毕业设计（论文）-剪式小型举升机的设计

中国地质大学长城学院本科毕业论文题目剪式小型举升机系别工程技术系学生姓名专业机械设计制造及其自动化学号指导教师职称高级工程师2015年4月25日目录1绪论 绪论当今社会高速发展，一些企业在工作过程中都需要使用举升机来帮助，。举升机自从1925年美国发明开始使用，发展至今已经经历了很多的变化和改进，种类也发展到了很多种，一般有柱式和剪式，其驱动方式有机械传动，液压传动，气压传动等。本次设计就是从举升机的产生、发展以及制造工艺改进等方面进行介绍。1.1举升机的国内外发展发展到现在举升机在世界上已经有了91年历史。1925年在美国生产了第一台单柱式举升机，它是一种由气动控制的单柱式举升机，由于当时采用的气压较低，因而缸体比较大；同时采用了皮革进行密封，因此压缩空气在驱动时的弹跳严重而且不稳定。直到1935年，这种单柱举升机才被外界的一些领域开始采用。目前我们所见到的绝大多数的举升机大多数采用固定式安装。殊不知在移动式举升机方面我们也有几项成功的设计，如牵引式举升机、剪叉式举升机等。这类举升机的突出性优点是灵活性好，可以随时开到维修现场进行服务，用起来很方便，这充分利用了它的优点。由于现在举升机多采用固定式，因此我们考虑到对移动式举升机的开发和利用，设计了这台剪式举升机。直到现在我们对举升机的潜能进行了很多方面的开发利用，但是依然存在开发不够广泛和利用效率不高的缺陷。然而，举升机是当现很多行业的必要设备之一，也是将来很多大型机械上必不可少的配件之一，因此促进我们对它的结构更好地去研究，去改进，从而延长了设备的使用寿命和提高设备的性能。目前为止，我国的举升机制造技术已经发生了些质的飞越，技术也是越俞来俞成熟，举升设备亦被广泛的应用在各个领域，为我国的经济和社会发展做出了不可替代的贡献。1.2举升机的应用选择（1）举升机结构上设计：举升机在使用中主要用于高空作业，因此我们必须保证它的稳定性和安全系数。考虑到这些因素我们在举升机的下体增加了四个支撑臂，只要举升机作业时就将这四个支撑臂放下，全面支撑，利用四边形的稳定性避免了作业时举升机的晃动。（2）正确选择传动方式：可采用的传动方式有机械传动（螺母、螺杆）或液压传动（液压缸），均需采用电动机驱动。机械传动的成本较高，但安全性较好。由社会调查得出：机械传动的能耗为液压传动所需能耗的两倍（在举升载荷、举升时间和举升高度均相同的条件下）；然而机械式举升机的螺母、螺栓磨损较快，而液压式举升机的维修量却相对要少些，即使液压式举升机的技术难度要求较大。但多数零部件（液压泵、液压缸、阀门、密封元件等）均可外购或外协，综合这些因素我们选择性能较好的液压传动。1.3举升机的安全保证措施现在全世界都对危险环境作业下人群的安全寄予极大的关注。举升机也存在潜在的危险，因为人们要在其上面工作，当其升降时如不小心，也会跌落；如果在上面工作也会由于稳定性不是很好造成危险。为此近年来很多国家还制定了专门性的法律法规，使安全事故的可能性降低到最低限度。剪式举升机的安全保证措施主要从两方面着手：一方面从设计制造方面采取措施，能够更好地提高举升机的安全技术特性；另一方面则应在使用维修过程中遵循严格的操作规程，保证剪式举升机能在良好的技术状态下正确有序地运行。1.3.1设计制造方面的安全保证措施世界上的许多先进技术，如自动控制光电开关等，已广泛应用到各种安全装置的设计领域，因而在设计制造举升机时，应结合产品的特点，积极采用先进可靠实用的现代安全技术。以下仅列举多数举升机普遍采用的安全措施：（1）举升机使用前应该认真检查液压、电器系统，无渗漏或裸露现象后方可使用。（2）举升机平台在使用时，四个支腿应牢固的支撑在坚实的地面上(以行走轮将要离开地面为准)。（3）平台空运1-3次后方可载荷作业。（4）载荷的中心应尽量处于工作台面的中心位置。（2）防护栏两端活动门应该锁死后方可作业。1.3.2使用维护方面的安全保证措施使用维护方面的安全保证措施涉及的范围很广，其中举升机有使用前的准备工作，例如支撑臂的展开，安全门的关闭，还有安全带的配系。