車載曲臂式升降平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)（液壓站設(shè)計(jì)）含5張CAD圖

車載曲臂式升降平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)（液壓站設(shè)計(jì)）含5張CAD圖,車載,曲臂式,升降,平臺(tái),系統(tǒng),設(shè)計(jì),液壓,cad 目　錄 摘 要 III Abstract IV 1 緒論 3 1.1液壓系統(tǒng)的發(fā)展概況 3 1.2國(guó)內(nèi)外車載升降平臺(tái)的發(fā)展現(xiàn)狀 3 2 車載曲臂式升降平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 2.1 車載曲臂式升降平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求及有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù) 4 2.1.1 液壓系統(tǒng)的要求 4 2.1.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù) 5 2.1.3曲臂的受力分析 5 3 制定系統(tǒng)方案、擬定液壓系統(tǒng)圖 10 3.1 工作原理 10 3.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案擬定 10 3.2.1 確定回路方式 10 3.2.2 確定液壓泵的類型 11 3.2.3 選擇調(diào)速方式 11 3.2.4 選擇制定壓力控制方案 12 3.2.5 選擇保壓控制方案 12 3.2.6 選擇換向回路 13 3.2.7 繪制液壓系統(tǒng)圖 13 4 執(zhí)行元件的計(jì)算 14 4.1設(shè)計(jì)要求 14 4.2計(jì)算液壓缸主要參數(shù) 14 4.2.1 選擇上臂液壓缸參數(shù) 14 4.2.2 下臂液壓缸參數(shù)的選擇 17 5 液壓元件的計(jì)算和選擇 19 5.1 液壓泵的計(jì)算和選擇 19 5.1.1 確定泵的工作壓力 19 5.2 電動(dòng)機(jī)的選取 19 5.3 計(jì)算液壓管道計(jì)算 20 5.4 其他元件的選擇 21 6液壓站的設(shè)計(jì)與使用 23 6.1 確定油箱容量 23 6.2 系統(tǒng)驗(yàn)算 23 6.3 驗(yàn)算系統(tǒng)溫升 23 6.4 液壓站設(shè)計(jì)使用中的關(guān)鍵問題 24 6.5 液壓站使用的一般注意事項(xiàng) 24 7結(jié)　論 25 參考文獻(xiàn) 26 致 謝 27 II 車載曲臂式升降平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)（液壓站設(shè)計(jì)） 摘 要 隨著液壓技術(shù)廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了本國(guó)車載升降平臺(tái)的改進(jìn)升級(jí)。我國(guó)車載液壓升降平臺(tái)的發(fā)展越來越快，市場(chǎng)需求越來越大。本論文根據(jù)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，參考各類文獻(xiàn)材料，抓住本設(shè)計(jì)的核心和特點(diǎn)，明確設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行工況分析，最終確定液壓系統(tǒng)方案，完成液壓站的設(shè)計(jì)，可以滿足液壓系統(tǒng)在實(shí)際工作中的基本要求。 關(guān)鍵詞：車載；曲臂式；升降平臺(tái)；液壓系統(tǒng)；液壓站設(shè)計(jì) 26 Design of truck mounted boom lifting platform ( hydraulic station design ) Abstract With the extensive application of hydraulic technology, the upgrading of vehicle mounted lifting platform has been promoted. The development of vehicle hydraulic lifting platform in China is getting