我的毕业设计书(液压千斤顶原理图_结构图_

2012 年新乡学院毕业论文 1 内容摘要 :液压传动的基本原理是机械能与液压能的相互转换，液压千斤顶是典型的利用液压传动的设备，液压千斤顶具有结构紧凑、体积小、重量轻、携带方便、性能可靠等优点，被广泛应用于流动性起重作业，是维修汽车、拖拉机等理想工具。其结构轻巧坚固、灵活可靠，一人即可携带和操作，千斤顶是用刚性顶举件作为工作装置，通过顶部托座或底部托爪在小行程内顶升重物的轻小起重设备。 关 键 词 : 液压传动 工作原理 故障 维护 Abstract:Hydraulic drive is to liquid pressure can for work of drive way ，its work principle is machinery can and hydraulic can of mutual conversion, hydraulic jack is typical of using hydraulic drive of device, hydraulic jack has structure compact, and volume small, and weight light, and carry easy, and performance reliable, advantages, is widely application Yu liquidity lifting job, is maintenance car, and tractor, ideal tools. Its light structure strong and flexible and reliable, one person to carry and operate, Jack is made of rigid top-lift as a work device, through the bracket at the top or bottom bracket feet lifting heavy weights in the small tour of small light lifting equipment. Key words: Hydraulic drive operating principle broken down maintain 2012 年新乡学院毕业论文 - 2 1. 液压千斤顶的总体设计方案 1.1液压千斤顶原理图 1 手柄 2 小活塞泵 3 活门 4 凸端 5 液压活门 6 放液阀 7 高压液钢 8 储液室 9 大火花塞 1.1 液压千斤顶设计方案示意图 液压千斤顶结构图 1.1所示，工作时通过上移 1手柄使 2小活塞向上运动从而形成局部真空，油液从 8储液池通过活门 3被吸入小油缸，然后下压 1手柄使2小活塞下压，把小油缸内的液压油通过 5 液压活门压入 7高压液缸内，从而推动 9大活塞上移，反复动作顶起重物。使用完毕后扭转 6放液阀，连通 7高压液缸和 8储液 池，油液直接流回储液池， 9大活塞下落，大活塞下落速度取决于放液阀的扭转程度。 2012 年新乡学院毕业论文 - 3 1.2液压千斤顶的组成 液压系统主要由：动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质等五部分组成。 1.动力元件（油泵） :它的作用是把液体利用原动机的机械能转换成液压力能，是液压传动中的动力部分。 2.执行元件（油缸、液压马达 ） :它是将液体的液压能转换成机械能。其中，油缸做直线运动，马达做旋转运动。 3.控制元件 :包括压力阀、流量阀和方向阀等，它们的作用是根据需要无级调节液压动机的速度， 并对液压系统中工作液体的压力、流量和流向进行调节控制。 4.辅助元件 : 除上述三部分以外的其它元件，包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件及邮箱等，它们同样十分重要。 