这里仅就使用维护举升机时应当注意的事项进行说明。（1）举升机升降平台升降作业时，工作台面应保证水平及支杆叉架组纵向保持垂直状态。（2）室外作业时，风力超过5级时严禁使用；平台在升降过程中，严禁一切人员攀爬。（3）支腿未撑牢，禁止升、降作业；平台在升起后，回落到原始高度之前，禁止移动。（4）平台使用过程中严禁超高，超负荷运行；平台载物升降过程中，货物不得移动；平台载人升、降过程中，不得走动、晃动。（5）液压油应保持清洁，不得混入水和其它杂质。（6）当平台出现故障无法正常工作时，应及时切断动力源。（7）设备需要维修时，应将平台升起顶牢后方可运行。2举升机机械部分受力分析2.1剪式升降平台的三种结构下面通过分析剪叉式升降平台机构特点，介绍了设计时应注意的问题及其应用范围。剪叉式升降平台具有制造容易、价格低廉、坚实耐用、便于维修保养等特点。在工厂、、商店、电力、机关等行业逐渐得到广泛应用。在设计举升机升降平台的过程中，我们考虑到如下三种设计方案，如简图2-1所示：BDACEBDACEa双铰接剪叉式c水平固定剪叉式b垂直固定剪叉式a双铰接剪叉式c水平固定剪叉式b垂直固定剪叉式图2-1三种剪叉式升降台结构简图上图表示了剪叉式升降平台的三种表示结构的形式。长度相等的两根叉杆AB和CD相交于两杆的交汇点E，两杆的D、A端分别连接在平台和机架子的面上，两杆的B、C端分与底座相连。图中的表达的三种的结构形式的不同出现在驱动件液压缸安装的位置选择。(a)图应用液压缸来驱动活塞杆从而控制平台的垂直升降；(b)图利用液压缸活塞杆在竖直方向的伸缩控制平台地垂直升降；(c)图根据液压缸驱动活塞杆在水平方向的运动调节平台的垂直升降。以上的三个安装方式的优点：(a)图结构设计比较合理，平台的升降行程是液压缸行程的二倍以上，在实际工程中应用较广泛。(b)图液压缸的行程和平台的升降高度相等，液压缸的整体的结构尺寸会相对较大，使用不方便且成本高，在实际种应用较少。(c)图通过计算得到，液压缸的行程小于平台的升降行程，在实际由于应用中能够实现快速升降的目的，活塞杆是在横向力的作用下工作的，使密封件的寿命大打折扣。在工作时活塞杆所承受的载荷力总是比平台上实际承受的载荷力要大的多，因此实际也很少采用。综合以上几点我们选择了(a)图结构安装形式——双铰接剪叉式。2.2举升机升降平台机构的位置参数计算由图2-2可知baba图2-2位置参数示意图（1）（1）（2）上式中：H——任意位置时升降平台的高度；C——任意位置时铰接点F到液压铰接点G的距离；L——支撑杆的长度；l——支撑杆固定铰支点A到铰接点F的距离；T——机架长度（A到G点的距离）；β——活塞杆与水平线的夹角将（2）式代入（1）式，整理得(3)(4)在（4）式中，——升降平台的初始高度；——液压缸初始长度。图2-3运动参数示意图图中，是F点的绝对速度；是B点绝对速度；是AB支撑杆的速度；是液压缸活塞平均相对速度；是升降平台升降速度。由图2-3可知双铰接剪叉式升降平台机构的运动参数计算：(5)在（5）式中，V1——液压缸活塞平均相对运动速度；V2——升降平台升降速度；α——支撑杆与水平线的夹角。2.3举升机升降平台机构的动力参数计算图2-4动力参数示意图图2-4中，P是由液压缸作用于活塞杆上的推力，Q是升降平台所承受的重力载荷。通过分析机构受力情况并进行计算（过程省略）得出：(6)升降平台上升时(6)(7)升降平台下降时(7)（6）、（7）式中，P——液压缸作用于活塞杆的推力；Q——升降平台所承受的重力载荷；f——滚动摩擦系数；b——载荷Q的作用线到上平板左铰支点M的水平距离；由于滚动轮与导向槽之间为滚动摩擦，摩擦系数很小（f=0.02）,为简化计算，或忽略不计，由（6）、（7）式简化为：2.4举升机升降平台机构设计时应注意的问题由式（5）和（7）可知：当α、β在增大时，V2/V1的值随之减小；当α、β减小时，P/Q值随之增大。