2022年剪叉式液压升降机方案设计书82433

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1、1. 前 言1.1 课 题 研 究 的 目 的 和 意 义升 降 机 是 一 种 升 降 性 能 好 ， 适 用 范 围 广 的 货 物 举 升 机 构 ， 可 用 于 生 产 流水 线 高 度 差 设 备 之 间 的 货 物 运 送 ， 物 料 上 线 ， 下 线 ， 共 件 装 配 时 部 件 的 举升 ， 大 型 机 库 上 料 ， 下 料 ， 仓 储 装 卸 等 场 所 ， 与 叉 车 等 车 辆 配 套 使 用 ， 以 及货 物 的 快 速 装 卸 等 。 它 采 用 全 液 压 系 统 控 制 ， 采 用 液 压 系 统 有 以 下 特 点 ：（ 1 ） 在 同 等 的 体 积 下

2、 ， 液 压 装 置 能 比 其 他 装 置 产 生 更 多 的 动 力 ， 在 同等 的 功 率 下 ， 液 压 装 置 的 体 积 小 ， 重 量 轻 ， 功 率 密 度 大 ， 结 构 紧 凑 ， 液 压 马达 的 体 积 和 重 量 只 有 同 等 功 率 电 机 的 12% 。（ 2 ） 液 压 装 置 工 作 比 较 平 稳 ， 由 于 重 量 轻 ， 惯 性 小 ， 反 应 快 ， 液 压 装置 易 于 实 现 快 速 启 动 ， 制 动 和 频 繁 的 换 向 。（ 3 ） 液 压 装 置 可 在 大 范 围 内 实 现 无 级 调 速 ， （ 调 速 范 围 可 达 到200

3、0 ）， 还 可 以 在 运 行 的 过 程 中 实 现 调 速 。（ 4 ） 液 压 传 动 易 于 实 现 自 动 化 ， 他 对 液 体 压 力 ， 流 量 和 流 动 方 向 易 于进 行 调 解 或 控 制 。（ 5 ） 液 压 装 置 易 于 实 现 过 载 保 护 。（ 6 ） 液 压 元 件 以 实 现 了 标 准 化 ， 系 列 化 ， 通 用 化 ， 压 也 系 统 的 设 计 制造 和 使 用 都 比 较 方 便 。当 然 液 压 技 术 还 存 在 许 多 缺 点 ， 例 如 ， 液 压 在 传 动 过 程 中 有 较 多 的 能 量损 失 ， 液 压 传 动 易 泄

4、露 ， 不 仅 污 染 工 作 场 地 ， 限 制 其 应 用 范 围 ， 可 能 引 起 失火 事 故 ， 而 且 影 响 执 行 部 分 的 运 动 平 稳 性 及 正 确 性 。 对 油 温 变 化 比 较 敏 感 ，液 压 元 件 制 造 精 度 要 求 较 高 ， 造 价 昂 贵 ， 出 现 故 障 不 易 找 到 原 因 ， 但 在 实 际的 应 用 中 ， 可 以 通 过 有 效 的 措 施 来 减 小 不 利 因 素 带 来 的 影 响 。1.2 国 内 研 究 状 况 及 发 展 前 景我 国 的 液 压 技 术 是 在 新 中 国 成 立 以 后 才 发 展 起 来 的 。

5、 自 从 1952 年 试 制 出我 国 第 一 个 液 压 元 件 齿 轮 泵 起 ， 迄 今 大 致 经 历 了 仿 制 外 国 产 品 ， 自 行 设计 开 发 和 引 进 消 化 提 高 等 几 个 阶 段 。进 年 来 ， 通 过 技 术 引 进 和 科 研 攻 关 ， 产 品 水 平 也 得 到 了 提 高 ， 研 制 和 生精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 29 页产 出 了 一 些 具 先 进 水 平 的 产 品 。目 前 ， 我 国 的 液 压 技 术 已 经 能 够 为 冶 金 、 工 程 机 械 、

6、机 床 、 化 工 机 械 、纺 织 机 械 等 部 门 提 供 品 种 比 较 齐 全 的 产 品 。但 是 ， 我 国 的 液 压 技 术 在 产 品 品 种 、 数 量 及 技 术 水 平 上 ， 与 国 际 水 品 以及 主 机 行 业 的 要 求 还 有 不 少 差 距 ， 每 年 还 需 要 进 口 大 量 的 液 压 元 件 。今 后 ， 液 压 技 术 的 发 展 将 向 着 一 下 方 向 ：（ 1 ） 提 高 元 件 性 能 ， 创 制 新 型 元 件 ， 体 积 不 断 缩 小 。（ 2 ） 高 度 的 组 合 化 ， 集 成 化 ， 模 块 化 。（ 3 ） 和 微 电

7、 子 技 术 结 合 ， 走 向 智 能 化 。总 之 ， 液 压 工 业 在 国 民 经 济 中 的 比 重 是 很 大 的 ， 他 和 气 动 技 术 常 用 来 衡量 一 个 国 家 的 工 业 化 水 平 。2. 升 降 机 的 工 艺 参 数本 设 计 升 降 机 为 全 液 压 系 统 ， 相 关 工 艺 参 数 为 ：额 定 载 荷 ： 2500kg 最 低 高 度 ： 500 mm最 大 起 升 高 度 ： 1500mm最 大 高 度 ： 1700mm平 台 尺 寸 ： 4000x2000mm电 源 ： 380v,50Hz 3. 执 行 元 件 速 度 和 载 荷3.1 执 行

