畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）柱式舉升機(jī)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號(hào)： 院（系）： 機(jī)電工程學(xué)院 年級(jí)專(zhuān)業(yè)： 指導(dǎo)教師： 二〇**六月Ⅰ摘 要柱式舉升機(jī)具有載重量大，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，升降平穩(wěn)，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便等特點(diǎn)。適用于工廠(chǎng)，倉(cāng)庫(kù)，車(chē)站等需要高空作業(yè)，搬運(yùn)的場(chǎng)所。本文介紹了剪叉式液壓升降平臺(tái)的液壓系統(tǒng)和工作特性。液壓系統(tǒng)采用液壓閥集成配置，可以顯著減少管路聯(lián)接和接頭，降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，增加現(xiàn)場(chǎng)添加和更改回路的柔性，具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝維護(hù)方便、泄漏少、振動(dòng)小、利于實(shí)現(xiàn)典型液壓系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點(diǎn)。其次，文中介紹了同步閥在雙缸同步系統(tǒng)中的應(yīng)用，剖析了其工作原理。關(guān)鍵詞： 液壓升降平臺(tái)；液壓系統(tǒng)；液壓集成塊； 同步閥；同步系統(tǒng)ⅡABSTRACTThe hydraulic lift tables are characterized by their heavy loading, rugged construction, smooth rise, simple operation and easy maintenance. They are applicable to mid-air operation and transporting in factories, warehouses and railway stations and so on. This paper introduces the work characteristics and the hydraulic system of the lift tables of with twin scissors2truss support. Integrated hydraulic system (IHS) offers many advantages including reduced connectors, size and complexity, and enhanced flexibility for installation and maintenance. It provides a cleaner, leak-free, less vibrant and more reliable solution to difficult machine control systemproblems. The next, this paper introduces application of the synchronous valve in hydraulic synchronous system, analyzes its work principle.Key words：hydraulic lift tables；hydraulic system；hydraulic manifold block ；synchronous valve hydraulic ；synchronous system目 錄摘要 .ⅠAbstractⅡ第 1章 緒 論 11.1 選題背景及目的 .11.2 選題意義 11.3 液壓傳動(dòng)的特點(diǎn) .21.4 液壓傳動(dòng)的現(xiàn)狀 .2第 2章 設(shè)計(jì)任務(wù)及總體設(shè)計(jì)方案 42.1 設(shè)計(jì)任務(wù) .42.2 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介及總體設(shè)計(jì)方案 .42.3 本章小結(jié) .5第 3章 主要參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 .63.1 確定臂架組有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù) .63.1.1 臂長(zhǎng) 63.1.2 臂架組的級(jí)數(shù)和剪數(shù) 63.1.3 臂架組的起始角和中止角 .73.1.4 剪叉活動(dòng)絞位移 S .83.1.5 平臺(tái)的最低位置和最高位置 83.2 計(jì)算液壓缸行程 .93.3 計(jì)算液壓缸推力 .113.4 計(jì)算平臺(tái)升降速度 .123.5 計(jì)算起升液壓缸 .133.5.1 確定液壓缸內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d.133.5.2 核算液壓缸推力 .143.5.3 液壓缸所需流量 .143.5.4 液壓缸導(dǎo)向距離、活塞寬度、外徑及壁厚 143.5.5 驗(yàn)算液壓缸強(qiáng)度 .153.6 計(jì)算水平液壓缸 .163.6.1 確定液壓缸內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d.163.6.2 核算液壓缸推力 .163.6.3 驗(yàn)算水平缸強(qiáng)度 .173.7 平臺(tái)受力分析 183.7.1 求絞點(diǎn)約束反力 .183.7.2 畫(huà)臂架彎矩圖 .223.8 臂架、軸、銷(xiāo)等零件強(qiáng)度校核 253.8.1 臂架 .253.8.2 油缸體連接軸 .253.8.3 活塞桿連接軸 .263.8.4 液壓缸銷(xiāo)軸 273.8.5 臂架銷(xiāo)軸 Q.273.9 本章小結(jié) .28第 4章液壓傳動(dòng)的工作原理和工作特征 .294.1 液壓傳動(dòng) .294.2 液壓傳動(dòng)裝置的組成 294.3 液壓傳動(dòng)的基本特征 294.4 傳動(dòng)方式比較及液壓傳動(dòng)的特點(diǎn) .304.5 液壓傳動(dòng)的應(yīng)用領(lǐng)域 314.6 本章小結(jié) .32第 5章液壓系統(tǒng)圖及工況分析 .335.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 335.2 本章小結(jié) .33第 6章 液壓集成塊設(shè)計(jì) 356.1 閥塊設(shè)計(jì)的一般步驟： 356.1.1 制作液壓元件樣板 356.1.2 確定通道的孔徑 .356.1.3 布置液壓元件的位置 .356.2 布置液壓元件位置的程序 .356.2.1 電磁換向閥的布置 356.2.2 溢流閥的布置 .366.2.3 回油口 .366.3 繪制閥塊的裝配圖 .366.4 本章小結(jié) 36第 7章 液壓升降平臺(tái)同步控制 377.1 分析比較多種同步技術(shù)方案 377.2 分流集流閥結(jié)構(gòu)及工作原理分析 .377.2.1 性能特點(diǎn) 387.2.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 387.3 本章小結(jié) 39結(jié)論 .40參考文獻(xiàn) 41致謝 .421第 1章 緒 論在中國(guó)，很多行業(yè)仍然在使用著較為原始的吊船、腳手架及梯子等輔助工程設(shè)施，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，行業(yè)規(guī)定的規(guī)范，這些設(shè)施將慢慢的被淘汰掉，液壓升降平臺(tái)將在中國(guó)擁有更大的應(yīng)用市場(chǎng)。液壓升降平臺(tái)具有載重量大，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，升降平穩(wěn)，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便等特點(diǎn)。適用于工廠(chǎng)，倉(cāng)庫(kù)，車(chē)站等需要高空作業(yè)，搬運(yùn)的場(chǎng)所。一部完整機(jī)器是由原動(dòng)機(jī)部分、傳動(dòng)部分、控制部分和工作機(jī)構(gòu)部分等組成。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)作為一種重要的傳動(dòng)形式，對(duì)它設(shè)計(jì)的優(yōu)劣對(duì)整機(jī)性能影響很大。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器的用途、特點(diǎn)而提出的。在機(jī)器的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要充分發(fā)揮各種傳動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，注意機(jī)、電、液等技術(shù)的融合與滲透。1.1 選題背景及目的隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，液壓升降臺(tái)作為眾多起重運(yùn)輸機(jī)械中的一員，在越來(lái)越多的行業(yè)和場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用。