毕业设计（论文）-液压提升上料机设计

毕业设计I摘要随着工业生产的快速发展，液压提升上料机作为一种重要的物料搬运设备，其应用越来越广泛。其机械结构布局及液压系统的性能直接影响着提升物料的效率。因此，对液压提升上料机机械及液压系统进行深入的研究和优化设计具有重要的实际意义。然而，现如今物料提升问题在日常生产时常碰到，传统采用人工上料，工人劳动强度大，且效率比较低，课题旨在设计一款液压提升上料机，实现诸如食品材料（面粉、大米等）的自动上料，进而避免人工上料，提供上料效率。通过优化设计整机机械和液压系统，对提升油缸和翻料油缸进行参数计算和结构设计，匹配整体机械动作，实现机械与液压有机结合，完成高质量、高效率的物料提升动作。本文展开对液压提升上料机国内外研究现状分析，通过对比分析现如今关于液压提升机的研发进展情况，结合本次设计目标参数展开设计。首先对整机机械结构进行设计，对提升高度、上料和卸料极限位置参数、提升油缸和翻料油缸受力分析；然后展开提升油缸和翻料油缸参数计算、液压系统设计计算和选型；最后对关键零部件进行有限元分析，分析强度和刚度是否满足要求。本文对这种液压提升上料机机械结构和液压系统进行了综合性分析设计和系统优化，旨在提高整体的性能，以更高的效率和稳定性完成对于物料的提升，代替人工，提升效率，是市场所需的，有着广阔的市场前景。关键词：液压提升上料机；机械结构设计；液压系统设计；提升油缸；翻料油缸；前景AbstractWiththerapiddevelopmentofindustrialproduction,theapplicationofthehydraulicliftingfeedingmachineasanimportantmaterialhandlingequipmentisbecomingmoreandmoreextensive.Itsmechanicalstructureandtheperformanceofthehydraulicsystemdirectlyaffecttheefficiencyofliftingmaterials.Therefore,itisofgreatpracticalsignificancetodeeplystudyandoptimizethemechanicalandhydraulicsystemoftheliftingfeedingmachine.However,nowadays,theproblemofmaterialliftingoftenoccursindailyproduction.Thetraditionalmanualfeedingmethodhasalargelaborintensityforworkersandarelativelylow.Theprojectaimstodesignahydraulicliftingfeedingmachinetoachieveautomaticfeedingofmaterialssuchasfoodmaterials(flour,rice,etc.),therebyavoidingmanualfeedingandthefeedingefficiency.Byoptimizingthedesignoftheoverallmechanicalandhydraulicsystem,theparametersoftheliftingcylinderandtheturningcylinderarecalculatedandthestructureisdesigned,themechanicalactionismatched,andthemechanicalandhydraulicareorganicallycombinedtocompletethehigh-qualityandefficientmaterialliftingaction.Thispaperanalyzesthecurrentresearchstatusofdomesticandforeignhydraulicliftingfeeders,andcarriesoutdesignbycomparingandanalyzingtheresearchanddevelopmentprogressofliftingmachines.Thedesigngoalparametersareexpanded.First,themechanicalstructureofthewholemachineisdesigned,andtheliftingheight,thelimitpositionparametersofmaterialliftinganddis,andtheforceanalysisoftheliftingcylinderandtheturningcylinderarecarriedout.Then,theparametersoftheliftingcylinderandtheturningcylinderarecalculated,andthehydraulicisdesignedandcalculated.Finally,thefiniteelementanalysisofkeypartsiscarriedouttoanalyzewhetherthestrengthandstiffnessmeettherequirements.Thispaperanalyzesanddesignsthemechanicalstructureandhydraulicsystemofthiskindofhydraulicliftingfeedingmachine,andoptimizesthesystemcomprehensivelyinordertoimproveoverallperformance,andtocompletetheliftingofmaterialswithhigherefficiencyandstabilityinsteadofmanual,whichismarketableandhasbroadmarketprospects.Keywords:Hydraulicliftingfeedingmachine;Mechanicalstructuredesign;Hydraulicsystemdesign;Liftingcylinder;Tippingcylinder;Prospect目录第一章绪论 41.1选题依据及意义 41.2国内外研究概况及发展趋势 51.3论文主要内容 8第二章总体设计方案 92.1设计需求及技术要求 92.2液压上料提升机工艺流程 92.3液压提升上料机设计方案I 92.4液压提升上料机设计方案II 102.5方案比较与最终方案确定 11第三章液压上料提升机主要零部件设计 123.1方案构件尺寸的确定 123.1.1已知参数 123.1.2物料提升高度的分析计算 123.1.3提升油缸受力分析 143.1.4翻转油缸受力分析 153.2提升油缸的参数计算 163.2.1液压系统压力的选择 163.2.2油缸的缸径设计计算 163.2.3油缸的壁厚设计计算 163.2.4油缸的活塞杆设计计算 173.2.5油缸的最大流量计算 183.3翻转油缸的参数计算 183.3.1液压系统压力的选择 183.3.2油缸的缸径设计计算 193.3.3油缸的壁厚设计计算 193.3.4油缸的活塞杆设计计算 203.3.5油缸的最大流量计算 203.4液压元件的参数计算与选型 213.4.1液压泵的计算与选型 21（3-13） 223.4.2电机的计算与选型 223.4.3油箱的计算 223.4.4管路的计算 233.4.5液压元件的选型 243.5液压系统原理图的设计与分析 253.5.1液压系统原理图的设计 253.5.2液压系统原理图的分析 25第四章有限元分析 274.1提升架体的有限元分析 274.2料斗架体的有限元分析 31结论 34第一章绪论1.1选题依据及意义随着工业生产的快速发展，液压提升上料机作为一种重要的物料搬运设备，其应用越来越广泛。