在确定整体数值随之减小；当α、β减小时，P/Q值随之增大，在液压缸行程不变的情况下，升降平台升降行程会减小；反之，则会使液压缸行程受力增大。因此在设计时应综合考虑升降行程与液压缸受力两个因素。在满足升降行程及整体结构尺寸的前提下，选取较高的α、β初始值。而且在整个机构中AB支撑杆处于主要受力方面，承受着最大的弯矩，所以应重点对它进行强度校核。3台板与叉杆的设计计算台板位于升降台的最上部，是支撑件的组成部分。然而为了安全我们在台板上安装了安全护栏，确保使用人员处于一个相对安全感的环境中。这里的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。根据举升重量和升降高度这些参数，确定台板的长度为2800mm，宽度1500mm，材料采用3个厚的花纹板。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，160*80的无缝方管。3.1确定叉杆的结构材料及尺寸1.对支撑叉杆进行受力分析,在举升前和举升后液压缸与水平面的夹角β在变化，叉杆与水平面的夹角α也在变化。如图3-1分析：（a）（b）（a）（b）图3-1液压缸两种极限状态受力分析图在图3-1中液压缸与水平线的夹角由β变化到β1，叉杆与水平面的夹角由α变化到α1.此时举升机的高度变化为l=△H=H1-H。通过对叉杆做受力分析受力，得到叉杆的受力情况如图3-2，经过计算最大的力载荷为：当升降台处于最高位置，α=时，轴向力最大，如图3-2：图3-2叉杆受力分析对叉杆作力矩分析：计算弯矩，由上图转换为图3-3来分析：图3-3应力简图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。叉杆所承受的最大工作应力。叉杆的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=15m代入上式：最大工作应力这里取b=80mm，即叉杆的横截面为h*b=160*80的45#方管。3.2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160mm，由于是单环联接，其内径CD=80，横轴的外径也应为60mm,但考虑到二者需要相对滑动，应使横轴的外径略小于60mm,这里取d=65mm。单耳环的宽度值=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。因此可按下图3-4分析横轴所受应力：图3-4横轴应力当。作用在P上的力是均匀分布的，分布距离为60mm，故集度为：，其弯曲应力为剪应力截面O上的最大弯矩为截面C和D上的剪力q=RA=45640N（这里没有考虑剪力与弯矩的正负）。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直径各为32mm、39mm是完全可以的，这里就不重复校核了。4液压系统的选择4.1设计要求、制定基本方案：设计之前先确定设计产品的基本情况，再根据设计要求制定基本方案。以下列出了本设计——剪式液压升降台的一些基本要求：1)主机的概况：主要用于维修人员对车间的吊车的维修和保养;2)主要完成起升与下降重物的动作，速度较缓，液压冲击小；3)最大载荷量定为0.3吨，采用双液压缸控制联接组合叉杆机构进行升降。最大起升高度15米；4)运动平稳性和安全性需要较好；5)人工控制操作，按钮启动控制升降；6)工作环境要求：不宜在多沙石地面、木板砖板地面等非牢固地面进行操作，不宜在有坡度或有坑洼的地面进行操作，不宜在过度寒冷的室外进行操作；7)性能可靠，成本低廉，便于移动，无其他附属功能及特殊功能。4.2制定液压系统的基本方案4.2.1确定液压执行元件的形式液压执行元件大体分为液压缸或液压泵。