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摘 要
隨著機械制造化的發(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)能的偏向進行，應用范疇不時擴張，用液壓體系，運用合計機的智能措置伎倆，遵照需要同時牽制貨梯的位置與速度，既能擔保速率勻稱不亂，又能更切確的定位。這將是貨梯將來的發(fā)展藍圖。
目前在我國，液壓貨梯在機械產品中是占有相當大的比例的， 液壓貨梯約占整個機械工業(yè)產值的5%。相當可觀的一個市場，同時，作為重大技術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，貨梯更是起著至關重要的作用。據(jù)了解，我國農業(yè)、水利、能源、交通等產業(yè)的發(fā)展較快，為此需要大量機械裝備以滿足其發(fā)展的需要。隨著工業(yè)化和自動化水平的提高，這些裝備需要配套大量的高性能和高可靠性的液壓氣動和密封元件。
液壓貨梯整機的液壓系統(tǒng)圖油路各自擬訂好的控制回路及液壓源組合而成。各回路相互組合時去掉重復多余的元件，力求系統(tǒng)結構簡單。注意各元件間的聯(lián)鎖關系，避免誤動作發(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)的維護和監(jiān)測，在系統(tǒng)中的主要路段要裝設有必要的監(jiān)測元件，如壓力表，溫度計等。在設計中可以考慮在關鍵部位，附設備用件，以便意外事件發(fā)生時能迅速更換，保證主機連續(xù)工作。各液壓元件采用國產標準件，在圖中按國家標準規(guī)定的液壓元件職能符號的常態(tài)位置繪制。對于自行設計的非標準元件可用結構原理圖繪制。
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備工作，上升時應該注意的事項，承載時的穩(wěn)定性，降下時的注意事項，日常和定期維修檢查工作等。
關鍵字：貨梯；剪叉式 ；液壓貨梯
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：Cage assembly；Scissors forks are dyadic；Hydraulic pressure
目 錄
摘 要 1
Abstract 2
第一章 緒 論 5
第二章 工藝參數(shù)計工況分析 7
2.1 貨梯的工藝參數(shù) 7
2.2工況分析 7
2.3明確設計要求 制定基本方案 7
第三章 貨梯機械機構的設計和計算 9
3.1 貨梯機械結構形式和運動機理 9
3.1.1 機械結構型式 9
3.1.2 貨梯的運動機理 9
3.2 貨梯的機械結構和零件設計 10
3.2.1 貨梯結構參數(shù)的選擇和確定 10
3.2.2 貨梯支架和下底板結構的確定 14
第四章 貨梯液壓系統(tǒng)的設計要求 22
第五章 執(zhí)行元件速度和載荷 23
5.1執(zhí)行元件類型、數(shù)量和安裝位置 23
5.2速度和載荷計算 23
5.2.1 速度計算及速度變化規(guī)律 23
5.2.2執(zhí)行元件的載荷計算及變化規(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，最小導向長度，液壓缸長度的確定 30
6.2.5 液壓缸的流量 31
第七章 液壓缸的結構設計 33
7.1 缸筒 33
7.1.1 缸筒與缸蓋的連接形式 33
7.1.2 強度計算 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
7.2.1 活塞和活塞桿的結構形式 36
7.2.2 活塞、活塞桿材料及加工要求 37
7.3 活塞桿導向套 37
7.4 進出油口尺寸的確定 38
7.5密封結構的設計選擇 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 開式系統(tǒng)油路組合方式的分析選擇 41
8.3 調速方案的選擇 41
8.4 液壓系統(tǒng)原理圖的確定 42
第九章 液壓元件的選擇計算及其連接 43
9.1 油泵和電機選擇 43
9.1.1泵的額定流量和額定壓力 43
9.1.2 電機功率的確定 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、過濾器、其他輔助元件的選擇計算 48
9.3.1 管路 48