目前大多采用送料的方法，即通过皮带输送来实现送料，传统送料方式如图1-1所示。传统送料方式存在以下问题，即：（1）输送效率受限；（2）能耗较高；（3）不能实现翻转和送料两者功能的结合等。在现代工业中，传统送料机已经无法满足市场的需求，相反液压提升上料机可以替代大量人工操作，降低企业的用工成本。工人可以从繁重的体力劳动中解放出来，从事更有技术含量和附加值的工作。液压提升上料机不仅可以实现物料的精准输送和定量供给，还能减少因人工操作不准确导致的产品质量问题。而且自动化操作能够避免物料的过度使用或浪费，提高生产过程中的物料利用率。液压提升上料机能够实现物料的自动搬运和提升，无需人工干预，大大减少了因人工操作导致的时间延误和效率瓶颈，可以实现不间断的物料输送，尤其适用于大规模生产和连续化生产线，以及通过先进的传感器和控制系统，提升机能够将物料精准地输送到指定位置，避免了人工操作中的误差。图1-1皮带送料机本课题研究主要有以下几点意义：（1）液压提升上料机在液压系统控制下，物料能够提升一定的高度、可以实现翻转角度的上料工作，有效提高工作效率，更加精确的实现送料。（2）液压提升上料机可以减轻人的劳动力。（3）本课题的研究可以为其他物料提升设备的设计提供一定程度的理论基础，如面粉等，对液压提升上料设备的发展具有一定程度的积极意义。1.2国内外研究概况及发展趋势（1）国外研究现状在国外，液压提升上料机及其液压系统的研究同样取得了丰硕成果。尤其是在高端制造和智能制造领域，液压技术的应用和发展备受关注。A.I.B、V.A.D[1]等人针对矿用自卸车的液压转向系统，提出了一种确定主要几何参数的方法。他们通过理论分析和实验验证，得出了转向系统的最优几何参数，为矿用自卸车的液压转向系统设计提供了理论依据。ZhaozheA、NanZ[2]等人设计了一种用于钢轨打磨车的液压气动控制系统。他们通过优化系统结构和控制策略，实现了打磨车的高效运行和精确控制。这一研究为钢轨打磨车的自动化和智能化提供了技术支持。MahmoodSM、NassarAA[3]等人研究了将气动悬挂系统与液压执行器相结合应用于四分之一车辆的性能表现。他们通过引入遗传算法控制器，实现了对系统的精确控制和优化。这一研究为车辆悬挂系统的设计和优化提供了新的思路和方法。国内研究现状在国内，液压提升上料机及其液压系统的研究与应用取得了显著进展，尤其是在剪叉式液压升降机领域。近年来，随着工业自动化和智能制造的快速发展，液压提升上料机作为重要的物料搬运设备，其性能的优化和提升成为研究热点。王茵、张元常和张大斌[4]深入分析了剪叉式液压升降机的剪叉机构在动态和疲劳条件下的强度表现。他们通过有限元分析和实验验证，得出了剪叉机构在不同工况下的应力分布和疲劳寿命，为剪叉式液压升降机的设计优化提供了理论依据。西庆坤、杨德辉和李兴慧[5]对二级剪叉式液压升降机的液压缸布置方式进行了系统研究，其动力学分析模型如图1-2所示。比较了液压缸竖直布置、水平布置和倾斜布置三种方式的优缺点，并通过理论分析和实验验证，得出了倾斜布置方式在提高升降行程和减小液压缸推力方面的优势。这一研究为二级剪叉式液压升降机的设计提供了重要参考。图1-2二级剪叉式液压升降机动力学分析模型王文荣和王志坤[6]提出了一种新型液压升降机的结构设计方案，其方案简图如图1-3所示。通过优化升降机构的结构和液压系统，提高了升降机的承载能力和稳定性。该研究不仅丰富了液压升降机的设计理论，也为实际生产应用提供了有益的指导。图1-3升降机方案简图李成思和贺秋冬[7]针对小型剪叉式液压升降机的需求，研制了一种结构简单、操作方便、成本较低的升降机。他们通过合理选择液压元件和优化系统设计，实现了升降机的高效运行和可靠工作。