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- 1 - XX 學(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 課題名稱：液壓升降機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 所在學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí) 指導(dǎo)教師 1.前言 .- 3 - 1.1 課題研究的目的 .- 3 - 1.2 國內(nèi)外前景 .- 4 - 2.升降機(jī)的工藝參數(shù) .- 4 - 3.執(zhí)行元件速度和載荷 .- 4 - 3.1 執(zhí)行元件類型、數(shù)量和安裝位置 .- 4 - 3.2 速度和載荷計(jì)算 .- 5 - - 2 - 4.液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定 .- 7 - 4.1 系統(tǒng)壓力的初步確定 .- 7 - 4.2 液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù) .- 8 - 5.液壓系統(tǒng)方案的選擇和論證 .- 13 - 5.1 油路循環(huán)方式的分析和選擇 .- 14 - 5.2 開式系統(tǒng)油路組合方式的分析選擇 .- 15 - 6.液壓元件的選擇計(jì)算及其連接 .- 15 - 6.1 油泵和電機(jī)選擇 .- 15 - 6.2 控制閥的選用 .- 18 - 6.3 管路，過濾器，其他輔助元件的選擇計(jì)算 .- 19 - 7.油箱及附件 .- 22 - 7.1 油箱的容積 .- 22 - 8.液壓泵站的選擇 .- 24 - 9.液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .- 24 - 9.1 缸筒 .- 24 - 10.液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 .- 25 - （1） 系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算 .- 25 - （2） 系統(tǒng)的總效率驗(yàn)算 .- 27 - 總結(jié) .- 28 - 參考資料 .- 29 - 1.前言 1.1 課題研究的目的 升降機(jī)是一種起重性能好，應(yīng)用范圍廣的貨物升降機(jī)構(gòu)，可用于在設(shè)備交貨，生產(chǎn)線的高 度差材料在線，離線，升降組件的協(xié)同裝配，大型機(jī)庫喂養(yǎng)，喂養(yǎng)，存儲(chǔ)和處理和其他地 方，使用和叉車匹配，以及貨物的快速裝卸。它采用全液壓控制系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)，具有以 下特點(diǎn)： （1）在相同的體積，液壓裝置可以產(chǎn)生比任何其他設(shè)備更多的權(quán)力，在相同功率下，液壓 - 3 - 裝置具有體積小，重量輕，功率密度高，結(jié)構(gòu)緊湊，液壓馬達(dá)的馬達(dá) 12%只功率相等的尺 寸和重量。 （2）液壓裝置工作平穩(wěn)，由于其重量輕，慣性小，響應(yīng)速度快，液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)快速起 動(dòng)，制動(dòng)和頻繁換向。 （3）液壓裝置可以實(shí)現(xiàn)大范圍的無級(jí)調(diào)速， （速度范圍可達(dá) 2000） ，也可以實(shí)現(xiàn)在運(yùn)行過 程中的速度控制。 （4）液壓傳動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，他對(duì)液體的壓力，流量和流動(dòng)方向容易調(diào)解或控制。 （5）液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。 （6）液壓元件實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，通用化，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造和使用更方便。 當(dāng)然，液壓技術(shù)有許多缺點(diǎn)，例如，更多的能量損失的液壓傳動(dòng)，液壓傳動(dòng)易泄漏，不僅 污染工作場(chǎng)所，限制了其應(yīng)用范圍，可能引起火災(zāi)事故，而且影響執(zhí)行運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和部分 正確性。在油溫度的變化更敏感，液壓元件的制造精度高，成本高，故障不易查找原因， 但在實(shí)際應(yīng)用中，通過有效的措施來減少不良因素的影響。 1.2 國內(nèi)外前景 在中國液壓技術(shù)正是在新中國成立的未來發(fā)展。自 1952 中國第一液壓元件試驗(yàn)齒輪泵， 大致經(jīng)歷了外國產(chǎn)品的模仿，自行設(shè)計(jì)開發(fā)和引進(jìn)消化和改善的幾個(gè)階段。 