双绞接剪式升降台设计说明书.docx

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12A D2 d2
2
如按工作压力应选取d/D=,则相应的速度比=2,由于活塞不受拉力作用，
所以活塞杆收缩时可以适当提高其速度，=2也是完全可以的。
运用直径求法公式
4 119568 1 i 小山 n ”。
，可以求出 d=。
[15 (1 )]
4F
[P P (1 2)]
12
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液压缸的有关标准进展圆整，如与标准液压缸参数相近，最好选用国产液压缸，免于自行设计加工。按照机械手册中工程液压缸的技术规格表37-7-7可以选择圆整后的参数：缸径1mm，活塞杆70mm,速度比=2,工作压力16Mpa，。
⑵计算活塞杆的行程
当平台处于最低位置5。时，此时活塞杆应处于完全收缩状态,液压缸的长度
0
为最小值d , dv'a2 12 2alcos2 =1320mm。平台的高度
h 21 sin 2 15 sin10 366mm 。
再计算一下平台上升的最大高度，这里设上升至最大高度的30。，计算得出
最大高度H=。此时活塞杆伸长至d<a2 12 2a1cos21760mm。
m
当活塞杆处于完全收缩状态时，液压缸的长度就等于d，选定液压缸长度为
0
1320mm。计算其行程：s d d° 1760 1320 440mm。
，查表37-7-9可以查得液压缸长度不得小于XC365 s 365 440 805mm ,
实际长度满足要求。
确定液压泵的参数
⑴确定液压泵的最大工作压力P P P Pa,P 1
F
式中P液压缸最大工作压力，根据F i P A 2入可以求出
1112 2
m
p1

F
A
1
p——从液压泵出到液压缸入之间的总的管路损失。初算可按经历数据
选取：管路简单、~；管路复杂，进油有调速阀的，~。这里取 。
即 p
p
⑵确定液压泵的流量Q
p
K——系统泄漏系数，~
Q——液压缸的最大流量，对于在工作中用节流调速的系统，还需加上溢流阀
max
的最小溢流量， 10 4m 3/s
在前面已经初步选定台面速度变化量v=,我们就设定台面起升的最大速度v ，则活塞的运动速度应用公式
y
Ja2122alcos2 sin ()A△哗 / 仁、、白 -人士f f 卜
v 2iv , v =〔这是在台面刚刚起
升状态时， 5。〕
所以 Q KQ ( 10 4 10 4) 10 4m3/s
Pmax
⑶选择液压泵的规格
根据以上求得的和值，按系统中拟订的液压泵的形式，从手册中选择相应的液压泵产品。为使液压泵油一定的压力储藏，所选泵的额定压力一般要比最大工作压力大25~60% 。
查找手册P37-135选择CB- F型齿轮泵，其参数如下表
A
型号
排量
压力
转速
特点
生产厂
额定
最高
额定
最高
CB-F
A
10~40
16
20
18
24
铝合金壳体，
可作双联泵
**液压件
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
P 群^kW，其中p——液压泵的总效率，参考下表选择p=
P
液压泵类型
齿轮泵
螺杆泵
叶片泵
柱塞泵
总效率
~



则P _£& 10 4 ，据此可选择适宜的电机型号。
103103
P
管道尺寸确实定
在液压、气压传动及润滑的管道中常用的管子有钢管、铜管、胶管等，钢管能承受较高的压力，价廉，但安装时的弯曲半径不能太小，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
d'——m / s m
\ v
式中 Q——通过管道内的流量m3 /s
v管道内允许流速m /s,取值见下表：
允许流速推荐值
油液流经的管道
推荐流速m/s
液压泵吸油管道
~, 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
~
取v吸=, v压=4m/s, v回=2m/
d吸=, d压=, d回=。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=, d回=15mm。 。
油箱容量确实定
