固定式液壓升降機

《固定式液壓升降機》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《固定式液壓升降機（55頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、固定式液壓升降機 2015 論文(設計)題目固定式液壓升降機 子課題題目小型剪叉式液壓升降機 姓名侍偉 學號1205300530 所屬院系現(xiàn)代技術(shù) 專業(yè)年級機械5班 指導教師張文東 摘要 本論文主要設計的是一款家用液壓升降梯，考慮其使用范圍，采用小型剪叉結(jié) 構(gòu)。家用升降梯采用剪叉式機械結(jié)構(gòu)，使升降機起升有較高的穩(wěn)定性，寬大的作業(yè) 平臺，使高空作業(yè)范圍更大。因此，它使高空作業(yè)效率更高，安全更保障。 本設計重點從結(jié)構(gòu)設計、液壓系統(tǒng)設計、電路設計等方面對剪叉式液壓升降機 的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、型號說明、應用情況進行闡述、計算。其中結(jié)構(gòu)設計、液 壓設計是本次設計的重點，包

2、括材料選擇、強度計算、動力元件、控制元件、執(zhí)行 元件的設計。涉及的關(guān)鍵技術(shù)有剪叉機構(gòu)的設計、計算選取合適的液壓缸、電路 的設計等。預設的尺寸參數(shù):外形尺寸1100*500*1000(mm)，工作最大尺寸 2200*2200*3500(mm)。 關(guān)鍵詞:剪叉式;液壓系統(tǒng);結(jié)構(gòu)設計 ). 家用升降機設計(小型剪叉式升降機) 目錄 第一章緒 論 51.1升降機簡 介 5 1.1.1家用升降梯的設計背 景 5 1.1.2.1剪叉式液壓升降機的特 點 ...6 第二章機械系統(tǒng)的設 計 72.1結(jié)構(gòu)分 析 7 2.1.1 第4層剪叉臂受力分 析 8 2

3、.1.2 第3層剪叉臂受力分 析 10 2.1.3 第2層剪叉臂受力分 析 12 2.1.4 第1層剪叉臂受力分 析 13 2.2結(jié)構(gòu)設 計 15 2.2.1 材料的選 用 15 2.2.2 強度校核計 15 2.2.2.1 剪叉臂的壓桿穩(wěn)定校核計 算15 2.2.2.2 連接螺栓的強度計 16 2.2.2.3 吊籃的設 計 17 192.2.2.4底座的 設計 2.2.2.5 萬向輪的設 計 19 2.2.2.6 支撐腿的設 計 20 2.2.2.7 鎖緊機構(gòu)的設 計 21 第三章液壓系統(tǒng)設 計 223.1

4、負載分析與速度分 析 22 3.1.1 負載分 析 22 3.1.2 速度分 析 233.2確定液壓缸主要參 數(shù) 3.2.1初選液壓缸的工作壓 力 23 3.2.2 計算液壓缸結(jié)構(gòu)參 數(shù) 233.3擬定液壓系統(tǒng) 圖 253.4液壓元件的選 擇 28 3.4.1 確定液壓泵和電動機的規(guī) 格 28 3.4.1.1 閥類元件的選 擇 29 3.4.1.2 過濾器的選 擇 30 3.4.1.3 液壓油管的選 擇 31 3.4.3油箱的設 計 323.5驗算液壓系統(tǒng)性 能 32 3.5.1 壓力損失驗算及液壓閥調(diào)整值得確

5、 定32 3.5.1.1 上升階 33 3.5.1.2 下降階 33 第四章電路設 計 354.1總電路 圖 354.224V蓄電池自動充電電 路 35 3 獻 37 辭 38 附 圖 39 家用升降機設計（小型剪叉式升降機） 第一章緒論 1.1 升降機簡介 升降機【elevator】應該定義為:在垂直上下通道上載運人或貨物升降的平臺 或半封閉平臺的提升機械設備或裝置，是由平臺以及操縱它們用的設備、馬達、電 纜和其它輔助設備構(gòu)成的一個整體。 升降機由行走機構(gòu)，液壓機構(gòu)，電動控制機構(gòu)，支撐機構(gòu)組成的一種升降機設 備。液壓油由葉片泵形成一

6、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(jīng)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(diào)整，通過壓力表觀 察壓力表讀數(shù)值。 1.1.1 家用升降梯的設計背景 該設計，主要用于在日常生活中對家里比較高的東西例如電燈泡，天花板等進 行更換的時候起到一個升降與承載的作用。 我們發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)在日常生活中，一般的家庭里面是沒有繩梯或者升降梯之類的東 西，當需要對屋頂?shù)碾姛艋蛘唔斁Y進行更換的時候是十分不方便的。我們一般采用 的是直接通過搭凳子或者是站在桌子上面來對屋頂?shù)臇|西進行維修或者更換，這樣 其

7、實有很多弊端。首先這樣比較的危險，因為凳子或者桌子疊起來是很不穩(wěn)定的， 人站在上面有一定的安全隱患，并且搬凳子，桌子也十分麻煩。其次我們站在搭成 的凳子上面或者是在桌子上面，如果家中的家具是用比較名貴的木質(zhì)成的話，那就 也會對家具造成比較的危害，所以這些都十分的不適合。其實還有就是我們需要取 出頂層衣柜的物品時，我們也很難辦到。所以就是在這些條件下，我們結(jié)合實際， 創(chuàng)造性的設計出了我們這次的作品——家用升降梯。 日常生活中，當我們遇到上述情況時，可以使用很方便的家用升降梯到達制定 高度，進行各種維修。使用很安全，當我們使用完之后，又可以讓其折疊，可以很 方便的存儲，不必為狹小的