近年來，通過技術(shù)引進(jìn)和科學(xué)研究，產(chǎn)品質(zhì)量有所提高，一批產(chǎn)品先進(jìn)水平的開發(fā)和生產(chǎn)。 目前，在中國的液壓技術(shù)已能冶金，工程機(jī)械，機(jī)床，化工機(jī)械，紡織機(jī)械及其他部門提 供了一個(gè)比較完整的產(chǎn)品品種。 然而，我國液壓技術(shù)在數(shù)量和技術(shù)水平，產(chǎn)品品種，與國際標(biāo)準(zhǔn)和主要行業(yè)的要求還有不 少差距，大量進(jìn)口液壓元件的年需求。 在未來，液壓技術(shù)的發(fā)展將是方向的： （1）改善器件性能，創(chuàng)建新的組件的大小，收縮。 （2）結(jié)合，高度集成化，模塊化。 （3）結(jié)合和微電子技術(shù)，向智能。 總之，在國民經(jīng)濟(jì)中的比重液壓行業(yè)是偉大的，他與氣動(dòng)技術(shù)是用來衡量一個(gè)國家的工業(yè) 化程度。 2.升降機(jī)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：2000kg（夾持式手部） 升降高度：1-3 米 平臺(tái)尺寸：2*2 米 - 4 - 3.執(zhí)行元件速度和載荷 3.1 執(zhí)行元件類型、數(shù)量和安裝位置 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 2 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 的位置為圖 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，通過橫梁活塞的推力逐次向外傳遞，使升降機(jī)升降。 - 5 - 3.2 速度和載荷計(jì)算 3.2.1 速度計(jì)算及速度變化規(guī)律 參考國內(nèi)升降臺(tái)類產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)可知。最大起升高度為 1000mm 時(shí)，其平均起升時(shí)間為 45s，就是從液壓缸活塞開始運(yùn)動(dòng)到活塞行程末端所用時(shí)間大約為 45s，設(shè)本升降臺(tái)的最小 氣升降時(shí)間為 40s,最大起升時(shí)間為 50s，由此便可以計(jì)算執(zhí)行元件的速度 v: lvt 當(dāng) 40ts時(shí)： maxin0.534lt =0.01325 /ms 當(dāng) 5ts時(shí)： in .16/0lvt 3.2.2 執(zhí)行元件的載荷計(jì)算及變化規(guī)律 執(zhí)行元件的載荷即為液壓缸的總阻力，油缸要運(yùn)動(dòng)必須克服其阻力才能運(yùn)行，因此在次計(jì) 算油缸的總阻力即可，油缸的總阻力包括：阻礙工作運(yùn)動(dòng)的切削力 F切 ，運(yùn)動(dòng)部件之間的摩 擦阻力 F磨 ，密封裝置的摩擦阻力 F密 ，起動(dòng)制動(dòng)或換向過程中的慣性力 慣 ，回油腔因被壓 作用而產(chǎn)生的阻力 背 ，即液壓缸的總阻力也就是它的最大牽引力： =+切 磨 密 慣 背 （1）切削力。根據(jù)其概念：阻礙工作運(yùn)動(dòng)的力，在本設(shè)計(jì)中即為額定負(fù)載的重力和支架以 及上頂板的重力： 其計(jì)算式為： F切 額 載 支 架 上 頂 板 （2）摩擦力。各運(yùn)動(dòng)部件之間的相互摩擦力由于運(yùn)動(dòng)部件之間為無潤滑的鋼-鋼之間的接 觸摩擦，取 0.15， 其具體計(jì)算式為： 1234G=mg+G磨 額 載 （ +） 式中各符號(hào)意義同第三章。 （3）密封裝置的密封阻力。根據(jù)密封裝置的不同，分別采用下式計(jì)算： O 形密封圈： F0.3 -密 液壓缸的推力 Y 形密封圈： 1 =fpdh密 f 摩擦系數(shù)，取 f0. 密封摩擦力也可以采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，一般取 F051F密 （ .-） （4）運(yùn)動(dòng)部件的慣性力。 其計(jì)算式為： GvFmagtt切慣 - 6 - 對(duì)于行走機(jī)械取 2v0.51m/st ，本設(shè)計(jì)中取值為 20.4m/s （5）背壓力。背壓力在此次計(jì)算中忽略，而將其計(jì)入液壓系統(tǒng)的效率之中。 由上述說明可以計(jì)算出液壓缸的總阻力為： F=+F切 磨 密 慣 = 1234123()gG()gG額 載 額 載v0.5gt切 切 =(204.8+316+120+188+2500)x9.8+0.15(204.8+316+120)x 9.8+(204.8+316+120+188+2500)x0.4+(204.8+316+120+188+2500) 9.8 0.05 =40KN 液壓缸的總負(fù)載為 40KN，該系統(tǒng)中共有四個(gè)液壓缸個(gè)液壓缸，故每個(gè)液壓缸需要克服的 阻力為 10KN。 