8、 元 件 类 型 、 数 量 和 安 装 位 置类 型 选 择 ：表 5.1 执 行 元 件 类 型 的 选 择运 动 形 式往 复 直 线 运 动回 转 运 动往 复 摆 动短 行 程长 行 程高 速低 速摆 动 液 压 马 达执 行 元 件的 类 型活 塞 缸柱 塞 缸液 压 马 达 和 丝杠 螺 母 机 构高 速 液压 马 达低 速 液压 马 达根 据 上 表 选 择 执 行 元 件 类 型 为 活 塞 缸 ， 再 根 据 其 运 动 要 求 进 一 步 选 择 液 压 缸类 型 为 双 作 用 单 活 塞 杆 无 缓 冲 式 液 压 缸 ， 其 符 号 为 ：精选学习资料 - - -

9、- - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 29 页图 3.1 数 量 ： 该 升 降 平 台 为 双 单 叉 结 构 ， 故 其 采 用 的 液 压 缸 数 量 为 4 个 完 全 相同 的 液 压 缸 ， 其 运 动 完 全 是 同 步 的 ， 但 其 精 度 要 求 不 是 很 高 。安 装 位 置 ： 液 压 缸 的 安 装 方 式 为 耳 环 型 ， 尾 部 单 耳 环 ， 气 缸 体 可 以 在 垂直 面 内 摆 动 ， 安 装 的 位 置 为 图 3.6 所 示 的 前 后 两 固 定 支 架 之 间 的 横 梁 之 上 ，横 梁 和 支 架

10、组 成 为 一 体 ， 通 过 横 梁 活 塞 的 推 力 逐 次 向 外 传 递 ， 使 升 降 机 升降 。3.2 速 度 和 载 荷 计 算3.2.1 速度计算及速度变化规律参 考 国 内 升 降 台 类 产 品 的 技 术 参 数 可 知 。 最 大 起 升 高 度 为 1500mm时 ， 其平 均 起 升 时 间 为 45s ， 就 是 从 液 压 缸 活 塞 开 始 运 动 到 活 塞 行 程 末 端 所 用 时 间大 约 为 45s ， 设 本 升 降 台 的 最 小 气 升 降 时 间 为 40s, 最 大 起 升 时 间 为 50s ， 由此 便 可 以 计 算 执 行 元

11、件 的 速 度 v: lvt当40ts时 ：maxmin0.5340lvt=0.01325/m s当50ts时 ：min0.530.0106/40lvm st3.2.2执行元件的载荷计算及变化规律执 行 元 件 的 载 荷 即 为 液 压 缸 的 总 阻 力 ， 油 缸 要 运 动 必 须 克 服 其 阻 力 才 能运 行 ， 因 此 在 次 计 算 油 缸 的 总 阻 力 即 可 ， 油 缸 的 总 阻 力 包 括 ： 阻 碍 工 作 运 动精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 29 页的 切 削 力F切， 运 动 部 件

12、之 间 的 摩 擦 阻 力F磨， 密 封 装 置 的 摩 擦 阻 力F密，起 动 制 动 或 换 向 过 程 中 的 惯 性 力F惯， 回 油 腔 因 被 压 作 用 而 产 生 的 阻 力F背， 即 液 压 缸 的 总 阻 力 也 就 是 它 的 最 大 牵 引 力 ：F=+FFFFF切磨密惯背（ 1 ） 切 削 力 。 根 据 其 概 念 ： 阻 碍 工 作 运 动 的 力 ， 在 本 设 计 中 即 为 额 定负 载 的 重 力 和 支 架 以 及 上 顶 板 的 重 力 ：其 计 算 式 为 ：FFFF切额载支架上顶板（ 2 ） 摩 擦 力 。 各 运 动 部 件 之 间 的 相 互

13、摩 擦 力 由 于 运 动 部 件 之 间 为 无 润滑 的 钢 - 钢 之 间 的 接 触 摩 擦 ， 取0.15，其 具 体 计 算 式 为 ：1234FG=mmm mg+ G+磨额载（+）式 中 各 符 号 意 义 同 第 三 章 。（ 3 ） 密 封 装 置 的 密 封 阻 力 。 根 据 密 封 装 置 的 不 同 ， 分 别 采 用 下 式 计算 ：O 形 密 封 圈 ：F0.03F F-密液 压 缸 的 推 力Y 形 密 封 圈 ：1F =fpdh密 f 摩 擦 系 数 ， 取f0.01密 封 摩 擦 力 也 可 以 采 用 经 验 公 式 计 算 ， 一 般 取F0 0501F

14、密（ .-. ）（ 4 ） 运 动 部 件 的 惯 性 力 。其 计 算 式 为 ：FGvvFmagtgt切惯对 于 行 走 机 械 取2v0.5 1.5m / st， 本 设 计 中 取 值 为20.4m/ s（ 5 ） 背 压 力 。 背 压 力 在 此 次 计 算 中 忽 略 ， 而 将 其 计 入 液 压 系 统 的 效 率之 中 。由 上 述 说 明 可 以 计 算 出 液 压 缸 的 总 阻 力 为 ：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 29 页F=+FFFF切磨密惯 = 1234123(mmmm )gG(mmm

15、 )gG额载额载Fv0.05Fgt切切=(204.8+316+120+188+2500)x9.8+0.15(204.8+316+120)x9.8+(204.8+316+120+188+2500)x0.4+(204.8+316+120+188+2500)9.80.05=40KN液 压 缸 的 总 负 载 为 40KN， 该 系 统 中 共 有 四 个 液 压 缸 个 液 压 缸 ， 故 每 个 液压 缸 需 要 克 服 的 阻 力 为 10KN。该 升 降 台 的 额 定 载 荷 为 2500Kg ， 其 负 载 变 化 范 围 为 02500Kg ， 在 工 作 过程 中 无 冲 击 负 载