在确定油箱尺寸时，一方面要满足系统供油的要求，还要保证执行元件全部排油时，油箱不能溢出，以及系统最大可能充满油时，油箱的油位不低于最低限度。初设
计时，按经历公式V aQ 4Q m3选取。
VP
式中Q ——液压泵每分钟排出压力油的容积
V
a——经历系数，按下表取a =4：
系统类型
行走机械
低压系统
中压系统
锻压系统
冶金机械
a
1~2
2~4
5~7
6~12
10
则 V aQ 4Q 60 195L。
VP
、材料及技术要求
缸体
缸体端部联接模式
采用简单的焊接形式，其特点：构造简单，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。
缸体的材料〔45号钢〕
液压缸缸体的常用材料为20、35、45号无缝钢管。因20号钢的机械性能略低，且不能调质，应用较少。当缸筒与缸底、缸头、管接头或耳轴等件需要焊接时，则应采用焊接性能比较号的35号钢，粗加工后调质。一般情况下，均采用45号钢，并应调质到 241~285HB。
缸体毛坯可采用锻刚，铸铁或铸铁件。铸刚可采用ZG35B等材料，铸铁可采用HT2~HT350之间的几个牌号或球墨铸铁。特殊情况可采用铝合金等材料。
缸体的技术要求
⑴缸体内径采用H8、9配合。外表粗糙度：当活塞采用橡胶密封圈时，Ra为
~，当活塞用活塞环密封时，~ m。且均需衍磨。
⑵缸体内径D的圆度公差值可按9、10或11级精度选取，圆柱度公差值应按8级精度选取。
⑶缸体端面T的垂直度公差可按7级精度选取。
⑷当缸体与缸头采用螺纹联接时，螺纹应取为6级精度的公制螺纹。
⑸当缸体带有耳环或销轴时，孔径或轴径的中心线对缸体内孔轴线的垂直公差值应按9级精度选取。
4
⑹为了防止腐蚀和提高寿命，缸体内外表应镀以厚度为30~40 m的铬层，镀后
进展衍磨或抛光。
活塞

联接方式
备注说明
整体联接
用于工作压力较大而活塞直径又较小的情况
螺纹联接
常用的联接方式
半环联接
用于工作压力、机械
振动较大的情况下
这里采用螺纹联接。
，随工作压力、环境温度、介质等条件的不同而不同。
常用的密封构造见下表
密封形式
备注说明
间隙密封
用于低压系统中的液压缸活塞的密封
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1
O型密封圈密封
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型密封圈密封
用在20MPa下、往复运动速度较高的液压缸密封
结合本设计所需要求，采用O型密封圈密封比较适宜。

液压缸常用的活塞材料为耐磨铸铁、灰铸铁〔HT3、HT350〕、钢及铝合金等，
这里采用45号钢。
活塞的技术要求
⑴活塞外径D对内孔D1的径向跳动公差值，按7、8级精度选取。
⑵端面T对内孔D1轴线的垂直度公差值，应按7级精度选取。
⑶外径D的圆柱度公差值，按9、10或11级精度选取。画图活塞杆
端部构造
活塞杆的端部构造分为外螺纹、内螺纹、单耳环、双耳环、球头、柱销等多种形式。根据本设计的构造，为了便于拆卸维护，可选用内螺纹构造外接单耳环。
端部尺寸〔画图P37-173〕
如图，为内螺纹联接简图。查表37-7-4按照本设计要求，选用直径 螺距-螺纹
长=KK t A 33 2 45。
活塞杆构造
活塞杆有实心和空心两种，如以下图。实心活塞杆的材料为35、45号钢；空心活塞杆材料为35. 45号无缝钢管。本设计采用实心活塞杆，选用45号钢。
活塞杆的技术要求
⑴活塞杆的热处理：粗加工后调质到硬度为229~285HB，必要时，再经过高频淬火，硬度达HRC45~55。在这里只需调质到230HB即可。
⑵活塞杆和的圆度公差值，按9~11级精度选取。这里取10级精度。
⑶活塞杆的圆柱度公差值，应按8级精度选取。
⑷活塞杆对的径向跳动公差值，。
⑸端面T的垂直度公差值，则应按7级精度选取。
⑹活塞杆上的螺纹，一般应按6级精度加工〔如载荷较小，机械振动也较小时，允许按7级或8级精度制造〕。
⑺ m ,为了防止腐蚀和提高寿命，外表应
镀以厚度约为40 m的铬层，镀后进展衍磨或抛光。
活塞杆的导向、密封和防尘
导向套
⑴导向套的导向方式、构造见下表：
导向方式
备注说明
缸盖导向
减少零件数量，装配简单，磨损相对较快
导管通导
可利用压力油润滑导向套，并使
向
向套
其处于密封状态
套
导
可拆导
容易拆卸，便于维修。适用于工
