雙柱液壓式汽車舉升機液壓系統(tǒng)設計

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1、目 錄1緒論12液壓舉升機概述概述12.1舉升機的介紹12.2舉升機的作用12.3舉升機的種類23液壓系統(tǒng)在工程中的應用及優(yōu)缺點33.1液壓系統(tǒng)在工程中的應用33.2液壓系統(tǒng)的優(yōu)點44液壓系統(tǒng)的設計步驟與要求54.1設計步驟54.2設計要求55制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖65.1基本方案65.1.1調速方案的選擇65.1.2壓力控制方案65.1.3順序動作方案65.1.4選擇液壓動力源75.2繪制液壓系統(tǒng)圖76雙柱液壓式汽車舉升機液壓系統(tǒng)工作原理及特點76.1液壓系統(tǒng)的工作原理76.2液壓系統(tǒng)的工作特點97液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定及工況分析97.1升降機的工藝參數(shù)97.2工況分析108 液壓系統(tǒng)

2、主要參數(shù)的計算108.1初步估算系統(tǒng)工作壓力108.2 液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù)108.2.1液壓缸的作用力108.2.2缸筒內徑的確定118.2.3活塞桿直徑的確定118.2.4液壓缸壁厚的確定138.2.5液壓缸的流量148.3速度和載荷計算148.3.1執(zhí)行元件類型、數(shù)量和安裝位置148.3.2速度計算及速度變化規(guī)律158.3.3執(zhí)行元件的載荷計算及變化規(guī)律169液壓元件的選擇及計算179.1液壓泵的選擇179.1.1泵的額定流量179.1.2泵的最高工作壓力189.1.3確定驅動液壓泵的功率189.2選擇電機209.3連軸器的選用209.4 控制閥的選用219.4.1 壓力控制閥219.

3、4.2 流量控制閥229.4.3 方向控制閥229.5 管路，過濾器選擇計算229.5.1 管路239.5.2 過濾器的選擇249.6 輔件的選擇249.6.1溫度計的選擇249.6.2壓力表選擇259.6.3油箱2510 液壓系統(tǒng)性能驗算2510.1系統(tǒng)壓力損失驗算2610.2 計算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率27總 結29致 謝30參考文獻311 緒 論本次畢業(yè)設計是根據我們機電一體化專業(yè)的學生，所掌握的專業(yè)知識而編寫的。它突出了液壓技術的特點，實現(xiàn)機械和電氣控制的有機地融合在一起，從而實現(xiàn)機電一體。本文主要介紹音樂池升降臺的液壓系統(tǒng)的設計思路、液壓系統(tǒng)的工作原理及各種液壓元件的選用。近年來，我國汽

4、車業(yè)蓬勃發(fā)展，尤其是轎車行業(yè)。多年來轎車進入普通家庭的夢想已經成為現(xiàn)實。汽車維修行業(yè)也隨之得到大力發(fā)展，各種維修設備的需求迅速擴大，汽車舉升機是維修廠的必備品，也是重要的維修機械。汽車舉升機的作用是將維修的汽車水平提升到合適的高度，以便于維修工人在汽車底盤下方對汽車進行維修。汽車舉升機一般分為雙柱和四柱兩種。無論哪一種，都要求其能夠從兩側將汽車水平同步舉升，不能發(fā)生側偏。而汽車底盤下方必須為空的，以方便工人進行維修作業(yè)。這就要求汽車舉升機兩側的舉升裝置必須是分離的，而兩側上升或下降又必須是完全同步的。由于汽車的重量一般都較大，而且升降時要求非常平穩(wěn)，所以汽車舉升機一般都采用液壓系統(tǒng)進行驅動。本

5、畢業(yè)設計就雙柱液壓式汽車舉升機的液壓系統(tǒng)進行設計。2 液壓舉升機概述概述2.1舉升機的介紹液壓舉升機是用于汽車維修行業(yè)的汽車修理機械。汽車舉升機在汽車維修養(yǎng)護中發(fā)揮著至關重要的作用，整車大修及修保養(yǎng)，都離不開液壓汽車舉升機，隨著我國汽車銷售量的增加液壓汽車舉升機作為汽車維修的重要工具，需求量也大大增加。 汽車舉升機是指汽車維修行業(yè)用于汽車舉升的汽保設備。舉升機在汽車維修養(yǎng)護中發(fā)揮著至關重要的作用，無論整車大修，還是小修保養(yǎng)，都離不開它，其產品性質、質量好壞直接影響維修人員的人身安全。在規(guī)模各異的維修養(yǎng)護企業(yè)中，無論是維修多種車型的綜合類修理廠，還是經營范圍單一的街邊店（如輪胎店），幾乎都配備有

6、舉升機。2.2舉升機的作用汽車舉升機的作用是將維修的汽車水平提升到合適的高度，以便于維修工人在汽車底盤下方對汽車進行維修。2.3舉升機的種類 隨著近幾年國內汽修工具舉升機行業(yè)的發(fā)展，無論在產品設計、技術開發(fā)還是售后服務方面，都進行了很多的改進，銷量也大大提高。國外品牌盡管價格較高，但依靠其產品質量好、性能穩(wěn)定、設備操作簡單，在經銷商中建立了良好的口碑。 舉升機按照功能和形狀來分，一般可分為，兩柱，四柱，剪式三大類。 1雙柱液壓式汽車舉升機，如圖1-1。用于舉升小型重量不超過3000kg的汽車圖1-12四柱液壓式汽車舉升機，如圖1-2。用于舉升大中型汽車圖1-23剪式液壓舉升機，如圖1-3。用于