16、的 作 用 ， 负 载 在 工 作 过 程 中 无 变 化 ， 也 就 是 该 升 降 台 受 恒 定负 载 的 作 用 。4. 液 压 系 统 主 要 参 数 的 确 定4.1 系 统 压 力 的 初 步 确 定液 压 缸 的 有 效 工 作 压 力 可 以 根 据 下 表 确 定 ：表 6.1 液 压 缸 牵 引 力 与 工 作 压 力 之 间 的 关 系牵 引 力 F （ KN）50 工 作 压 力 P （MPa ）5-7由 于 该 液 压 缸 的 推 力 即 牵 引 力 为 10KN， 根 据 上 表 ， 可 以 初 步 确 定 液 压 缸的 工 作 压 力 为 ： p=2MPa 。4

17、.2 液 压 执 行 元 件 的 主 要 参 数4.2.1液压缸的作用力精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 29 页液 压 缸 的 作 用 力 及 时 液 压 缸 的 工 作 是 的 推 力 或 拉 力 ， 该 升 降 台 工 作 时 液压 缸 产 生 向 上 的 推 力 ， 因 此 计 算 时 只 取 液 压 油 进 入 无 杆 腔 时 产 生 的 推 力 ： F=2cmpD4式 中 ： p 液 压 缸 的 工 作 压 力 Pa 取 p=5(20-3) 10 PaD 活 塞 内 径单 位 m 0.09mcm液 压 缸 的

18、效 率 0.95 代 入 数 据 :F = 325(9010)(203)100.954F = 10.3KN即 液 压 缸 工 作 时 产 生 的 推 力 为 10.3KN 。表 4.1回路特点进油路调速进油路调速回油装被压阀回油路调速背压值1-2x102-5x106-10x10系统被压经验数据4.2.2 缸筒内径的确定该 液 压 缸 宜 按 照 推 力 要 求 来 计 算 缸 筒 内 经 ， 计 算 式 如 下 ：要 求 活 塞 无 杆 腔 的 推 力 为 F 时 ， 其 内 径 为 ：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 2

19、9 页4cmFDpcm液 压 缸 机 械 效 率 0.95 代 入 数 据 ：D= 34 10 102 10 0.95=0.083m D= 83mm 取 圆 整 值 为 D=90mm 4.2.3 活塞杆直径的确定（ 1 ） 活 塞 杆 直 径 根 据 受 力 情 况 和 液 压 缸 的 结 构 形 式 来 确 定受 拉 时 ：(0.30.5)dD受 压 时 ：5pMPa(0.30.5)dD5p7MPa (0.50.7)dDp7MPa0.7dD该 液 压 缸 的 工 作 压 力 为 为 ： p=2MPa,5MPa, 取 d=0.5D,d=45mm 。（ 2 ） 活 塞 杆 的 强 度 计 算活

20、塞 杆 在 稳 定 情 况 下 ， 如 果 只 受 推 力 或 拉 力 ， 可 以 近 似 的 用 直 杆 承 受 拉压 载 荷 的 简 单 强 度 计 算 公 式 进 行 ：62104Fd材 料 的 许 用 应 力单 位 MPa 活 塞 杆 用 45号 钢,340,2.5ssMPa nn代 入 数 据 ：363210 101043.14 (45 10 ) =6.3MPa 活 塞 杆 的 强 度 满 足 要 求 。（ 3 ） 稳 定 性 校 核该 活 塞 杆 不 受 偏 心 载 荷 ， 按 照 等 截 面 法 ， 将 活 塞 杆 和 缸 体 视 为 一 体 ， 其精选学习资料 - - - -

21、- - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 29 页细 长 比 为 ：LmnK时 ，22KnEJFL在 该 设 计 及 安 装 形 式 中 ， 液 压 缸 两 端 采 用 铰 接 ， 其 值 分 别 为 ：1,85,1260nmLmm4JdKA将 上 述 值 代 入 式 中 得 ：LmnK故 校 核 采 用 的 式 子 为 ：22KnEJFL式 中 ： n=1 安 装 形 式 系 数E 活 塞 杆 材 料 的 弹 性 模 量钢 材 取112.1 10EPaJ 活 塞 杆 截 面 的 转 动 惯 量464dJ L 计 算 长 度 1.06m 代 入 数 据 ：21

22、13423.142.1 103.14(45 10)64 1.06KF =371KN 其 稳 定 条 件 为 ：KKFFn式 中 ：Kn稳 定 安 全 系 数 ， 一 般 取Kn=24 取Kn=3 F 液 压 缸 的 最 大 推 力单 位 N代 入 数 据 ：3713KKFn=123KN故 活 塞 杆 的 稳 定 性 满 足 要 求 。4.2.4 液压缸壁厚，最小导向长度，液精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 29 页压缸长度的确定4.2.4.1 液压缸壁厚的确定液 压 缸 壁 厚 又 结 构 和 工 艺 要 求 等 确 定

23、， 一 般 按 照 薄 壁 筒 计 算 ， 壁 厚 由 下式 确 定 ：YP液 压 缸 最 高 工 作 压 力单 位Pa 一 般 取YP=（ 1.2-1.3） p缸 体 材 料 的 许 用 应 力钢 材 取100 110MPa2YP D代 入 数 据 ：661.32 1090.1172 10010cm考 虑 到 液 压 缸 的 加 工 要 求 ， 将 其 壁 厚 适 当 加 厚 ， 取 壁 厚3mm。4.2.4.2 最小导向长度活 塞 杆 全 部 外 伸 时 ， 从 活 塞 支 撑 面 中 点 到 导 向 滑 动 面 中 点 的 距 离 为 活 塞的 最 小 导 向 长 度 H ， 如 下 图

24、 所 示 ， 如 果 最 小 导 向 长 度 过 小 ， 将 会 使 液 压 缸 的初 始 挠 度 增 大 ， 影 响 其 稳 定 性 ， 因 此 设 计 时 必 须 保 证 有 最 小 导 向 长 度 ， 对 于一 般 的 液 压 缸 ， 液 压 缸 最 大 行 程 为 L ， 缸 筒 直 径 为 D 时 ， 最 小 导 向 长 度 为 ：图 4.1202LDH精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 29 页即5309071.5202Hcm取 为 72cm活 塞 的 宽 度 一 般 取(0.60.1)BD， 导 向 套 滑 动