faster , and demand of the market is bigger. According to the design principle of hydraulic system and reference to various documents and materials, the paper holds the core and characteristics of the design, makes clear the design requirements, carries out the analysis of the working conditions, finally determines the hydraulic system scheme, and completes the design of the hydraulic station, which can meet the basic requirements of the hydraulic system in the actual work. Keywords: truck mounted;boom; Lifting platform;hydraulic system;hydraulic station design 1 緒 論 1.1液壓系統(tǒng)的發(fā)展概況 液壓傳動(dòng)如今已有近三百年歷史，隨著科技的日新月異，再次將液壓技術(shù)向前推進(jìn)，使其成為一門對(duì)當(dāng)今機(jī)械設(shè)備有很大影響基礎(chǔ)技術(shù)[1]，并且在各行各業(yè)得到更廣泛的應(yīng)用，包括傳動(dòng)、檢測(cè)和控制[2]。然而，液壓元件和液壓系統(tǒng)有其自身的特點(diǎn),它們與機(jī)械設(shè)備不盡相同[3]。事實(shí)上,它的缺陷多樣且復(fù)雜。液壓系統(tǒng)技術(shù)朝著高精度、智能化、狀態(tài)化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展方向發(fā)展[4]。 1.2國(guó)內(nèi)外車載升降平臺(tái)的發(fā)展現(xiàn)狀 中國(guó)的高空作業(yè)機(jī)械制造企業(yè)開始出現(xiàn)在上世紀(jì)70年代早期,有半個(gè)世紀(jì)的歷史。截至今日,我國(guó)生產(chǎn)車載升降機(jī)構(gòu)的企業(yè)已經(jīng)發(fā)展到幾百家。到2009年10月，被國(guó)家有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)共有40家高空作業(yè)車生產(chǎn)企業(yè),100家企業(yè)生產(chǎn)高空作業(yè)平臺(tái),4家中外合資企業(yè)和4家外資獨(dú)資企業(yè)[5]。 近年來，中國(guó)的升降平臺(tái)正在不斷發(fā)展，種類和數(shù)量都在不斷增加。二十世紀(jì)末，中國(guó)的升降機(jī)械都是以剪叉式等為主流，大都靠機(jī)械結(jié)構(gòu)推動(dòng)為主，使其產(chǎn)品移位。隨著國(guó)民生產(chǎn)和社會(huì)建設(shè)的發(fā)展，伴隨而來的是逐年增加的需求量，新產(chǎn)品快速增長(zhǎng)[6]。 國(guó)外起步較早的高空作業(yè)車,在歐洲僅意大利就知道二十個(gè)生產(chǎn)商,其他歐洲國(guó)家也有很多車載升降平臺(tái)的制造商，歐洲可以說是當(dāng)時(shí)車載升降平臺(tái)乃至高空作業(yè)車的最大產(chǎn)地。歐洲產(chǎn)品擁有齊全多樣的結(jié)構(gòu)型式，各種歐式產(chǎn)品用于各種結(jié)構(gòu),尤其是各種結(jié)構(gòu)的混合臂。相比于美國(guó)和日本，歐洲擁有非常多的混合臂產(chǎn)品。高空作業(yè)機(jī)械歷史悠久,技術(shù)水平高,因此歐洲產(chǎn)品在世界上銷路最廣,中東、南洋、南美洲等地主要也是歐洲的高空作業(yè)車。從以上幾點(diǎn)可以看出，歐洲在車在升降平臺(tái)領(lǐng)域上，是最先進(jìn)，發(fā)展最快的地區(qū)。 2 車載曲臂式升降平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 車載曲臂式升降平臺(tái)不需要頻繁地進(jìn)行作業(yè)，比起大型的機(jī)器，負(fù)載又不大，但是需要準(zhǔn)確可靠的操作控制能力，從而保證安全和適應(yīng)能力，當(dāng)然，振動(dòng)、污染也要盡量避免。