7、舉升小型汽車如圖1-33液壓系統(tǒng)在工程中的應用及優(yōu)缺點3.1液壓系統(tǒng)在工程中的應用液壓傳動相對于機械傳動來說，是一門新技術。自1795年制成第一臺水壓機起，液壓技術就進入了工程領域，1906年開始應用于國防戰(zhàn)備武器。第二次世界大戰(zhàn)期間，由于軍事工業(yè)迫切需要反應快和精度高的自動控制系統(tǒng)，因而出現(xiàn)了液壓伺服系統(tǒng)。20世紀60年代以后，由于原子能、空間技術、大型船艦及計算機技術的發(fā)展，不斷地對液壓技術提出新的要求，液壓技術相應也得到了很大發(fā)展，滲透到國民經濟的各個領域中。在工程機械、冶金、軍工、農機、汽車、輕紡、船舶、石油、航空、和機床工業(yè)中，液壓技術得到普遍應用。近年來液壓技術已廣泛應用于智能機器

8、人、海洋開發(fā)、宇宙航行、地震預測及各種電液伺服系統(tǒng)，使液壓技術的應用提高到一個嶄新的高度。目前，液壓技術正向高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲和高度集成話等方向發(fā)展；同時，減小元件的重量和體積，提高元件壽命，研制新的傳動介質以及液壓傳動系統(tǒng)的計算機輔助設計、計算機仿真和優(yōu)化設計、微機控制等工作，也日益取得顯著成果。 解放前，我國經濟落后，液壓工業(yè)完全是空白。解放后，我國經濟獲得迅速發(fā)展，液壓工業(yè)也和其它工業(yè)一樣，發(fā)展很快。20世紀50年代就開始生產各種通用液壓元件。當前，我國已生產出許多新型和自行設計的系列產品，如插裝式錐閥、電液比例閥、電液伺服閥、電液脈沖馬達以及其它新型液壓元件等。但由于過

9、去基礎薄弱，所生產的液壓元件，在品種與質量等方面和國外先進水平相比，還存在一定差距，我國液壓技術也將獲得進一步發(fā)展，它在各個工業(yè)技術的發(fā)展，可以預見，液壓技術也將獲得進一步發(fā)展，它在各個工業(yè)部門中的用應，也將會越來越廣泛。現(xiàn)代機械一般多是機械、電氣、液壓三者緊密聯(lián)系，結合的一個綜合體。液壓傳動與機械傳動、電氣傳動并列為三大傳統(tǒng)形式，液壓傳動系統(tǒng)的設計在現(xiàn)代機械的設計工作中占有重要的地位。3.2液壓系統(tǒng)的優(yōu)點（1）傳動平穩(wěn) 在液壓傳動裝置中，由于油液的壓縮量非常小，在通常壓力下可以認為不可壓縮，依靠油液的連續(xù)流動進行傳動。油液有吸振能力，在油路中還可以設置液壓緩沖裝置，故不像機械機構因加工和裝配

10、誤差會引起振動扣撞擊，使傳動十分平穩(wěn)，便于實現(xiàn)頻繁的換向；因此它廣泛地應用在要求傳動平穩(wěn)的機械上，例如磨床幾乎全都采用了液壓傳動。（2）質量輕體積小 重量輕、體積小、運動慣性小、反應速度快 液壓傳動與機械、電力等傳動方式相比，在輸出同樣功率的條件下，體積和質量可以減少很多，因此慣性小、動作靈敏；這對液壓仿形、液壓自動控制和要求減輕質量的機器來說，是特別重要的。例如我國生產的1m3挖掘機在采用液壓傳動后，比采用機械傳動時的質量減輕了1t。（3）承載能力大 液壓傳動易于獲得很大的力和轉矩，因此廣泛用于壓制機、隧道掘進機、萬噸輪船操舵機和萬噸水壓機等。一般采用礦物油作為工作介質，相對運動面可自行潤滑

11、，使用壽命長。（4）容易實現(xiàn)無級調速 在液壓傳動中，調節(jié)液體的流量就可實現(xiàn)無級凋速，并且調速范圍很大，可達2000：1，很容易獲得極低的速度。（5）易于實現(xiàn)過載保護 液壓系統(tǒng)中采取了很多安全保護措施，能夠自動防止過載，避免發(fā)生事故。（6）液壓元件能夠自動潤滑 由于采用液壓油作為工作介質，使液壓傳動裝置能自動潤滑，因此元件的使用壽命較長。（7）容易實現(xiàn)復雜的動作 采用液壓傳動能獲得各種復雜的機械動作，如仿形車床的液壓仿形刀架、數(shù)控銑床的液壓工作臺，可加工出不規(guī)則形狀的零件（8）簡化機構 采用液壓傳動可大大地簡化機械結構，從而減少了機械零部件數(shù)目。（9）便于實現(xiàn)自動化 當采用電液聯(lián)合控制后，不僅可

