液压升降机毕业设计

1、 毕业设计（论文） （说明书） 题 目： 液压升降机设计 姓 名： 王少强 编 号： 平顶山工业职业技术学院 年 月 日 平顶山工业职业技术学院 毕业设计（论文）任务书 姓名 _ 专业 _ 任务下达日期 年 月 日 设计（论文）开始日期 年 月 日 设计（论文）完成日期 年 月 日 设计（论文）题目： A. 编制设计 _ B. 设计专题（毕业论文） _ 指导教师 _ 系（部）主任 _ 平顶山工业职业技术学院 毕业设计（论文）答辩委员会记录 _ 系 _ 专业，学生 _ 于 _ 年月 _ 日 进行了毕业设计（论文）答辩。 设计题目： _ 专题（论文）题目： _ 指导老师： _ 答辩委员会根据学生提

2、交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答 辩委员会讨论评定，给予学生 _ 毕业设计（论文）成绩 为 _ 。 答辩委员会 _ 人，出席 _ 人 答辩委员会主任（签字）： _ 答辩委员会副主任（签字）： _ 答辩委员会委员： _ ， _ ， 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）评语 第_ 页 共 页 学生姓名： 专业 年级 毕业设计（论文）题目： 评阅人： 指导教师： （签字） 年 月 日 成 绩： 系（科）主任： （签字） 年 月 日 毕业设计（论文）及答辩评语： _ 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 （论文） 第1页 液压升降机设计 摘要 本次设计的题目是液压升降机的设计， 它主

3、要包括：主机械机构的设计， 液压系统的设计，控制部分的设计三个部分内容。在本设计中将液压系统的 设计做为主要内容进行设计。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。 液压升降机主要是通过液压油的压力传动从而实现升降的功能， 它的剪 叉机械结构，使升降机有较高的稳定性，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，它使高空作业效率更高，安全 更可靠。 液压升降机广泛适用于汽车、集装箱、模具制造，木材加工，化工 灌装等各类工业企业及生产流水线，满足不同作业高度的升降需求，同 时可配装各类台面形式（如滚珠、滚筒、转盘、转向、倾翻、伸缩） ，配

4、 合各种控制方式（分动、联动、防爆） ，具有升降平稳准确、频繁启动、 载重量大等特点，有效解决工业企业中各类升降作业难点，使生产作业 轻松自如。 关键字：升降机，液压系统，液压元件 摘要 . 1 第一章升降机的发展情况 . 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 （论文） 第2页 错误！未定义书签。 1.1升降机在生产和生活中的作用和意义 . 错误！未定义书签。 1.2升降机国内外的研究发展情况 . 5 1.2.1 国内发展情况 . 5 1.2.2 世界升降机发展状况和发展趋向 . 5 第二章 升降机的工艺参数和工况分析 . 7 2.1升降机的工艺参数 . 7 2.2升降机工况分析 . .8 第

5、三章升降机机械机构的设计和计算 . 8 3.1 升降机机械结构形式和运动机理 . 8 3.1.1 机械结构型式 . 8 3.1.2 升降机的运动机理 . 9 3.2 升 降 机 的 机 械 结 构 和 零 件 设 计 . 11 3.2.1 升 降 机 结 构 参 数 的 选 择 和 确 定 . 11 3.2.2 升降机支架和下底板结构的确定 . 15平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 （论文） 第3页 6.5.3 按系统发热和散热计算确定油箱容量 .35 第七章液压缸的选用 . 37 第五章液压系统方案的选用 . 14 6.1.1 泵的额定流量和额定压力 6.1.2 电机功率的确定 . 26

6、 6.1.3 联轴器的选用 . .21 6.2 控制阀的选用 . 29 6.2.1 压力控制阀 . 29 6.2.2 流量控制阀 . 30 6.2.3 方向控制阀 . 30 6.3 管路，过滤器，其他辅助元件的选择计算 . 31 6.3.1 管路 . 31 6.3.2 过滤器的选择 . 32 6.3.3 辅件的选择 . 33 6.4液压元件的连接 . 33 6.4.1 液压装置的总体布置 . 33 第四章 液压系统的设计要求 . . 14 5.1油路循环方式的分析和选择 15 5.2 开式系统油路组合方式的分析选择 16 5.3 调速方案的选择. 16 5.4 液压系统原理图的确定. 16 第

