可拆式料位计检修平台的设计.docx

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可拆式料位计检修平台的设计

说明书

　　设计题目：

可拆式料位计检修平台的设计

专业年级：

机械设计制造及其自动化2011级

学号：

116712148

姓　　名：

指导教师、职称：

2015年5月27日

目录

摘要I

AbstractII

前言-1-

1设计背景及意义-1-

1.1升降平台国内发展状况-2-

1.2升降平台的分类-2-

1.2.1轮齿条机构-2-

1.2.2柱塞式升降机构-3-

1.2.3剪叉式升降机构-3-

1.2.4丝杠式升降机构-3-

1.2.5链条式升降机构-3-

2系统方案的确定-4-

2.1确定方案-4-

2.2零部件及机构的选择-5-

3升降机构的分析-6-

3.1剪叉机构图-6-

3.1.1参数的确定-6-

3.3受力分析-7-

3.3.1升降平台在最低位置时的受力分析-7-

3.3.2升降平台在最高位置时的受力分析-10-

3.3.3槽钢受力分析-12-

4强度校核-14-

4.1剪叉臂的强度校核-14-

4.2槽钢的强度校核-14-

5系统稳定性分析-15-

5.1抗倾覆稳定性-15-

6液压系统-16-

6.1液压系统的组成-16-

6.2确定液压系统的主要结构参数-17-

7总结-18-

参考文献-19-

致谢-20-

摘要

升降台主要应用于物流过程中高度差之间的货物输送、传递等，如与流水线、专用设备等配套使用；货物装卸；大型设备举升等，不同的工况要求可选择不同的台面形式（如：

滚轴、滚珠、转盘等）。

产品承载量大、行程范围广、安全高效，是现代工业提高工效之必备。

可移动式液压升降台是在原升降台的工作基础之上，将移动装置与升降台配合使用，摆脱了过去升降台固定不动的模式，使升降台实现货物或原料的快速装卸，不仅提高了升降台的工作效率，同时可以使升降台不再受工作场地的限制，扩大了升降台的使用范围。

同时在控制系统上使用电气控制，用简单的接触器、开关等，控制升降台的起动、停止、上升、下降等工作步骤，方便，快捷，大大的节省了人力，提高了生产效率，因此在工厂等生产单位得到了广泛的应用。

在本设计中，分别从升降台，移动装置，控制装置三个方面着手研究。

升降台的设计部分，着重对升降台的机构分析，机构设计，液压缸的选择以及各重要部件的强度进行了详细的计算和准确的校核；移动装置部分，主要是对装置的传动设计的选择以及传动件的强度与刚度进行了深入的分析；控制部分则主要对控制系统的原理进行了详细的阐述。

通过以上的设计研究，可以确保产品各部件能够安全稳定的工作，各部分装置之间能够协调配合，以满足可移动式液压升降台的工作需要。

关键词：

移动；液压；升降台

Abstract

Liftingtablemostlyappltestothetransportationandtransferofgoodswhenthereisdifferenceindegreeingoodsflowprocessandsoon.Forinstance,toassortwithpipelineandspecializedfacility,Toloadandunloadgoods,Toliftmajorequipment.Differentworkingconditionrequiresdifferentflatsform（forinstance：

Rollingshaft,bearingball,turnplateandmore）.Thebearingcapacityofthisproductislarge,journeyscopeisexpandandsafetyisheightrender.Allofthesearenecessarywhenmodernindustrywanttoimproveworkefficiency.Removablehydraulicpressureliftingtableliftingtableshouldusemixingshifterandliftingtablebasiconoriginalliftingtable.Itgetsridofsedentarymodeofpastliftingtableandmakesquickdispatchofgoodsorrawmaterialbetrue.Itnotonlyimprovesefficiencyofliftingtable'work,butalsocouldgetridofthelimitofworkingspaceofliftingtableandenlargetherangeofuseofliftingtable.Atthesametime,ifuseselectriccontrolincontrolsystemwithsimplecontactor,switchandmore,itcouldcontrolthestart,stop,upgradeanddeclineofliftingtable.Alloftheseareconvenience，immediacyandcaneconomizehumanpower,improveproductionefficiency.Wherefore,itcomesintowidelyapplicationinproductionofindustry.Inthispaper,Itestfromliftingtable，shifterandmonitorthreeaspects.Inthepartofliftingtable'desinging，thispaperwillanalysesinstitutionofliftingtable,instituteondesinging，selectionofhydrauliccylinderaswellasdetailedcountsintensityofeachimportantnodalandchecks.Inthepartofshifter,thispaperprimarilydesignstransfermotionandintensityofdrivingmediumaswellasanalysesrigidity.Controlsectiondetailedexpoundsthetheoryofcontrolsystem.Throughforegoingdesignstudies,itcouldensureeachassemblythatbeabletooperatestably，timingbetweeneachseveralpartdeviceintermsofsatisfactingthedemandofhydraulicpressureliftingtable'work.