这一研究为小型剪叉式液压升降机的推广应用提供了技术支持。陈四华、周果和邓忠凯[8]对剪叉式液压升降机的设计进行了全面分析。他们详细介绍了升降机的结构组成、工作原理和液压系统设计，为剪叉式液压升降机的设计提供了系统的指导。此外，他们还通过实例分析，验证了设计方法的可行性和有效性。高希功[9]对剪叉式液压升降机的结构设计进行了深入研究，其简化模型如图1-4所示。通过对比分析不同结构形式的升降机，得出了最优的结构设计方案。同时，还对液压系统进行了优化，提高了升降机的性能和稳定性。这一研究为剪叉式液压升降机的设计和优化提供了有益的参考。图1-4升降机简化模型景修润和潘玉荣[10]针对矿山升降机的需求，设计了一种液压系统，并通过仿真分析验证了系统的性能。他们通过合理选择液压元件和优化系统参数，实现了升降机的高效运行和可靠工作。这一研究为矿山升降机的液压系统设计和优化提供了技术支持。贾军全、潘天全[11]等在《酿酒》2024年第4期发表的《一种酿酒用稻壳提升装置的设计与应用》一文，主要介绍了一种针对酿酒行业稻壳输送需求设计的新型提升装置。罗振成、张桂枝、苑卫东[12]在《煤矿机械》2014年第6期发表的《新型矿用链斗式上料机设计》一文，主要针对矿用链斗式上料机的优化设计展开研究，其新型矿用链斗式上料机简化模型如图1-5所示。重点解决传统设备在井下复杂工况中的可靠性和效率问题。1-支撑机构2-上料机构3-巷道4-悬吊机构5-接料斗6-矿车图1-5新型矿用链斗式上料机简化模型此外，国内还有大量关于液压提升上料机和液压系统的研究，如闫莉敏和郑雪苹[13]在《四柱液压升降机液压控制系统设计》中对四柱液压升降机的液压控制系统进行了设计研究；何宇和孙瑜[14]在《基于ADAMS的液压叉剪式升降机的仿真研究》中利用ADAMS软件对液压叉剪式升降机进行了仿真分析；张河宁、苏丹[15]等人在《一种电动叉车液压系统优化设计的探讨》中对电动叉车的液压系统进行了优化设计研究等。这些研究都为液压提升上料机和液压系统的发展提供了有益的贡献。近年来，随着中国工业化和液压提升上料机的发展，部分研究者开始着力对液压提升上料机进行研究，其中经过不断的改进与试验，取得了一定的成果，而利用上料机进行上料工作，虽然能够有效地提高上料的工作效率，还可以消除生产过程中可能存在的大部分安全方面的隐患，但是其不足之处就是无法实现上料和提升物料高度以及翻转角度实现下料等功能。综上，通过对现有液压提升上料机的研究与分析，发现目前的液压提升上料机装置大部分都存在着结构较复杂、无法实现上料和提升高度两者功能结合等问题。因此，本课题在于研究一种结构较简单、实现上料和提升高度两者功能结合的液压提升上料机。1.3论文主要内容物料提升问题在日常生产时常碰到，传统采用人工上料，工人劳动强度大，且效率比较低，课题旨在设计一款液压提升上料机，实现诸如食品材料（面粉、大米等）的自动上料，进而避免人工上料，提供上料效率。研究内容：（1）针对设计需求，提出液压提升上料机设计方案；（2）设备零部件的设计计算与选型；（3）液压提升上料机零部件的三维建模以及虚拟装配。

第二章总体设计方案2.1设计需求及技术要求在日常生活中，经常碰到需要搬运物料，而在搬运过程中有时需要将物料搬运到高处，而当采用传统人工上料时，工人劳动强度大而且上料效率低，生产成本将大大的提高了，所以本次毕业设计将设计一款液压提升上料机，实现诸如食品材料(面粉、大米等）的自动上料，进而避免人工上料，而使用液压提升上料机进行上料可以提高了上料效率，从而降低生产成本。本次设计的液压提升上料机的主要技术参数要求如下所述：（1)液压提升上料机设备总体尺寸不超过长1.8米×宽0.8米×高1.5米;（2)单次可提升物料重量不低于50kg，物料提升高度应不低于1.2米;（3)为了保障食品安全，与物料接触的零部件应使用SUS304，且设备应具有较好的移动性；（4)设备中的标准件应符合相关国家标准。