7、六章 液压元件的选用. 25 6.1 油泵和电机选择 25 25 6.4.2 液压元件的连接 . 34 6.5 油箱及附件 . 34 6.5.1 油箱的容积 . 34 6.5.2 按使用情况确定油箱容积 . 34 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 （论文） 第4页 7.1 缸筒 . . 37 7.1.1 缸筒与缸盖的连接形式 . . 37 7.1.2 强度计算 . . 39 7.1.3 缸筒材料及加工要求 . . 40 7.1.4 缸盖材料及加工要求 . . 40 7.2活塞和活塞杆 . . 41 7.2.1 活塞和活塞杆的结构形式 . . 41 7.2.2 活塞、活塞杆材料及加工要求 .

8、 . 41 7.3 活塞杆导向套 . . 42 7.4 进出油口尺寸的确定 . . 42 7.5 密圭寸结构的设计选择 . . 43 第八章 液压泵站的选用 . 43 8.1 液压泵站的组成及分类 . . 43 8.2 液压泵站的选用 . . 44 第九章 液压系统性能验算 . 44 参考文献 . 错 误！未定义书签。 致谢. 48 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 （论文） 第5页 第 1 章 升降机的发展情况 1.1 升降机在生产和生活中的作用和意义 液压升降机不论是在工业生产还是我们的日常生活中都有着重要的作用。 给我们带来 的利益是非常的多。升降机的功能特色是非常多的，在我们生活中

9、我们在很多的商务大厦 都会用到电梯，升降机就如电梯的性能大同小异，我们在使用升降机的时候也可以针对自 己的需求对升降机进行设置。可见升降机对我们作用是相当的大。 我们生产力的不断加大，生活的不断改善，对升降机的需求也就在不断的增多，生 活中的每个角落升降机的应用都会给我们带来客观的利益。 液压升降机在我们生产中的应用已经非常的普遍了，而且在我们生产中有着重要 的作用，尤其是货物高空操作。现在经济不断的发展，顺应社会的需求，生产力不断的加 大,而且现在高空操作也是比较多的，所以升降机在我们进行高空操作的时候就给我们带 来的重要的作用。 液压升降机就是上下操作，而且可以给我们提供一个安全稳定的平台

10、。我们在高 空作业的时候可以给我们的安全提供保障。 液压升降机不仅在生产中有着重要的作用，在我们生活中的应用也是非常的重要 的，而且非常的普及。在酒店、宾馆、影院等等公共休闲娱乐场所我们都知道干净舒适是 第一，所以保持干净是我们必须的。 升降机在这里清洁、灯具维修换修、设备的调试安装 维护保养都是非常的重要的。 1.2 升降机在国内外的研究发展情况 1.2.1国内发展情况： 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 （论文） 第6页 改革开放三十年以来，我国城市建设发展突飞猛进，有利的带动了我国升降机产业的 发展,升降机做为人们出行的垂直交通工具已经随处可见。 （1）引进外资，合作办厂 1978年

11、，党的一届三中全会作出了实行改革开放的重大决策。我们从独立研发、 生产、安装升降机阶段发展到引进外资开办升降机厂， 大批合资升降机企业拔地而起。女口: 1980年7月4日创建的中国迅达升降机有限公司，是由中国建筑机械总公司、瑞士迅达 股份有限公司、香港怡和迅达（远东）股份有限公司3方合资组建，这是我国改革开放以 来机械行业第一家合资企业。该公司的建立在中国升降机行业相继掀起了引进外资的热 潮；1984年12月1日，天津市升降机公司、中国国际信托投资公司与美国奥的斯升降机 公司合资组建的天津奥的斯升降机有限公司正式开业。 改革开放的第一个十年是我国升降机行业的萌芽期、升降机产业链形成的初级阶段。

