畢業(yè)設(shè)計(jì)液壓升降舞臺(tái)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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1、 液壓升降舞臺(tái)系統(tǒng) 摘 要 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是關(guān)于液壓升降舞臺(tái)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。首先對(duì)液壓升降舞臺(tái)作了簡(jiǎn)單的概述；接著分析了液壓升降舞臺(tái)的基本結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)，然后根據(jù)所要求的基本工參數(shù)和機(jī)械機(jī)構(gòu)，進(jìn)行了液壓系統(tǒng)的計(jì)算，從而對(duì)液壓元件進(jìn)行選型，然后在對(duì)所選擇的液壓升降舞臺(tái)的性能進(jìn)行了必要的驗(yàn)算，當(dāng)驗(yàn)算合格后，本設(shè)計(jì)給出了升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)的原理圖和電氣控制圖，并對(duì)此作出了詳細(xì)的分析。最后本文簡(jiǎn)單的說(shuō)明了液壓升降舞臺(tái)的安裝與

2、維護(hù)。目前，液壓升降舞臺(tái)正朝著長(zhǎng)距離，高速度，低摩擦的方向發(fā)展。近年來(lái)在液壓升降舞臺(tái)的設(shè)計(jì)、制造以及應(yīng)用方面，我國(guó)與國(guó)外先進(jìn)水平相比仍有較大差距,國(guó)內(nèi)在設(shè)計(jì)制造液壓升降舞臺(tái)過(guò)程中存在著很多不足，因而所需我們努力改進(jìn)的地方還有很多。 關(guān)鍵詞：液壓升降舞臺(tái) 機(jī)械結(jié)構(gòu) 液壓系統(tǒng)原理 電氣控制 The System Of Hydraulic Elevator Sage Abstract This gradua

3、tes design is about the system of hydraulic elevator stage.Firstly it introduces the hydraulic elevator stage in outline.Then this design analyses the basic structure and technological parameters of hydraulic elevator stage. After that it does a lot of computation about the system of hydraulic on t

4、he basis of he basic structure and technological parameters so that we can choose the hydraulic component.Afterwards it did a lot of examine about the performance of the hydraulic elevator stage.When examine meet the requirement ，this design presents the key diagram and electric controlling system d

5、iagram of hydraulic elevator stage system，besides，it also make a detailed analysis。Finally, this paper briefly explain the installation and maintenance of the hydraulic elevator stage.At present,the hydraulic elevator stage is developing toward Long distance, high speed, low friction.In recent yea

6、rs ,at the design, manufacturing and application of the hydraulic elevator stage，Our country and foreign advanced level still lags far behind.there are many shortcomings in the process of designing and making hydraulic elevator stage in our country.So we needed to improve in many areas. Key Wor

7、ds: hydraulic elevator stage technological parameters key diagram of hydraulic elevator system electric controlling system diagram 63 目 錄 摘 要 I Abstract II 一．緒論 1 1.1液壓技術(shù)的應(yīng)用與特點(diǎn) 1 1.1.1液壓技術(shù)的應(yīng)用 1 1.1.2液壓傳動(dòng)的特點(diǎn) 2 1.1.3液壓系統(tǒng)的組成 2 二．液壓升降舞臺(tái)結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 4

8、 2 .1升降舞臺(tái)的簡(jiǎn)介 4 2.2 升降舞臺(tái)的液壓系統(tǒng)方案的確定 5 2.2.1升降臺(tái)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 5 2.2.2 升降舞臺(tái)升降過(guò)程示意圖 6 2.2.3降臺(tái)工藝參數(shù) 7 三．升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 8 3.1執(zhí)行元件類型、數(shù)量、和安裝位置 8 3.2升降舞臺(tái)升降部分的設(shè)計(jì) 8 3.2.1 確定液壓系統(tǒng)的工作要求 8 3.2.2 分析液壓系統(tǒng)給的工況 8 3.2.3確定液壓缸的主要參數(shù) 9 四．液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析 14 4.1液壓回路的選擇 14 4.1.1確定油路方式 14 4.1.2確定調(diào)速方法 15 4.1.3速度換接回路的選擇 15 4.1.4換向

9、回路的選擇 15 4.1.5壓力控制回路的選擇 16 4.1.6其他回路的分析與選擇 16 4.2升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)工作原理圖的確定和分析 16 4.2.1升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)工作原理圖 16 4.2.2液壓系統(tǒng)組成及工作原理 17 4.3液壓元件的選擇 18 4.3.1 液壓泵及電動(dòng)機(jī)的選擇 18 4.3.2液壓閥的選擇 18 4.3.3流量控制閥 19 4.3.4 方向控制閥 20 4.3.5其它輔助元件的確定 20 4.4液壓元件的連接 23 4.5液壓系統(tǒng)的演算 23 4.5.1判斷流動(dòng)狀態(tài) 24 4.5.2壓力損失 24 4.5.3局部壓力損失（油液流經(jīng)閥

10、的損失） 24 五．液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算 25 5.1系統(tǒng)壓力損失計(jì)算以及泵壓力的調(diào)整 25 5.2系統(tǒng)發(fā)熱及溫升計(jì)算 26 六．電氣控制回路的設(shè)計(jì) 29 6.1液壓和電氣控制系統(tǒng) 29 6.2液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的仿真 30 七．升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)的安裝調(diào)試 38 7.1液壓系統(tǒng)的安裝 38 7.1.1系統(tǒng)安裝前注意事項(xiàng) 38 7.1.2系統(tǒng)安裝時(shí)的注意事項(xiàng) 38 7.1.3 系統(tǒng)安裝方法 40 7.2液壓系統(tǒng)的調(diào)試 41 7.2.1調(diào)試的目的 41 7.2.2調(diào)試的步驟 41 7.2.3調(diào)試的主要內(nèi)容 42 八.液壓系統(tǒng)污染的控制 44 8.1污染的控制 44

11、 8.1.1污染物種類和來(lái)源 44 8.1.2油液污染物的控制 45 8.2泄露控制 46 8.2.1控制泄露 46 8.2.2液壓系統(tǒng)泄露的排除方法 47 總結(jié) 49 參考文獻(xiàn) 50 致謝 51 一．緒論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是根據(jù)我們機(jī)械及其自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生，所掌握的專業(yè)知識(shí)而編寫的。它突出了液壓技術(shù)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械和電氣控制的有機(jī)地融合在一起，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體。本文主要介紹升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路、液壓系統(tǒng)的工作原理及各種液壓元件的選用。 1.1液壓技術(shù)的應(yīng)用與特點(diǎn) 1.1.1液壓技術(shù)的應(yīng)用 液壓技術(shù)是

