jì)算及其連接 43 9 1 油泵和電機(jī)選擇 43 9 1 1 泵的額定流量和額定壓力 43 9 1 2 電機(jī)功率的確定 44 9 1 3 連軸器的選用 46 9 2 控制閥的選用 47 9 2 1 壓力控制閥 47 9 2 2 流量控制閥 48 9 2 3 方向控制閥 48 9 3 管路 過(guò)濾器 其他輔助元件的選擇計(jì)算 48 9 3 1 管路 48 9 3 2 過(guò)濾器的選擇 50 9 3 3 輔件的選擇 51 9 4 液壓元件的連接 51 9 4 1 液壓裝置的總體布置 51 9 4 2 液壓元件的連接 51 第十章 液壓泵站的選擇 52 10 1 液壓泵站的組成及分類(lèi) 52 10 2 液壓泵站的選擇 53 第十一章 油箱及附件 53 11 1 油箱的容積 53 第十二章 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 56 12 1 系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算 57 12 2 系統(tǒng)的總效率驗(yàn)算 58 總 結(jié) 58 致 謝 60 參 考 文 獻(xiàn) 61 5 第一章 緒 論 這次畢業(yè)是學(xué)校為我們每個(gè)工科學(xué)生安排的一次實(shí)踐性的總結(jié) 使就業(yè)前 的一次大練兵 是對(duì)每個(gè)學(xué)生四年來(lái)所學(xué)知識(shí)的總體檢測(cè) 使我們?yōu)檫M(jìn)入工廠 工作做好了準(zhǔn)備 本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是液壓貨梯的設(shè)計(jì) 貨梯是一種升降性能好 適用范 圍廣的貨物貨梯構(gòu) 可用于生產(chǎn)流水線(xiàn)高度差設(shè)備之間的貨物運(yùn)送 物料上線(xiàn) 下線(xiàn) 共件裝配時(shí)部件的舉升 大型機(jī)庫(kù)上料 下料 倉(cāng)儲(chǔ)裝卸等場(chǎng)所 與叉 車(chē)等車(chē)輛配套使用 以及貨物的快速裝卸等 它采用全液壓系統(tǒng)控制 采用液 壓系統(tǒng)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)比較有以下優(yōu)點(diǎn) 1 在同等的體積下 液壓裝置能比其他裝置產(chǎn)生更多的動(dòng)力 在同等的 功率下 液壓裝置的體積小 重量輕 功率密度大 結(jié)構(gòu)緊湊 液壓馬達(dá)的體 積和重量只有同等功率電機(jī)的 12 2 液壓裝置工作比較平穩(wěn) 由于重量輕 慣性小 反應(yīng)快 液壓裝置易 于實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng) 制動(dòng)和頻繁的換向 3 液壓裝置可在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速 調(diào)速范圍可達(dá)到 2000 還可以在運(yùn)行的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)調(diào)速 4 液壓傳動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 他對(duì)液體壓力 流量和流動(dòng)方向易于進(jìn)行 調(diào)解或控制 5 液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù) 6 液壓元件以實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化 系列化 通用化 壓也系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造和 使用都比較方便 當(dāng)然液壓技術(shù)還存在許多缺點(diǎn) 例如 液壓在傳動(dòng)過(guò)程中有較多的能量損 失 液壓傳動(dòng)易泄露 不僅污染工作場(chǎng)地 限制其應(yīng)用范圍 可能引起失火事 故 而且影響執(zhí)行部分的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性及正確性 對(duì)油溫變化比較敏感 液壓元 件制造精度要求較高 造價(jià)昂貴 出現(xiàn)故障不易找到原因 但在實(shí)際的應(yīng)用中 可以通過(guò)有效的措施來(lái)減小不利因素帶來(lái)的影響 液壓電梯在具備傳統(tǒng)曳引式電梯的安全裝置的同時(shí) 還設(shè)有 6 1 溢流閥 可防止上行運(yùn)動(dòng)時(shí)系統(tǒng)壓力過(guò)高 2 應(yīng)急手動(dòng)閥 電源發(fā)生故障時(shí) 可使轎廂應(yīng)急下降到最近的層樓位 置開(kāi)啟廳 轎門(mén) 使乘客安全走出轎廂 3 手動(dòng)泵 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí) 可操縱手動(dòng)泵打出高壓油使轎廂上升 到最近的層樓位置 4 管路破裂閥 當(dāng)液壓系統(tǒng)管路破裂轎廂失速下降時(shí) 可自動(dòng)切斷油 路停止下降 5 油箱油溫保護(hù) 當(dāng)油箱中油溫超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定值時(shí) 油溫保護(hù)裝置發(fā) 生信號(hào) 暫停電梯使用 當(dāng)油溫下降后方可啟動(dòng)電梯 由于采用了先進(jìn)的液壓系統(tǒng) 且有良好的控制方式 電梯運(yùn)行故障率可將至 最低 我國(guó)的液壓技術(shù)是在新中國(guó)成立以后才發(fā)展起來(lái)的 自從 1952 年試制出我 國(guó)第一個(gè)液壓元件 齒輪泵起 迄今大致經(jīng)歷了仿制外國(guó)產(chǎn)品 自行設(shè)計(jì)開(kāi) 發(fā)和引進(jìn)消化提高等幾個(gè)階段 進(jìn)年來(lái) 通過(guò)技術(shù)引進(jìn)和科研攻關(guān) 產(chǎn)品水平也得到了提高 研制和生產(chǎn) 出了一些具先進(jìn)水平的產(chǎn)品 目前 我國(guó)的液壓技術(shù)已經(jīng)能夠?yàn)橐苯?