【《叉车液压工作装置设计》4300字】

PAGE叉车液压工作装置设计目录TOC\o"1-3"\h\u1、设计任务31.1设计任务31.2设计要求41.3设计步骤42、设计思路与采用的技术方案42.1设计思路42.2设计方案53、设计内容与说明63.1液压系统的主要参数确定63.1.1起升液压系统的参数确定63.1.2倾斜液压系统的参数确定73.2液压系统原理图的拟定103.2.1起升回路的设计103.2.2倾斜回路的设计123.3液压元件选择143.4液压系统的性能验算183.4.1压力损失的验算183.4.2系统温升的验算184、总结20参考文献211设计任务1.1设计任务设计一台叉车工作装置液压系统，主要参数如下：额定载荷质量5000kg，最大提升负载质量5200kg，提升高度2m，最大提升速度0.2(m/s)液压元件的选择、液压系统方案的设计、检验液压系统的性能、液压系统参数的算法。画出液压系统原理图、撰写设计说明书、设计方案、设计成果报告书1.2设计要求1、熟悉叉车工作装置的工作原理，掌握液压系统设计的常用方法与步骤2、掌握液压元件的工作原理、结构、功能特点3、能正确设计计算液压元件参数，选择液压元件规格、型号4、能正确选定液压系统原理图5、在设计过程中学会收集查找使用液气压技术标准、手册等技术资料6、整理编制设计说明书、设计方案、设计成果报告书7、制作答辩PPT，完成毕业设计答辩1.3设计步骤1、通过现场调研及查阅相关书籍和技术资料，对系统进行分析，确定设计具体方案。2、全面检查和指导性修改，整理编制设计说明书。3、绘制液压系统原理图。4、制作毕业设计答辩PPT，完成毕业设计答辩。2设计思路与采用的技术方案2.1设计思路1.通过现场调研及查阅相关书籍和技术资料，对系统进行分析，确定设计具体方案2.明确叉车工作装置液压系统的工作条件，比较确定液压系统总体方案3.采用类比法确定工作压力，计算载荷及相关参数4.参考相关资料，选择液压元件5.根据制图标准要求，绘制液压系统原理图6.撰写设计说明书、设计方案、设计成果报告书2.2技术方案1起升装置液压系统技术参数本次设计的叉车用于工业中操作，要求可以提起5000kg的物体，最大的垂直上升高度是2m，导轨和叉车杆的重量是200kg，在随意的负载下，叉车杆最大下降和上升速度不可以超过0.2m/s，要求叉车杆下降和上升的速度可以调节，让叉车杆可以慢慢的移动。叉车杆上升过程的时候，如果液压系统出现故障，安全装置能使东西安全降落。叉车杆起升装置示意图如图2-1所示，由起升液压缸驱动货叉沿支架上下运动，从而提升和放下货物。图2-1起升装置2倾斜装置液压系统技术参数叉车工作装置中的叉车杆倾斜装置示意图如图2-2所示，该装置由倾斜液压缸驱动货叉及门架围绕门架上某一支点做摆动式旋转运动，从而使货叉能够在转运货物过程中向后倾斜某一角度，以防止货物在转运过程中从货叉上滑落。图2-2倾斜装置3设计内容与说明3.1液压系统的主要参数确定3.1.1起升液压系统的参数确定单作用的液压缸活塞和环形腔的另一边连通，就是差动连接的方法，可以提高上升速度的情况下减小液压泵输出的流量情况，如图3-1（a）。为了减小外面的连接管路，可以采取在活塞上开孔的方法，如图3-1（b）所示。（a）管路连接方式（b）活塞上开孔方式图3-1差动连接液压缸得到上面的设计，活塞杆直径至少是0.1m，上升液压缸的活塞杆直径是100mm的时候，液压缸提升负载有效面积是活塞杆面积，即m2得到的设计要求，上升液压缸承受的负载是：N要是不算摩擦力和压力损失，液压系统工作压力是：00000Pa=6.5MPa液压缸行程为1m，活塞杆直径变为50mm，该起升液压缸的有效作用面积为：m2液压缸输出不变，液压缸位移机会减少，那就是液压缸作用力是原来的两倍，得N液压系统所需的工作压力变为：MPa起升液压缸所需的最大流量，起升液压缸的最大运动速度是叉车杆最大运动速度(0.2m/s)的一半。