剪叉式升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)含SW三維及6張CAD圖.zip

剪叉式升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)含SW三維及6張CAD圖.zip,剪叉式,升降,舞臺(tái),液壓,系統(tǒng),設(shè)計(jì),SW,三維,CAD 剪叉式升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) [摘要]近年來(lái)我國(guó)對(duì)液壓升降舞臺(tái)機(jī)械的制造設(shè)計(jì)及應(yīng)用方面，雖然有了長(zhǎng)足的提升，但是在舞臺(tái)機(jī)械液壓控制方面還有非常大的進(jìn)步空間。我國(guó)與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家在這方面仍有較大的差距。剪叉式升降舞臺(tái)是用于娛樂(lè)場(chǎng)所，突出歌唱者和表演者的動(dòng)態(tài)效果，提高舞臺(tái)動(dòng)態(tài)檔次，增加整體娛樂(lè)氣氛的固定設(shè)備，因?yàn)樗募舨鏅C(jī)械結(jié)構(gòu)使升降舞臺(tái)的起升有較高的穩(wěn)定性，也有較為寬大的表演平臺(tái)和較高的承載能力，適合多人同時(shí)同臺(tái)表演。它的安全更有保障。廣泛應(yīng)用于各表演現(xiàn)場(chǎng)，結(jié)婚現(xiàn)場(chǎng)及頒獎(jiǎng)現(xiàn)場(chǎng)。本次設(shè)計(jì)是參照固定式升降機(jī)設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要是針對(duì)剪叉式升降舞臺(tái)的液壓系統(tǒng)的部分進(jìn)行設(shè)計(jì)與改善。首先對(duì)舞臺(tái)的結(jié)構(gòu)做了簡(jiǎn)要的建模與說(shuō)明，接著分析舞臺(tái)液壓系統(tǒng)的基本參數(shù)，然后進(jìn)行液壓系統(tǒng)原理圖的選擇與設(shè)計(jì)，最好選擇相符合的液壓元件與驗(yàn)算系統(tǒng)性能。 [關(guān)鍵詞]升降舞臺(tái)；液壓；剪叉式；升降機(jī)  Scissor lift stage hydraulic system design [Abstract]In?recent?years?our?country?to?the?hydraulic?lifting?stage?machinery?manufacture?design?and?the?application?aspect,?although?some?people?considerable?promotion,?but?in?the?stage?mechanical?hydraulic?control?also?has?the?very?big?progress?space.?China?and?Europe?and?other?developed?countries?in?this?area?still?have?a?large?gap.?Shear?fork?lift?stage?is?used?for?entertainment,?outstanding?singers?and?performers?of?the?dynamic?effect,?improve?the?grade?of?stage?dynamic,?increase?overall?entertainment?atmosphere?fixed?equipment,?because?of?its?shear?fork?mechanical?structure?makes?the?hoisting?have?higher?stability?of?the?lifting?stage?and?also?has?a?relatively?wide?platform?and?high?bearing?capacity,?suitable?for?people?at?the?same?time?perform?together.?It's?more?secure.?Widely?used?in?the?performance?scene,?wedding?scene?and?award?scene.?This?design?refers?to?the?fixed?lift?equipment?design.?It?is?mainly?aimed?at?the?design?and?improvement?of?the?hydraulic?system?of?the?scissor-fork?lifting?stage.?Firstly,?the?structure?of?the?stage?is?briefly?modeled?and?explained,?then?the?basic?parameters?of?the?stage?hydraulic?system?are?analyzed,?and?then?the?selection?and?design?of?the?hydraulic?system?schematic?diagram?are?carried?out. [Keywords] Lifting stage; Hydraulic pressure; Shear fork; elevator  目錄 1引言 1 2 選題背景 2 2.1 目的和意義 2 2.2國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 3 2.3設(shè)計(jì)要求 4 3 剪叉式升降舞臺(tái)的結(jié)構(gòu) 6 4 液壓缸負(fù)載及工況分析 8 4.1液壓缸負(fù)載力分析和計(jì)算 8 4.2液壓缸速度循環(huán)分析 8 4.3工況分析 11 5系統(tǒng)圖的擬定 17 5.1液壓系統(tǒng)原理圖的確定 17 5.2技術(shù)重點(diǎn) 20 6 液壓缸的設(shè)計(jì)和計(jì)算 21 6.1升降舞臺(tái)液壓傳動(dòng)的概述 21 6.2原始數(shù)據(jù)的確定 21 6.3缸體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其計(jì)算 23 7 液壓元件的選擇 27 7.1液壓泵的選擇 27 7.2電動(dòng)機(jī)的選擇 28 7.3液壓閥的選擇 29 7.4管路的選擇 30 8 液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算 32 8.1壓力損失驗(yàn)算 32 8.2系統(tǒng)溫升驗(yàn)算 32 9 總結(jié) 34 參考文獻(xiàn) 35 致謝 36 剪叉式升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1引言 液壓技術(shù)因其具有功率重量比大、響應(yīng)速度靈敏、更易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點(diǎn)，液壓技術(shù)得應(yīng)用范圍也非常的廣，大到航空航天領(lǐng)域，小到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域以及國(guó)防建設(shè)等領(lǐng)域都得到了靈活的運(yùn)用，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和提高社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展提供了不可磨滅的支持。