工程機(jī)械 機(jī)床 化工機(jī)械 紡織 機(jī)械等部門(mén)提供品種比較齊全的產(chǎn)品 但是 我國(guó)的液壓技術(shù)在產(chǎn)品品種 數(shù)量及技術(shù)水平上 與國(guó)際水品以及主 機(jī)行業(yè)的要求還有不少差距 每年還需要進(jìn)口大量的液壓元件 今后 液壓技術(shù)的發(fā)展將向著一下方向 1 提高元件性能 創(chuàng)制新型元件 體積不斷縮小 2 高度的組合化 集成化 模塊化 3 和微電子技術(shù)結(jié)合 走向智能化 總之 液壓工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的比重是很大的 他和氣動(dòng)技術(shù)常用來(lái)衡量 一個(gè)國(guó)家的工業(yè)化水平 本次設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照指導(dǎo)要求進(jìn)行 其間得到老師和同學(xué)們的幫助 在此向 他們表示誠(chéng)摯的謝意 由于本人水平和知識(shí)所限 其中錯(cuò)誤在所難免 懇望老師予以指導(dǎo)修正 7 第二章 工藝參數(shù)計(jì)工況分析 2 1 貨梯的工藝參數(shù) 本設(shè)計(jì)貨梯為全液壓系統(tǒng) 相關(guān)工藝參數(shù)為 額定載荷 平臺(tái) 800N 貨物 12000N 總重 12800N 最大起升高度 3000mm 提升速度 1 2 m s 電源 380v 50Hz 2 2 工況分析 液壓貨梯廣泛適用于汽車(chē) 集裝箱 模具制造 木材加工 化工灌裝等各 類(lèi)工業(yè)企業(yè)及生產(chǎn)流水線(xiàn) 滿(mǎn)足不同作業(yè)高度的升降需求 同時(shí)可配裝各類(lèi)臺(tái) 面形式 如滾珠 滾筒 轉(zhuǎn)盤(pán) 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(lèi)升降作業(yè)難點(diǎn) 使生產(chǎn)作業(yè)輕松自如 液壓貨梯是一種升降性能好 適用范圍廣的貨物貨梯構(gòu) 和用于生產(chǎn)流水 線(xiàn)高度差設(shè)備之間的貨物運(yùn)送 物料上線(xiàn) 下線(xiàn) 工件裝配時(shí)調(diào)節(jié)工件高度 高出給料機(jī)運(yùn)送 大型部件裝配時(shí)的部件舉升 大型機(jī)庫(kù)上料 下料 倉(cāng)儲(chǔ) 裝卸場(chǎng)所 與叉車(chē)等裝運(yùn)車(chē)輛配套使用 即貨物的快速裝卸等 2 3 明確設(shè)計(jì)要求 制定基本方案 液壓貨梯由行走機(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(guò)溢流閥進(jìn)行調(diào)整 通 過(guò)壓力表觀察壓力表讀數(shù)值 液壓貨梯產(chǎn)品按照工作方式分為曲臂式液壓貨梯 剪叉式液壓貨梯 桅柱 式液壓貨梯 直臂式液壓貨梯 液壓貨梯是折臂式貨梯 剪叉式貨梯的換代產(chǎn) 品 可廣泛用于車(chē)站 碼頭 機(jī)場(chǎng) 賓館 郵電 市政園林 糧庫(kù) 清洗公司 公共建筑門(mén)面的裝飾 裝修或者電力系統(tǒng)的安裝維修等等 8 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 以 下列出了本設(shè)計(jì) 一剪式液壓貨梯的一些基本要求 1 主機(jī)的概況 主要用途用于家用小型重型設(shè)備的起升 便于維修 占地 面積小 適用于室外 總體布局簡(jiǎn)潔 2 主要完成起升與下降重物的動(dòng)作 速度較緩 液壓沖擊小 3 最大載荷量定為 1 28 噸 采用單液壓缸控制聯(lián)接組合叉桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行升 降動(dòng)作 最大起升高度略低于兩人高度 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(guò)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(wú)其他附屬功能及特殊功能 9 第三章 貨梯機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算 3 1 貨梯機(jī)械結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)動(dòng)機(jī)理 3 1 1 機(jī)械結(jié)構(gòu)型式 根據(jù)貨梯的平臺(tái)尺寸初定 參考國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品的工藝參數(shù)m204 可知 該貨梯宜采用單雙叉機(jī)構(gòu)形式 即有兩個(gè)單叉機(jī)構(gòu)貨梯合并而成 有四 個(gè)同步液壓缸做同步運(yùn)動(dòng) 以達(dá)到貨梯升降的目的 其具體結(jié)構(gòu)形式為 圖 3 1 圖 3 1 所示即為該貨梯的基本結(jié)構(gòu)形式 其中 1 2 3 4 為支架 主要起支撐 作用和運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化形式的作用 一方面支撐上頂板的載荷 一方面通過(guò)其鉸接將 液壓缸的繩縮運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為平臺(tái)的升降運(yùn)動(dòng) 上頂板與載荷直接接觸 將載荷轉(zhuǎn) 化為均布載荷 從而增強(qiáng)局部承載能力 下底架主要起支撐和載荷傳遞作用 它不僅承擔(dān)著整個(gè)貨梯的重量 而且能將作用力傳遞到地基上 通過(guò)這些機(jī)構(gòu) 的相互配合 實(shí)現(xiàn)貨梯的穩(wěn)定和可靠運(yùn)行 3 1 2 貨梯的運(yùn)動(dòng)機(jī)理 貨梯的基本運(yùn)動(dòng)機(jī)理如下圖所示 10 圖 3 2 兩支架在 o 點(diǎn)鉸接 支架 1 上下端分別固定在上 下板面上 通過(guò)活塞桿 的伸縮和鉸接點(diǎn) o 的作用實(shí)現(xiàn)貨物的舉升 根據(jù)以上分析 貨梯的運(yùn)動(dòng)過(guò)程可以敘述如下 支架 2 3 為貨梯機(jī)構(gòu)中的 固定支架 他們與底板的鉸接點(diǎn) 做不完整的圓周運(yùn)動(dòng) 支架 1 4 為活動(dòng)23 O 支架 他們?cè)谝簤焊椎淖饔孟掠勺畛醯膸缀跛綘顟B(tài)逐漸向后來(lái)的傾斜位置運(yùn) 動(dòng) 在通過(guò)支架之間的絞合點(diǎn)帶動(dòng) 2 3 也不斷向傾斜位置運(yùn)動(dòng) 以使貨梯升降 圖 3 3 初態(tài)時(shí) 上寫(xiě)底板處于合閉狀態(tài) 支架 1 2 3 4 可近似看作為水平狀態(tài) 隨著液壓油不斷的輸入到液壓缸中 活塞桿外伸 將支架 2 頂起 支架 2 上升 時(shí) 由于絞合點(diǎn) o 的作用使支架 1 運(yùn)動(dòng) 1 與液壓缸相連 從而液壓缸也開(kāi)始 運(yùn)動(dòng) 通過(guò)一系列的相互運(yùn)動(dòng)和作用 使上頂板上升 當(dāng)上升到指定高度時(shí) 液壓缸停止運(yùn)動(dòng) 載荷便達(dá)到指定高度 3 2 貨梯的機(jī)械結(jié)構(gòu)和零件設(shè)計(jì) 