8、存儲空間擔憂。 1.1.2 液壓升降機的特點 5 液壓升降機是一種升降性能好，適用范圍廣的貨物舉升機構(gòu)。可用于物料上 線、下線，裝配部件的舉升，倉儲裝卸等場所。與叉車等車輛配套使用，更加有利 于貨物的快速裝卸等。采用液壓傳動，液壓升降機會有以下特點:優(yōu)點: 1、液壓傳動能在運行中實行無極調(diào)速，調(diào)速方便且調(diào)速范圍比較大。2、在 同等功率的情況下，液壓傳動裝置的體積小，重量輕，慣性小，結(jié)構(gòu)緊湊，而且 能傳遞較大的里或轉(zhuǎn)矩。 3、液壓傳動工作比較平穩(wěn)，反應快，沖擊小，能高速啟動、制動和轉(zhuǎn)向。 4、液壓傳動的控制調(diào)節(jié)比較簡單。 5、易于實現(xiàn)過載保護，系統(tǒng)超負載。 6、易于實現(xiàn)系

9、列化、標準化、通用化、易于設計，制造推廣使用。7、易于 實現(xiàn)回轉(zhuǎn)、直線運動。 8、可以避免系統(tǒng)在某些局部位置產(chǎn)生過度升溫。 缺點: 1、液體為工作介質(zhì)，易泄露，油液可壓縮，故不能用于傳動比要求精準的場 合。2、不易做遠距離傳動。 3、對油溫和負載變化敏感，不易在低高溫下使用，對污染很敏感。4、液壓 傳動需要單獨的能源。 5、液壓元件制造精度高，造價高。 6、液壓裝置出現(xiàn)故障不易追查原因。 總體來說，優(yōu)點大于缺點，所以液壓升降機更能勝任升降的工作。1.1.2.1剪 叉式液壓升降機的特點 剪叉式升降機是用途廣泛的高空作業(yè)專用設備。它的剪叉式機械結(jié)構(gòu)，使升降 臺起升后有

10、較高的穩(wěn)定性，寬大的作業(yè)平臺和較高的承載能力，使高空作業(yè)范圍更 大，并適合多人同時作業(yè)。它使高空作業(yè)效率更高，更安全，是用途廣泛的高空作 業(yè)升降設備。 家用升降機設計(小型剪叉式升降機) 第二章機械系統(tǒng)的設計 2.1 結(jié)構(gòu)分析 本機構(gòu)設計的基本尺寸值為1100*500*1000(mm)。預設升降機在工作時能 使人對距離地面5m的設備進行維修。又因為剪叉臂與水平面的角度一般最大 值 為45度，以便保證剪叉機構(gòu)的穩(wěn)定性。所以設定4層剪叉機構(gòu)，而剪叉臂的 長 度設定為1100mm這樣算下來，剪叉機構(gòu)能升高1100*0.707*4=3100mm加上 人 的身高1600mm以及

11、底座的高度，就可以滿足設計要求。 家用液壓升降梯重點從結(jié)構(gòu)設計、液壓系統(tǒng)設計、電路設計等方面對剪叉式 液壓升降機的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、型號說明、應用情況進行闡述、計算。其 結(jié)構(gòu)設計是本次設計的重點之一，液壓升降梯中機械部分的主要分析部分就 是 剪叉機構(gòu)，以下就是家用液壓升降梯的簡圖。為便于分析升降梯的工作情況， 下 面就逐級分析其受力情況。 圖2.1升降梯機構(gòu)簡圖 7 B A 4 第四層 D C 3 第三層 EG 2 第二層 HI 第一層 1 2.1.1 第4層剪叉臂受力分析 第四層ABC此直接支撐重物的機構(gòu)?，F(xiàn)就工作平臺，剪叉臂ABCDS

12、體受力 分析，如圖2-2a,經(jīng)分析，有 F,F,G/2CD(2-1) 現(xiàn)就工作平臺的受力情況進行分析，其受力狀況如圖2-2b所示，即可看 (2-2)F,F,G/2AB 由以上分析，可得剪叉機構(gòu)ABCD勺受力情況，受力狀況如圖2-2c所示。局 部分析之后，即分析剪叉臂AD的受力狀況，如圖2-2d,得 (2-3)F,04 同樣，可得到剪叉臂BC的受力狀況，如圖2-2e 圖2-2(a)升降梯第四層總體受力情況 G/2 G/2 家用升降機設計(小型剪叉式升降機) 2-2(b)升降梯工作平臺受力情況 2-2(c)升降梯工作平臺受力情況 9 B A B G/2

13、G/2A G 4 G/2 G/2 G/2 G/2 D C 圖2-2(d)剪叉臂AD受力情況圖2-2(e)剪叉臂BC受力情況 圖2-2升降梯第四層受力分析 2.1.2 第3層剪叉臂受力分析 第三層剪叉機構(gòu)中有一個液壓缸，而此液壓缸是重要的舉升動力，是此機構(gòu) 中重要的部分。現(xiàn)就工作平臺、剪叉機構(gòu)ABCDEG、體受力分析，具體受力情 如圖2-3a所示，可得分析結(jié)果 F,F,G/2(2-4)EG 又根據(jù)圖2-2a,剪叉臂ABC英體受力分析，有 F,F,G/2CD(2-5) 所以可得剪叉臂CDEG勺受力情況，具體如圖2-3b。從圖中可以看出，剪叉 臂CDEG勺受力情

14、況和剪叉臂ABCD勺受力情況是一樣的，那么桿CG的受力情 況B 是和AD的受力情況也是一樣的。同理，桿DE的受力情況是和BC的受力情況 是 一樣的。具體受力情況參看2-2d，2-2e。 先分析液壓缸的受力情況，將D點的力沿平行于液壓缸的方向和垂直于液壓 'F缸的方向分解，如圖2-3c，則可得到液壓缸的反作用力，記液壓缸與水平 方M 向的夾角為9,則有 F,G/2*sin,M(2-6) Aoo45又0?8?,即可算出F的最大值為G/2*sin45=0.35G,由于本設計要M 求升降梯的最大載荷為150kg。但基于工作平臺、剪叉臂自重以及安全等情 況， 令G=3000N所

