机械毕业设计（论文）-液压起重台车设计【全套图纸】

编编 号号 无锡太湖学院 毕毕业业设设计计（论论文文） 题目：题目： 液压起重台车设计液压起重台车设计 信机 系系 机械工程及自动化 专专 业业 学 号： 学生姓名： 指导教师： （职称：教授 ） （职称： ） 2013 年 5 月 25 日 全套全套图纸图纸，加，加 153893706 无锡太湖学院本科毕业设计（论文）无锡太湖学院本科毕业设计（论文） 诚诚 信信 承承 诺诺 书书 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 无锡太湖学院无锡太湖学院 信信 机机 系系 机械工程及自动化机械工程及自动化 专业专业 毕毕 业业 设设 计计论论 文文 任任 务务 书书 一、题目及专题：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：三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 一、设计要求： 承重 500Kg 工作行程可从 660 mm 调到 960mm 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。 四、 完成开题报告。 II 五、 中文摘要在 400 字以内，有 34 个关键词，外文摘要在 2000 字符以上。 六、 至少完成 A0 图纸 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：四、接受任务学生： 机械 91 班班 姓名姓名 五、开始及完成日期：五、开始及完成日期： 自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日 六、设计（论文）指导（或顾问）：六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师指导教师 签名签名 签名签名 签名签名 教教研研室室主主任任 学科组组长研究所所长学科组组长研究所所长 签名签名 系主任系主任 签名签名 2012 年年 11 月月 12 日日 III 摘摘 要要 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 660mm，调节到 960mm。在 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：关键词： 液压；强度计算；工作原理；液压系统液压；强度计算；工作原理；液压系统 IV Abstract My topic of The graduation project is the hydraulic pressure and hydraulic system design. Designs this hydraulic pressure to get up the heavy trolley mainly issues in promptly to replace the engine bed tool, its characteristic is with the wheel travel, may apply the brake, carries on the hydraulic pressure promotion and the drop with the foot, the load-bearing 500kilograms, the work table highly may from 660mm, adjust 960mm. In the design process, has carried on the intensity to the main stress components, the stable analysis and the computation, enables the design components to achieve the security target. And has carried on the finite element analysis to stress biggest components - plunger rod. This hydraulic pressure gets up the heavy trolley to compare modernized the electrically operated derrick car to appear extremely falls behind, but this design structural design