〔大学论文〕液压升降机设计（含word文档） .pdf

液压升降机设计液压升降机设计 专专业业矿山机电矿山机电 08-508-5（1 1）班）班 作者姓名作者姓名 指导教师指导教师 定稿日期：定稿日期：定稿日期：定稿日期：2012201220122012 年年年年 04040404 月月月月 21212121 日日日日 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxxxxx 机械工程系毕业设计（论文）任务书机械工程系毕业设计（论文）任务书 学生姓名专业班级矿山机电 08-5（1）班 设计(论文)题目液压升降机设计 接受 任务 日期2011 年 5 月 1 日完成任务日期2011 年 6 月 15 日 指导教师指导教师单位xxx 设计论文内容目标 通过本次论文设计培养学生对问题分析能力 ，提高学生对事故处理能 力。从而达到对事故发生预见性分析处理事故于未发生。 设计论文要求 通过本次论文设计培养学生对问题分析能力 ，提高学生对事故处理能 力。从而达到对事故发生预见性分析处理事故于未发生。 论文指导记录 5 月 1 日接受任务； 5 月 2 日确定题目； 5 月 3 日 查找相关资料； 5 月 20 日初稿完成； 6 月 5 日二稿完成； 6 月 15 日定稿 参考资料 1 黄宏甲、黄谊、王积伟主编 液压与气压传动北京：机械 工业出版社2001 2 刘连山主编流体传动与控制 北京： 人民交通出版社1983 3 张利平、邓钟明主编 液压气动系统设计手册北京：机械 工业出版 注：此表发给学生后由指导教师填写，学生按此表要求开展毕业设计（论文）工作。 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxxxxx 机械工程系毕业设计（论文）成绩表机械工程系毕业设计（论文）成绩表 学生姓名专业班级矿山机电 08-5（1）班 设计(论文)题目液压升降机设计 指导教师（签名）指导教师单位xxx 指 导 教 师 评 语 评阅成绩：评阅教师签字： 年月日 答 辩 记 录 成绩：提问教师签字： 年月日 答 辩 小 组 意 见答辩成绩：答辩小组组长签字： 年月日 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系3 摘要摘要摘要摘要 本次设计的题目是全液压升降机的设计，它主要包括三个部分的内容：主机 的设计，液压系统的设计，控制部分的设计。在本设计中将液压系统的设计做为 主要的内容进行设计， 主机的设计根据升降台工作时的主要工作部件进行大概的 估算。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。 关键字：升降机关键字：升降机关键字：升降机关键字：升降机液压系统液压系统液压系统液压系统执行元件执行元件执行元件执行元件 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系4 abstractabstractabstractabstract this design topic is the entire plunger elevator design, it mainly includes three partial contents: host computer design, hydraulic system design, control section design. makes in this design the hydraulic system design for the main content carries onthedesign,timethehostcomputerdesignbasis shengjiangtai work main working part carries on the general estimate. the hydraulic system design has mainly included the powersupply,checksthepart,thefunctionalelement, auxiliarypartdesign.thecontrolsectiondesignfor supplements the part, mainly designs the check circuit diagram. keywords:keywords:keywords:keywords:elevatorelevatorelevatorelevator hydraulichydraulichydraulichydraulic systemsystemsystemsystem functionalfunctionalfunctionalfunctional elementelementelementelement 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系5 目录目录目录目录 摘要摘要3 3 3 3 