液壓控制系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)與運(yùn)算是液壓技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵所在，液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)及方法的掌握也是流體控制及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)及基本要求。對(duì)于本設(shè)計(jì)的題目剛開(kāi)始只讀懂了一半，對(duì)于剪叉式一詞完全是后期百度才知道的，然后在工廠和各個(gè)工作場(chǎng)所看了很多的剪叉式升降機(jī)械，有固定的升降用來(lái)升降物品的，有移動(dòng)式的用來(lái)將人升上去修理東西的等等。經(jīng)過(guò)多次的觀察對(duì)后期的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都有非常大的幫助。俗話說(shuō)的好：人的認(rèn)知來(lái)源于實(shí)踐。所以實(shí)踐與見(jiàn)識(shí)廣還是對(duì)今后的不論什么事都是有幫助的。[3] 第 5 頁(yè) 共 32 頁(yè) 2 選題背景 2.1 目的和意義 從16世紀(jì)時(shí)期起，歐洲等外國(guó)國(guó)家就已經(jīng)開(kāi)始使用人力帶動(dòng)的簡(jiǎn)單的人工升降舞臺(tái)。在1884年，一些大型歌劇院就已經(jīng)裝備了以液壓驅(qū)動(dòng)的升降舞臺(tái)和機(jī)械吊桿；而在19世紀(jì)末，絕大數(shù)的歐洲劇院已經(jīng)開(kāi)始使用液壓升降舞臺(tái)機(jī)械以實(shí)現(xiàn)舞臺(tái)的升降，達(dá)到最佳觀影的效果。近現(xiàn)代意義上的液壓升降舞臺(tái)至今也已經(jīng)有一百多年的歷史進(jìn)程，在此一百多年期間經(jīng)過(guò)了不斷的發(fā)展與完善，在一些歐美等發(fā)達(dá)地區(qū)，對(duì)于升降機(jī)械的管理形式、維護(hù)保養(yǎng)都有較為完善的管理制度和統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)與要求。[9] 而隨著現(xiàn)代人們對(duì)娛樂(lè)性的追求越來(lái)越高，越來(lái)越嚴(yán)格，要求舞臺(tái)表演呈現(xiàn)出來(lái)的效果越來(lái)越多樣化，而為了滿足表演者和歌唱者的需要，希望娛樂(lè)場(chǎng)所的舞臺(tái)不再是單一的水平面，可以有多個(gè)小舞臺(tái)配合起來(lái)組成一個(gè)高低不一的變化式的舞臺(tái)，甚至讓舞臺(tái)在空中可以360度的旋轉(zhuǎn)。以此來(lái)突出觀眾對(duì)表演者和歌唱者的全方位無(wú)死角的觀看體驗(yàn)，提高娛樂(lè)場(chǎng)所的檔次，增加整體娛樂(lè)氣氛，所以剪叉式升降舞臺(tái)就誕生了。而作為娛樂(lè)設(shè)施都是從工業(yè)或軍工業(yè)發(fā)展過(guò)來(lái)的，在當(dāng)今出現(xiàn)了非常多種的剪叉式升降機(jī)。尤其是在當(dāng)今移動(dòng)式升降平臺(tái)的運(yùn)用非常的廣泛，而作為舞臺(tái)的話只需要固定的升降平臺(tái)就可以達(dá)到突出表演者的重點(diǎn)場(chǎng)面，讓觀眾更容易發(fā)現(xiàn)舞臺(tái)上的亮點(diǎn)。[14] 而作為升降機(jī)的動(dòng)力也有電、氣、液多種。近年來(lái)剪叉式升降平臺(tái)均采用液壓系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)舞臺(tái)的升降。而此次設(shè)計(jì)也是選用液壓傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)舞臺(tái)的升降效果。液壓傳動(dòng)與機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)相比具有以下非常明顯的優(yōu)點(diǎn)：一.液壓傳動(dòng)的各種液壓元件可以根據(jù)需求方便、靈活地來(lái)布置。二.整個(gè)液壓系統(tǒng)相對(duì)體積小、質(zhì)量輕、反應(yīng)速度靈敏、運(yùn)動(dòng)慣性小。三.操縱控制方便，可實(shí)現(xiàn)人為和自動(dòng)化控制，亦可實(shí)現(xiàn)大范圍的無(wú)極調(diào)速（調(diào)速范圍可達(dá)2000：1）。四.可實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，更滿足人們對(duì)安全的追求。五.一般采用礦物油作為液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)面可實(shí)現(xiàn)自行潤(rùn)滑的效果，使使用壽命明顯增強(qiáng)。六.很容易實(shí)現(xiàn)直線的往返運(yùn)動(dòng)。[2] 剪叉式液壓升降舞臺(tái)作為用途廣泛的娛樂(lè)專(zhuān)用設(shè)備。它的剪叉結(jié)構(gòu)使升降舞臺(tái)的起升有較高的平穩(wěn)性，其寬大的表演平臺(tái)和較高的承載能力，可以讓多人同時(shí)登臺(tái)表演。它的安全更有保障。所以剪叉式液壓升降舞臺(tái)也就隨著社會(huì)的發(fā)展而出現(xiàn)了。而液壓系統(tǒng)可以設(shè)置防墜裝置、超載安全保護(hù)裝置。不同水平面均可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的直線運(yùn)動(dòng)，且結(jié)構(gòu)緊湊堅(jiān)固，承載質(zhì)量大，升降過(guò)程平穩(wěn)，安裝與維修方面也簡(jiǎn)單。[6] 2.2國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 液壓控制技術(shù)是近現(xiàn)代化自動(dòng)化傳動(dòng)與控制的關(guān)鍵技術(shù)之一，全世界對(duì)也液壓技術(shù)給予了很大的支持與關(guān)注。液壓件也被稱(chēng)為液壓元件，主要有液壓泵、液壓閥與液壓缸三種類(lèi)型，到目前大概有1500多種產(chǎn)品和15000多種規(guī)格，全球液壓市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)2500億元，而中國(guó)是第二消費(fèi)大國(guó)。按不同的產(chǎn)品來(lái)分，以液壓泵和液壓油缸的消費(fèi)最高。在中國(guó)市場(chǎng)中的液壓系統(tǒng)中，以閥、泵、油缸為代表的主要零部件占比比較高，合計(jì)超過(guò)60%；以2016年590億元的銷(xiāo)售額來(lái)估算，液壓缸市場(chǎng)的銷(xiāo)售額達(dá)到145億元，液壓泵市場(chǎng)銷(xiāo)售額達(dá)到135億元，液壓閥市場(chǎng)銷(xiāo)售額達(dá)到30億元。尤其是近幾年我國(guó)對(duì)液壓技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣，增長(zhǎng)速度越來(lái)越快，使得國(guó)內(nèi)液壓市場(chǎng)在不斷的擴(kuò)大。