全液压升降机设计.docx

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全液压升降机设计

全液压升降机设计

题目：

液压升降机系统设计

摘要

本次设计的题目是全液压升降机的设计，它主要包括三个部分的内容：

主机的设计，液压系统的设计，控制部分的设计。

在本设计中将液压系统的设计做为主要的内容进行设计，主机的设计根据升降台工作时的主要工作部件进行大概的估算。

液压系统的设计又主要包括了动力源，控制元件，执行元件，辅助元件的设计。

控制部分的设计为附加部分，主要设计控制电路图。

关键字：

升降机液压系统执行元件

1绪论

这次毕业是学校为我们每个工科学生安排的一次实践性的总结，使就业前的一次大练兵，是对每个学生四年来所学知识的总体检测，使我们为进入工厂工作做好了准备。

本次设计的主要任务是液压升降台的设计，升降机是一种升降性能好，适用范围广的货物举升机构，可用于生产流水线高度差设备之间的货物运送，物料上线，下线，共件装配时部件的举升，大型机库上料，下料，仓储装卸等场所，与叉车等车辆配套使用，以及货物的快速装卸等。

它采用全液压系统控制，采用液压系统有以下特点：

（1）在同等的体积下，液压装置能比其他装置产生更多的动力，在同等的功率下，液压装置的体积小，重量轻，功率密度大，结构紧凑，液压马达的体积和重量只有同等功率电机的12%。

（2）液压装置工作比较平稳，由于重量轻，惯性小，反应快，液压装置易于实现快速启动，制动和频繁的换向。

（3）液压装置可在大范围内实现无级调速，（调速范围可达到2000），还可以在运行的过程中实现调速。

（4）液压传动易于实现自动化，他对液体压力，流量和流动方向易于进行调解或控制。

（5）液压装置易于实现过载保护。

（6）液压元件以实现了标准化，系列化，通用化，压也系统的设计制造和使用都比较方便。

当然液压技术还存在许多缺点，例如，液压在传动过程中有较多的能量损失，液压传动易泄露，不仅污染工作场地，限制其应用范围，可能引起失火事故，而且影响执行部分的运动平稳性及正确性。