abstractabstractabstractabstract4 4 4 4 第第 1 1 1 1 章章 绪绪 论论 7 7 7 7 第第 2 2 2 2 章章 液压升降机的设计液压升降机的设计9 9 9 9 2.1 升降机为全液压系统，相关工艺参数为：.9 2.2 工况分析.9 2.3 升降机机械结构形式和运动机理.9 2.4 升降机的机械结构和零件设计.10 2.5 升降机系统的设计.22 2.6 执行元件速度和载荷.23 2.7 速度和载荷计算.23 第第 3 3 3 3 章章 液压系统方案的拟定液压系统方案的拟定27272727 3.1 系统压力的初步确定.27 3.2 液压执行元件的主要参数.27 3.3 油路循环方式的分析和选择.32 3.4 开式系统油路组合方式的分析选择.33 3.5 调速方案的选择.33 3.6 液压系统原理图的确定.34 3.7 油泵和电机选择.34 3.8 控制阀的选用.38 3.9 管路，过滤器，其他辅助元件的选择计算.39 3.10 液压元件的连接.42 第第 4 4 4 4 章章 油箱及液压缸的设计油箱及液压缸的设计44444444 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系6 4.1 油箱的容积.44 4.2 缸筒.46 4.3 活塞和活塞杆.49 4.4 活塞杆导向套.51 4.5 排气装置.52 4.6 进出油口尺寸的确定.52 4.7 密封结构的设计选择.53 4.8 性能验算.53 总结总结55555555 致谢致谢56565656 参参 考考 文文 献献 57575757 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系7 第第第第 1 1 1 1 章章章章绪绪绪绪 论论论论 这次毕业是学校为我们每个工科学生安排的一次实践性的总结， 使就业前的 一次大练兵，是对每个学生三年来所学知识的总体检测，使我们为进入工厂工作 做好了准备。 本次设计的主要任务是液压升降机的设计，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： （1）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%。 （2）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。 （3）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。 （4）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。 （5）液压装置易于实现过载保护。 （6）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。 我国的液压技术是在新中国成立以后才发展起来的。自从 1952 年试制出我 国第一个液压元件齿轮泵起，迄今大致经历了仿制外国产品，自行设计开发 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系8 和引进消化提高等几个阶段。 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系9 进年来，通过技术引进和科研攻关，产品水平也得到了提高，研制和生产出 了一些具先进水平的产品。 目前，我国的液压技术已经能够为冶金、工程机械、机床、化工机械、纺织 机械等部门提供品种比较齐全的产品。 但是，我国的液压技术在产品品种、数量及技术水平上，与国际水品以及主 机行业的要求还有不少差距，每年还需要进口大量的液压元件。 今后，液压技术的发展将向着一下方向： （1）提高元件性能，创制新型元件，体积不断缩小。 （2）高度的组合化，集成化，模块化。 （3）和微电子技术结合，走向智能化。 总之，液压工业在国民经济中的比重是很大的，他和气动技术常用来衡量一 个国家的工业化水平。 本次设计严格按照指导要求进行，其间得到老师和同学们的帮助，在此向他 们表示诚挚的谢意。 由于本人水平和知识所限，其中错误在所难免，恳望老师予以指导修正。 第第第第 2 2 2 2 章章章章液压升降机的设计液压升降机的设计液压升降机的设计液压升降机的设计 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系10 2.1 升降机为全液压系统，相关工艺参数为： 额定载荷：2500kg 最低高度：200 mm 最大起升高度：1500mm 最大高度：1700mm 平台尺寸：4000x2000mm 电源：380v,50hz 2.2 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。 