12、 （2）稳步发展，不断创新 改革开放后的第二个十年可以说是中国升降机行业稳步发展 ，不断创新的十年。经过 改革开放第一个十年，我国升降机行业在吸收国际升降机新技术的同时，相关的管理体制 也在不断的完善。 改革开放政策实施以来，我国城市建设发展突飞猛进，更有利的带动了我国升降机产 业的发展，1997年取得了升降机总产量与上年持平、总产值继续增长的好成绩，由此证 明我国升降机行业更加成熟，适应市场变化和把握机遇的能力已大大提高。 1998年，苏 州江南升降机有限公司民族品牌的升降机、 自动扶梯和自动人行道已销售到马来西亚、 泰 国、菲律宾、印度尼西亚、新加坡、孟加拉国、阿联酋、埃及、叙利亚、土耳其

13、、阿根廷、 澳大利亚、德国、英国、荷兰、意大利、葡萄牙、希腊等近 20个国家及台湾、澳门地区， 我国升降机产量突破3.02万台。 （3）迅猛发展，日新月异 随着我国经济的快速发展、城市化建设的不断完善，升降机已不只存在于咼档商务写 字楼、大酒店、商城普及到高层住宅楼，同时也走进人们生活的多个角落， 成为城市建筑 中不可缺少的垂直交通工具。 中国升降机行业之所以迅猛发展，日新月异，其根本的原因就是党的十一届三中全会 推出的改革开放的大政方针，改革开放加快了中国发展的步伐。 1.2.2世界升降机发展现状和升降机发展趋向 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 （论文） 第7页 近20年世界工程升降机

14、行业发生了很大变化。 RT（越野轮胎升降机）和AT（全地面升 降机）产品的迅速发展，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， 导致世界工程升降机市场进一步趋向一体化。目前世界工程升降机年销售额已达 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， 主要集中在北美、日本（亚洲）和欧洲。 美国既是工程升降机的主 要生产国，又是最大的世界市场之一。但由于日本、德国 升降机工业的迅速发展及 RT和AT产品的兴起，美国厂商曾在20世纪6070年代世界市 场中占有的主导地位正逐步受到削弱， 从而形成美国、日本和德国三足鼎立之势。近几年 美国经济

15、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 雷克斯升降机公司的崛起即是例证。特雷克斯升降机公司前身是美国科林升降机厂。1995 年以来，其通过一 系列的兼并活动，已发展成为世界顶级公司之一。 日本从20世纪70年代起成为工程升降机生产大国，产品质量和数量提高很快，已出 口到欧美市场，年总产量居世界第一。自1992年以来，由于受日元升值、国内基建投资 下降和亚洲金融危机影响，年产量呈下降趋势。目前日本市场年需求量为 3000台左右。 欧洲是潜力很大的市场，欧洲各工业国既是工程升降机的出口国， 也是重要的进口国。德 国是最大的欧洲市场，其次为英国、法国、意大利等国。在德

16、国 AT产品市场份额中，利 勃海尔占53%格鲁夫占16%，德马泰克占14%多田野和特雷克斯各占10唏口 5%左右。 第二章 升降机的工艺参数和工况分析 2.1 升降机的工艺参数 本设计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 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 （论文） 第8页 最大高度：1700mm 平台尺寸：4000 x2000mm 电源：380v,50Hz 2.2 升降机工况分析 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，

17、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。 该升降机主要有两部分组成：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。平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 （论文） 第9页 第三章升降机机械机构的设计 3.1 升降机机械结构形式和运动机理 3.1.1 机械结构形式 根据升降机的平台尺寸4000 2000mm，参考国内外同类产品的工艺参数可知，该升 降机宜采用单双叉机构形式：即有两个单叉机构升降台合并而成， 有四个同步液压缸做同 步运动，以达到升降机

