液压千斤顶的毕业设计.doc

16昆明冶金高等专科学校 机电一体化技术 专业(专科) 毕业设计（论文）题 目： 液压千斤顶设计 姓 名 指 导 老 师： 完 成 日 期： 教 学 系： 电气学院 手动式液压千斤顶的设计摘要：液压传动的基本原理是机械能与液压能的相互转换，对实验室教学用液压千斤顶进行拆卸测量，通过观察掌握其运动，工作原理，清楚液压千斤顶工作时油液的流动方向，以及各个原件的工作原理和工作时的工作情况。通过液压千斤顶的工作情况理解液压传动的原理，以及液压传动的优缺点。用三维软件对液压千斤顶进行三维建模，并进行运动仿真，制作其三维运动动画，零件爆炸动画，直观观察液压千斤顶内部结构以及运动情况。关键字：原理:结构；液压缸；手柄；油路；常见的故障及维修Abstract:Hydraulic transmission is the basic principle of hydraulic and mechanical energy to the conversion of laboratory teaching hydraulic jacks to be demolished measurement, control their movement through observation, principle, clearly the work of hydraulic jack at the direction of the flow of oil, and Original work of the various principles and work of the work. By hydraulic jacks on the work of understanding the principles of hydraulic transmission and hydraulic transmission of the advantages and disadvantages. Three-dimensional software for use hydraulic jacks to three-dimensional modeling and simulation exercise, the production of its 3-D motion animation, parts explosion animation, visual observation of hydraulic jacks in the internal structure and movement. 目录摘要.I关键字.I前言.4第1章、液压千斤顶的总体设计方案.61.1液压千斤顶设计方案示意图.61.2液压千斤顶的组成.71.3液压千斤顶的优点.81.4液压千斤顶的缺点.9第2章 液压千斤顶的工作原理.9 2.1液压千斤顶原理图. 92.2 液压千斤顶的特点. 10第3章、液压千斤顶结构设计.113.1 内管设计. 113.2 外管设计. 123.3 活塞杆设计. 133.4 液压千斤顶活塞部位的密封. 143.5 密封缺点图.153.6 液压千斤顶装配图. 163.7 液压千斤顶模型. 203.8 液压千斤顶零件图. 22第4章、液压千斤顶常见的故障与维修.23第5章、结论.24第六章、参考文献.25前 言机电一体化又称机械电子学，英语称为Mechatronics，它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics的后半部分组合而成。机电一体化最早出现在1971年日本杂志机械设计的副刊上，随着机电一体化技术的快速发展，机电一体化的概念被我们广泛接受和普遍应用。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用,机电一体化技术获得前所未有的发展。现在的机电一体化技术，是机械和微电子技术紧密集合的一门技术，他的发展使冷冰冰的机器有了人性化，智能化。 机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术。是现代化的自动生产设备几乎可以说都是机电一体化的设备。液压技术发展趋势液压技术是实现现代化传动与控制的关键技术之一，世界各国对液压工业的发展都给予很大重视。液压传动是以液体作为工作介质，利用液体的压力能进行能量的传递和控制的一门技术。液压传动具有许多优点，被广泛应用于机械、建筑、冶金、化工以及航空航天等领域。如今，随着微电子和计算机技术的发展，机、电、液技术的紧密结合，使液压技术的发展和应用又进入了一个崭新的阶段。随着我国汽车工业的快速发展,汽车随车千斤顶的要求也越来越高;同时随着市场竞争的加剧,用户要求的不断变化,将迫使千斤顶的设计质量要不断提高,以适应用户的需求。用户喜欢的、市场需要的千斤顶将不仅要求重量轻,携带方便,外形美观,使用可靠,还会对千斤顶的进一步自动化,甚至智能化都有所要求。如何充分利用经济、情报、技术、生产等各类原理知识,使千斤顶的设计工作真正优化?如何在设计过程中充分发挥设计人员的创造性劳动和集体智慧,提高产品的使用价值及企业、社会的经济效益? 