9.3.2 過濾器的選擇 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 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)性能驗算 56
12.1系統(tǒng)壓力損失驗算 57
12.2 系統(tǒng)的總效率驗算 58
總 結 58
致 謝 60
參 考 文 獻 61
第一章 緒 論
這次畢業(yè)是學校為我們每個工科學生安排的一次實踐性的總結，使就業(yè)前的一次大練兵，是對每個學生四年來所學知識的總體檢測，使我們?yōu)檫M入工廠工作做好了準備。
本次設計的主要任務是液壓貨梯的設計，貨梯是一種升降性能好，適用范圍廣的貨物貨梯構，可用于生產流水線高度差設備之間的貨物運送，物料上線，下線，共件裝配時部件的舉升，大型機庫上料，下料，倉儲裝卸等場所，與叉車等車輛配套使用，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)與電機驅動比較有以下優(yōu)點：
（1）在同等的體積下，液壓裝置能比其他裝置產生更多的動力，在同等的功率下，液壓裝置的體積小，重量輕，功率密度大，結構緊湊，液壓馬達的體積和重量只有同等功率電機的12%。
（2）液壓裝置工作比較平穩(wěn)，由于重量輕，慣性小，反應快，液壓裝置易于實現(xiàn)快速啟動，制動和頻繁的換向。
（3）液壓裝置可在大范圍內實現(xiàn)無級調速，（調速范圍可達到2000），還可以在運行的過程中實現(xiàn)調速。
（4）液壓傳動易于實現(xiàn)自動化，他對液體壓力，流量和流動方向易于進行調解或控制。
（5）液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護。
（6）液壓元件以實現(xiàn)了標準化，系列化，通用化，壓也系統(tǒng)的設計制造和使用都比較方便。
當然液壓技術還存在許多缺點，例如，液壓在傳動過程中有較多的能量損失，液壓傳動易泄露，不僅污染工作場地，限制其應用范圍，可能引起失火事故，而且影響執(zhí)行部分的運動平穩(wěn)性及正確性。對油溫變化比較敏感，液壓元件制造精度要求較高，造價昂貴，出現(xiàn)故障不易找到原因，但在實際的應用中，可以通過有效的措施來減小不利因素帶來的影響。
液壓電梯在具備傳統(tǒng)曳引式電梯的安全裝置的同時, 還設有：
（1） 溢流閥：可防止上行運動時系統(tǒng)壓力過高
（2） 應急手動閥：電源發(fā)生故障時, 可使轎廂應急下降到最近的層樓位置開啟廳、轎門,使乘客安全走出轎廂
（3） 手動泵：當系統(tǒng)發(fā)生故障時, 可操縱手動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：當液壓系統(tǒng)管路破裂轎廂失速下降時, 可自動切斷油路停止下降。
（5） 油箱油溫保護：當油箱中油溫超過標準設定值時, 油溫保護裝置發(fā)生信號, 暫停電梯使用, 當油溫下降后方可啟動電梯。
由于采用了先進的液壓系統(tǒng), 且有良好的控制方式,電梯運行故障率可將至最低。
我國的液壓技術是在新中國成立以后才發(fā)展起來的。自從1952年試制出我國第一個液壓元件——齒輪泵起，迄今大致經歷了仿制外國產品，自行設計開發(fā)和引進消化提高等幾個階段。
進年來，通過技術引進和科研攻關，產品水平也得到了提高，研制和生產出了一些具先進水平的產品。
目前，我國的液壓技術已經能夠為冶金、工程機械、機床、化工機械、紡織機械等部門提供品種比較齊全的產品。
但是，我國的液壓技術在產品品種、數(shù)量及技術水平上，與國際水品以及主機行業(yè)的要求還有不少差距，每年還需要進口大量的液壓元件。
今后，液壓技術的發(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）和微電子技術結合，走向智能化。
總之，液壓工業(yè)在國民經濟中的比重是很大的，他和氣動技術常用來衡量一個國家的工業(yè)化水平。
本次設計嚴格按照指導要求進行，其間得到老師和同學們的幫助，在此向他們表示誠摯的謝意。
由于本人水平和知識所限，其中錯誤在所難免，懇望老師予以指導修正。
第二章 工藝參數(shù)計工況分析
2.1 貨梯的工藝參數(shù)
本設計貨梯為全液壓系統(tǒng)，相關工藝參數(shù)為：