80 年代初，液壓高空作業(yè)平臺(tái)在我國(guó)起重運(yùn)輸機(jī)械中作為一個(gè)獨(dú)立的分支，與其他起重設(shè)備的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)并存。由于眾多企業(yè)爭(zhēng)相生產(chǎn)該品種，很快形成了一套比較完善和相對(duì)成熟的機(jī)械機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)，并逐步固定下來(lái)。這種液壓作業(yè)平臺(tái)具有以下特點(diǎn)：起升高度比較高；載重量能滿(mǎn)足操作人員及其所帶工具重量的需要；以載人作業(yè)為主。1.2選題意義機(jī)車(chē)柴油機(jī)檢修液壓升降臺(tái)設(shè)備的研究任務(wù)來(lái)源于工廠(chǎng)設(shè)備檢修的實(shí)踐需要，機(jī)車(chē)柴油機(jī)檢修液壓升降臺(tái)是檢修載人機(jī)械最主要最普遍的設(shè)備之一,用于大型柴油機(jī)檢修時(shí),放置在柴油機(jī)旁,檢修人員站在平臺(tái)上,可以跟隨升降臺(tái)垂直升降及向著柴油機(jī)方向水平進(jìn)退,使檢修工作易于操作。本文敘及的升降工作平臺(tái)設(shè)計(jì)，是基于廣州機(jī)務(wù)段研制的升降平臺(tái)多年使用經(jīng)驗(yàn)重新改進(jìn)的設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)更適合實(shí)際檢修的需要。液壓系統(tǒng)采用液壓閥集成配置，可以顯著減少管路聯(lián)接和接頭，降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，增加現(xiàn)場(chǎng)添加和更改回路的柔性，具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝維護(hù)方便、泄漏少、振動(dòng)小、利于實(shí)現(xiàn)典型液壓系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點(diǎn)。液壓集成塊作為集成式液壓系統(tǒng)的關(guān)鍵零件，在當(dāng)前的液壓生產(chǎn)企業(yè)中，其設(shè)計(jì)工作卻仍處于相當(dāng)落后的局面，大多數(shù)設(shè)計(jì)人員依靠經(jīng)驗(yàn)和空間想象能力進(jìn)行可行方案的制定，無(wú)法達(dá)到自動(dòng)決策和方案優(yōu)化的目的。原因在于該問(wèn)題的復(fù)雜性，其設(shè)計(jì)內(nèi)容包括外部布局和內(nèi)部布孔。液壓系統(tǒng)向兩組油缸分別供油,由于兩組油路流量誤差或各自機(jī)械阻尼的不同、液壓閥或平2臺(tái)外伸時(shí)兩邊承載不同等原因,致使兩片臺(tái)速度誤差設(shè)備不能正常運(yùn)行。因此,同步技術(shù)成為該設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)之一。1.3液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)主要有以下方面：（1）與電動(dòng)機(jī)相比，在同等體積下，液壓裝置能產(chǎn)生更大的動(dòng)力，也就是說(shuō)，在同等功率下，液壓裝置的體積小、重量輕、機(jī)構(gòu)緊湊、即它具有大的功率密度或力密度，力密度在這里指工作壓力。（2）液壓裝置容易做到對(duì)速度的無(wú)級(jí)調(diào)解，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(guò)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(guò)載保護(hù)，能實(shí)現(xiàn)自潤(rùn)滑，使用壽命長(zhǎng)。（5）液壓裝置易于實(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)解和控制，并能很容易地和電氣、電子控制或氣壓傳動(dòng)控制結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)和操作。（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。（7）由于液壓傳動(dòng)中的泄漏和液體的可壓縮性使這種傳動(dòng)無(wú)法保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。（8）液壓傳動(dòng)有較多的能量損失，因此，傳動(dòng)效率相對(duì)低。（9）液壓傳動(dòng)對(duì)油溫的變化較敏感、不易在較高或較低的溫度下工作。（10）液壓傳動(dòng)在出現(xiàn)故障時(shí)不易診斷。