对油温变化比较敏感，液压元件制造精度要求较高，造价昂贵，出现故障不易找到原因，但在实际的应用中，可以通过有效的措施来减小不利因素带来的影响。

我国的液压技术是在新中国成立以后才发展起来的。

自从1952年试制出我国第一个液压元件——齿轮泵起，迄今大致经历了仿制外国产品，自行设计开发和引进消化提高等几个阶段。

进年来，通过技术引进和科研攻关，产品水平也得到了提高，研制和生产出了一些具先进水平的产品。

目前，我国的液压技术已经能够为冶金、工程机械、机床、化工机械、纺织机械等部门提供品种比较齐全的产品。

但是，我国的液压技术在产品品种、数量及技术水品上，与国际水品以及主机行业的要求还有不少差距，每年还需要进口大量的液压元件。

今后，液压技术的发展将向着一下方向：

（1）提高元件性能，创制新型元件，体积不断缩小。

（2）高度的组合化，集成化，模块化。

（3）和微电子技术结合，走向智能化。

总之，液压工业在国民经济中的比重是很大的，他和气动技术常用来衡量一个国家的工业化水平。

本次设计严格按照指导要求进行，其间得到老师和同学们的帮助，在此向他们表示诚挚的谢意。

由于本人水平和知识所限，其中错误在所难免，恳望老师予以指导修正。

2工艺参数计工况分析

2.1升降级的工艺参数

本设计升降机为全液压系统，相关工艺参数为：

额定载荷：

2500kg

最低高度：

200mm

最大起升高度：

1500mm

最大高度：

1700mm

平台尺寸：

4000x2000mm

电源：

380v,50Hz

2.2工况分析

本升降机是一种升降性能好，适用范围广的货物举升机构，和用于生产流水线高度差设备之间的货物运送，物料上线、下线。

工件装配时调节工件高度，高出给料机运送，大型部件装配时的部件举升，大型机库上料、下料。

仓储，装卸场所，与叉车等装运车辆配套使用，即货物的快速装卸等。

该升降台主要有两部分组成：

机械系统和液压系统。

机械机构主要起传递和支撑作用，液压系统主要提供动力，他们两者共同作用实现升降机的功能。

3升降机机械机构的设计和计算

3.1升降机机械结构形式和运动机理

3.1.1机械结构型式

根据升降机的平台尺寸，参考国内外同类产品的工艺参数可知，该升降机宜采用单双叉机构形式：

即有两个单叉机构升降台合并而成，有四个同步液压缸做同步运动，以达到升降机升降的目的。

其具体结构形式为：

图3.1

图3.1所示即为该升降机的基本结构形式，其中1.2.3.4.为支架，主要起支撑作用和运动转化形式的作用，一方面支撑上顶板的载荷，一方面通过其铰接将液压缸的绳缩运动转化为平台的升降运动，上顶板与载荷直接接触，将载荷转化为均布载荷，从而增强局部承载能力。

下底架主要起支撑和载荷传递作用，它不仅承担着整个升降机的重量，而且能将作用力传递到地基上。

通过这些机构的相互配合，实现升降机的稳定和可靠运行。

3.1.2升降机的运动机理

升降机的基本运动机理如下图所示：

图3.2

两支架在o点铰接，支架1上下端分别固定在上、下板面上，通过活塞杆的伸缩和铰接点o的作用实现货物的举升。

根据以上分析，升降机的运动过程可以叙述如下：

支架2、3为升降机机构中的固定支架，他们与底板的铰接点做不完整的圆周运动，支架1、4为活动支架，他们在液压缸的作用下由最初的几乎水平状态逐渐向后来的倾斜位置运动，在通过支架之间的绞合点带动2、3也不断向倾斜位置运动，以使升降机升降。

图3.3

初态时，上写底板处于合闭状态，支架1、2、3、4可近似看作为水平状态，随着液压油不断的输入到液压缸中，活塞杆外伸，将支架2顶起，支架2上升时，由于绞合点o的作用使支架1运动，1与液压缸相连，从而液压缸也开始运动，通过一系列的相互运动和作用，使上顶板上升，当上升到指定高度时，液压缸停止运动，载荷便达到指定高度。

3.2升降机的机械结构和零件设计

3.2.1升降机结构参数的选择和确定

根据升降台的工艺参数和他的基本运动机理来确定支架1、2、3、4的长度和截面形状。

之间的距离和液压缸的工作行程。

设（），则1、2、3、4支架的长度可以确定为,即支架和地板垂直时的高度应大于,这样才能保证其最大升降高度达到，其运动过程中任意两个位置的示意图表示如下：

图3.4

设支架1、2和3、4都在其中点处绞合，液压缸顶端与支架绞合点距离中点为t,根据其水平位置的几何位置关系可得：

.