2.3升降机机械结构形式和运动机理 2.3.12.3.12.3.12.3.1 升降机的运动机理升降机的运动机理 升降机的基本运动机理如下图所示： 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系11 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系12 图 2-1 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 23 ,o o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。 2.4 升降机的机械结构和零件设计 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。 23 o o之间的距离和液压缸的工作行程。 设 23 o ox=( 01xm,即支架和地板垂直时的高度应大于1.5m,这样才能保证其最 大升降高度达到1.5m，其运动过程中任意两个位置的示意图表示如下： n1 n m1 m o1 o b1b c1 c a 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系13 图 2-2 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 ,根据其水平位置的几何位置关系可得： 4 0 4 x t 50 工 作 压 力p （mpa） 5-7 由于该液压缸的推力即牵引力为 10kn，根据上表，可以初步确定液压缸的 工作压力为：p=2mpa。 3.2 液压执行元件的主要参数 3.2.13.2.13.2.13.2.1 液压缸的作用力液压缸的作用力 液压缸的作用力及时液压缸的工作是的推力或拉力， 该升降台工作时液压缸 产生向上的推力，因此计算时只取液压油进入无杆腔时产生的推力： f= 2 cm pd 4 式中： p液压缸的工作压力pa 取 p= 5 (20-3) 10 pa d活塞内径m0.09m cm 液压缸的效率0.95 代入数据: f = 3 25 (90 10 )(203) 100.95 4 f = 10.3kn 即液压缸工作时产生的推力为 10.3kn。 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系30 表 3-2 回路特点 进油路调速 进油路调速 回油装被压阀 回油路调速 背压值 1-2x10 2-5x10 6-10x10 系统被压经验数据 3.2.23.2.23.2.23.2.2 缸筒内径的确定缸筒内径的确定 该液压缸宜按照推力要求来计算缸筒内经，计算式如下： 要求活塞无杆腔的推力为 f 时，其内径为： 4 cm f d p = 式中：d活塞杆直径 缸筒内经m f无杆腔推力n p工作压力mpa cm 液压缸机械效率0.95 代入数据： d= 3 4 10 10 2 10 0.95 =0.083m d= 83mm 取圆整值为d=90mm 液压缸的内径， 活塞的的外径要取标注值是因为活塞和活塞杆还要有其它的 零件相互配合，如密封圈等，而这些零件已经标准化，有专门的生产厂家，故活 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系31 塞和液压缸的内径也应该标准化，以便选用标准件。 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系32 3.2.33.2.33.2.33.2.3活塞杆直径的确定活塞杆直径的确定 （1）活塞杆直径根据受力情况和液压缸的结构形式来确定 受拉时：(0.30.5)dd= 受压时：5pmpa(0.30.5)dd= 5p7mpa (0.50.7)dd= p7 mpa0.7dd= 该液压缸的工作压力为为：p=2mpa5mpa,取0.5 ,45dd dcm=。 （2）活塞杆的强度计算 活塞杆在稳定情况下，如果只受推力或拉力，可以近似的用直杆承受拉压载 荷的简单强度计算公式进行： 6 2 10 4 f d = 式中：f活塞杆的推力n d活塞杆直径m 材料的许用应力mpa活塞杆用 45 号钢 ,340,2.5 s s mpa n n = 代入数据： 36 3 2 10 10104 3.14 (45 10 ) = =6.3mpa 活塞杆的强度满足要求。 （3）稳定性校核 该活塞杆不受偏心载荷，按照等截面法，将活塞杆和缸体视为一体，其细长 比为： l m n k 时， 2 2 k nej f l = 在该设计及安装形式中，液压缸两端采用铰接，其值分别为： 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系33 1,85,1260nmlmm= 4 jd k a = 将上述值代入式中得： l m n k 故校核采用的式子为： 2 2 k nej f l = 式中：n=1安装形式系数 e活塞杆材料的弹性模量钢材取 11 2.1 10epa= j活塞杆截面的转动惯量 4 64 d j = l计算长度1.06m 代入数据： 2113 4 2 3.142.1 103.14 (45 10 ) 64 1.06 k f = =371kn 其稳定条件为： k k f f n 式中： k n稳定安全系数，一般取 k n=24取 k n=3 f液压缸的最大推力n 代入数据： 371 3 k k f n =123kn 故活塞杆的稳定性满足要求。 