12、實現(xiàn)更高程度的自動控制過程，而且可以實現(xiàn)遙控液壓系統(tǒng)中，液體的壓力、流量和方向是非常容易控制的，再加上電氣裝置的配合，很容易實現(xiàn)復雜的自動工作循環(huán)。目前，液壓傳動在組合機床和自動線上應用得很普遍。（10）便于實現(xiàn)“三化” 液壓元件易于實現(xiàn)系列比、標準化和通用化也易于設計和組織專業(yè)性大批量生產，從而可提高生產率、提高產品質量、降低成本。4 液壓系統(tǒng)的設計步驟與要求4.1設計步驟（1）明確設計方案； （2）確定液壓執(zhí)行元件的形式；（3）進行工況分析，確定系統(tǒng)的主要參數(shù)；（4）制定基本方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖；（5）選擇液壓元件；（6）液壓系統(tǒng)的性能驗算；（7）繪制工作圖，編制技術文件。4.2設計要

13、求液壓系統(tǒng)的設計在雙柱液壓式汽車舉升機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。本舉升機對液壓系統(tǒng)的設計要求可以總結如下：舉升機的升降運動采用液壓傳動，手動控制，舉升機的升降運動由液壓缸的伸縮運動經轉化而成為雙臂的起降，其工作負載變化范圍為0-3000Kg，負載平穩(wěn)，工作過程中無沖擊載荷作用，運行的升降速度：0.05-0.1m/s; 機械同步誤差：2mm機械定位誤差：1m液壓執(zhí)行元件有兩組液壓缸實現(xiàn)同步運動，要求其工作平穩(wěn)，結構合理，安全性優(yōu)良，適用

14、于小型汽車的舉升，工作精度要求一般。5 制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖5.1基本方案5.1.1調速方案的選擇調速方案對液壓系統(tǒng)的性能起決定作用，選擇調速方案時，應根據液壓執(zhí)行元件的負載特性和調速范圍及經濟性等因素選擇。常用的調速方案有三種：節(jié)流調速回路，容積調速回路，容積節(jié)流調速回路。本舉升機采用節(jié)流調速回路，節(jié)流調速一般采用定量泵，用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來調節(jié)速度。節(jié)流調速又分別有進油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式。進油節(jié)流啟動沖擊小，回油節(jié)流常用于有負載的場合，旁路節(jié)流多用于高速。節(jié)流調速一般采用開試循環(huán)形式，在開試系統(tǒng)中，液壓泵從油箱吸油，壓力油流經系統(tǒng)釋放能量后，

15、在排回油箱。開試回路結構簡單，散熱性好，但油箱體積大，容易混入空氣。節(jié)流調速回路具有以下特點：承載能力好、成本低、調速范圍大、適用于小功率、輕載或中低壓系統(tǒng) ，但其速度剛度差、效率低、發(fā)熱大。節(jié)流調速適合舉升機的液壓系統(tǒng)的調速方案，故選擇節(jié)流調速、回路效率低、功率損失大。5.1.2壓力控制方案液壓執(zhí)行元件工作時，要求系統(tǒng)保持一定的工作壓力或一定壓力范圍內工作，也有的需要多級連續(xù)或無級連續(xù)調節(jié)壓力，一般在節(jié)流調速系統(tǒng)中，通常由定量泵供油，用溢流閥調節(jié)所需壓力，并保持恒定。在容積調速系統(tǒng)中，用變量泵供油，用安全閥起安全保護作用。在有些液壓系統(tǒng)中，有時需要流量不大的高壓油，這時可考慮用增壓回路得到高

16、壓，而不用單設高壓泵。液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)中，某段時間不需要供油，而又不便停泵的情況下，需考慮選擇卸荷回路。在系統(tǒng)的某個局部，工作壓力需低于主油源壓力時，要考慮采用減壓回路來獲得所需的工作壓力。所以升降臺的壓力控制由定量泵供油，用溢流閥調節(jié)所需壓力，并保持恒定。5.1.3順序動作方案主機各執(zhí)行機構的順序動作，根據設備類型不同，有的按固定程序運行。工程機械的操縱機構多為手動，一般用手動的多路換向閥控制。加工機械的各執(zhí)行機構的順序動作多采用行程控制，當工作部件移動到一定位置時，通過電氣行程開關發(fā)出電信號給電磁鐵推動電磁閥或直接壓下行程閥來控制接續(xù)的動作。使用分流閥，既可以使兩個液壓缸的進油流量相

17、等，也可以使兩缸的回油量相等，從而液壓缸往返均同步。為滿足兩個液壓缸的流量需要，本回路即是。分流集流閥亦只能保證速度同步，同步精度一般為25% 。按下上升啟動兩個液壓缸同步上升，液壓缸上升到上限位置碰到行程開關換向閥換中位，系統(tǒng)壓力保持不變。按下下降按鈕兩個液壓缸同步下降，下降到下限位置碰到行程開關換向閥換中位，實現(xiàn)系統(tǒng)卸荷。5.1.4選擇液壓動力源液壓系統(tǒng)的工作介質完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵，它將機械能轉變?yōu)橐簤耗?。由于機械作用，油泵在其進油口產生局部真空。油液在大氣壓力的作用下通過進油口進入油泵內部。油液再推動油液進入液壓系統(tǒng)。節(jié)流調速系統(tǒng)一般用定量泵供油，在無其他輔助油源的

18、情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經溢流閥流回油箱，溢流閥同時起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。對在工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相差較大的情況，一般采用多泵供油或變量泵供油。對長時間所需流量較小的情況，可增設蓄能器做輔助油源。油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。為防止系統(tǒng)中雜質流回油箱，可在回油路上設置磁性過濾器或其他型式的過濾器。5.2繪制液壓系統(tǒng)圖根據上述分析，可以基本擬訂本次所設計的液壓控制系統(tǒng)的原理圖6雙柱液壓式汽車舉升機液壓系統(tǒng)工作原理及特點6.1液壓系統(tǒng)的工作原理舉升機的液壓回路如圖1所示，共部分組成：升降回路，補油回路和機械鎖回路。機械鎖回路機械鎖回路由油缸1油、缸2