3 2 1 貨梯結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇和確定 根據(jù)貨梯的工藝參數(shù)和他的基本運(yùn)動(dòng)機(jī)理來(lái)確定支架 1 2 3 4 的長(zhǎng)度和 截面形狀 之間的距離和液壓缸的工作行程 23O 設(shè) 則 1 2 3 4 支架的長(zhǎng)度可以確定為x 0m 即支架和地板垂直時(shí)的高度應(yīng)大于 這樣才能保證其最 25 h 3m 大升降高度達(dá)到 其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中任意兩個(gè)位置的示意圖表示如下 3 11 圖 3 4 設(shè)支架 1 2 和 3 4 都在其中點(diǎn)處絞合 液壓缸頂端與支架絞合點(diǎn)距離中 點(diǎn)為 t 根據(jù)其水平位置的幾何位置關(guān)系可得 40 xt 下面根據(jù)幾何關(guān)系求解上述最佳組合值 初步分析 值范圍為 取值偏小 則上頂板 點(diǎn)承力過(guò)大 x01x 23 O 還會(huì)使支架的長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng) 造成受力情況不均勻 X 值偏小 則會(huì)使液壓缸的行 程偏大 并且會(huì)造成整個(gè)機(jī)構(gòu)受力情況不均勻 在該設(shè)計(jì)中 可以選擇幾個(gè)特 殊值 0 4m 0 6m 0 8m 分別根據(jù)數(shù)學(xué)關(guān)系計(jì)算出 h 和 t 然后分xx 析上下頂板的受力情況 選取最佳組合值便可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求 1 0 4 支架長(zhǎng)度為 h 3 5 x 2 3 3m h 2 1 65m2OC 液壓缸的行程設(shè)為 l 貨梯上下頂板合并時(shí) 根據(jù)幾何關(guān)系可得到 l t 1 65 貨梯完全升起時(shí) 有幾何關(guān)系可得到 265 1290 95 0321 cos2 tlt 聯(lián)合上述方程求得 t 0 651m l 0 999m 12 即液壓缸活塞桿與 2 桿絞合點(diǎn)與 2 桿中心距為 0 651m 活塞行程為 0 999m 2 0 6x 支架長(zhǎng)度為 3 5 x 2 3 2m h 2 1 6m2OC 液壓缸的行程設(shè)為 l 貨梯上下頂板合并時(shí) 根據(jù)幾何關(guān)系可得到 l t 1 6 貨梯完全升起時(shí) 有幾何關(guān)系可得到 8 06 122 8 02351 cos tl 聯(lián)合上述方程求得 t 0 602m l 0 998m 即液壓缸活塞桿與 2 桿絞合點(diǎn)與 2 桿中心距為 0 602m 活塞行程為 0 998m 3 0 8x 支架長(zhǎng)度為 3 5 x 2 3 0m h 2 1 5m2OC 液壓缸的行程設(shè)為 l 貨梯上下頂板合并時(shí) 根據(jù)幾何關(guān)系可得到 l t 1 5 貨梯完全升起時(shí) 有幾何關(guān)系可得到 57 0 1225 7 03215cos tl 聯(lián)合上述方程求得 t 0 532m l 0 968m 即液壓缸活塞桿與 2 桿絞合點(diǎn)與 2 桿中心距為 0 532m 活塞行程為 0 968m 13 現(xiàn)在對(duì)上述情況分別進(jìn)行受力分析 4 x 0 4m 受力圖如下所示 5 x 0 6m 受力圖如下所示 6 x 0 8m 受力圖如下所示 圖 3 5 比較上述三種情況下的載荷分布狀況 x 去小值 則升到頂端時(shí) 兩相互 絞合的支架間的間距越大 而此時(shí)貨梯的載荷為均布載荷 有材料力學(xué)理論可 知 此時(shí)兩支架中點(diǎn)出所受到的彎曲應(yīng)力為最大 可能會(huì)發(fā)生彎曲破壞 根據(jù) 材料力學(xué)中提高梁的彎曲強(qiáng)度的措施 maxaxMw 知 合理安排梁的受力情況 可以降低 值 從而改善提高其承載能力 分ax 析上述 x 0 4m x 0 6m x 0 8m 時(shí)梁的受力情況和載荷分布情況 可以選擇 第二種情況 即 x 0 6m 時(shí)的結(jié)構(gòu)作為貨梯固定點(diǎn) 的最終值 由此便可以23O 確定其他相關(guān)參數(shù)如下 t 0 602m l 0 998m h 3 2m 3 2 2 貨梯支架和下底板結(jié)構(gòu)的確定 14 3 2 2 1 上頂板結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度校核 上頂板和載荷直接接觸 其結(jié)構(gòu)采用由若干根相互交叉垂直的熱軋槽剛通 過(guò)焊接形式焊接而成 然后在槽鋼的四個(gè)側(cè)面和上頂面上鋪裝 4000 x2000 x3mm 的汽車(chē)板 其結(jié)構(gòu)形式大致如下所示 圖 3 7 沿平臺(tái)的上頂面長(zhǎng)度方向布置 4 根 16 號(hào)熱軋槽剛 沿寬度方向布置 6 根 10 號(hào)熱軋槽剛 組成上圖所示的上頂板結(jié)構(gòu) 在最外緣延長(zhǎng)度方向加工出安裝 上下支架的滑槽 以便上下支架的安裝 滑槽的具體尺寸根據(jù)上下支架的具體 尺寸和結(jié)構(gòu)而定 沿長(zhǎng)度方向的 4 根 16 號(hào)熱軋槽剛的結(jié)構(gòu)參數(shù)為 1hbdtr 截面面積為 理論重量為 16058 10 5m 25 16cm9 752 kgm 抗彎截面系數(shù)為 沿寬度方向的 6 根 10 號(hào)熱軋槽剛的結(jié)構(gòu)參數(shù)為37c 截面面積為 理論重1hbdtr48 42 21 84c 量為 抗彎截面系數(shù)為 0 kgm397cm 其質(zhì)量分別為 4 根 16 號(hào)熱軋槽剛的質(zhì)量為 19 752316kg 6 根 10 號(hào)熱軋槽剛的質(zhì)量為 20 m 菱形汽車(chē)鋼板質(zhì)量為 345 624 8kg 15 3 2 2 2 強(qiáng)度校核 貨梯上頂板的載荷是作用在一平臺(tái)上的 可以認(rèn)為是一均布載荷 由于該 平板上鋪裝汽車(chē)鋼板 其所受到的載荷為額定載荷和均布載荷之和 其載荷密 度為 Fql F 汽車(chē)鋼板和額定載荷重力之和 N l 載荷的作用長(zhǎng)度 m 沿長(zhǎng)度方向?yàn)?16m 寬度方向?yàn)?12m 其中 12 m gG 額 載 帶入數(shù)據(jù)得 F 29604N 沿長(zhǎng)度方向有 Fql 帶入數(shù)據(jù)有 29604185N 分析貨梯的運(yùn)動(dòng)過(guò)程 可以發(fā)現(xiàn)在貨梯剛要起升時(shí)和貨梯達(dá)到最大高度時(shí) 會(huì)出現(xiàn)梁受彎矩最大的情況 故強(qiáng)度校核只需要分析該狀態(tài)時(shí)的受力情況即可 校核如下 