HQ5050JGK高空作业车改装设计【4张CAD图纸+PDF图】
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本科学生毕业设计HQ5050JGK 高空作业车改装设计 系部名称： 汽车与交通工程学院 专业班级： 车辆工程 07-4 班 学生姓名： 李 超 指导教师： 赵雨旸 职 称： 副教授 黑黑 龙龙 江江 工工 程程 学学 院院二一一年六月The Graduation Design for Bachelors DegreeDesign on Aerial platform truck of HQ5050JGK Candidate：Li ChaoSpecialty：Vehicle EngineeringClass： 07-4Supervisor：Associate Prof. Zhao YuyangHeilongjiang Institute of Technology2011-06Harbin黑龙江工程学院本科生毕业设计摘 要文中主要对 HQ5050JGK 高空作业车的二类底盘的选型和整体布置、动力传动装置设计分析、工作装置设计分析和控制系统设计分析，最后进行整车稳定性校核。根据设计要求及其技术参数的要求，其设计思路为：根据高空作业车的举升质量要求，确定升降机的结构方案，然后确定汽车底盘及车辆的总体布置和控制系统。在设计说明中，首先对升降机不同结构方案进行了比较，得出了设计方案，然后对负载进行分析计算，选择确定了整车的结构参数，然后根据负载和使用状况进行液压系统的设计。文中主要完成的是HQ5050JGK高空作业车的总体结构设计、液压回路设计及传动装置工作装置的详细设计。高空作业车设计时按6单元展开，所有的设计工作都是围绕这6个单元展开的：高空作业车总体设计、举升机构的设计、工作装置的设计、动力传动装置的设计、安装保护装置、整车稳定性校核。关键词：总体设计；举升机构；工作装置；动力传动装置；性能分析黑龙江工程学院本科生毕业设计IABSTRACTFocuses on HQ5050JGK aerial second class chassis selection and the overall layout, power transmission equipment design analysis, work equipment design analysis and control system design and analysis, the last vehicle stability check.According to requirements design and technical parameters of the requirements, design ideas are as follows: under the aerial lift vehicle quality requirements, to determine the structure of the lift program, and then determine the vehicle chassis and the overall layout and control system. In the design specification, the first lift programs with different structures are compared, obtained design program, then loads analysis and calculation, select the vehicle to determine the structural parameters and based load and use the situation to the hydraulic system design. In the main text to complete the HQ5050JGK Aerial overall structural design, hydraulic circuit design and gear detailed design of working device. Aerial vehicles designed to start by 6 units, all of the design work around these six units started. Aloft working car overall design、the design of lifting mechanism、work device design、the design of power transmission device、installation protection device、the vehicle stability checking.Key words: The overall design; Lifting mechanism; Work device; Power transmission device; Performance analysis黑龙江工程学院本科生毕业设计目 录摘要 Abstract第 1 章 绪论 1 1.1 课题研究的目的及意义1 1.2 高空作业车的国内外研究状况11.2.1 高空作业车的国外研究状况11.2.2 高空作业车的国内研究状况21.2.3 高空作业车发展动向31.3 高空作业车的组成及功用31.3.1 工作装置31.3.2 动力装置61.4 主要内容及技术路线61.4.1 主要内容61.4.2 技术路线6第 2 章 高空作业车总体设计82.1 高空作业车底盘的选择8 2.1.1 二类底盘选择依据8 2.1.2 选择二类底盘要求82.2 工作台的结构设计和主要尺寸确定102.3 举升机构的设计11 2.3.1 剪叉臂材料的选择12 2.3.2 剪叉臂尺寸的确定13 2.3.3 横轴的选取172.4 支腿机构设计计算18 2.4.1 支腿跨距的确定20 2.4.2 支撑脚接地面积确定222.5 总体主要参数确定22黑龙江工程学院本科生毕业设计 2.5.1 尺寸参数的确定22 2.5.2 质量参数的确定22 2.5.3 总质量 ma232.6 本章小结23第 3 章 液压系统设计243.1 执行元件类型、数量和安装位置243.2 速度和载荷的计算243.2.1 速度计算及速度的变化规律243.2.2 执行元件的载荷计算及变化规律253.3 液压系统主要参数的确定263.3.1 系统压力的初步确定273.3.2 液压执行元件的主要参数273.4 液压系统方案的选择和论证323.4.1 油路循环方式的分析和选择323.4.2 开式系统油路组合方式的分析选择333.4.3 调速方案的选择333.4.4 液压系统原理图的确定333.5 液压元件的选择及其连接333.5.1 油泵的选择343.5.2 取力器布置方案及基本参数选择353.6 本章小结36第 4 章 高空作业车性能分析374.1 汽车动力性能分析374.1.2 汽车的行驶方程式374.1.3 汽车最高车速的确定404.2 燃油经济性的计算404.3 支腿压力的计算424.4 本章小结45结论 46黑龙江工程学院本科生毕业设计参考文献47致谢 48附录49附录 A 外文文献原文49附录 B 外文文献中文翻译53黑龙江工程学院本科生毕业设计0第 1 章 绪 论1.1 选题的目的及意义经调研发现，目前高空作业车具有一定需求市场，但生产厂家相对较少，主要在于其结构较为复杂，因此难以形成批量生产，为使高空作业车能够完善其结构和性能，提高高空作业车的功能，形成小批量生产。本设计将对高空作业车主要工作装置所采用的各种方案进行比较分析，分别列出各方案的优劣点，以便选择最合适方案。高空作业机械式在工程起重机械基础上发展起来的高空作业设备，广泛应用在建筑、消防等行业。随着我国经济建设的不断发展，对高空作业车的需求越来越多，要求工作范围也越来越广泛。高空作业车提高了机械化程度，减少了劳动消耗，降低了成本，缩短了工作时间，提高了工作效率并且以满足各种特殊需要。1.2 高空作业车的国内外发展概况高空作业车的分类方式有好多种，按臂架的展开方式分类，有折叠式和伸缩式及混合式三种;按臂架的形状分类有，直臂式和曲臂式;按驱动方式分类，有自动式、拖动式和手动式等等。1.2.1 高空作业车的国外研究状况国外高空作业机械属新兴行业，是在工程起重机械基础上发展起来的高新技术产业系统，只有二十几年的历史。但是发展速度很快，随着科学技术不断发展，尤其是电子技术在机械领域的应用，是高空作业更加智能化，更加人性化，操作更加方便，更加安全的方向发展，采用自动化控制，高空作业车的微动性能好，定位也来越来越准确。目前，专业生产高空作业机械的公司比较少。近年来，由于汽车起重机销售量下降及市场平淡，一批汽车起重制造公司，相继发展高空作业机械，但总计年产量仍不能满足市场需求，正处于发展时期。国外高空作业机械，发展迅速，技术水平不断提高。我国在其主要差距在设计方法。其关键是电液比例操纵、微动性能问题，支腿调平技术问题，微机自动程序控制以及机电一体化问题等和国外有很大的差距。为了提高我国高空作业的生产水平，从目前的状况来看应首先从如下的几个方面来进黑龙江工程学院本科生毕业设计1行。1、解决工程汽车底盘问题，这样才可使高空作业车轻便、可靠，使用上既灵活又可承担繁重的工作任务；2、提高液压元件的制造质量，这样就可以提高使用寿命和可靠性，相应的也就提高了高空作业车的质量和性能；3、改变高空作业车的生产方式，向规模化模块化发展，这不但可保证质量还可降低成本；4、要扩大新型高空作业车的使用范围，可刺激本行业的发展，并投入力量加强对新产品的开发；5、应用现代的设计方法和手段对现有的产品进行改造。在目前的高空作业车的生产水平上，改进高空作业车的工作性能，开发研制机动灵活、技术含量高安全、可靠的高空作业机械具有重大的意义。1.2.2 高空作业车的国内研究状况1、概况我国高空作业车行业起步较晚，自 20 世纪 60 年代开始研制、70 年代才推出商业化样机，随着改革开放的深入，逐渐引入国外高新技术及其产品，开始在市政、园林、电力等行业推广使用，但最大作业高度只有 35m，且功能单一。在消防救援高空车产品中，锦州重型机械股份有限公司开发出 50m 产品，沈阳北方交通重工集团开发了 53m 产品，徐州重型机械有限公司开发出 68m 产品。在高空作业车产品中，目前只有杭州爱知(日资控股)、徐州海伦哲等近 30 家企业生产，最大作业高度只有杭州爱知和徐州海伦哲达到 35m，与欧美的差距较大。也正因为此，高空作业车目前还只是用于电力保障、城市道路照明保障、城市园林维护和公安、交通等行业。限制这一行业发展的主要因素是大高度复杂截面混合臂架技术、安全技术、智能化高效控制技术、可靠性等，缺乏前瞻性研究，缺少向更大高度发展的技术支撑。