25、 面 长 度A， 在D 8 0m m时 ， 取A= (0. 6 -1. 0) D， 在D = 80 mm时 ， 取A= (0. 6 - 1. 0 )， 当 导向 套 长 度 不 够 时 ， 不 宜 过 分 增 大 A 和 B ， 必 要 时 可 在 导 向 套 和 活 塞 之 间 加 一隔 套 ， 隔 套 的 长 度 由 最 小 导 向 长 度 H 确 定 。4.2.5 液压缸的流量液 压 缸 的 流 量 余 缸 径 和 活 塞 的 运 动 有 关 系 ， 当 液 压 缸 的 供 油 量 Q 不 变时 ， 除 去 在 形 程 开 始 和 结 束 时 有 一 加 速 和 减 速 阶 段 外 ，

26、活 塞 在 行 程 的 中 间 大多 数 时 间 保 持 恒 定 速 度mv， 液 压 缸 的 流 量 可 以 计 算 如 下 ：cvvAQ式 中 ： A 活 塞 的 有 效 工 作 面 积对 于 无 杆 腔24ADcv活 塞 的 容 积 效 率采 用 弹 形 密 封 圈 时cv=1， 采 用 活 塞 环 时cv=0.98maxmaxcvAvQmaxv为 液 压 缸 的 最 大 运 动 速 度单 位 m/s代 入 数 据 ：23.140.90.1325605.16/min0.984maxQL2min3.140.90.106604.13/ min0.984QL即 液 压 缸 以 其 最 大 速

27、度 运 动 时 ， 所 需 要 的 流 量 为5.16/minL， 以 其最 小 运 动 速 度 运 动 时 ， 所 需 要 的 流 量 为4.13/ minL。5. 液 压 系 统 方 案 的 选 择 和 论 证液 压 系 统 方 案 是 根 据 主 机 的 工 作 情 况 ， 主 机 对 液 压 系 统 的 技 术 要 求 ， 液压 系 统 的 工 作 条 件 和 环 境 条 件 ， 以 成 本 ， 经 济 性 ， 供 货 情 况 等 诸 多 因 素 进 行全 面 综 合 的 设 计 选 择 ， 从 而 拟 订 出 一 个 各 方 面 比 较 合 理 的 ， 可 实 现 的 液 压 系统

28、方 案 。 其 具 体 包 括 的 内 容 有 ： 油 路 循 环 方 式 的 分 析 与 选 择 ， 油 源 形 式 的 分精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 29 页析 和 选 择 ， 液 压 回 路 的 分 析 ， 选 择 ， 合 成 ， 液 压 系 统 原 理 图 的 拟 定 。5.1 油 路 循 环 方 式 的 分 析 和 选 择油 路 循 环 方 式 可 以 分 为 开 式 和 闭 式 两 种 ， 其 各 自 特 点 及 相 互 比 较 见 下表 ：表 5.1油液循环方式散 热 条 件抗 污 染 性系 统 效

29、率其 它限速制动形式开 式较方便，但油箱较大较差，但可用压力油箱或其它改善管路压力损失较大，用节流调速效率低对泵的自吸性能要求较高用平衡阀进行能耗限速，用制动阀进行能耗制动，可引起油液发热闭 式管路压力损失较小，容积调速效率高对主泵的自吸性能要求低较好，但油液过滤要求高较好，需用辅泵换油冷却液压泵由电机拖动时，限速及制动过程中拖动电机能向电网输电，回收部分能量开式系统和闭式系统的比较油 路 循 环 方 式 的 选 择 主 要 取 决 于 液 压 系 统 的 调 速 方 式 和 散 热 条 件 。比 较 上 述 两 种 方 式 的 差 异 ， 再 根 据 升 降 机 的 性 能 要 求 ， 可

30、以 选 择 的 油 路循 环 方 式 为 开 式 系 统 ， 因 为 该 升 降 机 主 机 和 液 压 泵 要 分 开 安 装 ， 具 有 较 大 的空 间 存 放 油 箱 ， 而 且 要 求 该 升 降 机 的 结 构 尽 可 能 简 单 ， 开 始 系 统 刚 好 能 满 足上 述 要 求 。油 源 回 路 的 原 理 图 如 下 所 示 ：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 29 页1342567812345678油 缸过 滤 器温 度 计 液 位 计压 力 表溢 流 阀液 压 泵电 动 机图 5.1 5.2 开

31、式 系 统 油 路 组 合 方 式 的 分 析选 择当 系 统 中 有 多 个 液 压 执 行 元 件 时 ， 开 始 系 统 按 照 油 路 的 不 同 连 接 方 式 又可 以 分 为 串 联 ， 并 联 ， 独 联 ， 以 及 它 们 的 组 合 -复 联 等 。串 联 方 式 是 除 了 第 一 个 液 压 元 件 的 进 油 口 和 最 后 一 个 执 行 元 件 的 回 油 口精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 29 页分 别 与 液 压 泵 和 油 箱 相 连 接 外 ， 其 余 液 压 执 行 元 件 的

32、进 ， 出 油 口 依 次 相 连 ，这 种 连 接 方 式 的 特 点 是 多 个 液 压 元 件 同 时 动 作 时 ， 其 速 度 不 随 外 载 荷 变 化 ，故 轻 载 时 可 多 个 液 压 执 行 元 件 同 时 动 作 。5.3 调 速 方 案 的 选 择调 速 方 案 对 主 机 的 性 能 起 决 定 作 用 ， 选 择 调 速 方 案 时 ， 应 根 据 液 压 执 行元 件 的 负 载 特 性 和 调 速 范 围 及 经 济 性 等 因 素 选 择 。常 用 的 调 速 方 案 有 三 种 ： 节 流 调 速 回 路 ， 容 积 调 速 回 路 ， 容 积 节 流 调

