液压系统升降机的设计.doc

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江苏城市职业学院

毕业设计（论文）

（届）

设计（论文）题目 液压系统升降机的设计

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液压系统升降机的设计

摘要

该设计的题目是液压系统升降机的设计，它主要包括三个部分的内容：

主机参数的确定，液压系统的设计，控制部分的设计。

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

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。

同时参照现有液压车的设计，结合液压车设计生产标准进行合理的选型计算。

关键词：

升降机；液压系统；执行元件

目录

前言 5

第一章升降机机械机构 6

1.1升降机机械结构形式和运动机理 6

1.1.1机械结构型式 6

1.1.2升降机的运动机理 6

1.2升降机机械结构和零件参数 7

1.2.1升降机结构参数的选择和确定 7

1.2.2升降机上顶板、支架和底板结构 10

1.3升降机系统的设计要求 12

第二章执行元件速度和载荷 13

2.1执行元件类型、数量和安装位置 13

2.2速度和载荷计算 13

2.2.1速度计算及速度变化规律 13

第三章液压系统主要参数的确定 15

3.1系统压力的初步确定 15

3.2液压执行元件的主要参数 15

3.2.1液压缸的作用力 15

3.2.2缸筒内径的确定 15

3.2.3活塞杆直径的确定 16

3.2.4液压缸壁厚，最小导向长度，液压缸长度的确定 16

第四章液压系统方案的选择和论证 17

4.1油路循环方式的分析和选择 17

4.2开式系统油路组合方式的分析选择 18

4.3调速方案的选择 18

4.4液压系统原理图的确定 18

第五章液压元件的选择计算及其连接 19

5.1油泵和电机选择 19

5.1.1泵的额定流量和额定压力 19

5.1.2电机功率的确定 20

5.1.3连轴器的选用 21

5.2控制阀的选用 22

5.2.1压力控制阀 22

5.2.2流量控制阀 22

5.2.3方向控制阀 23

5.3管路，过滤器，其他辅助元件的选择计算 23

5.3.1管路 23

5.3.2过滤器的选择 24

5.3.3辅件的选择 25

5.4液压元件的连接 25

5.4.1液压装置的总体布置 25

5.4.2液压元件的连接 25

5.5油箱的容积 26

5.5.1按使用情况确定油箱容积 26

第六章液压缸的结构设计 27

6.1缸筒 27

6.1.1.缸筒与缸盖的连接形式 27

6.1.2强度计算 28

6.1.3缸筒材料及加工要求 28

6.1.4缸盖材料及加工要求 29

6.2活塞和活塞杆 29

6.2.1活塞和活塞杆的结构形式 29

6.2.2活塞、活塞杆材料及加工要求 30

6.3活塞杆导向套 31

6.4排气装置 31

6.5密封结构的设计选择 32

第七章液压系统性能验算 33

总结 35

致谢 36

参考文献 37

32

前言

液压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：

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%。

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。

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。

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。

液压装置易于实现过载保护。

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。

第一章连杆零件机械加工工艺规程的编制

1.1升降机机械结构形式和运动机理

1.1.1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1.1升降机的基本结构形式

1.1.2升降机的运动机理

升降机的基本运动机理如下图所示：

图1.2升降机的基本运动机理图

如图1.3，两支架在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，如图1.3。

图1.3升降机的运动过程图

初态时，上下底板处于合闭状态，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。

1.2升降机机械结构和零件参数

1.2.1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1.4运动过程示意图

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。

=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

=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

=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：

（1）x=0.4m,受力图如下所示：

（2）x=0.6m,受力图如下所示

（3）x=0.8m,受力图如下所示

图1.5受力图

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知，合理安排梁的受力情况，可以降低值，从而改善提高其承载能力。

分析上述x=0.4m.x=0.6m,x=0.8m时梁的受力情况和载荷分布情况，可以选择第二种情况，即x=0.6m时的结构作为升降机固定点的最终值，由此便可以确定其他相关参数如下：

t=0.32m.l=0.53m,h=1.7m

1.2.2升降机上顶板、支架和底板结构

1.上顶板结构

上顶板和载荷直接接触，其结构采用由若干根相互交叉垂直的热轧槽刚通过焊接形式焊接而成，然后在槽钢的四个侧面和上顶面上铺装4000×2000×3mm的汽车板，沿平台的上顶面长度方向布置4根16号热轧槽钢，沿宽度方向布置6根10号热轧槽钢，组成上图所示的上顶板结构。

在最外缘延长度方向加工出安装上下支架的滑槽。

以便上下支架的安装。

滑槽的具体尺寸根据上下支架的具体尺寸和结构而定。

沿长度方向的4根16号热轧槽刚的结构参数为

=,截面面积为，理论重量为，抗弯截面系数为。

沿宽度方向的6根10号热轧槽刚的结构参数为=,截面面积为，理论重量为，抗弯截面系数为。

其质量分别为：

4根16号热轧槽刚的质量为：

6根10号热轧槽刚的质量为：

菱形汽车钢板质量为：

2.支架的结构

支架由8根形状基本相同的截面为矩形的钢柱组成，在支架的顶端和末端分别加工出圆柱状的短轴，以便支架的安装。

支架在升降机结构中的主要功能为载荷支撑和运动转化，将液压缸的伸缩运动，通过与其铰合的支点转化为平台的升降运动，支架的结构除应满足安装要求外，还应保证有足够的刚度和强度，一时期在升降运动中能够平稳安全运行。

架在运动过程中受力情况比较复杂，它与另一支架铰合点给予底座的固定点的受里均为大小和方向为未知的矢量，故该问题为超静定理论问题，已经超出本文的讨论范围。

本着定性分析和提高效率的原则，对支架所受的力进行分析，可以看出与液压缸顶杆联结点的力为之家所受到的最主要的力，它不仅受液压缸的推力，而且还将受到上顶班所传递的作用力，因此，与液压缸顶杆相连接的支架所受到的上顶板的力为它所受到的最主要的力，在此，将其他的力忽略，只计算上顶板承受的由载荷和自重所传递的载荷力。

计算简图如下所示：

图1.11计算简图

所产生的弯矩为：

每个支架的支点对上顶板的作用力N

L液压缸与支架铰合点距支点之间的距离m

代入数据：

假定改支架为截面为长为