5.工作介质 : 工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液，它经过油泵和液动机实现能量转换。 1.3 液压传动的优缺点 a. 液压传动的优点 1)液压传动能方便的实现无极调速，调速范围大速度范围最大可达 1:2000（一般为 1:100）且能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度 . 2)在相同功率情况下，液压传动的能量元件的体积小，重量较轻。 3)工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁幻向且操纵控制简便，自动化程度，容易实现过载保护。 4)液压元件易于实现标准化、系列化、通用化。 b.液压传动的缺点 1)使用液压传动中的泄露和液体可压缩性使传动比无法保证严格的传动比。 2)液压传动有较高的能量损失（泄漏损失，摩擦损失等），故传动效率不高，不易做远距离传动。 3)液压故障不容易找出原因。 4)对液压元件制造精度要求高，工艺复杂，成本较高。 5)液压元件维修较复杂，且需有较高的技术水平。 6） 液压传动对油温变化较敏感，这会影响它的工作稳定性，因此液压传动不 宜2012 年新乡学院毕业论文 - 4 在很高或很低的温度下工作，一般工作温度在 -15 60范围内较合适。 总的来说，液压传动的优点是十分突出的，它的缺点将随着科学技术的发展而逐渐得到克服。 2012 年新乡学院毕业论文 - 5 2.液压千斤顶的计算与说明 2.1大 液压缸设计 1 液压缸主要参数及尺寸的确定 （ 1）工作负载的计算式 ： mft RRRR (2-1) nwt RRR (2-2) 式中，wR：液压缸轴线方向上的外作用力 （ N） gR：液压缸轴线方向上的重力 （ N） fR：运动部件的摩擦力 （ N） mR：运动部件的惯性力 （ N） R：液压缸的工作负载 因此， 大液压缸参数： 外作用力： NRw 2 0 0 0 0102 0 0 0 摩擦力： NfGRf 4 0 0 02 0 0 0 02.0 惯性力： NamRm 7.16661.0)060/5()102 0 0 0 0( （设其杆上升的速度为 5m/s） ，故总负载力为： NRRRRmft 7.2 5 6 6 67.1 6 6 64 0 0 02 0 0 0 0 。 （ 2）液压缸工作压力的选定 由以上得到工作负载 R，再根据下表得 R在 10000到 20000N之间，所以选择系统压力为 3MPa。 表 2-1液压缸工作压力表 2 相关计算及验证 液压缸内径及活赛杆直径的确定 。 （ 1） 内径计算： dD 2 (2-3) 负载（ N） 5000 50001000 1000020000 2000030000 30000-50000 50000 工作压力（ N） 10d 时，要进行稳定性验算 ：PnP kk 式中， kP ：液压缸稳定临界力 P：液压缸最大推力 kn:稳定性安性系数，kn取 =2-4 由活塞杆计算柔 度 il / ：安装形式系数，取 0.7 l: 活塞杆长度 i：活塞杆的横截面积，4di 710)480.0(2007.0 3 。 所以， 21 为柔度系数 ， 102 ，因此只需校核强度。 则按压缩强度计算 PadAFCF 62 103 5 5)4(7.2 5 6 6 6/ mmd 7.9 所以取 mmd 109 。 5 液压缸长度及壁厚的确定 液压缸的长度一般由工作行程长度确定，但还要注意制造工艺性和经济性，一般 l(10-30)D。 , l是液压缸长度， D。：是缸体外径。 液压缸壁厚的计算 一般，低压系统用的液压缸 都是薄壁缸，缸壁可用下式计算： ）（ mDP p )2/( 式中， 缸壁厚度 pP 试验压力 。 