19、和兩位三通閥3組成，油缸1控制左舉升臂機械鎖的開合，油缸2控制右舉升臂機械鎖的開合，當兩位三通閥3處于圖示右位工作時，兩油缸下腔與油箱直接相通，腔內油壓為0。油缸活塞在腔內彈簧和機械鎖動齒條自重的作用下收回，機械鎖閉合，舉升機的舉升臂被鎖住，不能移動。此時，工人可以進行各種維修工作，當電磁鐵YA1得電，兩位三通閥3左位工作，壓力油進入液壓缸1,2的下腔，驅動活塞向上移動，將機械鎖打開，此時舉升臂可以自由的上升或下降。升降回路，升降回路由左升降液壓缸13、右升降液壓缸14、三位四通換向閥6以及節(jié)流閥8、單向閥9組成，其中，液壓缸13和14分別驅動舉升機的左右兩個舉升臂升降，兩缸串聯(lián)，缸13的上腔

20、與缸14的下腔直接相連。在無泄漏的情況下，活塞上升時，左缸13上腔流出的液壓油全部流入右缸14的下腔，而在下降時，缸14下腔流出的液壓油全部流入缸13的上腔。這樣，兩缸的活塞就會同時升降。如果兩油缸內徑及活塞桿直徑設計合理，就會使兩缸活塞完全同步地上升或下降，舉升機的兩個舉升臂也就始終處于相同的高度。液壓缸13、14活塞的升降由三位四通換向閥6控制，當電磁鐵YA2得電時，換向閥6處于左位，液壓油經過單向閥9驅動油缸13和14的活塞同步上升，舉升臂把汽車舉起，當電磁鐵YA3得電時換向閥6處于右位，液壓油驅動油缸13和14的活塞同步下降，缸13下腔排出液壓油經節(jié)流閥8流回油箱，舉升臂將汽車放下，此

21、處，單向閥9和節(jié)流閥8的作用是當舉升臂推動汽車上升時，液壓油經單向閥9大量流入缸13的下腔，以較快的速度推動活塞上升；而當修理完畢，將汽車放下時，缸13的下腔流出的液壓油需經過節(jié)流閥8流回油箱，形成節(jié)流閥出口調速回路，節(jié)流閥的節(jié)流及背壓作用可以防止舉升機在汽車重力和舉升臂自重的作用下過快下降，避免發(fā)生事故。當YA2和YA3都不得電時，換向閥6處于中位，此時，油缸13和14的活塞位置被鎖定，不能移動。相對應兩舉升臂也就停止不動。補油回路假如液壓油無泄漏，而油缸的設計和制造精度有達到要求的話，以上回路足以保證兩舉升臂的同步上升和下降。但由于泄漏不可避免，油缸和活塞之間，兩油缸之間的管路聯(lián)接等處，都

22、會產生一定的泄漏，壓力越大，使用時間越長，泄漏就會越厲害，由于液壓油的泄漏，兩活塞的移動必將產生誤差。隨著時間的推移，誤差不斷累積當累積達到一定程度，就會超出兩舉升臂允許的高度誤差。為了使兩舉升臂能夠長時間的同步運行，必須消除這種同步誤差，由于誤差主要是由液壓油泄漏引起的，所以我們設計了補油回路。補油回路由兩個二位三通電磁閥10和11、液位單向閥12、溢流閥7及行程開關15和16組成。行程開關15和16安裝在舉升機兩側舉升臂行程的最上端。當換向閥6的左位工作，油缸13和14的活塞在液壓油的驅動下同時上升，假若兩活塞完全同步，同時到達最高點，兩行程開關同時接通，補油回路不工作，若液壓缸13的活塞

23、首先到達最高點，行程開關15被接通，但缸14卻未到達頂點，開關16仍處于斷開狀態(tài)，則電磁鐵YA4得電，二位三通電磁閥10右位工作，液壓油通過電磁閥10和液控單向閥12想液壓缸14下腔補油，使缸14的活塞繼續(xù)上行，直到到達最高點時，行程開關16被接通，電磁鐵YA2和YA4同時失電，三位四通閥6回到中位，二位三通閥10也返回左位，液控單向閥12閉合，補油結束。反之，若缸14活塞首先到達行程的最高點，而缸13活塞還未到達時，行程開關16導通但15處于斷開狀態(tài)，電磁閥YA5得電，其上位工作，壓力油通過閥11通至液控單向閥12的控制口，將單向閥12打開。此時，缸13活塞繼續(xù)上行，其上腔多余的液壓油通過液

24、控單向閥12和換向閥10的左位以及溢流閥7排入油箱。當缸13活塞到達其行程上端，行程開關15接通時，YA5和YA2同時失電，閥6回到中位，閥11恢復下位，液控單向閥12關閉，補油結束，此處溢流閥7的作用是產生一定的背壓，避免液控單向閥12打開時因缸14下腔直接連通油箱而可能產生的右升降臂在重力作用下下降的情況。由于左右兩缸在結構上是分離的，兩缸之間封閉腔具有一定的體積，當舉升機負重上升時，兩缸之間封閉腔內的壓力會突然增加，由于油液具有可壓縮性，此封閉腔體積會有所減少，使左缸的開始位置上升時就會高于右缸，產生一定高度誤差，但因為油液的可壓縮性小，兩缸之間產生的高度誤差也很小，又因為舉升機對兩舉升