simple, reasonable,moreover the cost is inexpensive, the ease of operation, is extremely practical transport means. The paper finally also to got up the heavy trolley principle of work to carry on the introduction, and attached the explanation which used and maintains. Key words: Hydraulic pressure;Strength calculation;Principle of work; The hydraulic system V 目录目录 摘 要 .III AbstractIV 目录.V 第一章 绪论 .1 1.1 国际起重市场分析 1 1.2 起重机发展趋势 1 1.2.1 发展超大型起重机 1 1.2.2 迷你起重机大量涌现 2 1.2.3 伸缩臂结构不断改变 3 1.3 液压系统的类型 .3 1.3.1 液压系统的回路 .3 第二章 原始数据及设计要求 .5 2.1 设计原始参数 5 2.2 设计要求 5 第三章 强度及稳定性计算 .7 3.1 液压缸的设计 7 3.1.1 确定液压缸的工作压力 7 3.1.2 确定液压缸内径 7 3.1.3 液压缸的壁厚和外径的计算 7 3.1.4 缸筒变形的计算 8 3.2 柱塞杆的强度计算 8 3.3 塞杆稳定性计算 10 3.3.1 无偏心载荷时的纵向弯曲极限力 10 3.3.2 承受偏心载荷时的纵向弯曲极限力 11 3.3.3 活塞杆最大容许行程的计算 .12 3.4 脚踏泵的一些计算 13 3.4.1 脚踏泵油箱所有油量的计算 13 3.4.2 柱塞运动到最高处时，所需踏的次数 13 3.4.3 小柱塞油泵所能产生的压力 P2.14 3.4.4 复位弹簧的一些参数计算 15 第四章 工作原理介绍 .18 4.1 液压工作原理图如下： 18 4.2 液压传动的工作原理 .19 4.3 高压油管的选择 19 VI 4.4 低压油管的选择 19 4.5 低压油管接头的选择 19 4.6 油箱的选择 20 第五章 液压系统的使用和维护 .22 5.1 液压油的选择及使用 22 5.2 维护注意事项 24 5.3 液压系统的发热验算 24 第六章 UG 有限元分析.25 6.1 目的 .25 6.2 三维实体造型 .25 6.3 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 第一章第一章 绪论绪论 1.11.1 国际起重市场分析国际起重市场分析 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 RT 和 AT 产品的兴起，美国厂商曾在 6070 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。 1.21.2 起重机发展趋势起重机发展趋势 1.2.11.2.1 发展超大型起重机发展超大型起重机 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 LTM1800 型是目 前世界最大的 AT 产品，起重量 800t，安装了超起装置后型号变更为 LTM11000D 型，最 大起重量增至 1000t。 德马泰克公司 1997 年推出的 AC650 型安装了超起装置后，最大起重量可从 650t 增 至 800t。AC650 是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 80t250t 共 4 种 AT 产品。多田野也在 90 年代相继推出 100t550t 共 无锡太湖学院学士学位论文 2 6 种特大型 AT 产品。加藤公司则研制成 NK5000 型 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。 1.2.21.2.2 迷你起重机大量涌现迷你起重机大量涌现 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 RK70(7t)是世界首台装有下俯式吊臂的“迷你”(Mini) RT 产品。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 AC25(25t)和加藤 CR- 250(25t)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 LW80(8t)和 LW100- 1(10t)“迷你”RT 产品。