15、以F的最大值為0.35*3000=1050N。M 42G/ G/2 4 G/2 G/2 C D 家用升降機設計(小型剪叉式升降機) (a) 三四層總體受力分析 (b) 第三層總體受力分析 11 G B A D C 4 G/2 G/2 D C 3 G/2 G/23G/2 G/2 E EG G (c) 液壓缸受力分析 圖2-3升降梯第三層受力分析 2.1.3 第2層剪叉臂受力分析 第2層剪叉機構(gòu)中沒有液壓缸，進行受力分析時依然采取總體法，將工作平 臺，以及剪叉機構(gòu)ABCDEGHf作一個整體，進行受力分析，其受力情況如圖2-4a 所

16、示，可得 F,F,G/2(2-7)HI 又根據(jù)公式(2-4),可以得出剪叉機構(gòu)EGHI的受力情況，如圖2-4b。桿EI 和GH的受力情況分別和桿AD才fBC的受力情況相同。具體受力情況參看圖 2-2d 和圖2-2e,在此就不在贅述。 D Fm' G/2 E 家用升降機設計(小型剪叉式升降機) (a) 升降梯第2，3,4層總體受力情況 (b) 升降梯第2層受力情況 圖2-4升降梯第二層受力分析 2.1.4 第1層剪叉臂受力分析 第一層剪叉機構(gòu)中含有液壓缸，采用總體分析法，將整個所有剪叉機構(gòu)和工 作平臺看做整體，其受力情況如圖2-5a，可得 13 G B A

17、 4 E D G/2 G/2 C 2 G/2 G/2 3 EG I G/2 2 H G/2 I H (2-8)F,F,G/2JK 又根據(jù)式(2-7),即可得剪叉機構(gòu)HIJK的受力情況，如圖2-5b。其桿HK 和IJ的受力情況分別和桿AD才fCB的受力情況相同。其液壓缸的受力狀況與 剪叉機構(gòu)中CDEG目同，為F,G/2*sin,M (a) 第一二三四層總體受力情況 (b) 升降梯第一層受力情況 圖2-5升降梯第一層受力分析 I H B A G/2 4 G/2 D C 1 G/2 G/2 3 J K EG

18、2 HI 1 G/2 G/2 K J 家用升降機設（小型剪叉式升降機）2.2結(jié)構(gòu)設 2.2.1 材料的選用 機械設計的基本要求是在滿足預期功能的前提下，性能好、效率高、成本低、 安全可靠、操作方便、維修簡單和造型美觀。顯然，材料的選擇是機械零件設計中 非常重要的環(huán)節(jié)。隨著工程實際對機械及零件要求的提高，以及材料科學的不斷發(fā) 展，材料的合理選擇愈來愈成為提高零件質(zhì)量、降低成本的重要手段。本設計主要 追求一款比較輕的升降梯，所以鋁合金是首選。 鋁合金密度低，但強度比較高，接近或超過優(yōu)質(zhì)鋼，塑性好，可加工成各種型 材，具有優(yōu)良的導熱性和抗蝕性，工業(yè)上廣泛使用。 本

19、設計選用的鋁合金材料是防銹鋁5A05,其主要用于輕載零件及制品。具一般力學性能如表所示。 表2-15A05的一般性能 彈性模量抗剪強度抗拉強度條件屈服強度伸長率規(guī)定非比例伸 ,,E/GPa/MPa長應力,,,b0.2/MPa/MPa% ,/MPap0.2 7022042032023120 2.2.2 強度校核計算 2.2.2.1 剪叉臂的壓桿穩(wěn)定校核計算 對于細長桿而言，壓桿穩(wěn)定問題是強度校核中的一個重要部分。若桿件失穩(wěn) 后，壓力的微小增加將引起彎曲變形的顯著增大，桿件將會喪失承載能力，甚至可 以導致整個機器或結(jié)構(gòu)的損壞。 由材料力學可知，對各種柔度的壓桿，總可用歐拉公式

20、或經(jīng)驗公式求出相應的 臨界壓力，乘以橫截面積A變?yōu)榕R界壓力F。F與工作壓力F之比即為壓桿crcr ,它應大于規(guī)定的穩(wěn)定安全因數(shù)n的工作安全因數(shù)n,故有st Fcr(2-9)n,,nstF 15 st n穩(wěn)定安全因數(shù)一般要高于強度安全因數(shù)?，F(xiàn)校核壓桿穩(wěn)定性，已知壓桿 的橫截面為矩形，10mm(b)*40mm(h)柔度是確定使用歐拉公式或經(jīng)驗公式的 標尺，確定柔度范圍的計算過程如下: 229,(70*10)E,,(2-10),,,28.68,16120*10,p 將剪叉臂簡化成兩端鉸支桿，。截面為矩形，截面的慣性半徑為:,,1 3bh I12i,,,h/12(2-11)

21、Abh ,l1.1所以柔度為，可見剪叉臂是大柔度桿。,,,,127.02,,1,3i30*10/12 ，臨界壓力:采用歐拉公式 2293EI*70*10*(0.01*0.04/12),,F,,,30451.67(2-12)cr22l1.1 F,1050N臨界壓力與實際最大壓力之比(最大壓力為)，為壓桿的工作安m 全因數(shù)，即 F30451.67crn,,,29,n(2-13)stF1050 所以滿足穩(wěn)定要求。 2.2.2.2 連接螺栓的強度計算 在液壓升降梯的正常工作中，剪叉臂靠螺栓的連接才會起到舉升的作用。螺栓 桿與孔壁之間無間隙，接觸表面受擠壓，在連接結(jié)合面處，螺栓桿則受

