李宁液压升降机设计.docx

液压升降机设计摘 要 本次设计的题目是液压升降机的设计，它主要包括：主机械机构的设计，液压系统的设计，控制部分的设计三个部分内容。在本设计中将液压系统的设计做为主要内容进行设计。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。液压升降机主要是通过液压油的压力传动从而实现升降的功能，它的剪叉机械结构，使升降机有较高的稳定性，宽大的作业平台和较高的承载能力，使高空作业范围更大，并适合多人同时作业，它使高空作业效率更高，安全更可靠。液压升降机广泛适用于汽车、集装箱、模具制造，木材加工，化工灌装等各类工业企业及生产流水线，满足不同作业高度的升降需求，同时可配装各类台面形式（如滚珠、滚筒、转盘、转向、倾翻、伸缩），配合各种控制方式（分动、联动、防爆），具有升降平稳准确、频繁启动、载重量大等特点，有效解决工业企业中各类升降作业难点，使生产作业轻松自如。第1章 升降机的发展情况1.1 升降机在生产和生活中的作用和意义液压升降机不论是在工业生产还是我们的日常生活中都有着重要的作用。给我们带来的利益是非常的多。升降机的功能特色是非常多的，在我们生活中我们在很多的商务大厦都会用到电梯，升降机就如电梯的性能大同小异，我们在使用升降机的时候也可以针对自己的需求对升降机进行设置。可见升降机对我们作用是相当的大。 我们生产力的不断加大，生活的不断改善，对升降机的需求也就在不断的增多，生活中的每个角落升降机的应用都会给我们带来客观的利益。 液压升降机在我们生产中的应用已经非常的普遍了，而且在我们生产中有着重要的作用，尤其是货物高空操作。现在经济不断的发展，顺应社会的需求，生产力不断的加大，而且现在高空操作也是比较多的，所以升降机在我们进行高空操作的时候就给我们带来的重要的作用。 液压升降机就是上下操作，而且可以给我们提供一个安全稳定的平台。我们在高空作业的时候可以给我们的安全提供保障。 液压升降机不仅在生产中有着重要的作用，在我们生活中的应用也是非常的重要的，而且非常的普及。在酒店、宾馆、影院等等公共休闲娱乐场所我们都知道干净舒适是第一，所以保持干净是我们必须的。升降机在这里清洁、灯具维修换修、设备的调试安装维护保养都是非常的重要的。 1.2 升降机在国内外的研究发展情况1.2.1 国内发展情况：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机产业的发展,升降机做为人们出行的垂直交通工具已经随处可见。（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、安装升降机阶段发展到引进外资开办升降机厂，大批合资升降机企业拔地而起。如：1980年7月4日创建的中国迅达升降机有限公司，是由中国建筑机械总公司、瑞士迅达股份有限公司、香港怡和迅达（远东）股份有限公司3方合资组建，这是我国改革开放以来机械行业第一家合资企业。该公司的建立在中国升降机行业相继掀起了引进外资的热潮；1984年12月1日，天津市升降机公司、中国国际信托投资公司与美国奥的斯升降机公司合资组建的天津奥的斯升降机有限公司正式开业。改革开放的第一个十年是我国升降机行业的萌芽期、升降机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机行业稳步发展,不断创新的十年。经过改革开放第一个十年，我国升降机行业在吸收国际升降机新技术的同时，相关的管理体制也在不断的完善。改革开放政策实施以来，我国城市建设发展突飞猛进，更有利的带动了我国升降机产业的发展，1997年取得了升降机总产量与上年持平、总产值继续增长的好成绩，由此证明我国升降机行业更加成熟，适应市场变化和把握机遇的能力已大大提高。1998年，苏州江南升降机有限公司民族品牌的升降机、自动扶梯和自动人行道已销售到马来西亚、泰国、菲律宾、印度尼西亚、新加坡、孟加拉国、阿联酋、埃及、叙利亚、土耳其、阿根廷、澳大利亚、德国、英国、荷兰、意大利、葡萄牙、希腊等近20个国家及台湾、澳门地区，我国升降机产量突破3.02万台。