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1、全液壓升降機(jī)設(shè)計(jì),09秋機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 趙科科,摘 要,本次設(shè)計(jì)的題目是全液壓升降機(jī)的設(shè)計(jì)，它主要包括三個部分的內(nèi)容：主機(jī)的設(shè)計(jì)，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，控制部分的設(shè)計(jì)。在本設(shè)計(jì)中將液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做為主要的內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)，主機(jī)的設(shè)計(jì)根據(jù)升降臺工作時的主要工作部件進(jìn)行大概的估算。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)又主要包括了動力源，控制元件，執(zhí)行元件，輔助元件的設(shè)計(jì)?？刂撇糠值脑O(shè)計(jì)為附加部分，主要設(shè)計(jì)控制電路圖。,目 錄,第一章 緒論 第二章 工藝參數(shù)和工況分析 第三章 升降機(jī)機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 第四章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，總體規(guī)劃 第五章 執(zhí)行元件的速度載荷 第六章 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定,第七章 液壓系統(tǒng)方案的選
2、擇和論證 第八章 液壓元件的選擇計(jì)算及其連接 第九章 油箱及附件 第十章 液壓泵站的選擇 第十一章 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第十二章 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算,第一章 緒 論,這次畢業(yè)是學(xué)校為我們每個工科學(xué)生安排的一次實(shí)踐性的總結(jié)，使就業(yè)前的一次大練兵，是對每個學(xué)生四年來所學(xué)知識的總體檢測，使我們?yōu)檫M(jìn)入工廠工作做好了準(zhǔn)備。 本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是液壓升降機(jī)的設(shè)計(jì)，升降機(jī)是一種升降性能好，適用范圍廣的貨物舉升機(jī)構(gòu)，可用于生產(chǎn)流水線高度差設(shè)備之間的貨物運(yùn)送，物料上線，下線，共件裝配時部件的舉升，大型機(jī)庫上料，下料，倉儲裝卸等場所，與叉車等車輛配套使用，以及貨物的快速裝卸等。它采用全液壓系統(tǒng)控制，采用液壓系統(tǒng)有以下
3、特點(diǎn)： （1）在同等的體積下，液壓裝置能比其他裝置產(chǎn)生更多的動力，在同等的功率下，液壓裝置的體積小，重量輕，功率密度大，結(jié)構(gòu)緊湊，液壓馬達(dá)的體積和重量只有同等功率電機(jī)的12%。 （2）液壓裝置工作比較平穩(wěn)，由于重量輕，慣性小，反應(yīng)快，液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)快速啟動，制動和頻繁的換向。 （3）液壓裝置可在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，（調(diào)速范圍可達(dá)到2000），還可以在運(yùn)行的過程中實(shí)現(xiàn)調(diào)速。 （4）液壓傳動易于實(shí)現(xiàn)自動化，他對液體壓力，流量和流動方向易于進(jìn)行調(diào)解或控制。 （5）液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。 （6）液壓元件以實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，通用化，壓也系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造和使用都比較方便。,第一章 緒 論,我國的
4、液壓技術(shù)是在新中國成立以后才發(fā)展起來的。自從1952年試制出我國第一個液壓元件齒輪泵起，迄今大致經(jīng)歷了仿制外國產(chǎn)品，自行設(shè)計(jì)開發(fā)和引進(jìn)消化提高等幾個階段。 進(jìn)年來，通過技術(shù)引進(jìn)和科研攻關(guān)，產(chǎn)品水平也得到了提高，研制和生產(chǎn)出了一些具先進(jìn)水平的產(chǎn)品。 目前，我國的液壓技術(shù)已經(jīng)能夠?yàn)橐苯?、工程機(jī)械、機(jī)床、化工機(jī)械、紡織機(jī)械等部門提供品種比較齊全的產(chǎn)品。 但是，我國的液壓技術(shù)在產(chǎn)品品種、數(shù)量及技術(shù)水平上，與國際水品以及主機(jī)行業(yè)的要求還有不少差距，每年還需要進(jìn)口大量的液壓元件。 今后，液壓技術(shù)的發(fā)展將向著一下方向： （1）提高元件性能，創(chuàng)制新型元件，體積不斷縮小。 （2）高度的組合化，集成化，模塊化。