18、升降的目的。其具体结构形式为： 液压缸支架 支架 液压缸 图 3.1 升降机机械结构形式图 图3.1所示即为该升降机的基本结构形式，其中支架主要起支撑作用和运动转化形式 的作用，一方面支撑上顶板的载荷，一方面通过其铰接将液压缸的绳缩运动转化为平台的 升降运动，上顶板与载荷直接接触， 将载荷转化为均布载荷，从而增强局部承载能力。 下 底架主要起支撑和载荷传递作用，它不仅承担着整个升降机的重量，而且能将作用力传递 到地基上。通过这些机构的相互配合，实现升降机的稳定和可靠运行。 3.1.2升降机的运动机理 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 （论文） 第10页 升降机的基本运动机理如下图所示：平顶

19、山工业职业技术学院毕业设计说明书 （论文） 第11页 图 3.2 升降机的基本运动机理 两支架在0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0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 02,。3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。 1 1 N 1 1 1 1 1 1 r 1 1 5 0 1 J.I 1 o 6 : I1 ; 1 1 2

20、 3 4 f 图 3.3 升降机的基本运动机理 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 （论文） 第12页 初态时，上写底板处于合闭状态，支架 1、2、3、4可近似看作为水平状态，随着液 压油不断的输入到液压缸中，活塞杆外伸，将支架2顶起，支架2上升时，由于绞合点o 的作用使支架1运动，1与液压缸相连，从而液压缸也开始运动，通过一系列的相互运动 和作用，使上顶板上升，当上升到指定高度时，液压缸停止运动，载荷便达到指定高度。 3.2 升降机的机械结构及零件的设计 3.2.1升降机结构参数的选择和确定 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。0203之间的

21、距离和液压缸的工作行程。 一 x 设O2O3 =x（0 ：x ：1m），则1、2、3、4支架的长度可以确定为h = 2 ,（h 1.5m）,即支 2 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：平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 （论文） 第13页 N1 M1 01 N B1 B 图 3.4 任意两点运动示意图 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：0舟t ：=. 4 下面根据几何关系求解上述最佳组合值： 初步分析：x值范围为0 ：x ：1

22、 x,取值偏小，则上顶板02,03点承力过大，还会使支 架的长度过长，造成受力情况不均匀。X值偏小，则会使液压缸的行程偏大，并且会造成 整个机构受力情况不均匀。在该设计中，可以选择几个特殊值： x=0.4m, x=0.6m, x=0.8m，分别根据数学关系计算出h和t。然后分析上下顶板的受力情况。选取最佳组 合值便可以满足设计要求。 （1） x=0.4 支架长度为h=2-x/2=1.8m 02C =h/2=0.9m 液压缸的行程设为I,升降台上下顶板合并时，根据几何关系可得到： l+t=0.9 升降台完全升起时，有几何关系可得到：2 2 2 2 2 2 1.8 +0.995 -1.5 _(0.

23、9+t) +0.955 十(21) cos 二 = - 2疋1.8 汉 0.995 2x(0.9+t)x2l C1 C 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 (论文) 第14页 联合上述方程求得： t=0.355m l=0.545m 即液压缸活塞杆与2杆绞合点与2杆中心距为0.355m.活塞行程为0.545m (2) x=0.6 支架长度为=2-x/2=1.7m O2C =h/2=0.85m 液压缸的行程设为l,升降台上下顶板合并时，根据几何关系可得到： l+t=0.9 升降台完全升起时，有几何关系可得到： 2 2 2 2 2 2 1.7 +0.8 1.5 _(0.85 + t) +0.8 (

24、21) COS -= - = 2X1.7X0.8 2x0.8x(0.85 + t) 联合上述方程求得： t=0.32m l=0.53m 即液压缸活塞杆与2杆绞合点与2杆中心距为0.32m.活塞行程为0.53m (3) x=0.8 支架长度为=2-x/2=1.6m O2C =h/2=0.8m 液压缸的行程设为l,升降台上下顶板合并时，根据几何关系可得到： l+t=0.9 升降台完全升起时，有几何关系可得到： 1.62 +0.5572 -1.52 (0.8+t)2 +0.5572 -(2I)2 cos = 2 汇1.6 汇 0.557 2 (0.8 +t)汇 0.557 联合上述方程求得: t=0