25、臂間的高度誤差要求不高，而且兩舉升臂間的跨度又較大，所以因油液壓縮而產生的兩缸間高度差對舉升機的正常工作不會產生任何影響。假如對兩缸之間的誤差要求較高的話，可以在起始位置加裝兩個行程開關，控制補油回路工作進行補油即可。6.2液壓系統(tǒng)的工作特點 雙油缸驅動,板式鏈承載負荷,安全系數(shù)大， 雙保險機械自鎖結構,確保舉升時安全。設有補油回路，直接避免了可能產生的升降臂在重力情況下下降的情況。經濟效益好、結構簡單、操作維護方便。7 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定及工況分析7.1升降機的工藝參數(shù)本設計升降機為全液壓系統(tǒng)，相關工藝參數(shù)為：舉升重量 3000kg 總高度 2608mm舉升高度 1800mm 托盤距地面

26、最小高度 110mm 電機功率 2.2kw 全行程上升下降時間 5060s 電壓 380v/50Hz 機器總重 650kg 7.2工況分析通過工況分析，可以看出液壓執(zhí)行元件在工作工程中速度和載荷變化情況，為確定系統(tǒng)及各執(zhí)行元件的參數(shù)提供依據，液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)壓力和流量，他們是設計液壓系統(tǒng)選擇液壓元件的主要依據，壓力取決于外載荷，流量取決于液壓執(zhí)行元件的運動速度和結構尺寸。-8 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的計算8.1初步估算系統(tǒng)工作壓力液壓缸的有效工作壓力可以根據下表確定： 表8-1 液壓缸牽引力與工作壓力之間的關系 牽引力F（能）50工作壓P(MPa）57表8-2各種機械常用的系統(tǒng)工作壓力機床類型機床

27、農業(yè)機械液壓機小型工程機械大型挖掘機械磨床組合機床龍門機床拉床建筑工程重型機械液壓鑿巖機起重運輸機械工作壓MPa0.82352881010182032由于該液壓缸的推力即牽引力為10KN，根據上面兩個表，可以初步確定液壓缸的工作壓力為：p=2MPa。8.2 液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù) 8.2.1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，該升降臺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 ，0.09m 液壓缸的效率，0.95 代入數(shù)據: F = F = 10.3KN 即液壓缸工作時產生的

28、推力為10.3KN。 8.2.2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： D= =0.083m D= 83mm 取圓整值為 D=90mm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。8.2.3活塞桿直徑的確定（1）活塞桿直徑根據受力情況和液壓缸的結構形式來確定 受拉時： 受壓時：

29、 該液壓缸的工作壓力為為：p=2MPa ,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，N d活塞桿直徑，m 材料的許用應力，MPa 活塞桿用45號鋼 代入數(shù)據： =6.3MPa 故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

30、.06m，代入數(shù)據： =371KN 其穩(wěn)定條件為： 式中： 穩(wěn)定安全系數(shù)，一般取=24 取=3 F液壓缸的最大推力 ， N 代入數(shù)據： =123KN 故活塞桿的穩(wěn)定性滿足要求。 8.2.4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： 考慮到液壓缸的加工要求，將其壁厚適當加厚，取壁厚。8.2.5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，

31、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： 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。8.3速度和載荷計算8.3.1執(zhí)行元件類型、數(shù)量和安裝位置類型選擇：表8-3 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上表選擇執(zhí)行元件類型為活塞缸，再根據其運動要求進一步選

32、擇液壓缸類型為雙作用單活塞桿無緩沖式液壓缸。數(shù)量：故其采用的液壓缸數(shù)量為2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：在舉升機的一側。8.3.2速度計算及速度變化規(guī)律參考國內舉升機產品的技術參數(shù)可知。最大起升高度為1800mm時，其平均起升時間為45s，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45s，設本舉升機的最小升降時間為40s,最大升降時間為50s。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 時： =0.01325當 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

33、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，因此可以說舉升機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)。8.3.3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。根據其概念：阻礙工作運動的力，在本設計中即為額定負載的重

34、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?。?）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

35、，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)x9.8+(204.8+316+120+188+2500)x0.4+(204.8+316+120+188+2500)x9.8x0.05 =40KN液壓缸的總負載為40KN，該系統(tǒng)中共有兩個液壓缸個液壓缸，故每個液壓缸需要克服的阻力為20KN。該舉升機的額定載荷為3000Kg ，其負載變化范圍為03000Kg，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，也就是該升降臺受恒定負載的作用。9 液壓元件的選擇及計算液壓元

36、件主要包括有：油泵，電機，各種控制閥，管路，過濾器等。有液壓元件的不同連接組合構成了功能各異的液壓回路，下面根據主機的要求進行液壓元件的選擇計算。9.1液壓泵的選擇液壓泵是液壓系統(tǒng)中的能量轉化裝置，是將機械能轉換為液壓能的動力元件。為液壓系統(tǒng)提供具有一定壓力和流量的液壓液。液壓泵的性能好壞直接影響液壓系統(tǒng)工作的可靠性和穩(wěn)定性9.1.1泵的額定流量泵的流量應滿足執(zhí)行元件最高速度要求，所以泵的輸出流量應根據系統(tǒng)所需要的最大流量和泄漏量來確定： 式中： 泵的輸出流量 ， K系統(tǒng)泄漏系數(shù) ，一般取K= 1.1-1.3 液壓缸實際需要的最大流量 ， n執(zhí)行元件個數(shù)代入數(shù)據： 對于工作過程中始終用節(jié)流閥調