目前，升降機(jī)構(gòu)大致上分為四大類，即曲臂式、垂直升降式、伸縮臂式和混合式。它們的大體工作機(jī)理類似，都使用液壓操縱，油泵是系統(tǒng)的動(dòng)力源，由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。液壓系統(tǒng)的控制方式如下：通過方向閥的控制，液壓油進(jìn)入像動(dòng)作缸、馬達(dá)等的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成所需的動(dòng)作。 曲臂式升降平臺(tái)的工作原理簡(jiǎn)述如下：根據(jù)上、下臂油箱的動(dòng)作配合達(dá)到需要的角度和高度；結(jié)束工作后，液壓油反向，使升降平臺(tái)回復(fù)原來狀態(tài)。 液壓升降機(jī)構(gòu)是由底座、曲臂和工作平臺(tái)三個(gè)基本部分組成。它的工作方式是： 1. 底座與工作平臺(tái)之間的距離通過連接在曲臂內(nèi)的液壓缸的運(yùn)動(dòng)和曲臂內(nèi)的機(jī)械機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)來調(diào)節(jié)； 2. 通過上臂油箱的運(yùn)動(dòng)使轉(zhuǎn)臺(tái)和臂架的回轉(zhuǎn)平面的俯仰角發(fā)生改變； 3. 通過上述兩組運(yùn)動(dòng)的配合，使工作平臺(tái)達(dá)到預(yù)定的高度； 4. 通過簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)，使工作平臺(tái)在上臂油缸和下臂油缸運(yùn)動(dòng)時(shí)，永遠(yuǎn)保持水平。 2.1 車載曲臂式升降平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求及有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù) 2.1.1 液壓系統(tǒng)的要求 1.上、下臂工作時(shí)，確保工作平臺(tái)準(zhǔn)確、平穩(wěn)地上升、下降作業(yè)，無沖擊、爬行、震顫，驅(qū)動(dòng)功率無異常增加；工作平臺(tái)在額定載荷作用下，應(yīng)能在任意位置有效可靠制動(dòng)駐停。 2.為了實(shí)現(xiàn)車下與平臺(tái)臺(tái)面可實(shí)現(xiàn)雙位雙向操縱與控制，應(yīng)裝有上下兩套控制裝置；在底座上或者其側(cè)面，工作平臺(tái)上分別安裝上下兩套控制裝置。 2.1.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù) 本文車載曲臂式升降平臺(tái)的設(shè)計(jì)參數(shù)如下： 最大舉升高度 10m 最大載荷 300kg 升降速度 0.1-1m/s 整機(jī)質(zhì)量 1800kg 2.1.3曲臂的受力分析 機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，已知最大載荷為300kg，由工作平臺(tái)長(zhǎng)1.8米，寬1.2米，高1.5米可知，選用其質(zhì)量為120kg，其可靠性設(shè)計(jì)過程如下：（假定，，G為工作平臺(tái)的重力，G1為上臂的重力，F(xiàn)g1為上液壓缸對(duì)上臂的作用力，L1為上臂的總長(zhǎng)度，L3如圖所示） 根據(jù)所學(xué)理論力學(xué)的知識(shí)，對(duì)上臂進(jìn)行受力分析： 圖2.1上臂受力簡(jiǎn)圖 水平方向，即X軸方向的受力平衡： 垂直方向，即Y軸方向的受力平衡： 同時(shí)，對(duì)鉸接點(diǎn)的合力矩為零： 通過其它參數(shù)可以求得Fx1,Fy1; 同理，運(yùn)用理論力學(xué)知識(shí)，對(duì)下臂進(jìn)行受力分析： 圖2.2下臂受力圖 （L2為下臂長(zhǎng)度，L4如圖2.2所示，G2為下臂自重，F(xiàn)g2為下臂液壓缸對(duì)下臂的作用力，。） 水平方向，即X軸方向的受力平衡： 垂直方向，即Y軸方向的受力平衡： 同時(shí)，對(duì)鉸接點(diǎn)的合力矩為零： 確定本設(shè)計(jì)曲臂部分的主要參數(shù)，取上臂為6米，下臂為7米，并且上臂和下臂的活動(dòng)角度都為60度。 其中負(fù)載的計(jì)算過程如下： 當(dāng)液壓升降平臺(tái)上下臂處于如下圖所示狀態(tài)時(shí)。