m3/s=47.1L/min倾斜液压缸活塞杆直径d之间的关系是；，计算得到起升液压缸的活塞直径为=65mm液压缸活塞的直径是80mm，液压缸行程是1m。3.1.2倾斜液压系统的参数确定倾斜液压缸与货叉门架的连接方式主要有三种，如图3-2所示。图3-2倾斜液压缸与门架的三种连接方式叉架倾斜支点到倾斜液压缸的距离是r=1m，倾斜的力矩是T=18000N·m，它的输出力Ft：N在叉车工作过程中，货叉叉起货物后，货叉和门架在倾斜液压缸作用下向里倾斜，放下货物时，货叉和门架复位，门架恢复竖直位置。因此倾斜液压缸的作用是单方向的，此外基于减小占用空间和尺寸的考虑，倾斜液压缸应采用单作用液压缸。在前述起升液压系统的计算中，工作压力约为12.99MPa，因此假设倾斜液压缸的工作压力与之相近为12MPa，倾斜液压缸有杆腔的面积是：m2活塞直径和倾斜液压缸活塞杆直径d的关系是，有杆腔作用面积为，则倾斜液压缸活塞直径可以用如下方法求出。mmm活塞杆直径是mm，活塞直径D圆整后参数mm此时倾斜液压缸有杆腔作用面积为mm2可见，按照上述确定的活塞和活塞杆尺寸，重新计算得到的有杆腔有效作用面积小于前述按照假定工作压力计算得到的有杆腔有效作用面积，因此应减小活塞杆直径或提高倾斜液压系统的工作压力。如果取倾斜液压缸活塞杆直径为圆整后的尺寸d=25mm，则有杆腔作用面积为m2倾斜液压缸所需的最大工作压力为：MPa倾斜液压缸无杆腔的有效作用面积为m2本设计采用提高工作压力的设计方案进行设计。m/s液压缸所需的总流量为：m3/s=5.3L/min倾斜液压缸需要走过的行程为：m本设计中假设这一部分压力损失约为1.5～2.0MPa，因此液压系统应提供的工作压力应比执行元件所需的最大工作压力高出1.5~2.0MPa，即起升液压系统=13+1.5=14.5MPa3.2液压系统原理图的拟定3.2.1起升回路的设计为减少管道连接，可以通过在液压缸活塞上钻孔来实现液压缸两腔的连接，起升液压缸活塞运动方向的改变通过多路阀或换向阀来实现即可。为防止货物和货叉由于自重而超速下落，需形成平衡回路。三种方案比较如图3-3（a）、图3-3（b）和图3-3（c）所示。（a）设计方案一（b）设计方案二（c）设计方案三图3-3起升回路三种设计方案比较图3-3（a）中，工作间歇时，与换向阀相配合，能够将重物平衡或锁紧在某一位置，但不能长时间锁紧。图3-3（b）中是采用平衡阀或液控单向阀来实现平衡控制，该设计方案能够保证在叉车的工作间歇，货物被长时间可靠地平衡和锁紧在某一位置。图3-3（c）中是用流量调节阀和单作用液压缸连接的方法，可以自动调节液压缸的流量。3.2.2倾斜回路的设计防止叉车杆发生扭曲变形，更好地驱动叉车门架的倾斜或复位。为防止货叉和门架在复位过程中由于货物的自重而超速复位，从而导致液压缸的动作失去控制或引起液压缸进油腔压力突然降低，因此在液压缸的回油管路中应设置一个背压阀。一方面可以保证倾斜液压缸在负值负载的作用下能够平稳工作，另一方面也可以防止由于进油腔压力突然降低到低于油液的空气分离压甚至饱和蒸汽压而在活塞另一侧产生气穴现象。图3-4倾斜回路原理图本设计采用两个多路阀加旁通阀的控制方式分别控制起升液压缸和倾斜液压缸的动作，其原理图如图3-5所示。本设计叉车工作装置液压系统拟采用普通的三位四通手动换向阀控制方式，用于控制起升和倾斜装置的两个方向控制阀均可选用标准的四通滑阀。另外，还应注意采用普通换向阀实现的换向控制方式还与液压油源的供油方式有关。图3-5多路换向阀控制方式图3-6普通换向阀控制方式两个齿轮泵分别与两个三位四通手动换向阀相连。根据上述起升回路、倾斜回路、换向控制方式和供油方式的设计，本设计初步拟定的液压系统原理图如图3-7所示。