2、应用情况我国高空作业车的应用远远落后于发达国家和地区，尚处于初级阶段，目前仅在电力、国防、市政、通讯、园林、交通、造船、消防等行业使用，在电力、市政等少数行业普及使用，而且也只是在最近 5 年才进入快速发展阶段。进一步的发展将依赖于下面几个主要方面：(1) 更加重视文明、安全施工，需要相应出台有关政策、法规，限制传统落后、无安全保障、低效率、劳动强度大、能耗高的高空作业方式，更多地使用高空作业车。黑龙江工程学院本科生毕业设计2(2) 随着经济的发展和劳动力成本的上升，更多的高空作业依靠机械化，而不是靠更多的人工作业，促进高空作业车需求量的快速增长。(3) 随着经济发展水平的提高和社会保障要求的严格，高空作业车也将成为应急保障的必备设备。目前我国在应急保障方面远远落后于发达国家。(4) 目前高空作业车的应用多为市政、电力等公用部门，随着整个社会经济发展和企业经济效益的增长，高空作业车使用场合将大大拓宽，为高空作业车的发展带来极为广阔的发展前景。(5) 35m 以上高度高空作业车目前基本依赖进口，也将为国产大高度高空作业车提供发展的机会。1.2.3 高空作业车发展动向高空作业车的发展主要动向是实现六化、三性，以提高高空作业机械的适用性。六化:即液压化、最优化(采用计算机辅助设计)、轻量化(采用高强度材料减轻构件重量)、机电液一体化(如安全保护、报警装置等)、通用化、系列化。三性：可靠性、安全性和舒适性。1.3 高空作业车的组成及功用高空作业车是用来运送工作人员和使用器材到达指定现场并进行作业的专用汽车。高空作业车除底盘部分外，为实现高空作业功能，还有动力传动装置、工作装置、安全装置及控制系统等。高空作业车是用来运送工作人员和工作装备到指定高度进行作业的特种车辆，是将高工作装置安装在汽车底盘上组成的。工作装置包括工作臂、回转平台、副车架、工作斗、液压系统和操纵装置等2。现在的高空作业装置具有操作平顺、工作稳定、自动调速、安全可靠等优点，大大提高了空中作业的工作效率。高空作业车是利用汽车底盘作为行走机构，具有汽车的形势通过性能，机动灵活，行驶速度高，可快速转移，转移到工作场地后能迅速投入工作3。剪叉式高空作业车中外观如图 1.1 所示。高空作业车正常进行作业，需要工作装置、动力装置与控制系统三部分。这三个部分的组成及其作用分述如下：1.3.1 工作装置 工作装置为实现高空作业车不同的运动要求而设置的。高空作业车一般设有变幅机构、平衡机构和行走机构。依靠变幅机构实现载人工作斗在两个水平和垂直方向的黑龙江工程学院本科生毕业设计3移动；依靠平衡机构实现工作斗和水平面之间的夹角保持不变，依靠行走机构实现转移工作场所。 图 1.1 剪叉式高空作业车高空作业车的工作装置包括支腿机构、举升机构、作业平台及其调平机构。金属结构是高空作业车的重要组成部分。高空作业车的各工作机构的零部件都是安装或支承在这些金属结构上的。金属结构是高空作业车的骨架。它承受高空作业车的自重以及作业时的各种外载荷。组成高空作业车金属结构的构件较多，其重量通常占整机重量的一半以上，耗钢量大。因此，高空作业车金属结构的合理设计，对减轻高空作业车自重，提高作业性能，节约钢材，提高高空作业车的可靠性都有重要意义。黑龙江工程学院本科生毕业设计4支腿机构是大多数高空作业车所必备的工作装置，目前均采用液压支腿。这类装置时从外接动力驱动液压泵，通过控制阀把液压泵产生的液压油供给液压支腿的工作缸，实现支腿伸缩。在作业车的两侧，一般备有操纵机构，可以使前、后、左、右四个液压支腿单独的伸出或缩回，所以即使在不平整或者倾斜的地面上，也能把车体调整到水平状态，安全作业。举升机构的作用是实现作业平台的升降和变幅，变幅是指改变工作斗到回转中心轴线之间的距离，这个距离称为幅度。其结构型式有垂直升降式和动臂式。垂直升降式举升机构按转动方式，可分为液压传动和机械传动；按其结构分交叉剪刀式和套筒式交叉见导师是按交叉布置，铰接成剪刀形的连杆框架结构，当改变连杆交叉的角度就可以实现升降运动。套筒有桁架式、箱式和圆筒式等型式，通过多节套筒的伸缩完成升降运动，驱动方式也可以采用液压传动和钢丝滑轮传动，垂直升降式举升机构作业高度有限，工作范围小，但作业平台较大，且支撑稳定。动臂式举升机构可以分为伸缩臂式或直臂式、折叠式或者曲臂式、伸缩和折叠混合组成的混合臂式等三种型式。伸缩臂式是由多节套装、可伸缩的箱形臂结构，包括基本臂和伸缩臂两部分。伸缩臂可以一节或多节，各节间装有液压缸，液压缸工作是，各节臂可以伸缩，从而改变臂架的长度。整个臂架系统职称在液压缸底部的铰支座和变幅液压缸的两端，通过变幅液压缸的伸缩实现臂架摆动，从而达到变幅和升降的目的，这种型式的最大作业高度可达6080m。折臂式是由多节箱型臂折叠而成，一般采用23节折叠臂组成，折叠方式可分为上折式和下折式两种，各节臂的折叠和展开都是由各节液压缸完成，这种型式的举升机构可以完成一定高度和幅度的作业，还可以完成地平面以下空间的作业。混合臂式举升机构是由折叠臂式和伸缩式混合组成，这种型式组合上诉两种举升机构的优点，使这种型式的举升机构具有更大的作业空间。高空作业车变幅是指改变工作斗到回转中心轴线之间的距离，这个距离称为幅度。变幅机构扩大了高空作业车的作业范围，由垂直上下的直线作业范围扩大为一个面的作业范围。高空作业车变幅机构一般采用液压油缸变幅。高空作业车的一部分（一般指上车部分或回转部分）相对于另一部分（一般指下车部分或非回转部分）做相对的旋转运动称为回转。为实现高空作业车的回转运动而设置的机构称为回转机构。它是由液压马达经减速器将动力传递到回转小齿轮上，小齿轮既作自转又作沿着固定在底架上的回转支承大齿圈公转，从而带动整个上车部分回转。有了回转运动，从而使高空作业车从面作业范围又扩大为一定空间的作业范围。高空作业车在工作臂起伏时，工作斗与水平面夹角必须保持相对稳定，才能保证工作人员正常工作。平衡机构就是黑龙江工程学院本科生毕业设计5为了实现这一功能。对于伸缩臂或混合臂型式的高空作业车，通常有自重平衡、液压伺服缸平衡、电液平衡几种方式。高空作业车的行走机构就是通用或专用汽车底盘。工作臂、副车架（车架大梁，门架、支腿等），金属结构是高空作业车的重要组成部分。高空作业车的各工作机构的零部件都是安装或支承在这些金属结构上的。金属结构是高空作业车的骨架。它承受高空作业车的自重以及作业时的各种外载荷。组成高空作业车金属结构的构件较多，其重量通常占整机重量的一半以上，耗钢量大。因此，高空作业车金属结构的合理设计，对减轻高空作业车自重，提高作业性能，节约钢材，提高高空作业车的可靠性都有重要意义。1.3.2 动力装置动力装置是高空作业车的动力源。由于高空作业车采用汽车底盘作为行走机构，通常不再另外设置动力源，而是直接采用汽车底盘发动机作为整车的动力源。路灯安装装置需要的功率不大，一般约 1020KW，而载重汽车底盘发动机的功率根据载重量不同从 50KW 一直到 150KW 以上，且 高空作业车工作时不允许底盘行驶，因此底盘发动机的动力足以保证高空作业车工作装置工作。因为高空作业车工作装置需要功率不大，通常高空作业车采用变速箱取力方式，通过安装在底盘变速箱侧面的取力器取出发动机的动力，并驱动液压油泵向高空作业装置供油。取力系统中还设置控制装置，在底盘行驶时，取力器没有输出，液压油泵不工作，需要进行高空作业时，取力器输出，油泵工作。1.4 设计技术路线1.4.1 主要内容本设计目标是设计一种最大举升高度为 8m，举升质量300Kg 的高空作业车。本设计的主要研究内容有：支腿机构设计、举升机构设计、回转机构设计、液压传动装置设计以及整车的整体布置。主要解决的问题有：二类底盘的选择、高空作业车的总体布置、工作装置的设计、整车性能计算。设计技术路线安排如下：1、方案设计与分析；2、二类底盘选型；3、总体布置设计；4、工作装置设计；黑龙江工程学院本科生毕业设计65、高空作业车稳定性能计算。1.4.2 技术路线 技术路线如图 1.2。图 1.2 技术路线黑龙江工程学院本科生毕业设计7第 2 章 高空作业车总体设计 2.1 高空作业车底盘的选择 2.1.1 二类底盘选择依据根据我国目前生产的各类型专用车辆的基本模式，大多是为了满足国民经济某一服务领域的特定使用要求，主要是在已定型的基本车型底盘的基础上，进行车身及工作装置的设计，与此同时对底盘各总成的结构与性能进行局部的更改设计与合理匹配，以达到满足使用需求的较为理想的整车性能11。因此，专用汽车性能的好坏直接取决于专用汽车底盘的好坏，通常专用车辆所采用的基本底盘按结构分可分为二、三、四类底盘。二类底盘是在整车基础上去掉货厢，三类底盘是从整车上去掉驾驶室与货厢，四类底盘是在三类底盘的上去掉车架总成剩下的散件。汽车底盘的选择主要是根据专用汽车的类型、用途、装载质量、使用条件、专用汽车的性能指标、专用设备或装置的外形、尺寸、动力匹配等决定，目前，几乎 80%以上的专用车辆采用二类底盘进行改装设计。采用二类汽车底盘进行改装设计工作重点是整车总体布置和工作装置设计，对底盘仅作性能适应性分析和必要的强度校核，以确保改装后的整车性能基本与原车接近。2.1.2 选择二类底盘要求在汽车底盘选型方面，一般应满足下述要求：1、适用性对于专用改装车底盘应适用于专用汽车特殊功能的要求，并以此为主要目标进行改装造型设计。2、可靠性所选用汽车底盘要求工作可靠，出现故障的几率少，零部件要有足够的强度和寿命。且同一车型各总成零部件的寿命应趋于平衡。3、先进性应使用整车在动力性、经济性、操纵稳定性、行驶平顺性及通过性等基本性能指黑龙江工程学院本科生毕业设计8标和功能方面达到同类车型的先进水平的汽车底盘。而且在专用性能上要满足国家或行业标准的要求。 4、方便性所选用的底盘要求便于安装、检查保养和维修，处理好结构紧凑与装配调试空间合理的矛盾。目前国内市场上底盘的种类多、品种全，因为解放和东风系列底盘性能好，价格便宜，市场保有量大，在载重量围 56t 的中型汽车，选用的底盘多为解放和东风系列的产品。东风汽车有限公司生产的 EQ1050D3ADJ3AC 系列二类底盘是东风汽车有限公司五吨底盘，采用东风汽车有限公司成熟总成，经过优化设计，各总成匹配合理，通用性强。表 2.1 为 EQ1050D3ADJ3AC 底盘的部分参数列表。市场价格经济和在市场上的占有率高，因此，EQ1050D3ADJ3AC 底盘是最佳选择，适合于高空作业车车改装设计，所以选择 EQ1050D3ADJ3AC 底盘作为本次设计汽车所用底盘。表 2.1 EQ1050D3ADJ3AC 底盘参数底盘型号EQ1050D3ADJ3AC整车整备质量（kg）3300总质量(kg)5590外形尺寸（长*宽*高）mm5995*2080*2310轴距(mm)3300最小离地间隙(mm)210发动机型号4DX13-100E3最高车速(km/h)90最小转弯半径(m)7最大爬坡度(%)30%最大驻坡度(%)20%百公里油耗(L)9.5接近角()25离去角()13车胎类型与规格7.00-16；7.50-16黑龙江工程学院本科生毕业设计9成员数32.2 工作台的结构设计和主要尺寸的确定 台板位于升降台的最上部，是支撑件的组成部分。