25、.284m l=0.516m 即液压缸活塞杆与2杆绞合点与2杆中心距为0.284m.活塞行程为0.516m 现在对上述情况分别进行受力分析： (4) x=0.4m ,受力图如下所示： 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 (论文) 第15页 图 3.5 x=0.4m 时受力图 (5) x=0.6m ,受力图如下所示 1 1 1 工 F J0F 0/ 厂 CFir :Q 鬥 图 3.6 x=0.6m 时受力图 (6) x=0.8m ,受力图如下所示平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 (论文) 第16页 ,C*- r r. LrS&r- I. lr 图 3.7x=0.8m 时受力图 比较

26、上述三种情况下的载荷分布状况，X去小值，则升到顶端时，两相互绞合的支架 间的间距越大，而此时升降台的载荷为均布载荷， 有材料力学理论可知，此时两支架中点 出所受到的弯曲应力为最大，可能会发生弯曲破坏，根据材料力学中提高梁的弯曲强度的 措施 知，合理安排梁的受力情况，可以降低 Mmax值，从而改善提高其承载能力。分析上述 x=0.4m.x=0.6m,x=0.8m时梁的受力情况和载荷分布情况，可以选择第二种情况，即x=0.6m 时的结构作为升降机固定点O2O3的最终值，由此便可以确定其他相关参数如下： t=0.32m. I=0.53m, h=1.7m 3.2.2升降机支架和下底板结构的确定 (1)

27、上顶板结构和强度校核 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刚通过焊接形式 焊接而成，然后在槽钢的四个侧面和上顶面上铺装 4000 x2000 x3mn的汽车板，其结构形式 大致如下所示： max Mmax 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 （论文） 第17页 图 3.8 结构形式图 沿平台的上顶面长度方向布置4根16号热轧槽刚，沿宽度方向布置6根10号热轧槽 刚，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。 组成上图所示的上顶板结构沿长度方向的4根16号热轧槽刚的结构参

28、数为 h b d t r i =160 65 8.5 10 10.0 5.0mm ,截面面 积为 25.162cm2，理论 重量为 19.752kg/m，抗弯截面系数为117cm3。沿宽度方向的6根10号热轧槽刚的结构参数为 h b d t r r：| = 100 48 5.3 8.5 8.5 4.2mm,截面面积为： 12.784cm2，理论重量为10.007kg/m，抗弯截面系数为39.7cm3。 其质量分别为： 4根16号热轧槽刚的质量为： m =4 4 19.752 =316kg 6根10号热轧槽刚的质量为： 叫=6 2 10.007 =120kg 菱形汽车钢板质量为： m3 =4 2

29、 25.6 = 204.8kg （2）强度校核 升降台上顶板的载荷是作用在一平台上的，可以认为是一均布载荷，由于该平板上铺 装汽车钢板，其所受到的载荷为额定载荷和均布载荷之和，其载荷密度为： F q节 F汽车钢板和额定载荷重力之和。N l载荷的作用长度。m,沿长度方向为16m,宽度方向为12m. 其中F=g mjg G额载 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 （论文） 第18页 带入数据得：F=29604N 沿长度方向有：q二匚 l 带入数据有：q=29604 =1850N 4況4 分析升降机的运动过程，可以发现在升降机刚要起升时和升降机达到最大高度时， 会 出现梁受弯矩最大的情况，故强度校