[9] 目前國(guó)內(nèi)的高端液壓元件基本依賴(lài)于進(jìn)口，進(jìn)口占據(jù)了我國(guó)市場(chǎng)空間的100億元還要多。高端的液壓系統(tǒng)的元件核心組成部件對(duì)工藝，技術(shù)的要求非常高，我國(guó)現(xiàn)在還達(dá)不到這種地步，主要原因是因?yàn)槲覈?guó)的液壓產(chǎn)業(yè)發(fā)展起步較晚，與國(guó)外的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)還是有一大截的差距。但隨著時(shí)間的推移這種差距將會(huì)越來(lái)越小。目前德國(guó)，美國(guó)，日本擁有全球頂級(jí)的液壓生產(chǎn)企業(yè)，且保持著世界領(lǐng)先的水平。而對(duì)于升降舞臺(tái)國(guó)內(nèi)外基本采用滑動(dòng)螺母絲杠來(lái)實(shí)現(xiàn)舞臺(tái)的升降，因?yàn)槠胀ɑ瑒?dòng)螺母絲杠副可以按需要設(shè)計(jì)成自鎖，這可以保證升降臺(tái)上工作人員的人身安全。但是，用滑動(dòng)螺母絲杠副來(lái)設(shè)計(jì)成自鎖會(huì)造成機(jī)械效率偏低，在理論上是可達(dá)到45%。但在實(shí)際應(yīng)用上，由于加工精度高、表面粗糙度的限制、潤(rùn)滑條件的高要求、整體安裝條件的限制，真正能達(dá)到的機(jī)械效率只有20%~30%。而對(duì)于小型的升降舞臺(tái)的載重雖然不是很大，一般也要求在1t以上，所以選擇的電動(dòng)機(jī)功率也需要5kw以上，同時(shí)，由于升降舞臺(tái)升降一般要求可以實(shí)現(xiàn)升降速度的調(diào)控，就需要一個(gè)大容量的變頻器，而變頻器的容量增大了，成本也就上升了。而采用液壓系統(tǒng)來(lái)控制舞臺(tái)的升降不但可以降低成本，使用壽命也比較長(zhǎng)，因?yàn)榭梢宰孕械倪M(jìn)行部件的潤(rùn)滑，而且還可很方便的達(dá)到自鎖的要求，且升降速度也可以通過(guò)泵的輸出功率來(lái)控制。液壓傳動(dòng)與機(jī)械傳動(dòng)相對(duì)比，采用液壓傳動(dòng)可以減少換向的沖擊、降低能量損耗、縮短換向所用的時(shí)間，充分利用現(xiàn)場(chǎng)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)化控制以及無(wú)級(jí)調(diào)速。[10] 液壓控制技術(shù)具有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如液壓控制技術(shù)具有功率重量比大，壓力、流量可控性好，體積小，頻響高，可柔性傳送動(dòng)力，易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)等特明顯的優(yōu)點(diǎn)；[4]顯然，液壓控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門(mén)。但在近年以來(lái)，液壓控制技術(shù)面臨著與機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)等的競(jìng)爭(zhēng)。從民用到軍用，從普通的機(jī)床大到航空領(lǐng)域都有液壓技術(shù)的身影。其主要原因是液壓技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)大于其缺點(diǎn)。但有些缺點(diǎn)對(duì)于一些高端領(lǐng)域也是不可忽視的，比如液壓技術(shù)的滲漏。所以我們必須充分發(fā)揮液壓控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)化液壓技術(shù)的缺點(diǎn)，使其與電子技術(shù)結(jié)合，充分將液壓技術(shù)應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中去。同時(shí)在提高可靠性方面、提高工作效率、降低能源消耗方面、適應(yīng)當(dāng)今的環(huán)保需求等等，這些都是液壓控制技術(shù)今后需要努力的方向，也決定了液壓產(chǎn)品在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)上能夠在近一步的關(guān)鍵所在。 2.3設(shè)計(jì)要求 本次設(shè)計(jì)其主要內(nèi)容為剪叉式液壓升降舞臺(tái)中液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)的環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 針對(duì)剪叉式升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，具體內(nèi)容如下： （1）收集與液壓系統(tǒng)和升降平臺(tái)有關(guān)的資料，整理出每種剪叉式液壓升降機(jī)液壓系統(tǒng)的原理及其結(jié)構(gòu)： （2）剪叉式升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)； （3）工況分析； （4）確定剪叉式升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)的系統(tǒng)圖的擬定(包括液壓系統(tǒng)原理圖、液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算、液壓元件的選擇等等）； （5）液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算（壓力損失，溫升）； （6）繪制液壓缸的主要零件圖和裝配圖； 剪叉式升降舞臺(tái)的主要參數(shù)： （1） 舞臺(tái)最大載重（包括舞臺(tái)自重） 1t （2） 舞臺(tái)升降速度 0.05m/s （3） 舞臺(tái)面積 2m×1m （4） 最高行程 1.5m （5） 升降方式 自動(dòng)、手動(dòng) （6） 技術(shù)要求： ①如何最大化的消除正負(fù)負(fù)載的變化對(duì)傾斜放置的液壓缸對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的影響，并保證液壓缸的升降速度相同； ②如何實(shí)現(xiàn)臺(tái)面的精準(zhǔn)定位； ③如何避免了沖擊和振動(dòng)。 第 43 頁(yè) 共 32 頁(yè) 3 剪叉式升降舞臺(tái)的結(jié)構(gòu) 為了使舞臺(tái)可以滿足升高到1.5m高度要求，將舞臺(tái)的剪叉式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成了兩層，然后根據(jù)剪叉式升降舞臺(tái)的結(jié)構(gòu)先用SolidWork軟件將整個(gè)舞臺(tái)進(jìn)行了繪制，以更好的觀察剪叉支撐桿的運(yùn)動(dòng)過(guò)程和方便的得到液壓缸的伸長(zhǎng)量（即液壓缸的行程）。這里對(duì)舞臺(tái)的具體結(jié)構(gòu)不進(jìn)行說(shuō)明。 