当额定压力 MPaPn 16时， %150 PnPp 当额定压力 MPaPn 16时， %125 PnPp D 液压缸内径 -缸体材料的许用应力（ Pa） , no / o -材料抗拉强度 n 安全系数，一般取 n=5 注：如果计算出的液压缸壁厚较薄时，要按结构需要适当加厚。 2012 年新乡学院毕业论文 - 8 由 MPaPn 3，所以用 MPaPn 16， M P aPnP p 5.45.13%150 由上述已算出 D=106mm,经查得 A3钢得过且过 Pano 6101 2 05/6 0 0/ 则 mDPp 002527.0)101202/(154.0105.4)2/( 66 液压缸壁厚度为 mm3 。 6 液压缸外径的计算 由 mmDD 1 6 0321 5 420 由上面可以知液压缸的长度过 lL/20+D/2 式中， H：最小导向长度（ m） L:液压缸最大工作行程（ m） D：液压缸内径（ m） 2012 年新乡学院毕业论文 - 9 所以 ， H 0.9/20+0.154/2=0.112(m) (2）活塞与活塞杆的连接结构： 连接方式采用销钉链接。 (3）活塞与缸体的密封方式 密封方式采用 O 形密封，这类密封为挤压密封，结构简单，安装方便，空间小，使用范围广，适用所选系统的工作压力，如下图 2.1所示 。 图 2.1 活塞与缸体的密封 (4） 活塞杆的导向装置 如下图 . 所示： 104225118,5147 图 2.2 活塞杆的导向装 （ 5) 液压缸主要零 件的材料和技术要求 2012 年新乡学院毕业论文 - 10 零件名 材料 技术要求 缸体 45号无缝钢管 A.内径圆度 B.缸体与端部用螺纹连接 C.为防止腐蚀和提高寿命，内 表面镀铬，层厚 30 50mm 缸盖 45号钢 A.D ， D2 d3 的同轴度小于 0.03mm B.导向室表面粗糙度大于 3.2um活塞 耐磨铸铁 A.D精加工后热处理，调质硬度 HB217-255，必要时高频焠火 45 50 B. 表面直线度在 500m 长上不大 于 0.03mm 活塞杆 45号钢 在开式传动的油路系统中，油箱是必不可少的，它的作用是，储存油液，进化油液，使油液的温度保持在一定范围内，以及减少吸油区油液中气泡的含量。因此，进行油箱设计时，需要考虑油箱的容积，油液在油箱中冷却和加热、油箱内的装置和防噪音等问题 。 （ 6） 油箱的有效容积的确定 由于是设计千斤顶，而且是手动的，那些油箱容积验算、散热等可以不考虑，而千斤顶不是常在工作，因此不会引起很大的油热，所以在此只对油箱做结构设计 。 9.油箱的结构设计及防噪 进行油箱结构设计时，首先要考虑的是油箱的刚度，次要考虑便于换油和清油箱以及安装和拆卸油泵其装置，当然，也要考虑到经济效益，降低造价、便于密封等条件，就应该对油箱的结构设计尽量简单。 a 油箱的结构设计 （ 1） 油箱体。 油箱体一般由 A3 钢板焊接而成，取钢板厚度 3 6mm，箱体大者取大值。油箱分为固定式和移动式两种， 前者应用较多，本次油箱设计也用固定式。油箱侧壁上安装油位指示器，电加热2012 年新乡学院毕业论文 - 11 器和冷却器，油箱底面和基础面的距离一般为 150 200mm，油箱下部焊接底脚，其厚度为油箱侧壁厚度 的 2 3 倍。 中小型油箱箱体侧壁为整块钢板，大型油箱在隔板垂直的一个侧壁上常常开清洗孔，以便于清洗油箱。本次焊接的方式吧油箱与两个液压缸的外表面焊接在一起。 （ 2） 油箱隔板 为了使吸油区和压油区分开，便于回油中杂质的沉淀，油箱中常设置隔板。隔板的安装方式主要有两种，回油区的油液按一定方向流动，即有利于回油中的杂质和气泡的分离，又有利于散热。有些回油经隔板上方溢流至吸油区，或经过金属网进入吸油区，更有利于杂质及气泡的分离。 隔板的位置，一般使吸油区的容积为油箱容积的 1/2 1/3，隔板的高度约为最低油面的 1/2（ 或油液面的 3/4），隔板的厚度等于或稍大于油箱侧壁厚度。 （ 3） 油箱盖 油箱盖多用铸铁或钢板两种材料制造。在油箱盖上应考虑下列通孔：吸油管孔，回油箱孔、通大气孔（孔口应有空气滤清器或气体过滤装置）、测温孔带有滤油网的注油口，以及安装液压集成装置的安装孔。 目前使用的泵站系统，往往将液压泵、液压泵电机及集成块装置安装在油箱盖上，这种油箱结构紧凑，但产生的噪音较大，当箱盖上安装油泵和电机时，箱盖的厚度应是油箱侧壁厚度的 3 4倍。由于本设计不用泵，所以不用集成片。 （ 4）油箱底部 油箱底部一般为倾斜状，以便于排油 ，底部最低处有排油口，要注意排油口与基础面的距离一般不得小于 150mm。 焊接结构油箱，箱底用 A3 钢板，其厚度等于或稍大于箱体侧壁钢板的厚度。 b.防噪音问题 防噪音问题是现代化机械装备设计中必须考虑的问题之一。油路系统的噪音源，以 泵站为首，因此，进行油箱设计时，应从以下几个方面着手减轻噪音： （ 1）箱体及箱盖的材质，在条件允许的情况下，用铸铁代替钢板，以利于吸振； （ 2）箱体与箱盖间增加防震橡皮垫； （ 3）用地脚螺栓将油箱牢固定在基础上； （ 4）吸油区与回油区之间增设一层 60 100 的金属网，以及方便分离回 油油液2012 年新乡学院毕业论文 - 12 中的气泡； （ 5）油泵排油口用橡胶软管与阀类元件相连接； (6）回油管接头振动噪音较大时，改变回油管直径或增设一条回油管，使每个回油管接头的通路减少。 c.他应注意事项： (1）吸油管端部的滤油器与油箱底面的距离不小于 20mm，在条件允许的时候，油箱盖的吸油管孔应比滤油器的直径稍大，以便对滤油器进行清洗与更换； (2）吸油管、回油管都应插入最低油以下，管端一般斜切 45，并使斜面向着油箱侧壁。管口与箱底，箱壁的距离均不得小于管径的 3倍。池油管一般不插入油口。 (3）大型 油箱的箱体与箱盖应有加强簕，以保证刚度。 4）油箱内部应涂耐油防锈漆。 2.2小液压缸的设计 1.缸底厚度的计算 )(433.0)0222 mmdDDPDh 式中 h 缸底的厚度（ mm） 2D 缸底止口内径 （ mm） P 缸内最大工作压力 )10( 6 Pa 材料许用应力 )10( 6 Pa 0d 缸底开口的直径（ mm） mmh 8.141010335)20154( )10154(10152154433.0 36. 236 所以， 缸盖厚度的设计与缸底的厚度一样 h=14.8mm。 焊接方式：把缸底与缸盖焊接在缸体上，这样的方法比较简单方便。 由上面已得出的小液压缸的活塞杆直径为 d=40mm， 活塞直径即小缸的内径 D 为56mm。 2012 年新乡学院毕业论文 - 13 2.小液压缸的推力计算 有上述计算大液压缸的方法，可以用式（ 1 6） 求出 ApP小 因为 NpW 100 总负载力： NR 139 所以 ApP小 236 )1056(4109.0 N2178 3.小液压缸的流量计算 同理上面大液压缸流量的计算，可把其工作流量计算出来： m in/123.0m in/0 0 1 2 3 2.05.0056.0432LmAVQ小。 4.活塞杆直径的验算 ； 其验算方法和大液压缸的活塞杆直径验算同理 ： PnPkk 同理 il / 710)40 0 8.0(2 0 07.0 3 所以 ， r （上面 为 10） 。 此只需要校核强度，则按压缩强度计算 ： 62 10355)4(139 dFFCF 解得 ： mmd 863.39 所以， d取 40mm。 5.小液压缸壁厚及长度的确定 （ 1）液压缸的长度一般由工作行程长度确定，但还需要注意制造工艺性和经济性，一般 l(10 30） D。 （ l是液压缸长度 、 D。