一种液压泵驱动的双柱式龙门汽车举升机设计8600字【论文】

一种液压泵驱动的双柱式龙门汽车举升机设计近年来我国汽车行业的发展非常迅猛，汽车维修行业也有了较大的发展。举升机在汽车修理行业有着举足轻重的作用，接触车架式双柱托举举升机在市场中占有绝对大的比例。本次设计的一种双柱式龙门汽车举升机使用液压泵驱动，由液压缸带动举升机托臂上下运动从而实现托举，同步举升通过使用钢丝绳平衡来实现。由三位四通阀及单向阀等构成液压回路，并通过液压回路的通断实现液压自锁。通过选用合适的材料和合理的加工工艺，并进行计算校核完成举升机的设计。该举升机最大举升高度为1.7米，最大举升质量为4吨，符合国家规定的汽车举升机的安全标准。效率较高、结构紧凑是一款可以安全方便使用的汽车修理设备。目录 21.1研究的目的及意义 21.2研究现状 41.3本设计的主要内容 72.设计任务书 72.1产品的用途及使用范围 72.2工作方案 72.3主要技术参数 73.设计计算说明书 83.1方案的介绍与选择 3.2.1举升机的总体结构 93.2.2电气部分设计方案 3.2.3液压系统结构原理 3.3关键零部件设计 3.4校核与计算 3.4.1机构动力学分析 3.4.2电机功率确定 3.4.3强度校核 3.4.4刚度计算 3.4.5稳定性校核 3.4.6电气控制部件设计计算 3.4.7液压部件设计计算 3.5本章小结 4.使用说明书 214.1安装方法及注意事项 25结论 2 21引言在汽车维修和保养中，举升机发挥着不可忽视的作用，在大大小小的汽车修理店铺中举升机设备的配备都极为普遍。举升机的便利性和安全性可以节省巨大的财力和物力，因此无论是经营管理者还是专业人员都选择配置。[4]汽车发明后不久，汽车修理工们认为，如果能把汽车提高到一定的高度，就能在汽车下面工作，生产率就会大大提高。第一台汽车升降机的发明是受到了理发的椅子的影响，因为它可以把不同身高和体重的顾客提高和减低来迎合理发师的身高，还可以进行旋转。单柱式地基液压举升机，在一定程度上替代了千斤顶和台架。这种早期的单柱举升机还保留有旋转能力，汽车上升到一定高度后还能旋转360度。现在好的地方都还可以看到这种类型的升降机，这种举升机使用起来不方便，不仅效率不高安全性也不够，有时候还会发生危险。[1在该举升机被生产出来用于汽车维修作业，这款升降机的不足之处逐渐显现出来。其局限性在于只能在汽车周围工作。也就是说，如果要在底部区域工作，这个举升机的中央支柱和起重机臂会遮住汽车底板的很大一部分。针对于这款升降机的不足之处，当时的人们对其进行了很多方面的改动。随着时代的不断发展，举升机在汽车修理行业的作用越来越大，各种类型的举升机也层出不穷。到目前为止升降机已经有非常多的类型了，目前举升机主要分为剪式、单柱式、两柱式和四柱式。但是，在功能上，还有更详细的分类，如平板式和四轮定位。根据占用空间可以分为地藏式和地上式。近年来，随着汽车市场的迅速发展，举升机的发展也突飞猛进，种类越来越多，越来越精密。其中，双柱汽车举升机因安全可靠，结构简单，操作简便等优点在汽车修理行业占有率最大。当今举升机的类型非常丰富，举升机根据外形分为：双柱、四柱、无柱式等三大类型。按照占用空间不同可分为：地藏式和地上式；按照功能可分为：四轮定在日本和欧洲国家，汽车行业起步较早，因此相关汽车维修行业起步也比较早，相应的举升机设备设计也比较成熟，汽车举升机在使用方便性和安全性方面均占优势，在生产工艺和售后服务等方面均较国内完善。与国内相同行业相比，产品性能优异，整体完善，对新技术的利用也遥遥领先。在多种类型的举升机中，双柱式汽车举升机在技术上最成熟，结构简单，市场占有率也最大。此次设计参考了行业内较为突出的澳大利亚汽车升降机机制造商生产的产品，该家生产的汽车升降机在可操作性、外形和结构等方面都很引人注目。