額定載荷：平臺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、集裝箱、模具制造，木材加工，化工灌裝等各類工業(yè)企業(yè)及生產流水線，滿足不同作業(yè)高度的升降需求，同時可配裝各類臺面形式（如滾珠、滾筒、轉盤、轉向、傾翻、伸縮），配合各種控制方式（分動、聯(lián)動、防爆），具有升降平穩(wěn)準確、頻繁啟動、載重量大等特點，有效解決工業(yè)企業(yè)中各類升降作業(yè)難點，使生產作業(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，和用于生產流水線高度差設備之間的貨物運送，物料上線、下線。工件裝配時調節(jié)工件高度，高出給料機運送，大型部件裝配時的部件舉升，大型機庫上料、下料 。倉儲，裝卸場所，與叉車等裝運車輛配套使用，即貨物的快速裝卸等。
2.3明確設計要求 制定基本方案
液壓貨梯由行走機構， 液壓機構，電動控制機構，支撐機構組成的一種設備。液壓油由葉片泵形成一定的壓力，經濾油器、隔爆型電磁換向閥、節(jié)流閥、液控單向閥、平衡閥進入液缸下端，使液缸的活塞向上運動，提升重物，液缸上端回油經隔爆型電磁換向閥回到油箱，其額定壓力通過溢流閥進行調整，通過壓力表觀察壓力表讀數(shù)值。
液壓貨梯產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品。可廣泛用于車站、碼頭、機場、賓館、郵電、市政園林、糧庫、清洗公司、公共建筑門面的裝飾、裝修或者電力系統(tǒng)的安裝維修等等。
設計之前先確定設計產品的基本情況，再根據(jù)設計要求制定基本方案。以下列出了本設計—一剪式液壓貨梯的一些基本要求：
1) 主機的概況：主要用途用于家用小型重型設備的起升，便于維修，占地面積小，適用于室外，總體布局簡潔；
2) 主要完成起升與下降重物的動作，速度較緩，液壓沖擊??；
3) 最大載荷量定為1.28噸，采用單液壓缸控制聯(lián)接組合叉桿機構進行升降動作。最大起升高度略低于兩人高度；
4) 運動平穩(wěn)性好；
5) 人工控制操作，按鈕啟動控制升降；
6) 工作環(huán)境要求：不宜在多沙石地面、木板磚板地面等非牢固地面進行操作，不宜在有坡度或有坑洼的地面進行操作，不宜在過度寒冷的室外進行操作；
7) 性能可靠，成本低廉，便于移動，無其他附屬功能及特殊功能；
第三章 貨梯機械機構的設計和計算
3.1 貨梯機械結構形式和運動機理
3.1.1 機械結構型式
根據(jù)貨梯的平臺尺寸初定，參考國內外同類產品的工藝參數(shù)可知，該貨梯宜采用單雙叉機構形式：即有兩個單叉機構貨梯合并而成，有四個同步液壓缸做同步運動，以達到貨梯升降的目的。其具體結構形式為：
圖3.1
圖3.1所示即為該貨梯的基本結構形式，其中1.2.3.4.為支架，主要起支撐作用和運動轉化形式的作用，一方面支撐上頂板的載荷，一方面通過其鉸接將液壓缸的繩縮運動轉化為平臺的升降運動，上頂板與載荷直接接觸，將載荷轉化為均布載荷，從而增強局部承載能力。下底架主要起支撐和載荷傳遞作用，它不僅承擔著整個貨梯的重量，而且能將作用力傳遞到地基上。通過這些機構的相互配合，實現(xiàn)貨梯的穩(wěn)定和可靠運行。
3.1.2 貨梯的運動機理
貨梯的基本運動機理如下圖所示：
圖3.2
兩支架在o 點鉸接，支架1上下端分別固定在上、下板面上，通過活塞桿的伸縮和鉸接點o 的作用實現(xiàn)貨物的舉升。
根據(jù)以上分析，貨梯的運動過程可以敘述如下：支架2、3為貨梯機構中的固定支架，他們與底板的鉸接點做不完整的圓周運動，支架1、4為活動支架，他們在液壓缸的作用下由最初的幾乎水平狀態(tài)逐漸向后來的傾斜位置運動，在通過支架之間的絞合點帶動2、3也不斷向傾斜位置運動，以使貨梯升降。
圖3.3
初態(tài)時，上寫底板處于合閉狀態(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，由于絞合點o的作用使支架1 運動，1與液壓缸相連，從而液壓缸也開始運動，通過一系列的相互運動和作用，使上頂板上升，當上升到指定高度時，液壓缸停止運動，載荷便達到指定高度。
3.2 貨梯的機械結構和零件設計
3.2.1 貨梯結構參數(shù)的選擇和確定
根據(jù)貨梯的工藝參數(shù)和他的基本運動機理來確定支架1、2、3、4的長度和截面形狀。之間的距離和液壓缸的工作行程。
設()，則1、2、3、4支架的長度可以確定為,即支架和地板垂直時的高度應大于,這樣才能保證其最大升降高度達到，其運動過程中任意兩個位置的示意圖表示如下：
圖3.4
設支架1、2和3、4都在其中點處絞合，液壓缸頂端與支架絞合點距離中點為t ,根據(jù)其水平位置的幾何位置關系可得： .