12、涉及液體流動(dòng)和液體壓力規(guī)律的科學(xué)技術(shù)。近幾十年來(lái)，液壓技術(shù)發(fā)展非?？?，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)和國(guó)防等各個(gè)部門。 液壓傳動(dòng)主要應(yīng)用如下： (1)一般工業(yè)用液壓系統(tǒng)：坯料加工機(jī)械(注塑機(jī))、壓力機(jī)械(鍛壓機(jī))、重型機(jī)械(廢鋼壓塊機(jī))、機(jī)床(全自動(dòng)六角車床、平面磨床)等； (2)行走機(jī)械用液壓系統(tǒng)：工程機(jī)械(挖掘機(jī))、起重機(jī)械(汽車吊)、建筑機(jī)械(打樁機(jī))、農(nóng)業(yè)機(jī)械(聯(lián)合收割機(jī))、汽車(轉(zhuǎn)向器、減振器)等； (3)鋼鐵工業(yè)用液壓系統(tǒng)：冶金機(jī)械(軋鋼機(jī))、提升裝置(電極升降機(jī))、軋輥調(diào)整裝置等； (4)土木工程用液壓系統(tǒng)：防洪閘門及堤壩裝置(浪潮防護(hù)擋板)、河床升降裝置、橋梁操縱機(jī)構(gòu)和礦

13、山機(jī)械(鑿巖機(jī))等： (5)發(fā)電廠用液壓系統(tǒng)；渦輪機(jī)(調(diào)速裝置)、核發(fā)電廠等； (6)特殊技術(shù)用液壓系統(tǒng)：巨型天線控制裝置、測(cè)量浮標(biāo)、飛機(jī)起落架的收放裝置及方向舵控制裝置、升降旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)等； (7)船舶用液壓系統(tǒng)：甲板起重機(jī)械(絞車)、船頭門、艙壁閥、船尾推進(jìn)器等； (8)軍事工業(yè)用液壓系統(tǒng)：火炮操縱裝置、艦船減搖裝置、飛行器仿真等。 上述的概略說(shuō)明不包括所有應(yīng)用的可能性。目前，液壓傳動(dòng)技術(shù)在實(shí)現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低晚聲、長(zhǎng)壽命、高度集成化等方面都取得了很大的進(jìn)展。同時(shí)，由丁它與微電子技術(shù)次緊密配合，能在盡可能小的空間內(nèi)傳送出盡可能大的功率并加以準(zhǔn)確地控制，從而更

14、使它在各行各業(yè)中發(fā)揮出巨大作用。 1.1.2液壓傳動(dòng)的特點(diǎn) 與其他傳動(dòng)相比其優(yōu)點(diǎn)如下： (1)在同等體積下，液壓裝置能產(chǎn)生出更大的動(dòng)力。也就是說(shuō)，在同等功率下，液壓裝置的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，即：它具有大的功率密度或力密度，力密度在這里等于工作壓力； (2)按壓裝置容易做到對(duì)速度的無(wú)級(jí)凋節(jié)，而且調(diào)速范圍大，并且對(duì)速度的調(diào)節(jié)還可以在工作過(guò)程中進(jìn)行； (3)液壓裝置工作平穩(wěn)，換向沖擊小，便于實(shí)現(xiàn)頻繁換向； (4)液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)．能實(shí)現(xiàn)自潤(rùn)滑，使用壽命長(zhǎng)； (5)按壓裝置易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，可以很方便地對(duì)液體的流動(dòng)方向、壓力和流量進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，并能很容易地和電氣

15、、電子控制或氣動(dòng)控制結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)、操作。 (6)液壓元件易于實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和推廣使用 當(dāng)然，液壓傳動(dòng)還存在以下一些明顯缺點(diǎn)： (1)液壓傳動(dòng)中的泄漏和液體的可壓縮件，使這種傳動(dòng)無(wú)法保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比； (2)液壓傳動(dòng)有較多的能量損失(泄漏損失、摩擦損失等)，因此，傳動(dòng)效率相對(duì)低； (3)液壓傳動(dòng)對(duì)油溫的變化比較敏感不宜在較高或較低的溫度下工作; (4)液壓傳動(dòng)在出現(xiàn)故障時(shí)不易找出原因。 1.1.3液壓系統(tǒng)的組成 液壓傳動(dòng)裝置主要由以下五部分組成： 1)能源裝置——把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液液壓能的裝置。最常見(jiàn)的形式就是液壓泵，它給液壓系統(tǒng)

16、提供壓力油。 2)執(zhí)行裝置——把油液的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置。它可以是作直線運(yùn)動(dòng)的液壓缸，也可以是作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液壓馬達(dá)。 3)控制調(diào)節(jié)裝置——對(duì)系統(tǒng)中油液壓力、流量或流動(dòng)方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)裝置。例如溢流閥、節(jié)流閥、換向閥、開(kāi)停閥等這些元件的不同組合形成了不同功能的液壓系統(tǒng)。 4)輔助裝置——上述三部分以外的其它裝置，例如油箱、濾油器、油管等。它們對(duì)保證系統(tǒng)正常工作也有重要作用。 5）工作介質(zhì)：液壓系統(tǒng)中用量最大的工作介質(zhì)是液壓油，通常指礦物油 XX

17、XXX大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 二．液壓升降舞臺(tái)結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 2 .1升降舞臺(tái)的簡(jiǎn)介 隨著文化生活的日益豐富，人們對(duì)演出活動(dòng)中舞臺(tái)效果的要求越來(lái)越高，在比較高檔的文化娛樂(lè)場(chǎng)所，為了創(chuàng)造一種生動(dòng)活潑的立體演出效果，傳統(tǒng)的精靜止舞臺(tái)逐漸被摒棄，而代之以升降舞臺(tái)。現(xiàn)在在專業(yè)歌劇院、舞劇院、話劇院以及大型的音樂(lè)廳里都配備各種類型的升降舞臺(tái)，它能夠有效利用現(xiàn)場(chǎng)的有效空間，盡可能的減少傳動(dòng)裝置的占地面積保證舞臺(tái)平穩(wěn)升降，并且具有快速遷換布景，滿足舞臺(tái)工藝布置及舞美設(shè)計(jì)和劇目編導(dǎo)人員的需要，制造特殊氣氛和效果，根據(jù)不同表演流派需求改變舞臺(tái)的形式等。 目前國(guó)內(nèi)外采用的是滑動(dòng)螺母絲杠升降臺(tái)，普通

18、滑動(dòng)螺母絲杠副的特點(diǎn)是可以按需要設(shè)計(jì)成自鎖，這對(duì)載人升降臺(tái)是一個(gè)很好的優(yōu)點(diǎn)，但是，滑動(dòng)螺母絲杠副在設(shè)計(jì)成自鎖的條件下機(jī)械效率很低，理論上可達(dá)到40%，事實(shí)證明，由于加工精度、表面粗糙度、潤(rùn)滑條件、安裝條件的限制，真正能達(dá)到的機(jī)械效率只有20%～30%。而舞臺(tái)升降臺(tái)的載重較重，一般為10t左右，加上升降速度較快，最高達(dá)0.2m/s,這樣就必須要求所選電動(dòng)機(jī)的功率較大，一般為20kw以上，同時(shí)，由于舞臺(tái)升降臺(tái)一般要求變頻調(diào)速，這樣所選用的變頻器的容量較大，功率（容量）較大，成本上升，尤其是變頻器，隨容量的增大，成本急劇上升。因此，我們將金屬切削機(jī)床上采用的滾珠螺母絲杠副用于舞臺(tái)升降臺(tái)的升降傳動(dòng)，滾