上臂液壓缸所受的負(fù)載最大。 圖2.3 受力分析 式中:是上臂的自重,為7.5104 。 是上臂的長(zhǎng)度，為5.9m。 是工作平臺(tái)的自重和所能承受的最大載荷的總和，為1.0x104。 是點(diǎn)到力的在垂直方向上距離，為=1.14m。 代入公式(2.7)得: F=(7.51040.5+1.01045.9)/1.14=8.5x104N 將=8.5x104N, 當(dāng)升降平臺(tái)上下臂處于如下圖所示狀態(tài)時(shí)。上臂液壓缸所受的負(fù)載最大。 圖2.4 受力分析 式中: 是上臂的自重,為7.5104。 是工作平臺(tái)的自重和所能承受的最大載荷的總和， 為1.0104。 G2是下臂的自重,經(jīng)過初步估算是8.5104N。 S1是點(diǎn)a到上臂重力G1的垂直距離。 S2是點(diǎn)a到下臂重力G2的垂直距離。 h1是點(diǎn)a到力F1的垂直距離。 h2是點(diǎn)a到力F2的垂直距離，為5.6m。 已知上下臂夾角為75°，上臂長(zhǎng)為5.9m,下臂長(zhǎng)為5.6m,根據(jù)結(jié)構(gòu)計(jì)算得: ; 。 其中為點(diǎn)到力的垂直距離，計(jì)算過程如下所示： 已知尺寸如下圖所標(biāo)示。 圖2.5 由此計(jì)算得: 。 將所得數(shù)據(jù)代入公式得: 3 制定系統(tǒng)方案、擬定液壓系統(tǒng)圖 根據(jù)任務(wù)書提供的數(shù)據(jù)和要求，對(duì)所需的狀態(tài)進(jìn)行分析。第一步，選擇回路方式，確定工作形式，最終擬定液壓系統(tǒng)圖[7]。 3.1 工作原理 車載曲臂式升降平臺(tái)適用于工程的高空作業(yè)和工業(yè)設(shè)備的維修設(shè)備【8】，其功能是通過液壓驅(qū)動(dòng)液壓缸使曲臂帶動(dòng)工作裝置和操作人員完成升降【9】。本次設(shè)計(jì)的車載曲臂式升降平臺(tái)的曲臂主要由上臂和下臂組成，它們的動(dòng)作均采用液壓缸驅(qū)動(dòng)，完成升降的動(dòng)作。 3.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案擬定 3.2.1 確定回路方式 1. 開式回路 2. 閉式回路 圖3.1 兩種回路方式 如上圖所示，液壓系統(tǒng)一共有兩類回路模式【10】，其中一類是開式液壓回路：從系統(tǒng)流出的液壓油會(huì)經(jīng)過過濾和冷卻后，從新進(jìn)入整個(gè)系統(tǒng)，油通過對(duì)應(yīng)部件進(jìn)入油箱。這種回路因?yàn)闈?rùn)滑油返回油箱，會(huì)經(jīng)過一個(gè)沉淀冷卻的過程，使系統(tǒng)的油的溫度低，使液壓系統(tǒng)各元件減少損耗，延長(zhǎng)其使用壽命，但該回路具有較高的壓力損失。閉式液壓回路與其不同，即系統(tǒng)中的液壓缸是不將油返回油箱，而是徑直進(jìn)入泵。其最主要的特征就是由于油不用回油箱，所以油箱尺寸小，而且系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)、安靜，相比于開式回路壓力損失小，但缺點(diǎn)也很明顯，就是油不經(jīng)過沉淀、過濾、冷卻，溫度會(huì)過熱，且污染嚴(yán)重。正常情況下，在功率大的機(jī)器中會(huì)閉式液壓回路。像曲臂式升降平臺(tái)屬于小型工程作業(yè)設(shè)備，需要更好的操作和維護(hù)，所以選擇開式回路。 3.2.2 確定液壓泵的類型 任何系統(tǒng)都需要?jiǎng)恿υ?，液壓系統(tǒng)也不例外【11】?？紤]到成本、能耗、效率，同時(shí)要能為系統(tǒng)中兩個(gè)液壓缸在不同工況下提供不同的需求，所以以雙聯(lián)葉片泵或壓力補(bǔ)償式變量泵為動(dòng)力元件?？紤]到系統(tǒng)油路的簡(jiǎn)化和類似的設(shè)備的液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。我們選用該系統(tǒng)的供油系統(tǒng)，為壓力補(bǔ)償式變量柱塞泵供油。此泵具有工作反應(yīng)快，結(jié)構(gòu)緊密，體積小等優(yōu)點(diǎn)，它符合這個(gè)設(shè)計(jì)的要求，該泵具有根據(jù)負(fù)載實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)高壓小流量，低壓大流量的特點(diǎn)，能滿足兩個(gè)液壓缸的全部工況需要，同時(shí)達(dá)到高效，低能耗，低成本。 