33、速回 路 。 本 升 降 机 采 用 节 流 调 速 回 路 ， 原 因 是 该 调 速 回 路 有 以 下 特 点 ： 承 载 能力 好 ， 成 本 低 ， 调 速 范 围 大 ， 适 用 于 小 功 率 ， 轻 载 或 中 低 压 系 统， 但 其 速度 刚 度 差 ， 效 率 低 ， 发 热 大 。5.4 液压系统原理图的确定初 步 拟 定 液 压 系 统 原 理 图 如 下 所 示 ； 见 下 图 ：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 29 页134256791011161718191314812156. 液 压

34、元 件 的 选 择 计 算 及 其 连 接液 压 元 件 主 要 包 括 有 ： 油 泵 ， 电 机 ， 各 种 控 制 阀 ， 管 路 ， 过 滤 器 等 。 有液 压 元 件 的 不 同 连 接 组 合 构 成 了 功 能 各 异 的 液 压 回 路 ， 下 面 根 据 主 机 的 要 求进 行 液 压 元 件 的 选 择 计 算 .6.1 油 泵 和 电 机 选 择6.1.1泵的额定流量和额定压力6.1.1.1泵的额定流量泵 的 流 量 应 满 足 执 行 元 件 最 高 速 度 要 求 ， 所 以 泵 的 输 出 流 量 应 根 据 系 统所 需 要 的 最 大 流 量 和 泄 漏 量

35、 来 确 定 ：maxpqKQn精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 29 页1.1 5.16 422.7 /minpqL对 于 工 作 过 程 中 始 终 用 节 流 阀 调 速 的 系 统 ， 在 确 定 泵 的 流 量 时 ， 应 再 加上 溢 流 阀 的 最 小 溢 流 量 ， 一 般 取3 / minL：22.7325.7 / minpqL6.1.1.2 泵的最高工作压力泵 的 工 作 压 力 应 该 根 据 液 压 缸 的 工 作 压 力 来 确 定 ， 即maxpPPP式 中 ：pP泵 的 工 作 压 力单 位

36、 Pa maxP执 行 元 件 的 最 高 工 作 压 力单 位 Pa P进 油 路 和 回 油 路 总 的 压 力 损 失 。初 算 时 ， 节 流 调 速 和 比 较 简 单 的 油 路 可 以 取0.20.5MPa, 对 于 进 油路 有 调 速 阀 和 管 路 比 较 复 杂 的 系 统 可 以 取0.51.5MPa。代 入 数 据 ：20.52.5pPMPa考 虑 到 液 压 系 统 的 动 态 压 力 及 油 泵 的 使 用 寿 命 ， 通 常 在 选 择 油 泵 时 ， 其额 定 压 力 比 工 作 压 力pP大 25%-60% ， 即 泵 的 额 定 压 力 为3.125MPa

37、-4.0MPa， 取 其 额 定 压 力 为 4MPa。6.1.2 电机功率的确定（ 1 ）液 压 系 统 实 际 需 要 的 输 入 功 率 是 选 择 电 机 的 主 要 依 据 ， 由 于 液压 泵 存 在 容 积 损 失 和 机 械 损 失 ， 为 满 足 液 压 泵 向 系 统 输 出 所 需 要 的 的 压 力 和流 量 ， 液 压 泵 的 输 入 功 率 必 须 大 于 它 的 输 出 功 率 ， 液 压 泵 实 际 需 要 的 输 入 功率 为 ：776 106 10timPqPqP精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1

38、5 页，共 29 页代 入 数 据 ：672.5 1025.71.646 100.65iPKW表 6.1液压泵类型总效率齿 轮 泵叶 片 泵柱 塞 泵螺 杆 泵0.6-0.70.6-0.750.8-0.850.65-0.8液压泵的总效率（ 2 ） 电 机 的 功 率 也 可 以 根 据 技 术 手 册 找 ， 根 据 机 械 设 计 手 册 第 三 版 ，第 五 卷 ， 可 以 查 得 电 机 的 驱 动 功 率 为 4KW， 本 设 计 以 技 术 手 册 的 数 据 为 标准 ， 取 电 机 的 功 率 为 4KW。根 据 上 述 计 算 过 程 ， 现 在 可 以 进 行 电 机 的 选

39、 取 ， 本 液 压 系 统 为 一 般 液 压系 统 ， 通 常 选 取 三 相 异 步 电 动 机 就 能 够 满 足 要 求 ， 初 步 确 定 电 机 的 功 率 和 相关 参 数 如 下 ：型 号 ：11 22YM额 定 功 率 ： 4KW满 载 时 转 速 ：2890 / minr电 流 ：8.17A效 率 ： 85.5% 净 重 ： 45Kg额 定 转 矩 ：2.2Nm电 机 的 安 装 形 式 为5( 1)BV型 ， 其 参 数 为 ：基 座 号 ：112M 极 数 ： 4 国 际 标 准 基 座 号 ：28215F液 压 泵 为 三 螺 杆 泵 ， 其 参 数 如 下 ：规

40、格 ：2/eDL h256标 定 粘 度 ：50oE 10精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 29 页转 速 ：/ minr 2900压 力 ：MPa 4 流 量 ：/ minL 26.6功 率 ：KW 4吸 入 口 直 径 ： mm 25 排 出 口 直 径 ： mm 20 重 量 ： Kg 11 允 许 吸 上 真 空 高 度 ： m(2H O) 5 6.2 控 制 阀 的 选 用6.2.1 压力控制阀压 力 控 制 阀 的 选 用 原 则压 力 ： 压 力 控 制 阀 的 额 定 压 力 应 大 于 液 压 系 统