19、珠螺母絲杠副具有較高的傳動(dòng)效率，但不能自鎖，這對(duì)載人升降舞臺(tái)來(lái)說(shuō)不安全，而滾珠螺母絲杠副的傳動(dòng)效率高于普通滑動(dòng)螺母絲杠副，且能自鎖，常用于垂直移動(dòng)的傳動(dòng)。滾柱螺母絲杠副要求絲杠直徑較粗，否則，絲杠螺紋與滾柱的環(huán)槽有可能發(fā)生干涉。這一要求在舞臺(tái)升降臺(tái)上是完全能滿足的，因?yàn)橛缮敌谐趟鶝Q定的絲杠長(zhǎng)度較長(zhǎng)，一般為5～7 m ，根據(jù)剛度要求，絲杠直徑本身就要求較粗。而采用液壓傳動(dòng)可實(shí)現(xiàn)高壓高速、大功率、高效率、低噪聲、長(zhǎng)壽命、高度集成化等方面的發(fā)展，與機(jī)械傳動(dòng)相比，采用液壓傳動(dòng)可減少換向沖擊、降低能量消耗、縮短換向時(shí)間，有效利用現(xiàn)場(chǎng)有效空間，減少傳動(dòng)裝置的占地面積，保證升降舞臺(tái)升降平穩(wěn)，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化

20、控制以及無(wú)級(jí)調(diào)速。 常用的幾種升降機(jī)構(gòu)的比較： (1)液壓升降機(jī)構(gòu)：采用液壓技術(shù)，升降平穩(wěn)、噪音低。 (2)垂直絲杠升降機(jī)構(gòu)：采用絲杠傳動(dòng)方式，可以實(shí)現(xiàn)雙層臺(tái)面的升降。根據(jù)需要可多塊組成升降臺(tái)群，能在行程范圍內(nèi)組成不同的臺(tái)階以滿足會(huì)議和演出的需要，是搭設(shè)”亭、臺(tái)、樓、閣”的理想道具。 (3)水平絲杠機(jī)械升降機(jī)構(gòu)：該結(jié)構(gòu)的升降臺(tái)具有土建配合量小，所需基坑淺、行程大、運(yùn)行平穩(wěn)、噪音低、定位準(zhǔn)確、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。采用水平絲杠傳動(dòng)，通過(guò)剪叉結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)臺(tái)面的升降運(yùn)動(dòng)，在行程范圍內(nèi)可任意停止。 (4)鏈條式升降機(jī)構(gòu)：有良好的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，可保證設(shè)備運(yùn)行時(shí)無(wú)傾斜。 (5)齒輪齒條式升降機(jī)構(gòu)：傳

21、動(dòng)精確，造價(jià)高。 (6)螺旋器升降機(jī)構(gòu)：具有普通升降臺(tái)的全部功能，主要特點(diǎn)是設(shè)備占用基坑小，行程大。設(shè)備高度僅200～500mm，行程可達(dá)14m。對(duì)于舞臺(tái)建在二層以上的建筑物，因空間受到限制的劇場(chǎng)尤為適合。 從上面的比較可知，液壓式升降機(jī)構(gòu)升降平穩(wěn)、噪音低、使用壽命長(zhǎng)、承受載荷大而且控制相對(duì)簡(jiǎn)單，應(yīng)用在舞臺(tái)設(shè)備中比較合適。 2.2 升降舞臺(tái)的液壓系統(tǒng)方案的確定 此次設(shè)計(jì)中是將液壓傳動(dòng)技術(shù)應(yīng)用于舞臺(tái)的升降中，升降舞臺(tái)的升降功能是由4根液壓缸頂升叉架完成， 4根液壓缸的同步由帶補(bǔ)正裝置的同步回路完成。升降臺(tái)是液壓系統(tǒng)的重要應(yīng)用領(lǐng)域，升降臺(tái)液壓系統(tǒng)也是比較成熟的技術(shù)。但此套

22、大型設(shè)備不能簡(jiǎn)單地套用，必須解決好以下問(wèn)題，方可靠保證舞臺(tái)平穩(wěn)升降。 （1）保證動(dòng)作平穩(wěn)，舞臺(tái)上載重量變化比較大，且液壓缸在升降過(guò)程中隨叉架角度變化較大，因此液壓缸負(fù)載變化較大，液壓系統(tǒng)必須要能克服負(fù)載變化對(duì)速度產(chǎn)生的影響，確保機(jī)構(gòu)無(wú)沖擊的平穩(wěn)運(yùn)行； （2）根據(jù)舞臺(tái)承受的動(dòng)靜載荷，速度要求，經(jīng)過(guò)計(jì)算，得出上升過(guò)程中液壓缸無(wú)桿腔工作壓力約為1~3MPA，單根液壓缸理論流量為32.739.5L/min； （3）下降過(guò)程主要靠自重，但必須加以控制，尤其是大型設(shè)備，一旦失去控制，極其危險(xiǎn)。 2.2.1升降臺(tái)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 該升降臺(tái)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

23、要起傳遞和支撐作用，液壓系統(tǒng)主要提供動(dòng)力，他們兩者共同作用實(shí)現(xiàn)升降機(jī)的功能。 其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖如下圖所示： 圖2-1 升降舞臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 上圖所示即為單個(gè)升降舞臺(tái)的基本結(jié)構(gòu)形式，其中1是工作平臺(tái)，2是活動(dòng)鉸鏈，3為固定鉸鏈，4為支架，5是液壓缸，6為底座。4（支架）主要起支撐作用和運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化形式的作用，一方面支撐舞臺(tái)的載荷，一方面通過(guò)其鉸接將液壓缸的伸縮運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為舞臺(tái)的升降運(yùn)動(dòng)，1（工作平臺(tái)）與載荷直接接觸，將載荷轉(zhuǎn)化為均布載荷，從而增強(qiáng)局部承載能力。下底架主要起支撐和載荷傳遞作用，它不僅承

24、擔(dān)著整個(gè)舞臺(tái)的重量，而且能將作用力傳遞到地基上。通過(guò)這些機(jī)構(gòu)的相互配合，實(shí)現(xiàn)升降舞臺(tái)的穩(wěn)定和可靠運(yùn)行。兩支架在0點(diǎn)鉸接，支架的一端分別固定在平臺(tái)和底座上，另一端采用滾輪滑動(dòng)，通過(guò)活塞桿的伸縮和鉸接點(diǎn)0的作用實(shí)現(xiàn)舞臺(tái)升降平穩(wěn)。而且該機(jī)構(gòu)要求基坑較淺，從而可以節(jié)約投資，液壓缸左右對(duì)稱布置，工作時(shí)總體水平方向上受到的合力為零，使得臺(tái)面水平方向不發(fā)生運(yùn)動(dòng)，只是垂直方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 2.2.2 升降舞臺(tái)升降過(guò)程示意圖 圖2-2升降舞臺(tái)升降示意圖 當(dāng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)，三個(gè)臺(tái)面同時(shí)升起，舞臺(tái)1升高高度為1m，舞臺(tái)2升高高度為2m，舞臺(tái)3為3m，升降速度相同。在下面的計(jì)算