其受力簡(jiǎn)圖為 圖 3 8 該貨梯有 8 個(gè)支架 共有 8 個(gè)支點(diǎn) 假設(shè)每個(gè)支點(diǎn)所受力為 N 則平很方 程可列為 即 0Y 80NF 將 N 帶入上式中 29604F 15 根據(jù)受力圖 其彎矩圖如下所示 AB 段 2qMxx 16 1850 925 2xmx2 30 BC 段 2 1 7 qMxN 3700 x 3145 925 xx8 CD 段與 AB 段對(duì)稱(chēng) 圖 3 9 由彎矩圖可知該過(guò)程中的最大彎矩為 max1850N 根據(jù)彎曲強(qiáng)度理論 max axsMWn 即梁的最大彎曲應(yīng)力應(yīng)小于其許用彎曲應(yīng)力 式中 W 抗彎截面系數(shù) 3 沿長(zhǎng)度方向?yàn)?16 號(hào)熱軋槽鋼 63170m 鋼的屈服極限 S 25sMPa n 安全系數(shù) n 3 代入數(shù)據(jù) max61850 7sPan 85a 由此可知 強(qiáng)度符合要求 貨梯升到最高位置時(shí) 分析過(guò)程如下 與前述相同 1850N 17 彎矩如下 FA 段 2 qMx mx2 30 925 AB 段 2 9 xNx x2 37 1 185065 BC 段 2 qMxx mx8 3 3748109 CD 段與 AB 段對(duì)稱(chēng) AF 段和 DE 段對(duì)稱(chēng) 圖 由彎矩圖可知該過(guò)程中的最大彎矩為 max193 5N 根據(jù)彎曲強(qiáng)度理論 axmaxsMWn 即梁的最大彎曲應(yīng)力應(yīng)小于其許用彎曲應(yīng)力 式中 W 抗彎截面系數(shù) 沿長(zhǎng)度方向?yàn)?16 號(hào)熱軋槽鋼 36170 鋼的屈服極限 S 25sMPa n 安全系數(shù) n 3 代入數(shù)據(jù) 18 max6193 250 7sMPan 85a 由計(jì)算可知 沿平臺(tái)長(zhǎng)度方向上 4 根 16 號(hào)熱軋槽鋼完全可以保證貨梯的 強(qiáng)度要求 同樣分析沿寬度方向的強(qiáng)度要求 均布載荷強(qiáng)度為 Fql F 汽車(chē)板及 16 號(hào)槽鋼與載荷重力 l 載荷作用長(zhǎng)度 2x6 12m 帶入相關(guān)數(shù)據(jù) 2307 qNm 受力圖和彎矩圖如下所示 2qMxx 02xm 218503 圖 由彎矩圖知 max69 5MN 最大彎曲應(yīng)力為 max17 6MPW 故寬度方向也滿(mǎn)足強(qiáng)度要求 3 2 2 3 支架的結(jié)構(gòu) 支架由 8 根形狀基本相同的截面為矩形的鋼柱組成 在支架的頂端和末端 分別加工出圓柱狀的短軸 以便支架的安裝 支架在貨梯結(jié)構(gòu)中的主要功能為 載荷支撐和運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化 將液壓缸的伸縮運(yùn)動(dòng) 通過(guò)與其鉸合的支點(diǎn)轉(zhuǎn)化為平臺(tái) 19 的升降運(yùn)動(dòng) 支架的結(jié)構(gòu)除應(yīng)滿(mǎn)足安裝要求外 還應(yīng)保證有足夠的剛度和強(qiáng)度 一時(shí)期在升降運(yùn)動(dòng)中能夠平穩(wěn)安全運(yùn)行 每根支架的上頂端承受的作用力設(shè)為 N 則有等式 求得 N 12800N1238 NmgG 額 載 分析支架的運(yùn)動(dòng)形式和受力情況 發(fā)現(xiàn)支架在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受力情況比較復(fù) 雜 它與另一支架鉸合點(diǎn)給予底座的固定點(diǎn)的受里均為大小和方向?yàn)槲粗氖?量 故該問(wèn)題為超靜定理論問(wèn)題 已經(jīng)超出本文的討論范圍 本著定性分析和 提高效率的原則 再次宜簡(jiǎn)化處理 簡(jiǎn)化的原則時(shí)去次留主 即將主要的力和 重要的力在計(jì)算中保留 而將對(duì)梁的變形沒(méi)有很大影響的力忽略不計(jì) 再不改 變其原有性質(zhì)的情況下可以這樣處理 根據(jù)甘原則 再次對(duì)制假所收的力進(jìn)行 分析 可以看出與液壓缸頂桿聯(lián)結(jié)點(diǎn)的力為之家所受到的最主要的力 它不僅 受液壓缸的推力 而且還將受到上頂班所傳遞的作用力 因此 與液壓缸頂桿 相連接的支架所厚道的上頂板的力為它所受到的最主要的力 在此 將其他的 力忽略 只計(jì)算上頂板承受的由載荷和自重所傳遞的載荷力 計(jì)算簡(jiǎn)圖如下所示 圖 3 11 所產(chǎn)生的彎矩為 N MNL 每個(gè)支架的支點(diǎn)對(duì)上頂板的作用力 N L 液壓缸與支架鉸合點(diǎn)距支點(diǎn)之間的距離 m 代入數(shù)據(jù) 6784Nm53 0128 假定改支架為截面為長(zhǎng)為 a 寬為 b 的長(zhǎng)方形 則其強(qiáng)度應(yīng)滿(mǎn)足的要求是 max 20 maxsMWn 式中 M 支架上所受到的彎矩 Nm W 截面分別為 a b 的長(zhǎng)方形抗彎截面系數(shù) 236abWm sn 1 5 所選材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼 s 235Q235SMPa 將數(shù)據(jù)代入有 23567849 ba 求得 2cm 上式表明 只要街面為 a b 的長(zhǎng)方形滿(mǎn)足條件 則可以滿(mǎn)足強(qiáng)2378abcm 度要求 取 則其 符合強(qiáng)度要求 5 3 acb 238 5 這些鋼柱的質(zhì)量為 434810 91 8abh Kg 支架的結(jié)構(gòu)還應(yīng)該考慮裝配要求 液壓缸活塞桿頂端與支架采用耳軸結(jié)構(gòu) 連接 因此應(yīng)在兩支架之間加裝支板 以滿(mǎn)足動(dòng)力傳遞要求 3 2 2 4 貨梯底座的設(shè)計(jì) 貨梯底座在整個(gè)機(jī)構(gòu)中支撐著平臺(tái)的全部重量 并將其傳遞到地基上 他 的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是滿(mǎn)足強(qiáng)度要求即可 保證在貨梯升降過(guò)程中不會(huì)被壓潰即可 不 會(huì)發(fā)生過(guò)大大變形 其具體參數(shù)見(jiàn)裝配圖 21 第四章 貨梯液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在本貨梯的設(shè)計(jì)中主要是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 它與主機(jī) 的設(shè)計(jì)是緊密相關(guān)的 往往要同時(shí)進(jìn)行 所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)應(yīng)符合主機(jī)的拖動(dòng) 