1.4 液壓傳動(dòng)的現(xiàn)狀液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)統(tǒng)稱(chēng)為流體傳動(dòng)，它是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應(yīng)用的一門(mén)技術(shù)。如今，流體傳動(dòng)技術(shù)水平的高低已成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志。液壓傳動(dòng)有許多突出的特點(diǎn)，因此它的應(yīng)用非常廣泛，如一般工業(yè)用的塑料加工機(jī)械、壓力機(jī)械、機(jī)床等；行走機(jī)械中的工程機(jī)械、建筑機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車(chē)等；鋼鐵工業(yè)用的治金機(jī)械、提升裝置、 ；土木水利工程用的防洪閘門(mén)及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機(jī)構(gòu)等；發(fā)電廠(chǎng)用的渦輪機(jī)調(diào)速裝置、核發(fā)電廠(chǎng)等；船舶用的甲板起重機(jī)械、船頭門(mén)、艙壁閥、船尾推進(jìn)器等；特殊技術(shù)用的巨型天線(xiàn)控制裝置、測(cè)量浮標(biāo)、升降旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)等；軍事工業(yè)用的火炮操縱裝置、艦船減搖裝置、飛行器仿真、飛機(jī)起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。改革開(kāi)放 20 多年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)取得了持續(xù)高速發(fā)展，社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)日臻完3善。為滿(mǎn)足我國(guó)現(xiàn)代化生產(chǎn)突飛猛進(jìn)的需要，提高競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，單件生產(chǎn)已經(jīng)不能滿(mǎn)足現(xiàn)在生產(chǎn)的要求，大量組合機(jī)床涌現(xiàn)而出！據(jù)國(guó)外機(jī)床工業(yè)資深人士預(yù)測(cè),今后 10 年,世界最大的 10 家公司的機(jī)床銷(xiāo)售量,將占到世界機(jī)床市場(chǎng)的30%;20 家最大的機(jī)床企業(yè)的機(jī)床銷(xiāo)售量,將達(dá)到世界機(jī)床市場(chǎng)的 45%。而在上一個(gè)10 年中,這一數(shù)字只有 14%。此外,其他方面還包括,機(jī)床工業(yè)的日益國(guó)際化、信息化及產(chǎn)品零部件外源化(out-sourcing)趨勢(shì)等。目前,世界機(jī)床年產(chǎn)量約 150 萬(wàn)臺(tái),其中NC 機(jī)床產(chǎn)量約 15 萬(wàn)臺(tái)。NC 機(jī)床占機(jī)床總產(chǎn)量的 10%。美、德、日、中的 NC 機(jī)床消費(fèi)量在全世界是數(shù)量較多的國(guó)家,加在一起共為 99711 臺(tái),約占 66.5%。這四國(guó)加工中心之消費(fèi)量約為 2 萬(wàn)臺(tái)左右,占全世界產(chǎn)量的 50%。預(yù)計(jì)今后加工中心等組合機(jī)床之生產(chǎn)與消費(fèi)量增長(zhǎng)速度較快,其中廉價(jià)加工中心所占比例很大。因此組合機(jī)床液壓系統(tǒng)也隨之不斷的改進(jìn)和發(fā)展。國(guó)內(nèi)目前應(yīng)用的組合機(jī)床液壓系統(tǒng)使用的液壓元件較多,油路較復(fù)雜,導(dǎo)致壓力損失較大,效率較低,油溫較高。而且液壓電磁換向閥的電磁鐵數(shù)目較多,電氣控制系統(tǒng)較復(fù)雜。這對(duì)液壓系統(tǒng)的性能和電氣控制系統(tǒng)的工作可靠性造成一定的影響。液壓技術(shù)是重要的機(jī)械基礎(chǔ)技術(shù),是現(xiàn)代機(jī)械工程不可缺少的重要組成部分。隨著世界科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,工作介質(zhì)的更換,加速了液壓元件更新?lián)Q代,液壓系統(tǒng)的綠色設(shè)計(jì),按照環(huán)境意識(shí)制造的設(shè)計(jì)思想,設(shè)計(jì)的產(chǎn)品在使用中應(yīng)該保持良好的性能,不對(duì)環(huán)境造成污染,改變液壓技術(shù)的臟亂現(xiàn)象,滿(mǎn)足可持續(xù)發(fā)展的需要。因此,探討液壓系統(tǒng)綠色設(shè)計(jì)的途徑和方法,以便節(jié)約資源,使液壓元件與系統(tǒng)在其生命周期中,對(duì)環(huán)境的總體影響減到最小。4第 2章 設(shè)計(jì)任務(wù)及總體設(shè)計(jì)方案2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)柱式舉升機(jī)設(shè)計(jì)升降平臺(tái)尺寸：4200×1500 mm×mm平臺(tái)移動(dòng)距離：500 mm平臺(tái)起升范圍：600~2400 mm載 重 量：1000 kg2.2 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介及總體設(shè)計(jì)方案升降平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)如圖 2.1 所示柴油機(jī)檢修升降平臺(tái)的升降機(jī)構(gòu)采用剪叉機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)具有載重量大，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，升降平穩(wěn)，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便等特點(diǎn)。目前世界上已有多種剪叉式升降機(jī)。采用剪叉結(jié)構(gòu)免去了卷?yè)P(yáng)式升降必需的幾個(gè)高立導(dǎo)柱對(duì)天車(chē)調(diào)運(yùn)工件的障礙。并且由于制造中偏差的存在，而安裝鉸鏈銷(xiāo)時(shí)須鉸孔配裝，因此不存在因活動(dòng)構(gòu)件多、各間隙累加而產(chǎn)生的臺(tái)面?zhèn)认蚧蝿?dòng)問(wèn)題。平臺(tái)升降由兩個(gè)升降油缸提供動(dòng)力，其升降同步問(wèn)題靠分流集流閥解決。平臺(tái)水平移動(dòng)由兩水平油缸推動(dòng)。剪叉式液壓升降平臺(tái)設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：正確計(jì)算一個(gè)油缸所需的最大推力；校核個(gè)主要銷(xiāo)軸的抗剪切強(qiáng)度；校核上平臺(tái)在極限載荷下的強(qiáng)度；為平臺(tái)設(shè)計(jì)一個(gè)合格、性能好的液壓系統(tǒng)。2.3 本章小結(jié)本章主要是設(shè)計(jì)任務(wù)及總體的設(shè)計(jì)方案的制定，簡(jiǎn)單介紹了升降平臺(tái)總體的總體結(jié)構(gòu),本次設(shè)計(jì)通過(guò)以下步驟完成：（1）明確液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行工況分析；（2）確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)；（3）擬訂液壓系統(tǒng)原理圖；（4）計(jì)算和選擇液壓元件；（5）液壓裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（6）液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算;5（7）繪制正式工作圖，編寫(xiě)技術(shù)文件，并提出設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)。第 3章 主要參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 確定臂架組有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)3.1.1 臂長(zhǎng)按平臺(tái)寬度 1500mm，定臂長(zhǎng) L=1300mm(圖 3.1)，圖 3.1 臂架臂架兩端裝絞鏈體，鉸鏈孔距為(3.1)22)(RedL??=1312.68mm18303.1.2 臂架組的級(jí)數(shù)和剪數(shù)按北京有色冶金設(shè)計(jì)研究總院經(jīng)驗(yàn)6圖 3.2 臂架組B/H1.5 多級(jí)剪；B/H=1.5~2 一級(jí)剪；B/H=2 雙剪，多剪式中：B----臂架組最低位置 h1 時(shí)的寬度；H----平臺(tái)行程；B/H=1300/1800=0.721.5，定二級(jí)剪叉，如圖 3.3 所示。平臺(tái)寬度要求為 4200mm，尺寸較大，為保證平臺(tái)側(cè)向剛度，采用雙排剪叉，每排檢查各由一臺(tái)液壓缸驅(qū)動(dòng)，兩臺(tái)液壓缸的同步，由液壓系統(tǒng)中的分流集流閥保證。圖 3.3 雙排剪叉3.1.3 臂架組的起始角和中止角由圖 3.1 和圖 3.2 可見(jiàn)，臂架組起始角為arc tg=arc tg（d+e ）/L (3.2)?1?arc tg =7.973082?H/2= 0.5( )=R( - ) (3.3)2h1?2sin?17(3.4)112cossiniR??LH???