25、過(guò)程中，我們按舞臺(tái)3的結(jié)構(gòu)來(lái)計(jì)算，當(dāng)結(jié)構(gòu)3滿足時(shí)，其他2個(gè)同時(shí)滿足。 2.2.3降臺(tái)工藝參數(shù) 相關(guān)工藝參數(shù)為： 單個(gè)平臺(tái)尺寸：16m2m 升降行程：1~3m 升降速度：0.2m/s 靜載荷：4000kg/㎡ 動(dòng)載荷：2000kg/㎡ 電源：380v,50Hz 三．升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1執(zhí)行元件類型、數(shù)量、和安裝位置 表3-1執(zhí)行元件類型選擇 運(yùn)動(dòng)形式 往復(fù)直線運(yùn)動(dòng) 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 往復(fù)擺動(dòng) 短行程 長(zhǎng)行程 高速 低速 擺動(dòng)液壓馬達(dá) 執(zhí)行

26、元件的類型 活塞缸 柱塞缸 液壓馬達(dá)和絲杠螺母機(jī)構(gòu) 高速液壓馬達(dá) 低速液壓馬達(dá) 根據(jù)上表選擇執(zhí)行元件類型為活塞缸（A1=2A2)，再根據(jù)其運(yùn)動(dòng)要求進(jìn)一步選擇液壓缸類型為雙作用單活塞桿無(wú)緩沖式液壓缸。符號(hào)位： 數(shù)量：該升降平臺(tái)為雙單叉結(jié)構(gòu)，故其采用的液壓缸數(shù)量為4個(gè)完全相同的液壓缸，其運(yùn)動(dòng)完全是同步的，但其精度要求不是很高。 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(dòng)，安裝的位置為簡(jiǎn) 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(guò)橫梁活塞的推力逐次向外傳

27、遞，使升降機(jī)升降，完成舞臺(tái)的升降。 3.2升降舞臺(tái)升降部分的設(shè)計(jì) 3.2.1 確定液壓系統(tǒng)的工作要求 根據(jù)工作要求，確定該系統(tǒng)的工作循環(huán)為：快速前進(jìn)——工進(jìn)——工退——原位停止，根據(jù)具體加工求計(jì)算得出：快速前進(jìn)時(shí)的速度為4500mm/min(0.075m/s)，工作進(jìn)給時(shí)的速度應(yīng)在20~120mm/min(0.0003~0.002m/s)范圍內(nèi)作無(wú)級(jí)調(diào)速，臺(tái)面最大工進(jìn)行程為3m,工退行程為3m，運(yùn)動(dòng)部件自身重為0.6t，啟動(dòng)換向時(shí)間為△t=0.05s,系統(tǒng)豎直放置的垂直導(dǎo)軌的靜摩擦系數(shù)為fs=0.2,動(dòng)摩擦系數(shù)為fk=0.1,油缸機(jī)械效率ηcm取為0.9。 3.2.2 分析液壓系

28、統(tǒng)給的工況 啟動(dòng)加速階段： F=(Fs+Fi)/ηcm=(fsG+G△v/g△t)/ηcm =(0.25880+58800.075/9.80.05)/0.9 =2306.67N 工進(jìn)階段： F=Fw/ηcm=58800.1/0.9=653.33N 工退階段： F= Fw/ηcm=58800.1/0.9=653.33N 表3-2液壓系統(tǒng)在各階段的速度與負(fù)載 階段 速度v(m/s) 負(fù)載F/N 啟動(dòng)加速 0.075 2306.67 工進(jìn) 0.0003~0.002 653.33 工退 0.0003~0.002 653.33

29、 3.2.3確定液壓缸的主要參數(shù) 1. 初選液壓缸的工作壓力 表3-3 按負(fù)載選擇壓力 負(fù)載（KN） <5 5~10 10~20 20~30 30~50 >50 工作壓力/mpa <=1 1.5~2 2.5~3 3~4 4~5 >5 表3-4按設(shè)備類型選擇系統(tǒng)工作壓力 設(shè)備類型 機(jī)床 農(nóng)業(yè)機(jī)械，小型工程機(jī)械，建筑機(jī)械，液壓鑿巖機(jī) 液壓機(jī)，大中型挖掘機(jī)，重型機(jī)械，起重運(yùn)輸機(jī)械 磨床 組合機(jī)床 龍門刨床 拉床 工作壓力/mpa 0.8~2 3~5 2~8

30、 8~10 10~18 20~32 由計(jì)算得出各階段負(fù)載的最大值查表3-3和表3-4，取液壓缸的工作壓力為0.8MPa。 2. 確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 表3-5液壓缸參考背壓 系統(tǒng)類型 背壓 Pb105/Pa 回油路上有節(jié)流閥的調(diào)速系統(tǒng) 2~5 回油路上有調(diào)速閥的調(diào)速系統(tǒng) 5~8 回油路上裝有背壓閥 5~15 帶補(bǔ)油泵的閉式回路 8~15 根據(jù)表3-2得最大負(fù)載為啟動(dòng)加速階段負(fù)載：F=2306.67N,液壓缸壓力為0.8mpa，且為了防止負(fù)載的突然消失，改液壓缸采用背壓，則參照表3-5，選背壓為P2=0.6mpa。則： A===0.004

31、8561（m2） 則活塞直徑： D===0.078652m 式中：D—活塞桿直徑缸、筒內(nèi)徑，單位為m F—無(wú)桿腔推力，單位為N P—工作壓力，單位為MPa —液壓缸機(jī)械效率，取=0.95 查設(shè)計(jì)手冊(cè)，液壓缸內(nèi)徑系列將所計(jì)算的值圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，取D=100mm。 活塞桿直徑的確定 活塞桿直徑根據(jù)受力情況和液壓缸的結(jié)構(gòu)形式來(lái)確定由參考文獻(xiàn)[8]可知： 受拉時(shí)： （3-1） 受壓時(shí)：， （3-2）

32、 ， （3-3） ， （3-4） 為了實(shí)現(xiàn)快進(jìn)與快退速度相同，采用差動(dòng)連接，則d=0.707D,所以d=0.707D= 70mm 查得d=70mm,符合活塞桿標(biāo)準(zhǔn)直徑系列，由D=100mm,d=70mm計(jì)算液壓缸無(wú)桿腔有效工作面積為A1=78.5C㎡ 有桿腔有效工作面積為A2=40.1C㎡ 假定工作進(jìn)給采用調(diào)速閥調(diào)速，查產(chǎn)品樣本，調(diào)速閥最小穩(wěn)定流量為Qmin=0.05L/min,因?yàn)楣ぷ鬟M(jìn)給最小速度為Vmin=20mm/min, 則Qmin/Vmi

33、n=0.051010/20=25cm＜A2＜A1 因此能滿足低速穩(wěn)定性要求。 3. 計(jì)算液壓缸的工作壓力、流量以及功率 （1） 計(jì)算工作壓力(P1=) 根據(jù)有關(guān)資料，系統(tǒng)的背壓在0.5~0.8MPa范圍內(nèi)選取。暫時(shí)規(guī)定，工作進(jìn)給的的背壓為Pb=0.8MPa 快速進(jìn)給時(shí)的背壓為Pb=0.5MPa。液壓缸在工作循環(huán)各階段的工作壓力P1可按下面公式計(jì)算得出： 工作進(jìn)給階段(無(wú)桿腔進(jìn)油)： P1=F/A1+ PbA2/A1=653.31010/78.5+0.840.1/78.5=0.49MPa 快速退回階段（有桿腔進(jìn)油）： P1=F/A2+A1P