前者实现直线运动，后者完成回转运动，二者的特点及适用场合见下表4-1:表4-1名称特点适用场合双活塞杆液压缸活塞双相运动双作用往复运动单活塞杆液压缸活塞仅单项运动活塞做单向运动柱塞液压缸由外力使柱塞反向运动，仅单项运动往返不对称的直线运动，差动链接课实现快进A1=2A2，往返速度相等伸缩式套筒液压缸有多个互相联动的活塞液压缸，其短缸筒可实现长行程单向工作，靠重力或其他外力返回增压液压缸由两个不同的压力室A和B组成由外力使活塞返回续表4-1名称特点适用场合叶片泵体积小，转动惯量小高转速低扭矩回转运动摆线齿轮泵体积小，输出扭矩大低速、小功率、大扭矩的回转运动轴向柱塞泵运动平稳，扭矩大，转速范围宽大扭矩的回转运动径向柱塞泵转速低，结构复杂，输出大扭矩低速大扭矩的回转运动4.2.2确定液压缸的类型工程液压缸主要用于工程机械、重型机械、起重运输机械及矿山机械的液压系统。根据主机的运动要求，按《机械设计手册》表21-6-1选择液压缸的类型为：直线运动双作用单活塞杆带可调双向缓冲液压缸。其特点：活塞杆实现双向运动，活塞行程终了时缓冲，缓冲可调节。液压缸的型号HSG.L-D/d.E-141-1.1400。4.2.3确定液压缸的安装方式液压元件的安装应遵守GB/T3766-2001《液压系统通用技术条件》和GB/Z19848-2005/ISO/TR10949:2002《液压元件从制造到安装达到和控制清洁度的指南》等有关规定。根据《机械设计手册》表21-6-4选择液压缸的安装方式为：尾部耳环的联接方式。4.2.4缸盖联接的类型 按缸盖与缸体的联接方式，可分为外螺纹联接式、内卡键联接式及法兰联接式三种。这里采用法兰联接。4.2.5液压执行元件运动控制回路的拟定根据已定的液压执行元件、速度图或动作线图，选择适当的的方向控制、速度换接、差动连接回路，以实现对差动连接的控制。需要无级调速和无级变速时，参考《机械设计手册》表21-2-12选择方案，再从《机械设计手册》第三章查出相应的回路组成。有级变速比无级调速使用方便，适用于速度控制精度不高，但要求速度能够预置，以及在动作循环过程中有多种速度变换的场合，回路组成和特点见《机械设计手册》表21-2-13。4.2.6液压源的选择在高压下工作的伺服阀，一般阀口的流速达到48m/s，于是对工作油液的物理和化学的性能需要严格控制。对于油液在清洁度上要求：防止污染外部侵入，并防止进入泵的吸油管的回油气泡，进行高效的管道循环和系统循环来冲洗，采用伺服阀时喷嘴挡板应使清洁度达到ISO4006-15/12至14/11。4.3确定液压系统的主要参数液压系统的主要参数是压力和流量，它们是设计液压系统，选择液压元件的主要依据。压力由外载荷决定。流量则取决于液压执行元件的运动速度和结构尺寸。4.3.1载荷的组成与计算：首先，需要确定液压缸处于最大工作压力时的位置，通过上述的讨论，得知当液压缸与地面夹角为最小值时，当液压缸下降至最低高度时（设此时支撑杆与水平支台的夹角a=）=，根据上述公式图4-1机构各参数现在a值还是一个未知量，但a值的大小必须在1-2之内，初步设定α=，根据活塞推力与台面荷重量关系式得出P=11.6W。若设a=的话，就得出P=13.4W。通过二者比较α=时活塞的最大推力P要大于α=时。即在值不变的条件下，a与P是成反比的。但考虑到活塞杆与支撑杆的铰接点又不能太靠近两支撑杆的铰接点，代入下列公式得当平台处于最低位置=时，液压缸荷重P最大，P=11.6W=11.6x9800=113680N。下面就根据载荷量来选取合适的液压缸图4-2液压缸图4-2表示一个以液压缸为执行元件的液压系统计算简图。各有关符号标注于图上，其中是作用在活塞杆上的外部载荷，是活塞与缸壁以及活塞长杆和导向套的密封存在阻力。活塞杆作用在外部载荷——实际载荷，由于速度的变化和导轨的摩擦力生出的惯性力。（1）常见的实际载荷有作用于活塞杆，以上作用力的活塞与方向的方向运动相同则为负，相反为正。在工作实际的过程中，由于活塞自身的重力可以忽略不计，载荷量较大，挤压力与切削力一起形成的外力就是实际载荷，=P。由于本设计按最大载荷量定为2吨来计算，所以每个液压缸=P=113680N。