机械设计制造及其自动化毕业论文液压升降机设计.docx

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机械设计制造及其自动化毕业论文液压升降机设计

大学毕业论文

液压升降台设计

学院：

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姓名：

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导师：

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摘要

本次毕业设计对象是液压升降平台，这套装置主要用于举升重物。

它的举升高度为1米，举升重量为1吨，其动作主要是由两个双作用液压缸推动“X”型架，带动上板来实现的。

该液压升降平台主要由两个部分组成：

机械部分和液压部分，其中机械部分主要由上板架、下板架、内连杆和外连杆四部分组成。

本设计设计、选择了机械部分材料与结构，并对其进行受理分析与校核，以便检验是否满足强度、刚度的要求，分析及校核的结果证明机械结构的设计可以满足要求。

在对液压控制系统的设计过程中，先进行了总体方案设计。

在选择液压的各个控制回路的时候，在对各个回路进行了对比后调速回路我选择了进油口节流调速回路；卸荷回路我选择了带有二位二通电磁换向阀的卸荷回路；保压回路我选择的是用液控单向阀的保压回路。

确定了各种基本回路后，又确定了液压系统的传动形式，由于开式系统所具有的系统简单和散热条件好等优点，所以把传动系统确定为开式系统。

在拟定液压系统原理图后，对液压元件及辅件进行了设计、选择，并对其进行校核。

经过计算后液压缸选定为45毫米的液压缸，液压泵选定为齿轮泵，根据系统工作的最大功率我选择的电动机为Y112M-4行三相异步电动机。

在确定泵后，又对其他的元件及辅件进行了合理的选择，最后确定各种元件后,进一步完成了我的设计题目。

关键词:

液压；升降平台；上板架；下板架；内连杆；外连杆

Abstract

Igraduatedfromthecurrentdesignisdonemainlyhydrauliclifts,mainlydividedintotwoparts:

mechanicalandhydraulicparts.MechanicalpartswhichIthinkthemainneedstobeconsideredisthesubjectofseveralmajorpartoftheintensity:

onboardplanes,undertheboardplanes,withinandoutsidelinkconnectingrod.Inthispartofmyfourwereonboardfromtoptobottom-lineAnalysisoftheinternalandexternallinkage,Ihadthestrengthcheck.AftermyanalysisandaftercheckingIthinkIcansatisfythedesignrequirements.ThenIenteredthevariouspartsofthehydraulicchoice.Inthechoiceofthehydrauliccontrolcircuitallthetime,inthelooponacomparisonofthegovernorafterIselectedtheimportspeedloopcircuit;unloadingloopIchosethevalveoftheunloadingcircuit;packingcircuitIhavechosenTheuseofone-wayvalvecontrollingthepackingcircuit.IndeterminingtheneedsofthevariouscircuitI,I'msureIwearthehydraulicsystemoffixedform,accordingtoopen-systemandthesystemsimplecoolingsystemfeaturesgoodcondition,Isetmydrivesystemforopen-System.Ontheotherhydrauliccomponentsaccessorieschoice,IhadtothemafterthecalculationofthehydrauliccylindersafterIvoted45mmofhydrauliccylinders,accordingtothetransmissiongearpumpstability,ItakemypumpasagearPump,accordingtomysystemthemaximumpoweroftheworkIelectedtothemotorY112M-4tothree-phaseasynchronousmotor.Isetthepump,IalsobasedonthisIneedtheyuanotheraccessoriesforareasonableChoose,finally,Iidentifiedavarietyofcomponents,furthercompletethedesignofthetopicsI.

Keywords：

Mechanical;Hydraulic;Panelsfromtoptobottom;Insideandoutsidelink

第1章绪论

液压传动能在运动过程中实现无级调速、调速方便。

液压传动简化了机器结构，减少了零件的数目。

由于系统充满了油液，对各液压件有润滑和冷却的作用，使之不易磨损，又由于容易实现过载保护，因而寿命长。

液压传动易于实现标准化、系列化、通用化，便于设计、制造和推广。

液压升降平台由于升降平稳、安全可靠、操作简单，经济实用，被广泛应用于生产流水线和仓库、造纸、医药等行业，主要用于生产流水线高度差之间货物运送；物料上线、下线；工件装配时调节工件高度；高处给料机送料；大型设备装配时部件举升；大型机床上料、下料；仓储装卸场所与叉车等搬运车辆配套进行货物快速装卸等。