3.2.43.2.43.2.43.2.4液压缸壁厚，最小导向长度，液压缸长度的确定液压缸壁厚，最小导向长度，液压缸长度的确定 3.2.4.13.2.4.13.2.4.13.2.4.1液压缸壁厚的确定液压缸壁厚的确定 液压缸壁厚又结构和工艺要求等确定，一般按照薄壁筒计算，壁厚由下式确 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系34 定： 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系35 2 y p d 式中：d液压缸内径m 缸体壁厚cm y p液压缸最高工作压力pa一般取 y p=（1.2-1.3）p 缸体材料的许用应力钢材取 100 110mpa= 代入数据： 6 6 1.3 2 109 0.117 2 100 10 cm = 考虑到液压缸的加工要求，将其壁厚适当加厚，取壁厚3mm=。 3.2.4.23.2.4.23.2.4.23.2.4.2最小导向长度最小导向长度 活塞杆全部外伸时， 从活塞支撑面重点到导向滑动面中点的距离为活塞的最 小导向长度 h，如下图所示，如果最小导向长度过小，将会使液压缸的初始挠度 增大， 影响其稳定性， 因此设计时必须保证有最小导向长度， 对于一般的液压缸， 液压缸最大行程为 l，缸筒直径为 d 时，最小导向长度为： 202 ld h+ 即 53090 71.5 202 hcm+=取为 72cm 活塞的宽度一般取(0.60.1)bd=，导向套滑动面长度a ，在d80mm时， 取a=(0.6-1.0)d，在d=80mm时，取a=(0.6-1.0)d，当导向套长度不够时，不宜 过分增大 a 和 b，必要时可在导向套和活塞之间加一隔套，隔套的长度由最小 导向长度 h 确定。 3.2.53.2.53.2.53.2.5液压缸的流量液压缸的流量 液压缸的流量余缸径和活塞的运动有关系，当液压缸的供油量 q 不变时， 除去在形程开始和结束时有一加速和减速阶段外， 活塞在行程的中间大多数时间 保持恒定速度 m v，液压缸的流量可以计算如下： cv va q = 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系36 式中：a活塞的有效工作面积对于无杆腔 2 4 ad = cv 活塞的容积效率采用弹形密封圈时 cv =1，采用活 塞环时 cv =0.98 max max cv av q = max v为液压缸的最大运动速度 m/s 代入数据： 2 3.14 0.90.1325 605.16 /min 0.98 4 max ql = 2 min 3.14 0.90.106 604.13 /min 0.98 4 ql = 即液压缸以其最大速度运动时，所需要的流量为5.16 /minl，以其 最小运动速度运动时，所需要的流量为4.13 /minl。 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. 3.3 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 3-1 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系37 油液循环方式 散 热 条 件 抗 污 染 性 系 统 效 率 其 它 限速制动形式 开 式 较方便，但油箱较大 较差，但可用压力油箱或其它改善 管路压力损失较大，用节流调速效率 低 对泵的自吸性能要求较高 用平衡阀进行能耗限速，用制动阀进 行能耗制动，可引起油液发热 闭 式 管路压力损失较小，容积调速效率高 对主泵的自吸性能要求低 较好，但油液过滤要求高 较好，需用辅泵换油冷却 液压泵由电机拖动时，限速及制动过程 中拖动电机能向电网输电，回收部分能 量 开式系统和闭式系统的比较 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，开始系统刚好能满足上述要求。 3.4 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。 3.5 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。 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系38 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 。 