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 LT300 型(4.9t)和 LT500 型(12t)“迷你”RT。据资料介绍，LT300 型与 LT500 型是世界首 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 1.2.31.2.3 伸缩臂结构不断改变伸缩臂结构不断改变 利渤海尔 LTM1090/2(90t)和 LTM1160/2 型(160t)AT 产品，采用了装有“Telematik” 单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 LTM1500 型(500t)AT 产品，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 GMK6250(250t)和 GMK5180(180t)两种 AT 产品，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。 1 1. .3 3 液压系统的类型液压系统的类型 1 1. .3.13.1 液压系统的液压系统的回路回路 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。 1.3.21.3.2 起升液压系统起升液压系统 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 1.3.31.3.3 操纵、控制系统操纵、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 第二章第二章 原始数据及设计要求原始数据及设计要求 2.12.1 设计原始参数设计原始参数 1：承重 500kg ，即 F=500kg 2：工作行程可从 660mm 调节到 960mm。即 300mm 2.22.2 设计要求设计要求 方案一方案一: 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 2.1 液压起重及台车外形图 无锡太湖学院学士学位论文 6 图 2.2 液压起重台车结构图 方案二：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。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 第三章第三章 强度及稳定性计算强度及稳定性计算 3.13.1 液压缸的设计液压缸的设计 3.1.13.1.1 确定液压缸的工作压力确定液压缸的工作压力 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 41 暂取 p=0.8MPa 3.1.23.1.2 确定液压缸内径确定液压缸内径 由于本液压缸采用单作用柱塞缸，故 P2=0 ,P1=0.8MPa 根据教科书公式可得 D=1.13 P F 13 . 1 mm25.28 8 . 0 500 3.1.33.1.3 液压缸的壁厚和外径的计算液压缸的壁厚和外径的计算 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 4-24 可得 ) 1 3 . 1 4 . 0 ( 2 y y P P D 式中 液压缸壁厚 试验压力，一般比液压缸工作压力 P 大（2030） y p 液压缸材的许用应力。 锻钢 =110120MPa 取=110MPa =0.8+0.820=0.8+0.16=0.96MPa y P 代入公式得 无锡太湖学院学士学位论文 8 cm1055 . 0 ) 1 248. 1110 384 . 0 110 (125.14) 1 96 . 0 3 . 1110 96 . 0 4 . 0110 ( 2 25.28 D外=D+2=28.25+21.1=28.25+2.2=30.45mm 由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 7575mm.内径 =40mmD=28.25mm 故该系统的工作压力为: P= 2 2 / 8 . 39 40 4 500 cmkg S F 3.1.43.1.4 缸筒变形的计算缸筒变形的计算 承受内压的厚壁缸筒，其筒壁任意直径 Dx的伸长量可由下式进行计算: cmDuDu DDE PD Dx)1 ()21( )( 2 1 2 2 2 2 1 式中 筒壁任意直径的伸长量 x D D缸筒内径 D=40mm D1缸筒外径 D1=75mm P缸体内油压力 P=39.8kg/cm2 E材料的弹性模数，对于钢取 E=2.1106公斤/厘米 2 U泊松系数，对于钢取 U=0.3 = x D5 . 