汽车能够在升降台上平稳的停放就是台板起了关键的作用。在进行维修作业之前首先得驶上台板。需要说明的是台板并不是一个简单的钢板，而是在下面有滑道，因为升降台叉杆臂上有滑轮，滑道的作用就是使滑轮在滑道内来回滑动，使升降台完成举升和回落动作。下底板也如此，如下图 2.1。图 2.1 下底板结构简图根据表 3.1 汽车尺寸参数，确定台板的长度为 2200mm，宽度 1500mm，材料采用热轧钢板。其形状见图纸。需要说明的是台板并不是一个简单的钢板，而是在下面有滑道，因为升降台叉杆臂上有滑轮，滑道的作用就是使滑轮在滑道内来回滑动，使升降台完成举升和回落动作。上顶板和载荷直接接触，其结构采用由若干根相互交叉垂直的热轧槽钢通过焊接形式焊接而成，然后在槽钢的四个侧面和上顶面上铺装 2200x1500x3mm 的钢板，其结构形式大致如下图 2.2 所示。 图 2.2 底板槽钢结构简图沿平台的上顶面长度方向布置 4 根 16 号热轧槽钢，沿宽度方向布置 6 根 10 号热轧槽钢，组成上图所示的上顶板结构。在最外缘延长度方向加工出安装上下支架的滑槽。以便上下支架的安装。滑槽的具体尺寸根据上下支架的具体尺寸和结构而定。沿长度方向的 4 根 16 号热轧槽钢的结构参数为黑龙江工程学院本科生毕业设计10 mmrrtdbh0 . 50 .10105 . 8651601 （2.1）截面面积为，理论重量为，抗弯截面系数为。225.162cm19.752/kg m3117cm沿宽度方向的 6 根 10 号热轧槽钢的结构参数为= （2.2）1h b dtrr 100 48 5.3 8.5 8.5 4.2mm截面面积为，理论重量为，抗弯截面系数为。212.784cm10.007/kg m339.7cm 其质量分别为： 4 根 16 号热轧槽钢的质量为： （2.3）14 4 19.752316mkg 6 根 10 号热轧槽钢的质量为： （2.4）26 2 10.007120mkg 菱形钢板质量为： （2.5）34 2 25.6204.8mkg 高空作业车的工作装置包括支腿机构、举升机构、作业平台、操作及安全保护装置等。2.3 举升机构的设计举升机构的作用是实现作业平台的升降和变幅，其结构型式有交叉剪刀式、套筒式、伸缩臂式和折叠臂式5。1、交叉剪刀式举升机构交叉剪刀式举升机构是按交叉布置，铰接成剪刀型的连杆框架结构。当改变连杆交叉的角度时即实现升降运动，如图 2.3（c）所示。连杆交叉角度的改变，可通过液压油缸活塞杆的伸缩或钢丝绳的收放来实现。这种举升机构能完成较低高度的作业，工作平稳，作业平台较大，被广泛的应用于飞机、船舶制造、室内维修、清洁电车线路维修等作业场地。但是，这种作业车越障能力差、工作范围小。2、套筒式举升机构套筒式举升机构通过多节套筒的伸缩完成升降运动，如图 2.3（d）所示。驱动方式也可采用液压传动或钢丝绳滑轮传动，这种垂直升降式举升机构作业高度有限，工作范围小，但作业车平台较大，且支撑稳定。3、伸缩臂式举升机构伸缩臂式举升机构由多节套装、可伸缩的箱型臂构成，如图 2.3（a）所示。它包括黑龙江工程学院本科生毕业设计11基本臂和伸缩臂两部分。伸缩臂可为一节或多节，各节间装有液压缸。液压缸工作时，各节臂在液压缸活塞杆的推动下可沿导向元件（滑块）上、下滑动，从而改变臂架的长度。整个臂架系统支承在液压缸底部的铰支座和变幅液压缸的两端。通过变幅(a) 伸缩式 (b) 折叠式 (c) 交叉剪式 (d) 套筒式图 2.3 高空作业车的结构简图液压缸活塞杆的伸缩实现臂架摆动，从而达到变幅与升降的目的。这种型式的臂架其最大作业高度可达 6080 米。由于伸缩臂式举升机构可获得较大的作业高度和变幅，因此，被广泛的应用于各种高空作业车上。但是，这种作业车的越障能力差。4、折叠臂式举升机构折叠臂式举升机构由多节箱形臂折叠而成，如图 2.3（b）所示。这种型式一般采用 23 节折叠臂组成。其折叠的方式可分为上折式和下折式两种。各节臂的折叠和展开运动由各节间液压缸完成。这种型式的举升机构可完成一定高度和幅度的作业，另外，下折式还可完成地平面以下的空间作业（如立交桥下桥梁的维修与装饰） ，扩大了高空作业车的作业范围。由于折叠臂式举升机构具有灵活多样、适应性好、越障能力强等优点，所以，应用非常广泛11。综上所述，结合本设计的技术要求，采用剪叉式举升机构较折叠臂式和套筒式的有较高的稳定性，宽大的作业平台和较高的承载能力，使高空作业范围更大、并适合多人同时作业 等优点。它使高空作业效率更高， 安全更保障。所以高空作业车的举升机构选定为剪叉式举升机构，如图 2.3（c）所示。2.3.1 剪叉臂材料的选择 金属结构是指由扎制的型钢和钢板作为基本元件，按照一定的结构组成规则用栓接、铆接或焊接的方法连接起来，用于承受一定的载荷。为保证高空作业车能在工作环境恶劣、载荷变化复杂、不允许产生塑性变形和人为的不文明操作等因素下能安全、可靠地工作对其金属结构规定如下计算原则：1、结构工作级别按结构件中的应力状态（名义应力谱系数）和应力循环次数黑龙江工程学院本科生毕业设计12（应力循环等级）分为A1A8八级。2、结构计算应采用许用应力法。3、结构应进行强度、刚度和稳定性计算，并满足其规定的要求。4、结构应按三类载荷情况进行疲劳强度、刚度和稳定性计算。5、对三类载荷情况分别规定了不同的许用应力。8第I类-按正常工作时的等效载荷进行疲劳强度计算。对A6A8工作级别的起重结构必须进行疲劳强度计算，对A1A5工作级别的起重机结构，一般可不进行此项计算。第II类-按工作时的最大的载荷进行强度和稳定性计算。第类-按非工作时的最大载荷或工作时的特殊载荷进行强度和稳定性的验算。根据选材原则及规定：主要选用 Q345 钢板，其主要特点是机械强度、韧性和塑性，以及加工等综合方面的性能好。如表 2.2 所示。表 2.2 许用应力计算公式载荷组合种类安全系数拉伸、压缩、弯曲、许用应力剪切许用应力组合 InI=1.51.5s=3 =组合 IInII=1.331.33s=3 =II组合 IIInIII=1.151.15s=3 =IIII注：表中屈服点应按选取的钢材厚度取不同的值s 由此确定作业臂的材料：17根据选材原则及规定：主要选用Q345钢板，其主要特点是机械强度、韧性和塑性，以及加工等综合方面的性能好，价格较低。钢板的厚度t=6mm。其屈服强度是:=345Mpa.根据工作时的最大的载荷进行强度和稳定性计算-结构应按第二类载荷情况进行疲劳强度、强度和稳定性计算。2.3.2 叉臂尺寸的确定 额定载荷：300kg 台面尺寸：22001500 mm2 垂直行程：4000 mm黑龙江工程学院本科生毕业设计13最低高度：1000 mm 跟据台面长度选臂叉中心距臂叉最大中心距如图 2.4 所示。L中=A-（C1+C2）=2200-(250+250)=1700 mm （2.6） C1固定铰耳侧距离 C2滚轮侧距离图 2.4 剪叉式举升机构简图 跟据垂直行程确定叉数：n=（L行+L底）/L中*sin55 = 6.32 取整 n=6 （2.7）叉杆是升降台最主要的举升部件，是主要的受力机构。对其设计的成功与否关系到整个设计工作的成败，选材 45 号钢，热轧钢板。叉杆的外形图如图 2.5 所示。 图 2.5 叉杆的外形图由于刚刚计算出的滑动杆的最大弯矩和最大轴向力都小于固定杆的值，故不对滑动杆计算工作应力。计算杆该状态下的工作应力，设叉杆横截面积 A=bh,如图 2.6。图 2.6 叉臂横截面简图黑龙江工程学院本科生毕业设计14则该状态下的工作应力为 （2.8）max2265112 654929 , CsNhMbhAbhn 式中，叉杆实际工作应力; 材料许用应力; 材料的极限应力，对于 45 号钢，为 340Mpa; s n安全系数,一般为大于 1 的值，这里取 n=2。根据经验初选 h=0.1m。由此式可以看出弯矩对工作应力的影响较轴向力要显著的多，所以在计算时应以最大弯矩为主要计算对象。杆 1 所承受的最大工作应力。杆 1 的 C 截面拥有最大弯矩，即可以认为 C 截面拥有最大的工作应力。我们按照最大工作应力来选取合适的叉杆截面。将 h=0.1m 代入上式：最大工作应力： 取 （2.9）3616517021.30.01MPabmmb25bmm 即叉杆的横截面为100 25 （2.10）h b2mm支架由 24 根形状基本相同的截面为矩形的钢柱组成，在支架的顶端和末端分别加工出圆柱状的短轴，以便支架的安装。支架在升降机结构中的主要功能为载荷支撑和运动转化，将液压缸的伸缩运动，通过与其铰合的支点转化为平台的升降运动，支架的结构除应满足安装要求外，还应保证有足够的刚度和强度，一时期在升降运动中能够平稳安全运行。每根支架的上顶端承受的作用力设为 N.则有等式： （2.11）1238()Nmmm gG额载求得：N=3848N分析支架的运动形式和受力情况，发现支架在运动过程中受力情况比较复杂，它与另一支架铰合点给予底座的固定点的受里均为大小和方向为未知的矢量，故该问题为超静定理论问题，已经超出本文的讨论范围，本着定性分析和提高效率的原则，再次宜简化处理，简化的原则时去次留主，即将主要的力和重要的力在计算中保留，而将对梁的变形没有很大影响的力忽略不计，再不改变其原有性质的情况下可以这样处理。根据甘原则，再次对制假所收的力进行分析，可以看出与液压缸顶杆联结点的力为之家所受到的最主要的力，它不仅受液压缸的推力，而且还将受到上顶班所传递的黑龙江工程学院本科生毕业设计15作用力，因此，与液压缸顶杆相连接的支架所厚道的上顶板的力为它所受到的最主要的力，在此，将其他的力忽略，只计算上顶板承受的由载荷和自重所传递的载荷力。计算简图如 2.7 所示。 图 2.7 计算简图图中： 所产生的弯矩为：NMN L 每个支架的支点对上顶板的作用力，单位 NN L液压缸与支架铰合点距支点之间的距离，单位 m代入数据：3848 0.532039MNm假定改支架为截面为长为 a,宽为 b 的长方形，则其强度应满足的要求 max （2.12） maxsMWn式中： M支架上所受到的弯矩，单位 Nm W截面分别为 a,b 的长方形抗弯截面系数，236a bWm sn1.5n 所选材料为碳素结构钢， s235Q235SMPa将数据代入有：29 2035235a b求得： 2378a bcm上式表明：只要截面为 a,b 的长方形满足条件，则可以满足强度要求，2378a bcm取，则其，符合强度要求。5,3.5acm bcm23387.578a bcmcm黑龙江工程学院本科生毕业设计16这些钢柱的质量为： （2.13）43488 3.5 5 107.9 101.7188mabhKg 支架的结构还应该考虑装配要求，液压缸活塞杆顶端与支架采用耳轴结构连接，因此应在两支架之间加装支板，以满足动力传递要求。2.3.3 横轴的选取选取套联在活塞杆端部的横轴，根据总体结构布局确定横轴长度需要 220mm，由于是单耳环联接，其内径 CD=50，横轴的外径也应为 50mm,但考虑到二者需要相对滑动，应使横轴的外径略小于 50mm,这里取 d=48mm。