1. 雙聯(lián)泵 3.2.3 選擇調(diào)速方式 因?yàn)榇蠖鄶?shù)液壓系統(tǒng)所需的流量不高，只需要采用各種常規(guī)閥組合，就可以滿足各種工況【12】。而有些大型機(jī)械需要大流量、高壓的來滿足其工作需要，這種時(shí)候，插裝閥和先導(dǎo)控制閥組合有效才能滿足高流量的需求。 在整個(gè)液壓系統(tǒng)中，通過改變進(jìn)入液壓缸的流量來實(shí)現(xiàn)速度調(diào)控，常見的調(diào)速方式是節(jié)流調(diào)速和容積調(diào)速。 在定量回路中，大部分使用節(jié)流回路【13】。通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥，使閥口開口大小改變，從而控制進(jìn)入液壓缸的流量。采用這種調(diào)速方式，雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但油溫過熱，壓力損失大等缺點(diǎn)還是不可避免的。 容積調(diào)速是為了改變動(dòng)力元件的排量實(shí)現(xiàn)變速的要求【14】。一般用于大功率，高速度的場(chǎng)合。使用這種形式有許多好處，效率高于節(jié)流調(diào)速，同時(shí)，沒有溢流和節(jié)流的壓力損失顯得尤為重要。 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)選擇了壓力補(bǔ)償式變量柱塞泵供油，所以，本設(shè)計(jì)應(yīng)選擇容積節(jié)流調(diào)速。 3.2.4 選擇制定壓力控制方案 在整個(gè)系統(tǒng)工作的任何工況下，執(zhí)行元件的工作壓力不能超過正常壓力的極限【15】。如果有些系統(tǒng)需要多級(jí)調(diào)節(jié)壓力，可以讓溢流閥來調(diào)節(jié)【16】。在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，溢流閥顯然是用來當(dāng)做安全閥的，讓系統(tǒng)的壓力低于一定的安全壓力，從而保護(hù)系統(tǒng)安全。 3.2.5 選擇保壓控制方案 圖3.3 保壓控制方案 為了更好的調(diào)節(jié)液壓缸的工作狀態(tài)，液壓系統(tǒng)更便于工人操作或在緊急情況停止，并保持壓力。使執(zhí)行元件任何地方工作與停止。如上圖所示，考慮兩種方案，一種是用一個(gè)液控單向閥來控制液壓缸運(yùn)動(dòng)，在中位時(shí)液壓缸無法收縮，從而使平臺(tái)停駐，而在其他位置時(shí)等于是正常的通路，液壓缸可以正常的伸縮，平臺(tái)進(jìn)行上升或下降的工作狀態(tài)；第二種方案是簡(jiǎn)單的通過O型換向閥中位來阻止液壓油流動(dòng)，但因?yàn)閾Q向閥的閥芯的配合形式是間隙配合，顯然不能保證沒有液壓油流通，即有泄漏，時(shí)間一長(zhǎng)，不斷地磨損會(huì)使這種情況更加惡化，無法保證壓力，所以本設(shè)計(jì)選擇用液控單向閥進(jìn)行保壓，這樣液壓缸就可以滿足所需的工作狀態(tài)。 3.2.6 選擇換向回路 在這個(gè)高速的社會(huì)建設(shè)過程中，效率顯得尤為重要。機(jī)械操縱，人力控制的精確性和效率難以滿足如今的設(shè)備。為了實(shí)現(xiàn)更高的電氣自動(dòng)化，使用電磁換向閥實(shí)現(xiàn)換向，這樣換向會(huì)更準(zhǔn)確，高效。 3.2.7 繪制液壓系統(tǒng)圖 通過對(duì)前面的選擇進(jìn)一步探討分析，消除沒用的部件，確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行，滿足設(shè)計(jì)需求的同時(shí)使系統(tǒng)盡可能簡(jiǎn)單，充分發(fā)揮液壓系統(tǒng)的優(yōu)越性，擬定如下的液壓系統(tǒng)原理圖： 圖3.4 液壓系統(tǒng)原理圖 4 執(zhí)行元件的計(jì)算 4.1設(shè)計(jì)要求 根據(jù)前面的分析計(jì)算，得出下列液壓缸的數(shù)據(jù)： （1） 上臂液壓缸：a.外負(fù)載約85000N； （2） 下臂液壓缸：a.外負(fù)載約110000N。 4.2計(jì)算液壓缸主要參數(shù) 4.2.1 選擇上臂液壓缸參數(shù) 根據(jù)前面計(jì)算的負(fù)載，參考下面兩表,選取液壓缸的工作壓力: 表4.2 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)壓力 查閱和比較其他資料得出，車載曲臂式升降平臺(tái)類型屬于小型工程機(jī)械，，取本設(shè)計(jì)的額定工作壓力為P=16MPa。 