41、可 能 出 现 的 最 高 压 力 ， 以保 证 压 力 控 制 阀 正 常 工 作 。压 力 调 节 范 围 ： 系 统 调 节 压 力 应 在 法 的 压 力 调 节 范 围 之 内 。流 量 ： 通 过 压 力 控 制 阀 的 实 际 流 量 应 小 于 压 力 控 制 阀 的 额 定 流 量 。结 构 类 型 ： 根 据 结 构 类 性 及 工 作 原 理 ， 压 力 控 制 阀 可 以 分 为 直 动 型 和 先导 型 两 种 ， 直 动 型 压 力 控 制 阀 结 构 简 单 ， 灵 敏 度 高 ， 但 压 力 受 流 量 的 变 化 影响 大 ， 调 压 偏 差 大 ， 不 适

42、用 在 高 压 大 流 量 下 工 作 。 但 在 缓 冲 制 动 装 置 中 要 求压 力 控 制 阀 的 灵 敏 度 高 ， 应 采 用 直 动 型 溢 流 阀 ， 先 导 型 压 力 控 制 阀 的 灵 敏 度和 响 应 速 度 比 直 动 阀 低 一 些 ， 调 压 精 度 比 直 动 阀 高 ， 广 泛 应 用 于 高 压 ， 大 流量 和 调 压 精 度 要 求 较 高 的 场 合 。此 外 ， 还 应 考 虑 阀 的 安 装 及 连 接 形 式 ， 尺 寸 重 量 ， 价 格 ， 使 用 寿 命 ， 维护 方 便 性 ， 货 源 情 况 等 。根 据 上 述 选 用 原 则 ，

43、可 以 选 择 直 动 型 压 力 阀 ， 再 根 据 发 的 调 定 压 力 及 流量 和 相 关 参 数 ， 可 以 选 择 DBD式 直 动 式 溢 流 阀 ， 相 关 参 数 如 下 ：型 号 ：DBDS6G10 最 低 调 节 压 力 ：5MPa 流 量 ： 40L/min 介 质 温 度 ：2070oC6.2.2 流量控制阀流 量 控 制 阀 的 选 用 原 则 如 下 ：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 29 页压 力 ： 系 统 压 力 的 变 化 必 须 在 阀 的 额 定 压 力 之 内 。流 量 ：

44、 通 过 流 量 控 制 阀 的 流 量 应 小 于 该 阀 的 额 定 流 量 。测 量 范 围 ： 流 量 控 制 阀 的 流 量 调 节 范 围 应 大 于 系 统 要 求 的 流 量 范 围 ， 特别 注 意 ， 在 选 择 节 流 阀 和 调 速 阀 时 ， 所 选 阀 的 最 小 稳 定 流 量 应 满 足 执 行 元 件的 最 低 稳 定 速 度 要 求 。该 升 降 机 液 压 系 统 中 所 使 用 的 流 量 控 制 阀 有 分 流 阀 和 单 向 分 流 阀 ， 单 向分 流 阀 的 规 格 和 型 号 如 下 ：型 号 ： FDL-B10H 公 称 通 径 ： 10mm

45、公 称 流 量 : P,O口 40L/min A， B 口 20L/min 连 接 方 式 ： 管 式 连 接重 量 ： 4Kg分 流 阀 的 型 号 为 ： FL-B10 其 余 参 数 与 单 向 分 流 阀 相 同 。6.2.3 方向控制阀方 向 控 制 阀 的 选 用 原 则 如 下 ：压 力 ： 液 压 系 统 的 最 大 压 力 应 低 于 阀 的 额 定 压 力流 量 ： 流 经 方 向 控 制 阀 最 大 流 量 一 般 不 大 于 阀 的 流 量 。滑 阀 机 能 ： 滑 阀 机 能 之 换 向 阀 处 于 中 位 时 的 通 路 形 式 。操 纵 方 式 ： 选 择 合 适

46、 的 操 纵 方 式 ， 如 手 动 ， 电 动 ， 液 动 等 。方 向 控 制 阀 在 该 系 统 中 主 要 是 指 电 磁 换 向 阀 ， 通 过 换 向 阀 处 于 不 同 的 位置 ， 来 实 现 油 路 的 通 断 。 所 选 择 的 换 向 阀 型 号 及 规 格 如 下 ：型 号 ： 4WE5E5OF 额 定 流 量 ： 15L/min 消 耗 功 率 ： 26KW 电 源 电 压 ：50,110,220HzVV工 作 压 力 ：A.B.P腔25MPa T腔 ：6M Pa重 量 ：1.4Kg6.3 管 路 ， 过 滤 器 ， 其 他 辅 助 元 件的 选 择 计 算6.3.1

47、管路计 算 主 管 路 中 油 管 的 尺 寸 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 29 页（ 1 ） 吸 油 管 尺 寸油 管 的 内 径 取 决 于 管 路 的 种 类 及 管 内 液 体 的 流 速 ， 油 管 直 径 d 由 下 式 确定 ：对 吸 油 管 ， 取0(0.5 1.5)/vm s， 本 设 计 中 取 ：00.7/vm s04Qdv代 入 数 据 ：334 26.660 101028.43.14 0.7dmm取 圆 整 值 为 ：30dmm（ 2 ） 回 油 管 尺 寸回 油 管 尺 寸 与 上 述