2.2液压上料提升机工艺流程通过给定的任务书可知，所设计的液压上料提升机是用于实现诸如食品材料(面粉、大米等）的自动上料，进而避免人工上料，而通过分析可知，此设备需要实现才上物料到卸下物料以及归位的全过程，其工艺流程如图2-1所示。图2-1液压提升上料机工艺流程图2.3液压提升上料机设计方案I主要是由机架、料斗、链条、液压缸、落料口等部分组成。其工作过程为：首先将物料放入料斗里，液压推动液压缸进行将链条转动带动料斗进行举升。随着料斗的提升后到达滑轨半角弧度后进行翻转料斗进行倒料。倒料后随着液压缸的回缩后进行垂直下降，回归至初始位置。其工作原理简图如图2-2所示。1-料斗2-链条3-滑轨4-落料口5-液压缸6-机架图2-2方案I工作原理简图2.4液压提升上料机设计方案II本方案主要是由机架、料斗、提升液压缸、料斗翻转液压缸、落料口、万向轮等机构组成。首先将物料放入进料斗中，启动液压提升上料机后，随着提升液压缸的缓缓升起，带动着料斗随之升起，在料斗到达指定高度后，翻转液压缸倾斜一定的角度，实现把料斗翻转，从而达到卸下物料的目的。卸下物料后，翻转液压缸再倾斜一定的角度，把料斗抬起来，最后提升液压缸和翻转液压缸的作用下，料斗进行下降，回到最初开始的状态，其简图如图2-3所示。1-落料口2-料斗翻转液压缸3-提升液压缸4-料斗5-机架6-万向轮图2-3方案II工作原理简图2.5方案比较与最终方案确定方案Ⅰ的优点在于：由于有液压缸和链条的作用，可以轻松提升和倾倒较重的料斗，大大减轻了人的劳动强度，避免了人工上料的过程。且液压缸结构简单，工作可靠，免去了减速装置，且没有传动间隙。方案Ⅱ的优点在于：由于有两个液压缸，各自控制着升降动作和翻转动作，各自不干扰。在液压控制系统中，可以很好的控制料斗的提升速度和翻转角度，能将物料更均匀更稳定的下料。而且机架下设计了四个万向滚轮，可以直接推着此液压上料提升机到指定的地点进行工作，不需要采用传统的人工进行搬运。这样可以大大的节省人工，提高工作效率。综上所述，虽然两种方案都能实现物料的提升和翻转，但是方案I由于自身的机构局限性，不容易保养和维修，需要靠人工进行搬运，也不能控制提升速度，提升的高度也无法改变，料斗翻转也存在卸料不干净的可能。通过对比方案Ⅰ与方案II，并结合实际情况考虑，本次设计采用方案Ⅱ作为最终设计方案。第三章液压上料提升机主要零部件设计升液压缸的计算选型3.3翻转液压缸的计算选型3.4其他液压元器件的计算选型（液压泵、换向阀等）3.5液压系统原理图3.1方案构件尺寸的确定3.1.1已知参数单次可提升物料重量不低于50kg，本文设计取100kg物料提升高度应不低于1.2米。提升油缸最大速度：0.3m/s（未知，设定）翻转油缸最大速度：0.1m/s（未知，设定）3.1.2物料提升高度的分析计算最低点上料分析：图3-1上料位置示意图因为提升支架油缸控制点与卸料点不在一个位置，距离很短，在计算提升高度时，可以忽略不计，近似看做是提升梁的最低点与最高点位置。最低点位置如上图3-1所示。根据结构设计初始的回转点高度为：，提升梁回转点中心距为：，当提升梁运动到最低点上料点时，提升梁与水平夹角为：，求上料最低点位置尺寸。所以，最低点上料点此时离地高度为：最高点分析：图3-2卸料位置示意图料斗水平起升，到达卸料位置后，再控制翻斗卸料，此阶段为提升梁最高点，分析此点即为物料最高点，最高点位置如上图3-2所示。根据结构设计初始的回转点高度为：，提升梁回转点中心距为：，当提升梁运动到最高点上料点时，提升梁与水平夹角为：，求上料最高点位置尺寸。所以，最高点上料点此时离地高度为：综上分析可知：上料离地高度为：405mm；卸料离地高度为：1421mm＞1200mm，满足要求；上料与卸料的摆幅：±40°。3.1.3提升油缸受力分析图3-3提升油缸最大受力分析图当提升梁和料斗架体都处于水平的位置时，此时提升油缸的受力最大，具体受力分析图如上图3-3所示。