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系39 3.6 液压系统原理图的确定 初步拟定液压系统原理图如下所示；见下图： 1 34 2 5 6 7 9 1011 16 17 1819 13 14 8 12 15 图 3-1 3.7 油泵和电机选择 3.7.13.7.13.7.13.7.1 泵的额定流量和额定压力泵的额定流量和额定压力 泵的流量应满足执行元件最高速度要求， 所以泵的输出流量应根据系统所需 要的最大流量和泄漏量来确定： maxp qkqn 式中： p q泵的输出流量/minl k系统泄漏系数一般取 k= 1.1-1.3 max q液压缸实际需要的最大流量/minl n执行元件个数 代入数据： 1.1 5.16 422.7 /min p ql= 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系40 对于工作过程中始终用节流阀调速的系统，在确定泵的流量时，应再加上溢 流阀的最小溢流量，一般取3 /minl： 22.7325.7 /min p ql+= 泵的工作压力应该根据液压缸的工作压力来确定，即 maxp ppp+ 式中： p p泵的工作压力pa max p执行元件的最高工作压力 pa p 进油路和回油路总的压力损失。 初算时，节流调速和比较简单的油路可以取0.20.5mpa,对于进油路有调 速阀和管路比较复杂的系统可以取0.5 1.5mpa。 代入数据：20.52.5 p pmpa+= 考虑到液压系统的动态压力及油泵的使用寿命，通常在选择油泵时，其额定 压力比工作压力 p p大 25%-60% ，即泵的额定压力为 3.125mpa-4.0mpa，取 其额定压力为 4mpa。 3.7.23.7.23.7.23.7.2电机功率的确定电机功率的确定 （1） 液压系统实际需要的输入功率是选择电机的主要依据，由于液压泵存 在容积损失和机械损失，为满足液压泵向系统输出所需要的的压力和流量，液压 泵的输入功率必须大于它的输出功率，液压泵实际需要的输入功率为： 77 6 106 10 t i m pqpq p = 式中：p液压泵的实际最高工作压力pa q液压泵的实际流量/minl i p液压泵的输入功率kw t q液压泵向系统输出的理论流量/minl 液压泵的总效率见下表 m 液压泵的机械效率 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系41 7 6 10换算系数 代入数据： 6 7 2.5 1025.7 1.64 6 100.65 i pkw = （2）电机的功率也可以根据技术手册找，根据机械设计手册第三 版，第五卷，可以查得电机的驱动功率为 4kw，本设计以技术手册的数据为标 准 ，取电机的功率为 4kw。 根据上述计算过程， 现在可以进行电机的选取， 本液压系统为一般液压系统， 通常选取三相异步电动机就能够满足要求，初步确定电机的功率和相关参数如 下： 型号：1122ym 额定功率：4kw 满载时转速：2890 /minr 电流：8.17a 效率： 85.5% 净重： 45kg 额定转矩：2.2nm 电机的安装形式为5( 1)b v型，其参数为： 基座号：112m极数：4国际标准基座号：28 215f 液压泵为三螺杆泵，其参数如下： 规格：2 / e dl h25 6 标定粘度： 50 oe 10 转速：/minr2900 压力：mpa4 流量：/minl26.6 功率：kw4 吸入口直径：mm25 排出口直径：mm20 重量：kg11 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系42 允许吸上真空高度： m( 2 h o)5 制造厂：北京第二机床厂 说明： 三螺杆泵的使用、安装、维护要求。 使用要求：一般用于液压传动系统中的三螺杆泵多采用 20 号液压油或 40 号液压油，其粘度范围为 2 1723/ ( 50 ) o mms之间。 安装要求： 电机与泵的连接应用弹性连轴器， 以保证两者之间的同轴度要求， （用千分表检查连轴器的一个端面，其跳动量不得大于 0.03mm，径向跳动不得 大于 0.05mm.）,当每隔90o转动连轴器时，将一个联轴节作径向移动时应感觉轻 快。泵的进油管道不得过长，弯头不宜过多，进油口管道应接有过滤器，其滤孔 一般可用 40 目到 60 目过滤网，过滤器不允许露出油面，当泵正常运转后，其油 面离过滤器顶面至少有 100mm,以免吸入空气，甭的吸油高度应小于 500mm. 维护要求：为保护泵的安全，必须在泵的压油管道上装安全阀（溢流阀） 和 压力表。 3.7.33.7.33.7.33.7.3连轴器的选用连轴器的选用 连轴器的选择应根据负载情况，计算转矩，轴端直径和工作转速来选择。 计算转矩由下式求出： 9550 w cn p tkt n =()nm 式中： n t需用转矩，见各连轴器标准nm w p驱动功率kw n工作转速/minr k工况系数取为 1.5 代入数据： 4 1.5 955019.83 2890 c tnm= 据此可以选择连轴器的型号如下： 名称： 挠性连轴器(4323 84)gb弹性套柱销连轴器 许用转矩：31.5 n tnm= 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系43 许用转速：4700r/min 轴孔直径： 123 ,16,18,19d ddcm= 轴孔长度：y 型：l=42mm ,d=95mm 重量：1.9kg 3.8 控制阀的选用 液压系统应尽可能多的由标准液压控制元件组成， 液压控制元件的主要选择 依据是阀所在的油路的最大工作压力和通过该阀的最大实际流量， 下面根据该原 则依次进行压力控制阀，流量控制阀和换向阀的选择。 