34、b/A2=653.31010/40.1+0.578.5/40.1=1.11MPa 快速前進(jìn)階段: P1=F/A1-A2+A2Pb/A1-A2=653.31010/78.5-40.1+40.10.510101O/78.5-40.1=0.69MPa (2) 計(jì)算液壓缸的流量(q=A1v2) 根據(jù)快進(jìn)快退速度V1=0.075m/s,工進(jìn)速度V2=0.02m/s計(jì)算液壓缸各階段所應(yīng)輸入的流量。 工進(jìn)階段： Q1=A1V2=78.50.002/1010=0.96L/min 快退階段： Q1=A2V1=40.10.075/1010=18L/min 快退階段： Q1=(A1-A2)V1=

35、(78.5-40.1)0.075/1010=17.3L/min (3) 計(jì)算液壓缸的輸入功率(P=p1q） 工進(jìn)階段： P=P1Q1=0.4916=7.84W=0.00784KW 快退階段： P=P1Q1=1.1118=33W=0.33KW 快退階段： P=P1Q1=0.6917.3=200.1W=0.2001KW 將以上計(jì)算得出的壓力、流量、功率列于表三中 表3-6液壓缸在各工作階段的壓力、流量及功率 階段 工作壓力P/Pa 輸入流量Q(L/min) 輸入功率P/kw 工進(jìn)階段 0.49 0.96 0.00784 快速退回 1.11

36、18 0.33 快速前進(jìn) 0.69 17.3 0.2001 4 液壓缸壁厚，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度，液壓缸缸筒長(zhǎng)度的確定 ① 液壓缸壁厚的確定 液壓缸壁厚由結(jié)構(gòu)和工藝要求等確定，其強(qiáng)度一般滿足要求，通常不需演算。當(dāng)液壓缸工作壓力較高或缸筒內(nèi)經(jīng)較大時(shí)，需對(duì)其薄壁處進(jìn)行強(qiáng)度校核。壁厚由下式確定： 式中： D——液壓缸內(nèi)徑 （m） ——缸體壁厚 （cm） ——液壓缸最高工作壓力 （Pa） 一般取=（1.2-1.3）p 缸體材料的許用應(yīng)力 鋼材取 代入數(shù)據(jù)： δ≧1.30.8101010／21001010=0

37、.052cm 考慮到液壓缸的加工要求，將其壁厚適當(dāng)加厚，取壁厚。 ② 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度，液壓缸缸筒長(zhǎng)度 活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支撐面中點(diǎn)到導(dǎo)向滑動(dòng)面中點(diǎn)的距離為活塞的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H，如下圖所示，如果最小導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)小，將會(huì)使液壓缸的初始撓度增大，影響其穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有最小導(dǎo)向長(zhǎng)度，對(duì)于一般的液壓缸，液壓缸最大行程為L(zhǎng)，缸筒直徑為D時(shí)，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H. 圖3-7液壓缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 液壓缸的缸筒長(zhǎng)度L主要有活塞最大工作行程決定，一般缸筒長(zhǎng)度不超過(guò)內(nèi)徑的20倍。 活塞寬度度b=（0.6~1）D=0.6100=60mm 活塞桿導(dǎo)向

38、長(zhǎng)度H=（0.6~1.5）d=1.070=70mm 通常L≦(20~30)D=20100~30100=2000mm~3000mm=1000mm 即H≧100/20＋10/2=10cm=100mm 取為100mm 導(dǎo)向套滑動(dòng)面長(zhǎng)度，在D<80mm時(shí)，取A=(0.6~1.5)D，在D>=80mm時(shí)，取A=(0.6~1)D，當(dāng)導(dǎo)向套長(zhǎng)度不夠時(shí)，不宜過(guò)分增大A和B，必要時(shí)可在導(dǎo)向套和活塞之間加一隔套，隔套的長(zhǎng)度由最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H確定。 四．液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析 4.1液壓回路的選擇 4.1.1確定油路方式 油路循環(huán)方式可以分為開(kāi)式和閉

39、式兩種，其各自特點(diǎn)及相互比較見(jiàn)下表： 表4-1油路循環(huán)方式 油液循環(huán)方式 開(kāi)式 閉式 散熱條件 較方便，但油箱較大 較好，需用輔泵換油冷卻 抗污染性 較差，但可用壓力油箱或其他改善 較好，但油液過(guò)濾要求較高 系統(tǒng)效率 管路壓力損失較大，用節(jié)流調(diào)速效率低 管路壓力損失較小，容積調(diào)速效率高 限速制動(dòng)形式 用平衡閥進(jìn)行能耗限速，用制動(dòng)閥進(jìn)行能耗制動(dòng)，可引起油液發(fā)熱 液壓泵由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)時(shí)，限速及自動(dòng)過(guò)程中拖動(dòng)電機(jī)能向電網(wǎng)輸電，回收部分能量 其他 對(duì)泵的自吸性能要求較高 對(duì)主泵的自吸性能要求較低

40、 油路循環(huán)方式的選擇主要取決于液壓系統(tǒng)的調(diào)速方式和散熱條件。 比較上述兩種方式的差異，再根據(jù)升降舞臺(tái)的性能要求，可以選擇的油路循環(huán)方式為開(kāi)式系統(tǒng)，因?yàn)樵撋禉C(jī)主機(jī)和液壓泵要分開(kāi)安裝，具有較大的空間存放油箱，而且要求該升降機(jī)的結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單，開(kāi)始系統(tǒng)剛好能滿足上述要求。 油源回路的原理圖如下所示： 圖4-2油路回路原理圖 1.油缸2.過(guò)濾器3.溫度計(jì)4.液位計(jì)5.電動(dòng)機(jī)6.液壓泵7.溢流閥8.壓力表 當(dāng)系統(tǒng)中有多個(gè)液壓執(zhí)行元件時(shí)，開(kāi)始系統(tǒng)按照油路的不同連接方式

41、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)方式是除了第一個(gè)液壓元件的進(jìn)油口和最后一個(gè)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(gè)液壓元件同時(shí)動(dòng)作時(shí)，其速度不隨外載荷變化，故輕載時(shí)可多個(gè)液壓執(zhí)行元件同時(shí)動(dòng)作。 4.1.2確定調(diào)速方法 調(diào)速方法有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速、聯(lián)合調(diào)速。在設(shè)計(jì)中選用節(jié)流調(diào)速回路，。節(jié)流調(diào)速一般采用定量泵，用流量控制閥改變輸出輸入液壓執(zhí)行元件的流量來(lái)調(diào)節(jié)速度。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) ，但其速度負(fù)載特性差，效率低，發(fā)熱大