如何在知识经济的时代充分利用各种有利因素,对资源进行有效整合等等都将是我们面临着又必须解决的重要的问题。千斤顶与我们的生活密切相关，在建筑、铁路、汽车维修等部门均得到广泛的应用，因此千斤顶技术的发展将直接或间接影响到这些部门的正常运转和工作。本次对液压千斤顶进行设计可以了解液压千斤顶的原理以及应用。通过查阅大量文献，和对千斤顶各部件进行设计、绘制不但熟悉了千斤顶内液压传动原理还使得我对一些绘图软件的操作更加熟练。同时也在以前书本学习的基础上对液压传动加深了理解。第一章 液压千斤顶的总设计方案1.1液压千斤顶设计方案示意图图1 液压千斤顶设计方案示意图液压千斤顶结构图1所示，工作时通过上移6手柄使7小活塞向上运动从而形成局部真空，油液从邮箱通过单向阀9被吸入小油缸，然后下压6手柄使7小活塞下压，把小油缸内的液压油通过10单向阀压入3大油缸内，从而推动2大活塞上移，反复动作顶起重物。通过1调节螺杆可以调整液压千斤顶的起始高度，使用完毕后扭转4回油阀杆，连通3大油缸和邮箱，油液直接流回邮箱，2大活塞下落，大活塞下落速度取决于回油阀杆的扭转程度。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液压传动的优点（1） 体积小、重量轻，例如同等功率液压马达的重量只有电动机的10%20%，因此惯性力较小。（2） 能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无级调速，且速度范围最大可达1:2000（一般为1:100）.（3） 转向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换。（4） 液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制。（5） 由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长。（6） 操纵控制简便，自动化程度高。（7） 容易实现过载保护。（8） 液压元件实现了标准化、系列化、通用化，便于设计、制造和使用。1.4液压传动的缺点(1) 使用液压传动对维护的要求高，工作油要始终保持清洁。(2) 对液压元件制造精度要求高，工艺复杂，成本较高。(3) 液压元件维修较复杂，且需有较高的技术水平。(4) 液压传动对油温变化较敏感，这会影响它的工作稳定性，因此液压传动不宜在很高或很低的温度下工作，一般工作温度在-1560范围内较合适。(5) 液压传动在能量转化的过程中，特别是在节流调速系统中，其压力大，流量损失大，因此系统效率较低。第二章 液压千斤顶的工作原理2.1液压千斤顶的特点液压千斤顶是一种将密封在油缸中的液体作为介质，把液压能转换为机械能从而将重物向上顶起的千斤顶。它结构简单、体积小、重量轻、举升力大，易于维修，但同时制造精度要求较高,若出现泄漏现象将引起举升汽车的下降,保险系数降低,使用其举升时易受部位和地方的限制.传统液压千斤顶由于手柄、活塞、油缸、密封圈、调节螺杆、底座和液压油组成。它利用了密闭容器中静止液体的压力以同样大小各个方向传递的特性。优点：输出推力大。缺点：效率低。2.2液压千斤顶原理图 图1-1液压千斤顶工作原理图1杠杆手柄2小油缸3小活塞4，7单向阀5吸油管6，10管道8大活塞9大油缸11截止阀12油箱图1-1是液压千斤顶的工作原理图。大油缸9和大活塞8组成举升液压缸。杠杆手柄1、小油缸2、小活塞3、单向阀4和7组成手动液压泵。如提起手柄使小活塞向上移动，小活塞下端油腔容积增大，形成局部真空，这时单向阀4打开，通过吸油管5从油箱12中吸油；用力压下手柄，小活塞下移，小活塞下腔压力升高，单向阀4关闭，单向阀7打开，下腔的油液经管道6输入举升油缸9的下腔，迫使大活塞8向上移动，顶起重物。再次提起手柄吸油时，单向阀7自动关闭，使油液不能倒流，从而保证了重物不会自行下落。不断地往复扳动手柄，就能不断地把油液压入举升缸下腔，使重物逐渐地升起。如果打开截止阀11，举升缸下腔的油液通过管道10、截止阀11流回油箱，重物就向下移动。这就是液压千斤顶的工作原理。压下杠杆时，小油缸2输出压力油，是将机械能转换成油液的压力能，压力油经过管道6及单向阀7，推动大活塞8举起重物，是将油液的压力能又转换成机械能。大活塞8举升的速度取决于单位时间内流入大油缸9中油容积的多少。 第三章 液压千斤顶的结构设计3.1 内管的设计已知：起重量为1.5T 最小160mm 起重高度90mm P=35Mpa根据以上要求可以得到如下计算结果：F=PA 得到A=F/P F=1.51000=1500KgA=F/P=1500/35/9.8=4.3 cm2 所以内管的直径D=24mm，长为115mm,有效长度为90mm 这里 F=外部作用力（kgf） A=内管的作用面积(cm2 ) P=被传递的压力（kgf/cm2）内管的壁厚为=0+C1+C2 根据公式0PmaxD/2p(m) p=b/N查机械设计手册可知b=550（无缝钢管，牌号20）N为安全系数一般取503524/(2550/5)=0.0038m=3.8mm=0+C1+C2=5mm上式中C1为缸筒外径公差余量C2为腐蚀余量缸筒壁厚的验算根据公式Pn=0.35s(D12-D2)/D12MPaD1=D+2=34MM所以PnV内，完全满足要求 3.3活塞杆设计活塞杆是液压缸传递力的重要零件，它承受拉力，压力，弯力，曲力和振动冲击等多种作用力，所以必须有足够的强度和刚度，由于千斤顶的液压缸无速比要求，可以根据液压缸的推力和拉力确定。