单耳环的宽度值EW=60mm。将叉杆要联接到横轴处的孔进行加长处理，使两者接触面积适当的增大以减小弯曲应力及及剪应力。因此可按图 2.8 分析横轴所受应力。图 2.8 横轴受力简图 当时，P=113680N，可求得5 （2.14）568402ABPRRN 作用于横轴上的力 P 是均匀分布的，分布距离为 60mm，故集度为： （2.15）61136801.89 10/0.06qN m 截面 O 上的最大弯矩为： （2.16）0.030.80.035402.42AMRqNm 截面 C 和 D 上的剪力（这里没有考虑剪力与弯矩的正负） 。56840AQRN其弯曲应力为 （2.17）3325402.4161 MMpad剪应力 （2.18）225684031.4 4844QMPad对于其它几个销轴，由于所受的应力都小于上述值，在不改变材料的基础上选择黑龙江工程学院本科生毕业设计17直径各为 45mm、50mm 是完全可以的。2.4 支腿机构设计计算支腿机构是大多数高空作业车所必备的工作装置，目前均采用液压支腿。这类装置是利用从汽车发动机取出的动力来驱动液压泵，通过控制阀把液压泵产生的液压油供给液压支腿的工作缸，实现支腿伸缩。其优点是操作简单，动作迅速5。液压式支腿按数量来分有双支腿和四支腿两种。双支腿的两个支脚布置在起重装置下的车体两侧，起支撑点只有两个，因而支撑能力低，稳定性差。1、单缸双支腿 是用一个双作用液压缸来驱动两侧支腿伸缩的。这种支腿结构简单，操作方便，但液压缸行程长，且是浮置于箱形长槽内，动作慢，强度差，一般较少采用。2、双缸双支腿 其各支腿均由单独的液压缸驱动，其具有结构紧凑，动作迅速，制成效能高等特点。3、四支腿 其中两个支腿安装在汽车的后部，另两个支腿安装在前后轮之间。在作业车的两侧，一般具有操纵杆，可使前、后、左、右 4 个液压支腿单独地伸出或缩回，所以即使在不平整或倾斜的地面上，也能把车调整到水平状态，提高了整车作业时的稳定性。液压支腿按其结构形式又可分为：蛙式支腿、H 式支腿和 X 式支腿。4、蛙式支腿 图 2.9 为一种蛙式支腿的结构示意图，支腿的伸缩动作由一个液压缸完成。在运动过程中，支腿除有垂直位移y 外，在接地过程中还有水平位移x（如图 2.10） 。这种支腿结构简单，液压缸数少，一支腿一液压缸，结构质量小。但支腿在伸出过程中受摇臂尺寸的限制，支腿的跨距（图 2.10 的 2a）不能很大，调平性能较差，且在支反力变化过程中有爬移现象。黑龙江工程学院本科生毕业设计18图 2.9 蛙式支腿图 2.10 蛙式支腿的运动示意图5、H 式支腿 如图 2.11 所示，这种形式的支腿对地面适应性好，易于调平，且在支反力变化过程中无爬移现象，是高空作业车较理想的支腿形式。H 式支腿由两个液压缸驱动即水平推力液压缸和垂直的支撑液压缸。这种支腿形式的稳定性良好。黑龙江工程学院本科生毕业设计19图 2.11 H 式支腿6、X 式支腿 如图 2.12 所示，这种支腿的垂直液压缸作用在伸缩腿的中间，当推力液压缸将腿伸出后，垂直支撑液压缸将支腿压向地面，使轮胎离地如图 2.12(a)所示,四个伸缩腿是同步工作的，而垂直液压缸可同时顶升，也可单独工作，以便对车架进行调平。由于 X 式支腿的垂直支撑液压缸作用在横梁的中间，而横梁又直接支撑在地面上，这就比 H 式支腿更加稳定。但 X 式支腿离地间隙较小，在伸支腿的接地过程中有水平位移运动，从而加大了液压缸的推力，液压缸易损坏10。综上所述，H 型支腿稳定性较蛙式支腿好，虽然 X 型支腿的稳定性比 H 型支腿更好，但 X 型支腿的离地间隙比 H 型支腿小。因此，高空作业车的支腿机构选择 H型支腿，如图 2.12 所示。（a） (b)图 2.12 X 式支腿2.4.1 支腿跨距的确定高空作业车的支腿一般为前后设置，并向两侧伸出。支腿支撑点纵横方向的位置选择要适当，其原则是作业平台在标定载荷和最大作业幅度时，整车稳定性要达到规定的要求。1、支腿横向跨距支腿横向外伸跨距的最小应保证高空作业车在侧向作业时的稳定性，即全部载荷的重力合力落在侧倾覆边以内17，并使绕左右倾覆边 AB 或 DC 的稳定力矩大于倾覆力矩18。1/2 支腿横跨距 a 应满足： )()(2111qQGGGLGRqQrGabb（2.19）黑龙江工程学院本科生毕业设计20)4902450(4385432505002265005000)4902450(31504385a mm76.987a由于车总宽 B=2080mm，且 2aB，故取 a=1500mm式中 G底盘重力，N；Gb臂架重力，N；q 作业平台重力，N；Q 作业平台标定载荷，N；L1 转台重力中心至回转中心的距离，mm；r 臂架重力中心至回转中心的距离，mm；R作业半径（臂幅） ，mm；2、支腿纵向跨距支腿总向跨距的确定和横向跨距确定的原则一样，应绕前、后倾覆边 BC 或 AD的稳定力矩大于倾覆力矩。当作业平台在车辆后方作业时，可得后支腿支撑点至中心的距离 b1应满足： （2.20）)(21qQGGGLabb )4902450(5000432509704325015001bmm4 .7881b式中 L2 底盘质心中心的距离。 同理，可得前支腿支撑点至回转中心的距离 b2 （2.21）)(21222qQGGGLGabb)4902450(5000328305009703283015002b黑龙江工程学院本科生毕业设计21mm6 .14112b支腿的纵向跨距：2b （2.22）abb221因此取mm；mm。 19001b15002b2.4.2 支撑脚接地面积确定为了使高空作业车工作时能在规定的地面承受压力不下陷，且保证在不同地面能可靠支撑，支承脚要有足够的接地面积 Sj，保证在最大支反力 Fmax下对地面的压强不大于地基强度，即： djFSmax（2.23） mm26 . 113030jS mm275.8143jS取mm2。9000jS式中 地基强度，一般为 1.6Mpa。b支撑脚和支腿采用球式铰接，满足不同的地形。2.5 总体主要参数确定2.5.1 尺寸参数的确定高空作业车都是在二类底盘的基础上进行改装而成，主要尺寸参数原则上应与原车底盘尺寸相同，保证性能参数与原车基本保持不变。只有整车的高度由于举升机构高于车头的顶部，所以整车的高度会有所增加。2.5.2 质量参数的确定1、 额定装载质量 me对于作业型专用汽车，如起重举升汽车、高空作业车等，总质量主要由改装后的汽车底盘质量和专用工作装置质量确定，无需考虑装载质量10。2、 整车整备质量 m0黑龙江工程学院本科生毕业设计22整车整备质量是指专用汽车带有全部工作装置及底盘所有的附属设备，加满油和水，但未载人和载货时整车质量。参考同类高空作业车的整车整备质量 m0，在此基础上在增加工作装置的质量，便可估算高空作业车的整车整备质量 m0。高空作业车的整车整备质量约为： kg (2.24) 4950165033000m式中：底盘整备质量2270kg，工作装置质量1650kg2.5.3 总质量 ma 所谓总质量是指专用汽车整备齐全，满载（规定值）货物及乘员时的质量。 总质量计算公式为： kg (2.25)514536549500pammm式中：mp乘员质量（kg） ，按每人 65kg 计。2.6 本章小结 本章主要对所要设计的高空作业车的工作台、支腿机构、举升机构以及其它附属装置的形式进行了方案的比较分析。由于高空作业车的各个工作装置结构形式有很多种，且每种形式各有其优缺点，经过分析后选择了最适合的方案。最后确定了高空作业车各工作装置的类型。其中：举升机构选择剪叉式；支腿机构选择 H 式支腿；动力传动装置选定为内燃机液压传动形式；控制系统采用机电液压控制系统。还对工作臂金属材料进行选择，又对举升机构进行了受力分析。确定了工作臂的长度、横截面主要尺寸；然后又对所设计的 HQ5050JGK 高空作业车的支撑机构进行了受力分析、工作状态计算和自重 G 的计算分析，然后对高空作业车的支腿机构进行了分析，估算出了支腿的横向跨距、纵向跨距以及支撑脚的接地面。黑龙江工程学院本科生毕业设计23第 3 章 液压系统设计 3.1 执行元件类型、数量和安装位置类型选择如图 3.1。表 3.1 执行元件类型的选择往复直线运动回转运动往复摆动运动形式短行程长行程高速低速执行元件的类型活塞缸柱塞缸 液压马达和丝杠螺母机构高速液压马达低速液压马达摆动液压马达 根据上表选择执行元件类型为活塞缸，再根据其运动要求进一步选择液压缸类型为双作用单活塞杆无缓冲式液压缸，数量：该升降平台为双单叉结构，故其采用的液压缸数量为 4 个完全相同的液压缸，其运动完全是同步的，但其精度要求不是很高。安装位置：液压缸的安装方式为耳环型，尾部单耳环，气缸体可以在垂直面内摆动，安装的位置为前后两固定支架之间的横梁之上，横梁和支架组成为一体，通过横梁活塞的推力逐次向外传递，使升降机升降。3.2 速度和载荷计算3.2.1 速度计算及速度变化规律参考国内升降台类产品的技术参数可知。最大起升高度为 5000m 就是从液压缸活塞开始运动到活塞行程末端所用时间大约为 45s，设本升降台的最小气升降时间为40s,最大起升时间为 50s，由此便可以计算执行元件的速度 v: （3.1）lvt式中： v执行元件的速度，单位 m/s L液压缸的行程，单位 m t时间，单位 s 当时：40ts黑龙江工程学院本科生毕业设计24=0.01325m/smaxmin0.5340lvt当时：50tsmin0.530.0106/40lvm st液压缸的速度在整个行程过程中都比较平稳，无明显变化，在起升的初始阶段到运行稳定阶段，其间有一段加速阶段，该加速阶段加速度比较小，因此速度变化不明显，形成终了时，有一个减速阶段，减速阶段加速度亦比较小，因此可以说升降机在整个工作过程中无明显的加减速阶段，其运动速度比较平稳。3.2.2 执行元件的载荷计算及变化规律执行元件的载荷即为液压缸的总阻力，油缸要运动必须克服其阻力才能运行，因此在次计算油缸的总阻力即可，油缸的总阻力包括：阻碍工作运动的切削力，运F切动部件之间的摩擦阻力，密封装置的摩擦阻力，起动制动或换向过程中的惯性F磨F密力，回油腔因被压作用而产生的阻力，即液压缸的总阻力也就是它的最大牵引F惯F背力： （3.2）F=+FFFFF切磨密惯背（1）切削力。根据其概念：阻碍工作运动的力，在本设计中即为额定负载的重力和支架以及上顶板的重力：其计算式为： FFFF 切额载支架上顶板（3.3）（2）摩擦力。各运动部件之间的相互摩擦力由于运动部件之间为无润滑的钢-钢之间的接触摩擦，取，0.15其具体计算式为： （3.4）1234FG=mmm mg+ G+磨额载（+）式中各符号意义同第三章。（3）密封装置的密封阻力。根据密封装置的不同，分别采用下式计算：O 形密封圈： 液压缸的推力 F0.03F F-密黑龙江工程学院本科生毕业设计25Y 形密封圈： 1F =fp dh密 f摩擦系数，取f0.01 p密封处的工作压力，单位 Pa d密封处的直径，单位 m 密封圈有效高度，单位 m 1h密封摩擦力也可以采用经验公式计算，一般取F0 0501F密（.