42、。 4.1.3速度換接回路的選擇 速度換接回路的形式常用行程閥或電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，行程閥具有換接平穩(wěn)、工作可靠、換接位置精度高、電磁閥具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制靈活、調(diào)整方便的特點(diǎn)。 4.1.4換向回路的選擇 根據(jù)執(zhí)行元件對(duì)換向性能功能的要求選擇換向閥機(jī)能和控制方式。在本設(shè)計(jì)中多采用電磁換向閥實(shí)現(xiàn)回路的換向，它具有操作方便、便于布置、低速換向的特點(diǎn)。 4.1.5壓力控制回路的選擇 本設(shè)計(jì)中采用了節(jié)流調(diào)速，常用溢流閥組成限壓、安全、保護(hù)回路。 4.1.6其他回路的分析與選擇 根據(jù)升降舞臺(tái)的要求，本設(shè)計(jì)中選用了多缸同步回路、順序動(dòng)作回路、平衡回路、鎖緊回

43、路和卸荷回路等。在選擇回路中對(duì)同步回路和順序動(dòng)作回路進(jìn)行詳細(xì)分析。 （1） 多缸同步回路 同步回路是保持兩個(gè)或兩個(gè)以上的液壓缸在運(yùn)動(dòng)中保持相同的位移或相同的速度，常用的有：（a）帶補(bǔ)償措施的串聯(lián)液壓缸同步回路；（b）調(diào)速閥控制的的同步回路；（3）機(jī)械連接同步回路。 （b）調(diào)速閥控制的同步回路 在這個(gè)回路中，兩個(gè)調(diào)速閥分別調(diào)節(jié)兩液壓缸活塞的運(yùn)動(dòng)速度，仔細(xì)調(diào)整兩個(gè)調(diào)速閥的開(kāi)口，可使兩液壓缸在同一個(gè)方向上實(shí)現(xiàn)速度同步，這種同步回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并且速度可調(diào)，但是由于油溫變化及調(diào)速閥性能差異的影響,顯然這種回路不易保證位置同步、且調(diào)整麻煩，速度同步精度較低，一般在5%~7%之間。

44、 （c）機(jī)械聯(lián)接同步回路 其特點(diǎn)是：回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，但只適用于兩缸載荷相差不大的場(chǎng)合，連接應(yīng)具有良好的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)和剛性，否則會(huì)出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。 （2） 順序同步回路 常用的順序動(dòng)作回路可分為壓力控制，行程控制和時(shí)間控制三類，其中前兩類使用較多。 表4-3 電磁鐵的動(dòng)作 電磁鐵 動(dòng)作 YA1 YA2 YA3 YA4 YA5 快速上升 + - + - - 勻速上升 + - + - - + 下降 - + - + - 停止 - - - - - 4.2升

45、降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)工作原理圖的確定和分析 4.2.1升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)工作原理圖 圖4-4液壓系統(tǒng)原理圖 1液壓缸；2過(guò)濾器；3溫度計(jì)；4液位計(jì)；5電機(jī)；6液壓泵； 7溢流閥；8壓力表；9分流閥；10、11三位四通電磁換向閥； 12、15單項(xiàng)節(jié)流閥；13、14節(jié)流閥；16、17、18、19液壓缸； 20二位二通電磁換向閥；21調(diào)速閥 4.2.2液壓系統(tǒng)組成及工作原理 當(dāng)按下啟動(dòng)動(dòng)按鈕電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，液壓泵開(kāi)始工作，把油箱的油通過(guò)分流閥等量分流到兩個(gè)三位四通的電磁換向閥。 當(dāng)按下快速上升按鈕，電磁鐵得電，換向閥1工作在左位，換向閥2工作在右位。油液通過(guò)節(jié)流閥流向

46、四個(gè)液壓缸，四個(gè)液壓缸同步快速上升，油液再通過(guò)節(jié)流閥在流回油箱。當(dāng)液壓缸上升到上限位置碰到行程開(kāi)關(guān)，電磁鐵失電，兩換向閥同時(shí)換中位，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)保壓。 當(dāng)按下勻速上升按鈕，電磁鐵得電，換向閥1工作在左位，換向閥2工作在右位。油液通過(guò)節(jié)流閥流向四個(gè)液壓缸，四個(gè)液壓缸同步勻速上升，油液再通過(guò)節(jié)流閥在流回油箱。當(dāng)液壓缸上升到上限位置碰到行程開(kāi)關(guān)，電磁鐵失電，兩換向閥同時(shí)換中位，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)保壓。 當(dāng)按下下降按鈕，電磁鐵得電，換向閥1工作在右位，換向閥2工作在左位，油液再通過(guò)單向閥在流回油箱。當(dāng)液壓缸下降到下限位置碰到行程開(kāi)關(guān)，電磁鐵失電，兩換向閥同時(shí)換中位，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)卸荷。 當(dāng)液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障等要求緊急

47、停止時(shí)，按下停止按鈕，電磁閥復(fù)位，電磁閥都失電，兩個(gè)換向閥都置中位，整個(gè)系統(tǒng)停止。 4.3液壓元件的選擇 4.3.1 液壓泵及電動(dòng)機(jī)的選擇 由表3-6得已知液壓缸的工作壓力在快退階段達(dá)到最大。設(shè)進(jìn)油路壓力損失∑△P=0.5MPa ，則液壓泵的最高工作壓力為:Pp≧P1+∑ΔP1=1.11+0.5=1.61MPa 因此，液壓泵的額定壓力可以取為（1.61+1.6125%）MPa=2.01MPa。將流量值18L/min代入公式Qq≧k1∑qmax中，（其中k1為系統(tǒng)的泄漏修正系數(shù)，一般取為k1=1.1~1.3）分別求出快進(jìn)及工進(jìn)階段的供油量。 快進(jìn)快退時(shí)泵的供油量為：Q

48、p≧kq=1.118=19.8L/min 工進(jìn)時(shí)泵的流量為：Qp≧kq=1.10.94=1.04L/min 考慮到節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中溢流閥的性能特點(diǎn)，應(yīng)加上溢流閥穩(wěn)定工作時(shí)的最小溢流量一般取為3L/min。 查產(chǎn)品樣本，選擇小泵排量V=25ml/min的TB1型的單聯(lián)葉片泵，額定轉(zhuǎn)速n=960r/min， 則泵的額定溢流量為Qp=Vηpv=259600.90.001L/min=22L/min 。 由表3-6可以看出，快退階段功率最大，所以根據(jù)快退階段功率計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率。 設(shè)快退時(shí)進(jìn)油路的壓力損失為∑△P1=0.2MPa,液壓泵的總效率為p=0.7,則

49、電動(dòng)機(jī)功率為 Pp=PpQp/ηp=(p1+Σ△p1)Qp/ηp=(1.11+0.2)1.61000/600.7=673w 查電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品樣本，選用Y901-6型異步電動(dòng)機(jī)P=1.1KW,n=910r/min。 4.3.2液壓閥的選擇 根據(jù)液壓系統(tǒng)原理圖計(jì)算液壓閥在不同工況時(shí)的工作壓力和最大實(shí)際流量，將計(jì)算值填入表壓力控制閥的選用原則 壓力：壓力控制閥的額定壓力應(yīng)大于液壓系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最高壓力，以保證壓力控制閥正常工作。 壓力調(diào)節(jié)范圍：系統(tǒng)調(diào)節(jié)壓力應(yīng)在壓力調(diào)節(jié)范圍之內(nèi)。 流量：通過(guò)壓力控制閥的實(shí)際流量應(yīng)小于壓力控制閥的額定流量。 結(jié)構(gòu)類型：根據(jù)結(jié)構(gòu)類性及工作原理，壓力控制閥可以分