5、（3）和微電子技術(shù)結(jié)合，走向智能化。 總之，液壓工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的比重是很大的，他和氣動技術(shù)常用來衡量一個國家的工業(yè)化水平。 本次設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照指導(dǎo)要求進(jìn)行，其間得到老師和同學(xué)們的幫助，在此向他們表示誠摯的謝意。 由于本人水平和知識所限，其中錯誤在所難免，懇望老師予以指導(dǎo)修正。,第二章 工藝參數(shù)計(jì)工況分析,升降級的工藝參數(shù) 本設(shè)計(jì)升降機(jī)為全液壓系統(tǒng)，相關(guān)工藝參數(shù)為： 額定載荷：2500kg 最低高度：200 mm 最大起升高度：1500mm 最大高度：1700mm 平臺尺寸：4000 x2000mm 電源：380v,50Hz,第二章 工藝參數(shù)計(jì)工況分析,工況分析 本升降機(jī)是一種升降性能好，適用范
6、圍廣的貨物舉升機(jī)構(gòu)，和用于生產(chǎn)流水線高度差設(shè)備之間的貨物運(yùn)送，物料上線、下線。工件裝配時調(diào)節(jié)工件高度，高出給料機(jī)運(yùn)送，大型部件裝配時的部件舉升，大型機(jī)庫上料、下料 。倉儲，裝卸場所，與叉車等裝運(yùn)車輛配套使用，即貨物的快速裝卸等。 該升降臺主要有兩部分組成：機(jī)械系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)。機(jī)械機(jī)構(gòu)主要起傳遞和支撐作用，液壓系統(tǒng)主要提供動力，他們兩者共同作用實(shí)現(xiàn)升降機(jī)的功能。,第三章 升降機(jī)機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算,升降機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)動機(jī)理 升降機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)形式 升降機(jī)運(yùn)動機(jī)理的分析 升降機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和零件的設(shè)計(jì) 升降機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核,升降機(jī)機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)形式,機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)形式,升降機(jī)的運(yùn)
7、動機(jī)理,升降機(jī)的基本運(yùn)動機(jī)理如下圖所示,零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核,升降機(jī)底座在整個機(jī)構(gòu)中支撐著平臺的全部重量，并將其傳遞到地基上，他的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是滿足強(qiáng)度要求即可，保證在升降機(jī)升降過程中不會被壓潰即可，不會發(fā)生過大大變形，其具體參數(shù)見裝配圖,第四章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，總體規(guī)劃,液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在本升降臺的設(shè)計(jì)中主要是液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，它與主機(jī)的設(shè)計(jì)是緊密相關(guān)的，往往要同時進(jìn)行，所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)應(yīng)符合主機(jī)的拖動、循環(huán)要求。還應(yīng)滿足組成結(jié)構(gòu)簡單，工作安全可靠，操縱維護(hù)方便，經(jīng)濟(jì)性好等條件。,第四章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，總體規(guī)劃,本升降臺對液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求可以總結(jié)如下： 升降臺的升降運(yùn)動采用液壓傳動，
8、可選用遠(yuǎn)程或無線控制，升降機(jī)的升降運(yùn)動由液壓缸的伸縮運(yùn)動經(jīng)轉(zhuǎn)化而成為平臺的起降，其工作負(fù)載變化范圍為02500Kg，負(fù)載平穩(wěn)，工作過程中無沖擊載荷作用，運(yùn)行速度較低，液壓執(zhí)行元件有四組液壓缸實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)動，要求其工作平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)合理，安全性優(yōu)良，使用于各種不同場合，工作精度要求一般.,第五章 執(zhí)行元件的速度載荷,執(zhí)行元件類型、數(shù)量、安裝位置 速度和載荷計(jì)算 速度計(jì)算及速度變化規(guī)律 執(zhí)行元件的載荷計(jì)算及變化規(guī)律,執(zhí)行元件類型、數(shù)量、安裝位置,安裝位置：液壓缸的安裝方式為耳環(huán)型，尾部單耳環(huán)，氣缸體可以在垂直面內(nèi)擺動，錢莊的位置為圖3.6 所示的前后兩固定支架之間的橫梁之上，橫梁和支架組成為一體，通過橫