Keywords：

Remove；Hydraulicpressure；Liftingtable

前言

1设计背景及意义

（1）课题背景

电除尘器灰斗为被收集粉尘的临时存放容器，呈倒四边锥形结构，高度在4米至10米左右，下口小口为出灰口，出灰口面至灰斗检修平台面一般有1米左右高度。

从出灰口往上灰斗三分之二高度设置有高料位计，出灰口往上1.2米设置低料位计，用于检测灰斗内部灰位高度。

而料位计为电气元件，安装在灰斗壁板上，需不定期进行检修。

为便于料位计检修，目前一般设置固定式料位计检修平台，由爬梯、平台、围栏组成，一端搭接在灰斗壁板上，一端支撑于平台或地面上，灰斗安装后需保温，故料位计检修平台需在保温前固定于灰斗壁板。

每台电除尘器所配灰斗少则3、5个，多则40个以上，每个灰均斗设置高低料位计检修平台，钢材用量大。

且灰斗所处位置周边多管道及支架，设置固定式的料位计检修平台也占用大部分平台空间。

（2）题目要求

通过创新，采用新材料或进行结构简化，设计一套可拆卸，便于移动的简易料位计检修平台，以便于所有灰斗共用一套平台。

要求有独立支撑，顶部平台需有约1米左右高围栏，有可上下带扶手爬梯，高度在4至10米范围可调。

移动性强，安全性由优于电工梯。

图1单个灰斗配一个料位计检修平台示意图

图2多个灰斗配料位计检修平台示意图图3料位计检修平台所处环境示意图

1.1升降平台国内发展状况

升降机在当今的生产生活中起着重要的作用。

随着其应用市场的拓展，升降机的种类也在不断增加，升降机分为固定式，壁挂式，牵引式，自行式，车载式。

当前，升降机的发展正在处于一个高峰状态，并在向着产业化和集群化发展的道路发展。

改革开放三十年以来,我国城市建设发展突飞猛进，有利的带动了我国升降平台产业的发展。

①引进外资，合作办厂

1978年，党的十一届三中全会作出了实行改革开放的重大决策。

我们从独立研发、生产、安装升降平台阶段发展到引进外资开办升降平台厂，大批合资升降平台企业拔地而起。

改革开放的第一个十年是我国升降平台行业的萌芽期、升降平台产业链形成的初级阶段。

②稳步发展,不断创新

改革开放后的第二个十年可以说是中国升降平台行业稳步发展,不断创新的十年。

经过改革开放第一个十年，我国升降平台行业在吸收国际升降平台新技术的同时，相关的管理体制也在不断的完善。

③迅猛发展，日新月异

随着我国经济的快速发展、城市化建设的不断完善，升降平台已不只存在于高档商务写字楼、大酒店、商城普及到高层住宅楼，同时也走进人们生活的多个角落，成为城市建筑中不可缺少的垂直交通工具。