22、剪切。本設 計選用內(nèi)六角螺栓，直徑為8mm長度為50mm校核過程如下： 家用升降機設計(小型剪叉式升降機) F,,,[,]已知螺栓桿的剪切強度條件為，計算中的剪切力包括人的重量2d,0 4 加上工作平臺，液壓缸的重量，總計為G=3000N由本論文受力分析部分知， 。F,G/2,1500Ns F1500,,,,30MPa,[,],220MPa(2-14)22d*0.008,,0 44 即，選用D=8mrmj螺栓符合強度要求。 2.2.2.3 吊籃的設計 吊籃是工作人員的工作平臺，起到擴展空間的作用。吊籃最重要的作用是保證 操作人員的安全，并可以減輕勞動強度，提高工作效

23、率。設計吊籃的長寬高分 500mm1000mm為了擴展空間，可將吊籃設計成折疊機構(gòu)，其具別為 1100mm 體結(jié)構(gòu)如圖2-6 圖2-6吊籃整體結(jié)構(gòu) 17 圖2-7吊籃底部設計 圖2-8折疊機構(gòu)剖析 家用升降機設計（小型剪叉式升降機）2.2.2.4底座的設計 底座起到安放液壓泵及電動機、萬向輪、支撐腿的作用，是一個承載的基座設計尺寸長、寬、高分別為1100mm500mm400mm具體結(jié)構(gòu)如圖3-7。 圖2-9底座總體結(jié)構(gòu) 2.2.2.5萬向輪的設計 圖2-10萬向輪

24、 19 2.2.2.6支撐腿的設計 支撐腿在升降梯的工作過程中起到增大支撐面積，增加工作的穩(wěn)定性與安全性 的作用，對于升降梯的安全至關(guān)重要。 本設計的承重為150KG,自重為150KG底座部分重約80KG,支撐和工作平臺約 為70KG所以，起重重量為，支撐和平臺自重為G,150kg,1.5kN1 ,升降機工作時的跨度約為1200mm許用應力為。G,70kg,0.7kN[,],420MPa2 支架選用橫截面為20m佛40mm壁厚為5mnm勺空心方

25、鋁，計算簡圖如圖2- 8a。先按來初選截面，然后再按GG共同作用時來校核強度。F,G,G1、212 由F作用而引起的M圖(圖2-8b),其最大彎矩為:Z (2-16)M,FL/4,(1.5,1.5)*2.2/4,1.65KN,mZmax MZF,maxR考慮此彎矩白^強度條件為:,,,[,],所以maxWz M16503Z(2-17)W,,,3.9mmZ6,[]420*10 2mmff以,A=V/L=3900/2200=1.77,因此這里用20mm*40mm方鋁是合理的。 又有， FN,,(2-18),,,,A FN所以(2-19)A,,,, F,1500,1500,3KN

26、,0.003MN又知，(2-20)N 圖2-11 家用升降機設計(小型剪叉式升降機) 3,F3.0*102NA,,,7.1mm,[]420 2在設計時選用空心方鋁的尺寸為20mm*40mm,截面積為500。mm 22500mm,9.6mm 所以設計的強度符合要求。 2.2.2.6鎖緊機構(gòu)的設計 由于液壓缸在工作時有一定的泄漏，并且油管有老化爆裂的情況，基于上述考慮，設計機械鎖緊機構(gòu)。其中1為電磁鐵，2為杠桿，3為殼體。上升時，殼體3依靠自重，殼體3自帶的齒與然下降。要實現(xiàn)下降功能時，通過電路控制使電磁鐵3通電，通過杠桿2作用，使殼體上揚，殼體3自帶的齒與液壓缸上的齒脫離

27、，從 而解除鎖緊。具體機構(gòu)如圖2-12所示 圖2-12鎖緊機構(gòu) 21 第三章液壓系統(tǒng)設計 液壓傳動是主要利用液體壓力能的液體傳動。液壓傳動和氣壓傳動稱為流體傳動，是根據(jù)17世紀帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應用的一門技術(shù)。如今，流體傳動技術(shù)水平的高低已成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標志。 液壓傳動的基本原理是在密閉的容器內(nèi)，利用有壓力的油液作為工作介質(zhì)來實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換和傳遞動力的。其中的液體稱為工作介質(zhì)，一般為礦物油，它的作用和機械傳動中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動元件相類似。 液壓系統(tǒng)主要由:動力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達）

28、、控制元件（各 種閥）、輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成。動力元件（油泵）的作用是把液體利用 原動機的機械能轉(zhuǎn)換成液壓力能，是液壓傳動中的動力部分。執(zhí)行元件（油缸、液 壓馬達）是將液體的液壓能轉(zhuǎn)換成機械能。其中，油缸做直線運動，馬達做旋轉(zhuǎn)運 動?？刂圃▔毫﹂y、流量閥和方向閥等。它們的作用是根據(jù)需要無級調(diào)節(jié)液 動機的速度，并對液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、流量和流向進行調(diào)節(jié)控制。輔助元 件是除上述三部分以外的其它元件，包括壓力表、濾油器、蓄能裝置、冷卻器、 管件及油箱等，它們同樣十分重要。工作介質(zhì)是指各類液壓傳動中的液壓油或乳化液，它經(jīng)過油泵和液動機實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。 液壓傳動構(gòu)簡單

29、，布局靈活，易實現(xiàn)遠距離操縱和自動控制。在液壓傳動中， 速度、扭矩、功率均可作無級調(diào)節(jié)，能迅速換向和變速，能實現(xiàn)系統(tǒng)的過載保護與 保壓;使用壽命長;元件易實現(xiàn)系列化、標準化、通用化;制造精度、安裝、調(diào)整和 維護要求較高，因此得到了廣泛的發(fā)展。 3.1 負載分析與速度分析 3.1.1 負載分析 F已知式2-6,可得施加在液壓缸上的工作負載=1050N,摩才S力m,,0.9F,f*N,0.1*1050,105N，慣性負載不計，取液壓缸機械效率，則負S 載為家用升降機設計（小型剪叉式升降機） F，F(xiàn)ms（3-1）F,,1283N, 3.1.2 速度分析 液壓升降梯的工作狀態(tài)有三種