4.2.1.1液壓缸的尺寸的計(jì)算 由上文可知上臂液壓缸最大負(fù)載為85000N，該系統(tǒng)工作壓力為16MPa，所以： （1）液壓缸的有效面積為： =≈5903mm 此時(shí)，取液壓缸的效率為0.9， 則液壓缸的內(nèi)經(jīng)為： D= 查閱有關(guān)材料，如下表。取內(nèi)徑尺寸D=90mm。 （2）液壓缸活塞桿直徑確定 表4.5 和的關(guān)系 工作壓力P/MPa 速度比 1.33 1.46；2 2 1.15 1.25 1.33 1.46 2 由于工作壓力為16MPa,查閱其他資料速度比取值關(guān)系，同時(shí)參考上面兩表，選取速比為2。 則活塞桿直徑為： =0.71×90=63.9mm 查閱有關(guān)材料，如下表。取活塞桿直徑d=63mm。 (3)缸徑、桿徑取標(biāo)準(zhǔn)值后的有效面積 活塞桿的面積為： ===3115.7mm 無桿腔的有效面積為： ===6358.5mm （4）計(jì)算上臂液壓缸所需流量 因?yàn)闊o桿腔供油時(shí)的流量最大，所以按此時(shí)計(jì)算 根據(jù)流量計(jì)算公式： Q1=A×ν 其中 A—上臂液壓缸活塞面積，cm2； ν—油缸伸出速度，m/min，參考同類設(shè)備取4. 則，Q1=6.358.5×10-1×4×10=25.4L/min 4.2.2 下臂液壓缸參數(shù)的選擇 根據(jù)負(fù)載，參考表4.1與4.2,下臂液壓缸的工作壓力也為P=16 MPa。 4.2.2.1液壓缸的尺寸的計(jì)算 由上文可知下臂液壓缸最大負(fù)載為110000N，則： （1）液壓缸的有效面積A1： =≈7639mm 此時(shí)，取液壓缸的效率0.9， 液壓缸的內(nèi)經(jīng)為： D== 參考其他資料，根據(jù)表4.4，取標(biāo)準(zhǔn)值D=100mm。 （2）確定液壓缸活塞桿直徑 由于工作壓力為16MPa。參考表4.5與4.6，選取速度比為1.33。 則活塞桿直徑為： =0.71×100=71mm 查閱有關(guān)材料，參考表4.7。取標(biāo)準(zhǔn)值d=70mm。 (3) 缸徑、桿徑取標(biāo)準(zhǔn)值后的有效面積 活塞桿的面積為： ===3846.5mm 無桿腔的有效面積為： ===7850mm （4）計(jì)算下臂液壓缸所需流量 由于無桿腔供油時(shí)流量計(jì)算，所以按該工況計(jì)算流量 由流量計(jì)算公式可知： Q2=A×ν 式中 —液壓缸活塞面積，cm2； ν—油缸伸出速度，m/min，參考同類設(shè)備取4. 則Q2=7.85×10-1×4×10=31.4L/min 因此系統(tǒng)執(zhí)行件所需最大流量為31.4L/min。 5 液壓元件的計(jì)算和選擇 5.1 液壓泵的計(jì)算和選擇 5.1.1 確定泵的工作壓力 (1) 確定液壓泵的極限工作壓力 由前文可知，本設(shè)計(jì)的最大工作壓力為16MPa，而總壓力損失一般取0.5-1.5Mpa，這里取∑?p=1Mpa。因此，液壓泵的最大工作壓力約為： Pp=16+1=17MPa (2) 計(jì)算液壓泵的流量 根據(jù)前面的計(jì)算，下臂液壓缸在所有工況下，所需流量最大為31.4L/min，回路泄漏系數(shù)通常取1.1-1.3，這里取K=1.1。則，泵的總流量約為： Qp=1.1*31.4=34.54L/min 因?yàn)橐缌鏖y在工作的時(shí)候有最低的穩(wěn)定流量要求，通常取1~3L/min。所以本設(shè)計(jì)的液壓泵的流量不能小于36L/min。 (3) 確定液壓泵的規(guī)格 已知液壓泵的最大工作壓力和最小流量，同時(shí)考慮到液壓泵存在容積損失，參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。為了留有一定的壓力儲(chǔ)備，泵的額定壓力要比極限的工作壓力高20%-60%，那么: Pn=17*(1.2～1.6)=20.4～27.2MPa 因此，液壓泵的額定流量只要比系統(tǒng)大。而液壓泵的額定壓力滿足上述要求就可以。最后，確定選取上海高壓液壓油泵有限公司的32YCY14-1B型壓力補(bǔ)償式變量柱塞泵。其額定的壓力值為31.5MPa，泵排量為32mL/r。當(dāng)液壓泵的轉(zhuǎn)速。取np=1450r/min時(shí)。流量理論值為46L/min。如果液壓泵容積效率。取ηv=0.92。