全液压升降机的设计.doc
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1、如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流全液压升降机的设计平顶山工业职业技术学院毕 业 设 计 (论文) 任 务 书姓名 专业 机电一体化 任 务 下 达 日 期 年 月 日设计(论文)开始日期 年 月 日设计(论文)完成日期 年 月 日设计(论文)题目: A编制设计 B设计专题(毕业论文) 指 导 教 师 系(部)主 任 年 月 日平顶山工业职业技术学院毕业设计(论文)答辩委员会记录 电力工程系 系 机电一体化 专业,学生于 年 月 日进行了毕业设计(论文)答辩。设计题目: 专题(论文)题目: 指导老师: 答辩委员会根据学生提交的毕业设计(论文)材料,根据学生答辩情况,经答辩委员会讨论评定,
2、给予学生 毕业设计(论文)成绩为 。答辩委员会 人,出席 人答辩委员会主任(签字): 答辩委员会副主任(签字): 答辩委员会委员: , , ,平顶山工业职业技术学院毕业设计(论文)评语第 页共 页学生姓名: 专业 机电一体化 年级 09级 毕业设计(论文)题目: 全液压升降机的设计 评 阅 人: 指导教师: (签字) 年 月 日成 绩: 系(科)主任: (签字) 年 月 日毕业设计(论文)及答辩评语: 【精品文档】第 23 页毕 业 设 计(论文)(说 明 书)题 目: 全液压升降机的设计姓 名: 编 号: 平顶山工业职业技术学院 年 月 日摘 要 该设计的题目是全液压升降机的设计,它主要包括
3、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。 关键字:升降机 液压系统 执行元件目 录前 言4第1章 升降机机械机构51.1 升降机机械结构形式和运动机理51.1.1 机械结构型式51.1.2 升降机的运动机理51.2 升降机机械结构和零件参数71.2.1 升降机结构参数的选择和确定71.
4、2.2 升降机上顶板、支架和底板结构101.3 升降机系统的设计要求12第2章 执行元件速度和载荷132.1 执行元件类型、数量和安装位置132.2 速度和载荷计算132.2.1 速度计算及速度变化规律13第3章 液压系统主要参数的确定153.1 系统压力的初步确定153.2 液压执行元件的主要参数153.2.1 液压缸的作用力153.2.2 缸筒内径的确定153.2.3 活塞杆直径的确定163.2.4 液压缸壁厚,最小导向长度,液压缸长度的确定16第4章 液压系统方案的选择和论证174.1 油路循环方式的分析和选择174.2 开式系统油路组合方式的分析选择184.3 调速方案的选择184.4
5、 液压系统原理图的确定18第5章 液压元件的选择计算及其连接195.1 油泵和电机选择195.1.1 泵的额定流量和额定压力195.1.2 电机功率的确定205.1.3 连轴器的选用215.2 控制阀的选用225.2.1 压力控制阀225.2.2 流量控制阀225.2.3 方向控制阀235.3 管路,过滤器,其他辅助元件的选择计算235.3.1 管路235.3.2 过滤器的选择245.3.3 辅件的选择255.4 液压元件的连接255.4.1 液压装置的总体布置255.4.2 液压元件的连接255.5 油箱的容积265.5.1 按使用情况确定油箱容积26第6章 液压缸的结构设计276.1 缸筒
6、276.1.1. 缸筒与缸盖的连接形式276.1.2 强度计算286.1.3 缸筒材料及加工要求286.1.4 缸盖材料及加工要求296.2 活塞和活塞杆296.2.1 活塞和活塞杆的结构形式296.2.2 活塞、活塞杆材料及加工要求306.3 活塞杆导向套316.4 排气装置316.5 密封结构的设计选择32第7章 液压系统性能验算33总 结35致 谢36参考文献37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
7、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。当然液压技术还存在许多缺点,例如,液压在传
8、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。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。第1章 升降机机械机构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
9、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图1.1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伸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。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
10、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
11、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
12、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
13、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
14、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
15、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=1.7m1.2.2 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400020003mm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
16、=,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
17、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 NL 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a,宽为b的长方形,则其强度应满足的
18、要求是:式中: M 支架上所受到的弯矩 Nm W 截面分别为a,b的长方形抗弯截面系数 所选材料为碳素结构钢 将数据代入求得:上式表明:只要街面为a,b的长方形满足条件,则可以满足强度要求,取,则其 符合强度要求。这些钢柱的质量为:支架的结构还应该考虑装配要求,液压缸活塞杆顶端与支架采用耳轴结构连接,因此应在两支架之间加装支板,以满足动力传递要求。3. 升降机底座参数 升降机底座在整个机构中支撑着平台的全部重量,并将其传递到地基上,他的设计重点是满足强度要求即可,保证在升降机升降过程中不会被压溃即可,不会发生过大变形,其具体参数见装配图。1.3 升降机系统的设计要求本升降台对液压系统的设计要求
19、可以总结如下:升降台的升降运动采用液压传动,可选用远程或无线控制,升降机的升降运动由液压缸的伸缩运动经转化而成为平台的起降,其工作负载变化范围为02500Kg,负载平稳,工作过程中无冲击载荷作用,运行速度较低,液压执行元件有四组液压缸实现同步运动,要求其工作平稳,结构合理,安全性优良,使用于各种不同场合,工作精度要求一般。第2章 执行元件速度和载荷2.1 执行元件类型、数量和安装位置类型选择:表2.1 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
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