如圖1所示為剪叉式升降舞臺(tái)在最低位置時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖： 圖1 剪叉式液壓升降舞臺(tái)最低位置時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖 如圖2為剪叉式升降舞臺(tái)升降到最高位置時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖： 圖2 剪叉式液壓升降舞臺(tái)最高位置時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖 由SolidWorks畫(huà)出的整體圖再經(jīng)過(guò)測(cè)量舞臺(tái)在最低點(diǎn)時(shí)的液壓缸底座和端蓋的距離和舞臺(tái)在最高點(diǎn)時(shí)液壓缸底座到端蓋的距離得到兩次的距離分別為、，得到液壓缸的伸長(zhǎng)量為： 4 液壓缸負(fù)載及工況分析 4.1液壓缸負(fù)載力分析和計(jì)算 由舞臺(tái)結(jié)構(gòu)圖可知所使用的活塞缸為單作用活塞缸并且為傾斜放置的液壓缸。如下圖3液壓缸受力分析圖所示，所受到的舞臺(tái)負(fù)載力F是變化的，可得： 圖3 液壓缸受力分析圖 ，所以可以得到在舞臺(tái)升到最低位置時(shí)所受到的負(fù)載力最大，由SolidWorks測(cè)量的舞臺(tái)升到最低位置時(shí)的a角約為，所以液壓缸的最大負(fù)載力。為了增加舞臺(tái)的可靠性計(jì)算時(shí)取最大負(fù)載力為30000N。測(cè)量的舞臺(tái)升到最高位置時(shí)的a角約為，所以液壓缸的最小負(fù)載力。同理在計(jì)算時(shí)取最小負(fù)載力為11000N。[14] 4.2液壓缸速度循環(huán)分析 4.2.1舞臺(tái)上升過(guò)程 設(shè)液壓缸加速上升階段需要0.5秒所以加速階段的負(fù)載力為： 液壓缸在減速上升階段也需要0.5秒來(lái)計(jì)算，加速度慣性力與負(fù)載力相差太大可以忽略不計(jì)，所以減速階段負(fù)載為： 液壓缸在勻速上升階段所需要的時(shí)間為： 而在這個(gè)階段的負(fù)載力是隨著舞臺(tái)的升高而變化的，負(fù)載將不去計(jì)算，所以在舞臺(tái)上升階段的速度負(fù)載循環(huán)圖如下圖4所示： 圖4 舞臺(tái)上升階段的速度循環(huán)圖 4.2.2舞臺(tái)下降過(guò)程 設(shè)舞臺(tái)在下降過(guò)程中液壓缸加速階段需要0.5秒且加速度慣性力與負(fù)載力相差太大可以忽略不計(jì)，所以加速下降階段的負(fù)載力為： 液壓缸在減速下降階段也需要0.5秒來(lái)計(jì)算，所以減速階段負(fù)載為： 液壓缸在勻速下降階段所需要的時(shí)間為： 而在這個(gè)階段的負(fù)載力是隨著舞臺(tái)的升高而變化的，負(fù)載將不去計(jì)算，所以在舞臺(tái)下降階段的速度負(fù)載循環(huán)圖如下圖5所示： 圖5 舞臺(tái)下降階段的速度循環(huán)圖 4.3工況分析 參照《液壓傳動(dòng)系統(tǒng)及設(shè)計(jì)》第174頁(yè)的表5-6液壓執(zhí)行器常用設(shè)計(jì)壓力初選液壓缸的設(shè)計(jì)壓力p1=15MPa。為了滿足舞臺(tái)在升降的速度相等，液壓缸采用差動(dòng)式連接，則液壓缸無(wú)桿腔與有桿腔的有效面積與應(yīng)滿足（即液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d間應(yīng)滿足）。 為防止舞臺(tái)下降時(shí)發(fā)生速度突變，液壓缸需保持一定的回油背壓。參照《液壓傳動(dòng)系統(tǒng)及設(shè)計(jì)》第175頁(yè)的表5-8液壓缸執(zhí)行器的背壓力表取背壓為0.5MPa，且取機(jī)械效率，則可以計(jì)算出液壓缸的無(wú)桿腔有效面積： 所以液壓缸內(nèi)徑為： 按，取標(biāo)準(zhǔn)缸徑值D=63mm;因，故活塞桿直徑為： 則液壓缸實(shí)際有效面積為： 舞臺(tái)在升高是，因?yàn)橐簤焊谉o(wú)桿腔壓力值必須大于無(wú)桿腔壓力值，取兩者的差值約為0.5MPa，并在舞臺(tái)剛開(kāi)始準(zhǔn)備升起的瞬間液壓缸是還沒(méi)有移動(dòng)的，此時(shí)兩者差值為應(yīng)0，由此條件可以計(jì)算得到液壓缸工作循環(huán)中的功率、壓力和流量的值 計(jì)算所需要的公式 帶入數(shù)值繪制工況圖如下圖6所示： 圖6 液壓缸的工況圖 5系統(tǒng)圖的擬定 5.1液壓系統(tǒng)原理圖的確定 針對(duì)本設(shè)計(jì)我給出了兩種液壓系統(tǒng)的原理圖如下所示： （1）第一種如圖7所示： 圖7 升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)原理圖 1.電磁溢流閥；2.升降液壓缸；3.液控單向閥；4、7.單向閥；5.電液比例調(diào)速閥；6.三位四通電磁換向閥；8.精過(guò)濾器；9.定量液壓泵；10.減壓閥；11.夾緊液壓缸；12.二位四通電磁換向閥 （2）第二種如圖8所示： 圖8 升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)原理圖 1.電磁溢流閥；2.升降液壓缸；3.液控單向閥；4、7.單向閥；5.電液比例調(diào)速閥；6.三位四通電磁換向閥；8.精過(guò)濾器；9.定量液壓泵 兩個(gè)液壓系統(tǒng)圖的區(qū)別在于第一種有夾緊裝置可以使舞臺(tái)更好的定位與固定，對(duì)舞臺(tái)上的表演人員的人身安全更有保障，而作為載人舞臺(tái)人身安全是排在第一位的，所以液壓系統(tǒng)原理圖應(yīng)該選擇第一種更符合要求。 針對(duì)圖3-2為該剪叉式升降舞臺(tái)的液壓系統(tǒng)原理圖的工作原理進(jìn)行如下說(shuō)明。整個(gè)系統(tǒng)經(jīng)由供油油源的定量液壓泵9為起點(diǎn)，液壓泵的出口設(shè)有一個(gè)精過(guò)濾器8和單向閥7并聯(lián)；整個(gè)液壓系統(tǒng)的壓力分為兩個(gè)級(jí)別，剪叉式升降舞臺(tái)壓力大小 的設(shè)定與液壓泵的卸荷都由電磁溢流閥1來(lái)控制。液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件除了驅(qū)動(dòng)舞臺(tái)升降的液壓缸2外，還有驅(qū)動(dòng)機(jī)械自鎖機(jī)構(gòu)的夾緊液壓缸11（兩個(gè)），（整個(gè)舞臺(tái)的液壓系統(tǒng)共有3個(gè)液壓缸“本次設(shè)計(jì)只針對(duì)驅(qū)動(dòng)舞臺(tái)升降的液壓缸2進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算”）。驅(qū)動(dòng)舞臺(tái)升降的液壓缸2與驅(qū)動(dòng)機(jī)械自鎖機(jī)構(gòu)的夾緊液壓缸11各為一個(gè)液壓回路并分別用三位四通電磁換向閥6、二位四通換向閥12來(lái)控制油液的進(jìn)給方向。因整個(gè)舞臺(tái)在傾斜放置的液壓缸2的控制下在上升時(shí)其負(fù)載為正值，而在下降時(shí)其負(fù)載為負(fù)值（即超越負(fù)載）。這使得升、降工況相差甚遠(yuǎn)。為使升降速度保持一致，使在舞臺(tái)上的表演人員沒(méi)有加速度的感覺(jué)，液壓系統(tǒng)中用4個(gè)單向閥4和電液比例調(diào)速閥5組成液橋?qū)崿F(xiàn)進(jìn)油節(jié)流和回油出口節(jié)流調(diào)速，在調(diào)速閥開(kāi)口大小不變的情況下，這使得驅(qū)動(dòng)舞臺(tái)升降的液壓缸的升降速度相同。