30、核只需要分析该状态时的受力情况即可， 校核如下： 其受力简图为： 图 3.9 升降状态受力简图 该升降台有8个支架，共有8个支点，假设每个支点所受力为N,则平很方程可列为: a Y = 0 即 8N - F =0 将卩=29604 N 带入上式中：N F850N平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 (论文) 第19页 根据受力图，其弯矩图如下所示： AB 段: M(x) = Nxqx 2 =1850-925 x2 ( 0 x1.7m) BC 段： M (x) =Nx N(x-1.7) -9x2 2 =3700 x-3145-925 x2 ( 1.7 _ x _ 2.3m) CD 段与AB段对称

31、。 由弯矩图可知该过程中的最大弯矩为 ：二max =1850Nm 根据弯曲强度理论: Cmax 即梁的最大弯曲应力应小于其许用弯曲应力 式中：W抗弯截面系数 m3-max Ia max 图 3.10 弯矩图 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 （论文） 第20页 代入数据: 升降台升到最高位置时，分析过程如下: 与前述相同：N =1850N 弯矩如下: =925 2 1850 x -1665 -925x M (x)二 N(x -0.9) N(x -1.7) - q x2 2 = 3700 x -4810 -925x2 CD段与AB段对称，AF段和DE段对称.沿长度方向为 16号热轧槽钢 W

32、=117 10m3 钢的屈服极限 = 255MPa 安全系数 n=3 FA段: M(x)予2 ( AB段: M (x)二 N(x -0.9) x2 2 (0.9 Ex 乞1.7m) 1850 6 =15.8MPa 117 10-6 :三=85MPa n 由此可知, 强度符合要求。 x2 BC段: (1.7 乞 x 2.3m) 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 （论文） 第21页 根据弯曲强度理论: max 即梁的最大弯曲应力应小于其许用弯曲应力 沿长度方向为16号热轧槽钢 W =117 10“m3 第四章 液压系统的设计要求 液压系统的设计在本升降机的设计中主要是液压传动系统的设计， 它与

33、主机的设计是 紧密相关的，往往要同时进行，所设计的液压系统应符合主机的拖动、循环要求。还应满 足组成结构简单，工作安全可靠，操纵维护方便，经济性好等条件。 本升降机对液压系统的设计要求可以总结如下： 升降机的升降运动采用液压传动，可选用远程或无线控制，升降机的升降运动由液压 缸的伸缩运动经转化而成为平台的起降， 其工作负载变化范围为02500Kg,负载平稳, 工作过程中无冲击载荷作用，运行速度较低，液压执行元件有四组液压缸实现同步运动， 要求其工作平稳，结构合理，安全性优良，使用于各种不同场合，工作精度要求一般 图 3.11 升到最高点弯矩图 由弯矩图可知该过程中的最大弯矩为 max =119

34、3.5Nm 式中：W抗弯截面系数 m3 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 （论文） 第22页 第五章液压系统方案的选用 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. 5.1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 7.1平顶山工业职业技术学院毕业设计说明

35、书 （论文） 第23页 开式系统和闭式系统的比较 油液循环方式 开 式 闭 式 散热条件 较方便，但油箱较大 较好，需用辅泵换油冷却 抗污染性 较差，但可用压力油箱或其它改善 较好，但油液过滤要求高 系统效率 管路压力损失较大，用节流调速效率 低 管路压力损失较小，容积调速效率高 限速制动形式 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 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 其 它 对泵的自吸性能要求较高 对主泵的自吸性能要求低 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

36、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下所示： 8 压 力 表 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 （论文） 第24页 7 溢 流 阀 6 液 压 泵 5 电 动 机 4 液 位 计 3 温 度 计 2 过 滤 器 1 油 缸 图 7.1 5.2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

37、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。 5.3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。 5.4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：

38、平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 （论文） 第25页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 （论文） 第26页 第六章液压元件的选用 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 6.1 油泵和电机选择 6.1.1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： qp - KQmaxn 式中：qp 泵的输出流量 L/mi n K 系统泄漏系数 一般取K= 1.1-1.3 Qmax液压缸实际需