（2）导轨摩擦载荷对于直动型安装的液压缸一般都附有活塞导轨以固定其运动方向，导轨摩擦相对于载荷可以忽略不计，因此=0。（3）惯性载荷=ma——速度变化量0.16m/s——起动或制动时间。一般机械=0.1-0.5s，对轻度载荷低速运动部件取小值，对重载荷取大值从高速部位。行走机械一般取=0.6-1.6sa——加速度2/ms初步选定速度变化量=0.17m/s,则液压缸的外载荷=++=126680+0+270=126950N。加速时起动=++，运动时稳态=+，制动时减速=+。工作载荷并非每阶段都存在，如该阶段没有工作，则=0。但在计算和校核时，应按照最大值取。除了外载荷外，还包括液压缸密封处的摩擦阻力作用于活塞上的载荷F。4.3.2系统压力的选择液压缸的选择要遵循系统压力的大小，要根据载荷设备类型的大小，还要考虑执行元件的装配空间及元件供应情况和经济条件的限制。一般来说，对于固定尺寸设备不太受限，选低一些压力，要选机械重载设备的高一些行走压力。根据表4-2初步选取16Mpa。表4-2各种机械常用的系统工作压力机械类型机床农业机械小型工程机械建筑机械液压机大中型挖掘机重型机磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力MPa0.8-0.23-52-88-1010-1820-324.3.3计算液压缸的主要结构尺寸⑴液压缸的相关参数和结构尺寸液压缸有关的设计参数见图4-3所示：图4-3液压缸设计参数图a为液压缸活塞杆工作在受压状态，图b表示活塞杆受拉状态。活塞杆受压时活塞受拉时式中——无杆腔活塞有效工作面积()；——有杆腔活塞有效工作面积()；P2——液压枪回油压力Pa，其值根据回路的具体情况而定，一般按照下表4-3估算；D——活塞直径m；d——活塞杆直径m；表4-3执行元件背压力表系统类型背压力MPa简单系统或轻载节流调速系统0.2-0.5回油路调速阀的系统0.4-0.6回油设置有背压阀的系统0.5-1.5用补油泵的闭式回路0.8-1.5回油路较复杂的工程机械1.2-3回油路较短，可直接回油路忽略不计一般液压缸在收压状态下工作时，其活塞面积为：用运此公式须事先确定1A与2A的关系，或是活塞杆径d与活塞直径D的关系，令杆径比φ=d/D，其比值可按下表选取。按工作压力选取d/D工作压力MPa≤5.05.0-7.0≥7.0d/D0.5-0.530.62-0.740.7按速度比要求确定d/Dφ(V2/V1)1.251.331.460.1612d/D0.40.50.550.620.71如按工作压力应选取d/D=0.7，则相应的速度比φ=2，由于活塞不受拉力作用，所以可以适当提高其速度在活塞杆收缩时，φ=3也是完全可以的。运用直径求法公式可以求出d=71.8mm。液压缸的直径D和活塞杆径d的计算值要按国家标准规定的有关标准液压缸的进行圆整，如与参数相近标准液压缸，最好选用国产液压缸，免于自行设计加工。按照《新编液压工程手册》的技术规格表37-7-7可以选择圆整后的参数：缸径100mm，活塞杆70mm,速度比=2，工作压力18Mpa，推力为130.46kN。⑵计算活塞杆的行程当平台处于最低位置时，此时活塞杆应处于完全收缩状态,长度为最小值的液压缸。4.3.4确定液压泵的参数确定液压泵的最大工作压力式中——液压缸最大工作压力，根据可以求出⑵确定液压泵的流量K——系统泄漏系数，一般取1.1-1.3，这里取1.2.——液压缸的最大流量，对于工作中用节流调速的系统，还需加上溢流阀。台面速度变化量在前面已经初步选定v=0.16m/s，我们就设定台面起升的最大速度0.16m/s，则活塞的运动速度应用公式（这是在台面刚刚起升状态时，α=时）所以⑶选择液压泵的规格根据以上求得的和值，查找《新编液压工程手册》P37-135选择CB-型齿轮泵，其参数如下表4-4表4-4CB-型齿轮泵的各参数值型号`排量压力转速额定最高额定最高CB-10~40162018002400铝合金壳体可作双联泵华中液压厂⑷确定液压泵的驱动功率在工作中，如果液压泵的压力和流量比较恒定，则，其中——液压泵的总效率，参考下表4-5选择=0.7。