液压起重台车设计【优秀毕业论文 答辩通过】

需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 编号 无锡太湖学院 毕业设计（论文） 题目： 液压起重台车设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0823108 学生姓名： 陈 晟 指导教师： 林承德 （职称： 教授 ） （职称： ） 2013 年 5 月 25 日 无锡 太湖学院本科毕业设计（论文） 诚 信 承 诺 书 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 液压起重台车设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 91 学 号： 0823108 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 无锡太湖学院 信 机 系 机械工程及自动化 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题： 1、 题目 液压起重台车设计 2、专题 二、课题来源及选题依据 课题来源：江苏省无锡探矿机械总厂有限公司 选 题依据： 液压与气压传动是以液体作为工作介质对能量进行传递和控制的一种，这种传动形式相对机械来说就一门新的技术，它充分的代替了传统机械的劳动力，提高了生产的效益。近多年来，随着电子和计算机技术的迅速发展，液压系统在各个领域和各个部门得到了运用，实现了生产过程的自动化。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 一、设计要求： 承重 500 工作行程可从 660 到 960 用车轮行驶，车轮可以制动，用脚可以进行液压提升和下降。 二、 对指定零件进行有限元分析。 三、 查阅文献 15 篇以上，并有不少于 8000 字符的外文资料译文。 、 完成开题报告。 五、 中文摘要在 400 字以内，有 3 4 个关键词，外文摘要在 2000 字符以上。 六、 至少完成 纸 4 张和一份 1 万字以上的设计计算说明书。 四、接受任务学生： 机械 91 班 姓名 陈 晟 五、开始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师 签名 签名 签名 教 研 室 主 任 学科组组 长研究所所长 签名 系主任 签名 2012 年 11 月 12 日 要 毕业设计我的课题是液压起重台车设计。 设计该液压起重台车主要是用于及时更换机床工具，其特征是用车轮行驶，可制动，用脚进行液压提升和下降，承重 500 公斤，工作台高度可从 660节到 960设计过程中，对主要受力零件进行了强度、稳定性的分析及计算，使设计零件达到安全指标。并且对其中受力最大的零件 柱塞杆进行了有限元分析。该液压起重台车比起现代化的电动起重 车显得极为落后，但本设计结构设计简单、合理，而且成本低廉、操作方便 ,是非常实用的一部运输工具。论文最后还对起重台车的工作原理进行了介绍，并附有使用和维护的说明。 关键词： 液压；强度计算；工作原理；液压系统 y he is to up in to is on 006060In on to to on to up to to is of is to up of to on of V 目录 摘 要 . . 录 . V 第一章 绪论 . 1 际起重市场分析 . 1 重机发展趋势 . 1 展超大型起重机 . 1 你起重机大量涌现 . 2 缩臂结构不断改变 . 3 压系统的类型 . 3 压系统的回路 . 3 第二章 原始数据及设计要求 . 5 计原始参数 . 5 计要求 . 5 第三章 强度及稳定性计算 . 7 压缸的设计 . 