循環(huán)要求 還應(yīng)滿(mǎn)足組成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 工作安全可靠 操縱維護(hù)方便 經(jīng)濟(jì)性好 等條件 液壓貨梯不僅裝備有普通電梯具備的安全裝置 還設(shè)有 1 溢流閥 可防止上行運(yùn)動(dòng)時(shí)系統(tǒng)壓力過(guò)高 2 應(yīng)急手動(dòng)閥 電源發(fā)生故障時(shí) 可使轎廂應(yīng)急下降到最近的層樓位置開(kāi) 啟廳 轎門(mén) 使乘客安全走出轎廂或?qū)⒇浳锇踩岢?3 手動(dòng)泵 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí) 可操縱手動(dòng)泵打出高壓油使轎廂上升到最 近的層樓位置 4 管路破裂閥 當(dāng)液壓系統(tǒng)管路破裂轎廂失速下降時(shí) 可自動(dòng)切斷油路 5 油箱油溫保護(hù) 當(dāng)油箱中油溫超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定值時(shí) 油溫保護(hù)裝置發(fā)生信 號(hào) 暫停電梯使用 當(dāng)油溫下降后方可啟動(dòng)電梯 本貨梯對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求可以總結(jié)如下 貨梯的升降運(yùn)動(dòng)采用液壓傳動(dòng) 可選用遠(yuǎn)程或無(wú)線(xiàn)控制 貨梯的升降運(yùn)動(dòng) 由液壓缸的伸縮運(yùn)動(dòng)經(jīng)轉(zhuǎn)化而成為平臺(tái)的起降 其工作負(fù)載變化范圍為 0 12800Kg 負(fù)載平穩(wěn) 工作過(guò)程中無(wú)沖擊載荷作用 運(yùn)行速度較低 液壓執(zhí) 行元件有四組液壓缸實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)動(dòng) 要求其工作平穩(wěn) 結(jié)構(gòu)合理 安全性?xún)?yōu)良 使用于各種不同場(chǎng)合 工作精度要求一般 22 第五章 執(zhí)行元件速度和載荷 5 1 執(zhí)行元件類(lèi)型 數(shù)量和安裝位置 類(lèi)型選擇 表 5 1 執(zhí)行元件類(lèi)型的選擇 往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 往復(fù)擺動(dòng) 運(yùn)動(dòng)形式 短行程 長(zhǎng)行程 高速 低速 執(zhí)行元件的 類(lèi)型 活塞缸 柱塞缸 液壓馬達(dá)和絲 杠螺母機(jī)構(gòu) 高速液 壓馬達(dá) 低速液 壓馬達(dá) 擺動(dòng)液壓馬達(dá) 根據(jù)上表選擇執(zhí)行元件類(lèi)型為活塞缸 再根據(jù)其運(yùn)動(dòng)要求進(jìn)一步選擇液壓 缸類(lèi)型為雙作用單活塞桿無(wú)緩沖式液壓缸 其符號(hào)為 圖 5 1 數(shù)量 該升降平臺(tái)為雙單叉結(jié)構(gòu) 故其采用的液壓缸數(shù)量為 4 個(gè)完全相同 的液壓缸 其運(yùn)動(dòng)完全是同步的 但其精度要求不是很高 23 安裝位置 液壓缸的安裝方式為耳環(huán)型 尾部單耳環(huán) 氣缸體可以在垂直 面內(nèi)擺動(dòng) 錢(qián)莊的位置為圖 3 6 所示的前后兩固定支架之間的橫梁之上 橫梁 和支架組成為一體 通過(guò)橫梁活塞的推力逐次向外傳遞 使貨梯升降 5 2 速度和載荷計(jì)算 5 2 1 速度計(jì)算及速度變化規(guī)律 參考國(guó)內(nèi)貨梯類(lèi)產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)可知 最大起升高度為 3000mm 時(shí) 其平 均起升時(shí)間為 90s 就是從液壓缸活塞開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到活塞行程末端所用時(shí)間大約 為 90s 設(shè)本貨梯的最小起升降時(shí)間為 85s 最大起升時(shí)間為 95s 由此便可以計(jì) 算執(zhí)行元件的速度 v lvt 式中 v 執(zhí)行元件的速度 m s L 液壓缸的行程 m t 時(shí)間 s 當(dāng) t 85s 時(shí) 0 01325maxin0 534lvt s 當(dāng) t 95s 時(shí) min 0 16 lvmst 液壓缸的速度在整個(gè)行程過(guò)程中都比較平穩(wěn) 無(wú)明顯變化 在起升的初始 階段到運(yùn)行穩(wěn)定階段 其間有一段加速階段 該加速階段加速度表較小 因此 速度變化不明顯 形成終了時(shí) 有一個(gè)減速階段 減速階段加速度亦比較小 因此可以說(shuō)貨梯在整個(gè)工作過(guò)程中無(wú)明顯的加減速階段 其運(yùn)動(dòng)速度比較平穩(wěn) 5 2 2 執(zhí)行元件的載荷計(jì)算及變化規(guī)律 執(zhí)行元件的載荷即為液壓缸的總阻力 油缸要運(yùn)動(dòng)必須克服其阻力才能運(yùn) 行 因此在次計(jì)算油缸的總阻力即可 油缸的總阻力包括 阻礙工作運(yùn)動(dòng)的切 削力 運(yùn)動(dòng)部件之間的摩擦阻力 密封裝置的摩擦阻力 起動(dòng)制動(dòng)或F切 F磨 F密 24 換向過(guò)程中的慣性力 回油腔因被壓作用而產(chǎn)生的阻力 即液壓缸的總F慣 F背 阻力也就是它的最大牽引力 F 切 磨 密 慣 背 1 切削力 根據(jù)其概念 阻礙工作運(yùn)動(dòng)的力 在本設(shè)計(jì)中即為額定負(fù)載 的重力和支架以及上頂板的重力 其計(jì)算式為 F 切 額 載 支 架 上 頂 板 2 摩擦力 各運(yùn)動(dòng)部件之間的相互摩擦力由于運(yùn)動(dòng)部件之間為無(wú)潤(rùn)滑的 鋼 鋼之間的接觸摩擦 取 0 15 其具體計(jì)算式為 234FG mg G 磨 額 載 3 密封裝置的密封阻力 根據(jù)密封裝置的不同 分別采用下式計(jì)算 O 形密封圈 液壓缸的推力 0 3 密 Y 形密封圈 1F fpdh 密 f 摩擦系數(shù) 取 f0 p 密封處的工作壓力 Pa d 密封處的直徑 m 密封圈有效高度 m 1h 密封摩擦力也可以采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 一般取 F051F 密 4 運(yùn)動(dòng)部件的慣性力 其計(jì)算式為 GvFagtt 切慣 式中 G 運(yùn)動(dòng)部件的總重力 N g 重力加速度 2m s 啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)的速度變量 