已知：提升物料重量：，设定提升梁自重：，料斗和料斗架自重：分析回转点O，此点转矩和为零：即：又因为水平位置时，夹角：油缸力臂长为：所以：求得提升油缸最大受力值为：3.1.4翻转油缸受力分析图3-4翻转油缸最大受力分析图当料斗架体处于水平的位置时，此时翻转油缸的受力最大，具体受力分析图如上图3-4所示。已知：提升物料重量：，料斗和料斗架自重：分析回转点O1，此点转矩和为零：即：又因为水平位置时，设计夹角，回转点距离：油缸力臂长为：所以：求得翻转油缸最大受力值为：3.2提升油缸的参数计算3.2.1液压系统压力的选择此液压系统有两个执行动作，提升油缸和翻转油缸动作，通过上述受力分析可知，提升油缸受力最大，最大值为：F1=8094N在其它工况负载都不太高，参考表3-1和表3-2，初选液压缸的工作压力。3-1按负载选择执行元件工作压力负载/KN<55～88～2020～3030～50>50工作压力/MPa<0.8～11.5～22.5～33～44～53-2各类液压设备常用工作压力机械类型粗加工机床半精加工机床粗加工或重型机床农业机械、小型工程机械液压压力机、重型机械大中型挖掘机械、起重运输机械工作压力/MPa0.8～23～55～1010～1620～32综上可知，考虑到实际，取系统最大压力选择为3MPa。3.2.2油缸的缸径设计计算回油的油液压力一般为PO=0，已知油缸受到最大力为8094N，系统工作压力P=2Mpa，则缸筒内径：(3-1)参照标准系列表，取D=60mm其中：D——缸筒的内径F1——液压缸最大推力P——液压缸最高工作压力η——液压缸总效率，通常取η=90%3.2.3油缸的壁厚设计计算当壁厚δ＞油缸内径的时候，即δ＞时，按厚壁筒公式计算：(3-2)当壁厚δ小于或等于油缸的缸径D的时,按薄壁筒公式计算,(3-3)式中：P——液压缸最大工作压力（MPa）[σ]——许用应力（Mpa），[σ]=，其中，σb为材料强度极限，n为安全系数；通常取n=3.5～5，δ——缸筒的壁厚（mm）查阅相关资料可得，45号钢的σb=600Mpa，根据工况，所以它的安全系数取10薄壁公式计算：δ≥用薄壁筒公式正确。考虑留有加工余量和稳定性考虑，取δ=7.5缸体外径尺寸：（3-4）3.2.4油缸的活塞杆设计计算首先根据速比的表选定速比。因为油缸的公称压力为3MPa，选取速比为1.46。通常是由速比μ得出计算出的，速比的定义是液压油缸收缩的速度与液压油缸伸出的速度之比，即：（3-5）速比通常都是大于1的，如果速度比越大，那么油缸的活塞杆杆径就会越大越大，这样就会越有利于活塞杆的稳定性，一般情况下，μ在1.25～2范围内变化。考虑到活塞杆的稳定性和强度以及上表中的压力，取μ=1.46。式中：d—活塞杆外径D—缸筒内径μ—速度比圆整并参考缸杆尺寸标准，取：d=35mm；由此求得液压缸两腔的实际有效面积为（3-6）（3-7）综上可知：提升油缸的基本参数为：缸筒内径D=60mm，缸筒外径D1=75mm，缸杆直径为d=35mm，行程根据实际安装设定。3.2.5油缸的最大流量计算已知：提升油缸最大速度：0.3m/s无杆腔的最大流量为：（3-8）有杆腔的最大流量为：（3-9）3.3翻转油缸的参数计算3.3.1液压系统压力的选择此液压系统有两个执行动作，提升油缸和翻转油缸动作，通过上述受力分析可知，翻转油缸受力最大，最大值为：F1=1966N在其它工况负载都不太高，参考表3-1和表3-2，初选液压缸的工作压力。3-1按负载选择执行元件工作压力负载/KN<55～88～2020～3030～50>50工作压力/MPa<0.8～11.5～22.5～33～44～53-2各类液压设备常用工作压力机械类型粗加工机床半精加工机床粗加工或重型机床农业机械、小型工程机械液压压力机、重型机械大中型挖掘机械、起重运输机械工作压力/MPa0.8～23～55～1010～1620～32综上可知，考虑到实际，取翻转系统最大压力选择为1MPa。