参照机械设计手册表可根椐内管的内径D=24mm，初步确定活塞杆的外径为d=18mm由液压与气动技术中可知：当P7.0MPa时，d=0.7D所以d=0.724=17mm对活塞杆进行校核：由公式d=(4F/3.14/)/ (4F/3.14/)F 为液压缸的负载力 为活塞杆的许应力=b /n b 为抗拉强度 n为安全系数=550/1.5=366MPa所以由公式可得：d=7.2mm所以只要活塞杆的直径大于7.2它就满足强度要求所以活塞杆的直径满足设计要求3.4液压千斤顶活塞部位的密封 活塞杆的密封有多种 例如：U型密封它使用的是橡胶密封圈 工作介质是液体和气体 P=31.5MP T=-25120 通过液压设计手册表34-1415 HG4-336-66所得; Y型密封它使用的是橡胶密封圈工作介质是液体和气体P=20MP T=-3080 通过液压设计手册表34-1718 HG4235-66所得: O型密封它使用的是橡胶密封圈 工作介质是液体和气体P=70MP T=-40120通过液压设计手册表34-513 GB1235-76所得；由于液压千斤顶的设计中P=35MP所以U型Y型都不符合设计要求。因此液压千斤顶的设计中采用O型密封方式。O型密封方式如下图 图1-2在大活塞与大油缸配合部位采用的尼龙碗形密封件与O型密封圈组合而成的组合密封装置由于橡胶具有良好的弹性, 受力后易于变形, 能及时迫使尼龙碗的唇边与缸壁贴合, 起良好的密封作用。3.5缺点如图：图1-3密封圈处在小孔口, 缸中的超高压工作油在限位孔处存在极大的压力差, 会使密封圈在此处遭受极大的撕拉作用, 从而产生损伤, 形成轴向沟痕。此沟痕随着起重物的加重、限位孔直径的增大以及超越限位孔次数的增多而变大加深, 最终会破坏了密封圈的密封性能, 致使活塞不能推动重物上升。为此, 要求密封圈材质的强度要高由于面柱面与面柱面的配合始终存在一定误差，为了避免因为油液单独进入一边空隙造成压力不平衡而引起活塞卡死现象可以在活塞与大油缸配合的活塞头上可以适当开辟油沟，平衡各边压力。,3.6 液压千斤顶零件图设计 液压千斤顶外筒三视图，如下图1-4图1-4液压千斤顶外筒实体模型，如图1-5图1-5液压千斤顶的外筒由于要有足够的强度冲击韧性和良好的焊接性能，所以外筒采用45钢制造。 活塞杆三视图，如图1-6所示图1-6活塞杆实体图，如图1-7所示图1-7活塞杆的运动是由于液体的压力作用而产生的，它的作用是支撑起重物。3.7 液压千斤顶三维模型实体设计液压千斤顶模型图，如图1-8所示图1-8 它的工作原理是用力抬起右边的手柄使小液压缸里进入液压油，在用力的压手柄，然而小液压缸的液压油就通过单向阀和油管进入左边的内管；由于液压油的进入从而导致里面的压强增大，随着压强的增大从而活塞杆向上运动，也就支撑起了重物。3.8 液压千斤顶装配图设计液压千斤顶装配图如图1-9图1-9第四章 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 決 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洩压阀没有上紧上紧洩压阀油压接头没有上紧确实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洩压阀没有打开打开泵浦洩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实上紧油压接头油压千斤顶组内有空气将空气排出油管内经太小使用较大内经油管千斤顶回缩彈弹簧损坏分解千斤顶检修泵浦无法轮油、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異物阻塞或过滤器检查并清洁过滤器阻塞从洩压阀没有上紧油压接头没有上紧确实上紧油压接头液压油温度太低或黏度太高更换適当液压油油压千斤顶组内有空气将空气排出释压放洩阀松动检查并上紧泵浦无法建压或持压释压放洩阀漏油清洁检修钢珠及油封释压放洩阀设定压力太低设定正确压力泵浦过滤器阻塞清洁过滤器更换液压油第5章、结论本次的设计是比较成功的，在曾老师的指导下和同学们的努力配合中，我们从查阅资料，翻阅各种相关的书籍，对液压千斤顶的组成，包括液压系统主要由：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。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。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。控制元件 包括压力阀、流量阀和方向阀等，它们的作