m s v 起動(dòng)制動(dòng)所需要的時(shí)間 st 對(duì)于行走機(jī)械取 本設(shè)計(jì)中取值為20 51 st 20 4 25 5 背壓力 背壓力在此次計(jì)算中忽略 而將其計(jì)入液壓系統(tǒng)的效率之中 由上述說(shuō)明可以計(jì)算出液壓缸的總阻力為 F F 切 磨 密 慣 1234123 m gG m gG 額 載 額 載 v0 5gt 切 切 204 8 316 120 188 2500 x9 8 0 15 204 8 316 120 x 9 8 204 8 316 120 188 2500 x0 4 204 8 316 120 188 25 00 9 8 0 05 40KN 液壓缸的總負(fù)載為 40KN 該系統(tǒng)中共有四個(gè)液壓缸個(gè)液壓缸 故每個(gè)液壓 缸需要克服的阻力為 10KN 該貨梯的額定載荷為 1280Kg 其負(fù)載變化范圍為 0 1280Kg 在工作過(guò)程 中無(wú)沖擊負(fù)載的作用 負(fù)載在工作過(guò)程中無(wú)變化 也就是該貨梯受恒定負(fù)載的 作用 26 第六章 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定 6 1 系統(tǒng)壓力的初步確定 液壓缸的有效工作壓力可以根據(jù)下表確定 表 6 1 液壓缸牽引力與工作壓力之間的關(guān)系 牽引力 F KN 50 工作壓力 P MPa 5 7 由于該液壓缸的推力即牽引力為 12 8KN 根據(jù)上表 可以初步確定液壓缸 的工作壓力為 p 3MPa 6 2 液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù) 6 2 1 缸筒內(nèi)徑的確定 該液壓缸宜按照推力要求來(lái)計(jì)算缸筒內(nèi)經(jīng) 計(jì)算式如下 要求活塞無(wú)桿腔的推力為 F 時(shí) 其內(nèi)徑為 4cmDp 式中 D 活塞桿直徑 缸筒內(nèi)經(jīng) m 27 F 無(wú)桿腔推力 N P 工作壓力 MPa 液壓缸機(jī)械效率 0 95cm 代入數(shù)據(jù) D 0 092m95 08124 3 D 92mm 取圓整值為 D 100mm 液壓缸的內(nèi)徑 活塞的的外徑要取標(biāo)注值是因?yàn)榛钊突钊麠U還要有其它 的零件相互配合 如密封圈等 而這些零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化 有專(zhuān)門(mén)的生產(chǎn)廠家 故活塞和液壓缸的內(nèi)徑也應(yīng)該標(biāo)準(zhǔn)化 以便選用標(biāo)準(zhǔn)件 6 2 2 液壓缸的作用力 液壓缸的作用力及時(shí)液壓缸的工作是的推力或拉力 該貨梯工作時(shí)液壓缸 產(chǎn)生向上的推力 因此計(jì)算時(shí)只取液壓油進(jìn)入無(wú)桿腔時(shí)產(chǎn)生的推力 F 2cmpD4 式中 p 液壓缸的工作壓力 Pa 取 p 5 20 3 1Pa D 活塞內(nèi)徑 m 0 1m 液壓缸的效率 0 95cm 代入數(shù)據(jù) F 95 01321043 F 13 3KN 即液壓缸工作時(shí)產(chǎn)生的推力為 13 3KN 表 6 1 28 6 2 3 活塞桿直徑的確定 1 活塞桿直徑根據(jù)受力情況和液壓缸的結(jié)構(gòu)形式來(lái)確定 受拉時(shí) 0 35 dD 受壓時(shí) pMPa 0 35 dD 77 該液壓缸的工作壓力為為 p 3MPa 取 5Pa 0 5 4dDcm 2 活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算 活塞桿在穩(wěn)定情況下 如果只受推力或拉力 可以近似的用直桿承受拉壓 載荷的簡(jiǎn)單強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行 62104Fd 式中 F 活塞桿的推力 12 8 N d 活塞桿直徑 56 m 材料的許用應(yīng)力 MPa 活塞桿用 45 號(hào)鋼 340 2 5sMPann 代入數(shù)據(jù) 23 6145 3082 29 6 3MPa 活塞桿的強(qiáng)度滿(mǎn)足要求 3 穩(wěn)定性校核 該活塞桿不受偏心載荷 按照等截面法 將活塞桿和缸體視為一體 其細(xì) 長(zhǎng)比為 時(shí) LmnK 2KEJFL 在該設(shè)計(jì)及安裝形式中 液壓缸兩端采用鉸接 其值分別為 1 85 260 4JdKA 將上述值代入式中得 Lmn 故校核采用的式子為 2KEJFL 式中 n 1 安裝形式系數(shù) E 活塞桿材料的彈性模量 鋼材取 12 0EPa J 活塞桿截面的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 46dJ L 計(jì)算長(zhǎng)度 1 06m 代入數(shù)據(jù) 213423 4 03 4 510 6KF 371KN 其穩(wěn)定條件為 KFn 30 式中 穩(wěn)定安全系數(shù) 一般取 2 4 取 3KnKnKn F 液壓缸的最大推力 N 代入數(shù)據(jù) 123KN371Kn 故活塞桿的穩(wěn)定性滿(mǎn)足要求 6 2 4 液壓缸壁厚 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 液壓缸長(zhǎng)度的確定 6 2 4 1 液壓缸壁厚的確定 液壓缸壁厚又結(jié)構(gòu)和工藝要求等確定 一般按照薄壁筒計(jì)算 壁厚由下式 確定 2YPD 式中 D 液壓缸內(nèi)徑 m 缸體壁厚 cm 液壓缸最高工作壓力 Pa 一般取 1 2 1 3 pYPYP 缸體材料的許用應(yīng)力 鋼材取 10Ma 代入數(shù)據(jù) 1 162cm61023 考慮到液壓缸的加工要求 將其壁厚適當(dāng)加厚 取壁厚 m15 6 2 4 2 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 活塞桿全部外伸時(shí) 從活塞支撐面重點(diǎn)到導(dǎo)向滑動(dòng)面中點(diǎn)的距離為活塞的 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H 如下圖所示 31 圖 6 1 如果最小導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)小 將會(huì)使液壓缸的初始撓度增大 影響其穩(wěn)定性 因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 對(duì)于一般的液壓缸 液壓缸最大行程為 L 缸筒直徑為 D 時(shí) 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度為 20LDH 即 取為 72cm530971 