9、梁活塞的推力逐次向外傳遞，使升降機(jī)升降。,第六章 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定,系統(tǒng)壓力的初步確定 液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù) 液壓缸的作用力 缸筒內(nèi)徑的確定 活塞桿直徑的確定 液壓缸壁厚，最小導(dǎo)向長度，液壓缸長度的確定 液壓缸的流量,第七章 液壓系統(tǒng)方案的選擇和論證,油路循環(huán)方式的分析和選擇 開式系統(tǒng)油路組合方式的分析選擇 調(diào)速方案的選擇 液壓系統(tǒng)原理圖的確定,油路循環(huán)方式的分析和選擇,油路循環(huán)方式可以分為開式和閉式兩種，其各自特點(diǎn)及相互比較見下表：,開式系統(tǒng)油路組合方式的分析選擇,當(dāng)系統(tǒng)中有多個液壓執(zhí)行元件時，開始系統(tǒng)按照油路的不同連接方式又可以分為串聯(lián)，并聯(lián)，獨(dú)聯(lián)，以及它們的組合-復(fù)聯(lián)等。 串聯(lián)方
10、式是除了第一個液壓元件的進(jìn)油口和最后一個執(zhí)行元件的回油口分別與液壓泵和油箱相連接外，其余液壓執(zhí)行元件的進(jìn)，出油口依次相連，這種連接方式的特點(diǎn)是多個液壓元件同時動作時，其速度不隨外載荷變化，故輕載時可多個液壓執(zhí)行元件同時動作。,調(diào)速方案的選擇,調(diào)速方案對主機(jī)的性能起決定作用，選擇調(diào)速方案時，應(yīng)根據(jù)液壓執(zhí)行元件的負(fù)載特性和調(diào)速范圍及經(jīng)濟(jì)性等因素選擇。 常用的調(diào)速方案有三種：節(jié)流調(diào)速回路，容積調(diào)速回路，容積節(jié)流調(diào)速回路。本升降機(jī)采用節(jié)流調(diào)速回路，原因是該調(diào)速回路有以下特點(diǎn)：承載能力好，成本低，調(diào)速范圍大，適用于小功率，輕載或中低壓系統(tǒng) ，但其速度剛度差，效率低，發(fā)熱大。,第八章 液壓元件的選擇計(jì)算及
11、其連接,油泵和電機(jī)選擇 泵的額定流量和額定壓力 電機(jī)功率的確定 連軸器的選用 控制閥的選用 壓力控制閥 流量控制閥 方向控制閥-,第八章 液壓元件的選擇計(jì)算及其連接,管路，過濾器，其他輔助元件的選擇計(jì)算 管路 過濾器的選擇 輔件的選擇 液壓元件的連接 液壓裝置的總體布置 液壓元件的連接,控制閥的選用,液壓系統(tǒng)應(yīng)盡可能多的由標(biāo)準(zhǔn)液壓控制元件組成，液壓控制元件的主要選擇依據(jù)是閥所在的油路的最大工作壓力和通過該閥的最大實(shí)際流量，下面根據(jù)該原則依次進(jìn)行壓力控制閥，流量控制閥和換向閥的選擇。,流量控制閥,流量控制閥的選用原則如下： 壓力：系統(tǒng)壓力的變化必須在閥的額定壓力之內(nèi)。 流量：通過流量控制閥的流量
12、應(yīng)小于該閥的額定流量。 測量范圍：流量控制閥的流量調(diào)節(jié)范圍應(yīng)大于系統(tǒng)要求的流量范圍，特別注意，在選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時，所選閥的最小穩(wěn)定流量應(yīng)滿足執(zhí)行元件的最低穩(wěn)定速度要求。,方向控制閥選擇,方向控制閥的選用原則如下： 壓力：液壓系統(tǒng)的最大壓力應(yīng)低于閥的額定壓力 流量：流經(jīng)方向控制閥最大流量一般不大于閥的流量。 滑閥機(jī)能：滑閥機(jī)能之換向閥處于中位時的通路形式。 操縱方式：選擇合適的操縱方式，如手動，電動，液動等。 方向控制閥在該系統(tǒng)中主要是指電磁換向閥，通過換向閥處于不同的位置，來實(shí)現(xiàn)油路的通斷。,管路,管路按其在液壓系統(tǒng)中的作用可以分為： 主管路：包括吸油管路，壓油管路和回油管路，用來實(shí)現(xiàn)壓力
13、能的傳遞。 泄油管路：將液壓元件泄露的油液導(dǎo)入回油管或郵箱. 控制管路：用來實(shí)現(xiàn)液壓元件的控制或調(diào)節(jié)以及與檢測儀表相連接的管路。 本設(shè)計(jì)中只計(jì)算主管路中油管的尺寸,液壓裝置的總體布置,液壓裝置的總體布置可以分為幾種式和分散式兩種。 集中式布置是將液壓系統(tǒng)的油源、控制及調(diào)節(jié)裝置至于主機(jī)之外，構(gòu)成獨(dú)立的液壓站，這種布置方式主要用于固定式液壓設(shè)備。其優(yōu)點(diǎn)是裝配、維修方便，從根本上消除了動力源的振動和油溫對主機(jī)的影響。本液壓系統(tǒng)采用集中式布置。,液壓元件的連接,液壓元件的連接可以分為管式連接、板式連接，集中式連接三種。這里介紹整體式連接中的整體式閥板。它是本液壓系統(tǒng)中將要采用的連接方式。整體式閥板的油