3.8.13.8.13.8.13.8.1 压力控制阀压力控制阀 压力控制阀的选用原则 压力：压力控制阀的额定压力应大于液压系统可能出现的最高压力，以保证 压力控制阀正常工作。 压力调节范围：系统调节压力应在压力调节范围之内。 流量：通过压力控制阀的实际流量应小于压力控制阀的额定流量。 结构类型：根据结构类性及工作原理，压力控制阀可以分为直动型和先导型 两种，直动型压力控制阀结构简单，灵敏度高，但压力受流量的变化影响大， 调 压偏差大，不适用在高压大流量下工作。但在缓冲制动装置中要求压力控制阀的 灵敏度高，应采用直动型溢流阀，先导型压力控制阀的灵敏度和响应速度比直动 阀低一些，调压精度比直动阀高，广泛应用于高压，大流量和调压精度要求较高 的场合。 此外，还应考虑阀的安装及连接形式，尺寸重量，价格，使用寿命，维护方 便性，货源情况等。 根据上述选用原则，可以选择直动型压力阀，再根据发的调定压力及流量和 相关参数，可以选择 dbd 式直动式溢流阀，相关参数如下： 型号：dbds6g10最低调节压力：5mpa 流量： 40l/min介质温度： 2070 oc 3.8.23.8.23.8.23.8.2 流量控制阀流量控制阀 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系44 流量控制阀的选用原则如下： 压力：系统压力的变化必须在阀的额定压力之内。 流量：通过流量控制阀的流量应小于该阀的额定流量。 测量范围：流量控制阀的流量调节范围应大于系统要求的流量范围，特别注 意，在选择节流阀和调速阀时，所选阀的最小稳定流量应满足执行元件的最低稳 定速度要求。 该升降机液压系统中所使用的流量控制阀有分流阀和单向分流阀， 单向分流 阀的规格和型号如下： 型号： fdl-b10h公称通径：10mm 公称流量:p,o 口40l/mina，b 口20l/min 连接方式：管式连接重量：4kg 分流阀的型号为：fl-b10 其余参数与单向分流阀相同。 3.8.33.8.33.8.33.8.3方向控制阀方向控制阀 方向控制阀的选用原则如下： 压力：液压系统的最大压力应低于阀的额定压力 流量：流经方向控制阀最大流量一般不大于阀的流量。 滑阀机能：滑阀机能之换向阀处于中位时的通路形式。 操纵方式：选择合适的操纵方式，如手动，电动，液动等。 方向控制阀在该系统中主要是指电磁换向阀，通过换向阀处于不同的位置， 来实现油路的通断。所选择的换向阀型号及规格如下： 型号：4we5e5of额定流量：15l/min 消耗功率：26kw电源电压：50,110 ,220hzvv 工作压力：a.b.p 腔25mpat 腔：6mpa重量：1.4kg 3.9 管路，过滤器，其他辅助元件的选择计算 3.9.13.9.13.9.13.9.1 管路管路 管路按其在液压系统中的作用可以分为： 主管路：包括吸油管路，压油管路和回油管路，用来实现压力能的传递。 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系45 泄油管路：将液压元件泄露的油液导入回油管或邮箱. 控制管路：用来实现液压元件的控制或调节以及与检测仪表相连接的管路。 本设计中只计算主管路中油管的尺寸。 （1）吸油管尺寸 油管的内径取决于管路的种类及管内液体的流速，油管直径 d 由下式确定： 0 4q d v = 式中：d油管直径mm q油管内液体的流量 3 /ms 0 v油管内的允许流速/m s 对吸油管，取 0 (0.5 1.5)/vm s=，本设计中取： 0 0.7/vm s= 代入数据： 3 3 4 26.660 10 1028.4 3.14 0.7 dmm = 取圆整值为：30dmm= （2）回油管尺寸 回油管尺寸与上述计算过程相同： 0 1.52.5/vm s=，取为 0 2/vm s= 代入数据： 3 3 4 26.660 10 1016.8 3.14 2 dmm = 取圆整值为：18dmm= （3）压力油管 压力油管： 0 34/vm s=，本设计中取为： 0 3/vm s= 代入数据： 3 3 4 26.6602 10 109.7 3.14 3 dmm = 取圆整值为：10dmm= （4）油管壁厚： 升降机系统中的油管可用橡胶软管和尼龙管作为管道，橡胶软管装配方便， 能吸收液压系统中的冲击和振动，尼龙管是一种很有发展前途的非金属油管， 用 于低压系统，压力油管采用的橡胶软管其参数如下： 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系46 内径：10mm 外径：型17.5-19.7mm 工作压力：型16mpa 最小弯曲半径：130mm 3.9.23.9.23.9.23.9.2过滤器的选择过滤器的选择 过滤器的选择应考虑以下几点： (1)具有足够大的通油能力，压力损失小，一般过滤器的通油能力大于实际 流量的二倍，或大于管路的最大流量。 (2)过滤精度应满足设计要求，一般液压系统的压力不同，对过滤精度的要 求也不同，系统压力越高，要求液压元件的间隙越小，所以过滤精度要求越高， 过滤精度与液压系统压力的关系如下所示： 表 3-3过滤精度与液压系统的压力关系 系 统 类 型 压 力m pa 过 滤 精 度 一 般 液 压 系 统伺 服 系 统 7 735 5 10 25 25-50 （3）滤芯应有足够的强度，过滤器的实际压力应小于样本给出的工作压力。 （4）滤芯抗腐蚀性能好，能在规定的温度下长期工作。 根据上述原则，考虑到螺杆泵的流量，选定过滤器为烧结式过滤器，其型号 及具体参数如下所示： 型号：270 16su bf流量：70 /minl 过滤精度：16m接口尺寸：27 2m 工作压力：0.520mpa压力损失:0.2mpa 生产厂:北京粉末冶金二厂 3.9.33.9.33.9.33.9.3 辅件的选择辅件的选择 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系47 液压系统常用接触式温度计来显示油箱内工作介质的温度， 接触式温度计有 膨胀式和压力式。本系统中选用膨胀式，其相关参数如下： 型号：11wng 测量范围： 00 3050cc， 00 050cc， 00 0500cc 名称：内表式工业玻璃温度计 压力表安装于便于观察的地方。其选择如下： 型号：y-60 测量范围：04.mpa 名称：一般弹簧管压力表 生产厂：上海宜川仪表厂 3.10 液压元件的连接 3.10.13.10.13.10.13.10.1 液压装置的总体布置液压装置的总体布置 液压装置的总体布置可以分为几种式和分散式两种。 集中式布置是将液压系统的油源、控制及调节装置至于主机之外，构成独立 的液压站，这种布置方式主要用于固定式液压设备。其优点是装配、维修方便， 从根本上消除了动力源的振动和油温对主机的影响。本液压系统采用集中式布 置。 3.10.23.10.23.10.23.10.2 液压元件的连接液压元件的连接 液压元件的连接可以分为管式连接、板式连接，集中式连接三种。这里介绍 整体式连接中的整体式阀板。它是本液压系统中将要采用的连接方式。 整体式阀板的油路是在整块板上钻出或用精密铸造铸出的， 这种结构的阀板 比粘合式阀板可靠性好，应用较多，但工艺较差，特别是深孔的加工较难。当连 接元件较多时，各孔的位置不易确定。它属于无管连接，多用于不太复杂的固定 式机械中。 采用整体式阀板时，需要自行设计阀板，阀板的设计可参考相关资料。 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系48 第第第第 4 4 4 4 章章章章 油箱及液压缸的设计油箱及液压缸的设计油箱及液压缸的设计油箱及液压缸的设计 油箱在系统中的主要功能为： 储存系统所需要的足够的油液;散发系统工作时 产生的一部分热量，分离油液中的气体及沉淀污物 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系49 4.1油箱的容积 油箱容积的确定是设计油箱的关键， 油箱的容积应能保证当系统有大量供油 而无回油时。最低液面应在进口过滤器之上，保证不会吸入空气，当系统有大量 回油而无供油时或系统停止运转，油液返回油箱时，油液不致溢出。 4.1.14.1.14.1.14.1.1 按使用情况确定油箱容积按使用情况确定油箱容积 初始设计时，可依据使用情况，按照经验公式确定油箱容积 p vq= 式中:v油箱的容积l p q液压泵的流量 经验系数见下表 表 4-1 行走机 械 低压系 统 中压系 统 锻压系 统 冶金机 械 12245761210 本升降机为为中压系统，取=5，则油箱的容量可以确定为: 5 26.6133 p vql= = 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系50 4.1.24.1.24.1.24.1.2按系统发热和散热计算确定油箱容量按系统发热和散热计算确定油箱容量 油箱中油液的温度一般推荐为 30-50 0c ，最高不超过 65 0c ，最低不低于 15 0c ，对于工具机及其它装置，工作温度允许在 40-55 0c 。 （1）油箱的发热计算 液压泵的功率损失： 1 (1)hp= 式中：p液压泵的输入功率 0 pq p =kw 0 p液压泵的实际输出压力pa q液压泵的实际输出流量/minl 液压泵的效率，该系统中为螺杆泵，0.65= 代入数据： 63 1 26.6 2.5 1010 60 (1 0.65) 0.65 h = 1 596.8hkw= （2） 阀的功率损失 其中以泵的流量流经溢流阀时的损失为最大： 1 hpq=kw 式中：p溢流阀的调整压力pa q经过溢流阀流回油箱的流量 3 /ms 代入数据： 63 2 3 6.3 1010315 60 h =kw （3） 管路及其它功率损失 此项损失包括很多复杂因素，由于其值较小，加上管路散热等原因，在计算 时常予以忽略，一般可取全部能量的 0.03-0.05，即 3 (0.030.05)hp=kw 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系51 取 63 3 26.6 2.5 1010 60 0.0351.2 0.65 h =kw 系统的总功率损失为： 123 596.831551.2963hhhh=+=+=kw （4） 油箱的容积计算 环境温度为 0 t时，最高允许温度为 y t的油箱，其最小散热面积为： min () y h a k tt = 2 m 设油箱的长宽高之比为 1:1:1-1:2: 3 时，油箱中油面高度达到油箱高度的 0.8 时，靠自然冷却时系统温度保持在最高温度 y t以下，散热面积用该式计算： 32 6.66av 2 m 令 min a=a， 得油箱最小体积为： 33 min ()10 y h v tt = 2 m 代入数据: min v 33 963 ()10 55 15 = min v=118l 根据手册就可以进行油箱的选取. 4.2缸筒 4.2.14.2.14.2.14.2.1 缸筒与缸盖的连接形式缸筒与缸盖的连接形式 缸筒与刚盖的连接形式如下： 缸筒和前端盖的连接采用螺栓连接，其特点是径向尺寸小，重量轻，使用广 泛， 端部结构复杂， 缸筒外径需加工， 且应于内径同轴， 装卸需要用专门的工具， 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系52 安装时应防止密封圈扭曲。 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系53 图 4-1 缸盖与后端盖的连接采用焊接形式，特点为结构简单尺寸小，重量轻，使用 广泛，缸筒焊后可能变形，且内径不易加工。 图 4-.2 4.2.24.2.24.2.24.2.2强度计算强度计算 缸筒底部为平面时， 可由下式计算厚度： 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系54 0.433 p d 式中：缸筒底部厚度m d缸筒内径m p筒内最大工作压力mpa 缸筒材料的许用应力mpa 代入数据： 2.5 0.433 0.09 100 =6.2mm 缸筒底部厚度应根据工艺要求适当加厚，如在缸筒上设置油口或排气阀， 均 应增大缸筒底部厚度。 当缸筒与刚盖采用螺纹连接时，钢筒螺纹处的强度按下式进行校核： 螺纹处的拉应力： 6 22 1 10 () 4 kf dd = mpa 螺纹处的切应力： 6 12 33 1 10 0.2() kk fd dd = mpa 合成应力： 22 3 n =+mpa 式中：d缸筒直径m f缸筒底部承受的最大推力n 1 d螺纹小径m k拧紧螺纹的系数不变载荷取k=1.25-1.5 ，变载荷取 k=2.54 1 k螺纹连接的摩擦系数 1 k=0.070.2，通常取 0.12 n 材料的屈服极限35 钢正火 n =27mpa 代入数据： 3 6 22 1.3 10.3 10 1014 3.14 (0.090.08376 ) 4 mpa = 液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计液压升降机设计 xxx|机械工程系55 3 6 33 1.3 0.12 10.3 100.088 101.8 0.2(0.090.088376 ) mpa = 合成应力为： 22 143 1.814.327mpa n mpa=+ = 4.2.34.2.34.2.34.2.3 缸筒材料及加工要求缸筒材料及加工要求 缸筒材料通常选用 20、35、45 号钢，当缸筒、缸盖、挂街头等焊接在一起 时，采用焊接性能较好的 35 号钢，在粗加工之后调质。另外缸筒也可以采用铸 铁、铸钢、不锈钢、青铜和铝合金等材料加工。 缸筒与活塞采用橡胶密封圈时，其配合推荐采用h9/f8，缸筒内径表面粗糙 度取 a r0.1 0.4 m=，若采用活塞环密封时，推荐采用h7/g6配合，缸筒内径 表面粗糙度取 a r0.20.4 m=。 缸筒内径应进行研磨。 为防止腐蚀， 提高寿命， 缸筒内表面应进行渡鉻， 渡鉻层厚度应在 30-40m， 渡鉻后缸筒内表面进行抛光。 缸筒内径的圆度及圆柱度误差不大于直径公差的一半， 缸体内表面的公差度 误差在 500mm 上不大于 0.03mm。 缸筒缸盖采用螺纹连接时，其螺纹采用中等精度。 4.2.44.2.44.2.44.2.4 缸盖材料及加工要求缸盖材料及加工要求 缸盖材料可以用 35，45 号钢，或 zg270-500，以及 ht250，ht350 等材料。 当缸盖自身作为活塞杆导向套时，最好用铸铁，并在导向表面堆镕黄铜， 青 铜和其他耐磨材料。 当单独设置导向套时， 导向材料为耐磨铸铁， 青铜或黄铜等， 导向套压入缸盖。 缸盖的技术要求：与缸筒内径配合的直