7)3 . 01 (4)3 . 021( 101 . 2)45 . 7( 4 8 . 39 22 622 =cm 4 6 105 . 1)25.563 . 1164 . 0( 101 . 225.40 2 . 159 3.23.2 柱塞杆的强度计算柱塞杆的强度计算 柱塞杆结构示意图： 液压起重台车设计 9 图 3.1 柱塞杆结构示意图 由于采用柱塞油缸，故柱塞直径 d=40mm 1：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 4 2 d F 式中 F柱塞杆所受的轴向载荷 F=500kg D柱塞杆的直径 d=40mm 柱塞杆制造材料的许用应力 取=120MPa=1200kg/ cm2 = 2 2 / 8 . 39 414 . 3 500 4 4 14 . 3 500 cmkg 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) W M A P 式中 A柱塞杆的面积 A=（/4）42=4（cm2） W柱塞杆断面模（cm3） W=（）d3 32 cmd4 W=（）43=2 32 M柱塞所承受的弯曲力矩。因塞杆仅受纵向载荷所以 M=P mox y 无锡太湖学院学士学位论文 10 P=500kg 考虑到最危险情况 取=20cm mox y = =500/4+50020/2=1632kg/ cm2 W M A P 安全系数 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= 2 . 2 1632 3530 s 故满足压、拉、弯的联合作用的强度条件。 3.33.3 塞杆稳定性计算塞杆稳定性计算 3.3.13.3.1 无偏心载荷时的纵向弯曲极限力无偏心载荷时的纵向弯曲极限力 油缸受纵向力后 缸体轴线产生弯曲，当纵向力达到极限力 PK后，油缸产生纵向弯曲， 即出现不稳定状态，这是不允许的 当长细比时nm K l 按欧拉公式: 千克）(10 02 . 1 6 2 4 l nd Pk 当长细比时nm K l 按高登.拉金公式: 千克）( )(1 2 k l n a Af P c k 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(cm) K活塞杆断面最小回转半径 K=cm d A J 1 4 =76 k l m柔性系数 对钢取 m=85（表 11-140） 液压起重台车设计 11 n末端条件系数，n=1/4（表 11-139） 5 . 42 4 1 85nm 因为=76 k l 5 . 42nm 采用欧拉公式计算 K P kg l nd Pk 6 2 4 10 02 . 1 kg1130210 76 4 4 1 02 . 1 6 2 2 因为 kgPkgPk50011302 所以满足无偏心载荷时的纵向弯曲极限力的条件 3.3.23.3.2 承受偏心载荷时的纵向弯曲极限力承受偏心载荷时的纵向弯曲极限力 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 Pk 千克）( sec 8 1 e A P s k 式中：s柱塞杆材料的屈服强度 s=3530kg/ cm2 d柱塞杆直径 d=4 a活塞杆断面积 A=（）d2=4 4 e载荷的偏心量 e=20(cm) )( k l EA Pk 式中：E材料弹性模数 2.1106 kg/ cm2 L活塞杆计算长度 L=76(cm) 无锡太湖学院学士学位论文 12 K柱塞杆最小回转半径 cm d A J K1 4 57 . 1 ) 1 76 ( 4101 . 2 11302 )( 6 k l EA Pk 因为 sec1 2 tg 157 . 1 11sec 22 tgtg 所以 kg e A P s k 1081 120 4 8 1 43530 sec 8 1 因为PPk 所以满足条件 3.3.33.3.3 活塞杆最大容许行程的计算活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 P 与极限力 PK的关系为 pnp kk 式中 为安全系数 取 k n2 . 2 k n 由kg ln nd P k 6 2 4 10 02 . 1 可得cm Pn n dl k 32 1001 . 1 式中 d活塞杆直径 d=4(cm) N末端条件系数 n= (表 11-139) 4 1 P柱塞杆纵向压缩载荷 （公斤） P=500(kg) 安全系数 n=2.2 k n 所以 332 10 5002 . 