下面根據(jù)幾何關系求解上述最佳組合值：
初步分析：值范圍為 ,取值偏小，則上頂板點承力過大，還會使支架的長度過長，造成受力情況不均勻。X值偏小，則會使液壓缸的行程偏大，并且會造成整個機構受力情況不均勻。在該設計中，可以選擇幾個特殊值：=0.4m, =0.6m, =0.8m，分別根據(jù)數(shù)學關系計算出h和t。然后分析上下頂板的受力情況。選取最佳組合值便可以滿足設計要求。
（1） =0.4
支架長度為h=3.5-x/2=3.3m
=h/2=1.65m
液壓缸的行程設為l,貨梯上下頂板合并時，根據(jù)幾何關系可得到：
l+t=1.65
貨梯完全升起時，有幾何關系可得到：
聯(lián)合上述方程求得：
t=0.651m
l=0.999m
即液壓缸活塞桿與2 桿絞合點與2 桿中心距為0.651m.活塞行程為0.999m
（2） =0.6
支架長度為=3.5-x/2=3.2m
=h/2=1.6m
液壓缸的行程設為l,貨梯上下頂板合并時，根據(jù)幾何關系可得到：
l+t=1.6
貨梯完全升起時，有幾何關系可得到：
聯(lián)合上述方程求得：
t=0.602m
l=0.998m
即液壓缸活塞桿與2 桿絞合點與2 桿中心距為0. 602m.活塞行程為0.998m
（3） =0.8
支架長度為=3.5-x/2=3.0m
=h/2=1.5m
液壓缸的行程設為l,貨梯上下頂板合并時，根據(jù)幾何關系可得到：
l+t=1.5
貨梯完全升起時，有幾何關系可得到：
聯(lián)合上述方程求得：
t=0.532m
l=0.968m
即液壓缸活塞桿與2 桿絞合點與2 桿中心距為0.532m.活塞行程為0.968m
現(xiàn)在對上述情況分別進行受力分析：
（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，兩相互絞合的支架間的間距越大，而此時貨梯的載荷為均布載荷，有材料力學理論可知，此時兩支架中點出所受到的彎曲應力為最大，可能會發(fā)生彎曲破壞，根據(jù)材料力學中提高梁的彎曲強度的措施
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。分析上述x=0.4m.x=0.6m,x=0.8m時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時的結構作為貨梯固定點的最終值，由此便可以確定其他相關參數(shù)如下：
t=0.602m. l=0.998m, h=3.2m
3.2.2 貨梯支架和下底板結構的確定
3.2.2.1 上頂板結構和強度校核
上頂板和載荷直接接觸，其結構采用由若干根相互交叉垂直的熱軋槽剛通過焊接形式焊接而成，然后在槽鋼的四個側面和上頂面上鋪裝4000x2000x3mm的汽車板，其結構形式大致如下所示：
圖3.7
沿平臺的上頂面長度方向布置4根16號熱軋槽剛，沿寬度方向布置6根10號熱軋槽剛，組成上圖所示的上頂板結構。在最外緣延長度方向加工出安裝上下支架的滑槽。以便上下支架的安裝?；鄣木唧w尺寸根據(jù)上下支架的具體尺寸和結構而定。
沿長度方向的4根16號熱軋槽剛的結構參數(shù)為=,截面面積為，理論重量為，抗彎截面系數(shù)為。沿寬度方向的6根10號熱軋槽剛的結構參數(shù)為=,截面面積為，理論重量為，抗彎截面系數(shù)為。
其質量分別為：
4根16號熱軋槽剛的質量為：
6根10號熱軋槽剛的質量為：
菱形汽車鋼板質量為：
3.2.2.2 強度校核
貨梯上頂板的載荷是作用在一平臺上的，可以認為是一均布載荷，由于該平板上鋪裝汽車鋼板，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：
F汽車鋼板和額定載荷重力之和。 N
l 載荷的作用長度。m,沿長度方向為16m,寬度方向為12m.
其中
帶入數(shù)據(jù)得：F=29604N
沿長度方向有：
帶入數(shù)據(jù)有：
分析貨梯的運動過程，可以發(fā)現(xiàn)在貨梯剛要起升時和貨梯達到最大高度時，會出現(xiàn)梁受彎矩最大的情況 ，故強度校核只需要分析該狀態(tài)時的受力情況即可，校核如下：
其受力簡圖為：
圖3.8
該貨梯有8個支架，共有8個支點，假設每個支點所受力為N，則平很方程可列為：
即
將N帶入上式中：
根據(jù)受力圖，其彎矩圖如下所示：
AB段：
=1850-925 （）
BC段：
=3700x-3145-925 （）
CD段與AB段對稱。
圖3.9
由彎矩圖可知該過程中的最大彎矩為 ：
根據(jù)彎曲強度理論：
即梁的最大彎曲應力應小于其許用彎曲應力。
式中： W 抗彎截面系數(shù)
沿長度方向為16號熱軋槽鋼
鋼的屈服極限
n 安全系數(shù) n=3
代入數(shù)據(jù)：
=
由此可知，強度符合要求。
貨梯升到最高位置時，分析過程如下：
與前述相同：
彎矩如下：
FA段： ()
=925
AB段： ()
=
BC段： ()
=
CD段與AB段對稱，AF段和DE段對稱.