- . ）（4）运动部件的惯性力。 其计算式为： （3.5）FGvvFmagtgt切惯 式中：G运动部件的总重力，单位 N g重力加速度，单位2m/s 启动或制动时的速度变量，单位 m/s v 起动制动所需要的时间，单位 s t对于行走机械取，本设计中取值为2v0.5 1.5m/st20.4m/s（5）背压力。背压力在此次计算中忽略，而将其计入液压系统的效率之中。由上述说明可以计算出液压缸的总阻力为： （3.6）F=+FFFF切磨密惯= 1234123(mmmm )gG(mmm )gG额载额载Fv0.05Fgt切切=(204.8+316+120+188+2500)x9.8+0.15(204.8+316+120)x9.8+(204.8+316+120+188+2500)x0.4+(204.8+316+120+188+2500)9.80.05=40KN 液压缸的总负载为 40KN，该系统中共有四个液压缸个液压缸，故每个液压缸需要克服的阻力为 10KN。该升降台的额定载荷为 300Kg ，其负载变化范围为大于 300Kg，在工作过程中无冲击负载的作用，负载在工作过程中无变化，也就是该升降台受恒定负载的作用。3.3 液压系统主要参数的确定3.3.1 系统压力的初步确定黑龙江工程学院本科生毕业设计26液压缸的有效工作压力可以根据表 3.2 确定。 表 3.2 液压缸牵引力与工作压力之间的关系牵引力 F（KN）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 。3.3.2 液压执行元件的主要参数1、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= 2cmpD4（3.7） 式中： p液压缸的工作压力，Pa 取 p=5(20-3) 10 Pa D活塞内径，单位 m，0.09m 液压缸的效率，0.95cm 代入数据: F = 3 25(90 10 )(203) 100.954 F = 10.3KN 即液压缸工作时产生的推力为 10.3KN。 2、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： （3.8）4cmFDp 式中： D活塞杆直径 缸筒内经，单位 m ；黑龙江工程学院本科生毕业设计27 F无杆腔推力，单位 N； P工作压力，单位 MPa ； 液压缸机械效率，0.95。cm 代入数据： D=0.083m34 10 102 10 0.95 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，故活塞和液压缸的内径也应该标准化，以便选用标准件。 3、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=2MPa,5MPa,取 d=0.5D,d=45mm。（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： （3.9） 62104Fd 式中： F活塞杆的推力，单位 N； d活塞杆直径，单位 m； 材料的许用应力，单位 MPa ，活塞杆用 45 号钢 ,340,2.5ssMPa nn代入数据：363 210 101043.14 (45 10 )黑龙江工程学院本科生毕业设计28 =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： 时，（3.10）Lm nK22KnEJFL在该设计及安装形式中，液压缸两端采用铰接，其值分别为： （3.11）1,85,1260nmLmm （3.12）4JdKA将上述值代入式中得： （3.13）Lm nK故校核采用的式子为： （3.14）22KnEJFL式中： n安装形式系数 n=1E活塞杆材料的弹性模量，钢材取 ；112.1 10EPaJ活塞杆截面的转动惯量， ；464dJ L计算长度，1.06m。代入数据： 2113 423.142.1 103.14 (45 10 )64 1.06KF =371KN 其稳定条件为： （3.15）KKFFn 式中： 稳定安全系数，一般取=24，取=3；KnKnKn黑龙江工程学院本科生毕业设计29 F 液压缸的最大推力，单位 N。 代入数据： =123KN3713KKFn 故活塞杆的稳定性满足要求。 4、液压缸壁厚，最小导向长度，液压缸长度的确定 1）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，壁厚由下式确定： （3.16） 2YP D 式中： D液压缸内径，单位 m 缸体壁厚，单位 cm液压缸最高工作压力，单位 Pa，一般取=（1.2-1.3）pYPYP 缸体材料的许用应力，钢材取 100 110MPa代入数据： 661.3 2 1090.1172 100 10cm 考虑到液压缸的加工要求，将其壁厚适当加厚，取壁厚。3mm2）最小导向长度活塞杆全部外伸时，从活塞支撑面中点到导向滑动面中点的距离为活塞的最小导向长度 H，如图 3.1 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： 黑龙江工程学院本科生毕业设计30图 3.1 液压缸简图 202LDH 即 取为 72cm5309071.5202Hcm活塞的宽度一般取，导向套滑动面长度，在时，取(0.60.1)BDAD80mm，在时，取，当导向套长度不够时，不宜过分增A=(0.6-1.0)DD=80mmA=(0.6-1.0)d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。 5、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，液压缸的流量可以计算如下： mv （3.17）cvvAQ 式中： A 活塞的有效工作面积 对于无杆腔24AD 活塞的容积效率，采用弹形密封圈时=1，采用活塞环时 cvcv=0.98cv 为液压缸的最大运动速度，单位 m/smaxmaxcvAvQmaxv 代入数据：黑龙江工程学院本科生毕业设计31 23.14 0.90.1325605.16 /min0.98 4maxQL 2min3.14 0.90.106604.13 /min0.98 4QL 即液压缸以其最大速度运动时，所需要的流量为，以其5.16 /minL最小运动速度运动时，所需要的流量为。4.13 /minL根据以上条件，参照机械设计手册液压传动与控制单行本中的相关内容，选取由阜新市液压件厂生产的 CBF-E125 型外啮合双联齿轮泵，该产品具有外形尺寸较小，技术成熟，质量稳定，维护保养方便，成本低等优点。其技术规格如下表 3.3中所示。表 3.3 液压泵参数排量/mL r1125压力/MPa额定 16最高 20转速/r min1额定 2 000最高 2 500容积效率（%）不小于93总效率（%）不小于85驱动功率/kW76质量/kg10.53.4 液压系统方案的选择和论证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。3.4.1 油路循环方式的分析和选择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。油源回路的原理图如图3.2所示。黑龙江工程学院本科生毕业设计32 134256781.油缸 2.过滤器 3.温度计 4.液位计5.取力器 6.液压泵 7.溢流阀 8.压力表 图 3.2 油源回路的原理图3.4.2 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。3.4.3 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。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 ，但其速度刚度差，效率低，发热大。3.4.4 液压系统原理图的确定初步拟定液压系统原理图如图 3.3 所示。黑龙江工程学院本科生毕业设计3313425679101116171819131481215图 3.3 液压系统原理图3.5 液压元件的选择计算及其连接 液压元件主要包括有：油泵，电机，各种控制阀，管路，过滤器等。有液压元件的不同连接组合构成了功能各异的液压回路，下面根据主机的要求进行液压元件的选择计算.3.5.1 油泵的选择1、泵的额定流量和额定压力1）泵的额定流量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： （3.18）maxpqKQn式中： 泵的输出流量，单位pq/minL K系统泄漏系数，一般取 K= 1.1-1.3 液压缸实际需要的最大流量，单位maxQ/minL n执行元件个数代入数据：1.1 5.16 422.7 /minpqL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，应再加上溢流阀黑龙江工程学院本科生毕业设计34的最小溢流量，一般取：3 /minL22.7325.7 /minpqL2）泵的最高工作压力泵的工作压力应该根据液压缸的工作压力来确定，即 maxpPPP式中： 泵的工作压力，单位 Pa；pP 执行元件的最高工作压力，单位 Pa；maxP 进油路和回油路总的压力损失。P初算时，节流调速和比较简单的油路可以取 ,对于进油路有调速阀0.20.5MPa和管路比较复杂的系统可以取。0.5 1.5MPa代入数据： 20.52.5pPMPa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大 25%-60% ，即泵的额定压力为 3.125-4.0，取其额定压pPMPaMPa力为 4。MPa3.5.2 取力器布置方案及基本参数选择分动器取力传动轴取力从倒档齿轮取力轴取力从从中间轴末端取力从中间轴齿轮取力上置式轴取力从变速器取力从飞轮后端取力从前端取力发动机取力取力方式分类专用车取力总布置方案决定于取力方式。常见的取力方式可分类如下：从发动机前端取力的特点是采用液压传动，适合于远距离输出动力。固此种取力方式常用于由长头式汽车底盘改装的大型混泥土搅拌运输车。从飞轮后端取力的特点是取力器不受主离合器影响，传动系统与发动机直接相连，黑龙江工程学院本科生毕业设计35取力器到工作装置距离短、传动系统简单可靠、取出的功率大、传动效率高。这种方案应用较广，如平头式汽车改装的大、中型混泥土搅拌车等。从变速器轴取力的布置方案又称变速器上置式方案。此种方案将取力器叠置于变速器之上，用一惰轮与轴常啮合齿轮啮合获取动力，固需改制原变速器顶盖。此方案应用很广，如自卸车、冷藏车、垃圾车等一般都从变速器上端取力。