表4-5液压泵的总效率液压泵类型齿轮泵螺杆泵叶片泵柱塞泵总效率0.6~0.70.65~0.800.60~0.750.80~0.85，根据这些选择电机型号。4.3.5管道尺寸的确定在润滑的管道和液压、气压传动中常用的管子有铜管、胶管、钢管等，钢管能承受较高的压力，价廉，但弯曲半径在安装时不能太小，多用在装配位置比较方便的地方。这里我们采用钢管连接。管道内径计算式中：Q——通过管道内的流量3m/sv——管道内允许流速m/s，液压泵吸油管道0.5-1.5，一般取1以下液压系统压油管道3-6，压力高，管道粘度小取大值液压系统回油管道1.5-2.6取v吸=0.8m/s，v压=4m/s,v回=2m/s.分别应用上述公式得d吸=20.2mm,d压=10.7mm,d回=15.2mm。根据内径按标准系列选取相应的管子。按表37-9-1经过圆整后分别选取d吸=20mm，d压=10.7mm,=15mm。对应管子壁厚δ=16mm。4.3.6油箱的容量油箱尺寸在确定时，系统供油的要求需要满足，执行元件全部排油时还要保证油箱不能溢出，以及最大可能充满油时系统油箱的油位不低于最低限度。初设计时，按经验公式V==4选取。式中——液压泵每分钟排出压力油的容积a——经验系数,按下表4-6取a=4：表4-6各系统经验系数系统类型行走机械低压系统中压系统锻压系统冶金机械a1-22-45-76-12104.4液压缸主要零部件及技术要求4.4.1缸筒缸筒端部联接模式由《机械设计手册》表21-6-6采用焊接形式，其特点：结构简单，尺寸小，重量轻，使用广泛。缸体焊接后可能变形，且内径不易加工。所以在加工时应小心注意。主要用于柱塞式液压缸。2.缸筒的材料（45号钢）液压缸缸体的常用材料为20、35、45号无缝钢管。与端盖焊接的钢筒，使用35钢，机械预加工后再调质。不与其他零件焊接的的缸筒，使用调质的45钢。较厚壁的毛坯仍用铸件或锻件，焊缝需用X射线或磁力探伤检查。缸筒的技术要求强度条件，不致产生永久变形能长期承受最高工作压力及短期动态实验压力而。刚度要求，作用力而不致与产生弯曲能承受活塞的侧向力和安装反。摩擦力作用下内表面在活塞密封件及导向环，能长期工作而磨损小，塞密封件的密封性尺寸。有活塞杆侧缸筒内径为4.4.2活塞活塞与活塞杆的联接型式见下表4-7表4-7活塞与活塞杆的连接方式联接方式备注说明卡环形联接拆装方便，低速时使用方便轴套型联接不便于设计缓冲柱塞，螺钉易损坏螺母型联接用于工作压力、机械振动较大的情况这里采用螺母型联接。活塞与缸体的密封结构，常用的密封结构见下表4-8表4-8常用的密封结构密封形式备注说明间隙密封用于低压系统中的液压活塞的密封V型密封圈使用橡胶密封圈，密封性能较好，使用较方便O型密封圈密封性能好，摩擦系数小：安装空间小，广泛用于固定密封和运动密封Y型密封圈用在20MPa下、往复运动速度较高的液压缸密封活塞环密封适用于温度变化范围大，要求摩擦力小，寿命长的活塞密封车氏组合密封结构简单，磨擦阻力小，密封性能好，多次拆卸可重复使用。结合本设计所需要求，采用O型密封圈密封圈比较合适。4.4.3活塞杆1.结构活塞杆的结构分为杆体、杆内端和杆外端。2.活塞管的材料和技术要求一般用中碳钢(45钢)做调质处理；对只承受推力的单作用活塞杆和柱塞，不必进行调质处理。活塞杆的计算活塞杆是液压缸传递力的重要零件,必须有足够的强度和刚度。对于双作用单边活塞杆液压缸，其活塞杆直径d可根据往复运动速度比来确定：D——缸筒内径，m——速比，根据压力，按表21-6-3选取由《机械设计手册》表21-6-12得知活塞杆直径d=40mm4.4.4活塞杆的导向、密封装置和防尘圈1.导向套⑴导向套的导向方式、结构见下表4-9：表4-9导向套的导向方式类别特点端盖式成本高，适用于低压、低速、小行程液压缸端盖式加导向环价格便宜，更换方便，磨擦阻力小低速启动不爬行，多用于工程机械且行程较长的液压缸中。