50、為直動(dòng)型和先導(dǎo)型兩種，直動(dòng)型壓力控制閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高，但壓力受流量的變化影響大，調(diào)壓偏差大，不適用在高壓大流量下工作。但在緩沖制動(dòng)裝置中要求壓力控制閥的靈敏度高，應(yīng)采用直動(dòng)型溢流閥，先導(dǎo)型壓力控制閥的靈敏度和響應(yīng)速度比直動(dòng)閥低一些，調(diào)壓精度比直動(dòng)閥高，廣泛應(yīng)用于高壓，大流量和調(diào)壓精度要求較高的場(chǎng)合。 此外，還應(yīng)考慮閥的安裝及連接形式，尺寸重量，價(jià)格，使用壽命，維護(hù)方便性，貨源情況等。 在有些液壓系統(tǒng)中，有時(shí)需要流量不大的高壓油，這時(shí)可考慮用增壓回路得到高壓，而不用單設(shè)高壓泵。液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)中，某段時(shí)間不需要供油，而又不便停泵的情況下，需考慮選擇卸荷回路。 在系統(tǒng)的某個(gè)局部，工

51、作壓力需低于主油源壓力時(shí)，要考慮采用減壓回路來(lái)獲得所需的工作壓力。所以升降臺(tái)的壓力控制由定量泵供油，用溢流閥調(diào)節(jié)所需壓力，并保持恒定。 根據(jù)上述選用原則，可以選擇直動(dòng)型壓力閥，根據(jù)調(diào)定壓力及流量和相關(guān)參數(shù)，可以選擇DBD式直動(dòng)式溢流閥，相關(guān)參數(shù)如下： 型號(hào)：DBDS6G10 最低調(diào)節(jié)壓力：5MPa 流量： 40L/min 介質(zhì)溫度： 4.3.3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(guò)流量控制閥的流量應(yīng)小于該閥的額定流量。 測(cè)量范圍：流量控制閥的流

52、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(shí)，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。 該升降機(jī)液壓系統(tǒng)中所使用的流量控制閥有分流閥和單向分流閥，單向分流閥的規(guī)格和型號(hào)如下： 型號(hào)： FDL-B10H 公稱通徑：10mm 公稱流量: P,O口 40L/min A，B口 20L/min 連接方式：管式連接 重量：4Kg 分流閥的型號(hào)為：FL-B10 公稱通徑：10mm 公稱流量：P、O口 40L/min A、B口 20L/min 連

53、接方式：管式連接 重量：4Kg 4.3.4 方向控制閥 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(shí)的通路形式。 操縱方式：選擇合適的操縱方式，如手動(dòng)，電動(dòng)，液動(dòng)等。 使用分流閥，既可以使四個(gè)液壓缸的進(jìn)油流量相等，也可以使兩缸的回油量相等，從而液壓缸往返均同步。為滿足四個(gè)液壓缸的流量需要，本回路即是。分流集流閥亦只能保證速度同步，同步精度一般為2-5%。按下上升啟動(dòng)四個(gè)液壓缸同步上升，液壓缸上升到上限位置碰到行程開(kāi)關(guān)換向閥換中位，系統(tǒng)壓力保持不變

54、。按下下降按鈕四個(gè)液壓缸同步下降，下降到下限位置碰到行程開(kāi)關(guān)換向閥換中位，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)卸荷。 方向控制閥在該系統(tǒng)中主要是指電磁換向閥，通過(guò)換向閥處于不同的位置，來(lái)實(shí)現(xiàn)油路的通斷。所選擇的換向閥型號(hào)及規(guī)格如下： 型號(hào)：4WE5E5OF 額定流量：15L/min 消耗功率：26KW 電源電壓： 工作壓力：A.B.P腔 T腔： 重量：1.4Kg 4.3.5其它輔助元件的確定 ①油管 油管的內(nèi)徑取決于管路的種類及管內(nèi)液體的流速和油管直徑d。 具體可由下式確定：

55、 式中：—油管直徑，單位為； —油管內(nèi)液體的流量，單位為； —油管內(nèi)的允許流速，單位為； 由于本系統(tǒng)液壓缸差動(dòng)連接快進(jìn)時(shí)，油管內(nèi)通油量最大，其實(shí)際流量約為泵額定流量的兩倍， 故Q=222=44L/min。 （1）吸油管，取V0=0.5m/s~1.5m/s，本設(shè)計(jì)中取為：V0=0.7m/s。 代入數(shù)據(jù)： =36.53取圓整值為：d=38mm （2）回油管 回油管，取V0=1.5m/s~2.5m/s，本設(shè)計(jì)中取為：V0=2m/s 代入數(shù)據(jù)：=21.6 取圓整值為：d=2

56、2mm （3）壓力油管 壓力油管：取V0=3m/s~4m/s，本設(shè)計(jì)中取為：V0=3m/s 代入數(shù)據(jù)： =17.6取圓整值為：d=18mm （4）油管壁厚： 升降舞臺(tái)系統(tǒng)中的油管可用橡膠軟管和尼龍管作為管道，橡膠軟管裝配方便，能吸收液壓系統(tǒng)中的沖擊和振動(dòng)，尼龍管是一種很有發(fā)展前途的非金屬油管，用于低壓系統(tǒng).本系統(tǒng)采用的油管內(nèi)徑統(tǒng)一為18。 ②過(guò)濾器 過(guò)濾器選擇應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： 1）具有足夠大的通油能力，壓力損失小，一般過(guò)濾器的通油能力大于實(shí)際流量的二倍，或大于管路的最大流量。 （2）過(guò)濾精度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，一般液壓系統(tǒng)的壓力不同，對(duì)過(guò)濾精度的要求也不同，系統(tǒng)壓力越高，要

57、求液壓元件的間隙越小，所以過(guò)濾精度要求越高，過(guò)濾精度與液壓系統(tǒng)壓力的關(guān)系如表5-2所示： 表4-5過(guò)濾精度與液壓系統(tǒng)的壓力關(guān)系 系統(tǒng)類型 一般液壓系統(tǒng) 伺服系統(tǒng) 壓力MPa <7 >7 35 過(guò)濾精度 <25-20 <25 <10 <5 （3）濾芯應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，過(guò)濾器的實(shí)際壓力應(yīng)小于樣本給出的工作壓力。 （4）濾芯抗腐蝕性能好，能在規(guī)定的溫度下長(zhǎng)期工作。 根據(jù)上述原則，考慮到螺桿泵的流量，選定過(guò)濾器為燒結(jié)式過(guò)濾器，其型號(hào)及具體參數(shù)如下所示： 吸油過(guò)濾器：查產(chǎn)品樣本手冊(cè)WU-10080型，額定壓力為1.6MPa流量100L/min過(guò)濾精度80μm