为缸体外径） （ 2）小液压缸壁厚的计算： 同上面的大液压缸的设计也采用薄壁缸，缸壁可以用以下方式 ： )2/( DPp (m) 其中， -缸壁厚度 2012 年新乡学院毕业论文 - 14 pP-试验压力 当额定压力 MPaPp 16 时，用 %150np PP当额定压力 MPaPp 16 时，用 %125np PP 由于 MPaPn 9.0，所以用 MPaPp 16 得 ： M P aPPnp 35.15.19.0%150 所以， mmD 40小， pan 60 101205/600/ NDP P 0 0 0 3 1 4.0)10402(0 1 2.11035.1)2/( 66 所以，其壁厚 mm5 6.液压缸外径的计算 由 mmDD 46324020 小 由上面得知，小液压缸的长度 L 所以 把 D=147mm H=800 代入得 207 大液压缸壁厚 h=8mm 所以选用一根直径为 15mm的油管，两根 8mm 的油管 。 其中它们的材料都为 45号钢。 取 =221.5mm,外管壁厚和大液压缸相同 h=8mm 材料和液压缸相同 。 2 液压控制阀的设计 a.方向控制阀 方向控 制阀是控制液压系统中油液流动方向的，它为单向阀和换向阀两类。单向阀有普通单向阀和液控单向阀两种。 b.普通单向阀 2012 年新乡学院毕业论文 - 19 普通单向阀简称单向阀，它的作用是使用油液只能沿一个方向流动，不许反向倒流。直通式单向阀的结构及图形符号。压力油从 p1 流入时，克服弹簧 3 作用在阀芯 2上的力，使阀芯 2向右移动，打开阀口，油液从 p1口流向 p2口。当压力油从 p2 口流人时，液压力和弹簧力将阀芯压紧在阀座上，使阀口关闭，液流不能通过。 3 阀的选取 在大液压缸的回油管中装一个截止阀 ，在小液压缸的两根油管各安装一个单向阀，如在其的安装方向， 如下面单向阀图： 图 2.6单向阀 2012 年新乡学院毕业论文 - 20 3液压千斤顶常见的故障与维修 液压千斤顶在生活中非常普遍，也经常性会出现故障，本文结合日常生活所遇到的问题给出了解决的方案如下表 3-1所示。 表 3-1 液压千斤顶常见的故障与维修 液压千斤顶常见故障及处理方法 问 题 原 因 解 决 方 式 千斤顶无法顶升， 顶升缓慢或急速 泵浦油箱 油量太少 依照泵浦型号添加所需液压油 泵浦泄压阀 没有上紧 上紧泄压阀 油压接头 没有上紧 确定上紧油压接头 负载过重 依照千斤顶额定负载使用 油压千斤顶 组内有空气 将空气排出 千斤顶柱塞 卡死不动 分解千斤顶检修内壁及油封 千斤顶顶升但无法持压 油路间没有锁紧 漏油 上紧油路间所有接头 从油封处漏油 更换损坏油封 泵浦内部漏油 检修油压泵浦 千斤顶无法回缩， 回缩缓慢及不正常 泵浦泄压阀 没有打开 打开泵浦泄压阀 泵浦油箱 油量过多 依照泵浦型号 存放所需液压油 油压接头 没有上紧 确定上紧油压接头 油压千斤顶 将空气排出 2012 年新乡学院毕业论文 - 21 组内有空气 油管内径太小 使用较大内径油管 千斤顶回缩 弹簧损坏 分解千斤顶检修 电动油压泵浦无 法起动 电源没接或开 检查电源、开关 继电器、开关 或碳刷可能损坏 检查更换损坏零件 电源安培数不够 增加另一个电源回路 马达电流安培数过高 马达损坏 更换马达 泄压阀设定不当 重新设定泄压阀压力 齿轮泵浦 内部损坏 检修齿轮泵浦 液压油流入马达部位 齿轮泵浦轴心 油封损坏 拆开马达及齿轮泵浦更换损坏油对 泵浦连转有异音 齿轮泵浦柱塞 卡住或弹簧、 拆开齿轮泵浦更换损坏零件 钢珠移位或损坏 液压油流入马达部位 齿轮泵浦轴心 油封损坏 拆开马达及齿轮泵浦 更换损坏油封 泵浦无法 轮油、使千斤顶柱塞完全伸出或柱塞伸出有抖动现象 泵浦油箱 油量太少 在千斤顶完全缩回时， 依照泵浦型号添加所需液压油 泵浦油位内有异物阻塞或过滤器 检查并清洁过滤器 阻塞从泄压阀 没有上紧 油压接头 没有上紧 确定上紧油压接头 液压油温度太高 更换适当液压油 2012 年新乡学院毕业论文 - 22 参考文献 1上海第二工业大学液压研究室 .液压传动与控制 .上海 ： 科学技术出版社 1990 2魏增菊，李莉等 .机械制图 .北京 ： 科学出版设， 2007 3刘建华 ,杜鑫等 .机械设计基