7 定液压缸的工作压力 . 7 定液压缸内径 . 7 压缸的壁厚和外径的计算 . 7 筒变形的计算 . 8 塞杆的强度计算 . 8 杆稳定性计算 . 10 偏心载荷时的纵向弯曲极限力 . 10 受偏心载荷时的纵向弯曲极限力 . 11 塞杆最大容许行程的计算 . 12 踏泵的一些计算 . 13 踏泵油箱所有油量的计算 . 13 塞运动到最高处时，所需踏的次数 . 13 柱塞油泵所能产生的压力 . 14 位弹簧的一些参数计算 . 15 第四章 工作原理介绍 . 18 压工作原理图如下： . 18 压传动的工作原理 . 19 压油管的选择 . 19 压油管的选择 . 19 压油管接头的选择 . 19 箱的选择 . 20 第五章 液压系统的使用和维护 . 22 压油的选择及使用 . 22 护注意事项 . 24 压系统的发热验算 . 24 第六章 限元分析 . 25 目的 . 25 三维实体造型 . 25 有限元分析 . 27 第七章 结论 . 32 致谢 . 33 参考文献 . 34 液压起重台车设计 1 第一章 绪论 近 20 年世界工程起重机行业发生了很大变化。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，导致世界市场进一步趋向一体化。目前世界工程起重机年销售额已达 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，世界市场主要集中在北美、日本和欧洲。 美国既是生产工程起重机的主要国家，又是最大的世界市场之一。由于日本、德国起重机工业的迅速发展及 品的兴起，美国厂商曾在 60 70 年代世界市场中占有的主导地位受到削弱，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，特雷克斯起重机公司的崛起即是例证。 近年来，随着工程建设规模的扩大，起重安装工程量越来越大，吊装能力、作业 半径和机动性能的更高要求促使起重机发展迅速，具有先进水平的塔式起重机和汽车起重机已成为机械化施工的主力。 相对于其他起重机，液压起重机不仅具有移动方便，操作灵活，易于实现不同位置的吊装等优点，而且对其进行驱动和控制的液压系统易于实现改进设计。随着液压传动技术的不断发展，液压汽车起重机已经成为各起重机生产厂家主要发展对象。 由于各重点工程向大型化发展，所需构件和配套设备重量不断增加，对超大型起重设备的需求日趋增长。 1992 年 200t 以上伸缩臂式起重机的世界 销量为 90 台，到 1997 年增至 130 台。德国厂商在起重机大型化发展进程中处于领先地位。世界市场中 150t 以上的大吨位起重机多数是由利勃海尔和德马泰克公司提供的。利渤海尔 是目前世界最大的 品，起重量 800t，安装 了 超起装置后型号变更为 ，最大起重量增至 1000t。 德马泰克公司 1997 年推出的 安装 了 超起装置后，最大起重量可从 650t 增至 800t。 目前世界上起重吨位最大的整装式伸缩臂起重机，行驶状态不需拆下吊臂分别运输。 住友建机、多田野和加 藤公司曾于 1989 年相继推出 360t 汽车起重机。住友建机在 90年代开发出 80t 250t 共 4 种 品。多田野也在 90 年代相继推出 100t 550t 共 6 种无锡太湖学院学士学位论文 2 特大型 品。加藤公司则研制成 500t 汽车起重机。目前日本生产的特大型起重机仅在国内销售。 液压传动的主要缺点是漏油问题难以避免。为了防止漏油问题，元件的制造精度要求比较高。油液粘度和温度的变化会影响机构的工作性能。液压元件的制造和系统的调试需要较高的技术水平。 从液压传动的优缺点来看，优点大于缺点，根据国际上起重机的发展来看，不论 大小吨位都采用液压传动系统。纵观众多用户的反馈意见，液压式汽车起重机深受他们的欢迎和好评。 