中国升降平台行业之所以迅猛发展，日新月异，其根本的原因就是党的十一届三中全会推出的改革开放的大政方针，改革开放加快了中国发展的步伐。

1.2升降平台的分类

1.2.1轮齿条机构

齿轮齿条机构包括齿轮机构和齿条机构，齿条设置在桩腿上，每条齿条上对应若干个小齿轮，动力通过齿轮减速器传递给小齿轮，进而驱动平台升降。

其升降具有升降速度快、工作连续、同步性好、操作简单等优点，由于其价格昂贵，制造难度大，主要应用在海上升降平台。

1.2.2柱塞式升降机构

该升降机构通常与液压装置配合工作，通过泵站将油液压入油缸中，使柱塞运动，并作用在升降平台上，使平台上升，平台的下降依靠其自身的重量来实现。

该升降机构结构较简单，工作安全，但其同步精度相对较低，并且其耗能较大，因此该升降技术在升降平台上并没有广泛的应用【8】。

1.2.3剪叉式升降机构

剪叉升降机构包含剪叉装置和执行装置。

在动力的作用下，执行装置在产生较小的行程的同时将动力传送给剪叉装置。

剪叉装置把执行装置的小位移行程放大在竖直方向，从而实现升降平台的上下升降。

它具有结构紧密、承受载荷能力强和操控容易的特点，因此其得到了广泛的应用。

但它也有缺点，即平台升降过程中的速度很难难实现匀速，且其行程较小【9】。

1.2.4丝杠式升降机构

该升降机构主要是通过将丝杠的旋转运动转变为平台的直线运动使平台上下移动。

丝杠升降机构的动力一般是液压驱动或者电驱动【10】。

其中，液压驱动是将液压驱动输出的压力能传递给丝杠螺母，将回转运动转换为直线运动来实现升降平台的上下移动；驱动机构是将电动机的动力通过减速器、轴或链条传递给丝杠减速器，最终传递给丝杠【1】。

1.2.5链条式升降机构

链条式升降机构是采用链条传动方式，一般将电机链条轮作为驱动机构，通过传动轴、联轴器、链条等一系列传动实现升降平台的升降。

其具有成本低、结构简单等优点，常应用于低速与升降高度不大的场合。

2系统方案的确定

2.1确定方案

结合本课题设计的背景及要求综合分析比较各类升降机构的特性，齿轮齿条式升降机构其主要应用在海上升降平台，故其不适合本课题设计的背景。

柱塞式升降机构由于其升降同步精度较差会影响升降平稳性且其耗能也过大，故不选用。

丝杠式升降机构其移动不方便，故不适合本设计移动性的要求。

链条式升降机构在高度调节过高的场合不适用，而本课题设计要求在4-10米高度范围可调，故不选用。

剪叉式升降机构应用的场合广泛，且其具有结构紧凑、操控性能好、驱动装置通过性能强、承载能力强等特点，在高度调节方面其通过增加剪叉机构的数量可实现在移动方面可采用轮子来移动。

经过比较分析选用剪叉式升降机构还是比较合适的。

剪叉式升降机构的动力源是液压传动。

液压传动方式的优点有【2】

1）在同等体积下，液压装置能比电气装置产生出更大的动力。

2）液压装置工作更加的平稳。

3）液压装置在大范围内更容易实现调速。

4）液压传动容易对液体压力、流量或油液的流动方向进行调节或控制。

5）液压传动在过载的情况下更容易实现保护的作用。

6）液压传动易实现直线运动。

主要参数确定

1）平台的外形尺寸为1800×1600×2000

2）该承载能力为150kg

3）升降速度<8m/min

4）高度在4-10米范围可调

剪叉式液压升降平台升降机构的优化设计，使得升降平台的起始高度得到了有效的降低，升降的行程得以最大化的放大。

升降机构的刚性较强，使得升降平台的稳定性能强。

升降系统的可靠性及其液压系统的稳定性，使得升降平台适合频繁的工作。

根据液压缸位置的不同设定，可以得到不同形式的升降平台。

a.直立剪叉固定式b.水平剪叉固定式c.双铰接剪叉式

图2-1液压缸位置

图2-1（a）为直立剪叉固定式。

液压缸的下部固定在机架上，上部固定在剪叉机构交叉处。

通过液压缸活塞的直线上升使机构竖直上升。

图2-1（b）为水平剪叉固定式。

卧式液压缸活塞杆与活动支撑杆AD相连接，通过活塞的水平运动带动活动支撑杆的水平滑动，使升降平台上升。

图2-1（c）为双铰接剪叉式。

液压缸底部与底座槽钢相铰接，活塞杆头部与支撑杆BC相铰接。

比较分析不同液压缸位置时的液压缸行程影响升降平台的升降行程。

直立固定剪叉式，液压缸的行程等于升降平台的升降行程。

水平固定剪叉式的液压缸升降行程大于升降平台的行程。

双铰接剪叉式的液压缸行程等于1/2升降平台的行程。

根据行程故选用双铰接式的基本形式设计制造升降平台。

2.2零部件及机构的选择

上平台及底座选用110mm×53mm×5.5mm的槽钢焊接成长1700mm，宽1200mm的框架。

剪叉臂的材料选用45号钢制成长1500mm，宽100mm，15mm厚的矩形。

剪叉臂与上平台或底座铰接时，一边是固定铰接在一起，另一端通过滚轮轴安装一个45号钢制成的滚轮，以便在110mm×53mm×5.5mm做成的槽钢轨道上行走，从而完成剪叉臂的升降。