2 25 . 0 1601 . 1 1001 . 1 pn n dl k 液压起重台车设计 13 cmcm300 6 . 343 故可满足使用要求。 3.43.4 脚踏泵的一些计算脚踏泵的一些计算 3.4.13.4.1 脚踏泵油箱所有油量的计算脚踏泵油箱所有油量的计算 a：柱塞上升 30.0cm 所需的油液的体积 V1=（）4230=430=376.8cm3 4 b:油箱的实际有效体积 V2=16105=800（ cm3） V2 V1故可满足使用要求 3.4.23.4.2 柱塞运动到最高处时，所需踏的次数柱塞运动到最高处时，所需踏的次数 小柱塞直径为 25mm,行程 30mm 故小柱塞上下运动一次所压出的油液体积为 V3=()2.523=14.72 4 故所需的踏脚次数 次）(26 72.14 8 . 376 3 1 V V S 无锡太湖学院学士学位论文 14 3.4.33.4.3 小柱塞油泵所能产生的压力小柱塞油泵所能产生的压力 P2P2 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 3.2 小柱塞油泵压力图 图中：人作用于踏脚上的作用力，取 =30kg 小柱塞上所受的作用力。 根据=0，可列出下列平衡方程式 0 M =253 35 液压起重台车设计 15 =216.9（kg） 35 25330 所以小柱塞所能产生的最大压力= 2 P 2 2 2 1 / 2 . 44 5 . 2 4 9 . 216 4 cmkg d 式中小柱塞的直径，=2.5cm 1 d 1 d =44.2（kg/cm ） 2 P 4 2 1 d 2 5 . 2 4 9 . 216 2 所以P=39.8（kg/cm ） 2 P 2 故所产生的油压能够满足使用要求. 3.4.43.4.4 复位弹复位弹簧簧的一些参数计算的一些参数计算 (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. 按 YB248-64 选取. =1700kg/mm b b 2 允许扭转极限应力=0.5=0.5 b 2 /8501700mmkg 允许扭转工作应力=0.4= b 2 /68017004 . 0mmkg 剪切弹性模数 G 的确定. 初步选定钢丝直径为 2mmd5.5mm 则 G=8200kgf/cm 2 (2)弹簧指数 C 的确定 根据有关表格,对 d=2.56 的钢丝. C 可取 412 故暂取 C=12 K = 12 . 1 12 615 . 0 4124 1124615 . 0 44 14 CC C (3)确定弹簧钢丝直径 dmm ckFt 3 . 3 17004 . 0 12 . 1 12 9 . 216 6 . 1 6 . 1 2 取 d=3.5mm (4)弹簧中径和内径的确定. 中径5 .415 . 345 2 D 无锡太湖学院学士学位论文 16 内径38 21 dDD (5)确定弹王节距 t , 取 32 22 DD tmm D t14 8 . 13 3 2 (6)弹簧的自由高度及弹王有效圈数 n 的确定 弹簧的自由高度 dntH 0 根据踏脚的结构需要.定=100mm 0 H 0 H 由= 0 Hdnt 得7 14 5 . 3100 0 T DH n (7) 弹簧总圈数 1 n 1 n5 . 95 . 275 . 25 . 1 (）n 为了使弹簧受力后变形均匀,弹簧两端处最好错位 0 180 即要求总圈数以 0.5 为尾数,所以与 n 的关系要满足上式. 1 n 1 n (8) 弹簧螺旋角: 2 D t tg o arctg D t arctg6 5 . 4114 . 3 14 2 (9) 弹簧展开长度 Lmm nD o 1244 995 . 0 5 . 9 5 . 4114 . 3 6cos 5 . 9 5 . 4114 . 3 cos 12 (10)弹簧允许极限负荷 F j F j )(307 12 . 1 5 . 418 7005 . 014 . 3 5 . 3 8 2 2 3 kg KD d (11)弹簧刚度 K 的确定 K=)/(23 . 7 30 9 . 216 2 mmkg h F t mm K F f j j 46.42 23 . 7 307 液压起重台车设计 17 j ff8 . 0 2 j ff7 . 0 2 mmf30 2 取 jt FF3 . 0 1 jt FF3 . 0 1 kgFt1113703 . 0 1 取 j ff3 . 0 1 j ff3 . 0 1 mmf74.1246.423 . 