因此，对于液压升降平台的设计与研究具有重要意义。

我国液压、气动和密封工业虽取得了很大的进步，但与主机发展需求，以及和世界先进水平相比，还存在不少差距，主要反映在产品品种、性能和可靠性等方面。

以液压产品为例，产品品种只有国外的1/3，寿命为国外的1/2。

为了满足重点主机、进口主机以及重大技术装备的需要，每年都有大量的液压、气动和密封产品进口。

据海关统计及有关资料分析，1998年液压、气动和密封件产品的进口额约2亿美元，其中液压约1.4亿美元，气动近0.3亿美元，密封约0.3亿美元，比1997年稍有下降。

按金额计，目前进口产品的国内市场占有率约为30%。

1998年国内市场液压件需求总量约600万件，销售总额近40亿元；气动件需求总量约500万件，销售总额7亿多元；密封件需求总量约11亿件，销售总额约13亿元。

社会需求永远是推动技术发展的动力，降低能耗，提高效率，适应环保需求，机电一体化，高可靠性等是液压气动技术继续努力的永恒目标，也是液压气动产品参与市场竞争是否取胜的关键。

为了适应这些目标和满足用户的需要，现代液压气动产品发展呈如下主要趋势。

（1）减少能耗,充分利用能量

液压技术在将机械能转换成压力能及反转换方面，已取得很大进展，但一直存在能量损耗，主要反映在系统的容积损失和机械损失上。

如果全部压力能都能得到充分利用，则将使能量转换过程的效率得到显著提高。

为减少压力能的损失，必须解决下面几个问题：

①减少元件和系统的内部压力损失，以减少功率损失。

主要表现在改进元件内部

流道的压力损失,采用集成化回路和铸造流道,可减少管道损失,同时还可减少漏油损失。

②减少或消除系统的节流损失，尽量减少非安全需要的溢流量，避免采用节流系

统来调节流量和压力。

③采用静压技术，新型密封材料，减少磨擦损失。

④发展小型化、轻量化、复合化、广泛发展3通径、4通径电磁阀以及低功率电磁阀。

⑤改善液压系统性能，采用负荷传感系统，二次调节系统和采用蓄能器回路。

日本小松、日立、川崎、德国Rexroth，Linde，美国Eiton-Vickers’，Parker都采用负荷传感系统，可节省功率20-30%。

⑥为及时维护液压系统，防止污染对系统寿命和可靠性造成影响，必须发展新的污染检测方法，对污染进行在线测量，要及时调整，不允许滞后，以免由于处理不及时而造成损失。

（2）主动维护

液压系统维护已从过去简单的故障拆修，发展到故障预测，即发现故障苗头时，预先进行维修，清除故障隐患，避免设备恶性事故的发展。

要实现主动维护技术必须要加强液压系统故障诊断方法的研究，当前，凭有经验的维修技术人员的感宫和经验，通过看、听、触、测等判断找故障已不适于现代工业向大型化、连续化和现代化方向发展，必须使液压系统故障诊断现代化，加强专家系统的研究，要总结专家的知识,建立完整的、具有学习功能的专家知识库，并利用计算机根据输入的现象和知识库中知识，用推理机中存在的推理方法，推算出引出故障的原因，提高维修方案和预防措施。

要进一步引发液压系统故障诊断专家系统通用工具软件，对于不同的液压系统只需修改和增减少量的规则。

另外，还应开发液压系统自补偿系统，包括自调整、自润滑、自校正，在故障发生之前，进市补偿，这是液压行业努力的方向。

（3）机电一体化

电子技术和液压传动技术相结合，使传统的液压传协与控制技术增加了活力，扩大了应用领域。

实现机电一体化可以提高工作可靠性，实现液压系统柔性化、智能化，改变液压系统效率低，漏油、维修性差等缺点，充分发挥液压传动出力大、贯性小、响应快等优点,其主要发展动向如下：