对这次双柱式龙门汽车举升机的设计有很大的启发。关行业专家预测，今后几年市场对举升机的需求将持续增长，场对升降机的需求将以8%至12%的增长率持续增长。[12]远程控制、智能控制的方向发展。随着技术的持续发展，,未来对举升机的要求的需求也不同。目前，经销商销售的70%以上的举升机都是双柱式举升机。国内目前使用比较普遍的双柱式举升机品牌，进口升降机约在1.8万至2.8万元之间，国产价格约在0.6万至1.4万元之间，这种举升机不需要大幅度的改变地面，安装比较方便，操作起来也较为人性化，工作起双柱式升降机在对小型汽车的维修和保养上有优势4s商店和大型修理店都可以四柱式举升机价格高于双柱式举升机，国内的价位大概在1.1至3.7万元，国外的价位大概在1.7至4.6万元，价格越贵举升的重量也会越大，大部分车型度很快，可以满足维护工作节约时间的要求。当然，部分4s商店也有对四柱式种发展方向。相较于进口品牌而言国内品牌的剪式举升机价位更低一些一般在1.0至4.0万元，进口剪式举升机的价位一般在1.5至4.5万元，然而剪式举升机1.3本设计的主要内容1.分析国内外举升机的发展现状；2.拟订双柱式龙门汽车举升机的总体结构方案；3.对双柱式龙门汽车举升机结构校核计算；4.绘制双柱式龙门汽车举升机的总体装配图及相关装配图；5.撰写使用说明书2.1产品的用途及使用范围该双柱式龙门汽车举升机可以用于小型车辆的维修和保养，小型修理店和大型4s店都可以选择配备。2.2工作方案1.确定举升机的整体结构，满足设计要求的最大举升高度和最大举升质量；2.完成举升机液压、电气系统的设计；3.完成主要机械部件的设计和材料的选择；4.设计满足要求的行程放大机构；1.最大举升高度1.7米；2.最大举升质量4吨；3.电机功率3KW;4.液压泵流量为7L/min;5.液压缸选用“HCS-80-拉”型液压缸；6.钢丝绳直径为10mm。3.设计计算说明书3.1方案的介绍与选择经过充分了解了任务要求和参考相关资料，并对举升机实物进行观察，参考了一些成熟的产品，拟定了五个比较可行的设计方案。下面将对这几种方案进行客观分析，敲定最终方案。方案一：在举升机一边立柱上安装丝杆机构。通过电机驱动，使举升机一边托臂上下运动。通过钢丝绳并设计合理的滑轮组，与另一平台建立联系从而带动其完成举升作业，并保持同步。通过液压自锁回路、机械自锁、电气急停保证安全。方案二：在双边立柱上都安装液压缸，液压缸直接带动托臂实现其举升作业，通过使用液压分配阀保证其举升同步。通过液压自锁、机械自锁等实现举升机自锁需要两个液压缸，成本较高，在市场竞争中不易占据优势。[17]方案三：在两边立柱上都安装丝杆，用电动机驱动实现举升机的举升作业，设计合理的电路来控制电机功率来保证托臂同步。通过自锁回路和电气急停保证安全。该方案的优点是：上升下降所用的时间较短，需要两个两根的丝杆，安装困难，缺乏市场竞争力。方案四：在一边支柱上安装液压缸，液压缸通过使用钢丝绳并设计合理的滑轮组，与另一平台建立联系，带动另一侧平台实现举升作业，并保持同步。通过液压自锁回路、机械自锁、机电气急停确保使用安全。优点：传动可靠稳定，安全性好，安装维护方便，成本低，具有较强的市场竞争力。缺点：为了确保举升机的稳定运行，需要刚度大的支架。[7]通过仔细分析，最终选择使用四号方案。3.2主要结构及工作原理3.2.1举升机的总体结构本次设计的双柱式龙门汽车举升机电气部分比较简单，在举升机的控制面板内设置开关和急停按钮将这与液压泵建立联系，构成其电气控制部分。运行稳定，操作方便，安全性高。[9]由于本次设计的液压系统是用于汽车举升机上，需要其可以实现行程内任意位置的自锁，并可以长时间保持位置不变。