0 1 mmfHH jj 54.5746.42100 0 mmfHH7030100 202 mmfHH26.8774.12100 101 故弹簧的工作图如下: 图 3.3 弹簧工作图 无锡太湖学院学士学位论文 18 第四章第四章 工作原理介绍工作原理介绍 4.14.1 液压工作原理图液压工作原理图如下：如下： 图 4.1 液压工作原理图 1踏脚 9大油缸 2小柱塞油缸 10回油管 3小柱塞 11卸荷阀 4单向进油弹子 12油箱 5进油管 13工作台 6压油管 14重物 7弹子 8大柱塞 液压起重台车设计 19 4.24.2 液压传动的工作原理液压传动的工作原理 该机构的工作原理类似于液压千斤顶.见原理图.当踏脚杆 1 向上运动时,小柱塞也随 之上升,小柱塞油缸 2 里的工作容腔容积不断增大形成局部真空.油箱内的液压油就在压 力作用下打开小缸的单向阀进入小柱塞的工作容腔.实现吸油过程.当脚踏手柄向下压时, 小柱塞被迫下移,于是液压油受到压缩,压力升高就关闭了小液压油缸的单向阀 5,同时又 打开单向阀 7,使工作油液进入大油缸 9,推动大柱塞 8 向上提起重物 14.反复几次就能将 重物起到一定高度.如果要使重物下降.只要转动卸荷阀 11,重力使重物落下,而液压油又 流回油箱. 4.34.3 高压油管的选择高压油管的选择 在液压系统中,常用的油管有钢管,铜管,尼龙管,橡胶管和塑料管等。 无缝钢管能承 受高压,价格低廉,但是装配时弯曲困难,通常用于高压系统中。铜管不易生锈,易于弯曲, 但价格昂贵,耐压较低,抗震能力差,用于压力小于 10Mpa 的系统中装配不便之处。橡胶管 常用于执行元件同油管一起运动的场合和很难装配的地方;但是价格高且又容易老化。低 压胶管是以麻线或棉织品为骨架;高压胶管以钢丝编织品或钢丝缠绕体为骨架,按承受压力 不同分别有一层,二层或三层钢丝骨架。尼龙管加热后可以随意弯曲成型,扩口,冷却后保持 形状不变,视材质不同,承受压力为 0.5-8Mpa。目前仅用于低压系统。塑料管可随意弯曲,也 可与液压元件一起运动,装配容易。由于工作压力，为便于油管的安装取 2 / 8 . 39cmkgP 胶管为高压油管.根据(HG4-406-75)，选用 4-200 钢丝编织胶管.内径 4mm, 外径 13mm. 工作压力 200kg/cm 4.44.4 低压油管的选择低压油管的选择 由于低压油管压力不大,故可采用的塑料管.214 4.54.5 低压油管接头的选择低压油管接头的选择 管接头是连接液压元件与管道或管道之间的可拆式元件。常用管接头有卡套式，扩 口式和焊接式，还有软管接头和快速接头等。管接头按路数又分直通，直角通，三通， 四通等。本设计要求连接可靠，拆装方便，密封性好。 根据机械设计手册(石油化学工业出版社) 选接头 10 JB 988-77 的胶管接头. 无锡太湖学院学士学位论文 20 4.64.6 油箱的选择油箱的选择 大油箱如图： 图 4.2 大油箱 液压系统中的油箱有整体式油箱，分离式油箱；开式油箱，闭式油箱；上置式，油 箱，下置式油箱和旁置式油箱等之分。整体式油箱是利用主机的内腔作为油箱，结构紧 凑，易于回收漏油，但维修不方便，散热条件不好，且会使主机产生变形。分离式油箱 单独设置，与主机分开，减少了油箱发热和液压源的振动对主机工作精度的影响，应用 较为广泛。开式油箱是油箱液面和大气相通的油箱，应用最广泛。而闭式油箱则是油箱 液面和大气隔绝。油箱整个密封，在顶部有一充气管,送入 0.05-0.07Mpa 的纯净压缩空 气。空气或者直接和油面接触,或者输到皮囊内对油液施压。这种油箱的优点在于泵的吸 油条件较好，但系统的回油管，泄油管要承受背压。油箱还须配置安全阀，电接点压力 表等以稳定充气压力，所以它只在特殊场合下使用。所谓上置式，下置式和旁置式油箱， 则是就液压泵相对于油箱的安装位置而言的。 设计要点： 1）排油管和吸油管应相隔较远，中间设有隔板，增加油液流动距离，便于沉淀。杂 质和析出油中气泡。 2）为了防止空气中及外界杂质进入油箱，油箱应有一定的可靠密封，用空气滤清器 与大气相通。 3）油箱位置必须安置得比机床低，但也不能太低，防止产生大量的泡沫。还有因为 油箱上要安装液压泵，电机和集成块，盖板必须要有足够的强度与刚度，一般是侧板的 3-4 倍。油箱内壁经酸洗和表面清洗后应涂与工作液相容的塑料薄膜或耐油清漆。 4）为了便于放油，油箱要有一定的斜度，并在最底处放置放油阀。对于不易开盖的 液压起重台车设计 21 油箱，要设置清洗孔，以便于油箱内部的清理。 本油箱尺寸 160mm X100mmX60mm 。可装油 0.01 立方米。油号夏天为 46#液压油， 冬天为 32#液压油，装入液压油时需进行 20 微米过滤，工作时液压油油温需高于 10 度， 低于 70 度，油温过高，则需冷却水强制冷却。液压油油温可由液位计读出。 