从变速器取力的其他方案：从变速器取力有多种方案，如从中间轴末端取力，从道档齿轮取力，从上取力等。但最常见的还是从中间轴齿轮取力，称为侧置式取力，又可分为左侧与又侧布置方案，如 EQ1050 系列汽车取力器、EQ3052 系列汽车取力器均为侧置取力器。传动轴取力方案是将取力器设计成一独立结构，设置于变速器输出轴与汽车万向传动轴之间，该独立的专用取力装置固定在汽车车架上不随传动轴摆动，也不伸缩。设计时应使用可伸缩的附件传动轴与其相连，并应注意动平衡与隔振消振。分动器取力布置方案主要用于全轮驱动的牵引车、汽车起重机等来驱动绞盘或起重机构。从取力器到工作装置间可采用机械传动或液压传动。本设计选用底盘为 EQ1050D3ADJ3AC,所以选用从中间轴齿轮取力的布置方案。取力器实质上是一种单级变速器。其基本参数有取力器总速比、额定输出转矩、输出轴旋向以及结构质量等。EQ1050D3ADJ3AC 底盘上变速器 DF5S360 所配的取力器型号为 4205.6B1.010，因此选用该底盘上的取力器。3.6 本章小结本章首先主要对液压系统进行了分析，并且对其主要执行元件剪叉臂液压缸、液压马达等液压元件进行了计算选型，并且对换向阀的主要要求进行选型分析以使系统能够正常工作，从而使高空作业车能够正常工作。另外，本章中也对取力器的布置进行了分析，并根据变速器型号选择了适合的取力器。黑龙江工程学院本科生毕业设计36第 4 章 高空作业车性能分析 专用汽车性能参数计算是总体设计的主要内容之一，其目的是检验整车参数选择是否合理，使用性能参数能否满足要求。最基本的性能参数计算包括动力性计算、经济性和稳定性计算。而对于本设计中所设计的高空作业车来说则只需要计算它的稳定性就可以。4.1 汽车动力性能分析4.1.1 基本参数的确定发动机的输出转矩和输出功率随着发动机的转速变化的二条重要特性曲线，为非线形曲线。工程实践表明，可用而次三相式来描述汽车发动机的的外特性，即 （4.1）cbnanTeee2式中: 发动机输出转矩(Nm)；eT 发动机输出转速(r/min)；en a、b、c待定系数，有具体的外特性曲线决定。根据外特性数值建立外特性方程式。如果已知发动机的外特性，则可利用拉格朗日三点插值法求出公式中的三个待定系数的 a、b、c。在外特性曲线上取三点，即、1eT、及、，依拉氏插值三项式有1en2eT2en3eT3n)()()()()()(231321312321323121321eeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeennnnnnnnTnnnnnnnnTnnnnnnnnTT将上式展开，按幂次高低合并，即可得三个三个待定系数为)()()(231333212231211eeeeeeeeeeeeeeennnnTnnnnTnnnnTa )()()()()()(231332132122313121132eeeeeeeeeeeeeeeeeeeeennnnTnnnnnnTnnnnnnTnnb )()()(231332132122313121132eeeeeeeeeeeeeeeeeeeeennnnTnnnnnnTnnnnnnTnnc在发动机外特性曲线图未知的情况下，可按经验公式拟合外特性方程式。如缺少所需发动机的外特性，但从发动机铭牌上可以得到该发动机的最大输出功率及相emP应转速和该发动机的最大转矩及相应转速时，可用下列经验公式来描述发动机的外特性。黑龙江工程学院本科生毕业设计37 （4.2）22)()(etptpememennnnTTTT式中: 发动机最大输出转矩（Nm） ；emT 发动机最大输出转矩时的转速（r/min） ；tn 发动机最大输出功率时的转速（r/min） ；pn 发动机最大输出功率时的转矩（Nm） 。pT pempnPT9550由公式（4.1）和公式（4.2）可得： 2222)()()()(2)(pttpememptpemtptpemnnnTTTcnnTTnbnnTTa对台架试验数据用修正系数 进行修正，才能得到发动机的使用外特性。按GB/T21404-2008 标准试验中 =0.850.91。4.1.2 汽车的行驶方程式举升式气卸粉罐汽车在直线行驶时，驱动力和行驶阻力之间的关系式如下。 tfwijFFFFF（4.3）式中: 驱动力； tF滚动阻力；fF空气阻力；wF坡度阻力； iF加速阻力。jF1.驱动力的计算tF轻型加油汽车在地面行驶时受到发动机限制所能产生的驱动力与发动机输出tF转矩的关系为eT黑龙江工程学院本科生毕业设计38 dgetriiTF0（4.4）式中: 变速器某一挡的传动比；gi主减速器传动比；0i传动系统某一挡的机械效率；驱动轮的动力半径；dr发动机外特性修正系数。2.滚动阻力的计算fF轻型加油汽车的滚动阻力的计算公式为fF cosgfmFaf（4.5）式中: 轻型加油汽车的总质量；am 道路坡度角；滚动阻力系数。f3.坡道阻力的计算iF汽车上坡行驶时，整车重力沿坡道的分力为坡道阻力，其计算公式为 singmFai（4.6）4.空气阻力的计算wF汽车的空气阻力与车速 的平方成反比，即v 2047. 0vACFDDW（4.7）式中: 空气阻力系数，轻型加油汽车可取为 0.50.9；DC迎风面积（m2） ，可按 A=BH 估算，B 为轮距，H 为整车高度。DA5.加速阻力的计算jF加速阻力是汽车加速行驶时所需克服的惯性阻力计算公式为 jmFaj（4.8）黑龙江工程学院本科生毕业设计39式中: 汽车加速度（m/s2） ；j汽车整备质量（kg） ；am 传统系统回转质量换算系数。的计算公式为 222021rmiiIrmIagfaW（4.9）式中: 车轮的转动惯量（kgm2） ；wI发动机飞轮的转动惯量（kgm2） ；fI 车轮的滚动半径（m） 。r进行动力性计算时，若、的值不确定，则可按下述经验公式估算值。wIfI 2211gi（4.10）式中: =0.030.05。低挡时取上限，高档时取下限。21将式（4.4） 、 （4.5） 、 （4.6） 、 （4.7） 、 （4.8）代入式（4.3） ，得 jmAvCfgmriicbnanaaDadgee202)sincos()(（4.11）因为 rviinage377. 00（4.12）将式（4.10）代入（4.9）中得 )sincos(212fCCBvAvjmaaa（4.13）式中: gmCrCiiCrrbiiBACrraiiAadgdgDdg2012202330377. 0142. 04.1.3 汽车最高车速的确定汽车最高车速的计算（其它参数见表 4.1 4.2）。黑龙江工程学院本科生毕业设计40191955095507602400emppPTn423.27 10()emptpTTann 22 ()0.981()temptpn TTbnn22()289.25()emptemtpTT ncTnn当汽车以直接挡行使时有公式 DDdoACrraiA047. 0142. 023 3424.440.82 0.89 ( 3.27 10 )0.047 0.8 80.142 0.5360.52 3.28 =134.38dorrbiB377. 02 = 1 802.4dorciC1 =-245 000gmCa2 =67.3)(4)(2122CfCAkCBDo因为 A0，D0，求专用汽车的最高车速为maxv.5km/h2()902naxBkCDvA4.2 燃油经济性计算 专用汽车的燃油经济性通常用车辆在水平的混凝土或沥青路面上，以经济车速v满载行驶的百公里油耗量来评价，百公里油耗Q，单位 L/100km。可以根据发动机万有特性来计算。公式为 （4.14）1.02eaPbQug式中: 燃油的密度， （kg/L） 。柴油可取7.94N/L8.13N/L；g 重力加速度。g黑龙江工程学院本科生毕业设计41首先计算出经济车速下相应的发动机转速 (r/min) rviinage377. 00（4.15）液化石油气罐车的经济车速为 65km/h。则 00.377gaei i vnr=1 428.2(r/min)在经济车速下发动机功率为31360076140aDDeaam gfC APvv=143.6KW由（4.14）式得L/100km143.6 139.337.91.02 65 7.94Q 表 4.1 相关系数的确定名称符号数值发动机外特性修正系数0.82直接挡时传动效率00.89其他挡时传动效率0.86空气阻力系数DC0.8of0.0186滚动阻力系数k27 500 表 4.2 汽车参数 名称 符号 数值与单位发动机最大功率 emP76kw发动机最大功率时的转速 pn3200r/min发动机最大转矩 emT245Nm黑龙江工程学院本科生毕业设计42发动机最大转矩时的转速 tn2000 r/min车轮动力半径 dr0.520 m车轮滚动半径 r0.536主减速比 oi4.44汽车列车迎风面积 DA4.3汽车满载列车总质量 am4300kg4.3 支腿压力的计算 计算支腿压力时要求确定高空作业车在作业时所承受的最大支反力，该力是支腿强度计算的依据17。假定高空作业车支撑在 A、B、C、D 四个支腿上，臂架位于高空作业车纵轴线（x 轴）角处，如图 6.1 所示。若高空作业车不回转部分的重力为 G2，其重心为 O2，在离支腿对称中心（坐标原点 O）e2处，回转中心 O0离支腿对称中心 O 的距离为 e0。又设高空作业车回转部分的合力为 G0，且合力至 O2点的距离为 r0，则作用在臂架平面内的翻倾力矩 M 为 G0r017。如图 4.1 所示。 图 4.1 支腿压力确定 mm (4.16)3141500864950212bLbemm (4.17)4509501001500110bLbe N (4.18)85004502450500050010qQGGGb黑龙江工程学院本科生毕业设计43 (4.19)qQGGLGRqQrGrbb1110)(mm450450245050005001005005000)4502450(18005000于是可求得四个支腿上的压力各为： (4.20)02200220022002201cossin1141cossin1141cossin1141114ABCDeeFGGMbbbaeeFGGMbbbaeeFGGMbbbaeeFGGbbcossinMba当举升臂在车辆正侧方作业时即：=90，则上式可化简为： (4.21)02200220022002201114111411141114ABCDeeMFGGbbaeeMFGGbbaeeMFGGbbaeeMFGGbba按四点支撑计算支腿压力时，若有一支腿的压力出现负值，应该用三点支撑重新计算支腿压力。