37、速的系統(tǒng)，在確定泵的流量時，應再加上溢流閥的最小溢流量，一般取： 9.1.2泵的最高工作壓力泵的工作壓力應該根據液壓缸的工作壓力來確定，即 式中： 泵的工作壓力 ，Pa 執(zhí)行元件的最高工作壓力，Pa 進油路和回油路總的壓力損失。初算時，節(jié)流調速和比較簡單的油路可以取 ,對于進油路有調速閥和管路比較復雜的系統(tǒng)可以取。代入數(shù)據： 考慮到液壓系統(tǒng)的壓力及油泵的使用壽命，通常在選擇油泵時，其額定壓力比工作壓力大25%-60% ，即泵的額定壓力為3.125-4.0，取其額定壓力為4。9.1.3確定驅動液壓泵的功率當液壓泵的壓力和流量比較衡定時，所需功率為：p=pBqB/103B (kW) 式中：pB為液

38、壓泵的最大工作壓力(N/m2)；qB為液壓泵的流量(m3/s)；B為液壓泵的總效率，各種形式液壓泵的總效率可參考表9-1估取，液壓泵規(guī)格大，取大值，反之取小值，定量泵取大值，變量泵取小值。 表9-1 液壓泵的總效率液壓泵的類型齒輪泵螺桿泵葉片泵柱塞泵總效率0.60.70.650.80.60.750.80.85在工作循環(huán)中，泵的壓力和流量有顯著變化時，可分別計算出工作循環(huán)中各個階段所需的驅動功率，然后求其平均值，即p= 式中：t1，t2，tn為一個工作循環(huán)中各階段所需的時間(s)；P1，P2，Pn為一個工作循環(huán)中各階段所需的功率(kW)。按上述功率和泵的轉速，可以從產品樣本中選取標準電動機，再進

39、行驗算，使電動機發(fā)出最大功率時，其超載量在允許范圍內。電機的功率也可以根據技術手冊找，根據機械設計手冊第三版，第五卷，可以查得電機的驅動功率為4KW，本設計以技術手冊的數(shù)據為標準 ，取電機的功率為4KW 根據上面所計算的最大壓力pB和流量qB，查液壓元件產品樣本，選擇與PB和qB相當?shù)囊簤罕玫囊?guī)格型號。上面所計算的最大壓力pB是系統(tǒng)靜態(tài)壓力，系統(tǒng)工作過程中存在著過渡過程的動態(tài)壓力，而動態(tài)壓力往往比靜態(tài)壓力高得多，所以泵的額定壓力pB應比系統(tǒng)最高壓力大25%60%，使液壓泵有一定的壓力儲備。若系統(tǒng)屬于高壓范圍，壓力儲備取小值；若系統(tǒng)屬于中低壓范圍，壓力儲備取大值。根據上述計算最終選取三螺桿泵：液

40、壓泵為三螺桿泵，其參數(shù)如下：規(guī)格： 標定粘度： 10轉速： 2900壓力： 4 流量： 26.6功率： 4吸入口直徑： mm 25排出口直徑： mm 20重量： Kg 11允許吸上真空高度： m() 5 制造廠： 上海機床廠說明： 三螺桿泵的使用、安裝、維護要求。使用要求：一般用于液壓傳動系統(tǒng)中的三螺桿泵多采用20號液壓油或40號液壓油，其粘度范圍為之間。安裝要求：電機與泵的連接應用彈性連軸器，以保證兩者之間的同軸度要求，（用千分表檢查連軸器的一個端面，其跳動量不得大于0.03mm，徑向跳動不得大于0.05mm.）,當每隔轉動連軸器時，將一個聯(lián)軸節(jié)作徑向移動時應感覺輕快。泵的進油管道不得過長，

41、彎頭不宜過多，進油口管道應接有過濾器，其濾孔一般可用40目到60目過濾網，過濾器不允許露出油面，當泵正常運轉后，其油面離過濾器頂面至少有100mm,以免吸入空氣，甭的吸油高度應小于500mm。維護要求：為保護泵的安全，必須在泵的壓油管道上裝安全閥（溢流閥）和壓力表。9.2選擇電機根據上述計算過程，現(xiàn)在可以進行電機的選取，本液壓系統(tǒng)為一般液壓系統(tǒng)，通常選取三相異步電動機就能夠滿足要求，初步確定電機的功率和相關參數(shù)如下： 型號：額定功率：4滿載時轉速： 電流： 效率： 85.5% 凈重： 45Kg 額定轉矩：電機的安裝形式為 型，其參數(shù)為：基座號：112M 極數(shù)：4 國際標準基座號：9.3連軸器的

42、選用連軸器的選擇應根據負載情況，計算轉矩，軸端直徑和工作轉速來選擇。計算轉矩由下式求出： 式中： 需用轉矩，見各連軸器標準 ， 驅動功率， 工作轉速， 工況系數(shù)， 取為1.5 代入數(shù)據： 據此可以選擇連軸器的型號如下： 名稱： 撓性連軸器彈性套柱銷連軸器 許用轉矩： 許用轉速： 4700r/min 軸孔直徑： 軸孔長度： Y型： L=42mm ， D=95mm 重 量： 1.9Kg 9.4 控制閥的選用液壓系統(tǒng)應盡可能多的由標準液壓控制元件組成，液壓控制元件的主要選擇依據是閥所在的油路的最大工作壓力和通過該閥的最大實際流量，下面根據該原則依次進行壓力控制閥，流量控制閥和換向閥的選擇。9.4.1