3.3.2油缸的缸径设计计算回油的油液压力一般为PO=0，已知油缸受到最大力为1966N，系统工作压力P=1Mpa，则缸筒内径：(3-1)参照标准系列表，取D=55mm其中：D——缸筒的内径F1——液压缸最大推力P——液压缸最高工作压力η——液压缸总效率，通常取η=90%3.3.3油缸的壁厚设计计算当壁厚δ＞油缸内径的时候，即δ＞时，按厚壁筒公式计算：(3-2)当壁厚δ小于或等于油缸的缸径D的时,按薄壁筒公式计算,(3-3)式中：P——液压缸最大工作压力（MPa）[σ]——许用应力（Mpa），[σ]=，其中，σb为材料强度极限，n为安全系数；通常取n=3.5～5，δ——缸筒的壁厚（mm）查阅相关资料可得，45号钢的σb=600Mpa，根据工况，所以它的安全系数取10薄壁公式计算：δ≥用薄壁筒公式正确。考虑留有加工余量和稳定性考虑，取δ=7.5缸体外径尺寸：（3-4）3.3.4油缸的活塞杆设计计算首先根据速比的表选定速比。因为油缸的公称压力为1MPa，选取速比为1.46。通常是由速比μ得出计算出的，速比的定义是液压油缸收缩的速度与液压油缸伸出的速度之比，即：（3-5）速比通常都是大于1的，如果速度比越大，那么油缸的活塞杆杆径就会越大越大，这样就会越有利于活塞杆的稳定性，一般情况下，μ在1.25～2范围内变化。考虑到活塞杆的稳定性和强度以及上表中的压力，取μ=1.46。式中：d—活塞杆外径D—缸筒内径μ—速度比圆整并参考缸杆尺寸标准，取：d=30mm；由此求得液压缸两腔的实际有效面积为（3-6）（3-7）综上可知：翻转油缸的基本参数为：缸筒内径D=55mm，缸筒外径D1=70mm，缸杆直径为d=30mm，行程根据实际安装设定。3.3.5油缸的最大流量计算已知：翻转油缸最大速度：0.1m/s无杆腔的最大流量为：（3-8）有杆腔的最大流量为：（3-9）3.4液压元件的参数计算与选型3.4.1液压泵的计算与选型（1）液压泵的最大工作压力确定液压泵最大工作压力按照下述计算公式计算：（3-8）式中：—液压元件最大工作压力；—进油路上总压力损失，（简单系统0.2-0.5MPa，复杂系统0.5-1.5MPa）则：∵所选泵的额定压力一般要比最大工作压力大25%～60%∴选取的液压泵要求额定压力为（3-9）（2）液压泵的最大流量确定液压泵流量的确定：（3-10）式中：K—系统泄露系数，一般取K=1.1～1.3，这里取K=1.1；—高压系统液压元件最大总流量，（提升油缸快进时流量最大）油缸无杆腔快进时：（3-11）则：（3-13）根据泵的额定压力，选取YB叶片泵，型号为YB1-40基本参数如下：排量：40mm/r；额定压力：6.3MPa；额定转速：1450r/min液压泵输出流量为58L/min3.4.2电机的计算与选型驱动功率为：(3-14)式中：—计算最大压力，—最大计算流量，—总效率，则：电动机一般允许在短时间内超载0-25%，因此，取电机的功率为5.5KW。故根据《机械设计手册》第五卷，选定Y132S-4型三相异步电动机，其额定功率为5.5KW，同步转速为1450r/min。3.4.3油箱的计算油箱容量可按下面的经验公式计算得到;也可按系统发热温升计算公式确定。(3-15)式中:V-油箱的有效容积(L);Qp-液压泵的最大流量(L/min);ξ-与系统压力有关的经验系数:低压系统ξ=2~4,中压系统ξ=5~7,高压系统ξ=10~12。由上式可知:又因液压油箱油液基本占据油箱2/3，所以油箱要比计算值大0-25%所以，油箱设计为250L油箱表3-1油箱容量JB∕T7938-199946.3102540631001602503154005006308001000125016002000315040005000630003.4.4管路的计算管道内径一般根据所通过的流量和允许流速，按下式计算：（3-16）（3-17）式中q—通过油管的最大流量ν—油管中允许流速d—油管内径;δ—油管壁厚;p—管内最高工作压力;σb—管材抗拉强度;n—安全系数。