优点 液压传动的起重机，结构上容易实现标准化，通用化和系列化，便于大批量生产时采用先进的工艺方法和设备。此种起重机作业效率高，辅助时间短，因而提高了起重机总使用期间的利用率，对加速实现四个现代化大有好处。 缺点 液压传动的主要缺点是漏油问题难以避免。为了防止漏油问题，元件的制造精度要求比较高。油液粘度和温度的变化会影响机构的工作性能。液压元件的制造和系统的调试需要较高的技术水平。 从液压传动的优缺点来看 ，优点大于缺点，根据国际上起重机的发展来看，不论大小吨位都采用液压传动系统。纵观众多用户的反馈意见，液压式汽车起重机深受他们的欢迎和好评。所以液压起重台车决定采用液压传动的形式。 起重机向微型化发展，是适应现代建设要求而出现的新趋势。 10 年前开发的神钢t)是世界首台装有下俯式吊臂的 “迷你 ”(品。目前下俯式吊臂已成为 “迷你 ”起重机的重要标志。这种新概念设计已成功移植到德马泰克 5t)和加藤5t)等较大吨位起重机上。 小松公司曾在 90 年代初、中期相继推出了装有下俯式吊臂的 t)和0t)“迷你 ”品。该公司还曾于 1993 年和 1997 年分别推出了另外两种别具特色的 ( (12t)“迷你 ”资料介绍， 与 是世界首批装有全自动水平伸缩副臂的轮式起重机。它们将轮式起重机公路行驶能力与专用伸缩臂架技术融为一体，且具有塔机功能，可越过屋顶或其他障碍物靠近 作业面，能替代小型自行架设塔机或大型折叠臂式随车起重机。 液压起重台车设计 3 利渤海尔 (90t)和 型 (160t)品，采用了装有 “缸自动伸缩系统的卵圆形截面主臂。这种卵圆形截面主臂在减轻结构重量和提高起重性能方面具有良好效果。目前卵圆形吊臂已列入利勃海尔新产品标准部件，装有世界最长的 7节 84m 卵圆形截面主臂的 (500t)品，也采用这种单缸伸缩系统。格鲁夫开发的单缸伸缩系统要早于利勃海尔公司，但格鲁夫早期采用的单缸 伸缩系统伸缩速度较慢。此外，德马泰克大吨位起重机主臂也采用卵圆形截面。 格鲁夫 50t)和 80t)两种 品，采用了装有双销双锁自动伸缩系统的 U 形截面主臂，伸臂速度较快 (平均 9m/s 左右 )。伸缩系统由电子式起重机操作装置控制，可将主臂自动伸至各种选定臂长。据报道，美国谢迪 格鲁夫工厂将采用德国工厂的主臂制造技术，原有梯形主臂将被淘汰，原因是焊接工艺复杂，制造成本高。 压系统的类型 压系统的 回路 液压系统要实现其工作目的必须经过动力源 控制 机构 机构三个环节。其中动力源主要是液压泵；传输控制装置主要是一些输油管和各种阀的连接机构；执行机构主要是液压马达和液压缸。这三种机构的不同组合就形成了不同功能的液压回路。 泵 马达回路是起重机液压系统的主要回路，按照泵循环方式的不同有开式回路和闭式回路两种。 开式回路中马达的回油直接通回油箱，工作油在油箱中冷却及沉淀过滤后再由液压泵送入系统循环，这样可以防止元件的磨损。但油箱的体积大，空气和油液的接触机会多，容易渗入。 对起重机来说，起升动作是最频繁的动作。目前最常用的 起升液压系统为定量泵、定量或变量马达开式液压系统，然而，现代施工对起升系统提出了新的要求：节能、高效、可靠以及微动性、平稳性好。为了适应这些新的要求，以前的定量泵将逐步被先进可靠的具有负载反馈和压力切断的恒功率变量泵所取代，先前的定量马达或液控变量马达也将被电控变量马达所取代。这种系统将能有效的达到轻载高速、重载低速和节能的效果。 无锡太湖学院学士学位论文 4 纵、控制系统 机械式操纵是汽车起重机最简单、最广泛使用的一种操纵方式，液比例操纵系统在我厂也己广泛使用并相当成熟，操作性能得到了很大的提高；然而，最有发 展前途的还是电比例操纵系统，借助于计算机技术和可编程技术，汽车起重机将向智能化发展。 除此之外，液压系统在以下几方面也体现出明显的发展趋势： （ 1） 、采用国际化配套，对系统性要求较高的液压元件如泵、阀、马达等采用国际化配套可提高产品的可靠性，另外，国外使用成熟、量大价廉的元件在国内也广泛使用。 （ 2） 、采用卡套式接头，由于卡套式接头在控制系统污染、防泄露等方面具有很强的优越性，使用卡套式接头能大大减少故障率和早期反馈率。 （ 3） 、在系统中设计速度分档，由于不同施工项 目的不同要求，对起重机各动作速度的要求也不一样，速度分档技术也应运而生，设计不同的速度档位，以适用不同工况的要求。 （ 4） 、广泛使用高度集成的、模块化阀组，能简化管路，有效的减少液组，提高效率， 节约能量， 同时易于维护。 （ 5） 、向计算机技术领域的纵深渗透，汽车起重机将向无线遥控技术、远程诊断服务技术、黑匣子自我保护技术等方向发展，为了实现整机的功能，液压技术将同计算机技术相互渗透，共同发展。 液压起重台车设计 5 第二章 原始数据及设计要求 1：承 重 500即 F=500：工作行程可从 660节到 960 300方案一 : 1：用车轮行驶 2：车轮可制动 3：用脚进行液压提升和下降 外型结构如图所示： 图 压起重及台车外形图 无锡太湖学院学士学位论文 6 图 压起重台车结构图 方案二： 用车轮行驶，和制动都可以不变，只要把先前的脚踏泵改为电动机形式，来实现液压的上升和下降。不过这种方案的缺点就是要求比较高一般不怎么采用。因为设计时也要考虑到该产品 的经济性，广泛性多方面的渠道考虑的。然而改为电动的液压千斤顶工作原理一样。 工作原理及组成部分： 1. 泵体由电动机，油泵，综合阀，换向阀，油箱，车轮，等组成。 2. 泵体部分：有电机直接带动偏心轴旋转，使柱塞沿着大油缸做往返运动，使油分别从 高低压进油阀吸入，后从高低压出油阀压出分别进入综合阀的高压油路和低压油路。 3. 综合阀体：由阀体的安全阀，高压路中的额高压单向阀，低压油路中的低压单向阀，安全阀，减压阀，换向阀组成。 经分析讨论最后决定采用第一种 方案。 液压起重台车设计 7 第三章 强度及稳定性计算 液压缸的工作压力的决定应从结构尺寸，经济性等方面综合考虑。 工作压力取高。系统结构紧凑。但泵压高，易引起液压冲击，且密封要求高；工作压力低，则相反。根据教科书表 4 1 暂取 p=确定液压缸内径 由于本液压缸采用单作用柱塞缸，故 ,据教科书公式可得 D= 液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来确定。从材料力学可知。承受内压力的圆筒。其内应力分布规律因壁厚的不同而异，一般可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒之分。因而计算公式也不一样。本方案采用后壁计算公式进行计算。 由公式 4 )(2 式中 液压缸壁厚 试验压力，一般比液压缸工作压力 20 30 ） 液压缸材的许用应力。 锻钢 =110 120取 =11020 =入公式得 无锡太湖学院学士学位论文 8 5 D 外 =D+2 = 于本缸体结构考虑到稳定性等一些因素 ,缸体采用外方内圆的结构 ,外圆方身为 75 40=该系统的工作压力为 : P=22/ 0 承受内压的厚壁缸筒，其筒壁任意直径 DD x )1()21()( 2122221 式 中 筒壁任意直径的伸长量 D 缸筒内径 D=401 缸筒外径 5 缸体内油压力 P= 材料的弹性模数，对于钢取 E=106公斤 /厘米 2 U 泊松系数，对于钢取 U=0.3 )2622 = 柱塞杆结构示意图： 液压起重台车设计 9 图 塞杆结构示意图 由于采用柱塞油缸，故柱塞直径 d=40：柱塞杆在稳定工作状况。如果尽受轴向拉力或压力载荷时，便可近似的在于直杆承受拉压载荷的简单计算公式进行计算： 柱塞杆 应力 42 式中 F 柱塞杆所受的轴向载荷 F=500 柱塞杆的直径 d=40 柱塞杆制造材料的许用应力 取 =120200 =22/故稳定状态下，满足强度条件。 