圖３.９
由彎矩圖可知該過程中的最大彎矩為 ：
根據(jù)彎曲強度理論：
即梁的最大彎曲應力應小于其許用彎曲應力。
式中： W 抗彎截面系數(shù) 沿長度方向為16號熱軋槽鋼
鋼的屈服極限
n 安全系數(shù) n=3
代入數(shù)據(jù)：
=
由計算可知，沿平臺長度方向上4根16 號熱軋槽鋼完全可以保證貨梯的強度要求。
同樣分析沿寬度方向的強度要求：
均布載荷強度為：
F 汽車板及16號槽鋼與載荷重力
l 載荷作用長度 2x6=12m
帶入相關數(shù)據(jù)，
受力圖和彎矩圖如下所示：
（）
=
圖３．１０
由彎矩圖知：
最大彎曲應力為：
故寬度方向也滿足強度要求。
3.2.2.3支架的結構
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。支架在貨梯結構中的主要功能為載荷支撐和運動轉化，將液壓缸的伸縮運動，通過與其鉸合的支點轉化為平臺的升降運動，支架的結構除應滿足安裝要求外，還應保證有足夠的剛度和強度，一時期在升降運動中能夠平穩(wěn)安全運行。
每根支架的上頂端承受的作用力設為N.則有等式：
，求得：N=12800N
分析支架的運動形式和受力情況，發(fā)現(xiàn)支架在運動過程中受力情況比較復雜，它與另一支架鉸合點給予底座的固定點的受里均為大小和方向為未知的矢量，故該問題為超靜定理論問題，已經超出本文的討論范圍，本著定性分析和提高效率的原則，再次宜簡化處理，簡化的原則時去次留主，即將主要的力和重要的力在計算中保留，而將對梁的變形沒有很大影響的力忽略不計，再不改變其原有性質的情況下可以這樣處理。根據(jù)甘原則，再次對制假所收的力進行分析，可以看出與液壓缸頂桿聯(lián)結點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，只計算上頂板承受的由載荷和自重所傳遞的載荷力。
計算簡圖如下所示：
圖3.11
所產生的彎矩為：
每個支架的支點對上頂板的作用力 N
L 液壓缸與支架鉸合點距支點之間的距離 m
代入數(shù)據(jù)： =6784Nm
假定改支架為截面為長為a,寬為b的長方形，則其強度應滿足的要求是：
式中： M 支架上所受到的彎矩 Nm
W 截面分別為a,b的長方形抗彎截面系數(shù)
所選材料為碳素結構鋼
將數(shù)據(jù)代入有：
求得：
上式表明：只要街面為a,b的長方形滿足條件，則可以滿足強度要求，取，則其 符合強度要求。
這些鋼柱的質量為：
支架的結構還應該考慮裝配要求，液壓缸活塞桿頂端與支架采用耳軸結構連接，因此應在兩支架之間加裝支板，以滿足動力傳遞要求。
3.2.2.4 貨梯底座的設計
貨梯底座在整個機構中支撐著平臺的全部重量，并將其傳遞到地基上，他的設計重點是滿足強度要求即可，保證在貨梯升降過程中不會被壓潰即可，不會發(fā)生過大大變形，其具體參數(shù)見裝配圖。
第四章 貨梯液壓系統(tǒng)的設計要求
液壓系統(tǒng)的設計在本貨梯的設計中主要是液壓傳動系統(tǒng)的設計，它與主機的設計是緊密相關的，往往要同時進行，所設計的液壓系統(tǒng)應符合主機的拖動、循環(huán)要求。還應滿足組成結構簡單，工作安全可靠，操縱維護方便，經濟性好等條件。
液壓貨梯不僅裝備有普通電梯具備的安全裝置，還設有：
1、溢流閥，可防止上行運動時系統(tǒng)壓力過高；
2、應急手動閥，電源發(fā)生故障時，可使轎廂應急下降到最近的層樓位置開啟廳、轎門，使乘客安全走出轎廂或將貨物安全搬出；
3、手動泵，當系統(tǒng)發(fā)生故障時，可操縱手動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，當液壓系統(tǒng)管路破裂轎廂失速下降時，可自動切斷油路；
5、油箱油溫保護，當油箱中油溫超過標準設定值時，油溫保護裝置發(fā)生信號，暫停電梯使用，當油溫下降后方可啟動電梯。
本貨梯對液壓系統(tǒng)的設計要求可以總結如下：
貨梯的升降運動采用液壓傳動，可選用遠程或無線控制，貨梯的升降運動由液壓缸的伸縮運動經轉化而成為平臺的起降，其工作負載變化范圍為0~~~12800Kg，負載平穩(wěn)，工作過程中無沖擊載荷作用，運行速度較低，液壓執(zhí)行元件有四組液壓缸實現(xiàn)同步運動，要求其工作平穩(wěn)，結構合理，安全性優(yōu)良，使用于各種不同場合，工作精度要求一般.