43、 壓力控制閥壓力控制閥的選用原則壓力：壓力控制閥的額定壓力應大于液壓系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最高壓力，以保證壓力控制閥正常工作。壓力調節(jié)范圍：系統(tǒng)調節(jié)壓力應在法的壓力調節(jié)范圍之內。流量：通過壓力控制閥的實際流量應小于壓力控制閥的額定流量。結構類型：根據結構類性及工作原理，壓力控制閥可以分為直動型和先導型兩種，直動型壓力控制閥結構簡單，靈敏度高，但壓力受流量的變化影響大，調壓偏差大，不適用在高壓大流量下工作。但在緩沖制動裝置中要求壓力控制閥的靈敏度高，應采用直動型溢流閥，先導型壓力控制閥的靈敏度和響應速度比直動閥低一些，調壓精度比直動閥高，廣泛應用于高壓，大流量和調壓精度要求較高的場合。此外，還應考慮閥的

44、安裝及連接形式，尺寸重量，價格，使用壽命，維護方便性，貨源情況等。根據上述選用原則，可以選擇直動型壓力閥，再根據發(fā)的調定壓力及流量和相關參數(shù)，可以選擇DBD式直動式溢流閥，相關參數(shù)如下：型號：DBDS6G10 最低調節(jié)壓力：5MPa 流量： 40L/min 介質溫度： 9.4.2 流量控制閥流量控制閥的選用原則如下： 壓力：系統(tǒng)壓力的變化必須在閥的額定壓力之內。流量：通過流量控制閥的流量應小于該閥的額定流量。測量范圍：流量控制閥的流量調節(jié)范圍應大于系統(tǒng)要求的流量范圍，特別注意，在選擇節(jié)流閥和調速閥時，所選閥的最小穩(wěn)定流量應滿足執(zhí)行元件的最低穩(wěn)定速度要求。該升降機液壓系統(tǒng)中所使用的流量控制閥有分

45、流閥和單節(jié)分流閥，單節(jié)分流閥的規(guī)格和型號如下：型號： FDL-B10H 公稱通徑：10mm公稱流量: P,O口 40L/min A，B口 20L/min連接方式：管式連接 重量：4Kg 分流閥的型號為：FL-B10 其余參數(shù)與單節(jié)分流閥相同。9.4.3 方向控制閥方向控制閥的選用原則如下：壓力：液壓系統(tǒng)的最大壓力應低于閥的額定壓力流量：流經方向控制閥最大流量一般不大于閥的流量?；y機能：滑閥機能之換向閥處于中位時的通路形式。操縱方式：選擇合適的操縱方式，如手動，電動，液動等。方向控制閥在該系統(tǒng)中主要是指電磁換向閥，通過換向閥處于不同的位置，來實現(xiàn)油路的通斷。所選擇的換向閥型號及規(guī)格如下：型號：

46、4WE5E5OF 額定流量：15L/min 消耗功率：26KW 電源電壓：工作壓力：A.B.P腔 T腔： 重量：1.4Kg9.5 管路，過濾器選擇計算9.5.1 管路管路按其在液壓系統(tǒng)中的作用可以分為：主管路：包括吸油管路，壓油管路和回油管路，用來實現(xiàn)壓力能的傳遞。泄油管路：將液壓元件泄露的油液導入回油管或郵箱.控制管路：用來實現(xiàn)液壓元件的控制或調節(jié)以及與檢測儀表相連接的管路。本設計中只計算主管路中油管的尺寸。（1）吸油管尺寸油管的內徑取決于管路的種類及管內液體的流速，油管直徑d由下式確定： 式中： d油管直徑，mm Q油管內液體的流量， 油管內的允許流速， 對吸油管，取 ，本設計中?。?代入

47、數(shù)據： 取圓整值為： （2）回油管尺寸回油管尺寸與上述計算過程相同：，取為代入數(shù)據：取圓整值為： （3）壓力油管壓力油管： ，本設計中取為：代入數(shù)據：取圓整值為：（4）油管壁厚：舉升機系統(tǒng)中的油管可用橡膠軟管和尼龍管作為管道，橡膠軟管裝配方便，能吸收液壓系統(tǒng)中的沖擊和振動，尼龍管是一種很有發(fā)展前途的非金屬油管，用于低壓系統(tǒng)，壓力油管采用的橡膠軟管其參數(shù)如下：內徑： 10mm外徑： 型，17.5-19.7mm工作壓力：型，16最小彎曲半徑：130mm9.5.2 過濾器的選擇過濾器的選擇應考慮以下幾點：(1)具有足夠大的通油能力，壓力損失小，一般過濾器的通油能力大于實際流量的二倍，或大于管路的最大

48、流量。(2)過濾精度應滿足設計要求，一般液壓系統(tǒng)的壓力不同，對過濾精度的要求也不同，系統(tǒng)壓力越高，要求液壓元件的間隙越小，所以過濾精度要求越高，過濾精度與液壓系統(tǒng)壓力的關系如表（9-2）所示：表 9-2 過濾精度與液壓系統(tǒng)的壓力關系 系統(tǒng)類型一般液壓系統(tǒng)伺服系統(tǒng)壓力MPa735過濾精度25-2025105（3）濾芯應有足夠的強度，過濾器的實際壓力應小于樣本給出的工作壓力。（4）濾芯抗腐蝕性能好，能在規(guī)定的溫度下長期工作。根據上述原則，考慮到螺桿泵的流量，選定過濾器為燒結式過濾器，其型號及具體參數(shù)如下所示： 型號： 流量： 過濾精度： 接口尺寸： 工作壓力： 壓力損失: 生產廠:上海粉末冶金廠9