=H/2L（ + ） (3.5)2sinicos7.97 +sin7.97 =0.836308???得 =56.672??3.1.4 剪叉活動(dòng)絞位移 S由圖 3.3 可見(jiàn)：S=R -[R -(d-e)sin ] (3.6)1cos?2)(12??S= (d-e) sin (3.7))ini(12??H12S= (110-72)sin(56.67 -7.97 )=597.99mm)97.si6.5sinco7(??80??3.1.5 平臺(tái)的最低位置和最高位置上下平臺(tái)邊框采用 8 槽鋼，底架采用 10 槽鋼，臂架取截面為 120 矩形40?鋼管，按這些鋼材尺寸，平臺(tái)最低位置時(shí)高度為 720mm,按用戶(hù)要求，平臺(tái)最低位置為 600mm，故升降平臺(tái)安裝時(shí)基礎(chǔ)下挖 120mm，由圖 3.4 可見(jiàn)：平臺(tái)最低位置時(shí)高度為 2400+120=2520mm；平臺(tái)最高位置時(shí)上下絞點(diǎn)距離為 2164mm，則單級(jí)剪上下絞點(diǎn)距離為 1082mm。8圖 3.4 平臺(tái)最低位置為了繪制臂架組件求圖需要，上絞點(diǎn)和中絞點(diǎn)水平距離 和 (圖 3.5)。21A21E(3.8)?21A'21'21'cosJE??21A)sin()(cos???edR692.72mm?)97.6.5si(706.58.3 ???(3.9)2'21JAE??692.72+2×28.5521=749.82圖 3.5 臂架93.2 計(jì)算液壓缸行程令 , b1BDa?'11',DEeA?, n=AC, x=ABCm)sin()cos(2)sin( 111 ???????abi?ea )(cos4)(si)()(si)( 121122? ebmcocos1????an)()(?abcs122 )(cos]4)[()(in)((sin)(122)122 ??? ??????? eabebanm12s4bae令 )(AebaB2??24)(C?由結(jié)構(gòu)需要確定 a=450, b=1000, c=72, 得A=1799712, B=208800, C=323236 CBAnmx ??????)(sin)(si 12122 ??(3.10)3608)(i1791?當(dāng) 時(shí)，平臺(tái)達(dá)到最大高度，此時(shí)液壓缸兩端絞點(diǎn)距離達(dá)到最大值，?6.52? 2)97.6.5(2sin)(sin2max ????????mm951063148??當(dāng) 時(shí)，平臺(tái)下降到最低位置，此時(shí)液壓缸兩端絞點(diǎn)距離達(dá)到最小值,?97.2? 326)97(2sin80)7(sin2min ????????x10mm538.632?液壓缸行程為(3.11)minaxl??l ,圓整到 mm46.385.69.120??? 640為便于液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，取液壓缸安裝長(zhǎng)度 L=1000m，則連桿長(zhǎng)度為(3.12)min1xL??,圓整到 mm46.3158.610???L4303.3 計(jì)算液壓缸推力取臂架、液壓缸為平衡系統(tǒng)，不計(jì)摩擦及自重，此系統(tǒng)具有理想約束，如將系統(tǒng)上的負(fù)載 Q 和液壓缸推力 P 作為主動(dòng)力，給活塞以 x 方向的虛位移 dx，則平臺(tái)在 y方向的虛位移為 dy，計(jì)算主動(dòng)力在虛位移上的元功，得虛功方程(3.13)0Qdy-x?dxP?sin2Ry?coCBAdx ?????)(2sin)(sin2112??? QRP)(co)(ico411負(fù)載 Q 包括外載荷和平臺(tái)、臂架、升降液壓缸等自重，現(xiàn)已知外載荷為 10000N，估計(jì)上、下平臺(tái)等部件自重 8000N，臂架自重 3500N，兩只起升液壓缸自重 1300N，則單只液壓缸負(fù)載為 2/]21[ 起 升 液 壓 缸 自 重 ）（ 臂 架 自 重上 下 平 臺(tái) 自 重外 負(fù) 載 ????N0]350810?）（當(dāng)平臺(tái)在最低位置時(shí)， ,液壓缸推力為：?97.1?11)97(2sin179co6834?????P 102)97(2cos0836.in0?????????N721?當(dāng)平臺(tái)在最高位置時(shí),， ,液壓缸推力為：?6.51??)97.6.5(2sin179co834????P 102)97.6.5(2cos0836.in0?????????N2051?同理可求出其它角 時(shí)的液壓缸推力為 P，列表如下：?表 3.1 -P 關(guān)系?θ° 7.97° 10° 15° 20° 30° 40° 56.67°P(N) 72211 61.691 28.192 22.367 17.774 15.961 20.521P 和 Q 關(guān)系曲線(xiàn)如圖 3.6 所示。