58、 回油過(guò)濾器：查查品樣本手冊(cè)，采用RS60100A10CF,額定壓力為1.0MPa報(bào)警壓力為0.25MPa過(guò)濾精度為10μm ③ 油箱容積的確定 油箱在系統(tǒng)中的主要功能為：儲(chǔ)存系統(tǒng)所需要的足夠的油液，散發(fā)系統(tǒng)工作時(shí)產(chǎn)生的一部分熱量，分離油液中的氣體及沉淀污物。 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(wú)回油時(shí)。最低液面應(yīng)在進(jìn)口過(guò)濾器之上，保證不會(huì)吸入空氣，當(dāng)系統(tǒng)有大量回油而無(wú)供油時(shí)或系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，油液返回油箱時(shí)，油液不致溢出。 初始設(shè)計(jì)時(shí)，可依據(jù)使用情況，按照經(jīng)驗(yàn)公式確定油箱容積由參考文獻(xiàn)[5]可知：

59、 （6-6） 式中：—油箱的容積，單位為L(zhǎng) —液壓泵的流量，單位為 —經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，見(jiàn)下表: 表4-6 經(jīng)驗(yàn)系數(shù) 經(jīng)驗(yàn)系數(shù) 行走機(jī)械 低壓系統(tǒng) 中壓系統(tǒng) 鍛壓系統(tǒng) 冶金機(jī)械 1—2 2—4 5—7 6—12 10 則V=(5~7)aρ=(5~7)58=(290~406)L，式中aρ為泵的額定排量 ④ 溫度計(jì)的選擇 液壓系統(tǒng)常用接觸式溫度計(jì)來(lái)顯示油箱內(nèi)工作介質(zhì)的溫度，接觸式溫度計(jì)有膨脹式和壓力式。本系統(tǒng)中選用膨脹式，其相關(guān)參數(shù)如下： 型號(hào)：WNG-11

60、 測(cè)量范圍：-30℃~50℃，0℃~50℃，0℃~500℃ 名稱：內(nèi)表式工業(yè)玻璃溫度計(jì) ⑤ 壓力表選擇 壓力表安裝于便于觀察的地方。其選擇如下： 型號(hào)：Y-60 測(cè)量范圍：0~4Mpa 名稱：一般彈簧管壓力表 4.4液壓元件的連接 液壓元件的連接可以分為螺紋連接、板式連接，集中塊式連接三種。這里介紹板式連接中的整體連接板。它是本液壓系統(tǒng)中將要采用的連接方式。 整體連接板的油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(shí)，各孔的位置不易確定。它屬于

61、無(wú)管連接，多用于不太復(fù)雜的固定式機(jī)械中，同時(shí)整體連接板也不能隨意改動(dòng)，因此若系統(tǒng)有所改變，需從新設(shè)計(jì)和制造。 采用整體連接板時(shí)，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。 4.5液壓系統(tǒng)的演算 液壓系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)時(shí)在某些估計(jì)參數(shù)情況下確定的，當(dāng)回路形式、液壓系統(tǒng)及連接管路等完全確定后針對(duì)實(shí)際情況對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行各項(xiàng)性能的分析。 4.5.1判斷流動(dòng)狀態(tài) 在單層舞臺(tái)伸縮回路中，油管長(zhǎng)度為2m公稱直徑為22的一層鋼絲編織的液壓橡膠軟管，選用L-HM46液壓油，按40℃時(shí)計(jì)算。 Re=vd/μ=42210/46=1913﹤Re臨=2000 流動(dòng)狀態(tài)為層流 4.5.

62、2壓力損失 沿程壓力損失：Pλ=128μql/πdd 局部壓力損失：Pζ11=0.1Pλ 根據(jù)分析Pλ與Pζ1較小故不作考慮。 4.5.3局部壓力損失（油液流經(jīng)閥的損失） 按Pζ2=P(q/qn)計(jì)算或查表得。 五．液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算 5.1系統(tǒng)壓力損失計(jì)算以及泵壓力的調(diào)整 由于系統(tǒng)管路布置尚未確定，所以只能估算系統(tǒng)壓力的損失。 （1）快速退回時(shí) 快速退回階段的流量最大，并且液壓缸有桿腔進(jìn)油，故回油流量最大，是進(jìn)油量的1/c倍，即1/c=1/0.44=2.27倍，進(jìn)回油路壓力損失應(yīng)分別計(jì)算。 ①進(jìn)油路

63、 已知管長(zhǎng)=2m，流量Q=1050cm/s管徑d=32mm粘度v=0.20m/s 密度ρ=900kg/m單向閥一個(gè)，△Pc1=0.2MPa,換向閥一個(gè),△Pc2=0.2MPa, 單向順序閥（反向流）一個(gè)，△Pc3=0.2MPa, 直角彎頭一個(gè)，ζ=1.12 由此可算得： 流速：V=4Q/πd=10504/3.1432=1.31m/s 雷諾數(shù)：Re=Vd/υ=1313.2/200.02=2096 油液屬層流 沿程阻力系數(shù)：λ=75/Re=75/2096=0.036 沿程壓力損失：∑△p1=λ1Pν2/2d=0.03629001.31/0.0322=0.0

64、02MPa 局部壓力損失：∑△P2=△Pn(q/qn)=△Pc1(Q/Qe1)+△Pc2(Q/Qe2)+△Pc3(Q/Qe3)+ζPν/2=0.2(62.9/100)+0.2(62.9/190)+0.2(62.9/150)+1.12901.31/21010=0.14MPa 進(jìn)油路總壓力損失：∑△Pc=∑△P1+∑△P2=0.002+0.14=0.142MPa ②回油路 已知流量Q=1050/c=1050/0.44=2386cm=143L/min,管長(zhǎng)L=1m換向閥一個(gè)△Pc=0.2MPa 直角彎頭一個(gè),ζ=1.12其余與進(jìn)油路一樣。 由此可計(jì)算得： 流速：v=4Q/π

65、d=4143/3.143.2=297cm/s=2.97m/s 雷諾數(shù)：Re=vd/ν=2973.2/200.01=4752 該油液是紊流 沿程阻力系數(shù)：λ=0.3164Re=0.31644752=0.038 沿程壓力損失計(jì)算：∑△Pr1=λ1ρν/2d=0.0389002.97/20.032=4713.7Pa=0.0047MPa 局部壓力損失：∑△Pr2=△Pc(Q/Qe)+△Pc(Q/Qe)=1.129002.97/210＋10=0.12MPa 回油路總壓力損失：∑△Pc=△Pr1＋△Pr2=0.0047＋0.12=0.125MPa （2） 慢速折彎時(shí) 從快速退回行程的壓力損

66、失計(jì)算可看出，沿程壓力損失與局部壓力損失相比很小。在慢速折彎行程流量更小，使得沿程壓力損失更小，故可忽略不計(jì)，只考慮局部壓力損失。 ① 進(jìn)油路： 已知流量Q=542cm/s=32.5L/min其余與前相同。 由此可計(jì)算得： 進(jìn)油路壓力損失為：∑△p=∑Pr1=△Pc1(Q/Qe1)+△Pc2(Q/Qe2)+△Pc2(Q/Qe3)+ζpν/2=0.2(32.5/100)+0.2(32.5/190)+1.129000.67/21010=0.03MPa ② 回油路： 已知流量Q=5420.44=238cm/s=14.28L/min 單向順序閥（正向流）,△Pc=0.3 其余從前。 由此可計(jì)算得： 回油路壓力損失為：△P2=∑△Pr2=△Pc2(Q/Qe2)+ζpν/