轴套式磨擦阻力大，适用于重载低速的液压缸和有侧向负载且行程较长的液压缸中。导向套的材料金属导向套一般采用摩擦因数小，耐磨性好的青铜材料制作，非金属导向套可以用尼龙、聚四氟乙烯+玻璃纤维和聚三氟氯乙烯材料制作。端盖直接导向型的导向套材料用灰铸铁、球墨铸铁、氧化铸铁等制作。4.4.5排气阀排气阀的结构形式见《机械设计手册》21-6-23.排气阀的位置要合理，水品安装的液压缸，其位置应该设在缸体两腔端部的上方；垂直安装的液压缸，应设在端盖的上方，均与压力腔相通，不会让空气有积存的残留死角。如果排气阀设置不当或者没有设置，缸内仍会有空气。由于空气具有压缩性和滞后扩张性，会造成液压缸和整个液压系统在工作种的颤振和爬行，影响液压缸的正常工作。如图4-4所示图4-4排气阀结构4.4.6油口油口包括油口孔和油口连接螺纹。液压缸的进、出油口可布置在端盖或缸筒上。油口孔大多属于薄壁孔(指孔的长度与直径之比l/d0.5的孔)通过薄壁孔的流量按下式计算：式中C——流量系数，接头处大孔与小孔之比大于7时C=0.6~0.62，小于7时C=0.7~0.8；A——油孔的截面积，；——液压油的密度，kg/；——油孔前腔压力，Pa；——油孔后腔压力，Pa；——油孔前后腔压力差，Pa；C、是常量，对流量影响最大的因素是有空的面积A。根据上式可以求出孔的直径，以满足流量的需要，从而保证液压缸正常工作的运行速度。液压缸油口连接螺纹的尺寸为M16*1.5mm。4.4.7绘制液压系统原理图各液压元件采用国产标准件，在图中按国家标准规定的液压元件职能符号的常态位置绘制。对于自行设计的非标准元件可用结构原理图绘制。在系统图中注明了各液压执行元件的名称和动作、各液压元件的序号以及各电磁铁的代号，并附有相关说明。在升降台回落时，可以有两种驱动方式，一是采用液压缸加压回落，这种方式一般是在液压缸平放，而且活塞杆一端在回落时没有施加外力的情况下采用；另一种是由活塞杆的自重和一端施加的外力使液压缸回油，活塞杆回落。在这里我们采用第二种方式，可以省去很多功率，减少很多的机械设备，符合我们的设计原则。其次，由于柱塞式液压缸在下降时依靠本身的重量，在使用过程中，会出现升降机处于某个位置时，向上或向下漂移的现象（如下图4-5）。主要原因是在滑阀处于中位时，A、P、B、T口虽均不相通，但实际上存在着内泄漏量（约3ml/min），久而久之，会产生不同程度的向上或向下漂移。图4-5改进前的液压系统图4-6改进后的液压系统当P口有向上的压力时，会产生上移现象；当P口无压时，由于自重会产生下移现象。长期这种高压冲击下会逐渐加剧这种现象，因此增加了设备不安全的因素，此种布局需要加以改进。改进后如图4-6所示，液压系统所做的改变包括：变换向阀的中位机能有O改成Y型；换向阀的B口节控制油路到液控单向阀的液控口。这样当升降机下降到最低位置时，由于换向阀的A口（柱塞缸）与T口相通，如果T口又与油箱直接连接，则柱塞缸处于降下的位置时，只要回油管压力产生的使升降机向上的力小于升降机的负载和摩擦力，升降机是不会向上漂移的。液压系统工作原理图见图纸。由图分析,当电机起动后，泵开始供油。系统由定量泵3供油,溢流阀5调整系统压力18MPa,执行器不运动时系统压力经单向阀4和换向阀6后卸载。当电磁铁、通电时,压力油经换向阀6、8液控单向阀10单向调速阀11及管道破裂保护阀12后至升降缸13的下腔,顶出活塞杆(缸上腔油液经过换向阀14被挤回油箱),升降台板上升。当电磁铁、通电时,液控单向阀10被打开,此时双向导通,升降缸下腔油液在台板、钢架自重和活塞的作用下,经由管道破裂保护阀12、单向调速阀11、液控单向阀10、换向阀8右位后流回油箱,升降台板下降。当、都不通电时,台板支承重物,系统卸载。若需要快速下降时，可通电的同时，也通电。此种情况还适合空载时自重不能完全克服液压缸阻力而促进台板快速下降。举升机在上升过程中，即电磁铁、通电时，当钢架端滚轮E向左移动直至接触到限位开关LS时，限位开关将通过继电器从而制动电磁阀6，电磁铁断电，系统卸载。台板保持高度不变，台