39、要的最大流量 L/min n 执行元件个数 代入数据： qp _1.1 5.16 4 =22.7L/min 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3L/ min : qp _22.7 3 = 25.7L/min （2） 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 Pp _ Pmax 八卩 式中： Pp 泵的工作压力 Pa 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 （论文） 第27页 Pmax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 0.2_0.5MPa ,对于

40、进油路有调速阀和管 路比较复杂的系统可以取0.51.5MPa。 代入数据： Pp _2 0.2.5MPa 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Pp大25%-60%，即泵的额定压力为 3.125 MPa -4.0 MPa，取其额定压力为 4MPa。 6.1.2 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： P =_Pq Pqt i 6 107 6 107 m 式中：P 液压泵

41、的实际最高工作压力 Pa q 液压泵的实际流量 L/min P 液压泵的输入功率 KW qt 液压泵向系统输出的理论流量 L/min n 液压泵的总效率 见下表 液压泵的机械效率 6 107换算系数 代入数据： 2.5 1 06 25.7 P 二 7 =1.64KW 6 10 0.65 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 （论文） 第28页 表4.1液压泵的总效率 液压泵的总效率 液压泵类型 齿轮泵 叶片泵 柱塞泵 螺杆泵 总效率 0.6-0.7 0.6-0.75 0.8-0.85 0.65-0.8 (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

42、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：Y -112M -2 额定功率：4KW 满载时转速： 2890r / min 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 B5(V1)型，其参数为: 液压泵为三螺杆泵，其参数如下: 规格：De 2L/h 25 6 标定粘度：oE50 10 基座号：112M 极数：4 国际标准基座号: 28F215 平顶山工业职业技术学院毕业设计

43、说明书 (论文) 第29页 流量： L/mi n 26.6 功率： KW 4 吸入口直径：mm 25 排出口直径：mm 20 重量： Kg 11 允许吸上真空咼度： m( H2O) 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17-23mm2/s（ ：50 ）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900转动连轴器时，将一个联轴节作径向

44、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 100m m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。 6.1.3 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： 人=K 9550也 _ Tn 1 （Nm） n 式中： Tn 1 需用转矩，见各连轴器标准 Nm PW 驱动功率 KW 转速： r / m in 压力： 2900 MPa

45、 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 （论文） 第30页 n 工作转速 r/ min K 工况系数 取为1.5 代入数据： 4 Tc_1.5 9550 2890 -19.83Nm 据此可以选择连轴器的型号如下： 名称：挠性连轴器(GB 4323 84)弹性套柱销连轴器 许用转矩： TJ -31.5Nm 许用转速： 4700r/mi n 轴孔直径： d|,d2,d3 =16,18,19cm 轴孔长度： Y 型：L=42mm , D=95mm 重 量： 1.9Kg 6.2 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

46、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。 6.2.1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：系统调节压力应在法的压力调节范围之内。 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

47、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，货平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 (论文) 第31页 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/mi n 介质温度：-2070C 6.2.2流量控制阀 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

48、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： 6.2.3 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。

49、所选型号：FDL-B10H 公称流量：P,O 口 40L/min 连接方式：管式连接 分流阀的型号为：FL-B10 其余参数与单向分流阀相同。 公称通径：10mm A ， B 口 20L/min 重量：4Kg 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 （论文） 第32页 择的换向阀型号及规格如下:平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 (论文) 第33页 型号：4WE5E5OF 额定流量：15L/mi n 消耗功率：26KW 电源电压：50 Hz, 110V ,220 V 工作压力：A.B.P腔 25MPa T 腔：匚 6MPa 重量：1.4Kg 6.3 管路，过滤器，其他辅助元件的选择计算 6.3

50、.1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。 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: 式中：d 油管直径 mm Q 油管内液体的流量 m3/s V。 油管内的允许流速 m/s 对吸油管，取 V。=(0.5-1.5)m/s，本设计中取：v =0.7m/s 取圆整值为：d =30mm (2) 回油管尺寸 回油管尺寸与上述计算过程相同