而舞臺(tái)長(zhǎng)時(shí)間定位則通過(guò)兩個(gè)夾緊缸11來(lái)驅(qū)動(dòng)舞臺(tái)的自鎖機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而舞臺(tái)的 兩個(gè)夾緊缸11經(jīng)油路并聯(lián)設(shè)計(jì)，使得兩個(gè)夾緊缸輸出力大小相同。[1] 整個(gè)舞臺(tái)升降液壓系統(tǒng)的電磁鐵動(dòng)作順序如表1所示，由該表可以非常直觀的了解整個(gè)液壓系統(tǒng)各個(gè)工況的油液流動(dòng)路線。 表1 舞臺(tái)升降液壓系統(tǒng)的電磁鐵動(dòng)作順序表 剪叉式升降舞臺(tái)的升降速度經(jīng)由液壓缸活塞的速度決定，而活塞的速度通過(guò)電液比例調(diào)速閥來(lái)控制。需要舞臺(tái)在某一速度下進(jìn)行升降時(shí)，只需要將這個(gè)速度下對(duì)應(yīng)的電流值的大小輸入給比例調(diào)速閥就可以了。當(dāng)要改變升降舞臺(tái)的升降速度時(shí)只需要改變輸入電流的大小就可以達(dá)到。[5] 圖9 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)原理框圖 此計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)控制過(guò)程以及原理概括起來(lái)就是：位置偏差檢測(cè)→速度控制調(diào)整→糾正位置偏差。該計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)的間接控制同步系統(tǒng)。此控制系統(tǒng)的方塊圖如圖9所示。為提高定位精度，當(dāng)舞臺(tái)面運(yùn)動(dòng)到至接近設(shè)定位置時(shí)，可有計(jì)算機(jī)控制，將比例閥輸入電流逐漸減少，從而使舞臺(tái)面減速后到位停止，即避免了沖擊和振動(dòng)，又提高了定位準(zhǔn)確性。本計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還設(shè)有一套獨(dú)立的手動(dòng)操縱控制線路，一旦計(jì)算機(jī)部分出現(xiàn)故障，手動(dòng)操作可單獨(dú)實(shí)現(xiàn)舞臺(tái)面的運(yùn)動(dòng)，且可由操作人員任意調(diào)節(jié)升降的速度。[7] 5.2技術(shù)重點(diǎn) （1）本設(shè)計(jì)采用多個(gè)單向閥和電液比例調(diào)速閥組成液橋系統(tǒng)來(lái)控制舞臺(tái)液壓缸的升降速度，以此來(lái)消除正負(fù)載和負(fù)負(fù)載突然變化對(duì)傾斜液壓缸的傷害，并保證液壓缸活塞的升降速度相同。使升降舞臺(tái)上的表演者沒(méi)有加速度的感覺(jué)。 （2）利用液控單向閥和兩個(gè)自鎖液壓缸并聯(lián)實(shí)現(xiàn)臺(tái)面的嚴(yán)格定位。做到更好地保障在升降舞臺(tái)上工作人員的生命安全。 （3）由于本設(shè)計(jì)采用了定量液壓泵供油和節(jié)流調(diào)速閥調(diào)速的方式，所以整個(gè)液壓系統(tǒng)的效率比較低，但若改為變量液壓泵供油，則可改善效率低的狀況。[11] 6 液壓缸的設(shè)計(jì)和計(jì)算 6.1升降舞臺(tái)液壓傳動(dòng)的概述 升降舞臺(tái)是婚禮現(xiàn)場(chǎng)，頒獎(jiǎng)現(xiàn)場(chǎng)和劇院的現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備，它可以利用多個(gè)舞臺(tái)之間的單獨(dú)運(yùn)動(dòng)，一起聯(lián)動(dòng)和同步運(yùn)動(dòng)組成不同高度的臺(tái)階，以組成像頒獎(jiǎng)現(xiàn)場(chǎng)一樣的三個(gè)不同高度的頒獎(jiǎng)臺(tái)或以組成大型劇院的立體道具，為舞臺(tái)藝術(shù)提供更加完備的表現(xiàn)空間。圖1所示為單個(gè)舞臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖，單個(gè)升降舞臺(tái)長(zhǎng)為2m,寬為1m，舞臺(tái)面用來(lái)布置場(chǎng)景和表演使用，舞臺(tái)升降的平均速度為0.05m/s。舞臺(tái)的升降機(jī)結(jié)構(gòu)采用雙面剪叉式結(jié)構(gòu)，由一個(gè)傾斜放置的液壓缸驅(qū)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)舞臺(tái)上下的升降。根據(jù)舞臺(tái)表演藝術(shù)的高度和舞臺(tái)大小的要求，舞臺(tái)可以在最低高度與最大高度之間任意位置停留，而每一個(gè)單獨(dú)的舞臺(tái)也可以單獨(dú)工作，各個(gè)小舞臺(tái)之間也可協(xié)調(diào)動(dòng)作，而它們之間的協(xié)調(diào)動(dòng)作則由計(jì)算機(jī)控制進(jìn)行完成，本設(shè)計(jì)就不進(jìn)行說(shuō)明。本設(shè)計(jì)也只對(duì)單個(gè)舞臺(tái)的液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。[10] 6.2原始數(shù)據(jù)的確定 液壓缸在使舞臺(tái)起升時(shí)，活塞桿處于受壓的狀態(tài)，起支撐的作用，所以在設(shè)計(jì)舞臺(tái)起升液壓缸時(shí)必須考慮活塞桿的長(zhǎng)徑比，為了讓升降舞臺(tái)在受壓的狀態(tài)下能夠達(dá)到穩(wěn)定的工作狀態(tài)，所以活塞桿的長(zhǎng)徑比應(yīng)該不超過(guò)20：1的范圍。 經(jīng)過(guò)前面的計(jì)算得到液壓缸的活塞桿長(zhǎng)度應(yīng)為0.15m，查《液壓傳動(dòng)與控制手冊(cè)》第236頁(yè)表2-6無(wú)150mm的行程可以選擇，所以取液壓桿行程參數(shù)系列160mm，由長(zhǎng)徑比的設(shè)計(jì)要求得出，活塞桿直徑至少為0.0375m，即37.5mm。[2]而前面計(jì)算得到活塞桿直徑為45mm，滿足長(zhǎng)徑比設(shè)計(jì)要求。根據(jù)GB/T2348-93規(guī)定了液壓缸的活塞桿外徑尺寸系列見(jiàn)表2所示： 表2 液壓缸活塞桿外徑尺寸系列（mm） 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 表格中有活塞桿直徑為45mm，所以取45mm是合適的。這時(shí)根據(jù)差動(dòng)式液壓缸輸出力的計(jì)算公式，液壓缸提升負(fù)載時(shí)受力的有效面積為活塞缸面積，即： 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，液壓缸需要承受的最大負(fù)載為30000N。 因此，整個(gè)液壓系統(tǒng)所需要提供的工作壓力應(yīng)為： 由上面的計(jì)算查《液壓傳動(dòng)與控制手冊(cè)》可以得出液壓缸的工作壓力取15MPa，該工作壓力對(duì)于整個(gè)液壓系統(tǒng)來(lái)說(shuō)適合整個(gè)系統(tǒng)的工作壓力，因此舞臺(tái)升降液壓缸可以采用這一工作壓力進(jìn)行設(shè)計(jì)。 