30、:上升、鎖緊、下降。初設上升的速度為 0.1m/s,下降速度為0.08m/s,按上述分析可繪制出速度循環(huán)圖（略）。3.2確定 液壓缸主要參數(shù) 3.2.1初選液壓缸的工作壓力 由最大負載值查表3.1,取液壓缸工作壓力為1MPa 表3.1按負載選擇執(zhí)行元件工作壓力 負載F/kN<55—1010—2020—3030—50工作壓力p/MPa<0.8—11.5—2 2.5—33—44—5 3.2.2計算液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù) —m1 0^r"i Ai」A；|4 7工 qiqz 圖3-1單活塞桿缸計算簡圖 根據(jù)P=1MPa查液壓工程手冊，取柱塞缸活塞桿直徑d和液壓缸內(nèi)徑D之 A,4

31、A間的關(guān)系d=0.5D,所以。再平衡回路中，總存在著背壓，當油缸下降 時，12 v即速度為，據(jù)表3.22 23 表3.2執(zhí)行元件背壓 系統(tǒng)類型簡單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)回油路帶調(diào)速閥的系統(tǒng)回油路設置有背壓閥 的 速系統(tǒng)系統(tǒng) 背壓/MPa0.2-0.50.4-0.60.5-1.5 所以取壓降，背壓值=0.3MPa=1MPa由推力計算公式，p,0.25MPapp12 (3-2)F,(A-A)*p,Ap12211 得液壓缸無桿腔的有效面積為 12832(3-3)A,,0.002851m16(1*3/4,0.3)*10 則液壓缸缸筒直徑為，由此，可查D,4*A/,,4*2851/3

32、.14,60.2mm1 表3.3。 表3.3缸筒內(nèi)徑系列 810121620253240506380100125160200250320 液壓缸缸筒直徑為63ml即計算得到液壓缸的直徑d=0.5*D=31.5mm,經(jīng)查表 3.4，取d=32mm。 表3.4活塞桿直徑系列 456810121416182022252832364045505663 此時液壓缸腔無桿腔的有效面積為 22(3-4)A,,D/4,3115.67mm1 家用升降機設計(小型剪叉式升降機) 活塞桿的面積為 22(3-5)A,,d/4,803.84mm2 計算上升過程中的實際工作壓力 F1283(3

33、-6)p,,,0.41MPa1,6A3115.67*101 液壓缸所需要的流量為 (3-7)q,(A,A)*v,(0.003115,0.0008)*0.1*60,13.89L/min121上升 計算得到下降液壓系統(tǒng)的實際工作壓力為 F，Ap1283，3115*0.311(3-8)p,,,0.99MPa2A-A0.003115,0.00080312 則下降過程中液壓缸所需要的流量為 下降 ,6q,Av,3115.67*10*0.08*60,14.95L/min(3-9)12 14.95L/min其中最大流量為下降流量。 3.3擬定液壓系統(tǒng)圖 本次液壓設計的重點是基本回路的選擇

34、，包括以下幾點: 選擇液壓系統(tǒng)類型。液壓傳動系統(tǒng)可分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。具體特點如下 1、開式液壓系統(tǒng)中，泵從油箱直接吸油;閉式液壓系統(tǒng)馬達或缸回的油不回油箱直 接去泵的進油口。開式系統(tǒng)中，油泵自油箱吸油，供給執(zhí)行機構(gòu)，低壓油直接返回 油箱，有系統(tǒng)簡單、散熱條件好等優(yōu)點。 2、閉式系統(tǒng)中油泵進油管直接與執(zhí)行機構(gòu)的排油管相連通，形成一個閉合回 路。為了補償系統(tǒng)中泄漏損失，還需有一個輔助供油泵，其優(yōu)點是1)油箱所需容 積小;2)無論是高壓管路還是低壓管路都有一定壓力。因此空氣難進入，運轉(zhuǎn)平 穩(wěn);3)系統(tǒng)中采用變量軸向柱塞泵，一般不需要換向閥來改變執(zhí)行機構(gòu)運行方向， 減少了換向時

35、的沖擊。 25 綜合以上傳動系統(tǒng)的特點本設計選用開式系統(tǒng)。 二、平衡回路:平衡回路的功能在于使液壓執(zhí)行元件的回油路上始終保持一定 的背壓力，以平衡掉執(zhí)行機構(gòu)重力負載對液壓執(zhí)行元件的作用力，使之不會因自重 作用而自行下滑，實現(xiàn)液壓系統(tǒng)對機床設備動作的平穩(wěn)、可靠控制。平衡回路主要 有以下幾種: 1、采用單向順序閥的平衡回路，故這種回路適用于工作負載固定且液壓缸活 塞鎖定定位要求不高的場合。 2、采用液控單向閥的平衡回路:其閉鎖性能好，能夠保證活塞較長時間在停止 位置處不動，但會并產(chǎn)生強烈的噪音、振動和沖擊。 3.采用遠控平衡閥的平衡回路，它不但具有很好的密封性，能起到對活

36、塞長 時間的鎖閉定位作用，而且閥口開口大小能自動適應不同載荷對背壓壓力的要求， 保證了活塞下降速度的穩(wěn)定性不受載荷變化影響。 由于家用液壓升降梯的作用是給人提供一個維修的平臺，而且維修時間不會 很長，考慮其經(jīng)濟因素，平衡回路我選擇采用單向順序閥的平衡回路。 三、鎖緊回路:為了是工作部件能在任一位置上停留，以及在停止工作時，防 止在受力的情況下發(fā)生移動，可以采用鎖緊回路。鎖緊回路主要有以下兩種:1、 采用。型或M型機能的三位換向閥，當閥芯處于中間位時，液壓缸的進、出口都被 封閉，可以將活塞鎖緊。這種鎖緊回路由于受滑閥泄露的影響，鎖緊效果差。 2、采用液控單向閥的鎖緊回路，在液壓