（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，升降机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。中国升降机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。1.2.2 世界升降机发展现状和升降机发展趋向近20年世界工程升降机行业发生了很大变化。rt(越野轮胎升降机)和at(全地面升降机)产品的迅速发展，打破了原有产品与市场格局，在 经济发展及市场激烈竞争冲击下，导致世界工程升降机市场进一步趋向一体化。目前世界工程升降机年销售额已达75亿美元左右。主要生产国为美国、日本、德国、法国、意大利等，世界顶级公司有10多家，主要集中在北美、日本（亚洲）和欧洲。美国既是工程升降机的主 要生产国，又是最大的世界市场之一。但由于日本、德国升降机工业的迅速发展及rt和at产品的兴起，美国厂商曾在20世纪6070年代世界市 场中占有的主导地位正逐步受到削弱，从而形成美国、日本和德国三足鼎立之势。近几年美国经济回升，市场活跃，外国厂商纷纷参与竞争。 美国制造商的实力也有所增强，特雷克斯升降机公司的崛起即是例证。特雷克斯升降机公司前身是美国科林升降机厂。1995年以来，其通过一 系列的兼并活动，已发展成为世界顶级公司之一。日本从20世纪70年代起成为工程升降机生产大国，产品质量和数量提高很快，已出口到欧美市场，年总产量居世界第一。自1992年以来，由于受日元升值、国内基建投资下降和亚洲金融危机影响，年产量呈下降趋势。目前日本市场年需求量为3000台左右。欧洲是潜力很大的市场，欧洲各工业国既是工程升降机的出口国，也是重要的进口国。德国是最大的欧洲市场，其次为英国、法国、意大利等国。在德国at产品市场份额中，利勃海尔占53%，格鲁夫占 16%，德马泰克占14%，多田野和特雷克斯各占10%和5%左右。 第二章 升降机的工艺参数和工况分析2.1 升降机的工艺参数 本设计升降机为全液压系统，相关工艺参数为：额定载荷：150kg最大起升高度：6000mm最大工作高度：7500mm平台尺寸：2200x1500mm电源：380v,50hz2.2升降机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。该升降机主要有两部分组成：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。第三章 升降机机械机构的设计3.1 升降机机械结构形式和运动机理3.1.1 机械结构形式 根据升降机的平台尺寸为2200mm x1500mm,升降机的最大高度为6m，该升降机采用单叉机构升降机，有两个同步液压缸做同步运动，以达到液压升降机升降的作用。其具体结构形式为： 图3.1剪叉结构图图3.1所示即为该升降机的基本结构形式，其中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 升降机的运动机理初态时，上下底板处于闭合状态，可近似看做水平，但实际不是水平，随着液压油的不断输入到液压缸中，液压缸外伸，顶起支架，支架与液压缸会同时运动，从而整个液压支架上升，达到最大高度。3.2 升降机的机械结构及零件的设计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基本运动机理来确定支架的长度。因为升降机的最大高度为6米，即升降机底板的最大高度为6米。设升降机底座为0.4米，共有四个剪叉机构，则每个剪叉机构的最大高度为 （6-0.4）41.4m，当高度最高时，两个剪叉夹角为90度，此时可求一个支架的长度大约为1.4sin6002m，则把一个支架的长度定为2米，总共有四个支架，如图所示为其简图： 图3.2.13.2.2 升降机支架和下底板结构的确定（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2200x1500x5mm的刚板，其结构形式大致如下图所示： 图3.2.2.1上顶板长度方向上用五个钢条，宽度方向用四个钢条焊起来，再把钢板焊在上面，钢板厚度为5mm。