为增加剪叉臂强度及刚度，应在剪叉臂的铰接孔处均增加了一个45号钢制成的轴套。

3升降机构的分析

3.1剪叉机构图

图3-1剪叉机构简图

1.外剪叉连杆2.内剪叉连杆3.滑动槽4.液压缸5.下底座6.固定铰支座

本机构的剪叉连杆一端固定铰接住，另一端与一个滑轮铰接在一起，在液压缸的作用下该滑轮能在滑动槽内滑动，从而使该机构的垂直距离得到放大或缩小。

3.1.1参数的确定

1）平台的最高高度为10000mm；

2）平台的最低高度为2500mm；

3）最大承载W=150×9.8=1470N；

3）左右剪叉机构连接杆W=150×9.8=1470N；

4）上平台槽钢重量：

G1=15.362×580×10-4×12.059×9.8=1053N；

5）剪叉臂重量：

36×G2=7.8×150×10×1.5×10-3×9.8×36=6228N；

G+W=10218

图3-2剪叉机构最低位置

如图3-2所示，剪叉机构最低位置时，AC=BD=2CE=1400mm，FP=100mm，在三角形CED中ß=7°

AB=CD=ACcosß=1400×cos7=1390mm，OP=CF=1/2CD=695mm

AD=CB=BDsinß=1400×sin7=170.6mm，EF=1/2AD=85.3mm

EP=EF+EP=85.3+100=185.3mm

液压缸长度OE=√EP2+OP2=719.3mm

液压缸水平夹角a=arcsinEP/OE=15°

图3-3剪叉机构最高位置

如图3-3所示，剪叉机构最高位置时，ß=60°，AB=CD=DE=CE=1/2AC=700mm，

EF=DEsinß=606mm

EP=EF+FP=606+100=706

OP的值等于最低位置时CD长度减去最高位置时DF，故OP=1390-350=1040mm

液压缸长度OE=√OP2+EP2=1257mm

液压缸水平夹角a=arcsinEP/OE=34.2°

升降平台每个剪叉机构升降为2EF=1212，则本机构需要9对剪叉臂

滚轮的位移等于最低位时CD减最高位时CD：

l=1390-700=690mm

液压缸行程X=537mm

3.3受力分析

3.3.1升降平台在最低位置时的受力分析

（1）总受力分析

图3-4受力分析图

由图3-4可得出公式[4]：

∑Fx=0→F3=0

∑Fy=0→（G+W）/2=F1+F2

∑MD=0→（G+W）·AO／2=AB·F1

将各数据带入以上公式得

F3=0

10218·695／2=1390·F1

解得：

F1=2554.5N，F2=2554.5N

（2）剪叉臂AC的受力分析

图3-5剪叉臂AC受力图

（G+W-4×G2）·AO／2=AB·F4

9497·695／2=1390·F4

F4=2374N

由图3-5可得公式：

∑Fx=0→F5=Tx

∑Fy=0→Ty+F1=G2+F4+F6

∑Mo=0→F1+F4=F5

Ty=Tx·tanα

将各数据带入公式得：

F5=2374+2554.5

Ty+2554.5=172+2374+F6

Ty=Tx·tan15

解得：

F5=4928.5N，Tx=4928.5，Ty=1321N，F6=1330N，T=5014N

将各力按照垂直剪叉臂和平行剪叉臂方向分解，得到剪力图，如图3-6所示。

图3-6剪力方向受力图

F1y=F1·cosβ=2554.5×cos7°=2535.5N

F5y=F5·sinβ=4928.5×sin7°=600.6N

F4y=F4·cosβ=2374×cos7°=2356.3N

Tyy=Ty·cosβ=1321×cos7°=1311.2N

Txy=Tx·sinβ=4928.5×sin7°=600.6N

F6y=F6·cosβ=1330×cos7°=1320.1N

G2y=G2·cosβ=172×cos7°=170.7N

在AO段内，剪力方程和弯矩方程分别为：