37、缸的進、回油路中都串接液控單向閥 （又稱液壓鎖），活塞可在行程任何位置鎖緊。其鎖緊精度只受液壓缸內(nèi)少量的內(nèi)泄 漏的影響。當換向閥的中位機能應使液控油液卸壓，此時，液控單向閥便會立即關(guān) 閉，活塞停止運動。鎖緊精度高。 綜上所述，由于采取了平衡回路，故可以選用采用。型或M型機能的三位換向 閥的鎖緊回路。 四、換向回路:為了換向穩(wěn)定，選用電磁換向閥。為便于實現(xiàn)液壓缸中位停 止，右位上升，左位下降，采用三位四通換向閥。 整理合并基本回路，得液壓系統(tǒng)原理圖如下。 家用升降機設計（小型剪叉式升降機） 圖3-1液壓系統(tǒng)圖 圖中1-過濾器2-直流液壓泵3-交流液壓泵4-溢流閥

38、 5-三位四通電磁換向閥6-平衡閥7-液壓缸 27 3.4液壓元件的選擇 3.4.1 確定液壓泵和電動機的規(guī)格 1、液壓泵的工作壓力：已知液壓缸的最大工作壓力為0.99MPq取進油路上壓 力損失為0.5Mpa,則流量泵的最高工作壓力可估算為1.5MPa,選擇泵的額定壓力應 為p=1.25*1.5=1.875Mpa。 10% 2、計算總流量：在整個工作循環(huán)過程中，液壓油源應向液壓缸提出的最大流量出現(xiàn)在下降階段，為14.95L/min,若整個回路中總的泄漏按液壓缸輸入總量的計算，則液壓油源所提供的總流量為1.1*14.95=16.4L/min。 綜上，查設計手冊，可以選擇齒輪泵，

39、型號CB-B20具體參數(shù)見表3.5 表3.5CB-B20的技術(shù)參數(shù) 額定 額定額定容積總效壓力脈驅(qū)動 轉(zhuǎn)速噪聲值重量 型號流量壓力效率率動功率 r/mi分貝kg L/minMPaqv%4t%MPakwn CB-B20201450?90?81?0.1567-701.024.82.5 圖 3-2 CB-B20 3、電動機的選擇：由于液壓缸在下降時輸入功率最大，這時液壓泵的工作壓力 為0.99MPa,流量為20L/min。取液壓泵驅(qū)動電動機所需的功率為 6pq0.99*10*20pp,3P,,*10,0.44kW(3-10),60*0.75*1000p 家用升降機設計(

40、小型剪叉式升降機) 根據(jù)上述計算數(shù)據(jù)，此系統(tǒng)選YL100L1-4型交流電動機，其具體參數(shù)見表 3.6。 表3.6YL100L1-4型電動機性能參數(shù) 產(chǎn)品類型額定電壓額定功率額定轉(zhuǎn)速 單相異步電動機220v2.2kw1400rpm 同時也可選用直流電動機，如168ZYT,其性能如下表： 表3.7168ZYT型電動機性能參數(shù) 產(chǎn)品類型額定電壓額定功率額定轉(zhuǎn)速 有刷直流電動機24v(48)1.2kw1500rmp 圖3-3YL100L1-4型交流電動機圖3-4168ZYT型直流電動機 3.4.2 閥類元件和輔助元件的選擇 3.4.2.1 閥類元件的選擇

41、 根據(jù)上述流量及壓力計算結(jié)果，對液壓系統(tǒng)原理圖中各類閥類元件及輔助元件 進行選擇。對于單向順序閥（靠近液壓缸），由于順序閥在液壓缸下行時起到背壓閥 的作用，所以順序閥的調(diào)定壓力應大于背壓值0.5MPa,選用AX-D6B?平衡閥，具 體的各種型號見表3.7。 29 表3.7閥類元件性能 元件名稱型號估計流量額定流量最高使用壓力壓力調(diào)整范圍 (L/min)(MPa)(MPa)(L/min) 平衡閥AX-D6B1520101.0-4 溢流閥 MBP-01 20 40 25 0.7-7 三位四通電磁4WE6D50/OFL206025<25 換向閥 節(jié)流閥 MG10G1.2 15

42、 30 31.5 \ 噂盤方工十a(chǎn) m電用閾 4WF6F62^G24H9K4 圖3-5平衡閥AX-D6B圖3-6三位四通電磁換向閥4WE6D50/OFL3.4.2.2過濾 器的選擇 過濾器的選擇應滿足以下標準： 1、過濾精度滿足要求； 2、通油能力滿足設計系統(tǒng)要求； 3、濾芯應有足夠的強度，不至于因油液壓力而破壞； 4、在一定溫度下，有一定的耐久性； 5、能抵抗濾油的侵蝕； 6、容易清洗和更換濾芯； 7、價錢低廉。 由于液壓系統(tǒng)中對油的要求很高，尤其是油的過濾過程。因此濾油器的選擇 家用升降機設計(小型剪叉式升降機)非常重要，所以敘述頗多。按照過濾器 的流量至少

43、是液壓泵總流量的2倍原則，去過濾器的流量的2.5倍。故有 (3-11)q,q*2.5,50L/minp過濾器 因此選取通用型W而列網(wǎng)式吸油過濾器,參數(shù)見表3.8 表3.8通用型WU(列網(wǎng)式吸油過濾器參數(shù) 型號過濾精度/um壓力損失/MPa流量/L/min通徑/mm聯(lián)接方式WU-63*180 180<0.016325螺紋連接3.4.2.3液壓油管的選擇 各元件見連接管道的規(guī)格可根據(jù)元件接口處尺寸確定，液壓缸進出油管的規(guī)格 可按照輸入、排出油液的最大流量計算。液壓泵選定后，現(xiàn)重新計算各個階段的流 量，計算過程見表3.9。 表3.9液壓缸上升、下降過程分析 流速、速度上升下降