下面根据几何关系求解上述最佳组合值：

初步分析：

值范围为,取值偏小，则上顶板点承力过大，还会使支架的长度过长，造成受力情况不均匀。

X值偏小，则会使液压缸的行程偏大，并且会造成整个机构受力情况不均匀。

在该设计中，可以选择几个特殊值：

=0.4m,=0.6m,=0.8m，分别根据数学关系计算出h和t。

然后分析上下顶板的受力情况。

选取最佳组合值便可以满足设计要求。

（1）=0.4

支架长度为h=2-x/2=1.8m

=h/2=0.9m

液压缸的行程设为l,升降台上下顶板合并时，根据几何关系可得到：

l+t=0.9

升降台完全升起时，有几何关系可得到：

=

联合上述方程求得：

t=0.355m

l=0.545m

即液压缸活塞杆与2杆绞合点与2杆中心距为0.355m.活塞行程为0.545m

（2）=0.6

支架长度为=2-x/2=1.7m

=h/2=0.85m

液压缸的行程设为l,升降台上下顶板合并时，根据几何关系可得到：

l+t=0.9

升降台完全升起时，有几何关系可得到：

=

联合上述方程求得：

t=0.32m

l=0.53m

即液压缸活塞杆与2杆绞合点与2杆中心距为0.32m.活塞行程为0.53m

（3）=0.8

支架长度为=2-x/2=1.6m

=h/2=0.8m

液压缸的行程设为l,升降台上下顶板合并时，根据几何关系可得到：

l+t=0.9

升降台完全升起时，有几何关系可得到：

=

联合上述方程求得：

t=0.284m

l=0.516m

即液压缸活塞杆与2杆绞合点与2杆中心距为0.284m.活塞行程为0.516m

现在对上述情况分别进行受力分析：

（4）x=0.4m,受力图如下所示：

（5）x=0.6m,受力图如下所示

（6）x=0.8m,受力图如下所示

图3.5

比较上述三种情况下的载荷分布状况，x去小值，则升到顶端时，两相互绞合的支架间的间距越大，而此时升降台的载荷为均布载荷，有材料力学理论可知，此时两支架中点出所受到的弯曲应力为最大，可能会发生弯曲破坏，根据材料力学中提高梁的弯曲强度的措施

4执行元件速度和载荷

4.1执行元件类型、数量和安装位置

类型选择：

表5.1执行元件类型的选择

运动形式

往复直线运动

回转运动

往复摆动

短行程

长行程

高速

低速

摆动液压马达

执行元件的类型

活塞缸

柱塞缸

液压马达和丝杠螺母机构

高速液压马达

低速液压马达

根据上表选择执行元件类型为活塞缸，再根据其运动要求进一步选择液压缸类型为双作用单活塞杆无缓冲式液压缸，其符号为：

图5.1

数量：

该升降平台为双单叉结构，故其采用的液压缸数量为4个完全相同的液压缸，其运动完全是同步的，但其精度要求不是很高。

安装位置：

液压缸的安装方式为耳环型，尾部单耳环，气缸体可以在垂直面内摆动，钱庄的位置为图3.6所示的前后两固定支架之间的横梁之上，横梁和支架组成为一体，通过横梁活塞的推力逐次向外传递，使升降机升降。

4.2速度和载荷计算

4.2.1速度计算及速度变化规律

参考国内升降台类产品的技术参数可知。

最大起升高度为1500mm时，其平均起升时间为45s，就是从液压缸活塞开始运动到活塞行程末端所用时间大约为45s，设本升降台的最小气升降时间为40s,最大起升时间为50s，由此便可以计算执行元件的速度v:

式中：

v执行元件的速度m/s

L液压缸的行程m

t时间s

当时：

=0.01325

当时：

液压缸的速度在整个行程过程中都比较平稳，无明显变化，在起升的初始阶段到运行稳定阶段，其间有一段加速阶段，该加速阶段加速度表较小，因此速度变化不明显，形成终了时，有一个减速阶段，减速阶段加速度亦比较小，因此可以说升降机在整个工作过程中无明显的加减速阶段，其运动速度比较平稳。

4.2.2执行元件的载荷计算及变化规律

执行元件的载荷即为液压缸的总阻力，油缸要运动必须克服其阻力才能运行，因此在次计算油缸的总阻力即可，油缸的总阻力包括：

阻碍工作运动的切削力，运动部件之间的摩擦阻力，密封装置的摩擦阻力，起动制动或换向过程中的惯性力，回油腔因被压作用而产生的阻力，即液压缸的总阻力也就是它的最大牵引力：

（1）切削力。

根据其概念：

阻碍工作运动的力，在本设计中即为额定负载的重力和支架以及上顶板的重力：

其计算式为：

（2）摩擦力。

各运动部件之间的相互摩擦力由于运动部件之间为无润滑的钢-钢之间的接触摩擦，取，

其具体计算式为：

式中各符号意义见第三章。

（3）密封装置的密封阻力。

根据密封装置的不同，分别采用下式计算：

O形密封圈：

液压缸的推力

Y形密封圈：

f摩擦系数，取

p密封处的工作压力Pa

d密封处的直径m

密封圈有效高度m

密封摩擦力也可以采用经验公式计算，一般取

（4）运动部件的惯性力。

其计算式为：

式中：

G运动部件的总重力N

g重力加速度

启动或制动时的速度变量m/s

起动制动所需要的时间s

对于行走机械取，本设计中取值为

（5）背压力。

背压力在此次计算中忽略，而将其计入液压系统的