52Hcm 活塞的寬度一般取 導(dǎo)向套滑動(dòng)面長(zhǎng)度 在 時(shí) 61 B AD 80m 取 在 時(shí) 取 當(dāng)導(dǎo)向套長(zhǎng)度不夠時(shí) 不宜A 0 6 1 D 80A 0 d 過(guò)分增大 A 和 B 必要時(shí)可在導(dǎo)向套和活塞之間加一隔套 隔套的長(zhǎng)度由最小 導(dǎo)向長(zhǎng)度 H 確定 6 2 5 液壓缸的流量 液壓缸的流量余缸徑和活塞的運(yùn)動(dòng)有關(guān)系 當(dāng)液壓缸的供油量 Q 不變時(shí) 除去在形程開(kāi)始和結(jié)束時(shí)有一加速和減速階段外 活塞在行程的中間大多數(shù)時(shí) 間保持恒定速度 液壓缸的流量可以計(jì)算如下 mv cvAQ 式中 A 活塞的有效工作面積 對(duì)于無(wú)桿腔 24AD 活塞的容積效率 采用彈形密封圈時(shí) 1 采用活cv cv 塞環(huán)時(shí) 0 98cv 為液壓缸的最大運(yùn)動(dòng)速度 m smaxaxcvAQ ax 代入數(shù)據(jù) 23 1409 3560 1 min8max L 2in 4 iQ 32 即液壓缸以其最大速度運(yùn)動(dòng)時(shí) 所需要的流量為 以其5 16 minL 最小運(yùn)動(dòng)速度運(yùn)動(dòng)時(shí) 所需要的流量為 4 13 inL 第七章 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓缸是將液壓系統(tǒng)的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置 在該貨梯系統(tǒng)中 液 壓缸將活塞桿的伸縮運(yùn)動(dòng)通過(guò)一系列的機(jī)械結(jié)構(gòu)組合轉(zhuǎn)化為平臺(tái)的升降 實(shí)現(xiàn) 貨梯升降 液壓缸原理 傳遞運(yùn)動(dòng) 通過(guò)油液內(nèi)部的壓力來(lái)傳遞動(dòng)力 在一定體積的液體上的任意一點(diǎn)施加的壓力 能夠大小相等地向各個(gè)方向傳 遞 這意味著當(dāng)使用多個(gè)液壓缸時(shí) 每個(gè)液壓缸將按各自的速度拉或推 而這些速 度取決于移動(dòng)負(fù)載所需的壓力 在液壓缸承載能力范圍相同的情況下 承載最小載荷的液壓缸會(huì)首先移動(dòng) 承 載最大載荷的液壓缸最后移動(dòng) 7 1 缸筒 7 1 1 缸筒與缸蓋的連接形式 缸筒與剛蓋的連接形式如下 33 缸筒和前端蓋的連接采用螺栓連接 其特點(diǎn)是徑向尺寸小 重量輕 使用 廣泛 端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜 缸筒外徑需加工 且應(yīng)于內(nèi)徑同軸 裝卸需要用專(zhuān)門(mén)的 工具 安裝時(shí)應(yīng)防止密封圈扭曲 圖 7 1 缸蓋與后端蓋的連接采用焊接形式 特點(diǎn)為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單尺寸小 重量輕 使 用廣泛 缸筒焊后可能變形 且內(nèi)徑不易加工 圖 7 2 7 1 2 強(qiáng)度計(jì)算 7 1 2 1 缸筒底部強(qiáng)度計(jì)算 缸筒底部為平面時(shí) 可由下式計(jì)算厚度 0 43pD 式中 缸筒底部厚度 m 缸筒內(nèi)徑 m 筒內(nèi)最大工作壓力 pMPa 缸筒材料的許用應(yīng)力 代入數(shù)據(jù) 2 50 43910 6m 34 缸筒底部厚度應(yīng)根據(jù)工藝要求適當(dāng)加厚 如在缸筒上設(shè)置油口或排氣閥 均應(yīng)增大缸筒底部厚度 7 1 2 2 缸筒連接螺紋的計(jì)算 當(dāng)缸筒與剛蓋采用螺紋連接時(shí) 鋼筒螺紋處的強(qiáng)度按下式進(jìn)行校核 螺紋處的拉應(yīng)力 6210 4KFdD MPa 螺紋處的切應(yīng)力 6231 合成應(yīng)力 2n Pa 式中 缸筒直徑 mD 缸筒底部承受的最大推力 NF 螺紋小徑 m1d 擰緊螺紋的系數(shù) 不變載荷取 1 25 1 5 變載荷取KK 2 5 4 螺紋連接的摩擦系數(shù) 0 07 0 2 通常取 0 121 1 材料的屈服極限 35 鋼正火 27n n MPa 代入數(shù)據(jù) 3622 1010434 9 87 3631 0 82 Pa 合成應(yīng)力為 241 84 27Mn 7 1 3 缸筒材料及加工要求 缸筒材料通常選用 20 35 45 號(hào)鋼 當(dāng)缸筒 缸蓋 掛街頭等焊接在一起 時(shí) 采用焊接性能較好的 35 號(hào)鋼 在粗加工之后調(diào)質(zhì) 另外缸筒也可以采用鑄 鐵 鑄鋼 不銹鋼 青銅和鋁合金等材料加工 35 缸筒與活塞采用橡膠密封圈時(shí) 其配合推薦采用 缸筒內(nèi)徑表面粗H9 f8 糙度取 若采用活塞環(huán)密封時(shí) 推薦采用 配合 缸筒內(nèi)aR0 14m 7g6 徑表面粗糙度取 a 20 缸筒內(nèi)徑應(yīng)進(jìn)行研磨 為防止腐蝕 提高壽命 缸筒內(nèi)表面應(yīng)進(jìn)行渡鉻 渡鉻層厚度應(yīng)在 30 40 渡鉻后缸筒內(nèi)表面進(jìn)行拋光 m 缸筒內(nèi)徑的圓度及圓柱度誤差不大于直徑公差的一半 缸體內(nèi)表面的公差 度誤差在 500mm 上不大于 0 03mm 缸筒缸蓋采用螺紋連接時(shí) 其螺紋采用中等精度 7 1 4 缸蓋材料及加工要求 缸蓋材料可以用 35 45 號(hào)鋼 或 ZG270 500 以及 HT250 HT350 等材料 當(dāng)缸蓋自身作為活塞桿導(dǎo)向套時(shí) 最好用鑄鐵 并在導(dǎo)向表面堆镕黃銅 青銅和其他耐磨材料 當(dāng)單獨(dú)設(shè)置導(dǎo)向套時(shí) 導(dǎo)向材料為耐磨鑄鐵 青銅或黃 銅等 導(dǎo)向套壓入缸蓋 缸蓋的技術(shù)要求 與缸筒內(nèi)徑配合的直徑采用 與活塞桿上的緩沖柱塞h8 配合的直徑取 與活塞密封圈外徑配合的直徑采用 這三個(gè)尺寸的圓度H9 9 和圓柱度誤差不大于各自直徑的公差的一半 三個(gè)直徑的同軸度誤差不大于 0 03mm 7 2 活塞和活塞桿 7 2 1 活塞和活塞桿的結(jié)構(gòu)形式 1 活塞的結(jié)構(gòu)形式 活塞的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)密封裝置的形式來(lái)選擇 本設(shè)計(jì)中選用形式如下 36 圖 7 3 2 活塞桿 活塞桿的外部與負(fù)載相連接 其結(jié)構(gòu)形式根據(jù)工作需要而定 本設(shè)計(jì)中如 下所示 圖 7 4 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下 圖 7 5 7 2 2 活塞 活塞桿材料及加工要求 