圖 3.6 P 和 Q 關(guān)系曲線(xiàn)3.4 計(jì)算平臺(tái)升降速度由虛位移原理 dyx?12QPdxy?Vdt0即可畫(huà)出 (或 )與 關(guān)系曲線(xiàn)。0VQP?式中 ----平臺(tái)升降速度； P----油缸推力；----液壓缸運(yùn)動(dòng)速度； Q----平臺(tái)負(fù)載。0已知液壓缸運(yùn)動(dòng)速度 cm/s5.20?V當(dāng) 時(shí)，?97.??cm/s70.15.2107??QP當(dāng) 時(shí)，?67.5??cm/s03.5210??V同理可求出其它角時(shí)的平臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度，如表 3.1：表 3.2 角度與速度關(guān)系θ° 7.97° 10° 15° 20° 30° 40° 56.67°V cm/s 17.70 15.09 10.07 7.99 6.35 5.70 5.03可見(jiàn) V 與 Q 變化關(guān)系與圖 3.6 相似。3.5 計(jì)算起升液壓缸3.5.1 確定液壓缸內(nèi)徑 D和活塞桿直徑 d按生產(chǎn)廠(chǎng)情況取 D=125mm，取速比 =1.46，則?(3.14)1??mm，圓整 d=70mm6.704.125?d133.5.2 核算液壓缸推力選定液壓缸工作壓力 p=8.5MPa，回油背壓 p=0.5MPa，則液壓缸推力為：(3.15)mdpDpP??])[(4221???P ,推力足夠。95.075.1280(42?????714?考慮液壓缸進(jìn)油管路有壓力損失，液壓泵出口壓力，由溢流閥調(diào)定到 9MPa，升降臺(tái)在最大負(fù)載下也能正常工作。3.5.3 液壓缸所需流量(3.16)1vAQ?l/min4.85.24.1???液壓泵供油流量(3.17)Kp1l/min8.42.8???pQ式中：K----泄漏系數(shù) K=1.1~1.33.5.4 液壓缸導(dǎo)向距離、活塞寬度、外徑及壁厚導(dǎo)向距離：(3.18)10lH?65m,46??取活塞寬度：B=(0.6~1.0)D (3.19)取 B=0.8D=0.8 125=100mm?外徑：按 JB1068-67，取 D=146mm壁厚(3.20)2D??外?5m.1046143.5.5 驗(yàn)算液壓缸強(qiáng)度(1)驗(yàn)算壁厚，按壁厚筒計(jì)算109.5.102???D(3.21)][2??Dpy取 MPa10][??(3.22)%150??nypMPa7.2.8mm10.5mm.1027.??壁厚滿(mǎn)足要求。(2)驗(yàn)算活塞桿直徑(3.23)][4??Pd?對(duì)低碳鋼 MPa，P=72.211N10][??mm7092.810.74][ ??????P活塞桿強(qiáng)度足夠.(3)校核活塞桿穩(wěn)定性 14.5704?dlr8nm當(dāng) 時(shí)，采用高登.拉金公式nmrl?(3.24)21)(rlnafAPk??式中： f----材料強(qiáng)度試驗(yàn)值，對(duì)于鋼 f=490MPa；15----活塞桿截面積， cm2；1A 47.382.421????dAa----系數(shù)，對(duì)鋼 ；50an----系數(shù)，油缸兩端絞接 n=1；m---柔性系數(shù)，對(duì)鋼 m=85；r----活塞桿橫截面回轉(zhuǎn)半徑；(3.25)41dAJr?J----活塞桿橫截面轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。(3.26)642dJ?1037)70(51.38492????kP4~9.21?kk n所以穩(wěn)定性符合要求。3.6 計(jì)算水平液壓缸3.6.1 確定液壓缸內(nèi)徑 D和活塞桿直徑 d按生產(chǎn)廠(chǎng)情況 D=50mm，取速比 =1.33，則?mm,圓整 d=30mm。9.253.150???d3.6.2 核算液壓缸推力(1) 確定水平缸外負(fù)載上平臺(tái)由滾輪支承在下平臺(tái)導(dǎo)執(zhí)中，并由水平缸去動(dòng)作水平方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，上平臺(tái)部件約重 5300N，加上載重量 10000N，故上平臺(tái)垂直方向載荷為 N=15300N滾輪滾動(dòng)阻力矩為M=NK=Rr，R= rNK式中：M----滾動(dòng)阻力矩；16N----垂直方向載荷，N=15300N；R----水平缸水平方向負(fù)載；r----滾輪半徑 r=30mm；K----滾動(dòng)摩擦力臂，K=1mm；N5103.1???rNKR采用兩只水平液壓缸，則每只缸負(fù)載為 510/2=255N。(2)水平缸推力選定水平缸工作壓力 p=1MPa，回油背壓 p=0.5MPa，則水平缸推力為： mdpDP??])[(4221???N168350??推力足夠。