向
向套
作条件恶劣、经常更换导向套的场合
球面导
导向套自动调整位置，磨损比较
向套
均匀
由于本设计一一举升机，主要用于车辆的维修，在工作过程中液压缸伸缩的次数相对较少，所以磨损程度也相对较少。为了减少零件数量，降低本钱可以采用缸盖导向的导向方式。⑵导向套材料
导向套的常用材料为铸造青铜或耐磨铸铁。由于选用的是和缸盖一体的导向套，所以材料和缸盖也是一样的，都选用耐磨铸铁。
⑶导向套的技术要求
导向套的内径配合一般取为H8/f9，~ m。
活塞杆的密封与防尘
这里仍采用O型密封圈，材料选择薄钢片组合防尘圈，防尘圈与活塞杆的配合可按H9/f9选取。
液压缸的排气装置
排气阀用于排除液压缸内的空气，使其工作稳定。通常将排气阀安装在液压缸的端部，双作用液压缸应安装两个排气阀。常用的排气阀构造尺寸如图
图3-5排气阀构造
液压缸安装联接局部的型式及尺寸
液压缸进出油接头的联接螺纹尺寸，按表37-7-8选取标准值，公称直径螺
距数量=M 33 2 2
液压缸为单耳环型安装的主要尺寸为
〔按 P37-231 选取〕〔如图〕：CD=50，MR=50，
EW=60 ， Y=60 。
单耳环不带衬套式
柱塞式液压缸端部型式及尺寸
根据所选择的液压缸的缸径，按照表37-7-59确定液压缸缸盖端部的尺寸〔均为对应的标准尺寸〕。
缸盖的材料
、ZG45铸钢或HT2、HT3、HT350铸铁等材料。在这里选择ZG45铸钢。缸盖按9、10或11级精度选取。
绘制液压系统原理图
整机的液压系统图油各自拟订好的控制回路及液压源组合而成。各回路相互组合时去掉重复多余的元件，力求系统构造简单。注意各元件间的联锁关系，防止误动作发生。要尽量减少能量损失环节，提高系统的工作效率。
为了便于液压系统的维护和监测，在系统中的主要路段要装设有必要的监测元件，如压力表，温度计等。
在设计中可以考虑在关键部位，附设备用件，以便意外事件发生时能迅速更换，保证主机连续工作。
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构造原理图绘制。
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。
首先考虑，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，略去很多的机械设备，符合我们的设计原则。其次，由于采用柱塞式液压缸在下降时依靠本身的重量，在使用过程中，会出现过升降机处于*个位置时，向上或向下漂移的现象〔如以下图〕，
主要原因是在滑阀处于中位时，A、P、B、T 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。当P 有向上的压力时，会产生上移现象；当P 无压时，由于自重会产生下移现象。而且在长期这种高压冲击下会逐渐加剧这种现象，这增加了设备不平安的因素，此种布局需要加以改进。
图3-6改进后的液压系统
改进后如以下图所示，液压系统所做的改变包括：变换向阀的中位机能O为Y型；换向阀的B 节控制油路到液控单向阀的液控。这样当升降机下降到最低位置时，由于换向阀的A 〔柱塞缸〕与T 相通，如果T 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。一般地说，制造泄漏量几乎为零的液控单向阀在技术上是可以做到的，因此，也不必担忧向下漂移的现象。
台板的升降由液压泵和液压缸来驱动，当液压缸的下腔进油而上腔排油时，活塞杆伸出，剪叉钢架摆动，钢架端A'和E'为滚轮，如以下图。这时两滚轮分别沿着升降台板和小车底桥向中心方向滚动，从而抬升升降台板。当液压缸上腔进油下腔排油时，液压缸活塞在液压力和台板钢架自重作用下，活塞杆向缸内缩回，使钢架端A'和E'滚轮向离开台板、底桥中心方向移动，升降台板下降，通过控制液压缸活塞杆的伸缩长度来控制升降台板的升降高度位置。