2：如果柱塞杆在工作时如果受到弯曲作用较大（如承受偏心载荷等），就要按压（拉），弯联合作用来计算柱塞杆的强度： =公斤 /厘米 2) 式中 A 柱塞杆的面积 A=（ /4） 42=4（ W 柱塞杆断面模（ W=（32） W=（32） 43=2 M 柱塞所承受的弯曲力矩。因塞杆仅受纵向载荷所以 M=P 无锡太湖学院学士学位论文 10 P=500虑到最危险情况 取0 = 500/4 +500 20/2 =1632全系数 n= s/ 式中 s 材料屈服极限 （公斤 /厘米 2） 由手册查得 45# s=3530（公斤 /厘米 2） 所以 n= 、弯的联合作用的强度条件。 油缸受纵向力后 缸体轴线产生弯曲，当纵向力达到极限力 缸产生纵向弯曲，即出现不稳定状态，这是不允 许的 当长细比 时 按欧拉公式 : 千克）(24 时 按高登 千克）()(1 2式中： L 活塞杆计算长度，即在油缸柱塞全部伸出时，活塞杆顶端的连接点与油缸支承点间的距离 L=76(K 活塞杆断面最小回转半径 K= 4 6 m 柔性系数 对钢取 m=85（表 11 液压起重台车设计 11 n 末端条件系数， n=1/4（表 11 因为6 采用欧拉公式计算 k 624 3 0 因为 0 01 1 3 0 2 所以满足无偏心载荷时的纵向弯曲极限力的条件 在设计时应尽量使轴向压缩载荷与油缸的轴线一致，但在实际中如承受偏心载荷时，可以用下列公式计算其纵向弯曲极限力 克）(s e s 柱塞杆材料的屈服强度 s=3530d 柱塞杆直径 d=4 a 活塞杆断面积 A=（4） e 载荷的偏心量 e=20()( 式中： E 材料弹性模数 106 活塞杆计算长度 L=76(无锡太湖学院学士学位论文 12 K 柱塞杆最小回转半径 4 76( 1 3 0 2)( 6 k 因为 e c 22 所以08112048143530s e 因为 所以满足条件 塞杆最大容许行程的计算 为了保证柱塞杆不产生纵向弯曲，柱塞杆纵向容许压缩载荷 式中 取 2.2 可 得 式中 d 活塞杆直径 d=4(N 末端条件系数 n=41(表 11P 柱塞杆纵向压缩载荷 （公斤） P=500( 安全系数 n=以 332 压起重台车设计 13 故可满足使用要求。 a：柱塞上升 所需的油液的体积 4） 42 30=4 30=b:油箱的实际有效体积 6 10 5=800（ 需踏的次 数 小柱塞直径为 25程 30小柱塞上下运动一次所压出的油液体积为 4)3=所需的踏脚次数 次）( 14 2 根据零件图和部件图，可将小柱塞油泵所受的力简化成下列受力构件。 显示图下，并进行分析计算压力能否达到要求，实现机械能的传动。 图 柱塞油泵压力图 图中： 人作用于踏脚上的作用力，取 =30 小柱塞上所受的作用力。 根据 0M=0，可列出下列平衡方程式 253 = 35 液压起重台车设计 15 =3525330= 所以小柱塞所能产生的最大压力 2P =2221/ 64 式中 1d 小柱塞的直径， 1d =P =421d =kg/ 所以 2P P=kg/ 故所产生的油压能够满足使用要求 . 的一些参数计算 (1)弹簧材料的选择及其机械特性 . 弹簧材料一般采用碳素弹簧钢丝一组 ,其机械特性能可按如下的方法确定 . b按 b=1700kg/允许扭转极限应力 = 允许扭转工作应力 = 2/6 8 01 7 0 04.0 剪切弹性模数 初步选定钢丝直径为 2mmd 则 G=8200 (2)弹簧指数 根据有关表格 ,对 d=6的钢丝 . C 可取 4 12 故暂取 C=12 K = 4 )确定弹簧钢丝直径 d t 取 d=4)弹簧中径和内径的确定 . 中径 D 无锡太湖学院学士学位论文 16 内径 3821 (5)确定弹王节距 t 32 22 , 取 (6)弹簧的自由高度及弹王有效圈数 弹簧的自由高度 00定0H=1000H= 得 714 T ) 弹簧总圈数 1n 1n ）n 为了使弹