則液壓泵的實(shí)際輸出流量為42L/min，滿足了設(shè)計(jì)需要。 5.2 電動(dòng)機(jī)的選取 要想選取電動(dòng)機(jī)，不僅要知道所需的攻率，同時(shí)要與前面選擇的泵的轉(zhuǎn)速相匹配。即電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速必須在泵的轉(zhuǎn)速允許范圍內(nèi)。從上述分析可知，下臂液壓缸工作時(shí)功率是為最大。若取液壓泵總效率ηp=0.85，根據(jù)表5.1， 這時(shí)液壓泵的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率為： 對(duì)比機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，電機(jī)的功率需低于額定功率，不過可以短時(shí)間超載四分之一。所以，電動(dòng)機(jī)規(guī)格的選擇為Y160M—4型電動(dòng)機(jī)，額定轉(zhuǎn)速為1450r/min，其額定功率為11KW。 5.3 計(jì)算液壓管道計(jì)算 管道 推薦流速/(m/s) 吸油管道 0.5~1.5 壓油管道 3~6,管道短，壓力高取大值 回油管道 1.5~3 按設(shè)計(jì)要求，壓力油管內(nèi)允許流速為： 按設(shè)計(jì)要求，液壓缸的速度為2，因此回油的最大流量為供油量的2倍，為72L/min。取回油油管內(nèi)允許流速為： （1）確定壓力油管內(nèi)徑 根據(jù)右邊公式計(jì)算： d= d= （2）確定回油油管內(nèi)徑 根據(jù)右邊公式計(jì)算： d= d= （3）選取油管 可按標(biāo)準(zhǔn)選?。? 壓力油管內(nèi)徑d=16mm,無縫鋼管的壁厚為3mm。 回油油管內(nèi)徑d=28mm,無縫鋼管的壁厚為1.5mm。 5.4 其他元件的選擇 根據(jù)上面計(jì)算分析，在為液壓系統(tǒng)選擇液壓控制閥時(shí)，要考慮余量的問題，即在該閥工作時(shí)最大的工作壓力與通過的最大的流量的基礎(chǔ)上再加一定的余量值，然后根據(jù)液壓閥的選樣樣本來選擇液壓控制閥，以確保系統(tǒng)能在現(xiàn)實(shí)中可靠的工作，具體型號(hào)如下表5.3所示： 表5.3 液壓元件明細(xì)表 序號(hào) 元件名稱 型號(hào) 規(guī)格 備注 1 溢流閥 DB10-1-30/100 通徑10mm 2 壓力表 YN-100ZT 0-40MPa 3 電磁換向閥 4WE6J-61/CG24Z4 通徑06mm 4 疊加式液控單向閥 Z2S6-40 通徑06mm 5 疊加式雙單向節(jié)流閥 Z2FS06-20/S 通徑06mm 6 空氣濾清器 QUQ2 - 7 回油濾油器 RFA-250×20 通徑35mm 8 單向閥 S10A01 通徑10mm 9 液位計(jì) YWZ-200T - 6液壓站的設(shè)計(jì)與使用 所謂液壓站，即集中配置型液壓裝置，除了執(zhí)行元件外大部分液壓元件的組合，專門針對(duì)某種機(jī)器，方便安裝與維護(hù)。 6.1 確定油箱容量 油箱的容量計(jì)算公式：v=αQp。 式中α是經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。如果系統(tǒng)壓力低取α=2～4，中壓系統(tǒng)取α=5～7，如果系統(tǒng)壓力高取α=4～12。本系統(tǒng)取α=6。則v=252L。根據(jù)下表確定油箱的容量為250L。 6.2 系統(tǒng)驗(yàn)算 計(jì)算了液壓系統(tǒng)進(jìn)出口的內(nèi)徑可以單獨(dú)計(jì)算。然而,由于具體的管道布置和系統(tǒng)長(zhǎng)度尚未確定,無法檢查壓力損失。 6.3 驗(yàn)算系統(tǒng)溫升 在所有工況中，升降平臺(tái)上升過程中流量和發(fā)熱量都是最大的。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，主要考慮上升時(shí)的發(fā)熱量。一般來說，上升過程做功的功率損失大引起發(fā)熱量較大，所以只考慮上升時(shí)的發(fā)熱量，然后取其值進(jìn)行分析。 前面計(jì)算了電動(dòng)機(jī)的輸入功率為11KW，則有 P輸入=11KW 已知，液壓缸的效率為0.92 則下臂液壓缸的輸出功率： P輸出=Fv=110000*0.067/0.92≈8.0KW 此時(shí)的功率損失為： 11-8=3KW 假設(shè)本設(shè)計(jì)的散熱狀況一般，則取K=80*10-3KW/(cm2·℃)，此時(shí)室溫為25。 