(3)水平缸所需流量l/min96.254.22????vAQ液壓泵供油流量l/min1.7.2Kp(4)水平缸導(dǎo)向距離、活塞寬度、外徑及壁厚導(dǎo)向距離mm，取 H=60mm501??lH活塞寬度B=0.8D=40，取 40mm外徑按結(jié)構(gòu)要求取 D=76mm80mm壁厚 5m,2056D?????取外所以 m062)50D???（外3.6.3 驗(yàn)算水平缸強(qiáng)度17(1)驗(yàn)算壁厚按厚壁筒計(jì)算105???D(3.27))13.][40(2???ypD??取 MPa10][??MPa75.1%0??nypmm7mm9.4)23.14(25????壁厚滿(mǎn)足要求。(2)驗(yàn)算活塞桿直徑 ][4??Pd?取 MPa，P=1268N10][??mm32mm8.3][1264][????P活塞桿強(qiáng)度足夠(3)校核活塞桿穩(wěn)定性 67.3045???dlr8nm當(dāng)長(zhǎng)細(xì)比 時(shí)，采用高登.拉金公式nmrl?N341)05(149)(122 ?????rlnafAPk ~76834?kkn穩(wěn)定性滿(mǎn)足要求。183.7 平臺(tái)受力分析3.7.1 求絞點(diǎn)約束反力在平臺(tái)起升到最高位置，上平臺(tái)外移最大距離，且額定載重量作用于最大外伸端時(shí)，平臺(tái)受力情況最為惡劣，求出該工況下的各絞點(diǎn)約束反力，作為臂架、軸、銷(xiāo)等零件強(qiáng)度校核的依據(jù)。上下平臺(tái)及欄桿自重 G=8000N 作為均布載荷，為簡(jiǎn)化計(jì)算，將空間力系簡(jiǎn)化為平面力系，計(jì)算單排臂架各絞點(diǎn)的約束反力，每排臂架均布載荷為G=8000/4=2000N。 01??AM0]2/)[()(1 ???????blcbaGlcaQF?N284393.68]1/)53.607192[(0)53.607.92(10?? 2?AM0)](/)[()(2 ???????balcbaGlcQaF?N164397.692.50310?由于不存在著水平力，可得N284391?FN6219圖 3.7 平臺(tái)受力分析外臂架受力情況，如圖 3.8 所示。20圖 3.8 外臂架受力 01??OM)]9sin()sin(2[ 215 ???????eLFcoco16??0]0s()s([ 2124 ???d2?OM)]9sin()sin(2[ 2115 ???????eLF0coco1??d0)]s()s([ 21126 ??e由上面兩式解得 NF64396?5F分析內(nèi)臂架受力情況如圖 3.9 所示。21圖 3.9 內(nèi)臂架受力由圖 3.5 可見(jiàn) ， )cos()(12???abn36)97.6.5401???，09.23cos?xBAC????498.2BAC?????? 7).(48.)(1'1D ?????? 02.5.6573802 ???? 419.2sin0si ????AOh3.811???Bf1?OM22)]90cos()cos(22118 ???????eLFin[27??0)]cs()cs( 2113 ??fPd?705689.358??F2??OM)]cos()cos(22118 ?????eLF90in[7 ????0)]cs()cs(21122 ??hPd?3488.537F由上兩式解得：N， N26097?168??X0cos7???PFN216984.5cos79???PF?0Yin3810?N4369.72s1sin3810 ?????Xcos1??PFN798.3508cos71 ?????PF?0Y0sin12N153.26493sin3812 ???? ?由上面計(jì)算結(jié)果，各絞點(diǎn)約束反力（N）如表 3.2。3.7.2 畫(huà)臂架彎矩圖上段臂架N10857.4cos1639)cos(23 ??????F23N·m135907.48sin1639)sin(123'1 ???????dFMB?表 3.3-情況各點(diǎn)約束力1F234F56F28439 16439 16439 28439 0 164397891011226209 18643 21698 49388 7973 41134N283.5sinsin?????PN7385.4sin60974co1863)()cos(27128 ?????? ???FF eFMD )(si[ 128'1 ??N·m5].cs09.4in63[ ?????上段臂架受力圖及彎矩圖如圖 3.10 所示。圖 3.10 上段臂架受力圖及彎矩圖下段臂架24N10857.4cos1639)cos(22 ???????FN·m39inin11??dMBN62.s50s?PN1759823coco????)s()sin(127 ?????FFN30547.8co6439.82609?? eMD ??)]s()si([ 12121N·m6.c07.n43????下段臂架受力圖及彎矩圖如圖 3.11 所示圖 3.11 下段臂架受力圖及彎矩圖3.8 臂架、軸、銷(xiāo)等零件強(qiáng)度校核3.8.1 臂架