最大流量的計(jì)算：傾斜式放置的液壓缸所需的最大流量是由升降舞臺(tái)升降的最大速度所決定的。而設(shè)計(jì)升降液壓缸起升的最大速度為0.05m/s，于是有： 此時(shí)，升降液壓缸活塞桿移動(dòng)為0.15m，平臺(tái)移動(dòng)1.5m，能滿足設(shè)計(jì)需求。 查液壓傳動(dòng)與控制手冊(cè)，取升降液壓缸活塞桿直徑d和活塞直徑（液壓缸內(nèi)徑）D之間的關(guān)系為,經(jīng)計(jì)算得出升降液壓缸的活塞直徑為： 根據(jù)GB/T2348-93所規(guī)定的液壓缸的活塞直徑尺寸系列參照表見(jiàn)表3所示 表3 液壓缸的活塞直徑尺寸系列（mm） 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 有液壓缸活塞直徑為63mm，且液壓桿行程為160mm。 計(jì)算得出活塞桿液壓缸的兩腔面積比Φ為： 式中－活塞無(wú)桿側(cè)有效面積 －活塞有桿側(cè)有效面積 －活塞桿伸出速度 －活塞桿退回速度 D－缸內(nèi)徑 d－活塞桿外徑 6.3缸體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其計(jì)算 關(guān)于 的值，可以按下列情況進(jìn)行計(jì)算： （1）當(dāng)時(shí)，可用薄壁缸筒的實(shí)用計(jì)算公式： （2）當(dāng)時(shí)，可用實(shí)用公式： （3）當(dāng)時(shí)，可用下式計(jì)算： 或 由JB1068－67查得可取缸筒外徑為80，則壁厚＝8.5mm?？傻?，所以應(yīng)選擇公式 式中：—液壓缸缸筒壁厚； —最高工作壓力； 工作壓力時(shí)，，取； D—液壓缸外徑，D=80mm； —缸底材料的許用應(yīng)力 = —缸筒材料的抗拉強(qiáng)度，經(jīng)查得缸筒材料的抗拉強(qiáng)度為600MPa n—安全系數(shù)，按表4進(jìn)行 表4 液壓缸的安全系數(shù)選擇表 材料名稱(chēng) 靜載荷 交變載荷 沖擊載荷 不對(duì)稱(chēng) 對(duì)稱(chēng) 鋼，鍛鐵 3 5 8 12 鍛鐵 4 6 10 15 所以安全系數(shù)為5，=600，所以 ==120MPa,由現(xiàn)有的參數(shù)可以算出，δ≥0.005mm所以所取的δ=8.5mm壁厚,合格。 為了保證整個(gè)系統(tǒng)的工作安全，液壓缸的工作壓力需要低于一定的極限值，所需要的計(jì)算公式如下： 式中： D—缸筒內(nèi)徑（m），D=0.063m； D1—缸筒的外徑（m），D1=0.08m； —缸筒的材料的屈服點(diǎn)為; 根據(jù)現(xiàn)有的參數(shù)可以算出P=25MPa≤62.19MPa,安全。 為了避免液壓缸的缸筒在高壓工作時(shí)產(chǎn)生塑性變形，而造成整個(gè)系統(tǒng)的損壞，液壓缸的額定壓力P值應(yīng)與造成塑性變形的壓力有一定的比例要求，要求公式如下： P≤（0.35～0.42） 式中： —液壓缸的缸筒發(fā)生完全塑性變形時(shí)所需要的最大壓力，計(jì)算公式為： 根據(jù)現(xiàn)有的參數(shù)可以算得，=84.71，0.38=32.19 由P=25MPa≤32.19,安全。 液壓缸的缸筒爆裂壓力PE()應(yīng)該盡量大于耐壓試驗(yàn)的最大壓力。查表知45號(hào)鋼的b=600MPa， 工作壓力P≤25MPa時(shí)，=1.5P=1.5×10=15MPa，可見(jiàn)PE大于實(shí)驗(yàn)壓力，合格。 缸筒底部厚度的計(jì)算 缸筒底部為平面時(shí)，其厚度 —試驗(yàn)壓力，當(dāng)工作壓力P≤25時(shí)，=1.5P，取=1.5×10=15； —液壓缸的缸底材料許用應(yīng)力（），材料選擇為45號(hào)鋼，所以＝600,安全系數(shù)取n=5， =/n=125。 算出 缸筒底部聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算 底部的聯(lián)接采用雙耳環(huán)連接，材料為ZG310-570鑄鋼，其抗拉強(qiáng)度為b=570(),：=/n=114MPa , 安全系數(shù)取n=5 D—缸筒內(nèi)徑（m） 缸頭厚度計(jì)算 選用螺釘聯(lián)接法蘭聯(lián)接方式，密封裝置選為橡膠密封圈密封，計(jì)算公式如下 式中 h—法蘭厚度； p—系統(tǒng)工作壓力； q—附件密封力； —螺釘孔分布圓直徑； —密封環(huán)外徑； —密封環(huán)平均直徑； —法蘭材料需用應(yīng)力； F—法蘭受力總和； d—密封環(huán)內(nèi)徑； 缸筒端部聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算 計(jì)算螺紋處的拉應(yīng)力： 計(jì)算螺紋出的剪應(yīng)力： 計(jì)算出合成應(yīng)力： 上式中 K1—螺紋連接處的摩擦系數(shù)，＝0.12； K—為擰緊螺紋的系數(shù)，取K＝3； —螺紋小徑，＝18.7mm； Z—螺釘數(shù)量，Z＝4； —螺紋外徑，＝22mm，螺距p=1.5。[11] 活塞與活塞桿的連接 在一般工作條件下，活塞與活塞桿采用螺紋連接。 7 液壓元件的選擇 在前面計(jì)算的數(shù)據(jù)和已經(jīng)確定的升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)和選定的液壓系統(tǒng)原理圖，可以就本設(shè)計(jì)選出適合的主要液壓元件。 7.1液壓泵的選擇 由前面的液壓系統(tǒng)原理圖給出整個(gè)系統(tǒng)采用一個(gè)液壓泵供油方式，因此結(jié)合價(jià)格，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝容易各方面要求，液壓泵選擇單齒輪泵就能夠滿足本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)舞臺(tái)升降的要求。 液壓泵的選擇主要是依據(jù)液壓泵的工作壓力和流量進(jìn)行選擇。 （1） 液壓泵的工作壓力 由設(shè)計(jì)前面計(jì)算可以得出整個(gè)液壓系統(tǒng)所需要的最大工作壓力為15MPa，而這一工作壓力作為液壓系統(tǒng)中液壓泵的額定工作壓力。所以可以選擇額定工作壓力16MPa的液壓泵。[12] （2） 液壓泵的流量 前述計(jì)算得到液壓缸的所需要的理論流量為，設(shè)齒輪泵容積效率，所選擇的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r/min，則根據(jù)前面設(shè)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù)，可以得到液壓泵的排量為： 根據(jù)Sauer-Danfoss液壓配件，上海博業(yè)有限公司所給出的齒輪泵樣本表顯示。由樣本表中可以得出SNP1系列中與相接近的齒輪泵的排量為有兩個(gè)：分別為和，但是這個(gè)排量更接近于所得到的排量。但如果選擇排量的液壓泵的話，那么在整個(gè)系統(tǒng)工作的過(guò)程中就會(huì)有較大的油液經(jīng)過(guò)溢流閥的閥口溢流回到油箱，造成的能量的浪費(fèi)，并會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)嚴(yán)重發(fā)熱，所以這里選擇SNP1系列中排量為的齒輪泵利用率將更高。