14、路是在整塊板上鉆出或用精密鑄造鑄出的，這種結(jié)構(gòu)的閥板比粘合式閥板可靠性好，應(yīng)用較多，但工藝較差，特別是深孔的加工較難。當(dāng)連接元件較多時，各孔的位置不易確定。它屬于無管連接，多用于不太復(fù)雜的固定式機(jī)械中。 采用整體式閥板時，需要自行設(shè)計(jì)閥板，閥板的設(shè)計(jì)可參考相關(guān)資料,第九章 油箱及附件,油箱的容積 按使用情況確定油箱容積 按系統(tǒng)發(fā)熱和散熱計(jì)算確定油箱容量,油箱的容積,油箱容積的確定是設(shè)計(jì)油箱的關(guān)鍵，油箱的容積應(yīng)能保證當(dāng)系統(tǒng)有大量供油而無回油時。最低液面應(yīng)在進(jìn)口過濾器之上，保證不會吸入空氣，當(dāng)系統(tǒng)有大量回油而無供油時或系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，油液返回油箱時，油液不致溢出。,第十章 液壓泵站的選擇,液壓泵站的
15、組成及分類 液壓泵站的選擇,液壓泵站的組成及分類,液壓泵站按其泵組的布置方式有上置式，柜式，非上置式三種。其中上置式又包括立式和臥式兩種。非上置式包括整體式和分離式兩種，泵組布置在油箱之上的上置式液壓泵站，當(dāng)電機(jī)采用立式安裝，液壓泵置于油箱之內(nèi)時，稱為立式液壓泵站，本液壓系統(tǒng)即采用該種泵站作為動力源，它具有結(jié)構(gòu)緊湊，占地小，廣泛應(yīng)用于中小功率液壓系統(tǒng)中的特點(diǎn),液壓泵站的選擇,所選擇的液壓泵站為UZ系列為性液壓泵站，是由電動機(jī)泵組，油箱，液壓閥集成塊等組成的小型液壓動力源。其電機(jī)全部立式安裝在油箱上。UZ系列為性液壓泵站由天津優(yōu)瑞納斯油缸有限公司生產(chǎn)。,第十一章 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),缸筒 缸筒與缸
16、蓋的連接形式 強(qiáng)度計(jì)算 缸筒材料及加工要求 缸蓋材料及加工要求 活塞和活塞桿 活塞和活塞桿的結(jié)構(gòu)形式,第十一章 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),活塞、活塞桿材料及加工要求 活塞桿導(dǎo)向套 排氣裝置 進(jìn)出油口尺寸的確定 密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)選擇,缸筒與缸蓋的連接形式,缸筒和前端蓋的連接采用螺栓連接，其特點(diǎn)是徑向尺寸小，重量輕，使用廣泛，端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，缸筒外徑需加工，且應(yīng)于內(nèi)徑同軸，裝卸需要用專門的工具，安裝時應(yīng)防止密封圈扭曲。,活塞和活塞桿的結(jié)構(gòu)形式,活塞的結(jié)構(gòu)形式,活塞和活塞桿的結(jié)構(gòu)形式,活塞桿,活塞和活塞桿的結(jié)構(gòu)形式,活塞桿內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下,第十二章 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算,總結(jié) 參考文獻(xiàn),總結(jié),歷時十幾周的畢業(yè)設(shè)計(jì)在緊張
17、有序中即將結(jié)束，回憶這個過程這段經(jīng)歷，感覺收益多多。當(dāng)我初涉設(shè)計(jì)時，主、客觀問題層出不窮，按著設(shè)計(jì)計(jì)劃，設(shè)計(jì)思路有序地進(jìn)行，圍繞升降機(jī)該題目，既了解了升降機(jī)的有關(guān)規(guī)范，又涉及到了專業(yè)知識，加強(qiáng)了自己的專業(yè)，拓寬了知識面。當(dāng)無數(shù)次的奔波于圖書館時，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)不僅僅是設(shè)計(jì)，還包括了實(shí)踐、耐心、耐力、毅力。這也是學(xué)校、老師讓我們設(shè)計(jì)的目的所在。設(shè)計(jì)即將結(jié)束了，體會了、學(xué)到了。在此我感謝學(xué)校給與我的培育之恩，老師的教育之情，更由衷地感謝，我本次設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師李莎老師，感謝李老師的細(xì)心指導(dǎo)。,參考文獻(xiàn),雷天覺主編 新編液壓工程手冊 北京：北京理工大學(xué)出版社 1998 黃宏甲、黃誼、王積偉主編 液壓與氣壓傳動 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2001 劉連山主編 流體傳動與控制 北京：人民交通出版社 1983 張利平、鄧鐘明主編 液壓氣動系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊 北京：機(jī)械工業(yè)出版社1997 成大先主編 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 第三版第三卷 化學(xué)工業(yè)出版社 2001 成大先主編 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 第四版第四卷 化學(xué)工業(yè)出版社 2002 路甬祥主編 液壓氣動設(shè)計(jì)手冊 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2003,
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