①电液伺服比例技术的应用将不断扩大。

液压系统将由过去的电气液压on-oE系统和开环比例控制系统转向闭环比例伺服系统,为适应上述发展,压力、流量、位置、温度、速度、加速度等传感器应实现标准化。

计算机接口也应实现统一和兼容。

②发展和计算机直接接口的功耗为5mA以下电磁阀，以及用于脉宽调制系统的高频电磁阀（小于3mS）等。

③液压系统的流量、压力、温度、油的污染等数值将实现自动测量和诊断,由于计算机的价格降低,监控系统,包括集中监控和自动调节系统将得到发展。

④计算机仿真标准化，特别对高精度、“高级”系统更有此要求。

⑤由电子直接控制元件将得到广泛采用，如电子直接控制液压泵，采用通用化控制机构也是今后需要探讨的问题，液压产品机电一体化现状及发展。

液压元件由于制造精度高，因而造价相对于机械零件要求，为了做到经济实惠，在选择液压元件时，尽量以国内同类产品代替国外产品。

比如电磁换向阀，我选择了沈阳液压件厂的产品，并且有直流电源和交流电源两种，我选择了交流电源。

因为，虽然用直流电源，电磁换向阀如果卡位，电磁块不至于被烧坏。

但配置一套直流电源的价格远比一个电磁块的价格高，况且电磁阀被卡住的情况也是偶而的。

权衡了一下还是选择了交流电池。

同理，在一些产品性能不相上下时，我尽量选用了沈阳液压件厂的产品。

可以省去运费和避免一些其它问题，这都降低了成本。

第2章确定液压系统方案

液压系统方案的确定是液压系统设计的一个重要环节。

目的是选择回路，并把各回路组成系统，以便以后确定原理。

理论课上，我们知道任何复杂的液压系统都是由一些简单的基本回路构成的。

液压元件又组成了基本回路。

所以根据液压系统的动作要求和性能特点选液压元件组成液压系统。

这次毕业设计的液压升降平台要求为：

1举升高度为1米；2原始高度0.6米；3举升重量1吨。

所设计系统必须能完成举升动作，并达到以上要求，考虑系统效率以及经济上的一些问题。

2.1确定基本回路

2.1.1卸荷回路

卸荷回路的作用是在电动机不熄火的情况下使液压油卸荷，即泵输出的液压油以最低压力回油箱。

卸荷回路主要有以下几种：

如图2-1采用换向阀的卸荷回路，用三位四通换向阀中位M型（或H，K型）滑阀机能，或在液压泵出口旁路接二位三通阀，使液压泵输出的油液流回油箱，液压泵卸荷。

它适用于低压小流量（P=2.5Mpa，Qp≦40L/min）的液压系统，高压大流量系统用换向阀卸荷时冲击较大。

图2-1换向阀的卸荷回路

图2-2溢流阀的卸荷回路

如图2-2为溢流阀的卸荷回路。

当先导式溢流阀1控制管路通过二位二通电磁换向阀3接回油箱时，液压泵输出的油液以很低的压力经溢流阀回油箱。

实现液压泵的卸荷。

工作过程中流量变化较大的液压系统，采用双连泵供油。

如图2-3是利用特殊结构的液压缸使泵卸荷的回路。

在液压缸3活塞向左运动返回终点时，缸体上带单向阀2的旁通油口开启，液压泵的油液从液压缸的有杆腔经过此油口流回油箱，液压泵卸荷。

我在设计中选择了第一种卸荷方式，因为其适用于低压小流量的液压系统，并比较简单。

图2-3特殊液压缸使泵卸荷

2.1.2调速回路的确定

液压调速分为节流调速，容积调速和容积节流调速三种方式。

节流调速，容积节流调速只能用于开式系统。

容积调速多用于闭式系统。

由于本系统简单，固采用开式系统，具体原因以后在述。

节流调速回路，由流量控制阀，溢流阀，定量泵和执行元件等所组成。

它通过改变流量控制阀的通流面积，控制和调节流入和流出执行元件的流量，达到调速的目的。

这种调速回路具有结构简单，工作可靠，成本低，使用维护方便，调速方便，调速范围大等优点。

但它能量损失大，效率低，一般用于功率不大的场合。

由于流量控制阀在回路中的按放位置的不同，节流调速回路有进口节流式，出口节流式，旁路节流式和进出口同时节流式几种节流形式。

（1）进口节流调速回路（如图2-4所示）

为使油液通过节流阀流入液压缸，液压泵的工作压力P必须大于P1，节流阀的压差在工作中或因负载变化或因其开度的改变，要在一定的范围内变动。

其设定值一般为△Pi=0.2-0.3MPa。

图2-4进口节流调速

（2）出口节流调速回路

这种调速回路是将节流阀置在回油路上，用它来控制油腔流出的油量，因而也就控制了进入液压缸的流量，从而也就控制了液压缸的速度。