第五章 執(zhí)行元件速度和載荷
5.1執(zhí)行元件類型、數(shù)量和安裝位置
類型選擇：
表5.1 執(zhí)行元件類型的選擇
運動形式
往復直線運動
回轉運動
往復擺動
短行程
長行程
高速
低速
擺動液壓馬達
執(zhí)行元件的類型
活塞缸
柱塞缸
液壓馬達和絲杠螺母機構
高速液壓馬達
低速液壓馬達
根據(jù)上表選擇執(zhí)行元件類型為活塞缸，再根據(jù)其運動要求進一步選擇液壓缸類型為雙作用單活塞桿無緩沖式液壓缸，其符號為：
圖5.1
數(shù)量：該升降平臺為雙單叉結構，故其采用的液壓缸數(shù)量為4個完全相同的液壓缸，其運動完全是同步的，但其精度要求不是很高。
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擺動，錢莊的位置為圖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速度和載荷計算
5.2.1 速度計算及速度變化規(guī)律
參考國內貨梯類產品的技術參數(shù)可知。最大起升高度為3000mm時，其平均起升時間為90s，就是從液壓缸活塞開始運動到活塞行程末端所用時間大約為90s，設本貨梯的最小起升降時間為85s,最大起升時間為95s，由此便可以計算執(zhí)行元件的速度v:
式中： v 執(zhí)行元件的速度 m/s
L 液壓缸的行程 m
t 時間 s
當 t=85s時：
=0.01325
當 t=95s時：
液壓缸的速度在整個行程過程中都比較平穩(wěn)，無明顯變化，在起升的初始階段到運行穩(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，有一個減速階段，減速階段加速度亦比較小，因此可以說貨梯在整個工作過程中無明顯的加減速階段，其運動速度比較平穩(wěn)。
5.2.2執(zhí)行元件的載荷計算及變化規(guī)律
執(zhí)行元件的載荷即為液壓缸的總阻力，油缸要運動必須克服其阻力才能運行，因此在次計算油缸的總阻力即可，油缸的總阻力包括：阻礙工作運動的切削力，運動部件之間的摩擦阻力，密封裝置的摩擦阻力，起動制動或換向過程中的慣性力，回油腔因被壓作用而產生的阻力，即液壓缸的總阻力也就是它的最大牽引力：
（1）切削力。根據(jù)其概念：阻礙工作運動的力，在本設計中即為額定負載的重力和支架以及上頂板的重力：
其計算式為：
（2）摩擦力。各運動部件之間的相互摩擦力由于運動部件之間為無潤滑的鋼-鋼之間的接觸摩擦，取，
其具體計算式為：
（3）密封裝置的密封阻力。根據(jù)密封裝置的不同，分別采用下式計算：
O形密封圈： 液壓缸的推力
Y形密封圈：
f 摩擦系數(shù)，取
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
密封摩擦力也可以采用經驗公式計算，一般取
（4）運動部件的慣性力。
其計算式為：
式中： G 運動部件的總重力 N
g 重力加速度
啟動或制動時的速度變量 m/s
起動制動所需要的時間 s
對于行走機械取，本設計中取值為
（5）背壓力。背壓力在此次計算中忽略，而將其計入液壓系統(tǒng)的效率之中。
由上述說明可以計算出液壓缸的總阻力為：
=
=(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+2500)9.80.05
=40KN
液壓缸的總負載為40KN，該系統(tǒng)中共有四個液壓缸個液壓缸，故每個液壓缸需要克服的阻力為10KN。
該貨梯的額定載荷為1280Kg ，其負載變化范圍為0—1280Kg，在工作過程中無沖擊負載的作用，負載在工作過程中無變化，也就是該貨梯受恒定負載的作用。
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系
牽引力F（KN）
<5
5-10
10-20
20-30
30-50
>50
工作壓力P（MPa）
<0.8-10
1.5-2
2.5-3
3-4
4-5
>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 缸筒內徑的確定
該液壓缸宜按照推力要求來計算缸筒內經，計算式如下：