吸油管：油液流经吸油管时允许流速为0.5-1.5m/s，取v=1m/s，吸油管初步选择为10号冷拔无缝钢管，钢管内径为35mm，因此吸油管管壁厚3mm。所以：吸油管的尺寸为：内径35mm，外径41mm，壁厚3mm。同理可以计算出：回油管钢管内径25mm，壁厚3mm系统中压力管内径14mm，壁厚2mm。3.4.5液压元件的选型表3-4各液压元件型号选择序号液压元件名称型号数量1吸油过滤器过滤器XU-4012泵YB1-4013电机Y132S-414电磁换向阀4WE10Y25溢流阀DBW1016叠加式双向节流阀Z2FS1027压力表Y-10018空气滤清器QUQ319截止阀QJH110回油过滤器RF111联轴器LK10-80-28-45112叠加式双向液压锁Z2S10213蓄能器NXQ114单向阀S10G115液位计YWZ11、过滤器：根据系统压力和流量选择XU-40过滤器。2、蓄能器：根据系统压力选择囊式蓄能器NXQ。3、空气滤清器：根据实际油箱的大小，以及承载的系统压力和流量，选用空气滤清器QUQ3。4、联轴器：根据电机输出轴轴径45mm和泵的输入轴轴径28mm，选择联轴器LK10-80-28-45。5、电机：根据泵所需功率计算，选定Y132S-4型三相异步电动机，其额定功率为5.5KW，同步转速为1450r/min。6、单向阀：根据系统压力选择单向阀10通经，S10G，管式安装。3.5液压系统原理图的设计与分析3.5.1液压系统原理图的设计图3-5液压提升机液压系统原理图3.5.2液压系统原理图的分析整个液压提升机液压系统如上图3-5所示，主要由一个定量泵提供油液，两个子系统，分别为：提升升降系统和翻转卸料系统。卸荷：当主系统中的电磁溢流阀7中的先导电磁阀的7YA通电，此时油液直接流回油箱卸荷。提升升降系统：启动电机4，带动泵3工作，从油箱1中吸油，泵吸收的油液首先经过一个油箱内部设置的吸油过滤器2进行粗过滤，油液进入到泵3中，再供给系统。油液首先达到三位四通电磁换向阀9.1的P1口，此时处于中位，截止状态。当电磁铁2YA通电，右位工作，油液经过电磁阀P1口到达A1口，然后经过双向液压锁12.1和双向节流阀13.1到达到达提升油缸的无杆腔，推动油缸缸杆伸出，然后控制提升梁上升执行提升动作。当电磁铁1YA通电，左位工作，油液经过电磁阀P1口到达B1口，然后经过双向液压锁12.1和双向节流阀13.1到达到达提升油缸的有杆腔，推动油缸缸杆缩回，然后控制提升梁下降执行下降上料动作。翻转卸料系统：启动电机4，带动泵3工作，从油箱1中吸油，泵吸收的油液首先经过一个油箱内部设置的吸油过滤器2进行粗过滤，油液进入到泵3中，再供给系统。油液首先达到三位四通电磁换向阀9.2的P2口，此时处于中位，截止状态。当电磁铁4YA通电，右位工作，油液经过电磁阀P2口到达A2口，然后经过双向液压锁12.2和双向节流阀13.2到达到达翻转油缸的无杆腔，推动油缸缸杆伸出，然后控制料斗翻转卸料。当电磁铁3YA通电，左位工作，油液经过电磁阀P2口到达B2口，然后经过双向液压锁12.2和双向节流阀13.2到达到达翻转油缸的有杆腔，推动油缸缸杆缩回，然后控制料斗复位，准备下次上料。在整个液压系统中，采用了带卸荷功能的先导式溢流阀7，主要有两个作用，其一是维持系统设定压力，二是卸荷功能；采用双向液压锁12.1和12.2的作用是可以锁死油路，因为液压锁采用线密封，泄露量微小，当油缸达到一定位置需要停止的时候，可以锁死油路，保证安全和位置的准确性；采用双向节流阀13.1和13.2的作用是调节两个系统的油缸速度；采用蓄能器的作用有两个，其一是吸收震荡，其二是当系统压力较高的时候吸收压力，在系统压力较低的时候释放给系统，减少能量浪费。第四章有限元分析通过用Solidworks软件中的Simulation对液压提升上料机中的提升架体组件和