（3）旁路节流调速回路（如图2-5所示）

如图2-5，这种调速回路是把节流阀放在与液压缸相并联的支路上。

节流阀在调节流量的同时、起溢出多余流量的作用。

回路中溢流阀起安全阀作用。

1）当节流面积一定时，负载越大，速度刚性越大；

2）当负载不边时，节流阀通流面积越小，即速度越大，速度刚性越大；

3）当活塞面积变大时，减小节流阀指数和泄露系数均可提高速度刚性。

图2-5旁路节流调速回路

（4）容积节流调速回路

容积节流调速回路是利用变量泵和节流阀组合而成的一种调速回路。

它保留了容积调速回路无溢流损失、效率高和发热少的长处。

综合以上调速回路的特点，我选择了进油调速回路。

2.1.3保压回路的确定

有些机械回程时如释放过快，将引起液压系统剧烈的冲击、震动和噪声，基至导致管路和阀门的破裂。

保压回路有以下几种：

（1）用液压单向阀的保压回路（如图2-6）

在液压缸无杆腔油路上接入一个液控单向阀，利用单向阀锥形阀座的密封性能实现保压。

一般在20MP工作压力下保压10min。

图2-6用单向阀的保压回路

（2）用辅助液压泵保压回路

在回路中增设一台辅助液压泵。

当液压缸加压完毕要求保压时，由压力继电器发出电讯号，使辅助液压泵供油，维持系统压力不变。

（3）用蓄能器的保压回路（如图2-7）

用重锤式蓄能器在保压过程中向a点供油、保压时，蓄能器充入高压油，重锤上升，触及限位开关时，使电液换向阀的电磁铁1Y断电，主液压泵卸荷，以后由蓄能器保持系统压力。

此种保压回路压力液动小，不超过0.1-0.2MP。

图2-7用蓄能器的保压回路

综上所述，我选用了第一种用液控单向阀的保压回路。

2.2液压传动系统的形式确定

液压传动系统可分为开式系统和闭式系统。

开式系统中，油泵自油箱吸油，供给执行机构，低压油直接返回油箱，有系统简单、系统散热条件好等优点。

闭式系统中油泵进油管直接与执行机构的排油管相连通，形成一个闭合回路。

为了补偿系统中泄露损失，还需有一个辅助供油泵，其优点是1）油箱所需容积小；2）无论是高压管路还是低压管路都有一定压力。

因此空气难进入，运转平稳；3）系统中采用变量轴向柱塞泵，一般不需要换向阀来改变执行机构运行方向，减少了换向时的冲击。

综合以上传动系统的特点我选用开式系统。

2．3液压系统原理图

在以上基本回路确定的基础上，拟定液压系统原理图，如图2-8所示。

图2-8

第3章设计、选择液压元件、辅件

3.1确定液压缸系数

3.1.1初选系统压力

系统压力选定是否合理直接关系到整个系统设计的合理程度。

在液压系统功率一定情况下，若选取的系统压力过底，则液压元、辅件的尺寸、重量就增加，系统造价也相应增加；若系统压力选的较高，则液压设备的重量、尺寸和造价会相对较低。

由于对制造液压元件、辅件的材料、密封、制造精度等要求的提高，反而会增大或增加液压设备的尺寸、重量和造价、其系统效率和使用寿命也会相应下降。

根据我所要设计的机器的特点，并参照有关资料，我初选系统工作压力10MP。

1）计算液压缸尺寸：

活塞面积A=F/ηp=2.5x103/0.9x10x106=2.78x10-3m2

D=5.89cm

查表[4]，取液压缸的内径为63mm，外径为76mm。

杆径比d/D，一般按下述原则取：

当活塞杆受拉时，一般选取d/D=0.3-0.5.当活塞杆手压时，一般取d/D=0.5-0.7。

所以本设计我取d/D=0.7，即d=0.7D=0.7x58.9=44mm，

取活塞杆直径为45mm。

2）泵组选择：

液压杠所需流量为q=2Av=2x1/4π（D2-d2）xV

=2x0.25x3.14x632x10-6x2x10-2=7.48L/min

q=7.48L/min

查表[4]选取齿轮泵CB3-10.理论排量10ml/r，理论流量14.5L/min，电动机最大功率P=pq/η。

P=106x10x14.5x106/0.8x60=3.02kw

取电动机Y112M-4型：

额定功率4KW，效率84.55。

3.2液压辅助元件的计算及选择

1）根据齿轮泵的额定流量14.5L/min查表（JB827-66）。

根据推荐管路通过流量25L/min的管径为8mm管路通过6.3L/min的管径为5.6mm，所以选取公称直径D=8mm的钢管，钢管外径为14mm.管接头连接螺纹M14x1.5。