要求活塞無桿腔的推力為F時，其內徑為：
式中： D 活塞桿直徑 缸筒內經 m
F 無桿腔推力 N
P 工作壓力 MPa
液壓缸機械效率 0.95
代入數(shù)據(jù)：
D= =0.092m
D= 92mm 取圓整值為 D=100mm
液壓缸的內徑，活塞的的外徑要取標注值是因為活塞和活塞桿還要有其它的零件相互配合，如密封圈等，而這些零件已經標準化，有專門的生產廠家，故活塞和液壓缸的內徑也應該標準化，以便選用標準件。
6.2.2液壓缸的作用力
液壓缸的作用力及時液壓缸的工作是的推力或拉力，該貨梯工作時液壓缸產生向上的推力，因此計算時只取液壓油進入無桿腔時產生的推力：
F=
式中： p 液壓缸的工作壓力 Pa 取p=
D 活塞內徑 m 0.1m
液壓缸的效率 0.95
代入數(shù)據(jù):
F =
F = 13.3KN
即液壓缸工作時產生的推力為13.3KN。
表6.1
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構形式來確定
受拉時：
受壓時：
該液壓缸的工作壓力為為：p=3MPa ,取 。
（2）活塞桿的強度計算
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單強度計算公式進行：
式中： F 活塞桿的推力12.8 N
d 活塞桿直徑 56 m
材料的許用應力 MPa 活塞桿用45號鋼
代入數(shù)據(jù)：
=6.3MPa <
活塞桿的強度滿足要求。
（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，其細長比為：
時，
在該設計及安裝形式中，液壓缸兩端采用鉸接，其值分別為：
將上述值代入式中得：
故校核采用的式子為：
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
J 活塞桿截面的轉動慣量
L 計算長度 1.06m
代入數(shù)據(jù)：
=371KN
其穩(wěn)定條件為：
式中： 穩(wěn)定安全系數(shù)，一般取=2—4 取=3
F 液壓缸的最大推力 N
代入數(shù)據(jù)： =123KN
故活塞桿的穩(wěn)定性滿足要求。
6.2.4 液壓缸壁厚，最小導向長度，液壓缸長度的確定
6.2.4.1 液壓缸壁厚的確定
液壓缸壁厚又結構和工藝要求等確定，一般按照薄壁筒計算，壁厚由下式確定：
式中： D 液壓缸內徑 m
缸體壁厚cm
液壓缸最高工作壓力 Pa 一般取=（1.2-1.3）p
缸體材料的許用應力 鋼材取
代入數(shù)據(jù)： =1.162cm
考慮到液壓缸的加工要求，將其壁厚適當加厚，取壁厚.
6.2.4.2 最小導向長度
活塞桿全部外伸時，從活塞支撐面重點到導向滑動面中點的距離為活塞的最小導向長度H，如下圖所示：
圖6.1
如果最小導向長度過小，將會使液壓缸的初始撓度增大，影響其穩(wěn)定性，因此設計時必須保證有最小導向長度，對于一般的液壓缸，液壓缸最大行程為L，缸筒直徑為D時，最小導向長度為：
即 取為72cm
活塞的寬度一般取 ，導向套滑動面長度，在時，取，在時，取，當導向套長度不夠時，不宜過分增大A和B，必要時可在導向套和活塞之間加一隔套，隔套的長度由最小導向長度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動有關系，當液壓缸的供油量Q不變時，除去在形程開始和結束時有一加速和減速階段外，活塞在行程的中間大多數(shù)時間保持恒定速度，液壓缸的流量可以計算如下：
式中： A 活塞的有效工作面積 對于無桿腔
活塞的容積效率 采用彈形密封圈時=1，采用活塞環(huán)時 =0.98
為液壓缸的最大運動速度 m/s
代入數(shù)據(jù)：
即液壓缸以其最大速度運動時，所需要的流量為，以其
最小運動速度運動時，所需要的流量為。
第七章 液壓缸的結構設計
液壓缸是將液壓系統(tǒng)的壓力能轉化為機械能的裝置，在該貨梯系統(tǒng)中，液壓缸將活塞桿的伸縮運動通過一系列的機械結構組合轉化為平臺的升降，實現(xiàn)貨梯升降。
液壓缸原理 傳遞運動，通過油液內部的壓力來傳遞動力。