48、 计 算 过 程 相 同 ：01.52.5/vm s， 取 为02/vm s代 入 数 据 ：33426.6 60 101016.83.14 2dmm取 圆 整 值 为 ：18dmm（ 3 ） 压 力 油 管压 力 油 管 ：034/vm s， 本 设 计 中 取 为 ：03/vm s代 入 数 据 ：33426.6 602 10109.73.14 3dmm取 圆 整 值 为 ：10dmm（ 4 ） 油 管 壁 厚 ：升 降 机 系 统 中 的 油 管 可 用 橡 胶 软 管 管 道 ， 橡 胶 软 管 装 配 方 便 ， 能 吸 收 液压 系 统 中 的 冲 击 和 振 动 ， 压 力 油

49、管 采 用 的 橡 胶 软 管 其 参 数 如 下 ：内 径 ： 10mm外 径 ：型 17.5-19.7mm 工 作 压 力 ：型 16MPa最 小 弯 曲 半 径 ：130mm6.3.2 过滤器的选择过 滤 器 的 选 择 应 考 虑 以 下 几 点 ：(1)具 有 足 够 大 的 通 油 能 力 ， 压 力 损 失 小 ， 一 般 过 滤 器 的 通 油 能 力 大 于实 际 流 量 的 二 倍 ， 或 大 于 管 路 的 最 大 流 量 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 29 页(2)过 滤 精 度 应 满 足

50、 设 计 要 求 ， 一 般 液 压 系 统 的 压 力 不 同 ， 对 过 滤 精 度的 要 求 也 不 同 ， 系 统 压 力 越 高 ， 要 求 液 压 元 件 的 间 隙 越 小 ， 所 以 过 滤 精 度 要求 越 高 ， 过 滤 精 度 与 液 压 系 统 压 力 的 关 系 如 下 所 示 ：表 6.1 过 滤 精 度 与 液 压 系 统 的 压 力 关 系系统类型压力MPa过滤精度一 般 液 压 系 统伺服系统77355102525-50（ 3 ） 滤 芯 应 有 足 够 的 强 度 ， 过 滤 器 的 实 际 压 力 应 小 于 样 本 给 出 的 工 作 压力 。（ 4 ）

51、 滤 芯 抗 腐 蚀 性 能 好 ， 能 在 规 定 的 温 度 下 长 期 工 作 。根 据 上 述 原 则 ， 考 虑 到 螺 杆 泵 的 流 量 ， 选 定 过 滤 器 为 烧 结 式 过 滤 器 ， 其型 号 及 具 体 参 数 如 下 所 示 ：型 号 ：27016SUBF流 量 ：70/ minL过 滤 精 度 ：16 m接 口 尺 寸 ：272M工 作 压 力 ：0.520MPa压 力 损 失 : 0.2MPa6.3.3压力表选择压 力 表 安 装 于 便 于 观 察 的 地 方 。 其 选 择 如 下 ：型 号 ： Y-60测 量 范 围 ：04.MPa名 称 ： 一 般 弹

52、簧 管 压 力 表7. 油 箱 及 附 件精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 29 页7.1 油 箱 的 容 积7.1.1 按使用情况确定油箱容积初 始 设 计 时 ， 可 依 据 使 用 情 况 ， 按 照 经 验 公 式 确 定 油 箱 容 积 ：表 9.1行 走 机 械低 压 系 统中 压 系 统锻 压 系 统冶 金 机 械1 22 45 76 12 10 本 升 降 机 为 为 中 压 系 统 ， 取=5， 则 油 箱 的 容 量 可 以 确 定 为 :526.6133pVQL7.1.2 按系统发热和散热计算确定油

53、箱容量油 箱 中 油 液 的 温 度 一 般 推 荐 为30-500C， 最 高 不 超 过 650C， 最 低 不低 于 150C， 对 于 工 具 机 及 其 它 装 置 ， 工 作 温 度 允 许 在40-550C。（ 1 ） 油 箱 的 发 热 计 算液 压 泵 的 功 率 损 失 ：1(1)HP63126.62.5 101060(1 0.65)0.65H1596.8HKW（ 2 ）阀 的 功 率 损 失其 中 以 泵 的 流 量 流 经 溢 流 阀 时 的 损 失 为 最 大 ：1HPq单 位KW63236.3 101031560HKW（ 3 ）管 路 及 其 它 功 率 损 失此

54、项 损 失 包 括 很 多 复 杂 因 素 ， 由 于 其 值 较 小 ， 加 上 管 路 散 热 等 原 因 ， 在精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 29 页计 算 时 常 予 以 忽 略 ， 一 般 可 取 全 部 能 量 的 0.03-0.05， 即3(0.030.05)HP单 位KW取63326.62.5 1010600.0351.20.65HKW系 统 的 总 功 率 损 失 为 ：123596.831551.2963HHHHKW（ 4 ）邮 箱 的 容 积 计 算环 境 温 度 为0T时 ， 最 高 允 许

55、温 度 为YT的 油 箱 ， 其 最 小 散 热 面 积 为 ：min()YHAK TT单 位2m设 油 箱 的 长 宽 高 之 比 为 1:1:1-1:2: 3时 ， 油 箱 中 油 面 高 度 达 到 油 箱 高 度的 0.8时 ， 靠 自 然 冷 却 时 系 统 温 度 保 持 在 最 高 温 度YT以 下 ， 散 热 面 积 用 该式 计 算 ：326.66AV2m令minA=A，得 油 箱 最 小 体 积 为 ：33min()10YHVTT单 位 L代 入 数 据 :minV33963()1055 15minV=118L根 据 手 册 就 可 以 进 行 油 箱 的 选 取 .8.