根据其要求，可以看出这是一种典型的紧锁回路，可以选择使用H型三位四通阀来控制油路的通断，通过使用两个液控单向阀组成的双向液压锁来实现液压自锁和液压油回流，本次设计方案制定如下。[22]HPPBABKTPTPXTPBABATPBABVMVPPBBJYBBJ只BB只BBC NC T三位四通阀中位机能图oo下图为本次液压回路示意图：8缸无杆缸，举升机开始举升。当汽车被举升至合适的位置后，拔动三位四通阀拔位，此时P与B相连T与A相连，液压油通过液压泵进P□由B□流出，通过量泵和节流阀控制液压油流量保证举升作业的平稳，通图3.3-1地脚支撑杆滑轮安装结构。如图所示前大臂组件。如图所示图3.3-3前大臂组件示意图机器部分的自动锁定机制通过类似棘轮机制的当块实现自动锁定。升降机上移动时，尖齿顺着锁块。向下移动时，棘齿与锁块相逆棘轮不能转完成作业后，将锁块远离棘轮，棘轮逆转举升机下降。[14]举升机支架、举升机托臂等部件用钢材焊接，材料为45。钢丝绳为直径10毫米，最大承载质量为5t,满足使用要求。各销钉轴、轴选择Cr12材料，并经过调质处理，以确保具有足够的刚度。对某些紧固件使用强度高的8.8级内部六角螺钉。下面将通过详细的计算进行说明。[8]下图显示了二柱汽车升降机高度和托臂旋转角度尺寸。?图3.3-4俯视图3.4校核与计算3.4.1机构动力学分析本双柱式汽车举升机由电机提供能量，液压泵驱动液压缸带动托臂实现上下运动，再通过钢丝绳连接带动举升机作业，举升机负载时单侧支架呈悬臂梁结构，所有的应力都集中在立柱和举升托臂的接触点上。因此其必须具有足够的刚度和本举升机为龙门结构。龙门式不仅可以将两支柱连接起来，还可以方便钢丝绳的安装，很大程度上增加了举升机的整体强度。3.4.2电机功率确定选择驱动电机时，首先要确定该工作条件所需电动机的力矩大小和其所需电动机的速度。通过这两点选择电动机的大小。伴随着转速力矩的增加的，电动机的输出功率也越大，其电流也会有相应的变大。电机功率计算公式如下：伺服电动机的选择需要考虑以下几个方面：1.所选伺服电机能够提供所需扭矩力和速度；2.根据负载和速度计算电机所需功率；3.考虑电机与系统的惯量是否匹配，系统惯量折合到电机轴上，与电机的惯量比小于10。9由于该举升机支架为对称分布，受力情况大致相同，分析其中一根可知，从稳定性方面计算其受力情况。由材料力学可知，压杆失去稳定性时施加在构件上的平均压应力称为临界应根据受力情况的不同长度系数μ的取值也不相同。此处μ=3.0引入柔度因子λ:由于i可以表示为：所以临界应力为：由此可知截面的惯性矩。I₂=Iz₁+Iz₂=21.18×10⁶mm⁴I₂=Iz₁+Iz₂3.4.4刚度计算将本次设计的轴直径大于该值，满足使用要求。3.4.5稳定性校核L₁=500mmL₂=50mm可知：I₂₁=La³/12+A₁(L₂+a/2-v.)²=45194.67mm⁴查手册可知45#的σ₅=353MP经过对双列龙门汽车升降机各主要部件的刚度和强度检查，并查阅大量资料，确认此次设计合理可靠。3.4.6电气控制部件设计计算以下是本二柱式汽车升降机的电气电路图。电源参数：三相380V,50Hz下面将通过液压系统的设计计算确定电机功率3.4.7液压部件设计计算由上图可知该方案选用H型三位四通阀来控制液压回路。当举升机需要举升作业时，拔动三位四通阀拔杆使其阀芯处于左位，此时三位四通阀P与A连通B与T连通，液压油通过定量液压泵经进油□P由工作□B流出再流经液控单向阀流入液压缸无杆缸，举升机开始举升。当汽车被举升至合适的位置后，拔动三位四通阀拔杆使阀芯处于常态位置此时A、B、P、T全连通，液压油经三位四通阀直接流回油箱，这时两个液控单向阀形成双向液压锁阻止液压油回流实现自锁保护，车辆被固定在该位置。