而前面已經(jīng)假設(shè)了液壓泵的容積效率為90%，但是在實(shí)際的工作情況中，液壓泵的容積效率會(huì)略高于90%，在低負(fù)載的情況下體現(xiàn)的更加明顯， 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也會(huì)高于1500r/min，這樣就會(huì)造成液壓泵在實(shí)際情況下輸出的流量會(huì)比計(jì)算出的流量偏大。[13] 液壓泵處于滿負(fù)載情況下（此時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)值為1500r/min，齒輪泵的容積效率取90%）的流量為 液壓泵處于半負(fù)載的情況下（此時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)值為1550r/min，齒輪泵的容積效率取93%）的流量為 小于升降系統(tǒng)所需要的流量值，因此不能能夠滿足設(shè)計(jì)要求。 這時(shí)只能選擇排量的液壓泵，在壓泵處于滿負(fù)載情況下（此時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)值為1500r/min，齒輪泵的容積效率取90%）的流量為 而液壓泵在半負(fù)載的情況下（此時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速數(shù)值1550r/min，齒輪泵的容積效率取93%）的流量為 因小排量的不能滿足設(shè)計(jì)要求，沒(méi)辦法的前提下只能選擇會(huì)造成能源浪費(fèi)的的排量的齒輪泵。 7.2電動(dòng)機(jī)的選擇 為減少剪叉式升降舞臺(tái)工作裝置液壓系統(tǒng)的尺寸，簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，采用電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)液壓泵工作。在選擇液壓泵的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，需要電動(dòng)機(jī)功率能夠滿足升降舞臺(tái)齒輪泵的供油流量就可以了。在最大的實(shí)際工作負(fù)載下，液壓泵的實(shí)際輸出功率為；： 齒輪泵機(jī)械效率和容積效率之和通常在80%~85%之間，取齒輪泵的機(jī)械效率和容積效率為80%，可以計(jì)算得出所需要的電動(dòng)機(jī)的功率為： 7.3液壓閥的選擇 圖中舞臺(tái)升降工作裝置液壓系統(tǒng)有齒輪泵供油，因此對(duì)于升降系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，經(jīng)換向閥，單向閥，溢流閥，電液比例調(diào)速閥等各種閥口的的最大流量均為4.77L/min，各液壓元件的額定工作壓力應(yīng)大于整個(gè)升降系統(tǒng)的最大工作壓力的值15MPa；對(duì)于夾緊液壓系統(tǒng)本設(shè)計(jì)中不考慮。 在挑選溢流閥的型號(hào)時(shí)，由于它在整個(gè)升降系統(tǒng)中作為安全閥，所以溢流閥的調(diào)定壓力應(yīng)高于整個(gè)系統(tǒng)的供油壓力的10%左右。根據(jù)前面的計(jì)算整個(gè)升降系統(tǒng)溢流閥的壓力設(shè)為16MPa是比較合適的，對(duì)于具體的調(diào)定數(shù)值會(huì)在系統(tǒng)性能驗(yàn)算一節(jié)中再一步的進(jìn)行核算。[15] 為了確定各種液壓閥的型號(hào)，經(jīng)翻閱相關(guān)的生產(chǎn)廠家所提供的液壓閥樣本型號(hào)，確定本設(shè)計(jì)的剪叉式升降舞臺(tái)升降裝置液壓系統(tǒng)各個(gè)液壓閥的型號(hào)及技術(shù)參數(shù)如下表5所示。 表5 液壓元件型號(hào)及技術(shù)參照表 序號(hào) 元件名稱(chēng) 規(guī)格 額定流量/（L/min） 最高使用壓力/MPa 型號(hào) 1 液控單向閥3 40 25 CP*-T-03-*-*-50 2 電磁溢流閥1 200 31.5 DBWH6P-10/200 3 .單向閥4.7 10 21 DXF6-G 4 電液比例調(diào)速閥5 10 5~63 BKQI-10B 5 三位四通電磁換向閥6 12 31.5 4WE6C 7.4管路的選擇 本次設(shè)計(jì)所需要的液壓管路的直徑可以通過(guò)設(shè)計(jì)中涉及的液壓元件的油液進(jìn)出口的口徑來(lái)選擇管路直徑的大小，也可通過(guò)管路中流速的推薦進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算來(lái)確定管路的直徑大小。 根據(jù)液壓系統(tǒng)經(jīng)典設(shè)計(jì)實(shí)例中給出的液壓管路推薦范圍，假如這里的液壓泵的排油管路中油液的運(yùn)動(dòng)速度為5m/s。而液壓泵吸油管路中的油液運(yùn)動(dòng)速度為1m/s。還需要結(jié)合工作環(huán)境、功率的損失、熱和噪音的產(chǎn)生以及振動(dòng)等方面的因素對(duì)液壓系統(tǒng)管路中油液的流動(dòng)速度的影響。 在半載工況的情況下，此時(shí)齒輪泵管路中的最大流量為 則管道的最小橫截面面積為 由可知 即 為了減小管路中壓力的損失，選擇管徑時(shí)應(yīng)選擇大一些的油管作為工作油管，取管子直徑為5mm的油管即可滿足。 而齒輪泵的吸油管路中所流過(guò)的最大流量就是此液壓泵的理論流量，即， 則管道的最小橫截面面積為： 由可知： 即 D=9.2mm。 查閱液壓管路口徑的標(biāo)準(zhǔn)值，管路直徑有9mm的，但9.2mm大于9mm，又因?yàn)闉榱藴p少壓力損失，所以經(jīng)過(guò)選擇應(yīng)該選擇管路直徑為10mm的油管最為合適。 7.5油箱的設(shè)計(jì) 根據(jù)儲(chǔ)油量的要求，可以初步確定油箱的容積為： 已知齒輪泵理論排量按下式計(jì)算=5L/min，對(duì)于低壓機(jī)械，在計(jì)算油箱的有效容積時(shí)應(yīng)取a的值為3。則 所以油箱總?cè)莘e為查閱液壓泵油箱公稱(chēng)容積系列，得到油箱整體容積選擇20L。[13] 8 液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算 8.1壓力損失驗(yàn)算 本設(shè)計(jì)的剪叉式升降舞臺(tái)液壓控制系統(tǒng)的壓力損失包括三個(gè)部分的壓力損失，①在整個(gè)工作管路中，油液經(jīng)過(guò)進(jìn)油管所產(chǎn)生的沿程壓力的損失、②油液在管路中的每一個(gè)管接頭和每一個(gè)彎管處的管路局部壓力的損失、③油液流經(jīng)每一個(gè)閥的局部壓力的損失。但由于剪叉式升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)主管路比較短，管接頭與彎管也不多，因此沿程壓力的損失和各個(gè)管接頭和每個(gè)彎管等處的管路局部壓力的損失可以忽略不計(jì)，所以整個(gè)剪叉式升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)的壓力損失主體來(lái)之于油液經(jīng)過(guò)各個(gè)閥造成的局部壓力損失。由原理圖的擬定可以得出，整個(gè)升降系統(tǒng)在升降的過(guò)程中各個(gè)閥產(chǎn)生的局部壓力損失主要包括液比例調(diào)速閥5、三位四通電磁換向閥6、單向閥7、兩個(gè)單向閥4和液控單向閥3每個(gè)閥口產(chǎn)生的局部壓力損失之和。