因为此升降平台一般适合承载两人，即约为150kg，载重很小，所以一般钢板与钢条都能承受住此重量。工作空间上的护栏用钢条焊接而成，大致图像为： 图3.2.2.2根据估算，此护栏装置总重大约为50kg。（2） 强度校核由设计知，支架固定端固定在离工作台边缘0.2米处，当工作台在最高位置时，滑动端离工作台边缘的距离为2.2-1.4-0.2=0.6米，当工作台在最高位置时，而两人站在滑动端边缘，此时工作台所受载荷最大，大致受力图可表示为如下图： 图3.2.2.3 受力最大时，最右端受力为150kg，即1500n，此时由于系统处于平衡状态，1500n0.6m=f1.4m，可解出f1715n，这个f为上图最左端的力，而中间的力可求出为1715+1500=3215n。由图可知此板最大弯矩为17151.4=2401nm,根据弯曲强度理论： 即梁的最大弯曲应力应小于其许用弯曲应力。 式中： w 抗弯截面系数 沿长度方向为16号热轧槽钢 钢的屈服极限 n 安全系数 n=3代入数据： cuode =由此可知，强度符合要求。第四章 液压系统的设计要求液压系统的设计在本升降机的设计中主要是液压传动系统的设计，它与主机的设计是紧密相关的，往往要同时进行，所设计的液压系统应符合主机的拖动、循环要求。还应满足组成结构简单，工作安全可靠，操纵维护方便，经济性好等条件。本升降机对液压系统的设计要求可以总结如下：升降机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0150kg，但是加上护栏自重和剪叉支架的重量，可估算其负载范围大概为0500kg，负载平稳，工作过程中无冲击载荷作用，运行速度较低，液压执行元件有两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。第五章 液压系统方案的选用液压系统方案是根据主机的工作情况，主机对液压系统的技术要求，液压系统的工作条件和环境条件，以成本，经济性，供货情况等诸多因素进行全面综合的设计选择，从而拟订出一个各方面比较合理的，可实现的液压系统方案。其具体包括的内容有：油路循环方式的分析与选择，油源形式的分析和选择，液压回路的分析，选择，合成，液压系统原理图的拟定.5.1 油路循环方式的分析和选择油路循环方式可以分为开式和闭式两种，其各自特点及相互比较见下表： 表5.1 油路循环方式的选择主要取决于液压系统的调速方式和散热条件。比较上述两种方式的差异，再根据升降机的性能要求，可以选择的油路循环方式为开式系统，因为该升降机主机和液压泵要分开安装，具有较大的空间存放油箱，而且要求该升降机的结构尽可能简单，开式系统刚好能满足上述要求。油源回路的原理图如下所示： 5.2 开式系统油路组合方式的分析选择当系统中有多个液压执行元件时，开始系统按照油路的不同连接方式又可以分为串联，并联，独联，以及它们的组合-复联等。串联方式是除了第一个液压元件的进油口和最后一个执行元件的回油口分别与液压泵和油箱相连接外，其余液压执行元件的进，出油口依次相连，这种连接方式的特点是多个液压元件同时动作时，其速度不随外载荷变化，故轻载时可多个液压执行元件同时动作。5.3 调速方案的选择调速方案对主机的性能起决定作用，选择调速方案时，应根据液压执行元件的负载特性和调速范围及经济性等因素选择。常用的调速方案有三种：节流调速回路，容积调速回路，容积节流调速回路。本升降机采用节流调速回路，原因是该调速回路有以下特点：承载能力好，成本低，调速范围大，适用于小功率，轻载或中低压系统 ，但其速度刚度差，效率低，发热大。5.4 锁紧回路锁紧回路的功用是在液压执行元件不工作时切断其进出油液通道，确切地使它保持在既定位置上。此液压升降平台受重力的作用，所以为了不让它由于重力作用掉下来，必须有锁紧回路。这种回路要注意的是，回油路一定要设置起背压作用的元件（如单向节流阀