7 2 2 1 活塞材料及加工要求 有導(dǎo)向環(huán)的活塞用 20 35 或 45 號(hào)鋼制成 37 活塞外徑公差 與活塞桿的配合一般為 外徑粗糙度f(wàn)8H8 h 外徑對(duì)活塞孔的跳動(dòng)不大于外徑公差的一半 外徑的圓度和aR0 4m 圓柱度不大于外徑公差的一半 活塞兩端面對(duì)活塞軸線(xiàn)的垂直度誤差在 100mm 上不大于 0 04mm 7 2 2 2 活塞桿及加工要求 活塞桿常用材料為 35 45 號(hào)鋼 活塞桿的工作部分公差等級(jí)可以取 表面粗糙度不大于 f7 9aR0 4m 工作表面的直線(xiàn)度誤差在 500mm 上不大于 0 03mm 活塞桿在粗加工后調(diào)質(zhì) 硬度為 必要時(shí)可以進(jìn)行高頻淬火 2 85HB 厚度 0 5 1mm 硬度為 45 RC 7 3 活塞桿導(dǎo)向套 活塞桿導(dǎo)向套裝在液壓缸有桿腔一側(cè)的端蓋內(nèi) 用來(lái)對(duì)活塞桿導(dǎo)向 其內(nèi) 側(cè)裝有密封裝置 保證缸筒有桿腔的密封性 外側(cè)裝有防塵圈 以防止活塞桿 內(nèi)縮時(shí)把雜質(zhì) 灰塵及水分帶到密封裝置 損壞密封裝置 導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)有端蓋式和插件式兩種 插件式導(dǎo)向套裝拆方便 拆卸時(shí)不 需要拆端蓋 故應(yīng)用較多 本設(shè)計(jì)采用端蓋式 結(jié)構(gòu)見(jiàn)裝配圖 導(dǎo)向套尺寸主要是指支撐長(zhǎng)度 通常根據(jù)活塞桿直徑 導(dǎo)向套形式 導(dǎo)向 套材料的承壓能力 可能遇到的最大側(cè)向負(fù)載等因素確定 一般采用兩個(gè)導(dǎo)向 段 每段寬度均為 兩段中間線(xiàn)間距為 導(dǎo)向套總長(zhǎng)度不宜過(guò)大 以d 3 2d 3 免磨擦太大 7 4 進(jìn)出油口尺寸的確定 進(jìn)出油口尺寸按照下式確定 4Qd v 式中 流經(jīng)液壓缸的最大流量 L min 油液進(jìn)入液壓缸是的流速 s 代入數(shù)據(jù) 38 33mm01325 46 d 根據(jù) GB2878 81 油口連接螺紋尺寸 取 M36x1 5 螺紋連接 7 5 密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)選擇 雖然密封件是液壓設(shè)備中的輔件 但密封與密封裝置的好壞是直接影響到 液壓系統(tǒng)能否正常工作的關(guān)鍵之一 密封件的好壞在一定程度上已制約著液壓 元件和液壓系統(tǒng)性能和可靠性能的提高 使用壽命的長(zhǎng)短 以及影響到液壓設(shè) 備上檔次和上水平以及參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵所在 這也是國(guó)內(nèi)外液壓原件質(zhì)量 差異的主要因素之一 往往個(gè)別密封件的失效所造成的損失可能是密封件本身 價(jià)值的千萬(wàn)倍 安裝在液壓缸端蓋的內(nèi)側(cè) 主密封唇暴露在空氣中 密封介質(zhì)為所附著的 塵土 灰砂 雨水及冰霜等污物 防止外部灰塵 雨水進(jìn)入密封機(jī)構(gòu)內(nèi)部 影 響液壓油的粘度和劃傷內(nèi)部密封件密封唇的作用 防塵密封圈分為多種類(lèi)型號(hào)與尺寸 有聚脂 也有外包金屬骨架 因此 使用范圍與針對(duì)對(duì)像更加廣泛 優(yōu)點(diǎn) 耐磨性特好 抗擠出 耐沖擊 壓縮變形小 適應(yīng)范圍廣 易于安 裝 安裝在液壓缸端蓋內(nèi)側(cè)防塵密封里面 作用是防止液壓油外漏 主要承壓 原件之一 單向承壓 承受壓力較大 直接與液壓油接觸 要求靜止?fàn)顟B(tài)下保 壓性能好 運(yùn)動(dòng)中承壓要高 密封性能要好 摩擦因數(shù)小 抗擠出能力強(qiáng)等 活塞桿密封的截面形式與材質(zhì)較多 根據(jù)不同的工作環(huán)境選擇不同的截面 形式與材質(zhì) 活塞和活塞桿密封均采用 O 形密封圈 其具體標(biāo)準(zhǔn)采用 GB3452 3 88 密封溝槽設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和 GB3452 1 82 和 GB3452 3 88 液壓氣動(dòng)用 O 形 密封圈 安裝在活塞上 主要作用是密封活塞和缸筒之間的間隙 防止液壓油內(nèi)漏 等 活塞密封是液壓缸內(nèi)的主密封 雙向承壓 是液壓缸所能承受壓力值的最 主要密封件之一 對(duì)于活塞密封的主要要求有密封效果好 有靜止?fàn)顟B(tài)下保壓 效果好 運(yùn)動(dòng)過(guò)程中承壓能力強(qiáng) 抗擠出 摩擦系數(shù)小 使用壽命長(zhǎng)等 39 第八章 液壓系統(tǒng)方案的選擇和論證 液壓系統(tǒng)方案是根據(jù)主機(jī)的工作情況 主機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的技術(shù)要求 液壓 系統(tǒng)的工作條件和環(huán)境條件 以成本 經(jīng)濟(jì)性 供貨情況等諸多因素進(jìn)行全面 綜合的設(shè)計(jì)選擇 從而擬訂出一個(gè)各方面比較合理的 可實(shí)現(xiàn)的液壓系統(tǒng)方案 其具體包括的內(nèi)容有 油路循環(huán)方式的分析與選擇 油源形式的分析和選擇 液壓回路的分析 選擇 合成 液壓系統(tǒng)原理圖的擬定 8 1 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(kāi)式和閉式兩種 其各自特點(diǎn)及相互比較見(jiàn)下表 表 8 1 40 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 比較上述兩種方式的差異 再根據(jù)貨梯的性能要求 可以選擇的油路循環(huán) 方式為開(kāi)式系統(tǒng) 因?yàn)樵撠浱葜鳈C(jī)和液壓泵要分開(kāi)安裝 具有較大的空間存放 油箱 而且要求該貨梯的結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單 開(kāi)始系統(tǒng)剛好能滿(mǎn)足上述要求 油源回路的原理圖如下所示 圖 8 1 8 2 開(kāi)式系統(tǒng)油路組合方式的分析選擇 當(dāng)系統(tǒng)中有多個(gè)液壓執(zhí)行元件時(shí) 開(kāi)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(dú)聯(lián) 以及它們的組合 復(fù)聯(lián)等 串聯(lián)方式是除了第一個(gè)液壓元件的進(jìn)油口和最后一個(gè)執(zhí)行元件的回油口分 別與液壓泵和油箱相連接外 其余液壓執(zhí)行元件的進(jìn) 出油口依次相連 這種 41 連接方式