如图 4.2 所示，设举升臂在工况位置作业时，支腿 A 不受力，支腿B、C、D 受力，可求得支腿的反力为： (4.22)02002202021sin21cossin21cos112BCDMFGGaG eG eMMFbbbaeeMFGGbbb 黑龙江工程学院本科生毕业设计44图 4.2 三点支撑状态这时，支腿 C 受力最大，并且当时，FC获得最大值为：abarctan 222200max1121baMbeGeGFC（4.23）22150011400127508500150027432830490850021N9809若举升臂转到工况位置时，角为钝角，设支腿 B 不受力，支腿 C、D、A 受力，可求得受力最大的支腿 D 的压力为： (4.24)bMbeGbeGaMFDcossin210022当时，FD获得最大值为：abarctan (4.25)220022max1121baMbeGeGFD黑龙江工程学院本科生毕业设计4522150011400127508500150049085002743283021N13030由于，所以确定最大支反力N。maxmaxDCFF13030maxmaxCFF计算后发现支腿的最大支反力在支腿所能承受的压力范围内，因此改装后能保证整车的稳定性。4.4 本章小结本章对设计的轻型加油汽车的整体进行简单的分析。对本次改装设计结果的检验，以此判断整车改装设计的合理性及实用性。对于本次改装设计的高空作业车而言，侧重于稳定性，对支腿压力稳定性进行计算分析。因此本章对高空作业车的稳定性进行了计算，且通过计算发现高空作业车的稳定性良好，能满足使用要求。由于改装后的高空作业车在动力性和经济性方面较改装前不会有太大变化，动力性和经济性满足要求。 黑龙江工程学院本科生毕业设计46结 论这个设计主要以东风 EQ1050D3ADJ3AC 二类底盘进行高空作业车的改装设计。目前高空作业车有四种基本形式, 即伸缩臂式、折叠臂式、垂直升降式及混合式，本设计的高空作业车采用垂直升降中的剪叉式。发动机带动油泵作为液压系统的动力源。工作台调平机构采用四连杆调平机构。从控制方式上看,文中的高空作业车采用手动换向阀控制。这个设计研究的内容和成果如下：1、设计举升质量 300KG 以上，举升高度为 8m 的高空作业车改装设计，首先要参考大量成品车辆的资料和文献，其次是进行二类底盘的选择，对满足质量要求的整车进行选择，分析了高空作业车的基本结构，确定高空作业车所涉及的相关参数。2、对工作臂和工作平台进行材料的确定；分析了HQ5050JGK型高空作业车的基本结构，根据相关计算公式以及所知的参数进行计算，以及剪叉臂截面尺寸等主要参数。并对剪叉臂结构进行设计。3、在确定了剪叉臂和横轴尺寸后，对其进行强度、钢度和整体稳定性效核，不满足时应进行修改。所以根据相关的效核公式进行强度、钢度和整体稳定性效核，钢度和整体稳定性的要求，所取尺寸能够达到要求。4、对液压系统进行计算和选择，包括液压缸的选型计算、支腿机构的设计计算。并对油缸、液压泵、液压马达、取力器、油箱容积、换向阀等确定。5、最后对整车稳定性进行分析，对汽车的支腿压力进行计算，分析了整车的稳定性，保证了高空作业车工作时的安全性和工人的安全性。黑龙江工程学院本科生毕业设计47参考文献 1 卞学良.专用汽车结构与设计.机械工业出版社J，2007（6）.2 李家武.两种履带起重机转台结构的比较M.机械工程,2001(2).3 涂桥安.移动式高空作业平台的设计研究D.机械设计与制造工程,2001. 4 赵爱琼.如何保证汽车起重机的抗倾覆能力M.工程机械出版社，2003(12).5 柏红专,罗志平.国内高空作业机械行业现状及发展方向J.机械,2006.6 高先觉.高空作业机械作业斗调平机构探讨J.机械,2006.7 胡元.高空作业车工作平台调平机构M.工程机械,2006(12).8 张少夫.发展高空作业车的浅见J,2004.9 范祖尧.现代机械设备设计手册M.机械工业出版社，1996.10 刘朝晖.GKC8 垂直升降高空作业车车架结构设计J.南方冶金学院学报,1995.11 钟玉龙.改进的高空作业液压系统J.机械工业出版社,2006.12 范祖尧.现代机械设备设计手册M.机械工业出版社，2000.13 杨培元.朱福元液压系统设计简明手册G北京：机械工业出版社，199914 马承杰.介绍一种转台大底版的新型结构J.工程机械,2001(6).15 李家武.两种履带起重机转台结构的比较M.机械工程,2001(2). 16 陈国安等.臂架式拖泵支腿受力分析D.工程机械，2001(11).17 凌学俭. 高空作业车液压系统分析D.建筑机械,1997.18 杜鹃，唐传平等汽车行业标准高空作业车内容浅析J专用车，200419 孙淑华 GKS-8 型液压高空作业车J.机械工程, 1991(10).20 陈国安.高空作业车支腿受力分析J.工程机械，2001.21 东风汽车有限公司东风 EQ1092FJ 系列汽车底盘改装手册G中国期刊网22 成大先等机械设计手册(第四版)G北京：化学工业出版社，200223 C.K Prahanlad，Gary HamelThe Core Compereace of the Corporation J.Harvard Business Review，1990May-June79-9124 Bedford A，Fowler WEngineering Mechanics：Vol 2：DynamicsMNew York：Addison Wesley Publishing Company Inc，1995黑龙江工程学院本科生毕业设计48致 谢经过两个月的毕业设计，使我们真正懂得了理论联系实际的重要性。在整个设计过程中，充分运用大学所学的专业知识，查找相关资料，让我们体会到理论与实际还有很大差别。这次设计正是将它们有机的结合起来，给我们一次在面对工作前最好的锻炼机会。同时我们也体会到了每一件事靠一个人是无法完成的，要集思广益才会让设计更加完美。通过这次设计，我们对专用车设计的理论，原理及应用有了进一步认识，对液压系统有了一定了解。总之，这次设计为我们打开了以后面向实际应用的大门，为我们以后做各项工作和进一步学习奠定了基础。它好比一个灯塔，为我们指明了远行的航向；好比一颗启明星，为我们指明了前进的道路。短暂的毕业设计就这样在紧张有序中度过了。衷心的感谢赵老师在这次设计过程中的精心指导，她在每一个阶段都认真的教导和耐心的讲解，使我们能顺利的走到现在。黑龙江工程学院本科生毕业设计49附 录附录 A 外文文献原文Ultra-high hydraulic angle O-ring seal the experimental studyAbstract :Nitrile rubber O-ring EHV end Kok containers sealed imposed on containers so high hydraulic seal experimental series. The results show that angle enclosed structure, as well as O-ring compression rate, diameter, enclosed space, rubber hardness, The sealing surface roughness and seal the form and position tolerances, and other relevant factors reasonable match, strict control, the use of ordinary O-ring can be achieved 138MPa ultrahigh static hydraulic seal.Keywords : EHV static O-ring sealAlong with the rapid modern industrial development, UHP increasingly widespread use of the ultrahigh-pressure killing Hill, super-high-speed refrigeration, Expanded food industry, supercritical fluid extraction, low-salt treatment, Expanded room temperature and high pressure compression fermentation and other typical applications. Such equipment is produced by the many advantages of increasing peoples attention. If UHP food production is instantaneous pressure, role uniform, safe operation and low energy consumption to maintain good natural food color, smell and taste and nutritional characteristics of the components, with 21 new food simple, safe, natural, nutrition, health, and environmental protection in consumption demand. Which have significant social and economic benefits, has tremendous market potential and broad prospects for development. However, Chinas current UHP food production industries badly need to improve the level of equipment, can produce economic, Energy-saving, safe and efficient handling 黑龙江工程学院本科生毕业设计50equipment constrains EHV food processing technology marketing major bottleneck. Among them, how to create economic EHV containers and ensure that the high pressure seal containers is particularly difficult lie. UHV equipment can operate normally sealed to a large extent depends on the integrity of the structure. High pressure sealing device about the weight of the containers, weighing 10% to 30%. and the cost accounts for 15% 