Fs（X）=F5y-F4y=600.6-2356.3=-1775.7N

MS（X）=（F5y－F4y）x（0≤x≤700）=0~﹣1228990N▪mm

在OC段内，剪力方程为：

Fs（X）=﹣F1y=﹣2535.5N

由此得到剪叉臂AC的剪力图和弯矩图，如图3-7所示。

图3-7剪力图与弯矩图

3.3.2升降平台在最高位置时的受力分析

（1）总受力分析

图3-8最高位置受力图

由图3-8出公式：

∑Fx=0→F3=0

∑Fy=0→（G+W）/2=F1+F2

∑MD=0→（G·AB/2+W·AO）／2=AB·F1

将各数据带入以上公式得

F3=0

（6228·350+2940·695）／2=700·F1

解得：

F1=3016.5N，F2=2092.5N

（2）剪叉臂AC的受力分析

图3-9剪叉臂AC受力分析

（5504·350+2940·695）／2=700·Fn

9497·695／2=700·Fn

F4=9497/2-2635.5N=2113N

由图3-9得公式：

∑Fx=0→F5=Tx

∑Fy=0→Ty+F1=G2+F4+F6

∑Mo=0→F1+F4=F5

Ty=Tx·tanα

将各数据带入公式得：

F5=3016.5+2113

Ty+3016.5=172+2113+F6

Ty=Tx×tan34.2°

解得：

F5=5129.5N，Tx=5129.5，Ty=3486N，F6=4217.5N，T=6202N

将各力按照垂直剪叉臂和平行剪叉臂方向分解，得到剪力图，如图3-11所示。

图3-10剪力方向受力图

F1y=F1·cosβ=3016.5×cos34.2°=2495N

F5y=F5·sinβ=5129.5×sin34.2°=2883N

F4y=F4·cosβ=2113×cos34.2°=1748N

Tyy=Ty·cosβ=3486×cos34.2°=2883N

Txy=Tx·sinβ=5129.5×sin34.2°=2883N

F6y=F6·cosβ=4217.5×cos34.2°=3488N

G2y=G2·cosβ=172×cos34.2°=142N

在AO段内，剪力方程和弯矩方程分别为：

Fs（X）=F5y﹣F4y=2883﹣1748=1135N

MS（X）=（F5y－F4y）x（0≤x≤700）=0~794500N▪mm

在OC段内，剪力方程为：

Fs（X）=-F1y=﹣2495N

由此得到剪叉臂AC的剪力图和弯矩图，如图3-11。

图3-11剪力图与弯矩图

3.3.3槽钢受力分析

（1）受力分析

通过对升降平台最低位置时和最高位置时得出的力T可知道，当平台处在最高位置时液压杆的推力T=6202×2为最大值，故作3-12图分析底座与液压杆向铰接处的受力分析

图3-12受力分析

由图3-12可得公式：

∑Fx=0→F1﹢F3＝Tx

∑Fy=0→F2﹢F4＝Ty

∑Mo=0→F1＝F3，F2＝F4

将T=12404N带入公式，可得：

F1＝F3＝5130，F2＝F4＝3486N

（2）剪力方程和弯矩方程

OM段的剪力方程与弯矩方程分别为：

F1和F2的合力为:

Fm＝√F12＋F22＝6202N

Fs（X）=Fm=6202N

MS（X）=Fmx（0≤x≤550）=0~3411290N▪mm

由于F1＝F3，F2＝F4故ON段的剪力方程与OM段的相等。

由此得出剪力图，与弯矩图3-13

图3-13剪力图与弯矩图

4强度校核

4.1剪叉臂的强度校核

剪叉臂的材料为45号钢，制成长1400mm，宽h=100mm，b=10mm厚的矩形。

通过查标准号：

GB/T699-1999可知，其屈服强度为355MPa。

通过上述对剪叉臂的计算，可以得到最大弯矩发生在升降平台在最低位置时的中心出Mmax=1228990N▪mm=1.229KN▪m。

通过剪叉臂的材料选择可得：

I=h3×b×3／12＝250