49、.6 輔件的選擇9.6.1溫度計的選擇液壓系統(tǒng)常用接觸式溫度計來顯示油箱內工作介質的溫度，接觸式溫度計有膨脹式和壓力式。本系統(tǒng)中選用膨脹式，其相關參數(shù)如下：型號： 測量范圍：，名稱：內表式工業(yè)玻璃溫度計 9.6.2壓力表選擇 壓力表安裝于便于觀察的地方。其選擇如下： 型號：Y-60 測量范圍： 名稱：一般彈簧管壓力表 生產廠：上海宜川儀表廠9.6.3油箱 油箱在系統(tǒng)中的主要功能為：儲存系統(tǒng)所需要的足夠的油液;散發(fā)系統(tǒng)工作時產生的一部分熱量，分離油液中的氣體及沉淀污物。油箱容積的確定是設計油箱的關鍵，油箱的容積應能保證當系統(tǒng)有大量供油而無回油時。最低液面應在進口過濾器之上，保證不會吸入空氣，當系

50、統(tǒng)有大量回油而無供油時或系統(tǒng)停止運轉，油液返回油箱時，油液不致溢出。初始設計時，可依據使用情況，按照經驗公式確定油箱容積： 式中: 油箱的容積 ， 液壓泵的流量， 經驗系數(shù)，見下表:表9-3經驗系數(shù)經驗系數(shù)行走機械低壓系統(tǒng)中壓系統(tǒng)鍛壓系統(tǒng)冶金機械12245761210本升降機為為中壓系統(tǒng)，取=5，則油箱的容量可以確定為: 10 液壓系統(tǒng)性能驗算液壓系統(tǒng)性能估算的目的在于評估設計質量。估算內容一般包括：系統(tǒng)壓力損失，系統(tǒng)效率，系統(tǒng)發(fā)熱與溫升，液壓沖擊等。對于大多數(shù)要求一般的系統(tǒng)來講，只采用一些簡化公式進行驗算，定性說明情況。10.1系統(tǒng)壓力損失驗算 系統(tǒng)壓力損失包括管道內沿程損失和局部損失以及法

51、類元件的局部損失之和，計算時不同的工作階段要分開來計算，回油路上的壓力損失要折算到進油路上去，因此某一階段的系統(tǒng)總的壓力損失為： 式中： 系統(tǒng)進油路的壓力總損失 系統(tǒng)回油路的壓力總損失現(xiàn)在根據上式計算液壓系統(tǒng)工作過程中壓力損失。液壓油在管內的流速：根據油管尺寸的計算項目，取則雷諾數(shù)： 可見液流為層流。摩擦阻力系數(shù)： 管子當量長度及總長度：標準彎頭2個所以： 進油路的壓力損失為： 各閥的壓力損失為：分流閥： 0.6換向閥為：0.04油路的總壓力損失為：由此得出液壓系統(tǒng)泵的出口壓力為： 油箱中油液的溫度一般推薦為30-50，最高不超過65，最低不低于15，對于工具機及其它裝置，工作溫度允許在40-

52、55。10.2 計算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率（1）液壓泵的功率損失： 式中： P液壓泵的輸入功率，KW 液壓泵的實際輸出壓力，Pa 液壓泵的實際輸出流量， 液壓泵的效率，該系統(tǒng)中為螺桿泵，代入數(shù)據： （2） 閥的功率損失其中以泵的流量流經溢流閥時的損失為最大： 式中： P溢流閥的調整壓力，Pa q經過溢流閥流回油箱的流量，代入數(shù)據： （3） 管路及其它功率損失此項損失包括很多復雜因素，由于其值較小，加上管路散熱等原因，在計算時常予以忽略，一般可取全部能量的0.03-0.05，即 取 （4）系統(tǒng)的總功率損失為： 總 結本次設計的舉升機，主要用于舉升汽車。液壓舉升機的液壓系統(tǒng)完成一個完整的工作循環(huán)上升、

53、停止、下降、停止的工作過程，實現(xiàn)2個液壓缸同步運行。本設計采用等量分流閥與單項節(jié)流閥串聯(lián)，從而提高了2個液壓缸同步的精度，滿足維修工人對舉升機的使用要求。當我初涉設計時，主、客觀問題層出不窮，按著設計計劃，設計思路有序地進行，圍繞升降機該題目，既了解了舉升機的有關規(guī)范，又涉及到了專業(yè)知識，加強了自己的專業(yè)，拓寬了知識面。致 謝本次畢業(yè)設計要感謝劉麗芝老師的悉心指導，在我學習和進行論文設計過程中，時刻受到劉老師的教誨、鼓勵和關懷，使我受益非淺。在課題的研究、論文的撰寫、設計方案的確定等方面，劉老師始終給予了極大的幫助。在劉老師的悉心指導和幫助下，才使得本次畢業(yè)設計基本按題目要求完成任務，謹此向劉老師表示深深的謝意和敬意，也同時感謝各位同學的幫助和支持。我還要感謝在大學學