1-大流量泵2-小流量泵3-起升安全阀4-倾斜安全阀5-起升换向阀6-倾斜换向阀7-流量控制阀8-防气穴阀9-起升液压缸10-倾斜液压缸11、12-单向阀图3-7叉车工作装置液压系统原理图3.3液压元件选择3.3.1液压泵的选择假定齿轮泵的容积效率为90%，电机转速为1500r/min，则根据前面的计算结果，两个液压泵的排量可分别计算为：cm3/revcm3/rev查阅Sauer-Danfoss公司齿轮泵样本，考虑在SNP3系列中选择排量为33.1cm3/rev的齿轮泵。满负载情况的时候（电机的转速1500r/min，容积效率是90%）它的流量是：l/min而半负载条件下（电机转速1550r/min，容积效率93%）的实际流量为：l/min大于起升回路所需要的流量47.1l/min，因此能够满足设计要求。如果排量是37.9cm3/rev，满负载情况是时候（电机的转速1500r/min，容积是效率90%）流量是l/min一半负载情况的时候（电机转速1550r/min，容积效率93%）流量是l/min可见，如果叉车大多数时间都不工作在满负载的情况，则选用排量为37.9cm3/rev的较大液压泵会造成比较大的溢流损失。比较小流量的液压泵，满负载的情况的时候（电机转速1500r/min，容积效率90%）流量是=5.4l/min大于倾斜回路所需要的流量5.3l/min，因此能够满足设计要求。3.3.2电机的选择叉车工作的时候，保证安全，倾斜装置和上升装置不会一起工作，大流量的液压泵输出功率是：=10.8kW齿轮泵的效率是80%的话，电机功率是：=13.5kW3.3.3液压阀的选择叉车工作装置液压系统由双联泵供油，因此对于起升回路的最大流量均为47.7l/min，各元件的额定压力应大于起升回路的最大工作压力14.5MPa；对于倾斜回路，流经各个液压阀的最大流量为5.4l/min，额定压力应大于倾斜回路的最大工作压力15.6MPa。起升回路和倾斜回路溢流阀的调定压力是不同的，按照前述计算起升回路溢流阀的调定压力设为16MPa比较合适，倾斜回路溢流阀的调定压力设为17MPa，具体调定数值将在后续压力损失核算部分中做进一步计算。查阅相关液压阀生产厂家样本，确定本设计叉车工作装置液压系统各液压阀型号及技术参数如表3-1所示。表3-1液压阀型号及技术参数序号元件名称规格额定流量L/min最高使用压力MPa型号1三位四通手动换向阀56031.54WMM6T502单向阀117621DT8P1-06-05-103溢流阀312031.5DBDH6P-10/2004单向阀121021DT8P1-02-05-105流量调节阀76731.5VCDC-H-MF(G1/2)6三位四通手动换向阀63025DMG-02-3C6-W7溢流阀41221C175-02-F-108背压阀和防气穴阀812031.5MH1DBN10P2-20/050M3.3.4管路的选择按照这个情况，流量泵排油管路的流量是q=47.7L/min则管道的最小横截面积为：mm2mm2mm为减小压力损失，管径应尽可能选大些，所以选用管子通径为15mm的油管作排油管即可。大流量泵最大流量是液压泵的理论上的流量，即L/min，管道最小的面积是：mm2mm2mm可以选择40mm的油管做吸油管。3.3.5油箱的设计大概确定了油箱的有效容积是双联泵的流量是L/min，算得油箱的有效容积是取a=2。因此L取得油箱的容积是V==139.125L，所以取油箱的容积是150L。3.3.6其他辅件的选择叉车工作装置液压系统中使用的过滤器，选择型号为EF3-40的空气滤清器，其性能参数为：加油流量21L/min空气流量170L/min油过滤面积180mm2空气过滤精度0.279mm油过滤精度125µm3.4液压系统的性能验算3.4.1压力损失的验算本设计主要核算经过各种液压阀的局部压力损失，如果是起升回路的话，单向阀11的压力是0.035MPa；流量是50L/min的时候，手动换向阀5压力损失是0.5MPa，因此起升回路进油管路总的局部压力损失为1.035MPa所以溢流阀调定压力应为15.4MPa所以选择溢流阀的压力是16MPa是最好的。根据产品样