在一定體積的液體上的任意一點施加的壓力,能夠大小相等地向各個方向傳遞.這意味著當使用多個液壓缸時,每個液壓缸將按各自的速度拉或推,而這些速度取決于移動負載所需的壓力。
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首先移動,承載最大載荷的液壓缸最后移動。
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：
缸筒和前端蓋的連接采用螺栓連接，其特點是徑向尺寸小，重量輕，使用廣泛，端部結構復雜，缸筒外徑需加工，且應于內徑同軸，裝卸需要用專門的工具，安裝時應防止密封圈扭曲。
圖 7.1
缸蓋與后端蓋的連接采用焊接形式，特點為結構簡單尺寸小，重量輕，使用廣泛，缸筒焊后可能變形，且內徑不易加工。
圖7.2
7.1.2 強度計算
7.1.2.1 缸筒底部強度計算
缸筒底部為平面時， 可由下式計算厚度：
式中： 缸筒底部厚度 m
缸筒內徑 m
筒內最大工作壓力
缸筒材料的許用應力
代入數(shù)據(jù)：
=
缸筒底部厚度應根據(jù)工藝要求適當加厚，如在缸筒上設置油口或排氣閥，均應增大缸筒底部厚度。
7.1.2.2 缸筒連接螺紋的計算
當缸筒與剛蓋采用螺紋連接時，鋼筒螺紋處的強度按下式進行校核：
螺紋處的拉應力：
螺紋處的切應力：
合成應力：
式中： 缸筒直徑 m
缸筒底部承受的最大推力 N
螺紋小徑 m
擰緊螺紋的系數(shù) 不變載荷取=1.25-1.5 ，變載荷取=2.5—4
螺紋連接的摩擦系數(shù) =0.07—0.2，通常取0.12
材料的屈服極限 35鋼正火=27
代入數(shù)據(jù)：
合成應力為：
7.1.3缸筒材料及加工要求
缸筒材料通常選用20、35、45號鋼，當缸筒、缸蓋、掛街頭等焊接在一起時，采用焊接性能較好的35號鋼，在粗加工之后調質。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。
缸筒與活塞采用橡膠密封圈時，其配合推薦采用，缸筒內徑表面粗糙度取，若采用活塞環(huán)密封時，推薦采用配合，缸筒內徑表面粗糙度取。
缸筒內徑應進行研磨。
為防止腐蝕，提高壽命，缸筒內表面應進行渡鉻，渡鉻層厚度應在30-40，渡鉻后缸筒內表面進行拋光。
缸筒內徑的圓度及圓柱度誤差不大于直徑公差的一半，缸體內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，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號鋼，或ZG270-500，以及HT250，HT350等材料。
當缸蓋自身作為活塞桿導向套時，最好用鑄鐵，并在導向表面堆镕黃銅，青銅和其他耐磨材料。當單獨設置導向套時，導向材料為耐磨鑄鐵，青銅或黃銅等，導向套壓入缸蓋。
缸蓋的技術要求：與缸筒內徑配合的直徑采用，與活塞桿上的緩沖柱塞配合的直徑取，與活塞密封圈外徑配合的直徑采用，這三個尺寸的圓度和圓柱度誤差不大于各自直徑的公差的一半，三個直徑的同軸度誤差不大于0.03mm。
7.2活塞和活塞桿
7.2.1 活塞和活塞桿的結構形式
(1) 活塞的結構形式
活塞的結構形式應根據(jù)密封裝置的形式來選擇，本設計中選用形式如下：
圖7.3
（2）活塞桿
活塞桿的外部與負載相連接，其結構形式根據(jù)工作需要而定，本設計中如下所示：
圖7.4
內部結構如下：
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
有導向環(huán)的活塞用20，35或45號鋼制成。
活塞外徑公差，與活塞桿的配合一般為，外徑粗糙度，外徑對活塞孔的跳動不大于外徑公差的一半，外徑的圓度和圓柱度不大于外徑公差的一半。
活塞兩端面對活塞軸線的垂直度誤差在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號鋼。
活塞桿的工作部分公差等級可以取，表面粗糙度不大于，工作表面的直線度誤差在500mm上不大于0.03mm。
活塞桿在粗加工后調質，硬度為，必要時可以進行高頻淬火，厚度0.5-1mm，硬度為。
7.3 活塞桿導向套
活塞桿導向套裝在液壓缸有桿腔一側的端蓋內，