无锡太湖学院学士学位论文 22 第五章第五章 液液压系统的使用和维护压系统的使用和维护 5.15.1 液压油的选择及使用液压油的选择及使用 液压介质的选择原则： 1）液压系统所处的环境 即液压是在室内或户外作业，还是寒区或温暖的地带工作， 周围有无明火或高温热源，对防火安全，保持环境清洁，防止污染等有无特殊要求。 2）液压系统的工况 如液压泵的类型，系统的工作温度和工作压力，设备结构或动 作的精密程度，系统的运转时间，工作特点，元件使用的金属，密封件和涂料的性质等 3）液压工作介质方面 如质量，理化指标，性能，使用特点，适用范围，以及对系 统和元件材料的相容性。 4）经济性 考虑液压工作介质的价格，更换周期，维护使用是否方便，对设备寿命 的影响等。 现查相关手册选用 YA-N32 号液压油，环境温度低于 5-10时采用 YA-N15 号液压 油；环境温度高于 30-35时采用 YA-N46 号液压油。还有液压油应保持清洁，无污物， 无水分，应定期进行检查和更换。新机的液压油在使用半年后要更换，同时清洗油箱， 管道及滤油器。此外以后半年或一年，更换新油一次。还有新油也必须过滤后才能用， 这些要根据使用环境来定，可延长可缩短使用周期。该液压系统选则的是 2LQ-U 型冷却 器。 液压介质的管理： 液压油的更换。松开放水旋塞，可释放油箱中的油。在 46 月以内要交换最初加入 的液压油，那以后，希望能每年交换一次液压油。滤网，请在每次交换液压油时用轻油 洗净。滤网如发生堵塞，会使大柱塞活动变慢，油泵发出噪音。因此一定要清洁滤网。 液压装置故障原因的 70是由于液压油的选定和维护不当所引起的。因此必须细心注意 液压油的选定和维护。这里描述了液压油维护的重点。 污损 根据液压油的污染物的来源可将其分为以下几类： 1）设备运转前已混入的异物铸沙，熔屑，切屑，纤维屑，尘埃。 2）设备运转中混入的异物水分，尘埃，纤维屑，密封件屑。 3）摩擦部分因为摩擦而产生的异物密封圈，金属摩耗粉。 除却以上这些，还有系统内空气冷却后生成的凝结水，油漆碎片等。 以上这些异物中，水分和尘埃是最大的问题，当油中水分含量达到 200300p.p.m 时 液压油开始发生分层现象，达到 1000p.p.m（0.1）时，液压油开始乳化。油中的水分 请控制在 0.2左右，如稍稍超过 0.5就有必要进行脱水处理。 劣化 液压油的劣化速度与泄漏，混入水，金属，气泡（包括溶解空气） ，压力等因 素有关，而无论如何影响力最大的是油温。油温在 55时，油温上升 8则其酸化速度 同时为原来的两倍。同时，金属是作为酸化反应的催化剂而存在的，其影响度如铜为 100，铁为 23，铝为 19，亚铅为 6。阀运转界限与油箱的油温的关系如下图： 液压起重台车设计 23 图 5.1 阀运转界限与油箱的油温的关系 气泡 油中的气泡对液压油的影响如下，压缩率增大时油压缸动作变慢、油压泵发 生气浊现象，容积效率低下，加快液压油的劣化速度，气泡的隔热压缩使得液压油发生 黑化等现象。保养时需同时注意以下几点，油泵的位置，进油口的油管阻抗，进油口过 滤器的口径及容量，粘度，油箱的油量，出油口的位置，溢流阀的压力设置，油箱中的 换气，油温等。 泄漏 原因大致如下，密封盖，密封圈选定不合适，使用方法有误，相接面的粗糙 度不合适，定位夹紧不良，震动，压力激荡，异常油温，液压油的管理不良。长期使用 而不换油的话，油中堆积异物及橡胶圈磨损使泄漏现象增多。检查液压油的洁净度是维 护油压装置的重要的内容。 无锡太湖学院学士学位论文 24 5.25.2 维护注意事项维护注意事项 1.油箱中的液压油应经常保持正常的油面。 2.液压油应经常保持清洁，每年更换一次。 3.回路里的空气应完全清除掉。回路里进入空气后，因为气体的体积和压力成反比， 所以随着负荷的变动，油缸的运动也要受到影响。为防止回油管回油时带入空气， 回油管必须插入油面以下。 4.每年要进行一次保养。 5.不用时不要放在室外，要有人专门负责保管。 5.35.3 液压系统的发热验算液压系统的发热验算 由于液压阻力产生的压力损失以及整个系统的机械损失和容积损失组成了能量的总 损失，这些能量根据守恒定律，它不会自行消失而是转化成了热能，从而使油液的温度 升高，油温过高，不仅使油的性质发生变化，影响系统工作，而且会引起容积效率的下 降，因此，油温必须控制在一定的范围内，保证基本臂最大起重量 40 个工作循环后，油 箱内液压油的相对温升在不加冷却器的情况下，不超过 75。 液压起重台车设计 25 第六章第六章 UG 有限元分析有限元分析 6.16.1 目的目的 通过有限元分析掌握 UG 在和三维软件之间的沟通。实现分析液压缸的活塞杆的受力 变形情况。以达到了解液压活塞杆在工作的时候具体内部应力分布 6.26.2 三维实体造型三维实体造型 图 6.1 液压箱活塞杆 UG 的启动与设置 1. 启动。点击：开始-所有程序UGNX