待汽车修理完成后再次拔动三位四通阀拔杆，使其阀芯处于左位，此时P与B相连T与A相连，液压油通过液压泵进P□由B□流出，通过节流阀控制流量经过滤器流入液压缸的有杆缸，推动液压缸左移，另一方面控制液压锁使其左边的液控单向阀卸荷阀芯被顶开，使其反向接通无杆缸液压油回流，通过节流阀控制流量，完成举升机的下降。完成作业。[18]设计要求如下表：液压缸行程额定举升质量G1上升时间t1下降时间t2参数选择“HCS-80-拉”型液压缸，主要参数如下表：液压缸的工作压力：尺寸(mm)活塞直径d1活塞杆直径d2缸体外径D液压泵流量选择：上升速度V₁=q,1[π×(d²-d2)/4]=25.6mm/s(27)上升时间t₁=L₂/V₁=33.2s(28)下降速度和时间可通过节流阀调节。液压泵的功率为：其中η,取0.7所以电机功率选择Pw=3KW型号为Y802-4。对活塞杆进行受力分析可知其仅受拉力，计算如下：d≥35.7(F/[σ]¹2,[σ]=o₆/n其中：σ₆=530MPa所以d≥35.7(F/[σ]'²=26.3mm活塞实际直径为d₂=30mm>d满足强要求。本章首先确定了举升机的总体方案，然后完成了电气和液压部分的设计，并详细介绍了液压系统的工作原理，接着对主要零部件进行了介绍，并对其材料进行选择，最后通过对电机、液压泵和液压缸的计算确定了其型号，并完成了主要4.使用说明书1、将主副两立柱并排平放在地上，将横梁安装2、将钢丝绳穿过横梁，并安装好横梁上的零部件。3、根据场地选择好合适的位置，然后将立柱立起。4、使用水平测量仪，使两立柱底部位于同一水平上，可以进行调整。5、使用水平尺测量，使立柱与地面完全垂直，然后安装地脚螺丝。6、安装好液压回路和电气回路，加入液压油。8、进行负载举升，使其上升至一定高度然后锁上保险。9、调整钢丝绳使其松紧一致。注意事项：混凝土地面必须具有较大的厚度和较强的强度，足够承担举升机工作的应力的，地面也要足够平整，否则会进一步加重应力集中，导致地面损使用前首先应该对举升机整体进行检查，并空载试着举升几次，确保举升机各部件连接正确，能够正常工作。在举升车辆时首先应将托臂打开，使车辆可以顺利进入，接着调整托臂使其放在车辆下合适的位置，将托臂锁紧，接着按下开关调节三位四通阀使托臂缓缓上升牢固度的支撑住车辆，检查稳妥后继续举升，等到车辆被举升到预定的高度，拔动三位四通阀拔杆，使其处于中位，液压回路通过液控单向阀完成回路自锁将车辆稳定的保持在该高度，待完成作业后在此拔动三位四通阀拔杆使其处于右位，液压油回流，举升机下降车辆被下降到地面，打开托臂将车辆驶出，作业完毕。注意事项1.不可随便调整节流阀的流量，防止举升速度过快或过慢，影响工作效率和安全；2.不能随意调整钢丝绳的松紧，防止举升不同步或侧倾。3.要保证油路密封良好防止污物进入造成油路堵塞；4.更换液压油时应彻底清理油箱；5.要定期对主要零部件进行润滑保养，防止生锈；6.注意防水，避免电路发生故障和零件生锈。5结论本次设计查阅了部分相关文献，了解了举升机的发展史及国内外研究现状，然后确定了举升机的基本举升高度、举升质量等基本参数，接着对举升机各部件进行选用和设计，并对其主要零部件进行了校核计算确保举升机可以安全使用。[1]成青园.汽车举升机的技术发展概况[J].中国汽车保修设备，1995,000(012):16-19.[2]郜燕萍.浅析汽车举升机的类型及特点[J].汽车维护与修理，2020(14).[3]郭武，黄泽星，吴上生.汽车举升机的发展趋势分析.机械设计与制造工[4]刘春晖，张文.汽车举升机的结构与使用(上)[J].汽车维修与保养，2018,No.235(08):86-89.[5]黄火辉.关于汽车举升机的设计与研究[J].机电产品开发与创新，2017,30(001):50-52.[6]冯华伟.汽车举升机液压系统设计[J].烟台大学学报(自然科学与工程版),2007,20(004)