2）管接头的类型

管接头按材料可分为金属管接头、软管接头和快速接头。

通常选用金属管接头。

金属管接头又可分为扩口式管接头、卡套式管接头、焊接式管接头、球面焊式管接头。

各管接头的特点如下：

扩口式管接头：

利用管子端部扩口进行密封，不需其他密封件；结构简单，适用于薄管连接，工作压力〈8MP。

卡套式管接头：

利用卡套变形卡住管子进行密封，装拆方便，但对管子尺寸精度要求较高，工作压力〈31.5MP。

焊接式管接头：

利用“0”型密封圈端面密封，连接牢固可靠，对管子尺寸精度要求不高。

管壁要求较厚，装配时需要焊接。

工作压力〈31.5MP。

球面焊接式管接头：

利用球面进行密封，不需要其它密封件，但加工精度要求较高，装配时需要焊接。

工作压力≦35MP。

根据以上介绍的各种管接头的特点，我选择了焊接式管接头，因为它的特点更适合于我所设计的系统。

3.3油箱的设计

油箱的作用是储油、散发油的热量、沉淀油的杂质和使油中的气泡上浮释出；有时油箱盖还可以用作油泵装置和其它液压元件的底板。

3.3.1油箱的设计要点

（1）油箱必须有足够大的容积以满足散热、容纳停机时因重力作用而返回油箱的油，操作时油面保持适当高度的要求；

（2）油箱底部做成适当的斜度，并设放油塞；

（3）从构造上应考虑清洗换油方便，应设置人孔，便于清洗污物；

（4）箱壁上需装油面指示器，油箱上并装上温度计；

（5）油箱上应有带空气滤清器的通气孔，有时注油孔和通气孔可兼用；

（6）吸油管和回油管应尽量远隔开，吸油管离箱底的距离H≧2D（管径）。

距箱边不小于3D，回油管插入最低油面以下，防止回油时带入空气。

距箱底h>=2d（管径）。

油的排口面向油箱，管端斜成45度；

（7）吸油侧和回油侧要用隔板隔开，用以分离回油带来的气泡和赃物。

隔板高度不低于油面到管底高度的3/4；

（8）为了防锈、防凝水，油箱内壁应用好的耐油涂料。

综合以上的设计要点，我设计我的油箱,但由于机器工作不频繁，所以没有设计温度计，并设计了两个隔板。

3.3.2油箱容积计算

按经验公式计算油箱容积：

V=（3-5）qp=3x14.5=43.5L

我所设计的油箱设有冷却器，在这种情况下，油箱的长：

宽：

高为1：

1：

1到1：

2：

3。

油面达到油箱高度的80%。

油箱的长为370mm,宽为365mm,高为320mm。

3.4其它元、辅件的选择

3.4.1.吸油滤油器

滤油器有以下几种形式、用途特性如下：

（1）网式滤油器装在油泵吸油管上，可以保护油泵。

特性为结构简单，通油能力大，过滤效果差；

（2）线隙式滤油器过滤材料强度低，一般用于低压系统，特性为结构简单，过滤效果较好，通油能力大，但不易清洗；

（3）纸芯滤油器用于油的粗过滤，最好与其它滤油器联合使用，特性为过滤效果好，精度高，但易阻塞，无法清洗，需要换纸蕊；

（4）烧结式滤油器用于特别要求过滤质量的液压系统中，最好与其它滤油器合用，特性是能在高温下工作与承受较高压力，抗腐蚀能力强，制造简单，性能稳定；

（5）磁式滤油器用于滤清带磁性铁屑与磨料，特性是效果好，维护复杂；（6）片式滤油器用于一般过滤，特性为强度大，不易损坏，通油能力大。

3.4.2选择滤油器的基本要求

（1）过滤精度满足要求；

（2）能力满足设计系统要求；

（3）滤芯应有足够的强度，不至于因油液压力而破坏；

（4）在一定温度下，有一定的耐久性；

（5）能抵抗滤油的侵蚀；

（6）容易清洗和更换滤芯；

（7）价钱低廉。

由于液压系统中对油的要求很高，尤其是油的过滤过程。

因此滤油器的选择非常重要。

所以叙述颇多。

综合各种滤油器的特性，我选择了网式滤油器。

泵的流量为14.5L/min。

由于经验公式告诉我滤油器过滤能力大于泵的流量的2倍，因此我选的滤油器为XV-40x180j。

3.4.3溢流阀的选择

由于我设计的系统中有阀块，阀块上有溢流阀、换向阀、截止阀（压力表开关），所以溢流阀选板式溢流阀，系统压力为10MP，流量为14.5L/mn。

所以我选择了直动式溢流阀型号为DBDS6P10。

3.4.4压力表开关选择

由于是板式连接，系统管道公称直径8mm。

所以我选择了型号为KF-L8/12E的压力表开关。

3.4.5单向节流阀

由于阀块上没有安装单向节流阀，所以单向节流阀选管式，根据管路公称直径、流量，我选择了型号为MK8G10/V的单向节流阀。

3.4.6液控单向阀的选择

选择液控单向阀为SV10PB120型。

各种元件、辅件的详细型号如表3-1所示：

表3-1

名称型号流量备注

吸油滤油器XV-40X180J40压力0