56、液 压 泵 站 的 选 择所 选 择 的 液 压 泵 站 为 UZ系 列 为 性 液 压 泵 站 ， 是 由 电 动 机 泵 组 ， 油 箱 ， 液压 阀 集 成 块 等 组 成 的 小 型 液 压 动 力 源 。 其 电 机 全 部 立 式 安 装 在 油 箱 上 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 29 页9. 液 压 缸 的 结 构 设 计液 压 缸 是 将 液 压 系 统 的 压 力 能 转 化 为 机 械 能 的 装 置 ， 在 该 升 降 机 系 统中 ， 液 压 缸 将 活 塞 杆 的 伸 缩 运 动 通

57、过 一 系 列 的 机 械 结 构 组 合 转 化 为 平 台 的 升降 ， 实 现 升 降 机 升 降 。9.1 缸 筒9.1.1 缸筒与缸盖的连接形式缸 筒 与 刚 盖 的 连 接 形 式 如 下 ：缸 筒 和 前 端 盖 的 连 接 采 用 螺 栓 连 接 ， 其 特 点 是 径 向 尺 寸 小 ， 重 量 轻 ， 使用 广 泛 ， 端 部 结 构 复 杂 ， 缸 筒 外 径 需 加 工 ， 且 应 于 内 径 同 轴 ， 装 卸 需 要 用 专门 的 工 具 ， 安 装 时 应 防 止 密 封 圈 扭 曲 。图 9.1缸 盖 与 后 端 盖 的 连 接 采 用 焊 接 形 式 ， 特

58、点 为 结 构 简 单 尺 寸 小 ， 重 量 轻 ，使 用 广 泛 ， 缸 筒 焊 后 可 能 变 形 ， 且 内 径 不 易 加 工 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 29 页图 9.29.1.2 强度计算9.1.2.1 缸筒底部强度计算缸 筒 底 部 为 平 面 时 ，可 由 下 式 计 算 厚 度 ：0.433pD式 中 ：缸 筒 底 部 厚 度单 位 mD缸 筒 内 径单 位 mp筒 内 最 大 工 作 压 力单 位M P a缸 筒 材 料 的 许 用 应 力单 位M P a代 入 数 据 ：2.50.433

59、 0.09100=6.2mm9.2 活 塞 和 活 塞 杆9.2.1 活塞和活塞杆的结构形式(1) 活 塞 的 结 构 形 式活 塞 的 结 构 形 式 应 根 据 密 封 装 置 的 形 式 来 选 择 ， 本 设 计 中 选 用 形 式 如 下 ：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页，共 29 页1231 导向环 2 密封圈 3 活塞图 9.3（ 2 ） 活 塞 杆活 塞 杆 的 外 部 与 负 载 相 连 接 ， 其 结 构 形 式 根 据 工 作 需 要 而 定 ， 本 设 计 中 如 下 所示 ：图 9.4 内 部 结

60、 构 如 下 ：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页，共 29 页123451 卡环 2 弹簧圈 3 轴套 4 活塞 5 活塞杆图 9.5 9.4 排 气 装 置排 气 阀 安 装 在 液 压 缸 端 部 的 最 高 位 置 上 ， 常 用 排 气 阀 有 整 体 型 和 针 阀 型两 种 ， 本 设 计 中 选 用 整 体 性 排 气 阀 ， 结 构 见 装 配 图 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 26 页，共 29 页图 9.69.5 进 出 油 口 尺 寸 的

61、 确 定进 出 油 口 尺 寸 按 照 下 式 确 定 ：4Qd=v代 入 数 据 ：4 5.16d=9.0mm3.14 0.1325根 据 GB2878-81 油 口 连 接 螺 纹 尺 寸 ， 取 M12x1.5 螺 纹 连 接 。10. 液 压 系 统 性 能 验 算（ 1 ）系 统 压 力 损 失 验 算系 统 压 力 损 失 包 括 管 道 内 沿 程 损 失 和 局 部 损 失 以 及 法 类 元 件 的 局 部 损失 之 和 ， 计 算 时 不 同 的 工 作 阶 段 要 分 开 来 计 算 ， 回 油 路 上 的 压 力 损 失 要 折 算到 进 油 路 上 去 ， 因 此 某

62、 一 阶 段 的 系 统 总 的 压 力 损 失 为 ：2121App( p)A式 中 ：1p系 统 进 油 路 的 压 力 总 损 失1111vpppp2p系 统 回 油 路 的 压 力 总 损 失2222vpppp现 在 根 据 上 式 计 算 液 压 系 统 工 作 过 程 中 的 压 力 损 失 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 27 页，共 29 页液 压 油 在 管 内 的 流 速 ：根 据 油 管 尺 寸 的 计 算 工 程 ， 取v3m /s则 雷 诺 数 ：e6vd3 0.01R400(2300)75 10可 见

63、液 流 为 层 流 。摩 擦 阻 力 系 数 ：750.1875400管 子 当 量 长 度 及 总 长 度 ：o90标 准 弯 头 2 个所 以 ：1L2.5 20.43.3m进 油 路 的 压 力 损 失 为 ：2141102Lvpdg2613.330.18575 100.02130.0129.8pMPa各 阀 的 压 力 损 失 为 ：分 流 阀 ： 0.6MPa换 向 阀 为 ： 0.04MPa油 路 的 总 压 力 损 失 为 ：10.02130.60.040.66pMPa由 此 得 出 液 压 系 统 泵 的 出 口 压 力 为 ：112.50.663.16pppMPa（ 2 ）系

64、 统 的 总 效 率 验 算精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 28 页，共 29 页液 压 泵 的 总 效 率与 液 压 泵 的 总 效 率p， 回 路 总 效 率c及 执 行 元 件的 效 率m有 关 ， 其 计 算 式 为 ：pcm回 路 效 率 ：11cppp qp q11p q同 时 动 作 的 液 压 执 行 元 件 的 工 作 压 力 与 输 入 流 量 的 乘 积 之 和ppp q同 时 供 油 的 液 压 泵 的 工 作 压 力 与 输 出 流 量 乘 积 之 和根 据 上 式 有 ：42.55.1648.5%426.6c液 压 系 统 总 效 率 为 ：48.5% 65% 96%30%pcm精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 29 页，共 29 页