44、輸入流量(L/min)q,20q,2012 q,Aq/A,A，，q(A,A)21p12212q,1A,3115*20/(3115,803)1排出流量 (L/min),20*(3115,803)/3115,26.95 ,14.85L/min qq1pv,1v,1A1A,A12,3m/s,224.85*10*60/0.003115運動速度() 20*10,,0.08m/s3115,803 ,0.14m/s 根據(jù)推薦值，當油液在壓力管中流速取3m/s時，可算得與液壓缸無桿腔和有 桿腔相連的有桿內(nèi)徑分別為 6，取標準值為12mmd,2*14.85*10/(3.14*3*1000*60

45、),10.25mm 6d,2*20*10/（3.14*3*1000*60）,11.8mm，取標準值為15mm 因此與液壓缸相連的兩根油管可以按照國家標準選取公稱通徑為12mnf口15mm 的鋼管或高壓軟管。 3.4.3 油箱的設計 油箱的基本功能是:儲存工作介質(zhì);散發(fā)系統(tǒng)工作中產(chǎn)生的熱量;分離油液中混 入的空氣;沉淀污染物及雜質(zhì)。其設計要點如下: 1、油箱必須有足夠大的容積以滿足散熱、容納停機時因重力作用而返回油箱 的油，操作時油面保持適當高度的要求; 2、油箱底部做成適當?shù)男倍?，并設放油塞，箱底應朝向清洗孔和放油塞傾斜 （通常為1/25,1/20）,油箱底至少離開地面15

46、0mm以便放油和搬運。3、從構(gòu)造上 應考慮清洗換油方便，應設置人孔，便于清洗污物;4、箱壁上需裝油面指示器， 油箱上并裝上溫度計; 5、油箱上應有帶空氣濾清器的通氣孔，有時注油孔和通氣孔可兼用;6、吸油 管和回油管應盡量遠隔開，吸油管離箱底距離H?2D（t徑）。距箱邊？3D,回油管 插入最低油面以下，防止回油時帶入空氣。 7、吸油側(cè)和回油側(cè)要用隔板隔開，用以分離回油帶來的氣泡和贓物。隔板高 度不低于油面到管底高度的3/4; 8、為了防銹、防凝水，油箱內(nèi)壁應用好的耐油涂料。 綜合以上的設計要點，我設計我的油箱,但由于機器工作不頻繁，所以沒有設 計溫度計，并設計了兩個隔板。

47、查資料可知，v=m*q,,低壓m=2-4，中壓m=5-10,高壓m=6-15，本設計取m=2,p V=2x20=40L。 31 我所設計的油箱沒有設冷卻器，在這種情況下，油箱的高:寬:長為1:1:1到 1:2:3。油面達到油箱高度的80%油箱白勺高為300mm寬為340mm長為400mm 3.5驗算液壓系統(tǒng)性能 3.5.1 壓力損失驗算及液壓閥調(diào)整值得確定 壓力損失的計算應按照一個工作循環(huán)中不同階段分別驗算。先校驗如下: 家用升降機設計(小型剪叉式升降機)3.5.1.1上升階段 經(jīng)液壓閥的壓力損失可估算為 q實2Pp,,,()(3-12)v額q額 根據(jù)表3.5知，進油

48、路上通過各閥的流量是40L/min,如果額定流量下節(jié)流閥、 電磁換向閥、平衡閥的最大壓降分別為0.1MPa、0.5MPa、0.2MPa,則進油路上的 總壓降可估算為 222(3-13),,pv,0.1，(15/30)，0.5，(20/60)，0.2，(15/20),0.19MPa 這一壓力損失值較小，不會導致溢流閥的開啟，顧能保證正常工作。 回油路上，液壓缸有桿腔中的油液通過電磁換向閥和節(jié)流閥的流量都是 pp53.89L/min，然后回到油箱。由此可算出上升時有桿腔與無桿腔壓力之差21 22為,,pv,0.1，(14.85/60)，0.5，(14.85/30),0.13MPa

49、此壓力損失計算值小于原來的壓力損失估計值0.25MPq此時液壓泵的工作壓 力可計算為p,p,,,pv,0.41,0.13,0.54MPa,所以原設計是安全的。q1 3.5.2 .2下降階段 進油路上，液壓缸有桿腔中的油液通過電磁換向閥和節(jié)流閥的流量都是 20L/min，回油路上通過各閥的流量是20L/min,油液通過節(jié)流閥、電磁換向閥、平 衡閥的流量29.69L/min。 因此，進油路上的總壓力損失為 22(3-14),,pv,0.1，(15/20)，0.5，(20/60),0.11MPa 回油路上的總壓力損失為 222(3-15),,pv,0.1,(14.85/20),0.

50、5,(14.85/60),0.2, (14.85/40),0.11MPa 進油路上原估算壓力損失值為0.25MPq回油路上的原估計壓力損失值為0.3MPa,所以原設計滿足要求。 快退時，液壓泵的最大工作壓力為 33 (3-16)p,p一,pv,0.99,0.11,1.1MPaq1 此值遠小于原估計值，所以液壓泵驅(qū)動電機的功率是足夠的。并且溢流閥的 調(diào)定壓力應大于1.1MPa 家用升降機設計(小型剪叉式升降機) 第四章電路設計 4.1總電路圖 圖4-1總電路圖 在上圖中，刀開關(guān)SQ1開啟交流模式、SQ2?開啟充電模式、SQ3為開啟直流 模式。KM1KM刻電磁換向閥的