油箱的散熱面積A為： 則該系統(tǒng)的溫升為： =12.5 參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》：一般情況下，油箱中溫度取30-50℃ 所以經(jīng)過驗(yàn)算表明，本設(shè)計(jì)的溫升在正常范圍內(nèi)。 6.4 液壓站設(shè)計(jì)使用中的關(guān)鍵問題 各個(gè)液壓元件不能干涉或者影響到其裝配、調(diào)試，使用和維護(hù)，要布置合理，要充分利用空間但不能過于雜亂，影響美觀和使用，具體來說，就是液壓控制裝置即各種控制閥和壓力閥在整個(gè)液壓站的位置要合理： 壓力閥和流量閥要方便調(diào)節(jié)；電磁閥電磁鐵的要方便拆裝；壓力表和壓力表開關(guān)要方便觀察和調(diào)整；管路布置要有序； 此外，在液壓站結(jié)構(gòu)總設(shè)計(jì)中，污染，泄露，液壓沖擊，振動(dòng)和噪聲也是如法避免的，所以要對(duì)其進(jìn)行有效地控制。 6.5 液壓站使用的一般注意事項(xiàng) （1） 油溫對(duì)整個(gè)液壓系統(tǒng)的影響較大，如果溫度過低，未達(dá)到二十度不允許進(jìn)行工作；如果油溫過高，超過六十度時(shí)應(yīng)注意整個(gè)液壓系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。 （2） 如果設(shè)備停機(jī)四小時(shí)以上，應(yīng)先讓動(dòng)力元件空載運(yùn)行五分鐘，再啟動(dòng)整個(gè)液壓系統(tǒng)。 （3） 各種液壓元、輔件不準(zhǔn)私自調(diào)節(jié)和拆換。 （4） 當(dāng)液壓站無法工作或出現(xiàn)問題時(shí)，不準(zhǔn)自己調(diào)試，要告訴技術(shù)部門來排查和維修。 此外，應(yīng)長(zhǎng)期做好各種液壓元件替換件和液壓油的管理。 7 結(jié)　論 因?yàn)槭堑谝淮卧O(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，設(shè)計(jì)中肯定存在著不少錯(cuò)誤，希望各位老師或同學(xué)指出并改正，我會(huì)更好的完善設(shè)計(jì)。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，面對(duì)各種問題，通過查閱各種資料，咨詢老師，與同學(xué)討論交流，從一步步分析任務(wù)書，到了解每一個(gè)設(shè)計(jì)過程，培養(yǎng)了我的能力，為畢業(yè)后走上工作崗位奠定基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn) [1] 于志明，液壓傳動(dòng)[M]，北京：航空工業(yè)出版社，2015. 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[16] 李天聲，機(jī)械原理與機(jī)械零件[M].合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，1990 致 謝 說到設(shè)計(jì)的完成，在這里我要特別感謝一下我的指導(dǎo)老師，沒有他就沒有我的今天，能如此順利高效的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。從一開始的指引我們找資料，到中期的耐心從不厭倦的指出錯(cuò)誤并指導(dǎo)我們修改，到后期認(rèn)真的幫我們總結(jié)分析設(shè)計(jì)的整個(gè)過程，并交給我們很多課堂上學(xué)不到的知識(shí)，真是受益匪淺。因此畢業(yè)設(shè)計(jì)按時(shí)按要求的完成離不開指導(dǎo)老師專業(yè)水平，也離不開指導(dǎo)老師耐心細(xì)心的授業(yè)精神。在他的引領(lǐng)下我們不僅非常合理地把所學(xué)的專業(yè)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際設(shè)計(jì)中，為我們今后走向各自的工作崗位提供了很好的鍛煉。再次謝謝我敬愛的老師。 其次，要感謝我的同學(xué)，是你們陪伴了我四年的大學(xué)生涯，這是我們?nèi)松幸欢尾豢赏浀拿篮没貞?，我?huì)永遠(yuǎn)銘記。最后我要感謝我的母校及全體機(jī)電系的老師，感謝他們四年教導(dǎo)和培養(yǎng)，讓我順利完成學(xué)業(yè)。謝謝！