51、：V。=1.5-2.5m/s，取为v=2m/s 代入数据： ” 4 26“60 仿 1036.8mm 3.14 2代入数据: 4_26.610 103 V 3.1497 =28.4mm 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 (论文) 第34页 取圆整值为：d =18mm (3) 压力油管 压力油管： Vo =3-4m/s，本设计中取为：Vo =3m/s 代入数据： d = 4 26“6-2 E R-mm Y 3.14x3 取圆整值为：d =10mm (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

52、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： 内径：10mm 夕卜径： .型 17.5-19.7mm 工作压力：理16 MPa 最小弯曲半径：130mm 6.3.2 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4.2过滤精度与液压系统的压力关系 系统类型 一般液压系统 伺服系统 压力

53、MPa 7 7 35 过滤精度 25-50 25 10 5 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 （论文） 第35页 （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。 6.3.3辅件的选择 （1） 温度计的选择 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：WNG-11 测量范围：-300C -500C，00C -500C，0C -500C 名称：内表式工业玻璃温度计 （2） 压力表选择 压力表安装于便于观察的地方。其选择如下： 型号：Y-

54、60 测量范围：0-4MPa. 名称：一般弹簧管压力表 生产厂：上海宜川仪表厂 6.4 液压元件的连接 6.4.1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， 这种布置方式根据上述原则，考虑到螺杆泵的流量 数如下所示： 型号：SU2BF70 16 过滤精度：16m 工作压力：0.520MPa 生产厂：北京粉末冶金二厂 选定过滤器为烧结式过滤器，其型号及具体参 流量：70L/min 接口尺寸：M27 2 压力损失：0.2MPa 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 （论文） 第36页 主要用于固定

55、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。 642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。 6.5 油箱及附件 油箱在系统中的主要功能

56、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。 6.5.1 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。 6.5.2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： vQp 式中：v 油箱的容积 L Qp 液压泵的流量 L/mi n 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 （论文） 第37页 经验系数 见下表 表5.1 行走机械 低压系统 中压系统 锻压

57、系统 冶金机械 a 1 2 24 5 7 612 10 本升降机为为中压系统，取:=5,则油箱的容量可以确定为 勺-Qp = 5 26.6 = 133L 6.5.3 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 C，最高不超过650C，最低不低于150C，对 于工具机及其它装置，工作温度允许在 40-55 C。 （1） 油箱的发热计算 液压泵的功率损失： Hi =（1 - ）P 式中：P 液压泵的输入功率 P =凹KW n F0 液压泵的实际输出压力 Pa q 液压泵的实际输出流量 L/min n 液压泵的效率，该系统中为螺杆泵，耳=0.65 代入数据： 2.5 1

58、06 266 10 已=（1-0.65） 60 0.65 已=596.8KW （2） 阀的功率损失 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 （论文） 第38页 其中以泵的流量流经溢流阀时的损失为最大： H Pq KW平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 （论文） 第39页 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 m3/s 代入数据： 3 H2 =6.3 106 10315 KW 60 （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 H3 =（0.03-0.05）P KW

59、2.5 勺。铁266。 取 H3=0.03 60 51.2 KW 0.65 系统的总功率损失为： H 屮 H2 H3 =596.8 315 51.2 = 963 KW （4） 邮箱的容积计算 环境温度为T。时，最高允许温度为TY的油箱，其最小散热面积为： 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 TY以下，散热面积用该式计算： A：6.663V2 m2 令 Amin = A， 得油箱最小体积为： / H _3 2 Vmin（ - ） 10 m H K(TY -T) 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 （论文）

60、 第40页 TY -T 代入数据：平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 （论文） 第41页 Vmin=118L 根据手册就可以进行油箱的选取 第七章 液压缸的结构设计 液压缸是将液压系统的压力能转化为机械能的装置，在该升降机系统中，液压缸将活 塞杆的伸缩运动通过一系列的机械结构组合转化为平台的升降，实现升降机升降。 7.1 缸筒 7.1.1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，安装时应防止密 封圈扭曲。)3 10 963 55-15 平顶山工业职业技术学院毕