液压系统工作原理图见图纸2。由图分析，当电机起动后，泵开场供油。系统由定量泵3供油，溢流阀5调整系统压力16MPa,执行器不动作时系统压力经单向阀4和换向阀6后卸载。当电磁铁EV 1、EV 2a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EV 1、EV 2b通电时，液控单向阀10被翻开，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EV 1、EV 2都不通电时，台板支承重物，系统卸载。假设需要快速下降时，可在EV 2b通电的同时，EV 3也通电。此种情况还适合空载时自重不能完全抑制液压缸阻力而促进台板快速下降。小车在上升过程中，即电磁铁EV 1、EV2a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EV 1断电，系统卸载。台板保持高度不变，台板支承重物。此举措是为了限制台板上升的最大高度。
由于液压升降台的荷重较大，惯性也较大，为使台板升降平稳平安，系统主要有以下特点：
1）为防止台板载荷重物下移，系统采用密封性良好的液控单向阀自锁；
2）为使重物能平稳下降，采用单向调速阀调速，噪声更小；
3）系统不动作时，直接卸载，节约能耗；
4）为使升降台构造更紧凑，采用便于安装和维护的叠加元件，液压系统元件统一布置在液压站内；
5）为防止台板在工作中意外平安事故的发生，系统采用了管道破裂保护阀安装在缸下腔进油接头上，一旦管路或其他局部发生管道突然爆破、接头松动、泄压或台板出现异常失控超速下坠时，它能根据压差自动切断油路，防止发生坠落事故，保护设备和人身平安；
1）另外，在电气控制上，在升降平台下缘设置限位开关,台板上升时，一旦升至所限定的最
大高度，限位开关发出电信号，强制系统卸载以确保台板上升到适宜的高度。
第四章台板与叉杆的设计计算
台板位于升降台的最上部，是支撑件的组成局部。汽车能够在升降台上平稳的停放就是台板起了关键的作用。在进展维修作业之前首先得驶上台板。需要说明的是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，如以下图。
根据上面汽车尺寸参数，确定台板的长度为26mm ,宽度450mm,材料采用热轧钢板。其形状见图纸。需要说明的是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。
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，热轧钢板。叉杆的外形图如以下图。


首先定义每根杆的名称编号，如图：
对于杆3、杆4的活动铰联接在水平方向上除了摩擦力没有其它外力，所以可以忽略不计，现在只考虑其竖直方向上的受力就可以了。经过分析杆3的受力情况如图:
计算其最大弯矩及轴向力：
经力学分析，当升降台处于最低位置，5。时，所受弯矩最大，如图。
当升降台处于最高位置，
30。时，轴向力最大，如图
W . …
N — sin 1225N ,
D'B 4
杆4受力情况同杆3。
下面再分析一下杆1,对杆1作受力分析
W
对D点做力矩分析：F lsin — lcos
Ax 4
N 1225N
BA'
〔正值为拉力，负值为压力〕。
如图
W l
cos
2 2
Hsin(
2 3
），可得
F
Ax
-。
计算弯矩，由上图可转化成以下图来分析:
根据以上条件画弯矩图，如下：
10
由此图可知，杆1的最大弯矩在C点。经计算当
5。时，R有最大值，即拥有
c
最大弯矩，同样此时也拥有最大的轴向力。首先将
，W=98N，P=〔P
妆的关系值根据上述的公式P命("n(
)W求得〕代入以上各式，
求得的值如以下图：
则M(2RAr )l 5112Nm。
max 3 A 6 B
计算轴向力，同样将杆1的受力分析图再转化为轴向力图分析，如图：
经分析计算，CD段受到的轴向压缩力最大，T 54929N。由于刚刚计算出的CD
杆3与杆4的最大弯矩和最大轴向力都小于杆1的值，故不对杆3杆4计算工作应力。计算杆1该状态下的工作应力，设叉杆横截面积A=bh,如图：
6 N 5112 6 54929h
则该状态下的工作应力为 M[],[] —
崎 bh2 Abh2n
其中，一一叉杆实际工作应力，
[]——材料许用应力，
——材料的极限应力，对于45号钢，为340Mpas
n——平安系数，一般为大于1的值，这里取n=2。
根据经历初选h=。
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。杆1所承受的最大工作应力。杆1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适宜