51、控制端,控制上升或下降。KM3空制自鎖機構(gòu)解除 鎖緊。SB5開關(guān)有三個檔位1、2、3,分別控制升降梯的上升、鎖止、下降。下面介紹一下電路工作原理。當1位接通時，KM1!電，同時實現(xiàn)互鎖，三位四通換向閥右位工作，升降梯上升，同時自鎖機構(gòu)實現(xiàn)自鎖。當2位接通時，KM1,KM2KM3 都不工作，電磁換向閥處于中位，升降梯鎖止。當3位接通時，繼電器KM2KM3 通電，同時實現(xiàn)互鎖，常開觸點KM3閉合，三位四通換向閥右位工作，自鎖機構(gòu)接觸鎖止，升降梯下降。 4.224V蓄電池自動充電電路 本設計充電器采用24V充電器，具體電路如圖5-2所示。具體工作原理如下：單結(jié)晶體管BT33,C3,W1W2

52、等元件組成了弛張振蕩器，其產(chǎn)生的脈沖信號經(jīng) 35 隔離二極管D4輸送至可控硅SCR1的控制極。調(diào)整W1的阻值可改變SCR1的觸發(fā)導通角，即改變了充電電流.可控硅SCR2繼電器J,W3,W4,D5等元件組成蓄電池充滿自動保護電路，當電池兩端電壓被充至W3,W4設定的上限值時，D5導通,SCR2受觸發(fā)導通，LED2顯示，繼電器吸合，同時J切換到常開，切斷了SCR1的控制脈沖集中即停止對蓄電池的充電.K2為12V,24V電池充電的轉(zhuǎn)換開關(guān)，圖示置于12V檔位.。 I-

53、[1]劉鴻文.材料力學I第四版.高等教育出版社.2003 [2] 機械設計手冊編委會.機械設計手冊單行本——液壓傳動與控制.機械工業(yè) 出版社.2007.7 [3] 李松晶.先進液壓傳動技術(shù)概論.哈爾濱工業(yè)大學出版社.2008.3[4]周恩 濤.壓系統(tǒng)設計元器件選型手冊.機械工業(yè)出版社.2007.9[5]周士昌.液壓系統(tǒng)設 計圖集.機械工業(yè)出版社.2005.10 [6]張利平.液壓傳動系統(tǒng)及設計——液壓系統(tǒng)設計叢書.化學工業(yè)出版 社.2005.8[7]西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研室.機械設計（第八版）.高等 教育出版社[8]機械設計實用手冊編委會.機械設計實用手冊，簡裝版下

54、冊.機械 工業(yè)出版社[9]趙關(guān)康，張國民主編.工程力學簡明教程（第2）版.北京:機械工業(yè) 出版社，1999，8[10]范欽珊主編.工程力學.北京:清華大學出版社，2005，8 [11]機械工程手冊電機工程手冊編著委員會編.機械工程手冊第6卷機械設計 （三）.北京:機械工業(yè)出版社 機械設計手冊下冊第二版.北京:化學工業(yè)出版社.[12]《機械設計手冊》聯(lián)合 編寫組編. [13] 于永泗，齊發(fā)主編.機械工程材料[M].第六版,大連理工大學,2006[14] 徐灝主編.機械設計手冊[M].機械工業(yè)出版社 [15] 王啟義主編.中國機械設計大典[M].江西科學技術(shù)出版社 [16] 楊

55、明忠，朱家誠主編.機械設計[M].武漢理工大學 [17] 王昆等主編.機械設計、機械設計基礎(chǔ)課程設計.北京:高等教育出版社， 1996[18]陸萍主編.機械設計基礎(chǔ).濟南:山東科學技術(shù)出版社，2003.9（2008.1重 印） 37 謝辭 歷時十幾周的畢業(yè)設計在緊張有序中即將結(jié)束，回憶這個過程這段經(jīng)歷，受益 多多。這次畢業(yè)設計是對整個大學四年間所學知識的綜合檢驗，在這次畢業(yè)設計 中，涉及到了機械設計、液壓與氣壓傳動、電工與電子技術(shù)、材料力學、理論力 學，進行了一次機電液一體化的實戰(zhàn)檢驗。我想，這次大學中的最后一課，為我以 后的長期發(fā)展打下了堅實基礎(chǔ)。 當然多虧了我的指

56、導老師，本次設計才得以順利完成。當我初涉設計時，主、 客觀問題層出不窮，幸得老師的正確指導與關(guān)懷，我才豁然開朗，按著設計計劃， 設計思路有序地進行，既了解了升降機的有關(guān)規(guī)范，又加強了自己的專業(yè)知識的應 用，拓寬了知識面。不得不說，老師嚴謹?shù)闹螌W作風讓我學到了很多。 在本次設計中，同學的幫忙也是我成功的前提。畢竟，自己在學習的過程中會 有些疏漏，同學的熱心輔導、耐心講解的情形至今歷歷在目。而本次畢業(yè)設計不僅 讓我了解了我的一些薄弱點，而且提醒我在以后的學習中注意查漏補缺。 就我個人而言，在此次設計中，我還是付出了許多。遇到不懂的地方，我經(jīng)常 去查閱資料、與同學討論、請教老師。此次

57、畢業(yè)設計，我掌握了大量的關(guān)于液壓及 升降臺方面的知識，學到了屬于自己的知識，更加鍛煉了自己堅韌不拔、銳意進取 的品格。 本次畢業(yè)設計即將結(jié)束了，但是，我想這不是結(jié)束，而是整個人生的開始? 對于上述的各位老師同學，我在這里再一次向你們表示最為真誠的感謝，我想老師 需要的不是學生們給你們說了多好聽的話，你們最希望看到的是你們的學生會在今 后的道路上更加的努力，有一個美好的明天。我想對你們說:敬愛的老師，你們放 心，我會努力做好的，在未來的學習中我會嚴格要求自己。把最衷心的感謝再一次 獻給你們。 家用升降機設計（小型剪叉式升降機） 附圖 附圖1剪叉臂 附圖2吊籃 39 附

58、圖3底座 家用升降機設計（小型剪叉式升降機） 41 附圖6液壓缸及自鎖機構(gòu) 附圖7支撐腿 家用升降機設計（小型剪叉式升降機） 附圖8升降梯總圖 附圖9升降梯工作細節(jié) 43 XXXV 附圖10爆炸圖