[4] 對(duì)于整個(gè)升降系統(tǒng)，經(jīng)查閱各個(gè)閥的開(kāi)啟壓力值為：?jiǎn)蜗蜷y7、液控單向閥3和單向閥4的開(kāi)啟壓力都為0.035MPa；在管路中的流量為5L/min時(shí)，三位四通電磁換向閥6產(chǎn)生的壓力損失值約為0.5MPa；而在管路中的流量為5L/min時(shí)，電液比例調(diào)速閥5產(chǎn)生的壓力損失值約為0.5MPa。所以，整個(gè)升降系統(tǒng)中進(jìn)油管路的局部損失為 所以溢流閥的調(diào)定壓力值應(yīng)為 而上面的整個(gè)系統(tǒng)溢流閥的調(diào)定壓力取16MPa是合適的。 8.2系統(tǒng)溫升驗(yàn)算 對(duì)于剪叉式升降舞臺(tái)，剪叉式支撐桿在處于閑置或者負(fù)載下降時(shí)，換向閥工作處于中位時(shí)，齒輪泵在低壓情況下有的油液流量會(huì)流回油箱，此時(shí)齒輪泵處于卸荷的狀態(tài)，因此齒輪泵損失的功率比較小。在舞臺(tái)處于負(fù)載上升時(shí)，齒輪泵的大部分油液的流量會(huì)進(jìn)入液壓缸中。當(dāng)負(fù)載上升達(dá)到最高位置時(shí)，齒輪 泵會(huì)以的額定流量從溢流閥溢流回到油箱，這將造成不必要的能量消耗。[4] 設(shè)泵流量的功率90%都經(jīng)過(guò)溢流閥流失，那么損失的功率為： 油液溫度的升高計(jì)算公式為： 式中—液壓油液的密度，取870kg/； —液壓油液的比定壓熱容，對(duì)于普通的石油型液壓油液，，取。 那么油液的溫度會(huì)升高的度數(shù)為 經(jīng)計(jì)算和查閱資料上述溫升在低壓機(jī)械溫度升高可以接受的范圍內(nèi)，而且計(jì)算出來(lái)的是最大的溫升，且這個(gè)情況只會(huì)出現(xiàn)剪叉式升降舞臺(tái)在上升到最高位置時(shí)才會(huì)出現(xiàn)，因此該剪叉式升降舞臺(tái)裝置液壓系統(tǒng)不必設(shè)置冷卻器。[6] 9 總結(jié) 經(jīng)過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)剪叉式升降舞臺(tái)從一無(wú)所知到現(xiàn)在對(duì)其有了大部分的了解，前期在一些工地上觀看了非常多種的升降平臺(tái)，收集到了非?？捎^的實(shí)體資料和照片，還在實(shí)習(xí)的工廠里面發(fā)現(xiàn)了固定式的氣動(dòng)的載物升降舞臺(tái)，都為這次設(shè)計(jì)提供了大量的經(jīng)驗(yàn)。剛開(kāi)始寫(xiě)論文時(shí)先對(duì)任務(wù)書(shū)的要求仔細(xì)的觀看了一遍，有了大致的目標(biāo)和方向，再是對(duì)開(kāi)題報(bào)告的書(shū)寫(xiě)，查閱了非常多的國(guó)內(nèi)為有關(guān)剪叉式升降舞臺(tái)的資料。對(duì)于設(shè)計(jì)部分，首先用SolidWorks將剪叉式舞臺(tái)的結(jié)構(gòu)立體圖畫(huà)了出來(lái)，以便于更好的觀看舞臺(tái)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，再進(jìn)行了液壓系統(tǒng)的擬定，然后對(duì)液壓缸進(jìn)行了設(shè)計(jì)與計(jì)算，最后進(jìn)行了液壓元件的選擇和系統(tǒng)性能的驗(yàn)算。但論文部分寫(xiě)完之后就是對(duì)液壓缸零件圖和裝配圖和繪制，經(jīng)過(guò)多次的修改終于達(dá)到了肖老師和劉老師的認(rèn)可。 通過(guò)這次實(shí)踐，我了解了剪叉式升降舞臺(tái)升降裝置液壓系統(tǒng)的主要工作原理及用途，對(duì)這次的設(shè)計(jì)步驟也了然一心。在這次設(shè)計(jì)中也讓我更早的進(jìn)入了社會(huì)，對(duì)社會(huì)有了一定的認(rèn)識(shí)，還培養(yǎng)了我獨(dú)自動(dòng)手設(shè)計(jì)分析的能力。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年來(lái)所學(xué)了一次非常有標(biāo)志性的檢驗(yàn)，整合了我這大學(xué)所學(xué)的大部分知識(shí)和能力。也為我在對(duì)今后的工作選擇有了一定的目標(biāo)性，不會(huì)那么的迷茫。 剪叉式升降類(lèi)液壓機(jī)械對(duì)液壓系統(tǒng)的要求是安全可靠、效率高、成本低。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，對(duì)剪叉式升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)如下： （1） 通過(guò)采用低成本的齒輪泵作為能源，普通的電磁換向閥作為控制元件，使得整個(gè)系統(tǒng)造價(jià)低，易于維護(hù)。 （2） 為了保證系統(tǒng)的工作安全，對(duì)于涉及到下降工況的液壓系統(tǒng)機(jī)械，應(yīng)采用平衡回路來(lái)保證升降的一致性，本設(shè)計(jì)將電液比例調(diào)速閥運(yùn)用到了液壓系統(tǒng)中，式升降過(guò)程中的速度一致。 （3） 為了提高系統(tǒng)在不同高度都可以做到安全定位，系統(tǒng)增加了夾緊閥，使得舞臺(tái)面在某一平面上更牢固。 參考文獻(xiàn) [1]李壯云主編，賀小峰、萬(wàn)雄會(huì)副主編.《液壓元件與系統(tǒng)》3版[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.6. 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[15]陳次昌，宋文武.《流體機(jī)械基礎(chǔ)》[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009. 致謝 大學(xué)的畢業(yè)設(shè)計(jì)給了我們一次全面運(yùn)用大學(xué)四年所學(xué)到的知識(shí)。在書(shū)寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)遇到了一大把的問(wèn)題都是經(jīng)過(guò)指導(dǎo)老師XX老師耐心的解答，尤其是老師的一句“隨時(shí)聯(lián)系”給了我非常大的動(dòng)力。還有輔導(dǎo)老師XX老師也對(duì)我們付出了很多的心血，而且時(shí)刻提醒我們畢業(yè)論文的進(jìn)度一定要跟上，每次放松下來(lái)時(shí)都會(huì)在他們的鼓勵(lì)下更進(jìn)一步。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)也讓我重新?lián)炱鹆撕镁脹](méi)有使用的軟件,如CAD和SW。以前所學(xué)的CAD只有簡(jiǎn)單的畫(huà)圖,經(jīng)過(guò)這次經(jīng)歷對(duì)CAD有了全面的了解,學(xué)會(huì)了規(guī)范的工程制圖。在這里還要感謝一下班上的一些同學(xué)，幫助我解決了CAD上面的一些問(wèn)題，如零件圖圖紙的選擇，還有字體標(biāo)注箭頭大小的設(shè)置等等。感謝同學(xué)在自己還要書(shū)寫(xiě)論文的情況下還傾聽(tīng)我的問(wèn)題，并細(xì)心的幫我答疑。也感謝XX每一位教過(guò)我的老師。 第 45 頁(yè) 共 45 頁(yè)