40% of the total cost, design sealed pressure vessel design is an important component. Because many UHV equipment for space operations, the operation requires not only material can be quickly loaded fast again. and the frequent requirement in the open despite repeated achieve reliable sealing, General use of fast open-closed structure since the close of this problem can be resolved. Ordinary rubber O-ring seal structure is simple, convenience, low cost, compact installation, easy to use and has since closed closely role advantages, the industry is widely used. So experiment nitrile rubber (NBR) O-rings (32.5 specifications for the 3.55G. implementation of the standards for GB3452.1-92) Kok sealed experiments. 1 O-ring seal from the Principle1) state preload O-ring sealed site after its general section by a certain amount of compression, as O-rings have good flexibility, the interface will have a certain degree of contact pressure, thus achieving preload under seal. 2) state When the sealed chamber filled with hydraulic media, the role of media pressure, the O-ring to shift the low-pressure side, and the seal gap closed to live. With the increase of media pressure, the contact pressure has also been increasing, the peak is always greater than the fluid pressure. This will guarantee that the O-ring seal the sealing function, reflects the O-ring seal the ability to automatically sealed. Experience has shown that for ordinary rubber materials, generally 13 105Pa than the standard pressure. 2 the main parameters of SealO-ring seal effects and compression rate, diameter, enclosed space, rubber hardness, The sealing surface roughness and seal the form and position tolerances, and other factors are closely related. The impact of O-ring seal properties of various factors, as long as the 黑龙江工程学院本科生毕业设计51parameters of a design will reduce the unreasonable results sealed, even result in seal failure. Now, therefore discuss the impact of specific factors to determine the value . 1）compression rateAfter the O-shape link loads the seal spot, its section generally receives a quota the compression, because the O shape link has the good elasticity, docking touches personally meets has the certain contact pressure, thus realizes under the pre- tight condition seal.2) active statusAfter the sealed chamber sufficiently enters the hydraulic pressure medium, in under the medium pressure function, the O shape link carries over a low pressure side, seals up the seal gap. Along with the medium pressure increase, the contact pressure also along with it increase, its peak value always is bigger than the fluid medium pressure. This has guaranteed the O shape packing ring seal function, also has reflected the O shape packing ring automatic sealing ability. The experience indicated that, regarding the ordinary rubber material, generally as the standard compares the pressure take 13105 P a.3) seal gapO-ring gap in the high-pressure easily deformed easily be squeezed into the sealed space in order to cause damage, it is necessary to the O-ring seal gap to be strictly controlled. To prevent O-ring extrusion occurred, and to take into account the difficulty of installing and dismantling, The experimental space for the sealing of 0.1mm.3 experimental devices and airtight structure 1) hardness Elastic modulus small O-ring, the maximum contact stress small, extrusion capacity, easy to destroy. So when a high pressure, high hardness should use the O-ring. In this experiment the O-ring hardness IRHD (International Rubber Hardness levels), 80 5.5) sealing surface roughness Seal the surface roughness is sealing technique to measure an important indicator. If the sealing surface Department has manufacturing defects or vertical scratch, it is very easy to seal leakage media. Ultrahigh Pressure Vessel Safety Technology Supervision provided EHV containers sealing surface roughness Ra should be less than or equal to 0 . 8 m. The experimental sealing surface roughness Ra from 0.4 m. 黑龙江工程学院本科生毕业设计522) seals the form and position tolerances secret Sealed cylindrical surface of roundness, cylindricity tolerance by eight precision selection Hole-face vertical axis of tolerance by seven precision selection. 4 experiment (1) O-ring uniform surface coating small grease. Cover and Arbors will use double-headed stud connection, and O-ring installed mandrels, Bolt pallets used to connect to the mandrels to compress O-ring; (2) high-pressure pipe assembly, and the small joints nut nuts, Nut will joints and hydraulic media entrance of the threaded connection; (3) under the pal
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