該升降臺(tái)的額定載荷為 2500Kg ，其負(fù)載變化范圍為 02500Kg，在工作過程中無沖擊負(fù) 載的作用，負(fù)載在工作過程中無變化，也就是該升降臺(tái)受恒定負(fù)載的作用。 4.液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定 4.1 系統(tǒng)壓力的初步確定 液壓缸的有效工作壓力可以根據(jù)下表確定： 表 6.1 液壓缸牽引力與工作壓力之間的關(guān)系 牽引力 F（KN） 50 工作壓力 P（MPa） 5-7 由于該液壓缸的推力即牽引力為 10KN，根據(jù)上表，可以初步確定液壓缸的工作壓力為： p=2MPa 。 4.2 液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù) 4.2.1 液壓缸的作用力 液壓缸的作用力及時(shí)液壓缸的工作是的推力或拉力，該升降臺(tái)工作時(shí)液壓缸產(chǎn)生向上的推 力，因此計(jì)算時(shí)只取液壓油進(jìn)入無桿腔時(shí)產(chǎn)生的推力： - 7 - F= 2cmpD4 式中： p 液壓缸的工作壓力 Pa 取 p= 5(20-3)1Pa D 活塞內(nèi)徑 單位 m 0.09m cm 液壓缸的效率 0.95 代入數(shù)據(jù): F = 325(901)()10.94 F = 10.3KN 即液壓缸工作時(shí)產(chǎn)生的推力為 10.3KN。 表 4.1回 路 特 點(diǎn)進(jìn) 油 路 調(diào) 速進(jìn) 油 路 調(diào) 速回 油 裝 被 壓 閥回 油 路 調(diào) 速 背 壓 值-2x5106系 統(tǒng) 被 壓 經(jīng) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 4.2.2 缸筒內(nèi)徑的確定 該液壓缸宜按照推力要求來計(jì)算缸筒內(nèi)經(jīng)，計(jì)算式如下： 要求活塞無桿腔的推力為 F 時(shí)，其內(nèi)徑為： 4cmDp cm 液壓缸機(jī)械效率 0.95 代入數(shù)據(jù)： D= 34102.95 =0.083m D= 83mm 取圓整值為 D=90mm 4.2.3 活塞桿直徑的確定 - 8 - （1）活塞桿直徑根據(jù)受力情況和液壓缸的結(jié)構(gòu)形式來確定 受拉時(shí)： (0.35)dD 受壓時(shí)： pMPa (0.35)dD 7 .7 該液壓缸的工作壓力為為：p=2MPa,5MPa, 取 d=0.5D,d=45mm。 （2）活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算 活塞桿在穩(wěn)定情況下，如果只受推力或拉力，可以近似的用直桿承受拉壓載荷的簡單強(qiáng)度 計(jì)算公式進(jìn)行： 62104Fd 材料的許用應(yīng)力 單位 MPa 活塞桿用 45 號(hào)鋼 ,340,2.5sMPann 代入數(shù)據(jù)： 36210.4(5) =6.3MPa 活塞桿的強(qiáng)度滿足要求。 （3）穩(wěn)定性校核 該活塞桿不受偏心載荷，按照等截面法，將活塞桿和缸體視為一體，其細(xì)長比為： LmnK 時(shí)， 2KEJFL 在該設(shè)計(jì)及安裝形式中，液壓缸兩端采用鉸接，其值分別為： 1,85,60 4 JdA 將上述值代入式中得： LmnK 故校核采用的式子為： 2EJF 式中： n=1 安裝形式系數(shù) E 活塞桿材料的彈性模量 鋼材取 1.0Pa J 活塞桿截面的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 46dJ L 計(jì)算長度 1.06m - 9 - 代入數(shù)據(jù)： 213423.4.03.4(510)6KF =371KN 其穩(wěn)定條件為： Kn 式中： K 穩(wěn)定安全系數(shù)，一般取 Kn=24 取 Kn=3 F 液壓缸的最大推力 單位 N 代入數(shù)據(jù)： 371Kn =123KN 故活塞桿的穩(wěn)定性滿足要求。 4.2.4 液壓缸壁厚，最小導(dǎo)向長度，液壓缸長度的確定 4.2.4.1 液壓缸壁厚的確定 液壓缸壁厚又結(jié)構(gòu)和工藝要求等確定，一般按照薄壁筒計(jì)算，壁厚由下式確定： YP 液壓缸最高工作壓力 單位 Pa 一般取 YP=（1.2-1.3）p 缸體材料的許用應(yīng)力 鋼材取 10Ma 2 YPD 代入數(shù)據(jù)： 61.309.7cm 考慮到液壓缸的加工要求，將其壁厚適當(dāng)加厚，取壁厚 3。 4.2.4.2 最小導(dǎo)向長度 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)向長度 H，如下圖所示，如果最小導(dǎo)向長度過小，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)向長度，對(duì)于一般的液壓缸，液壓缸最大行程為 L，缸筒直 徑為 D 時(shí)，最小導(dǎo)向長度為： - 10 - 20 LDH 即 530971.52cm 取為 72cm 活塞的寬度一般取 (.61)B，導(dǎo)向套滑動(dòng)面長度 A，在 D80m時(shí)，取A=(.6-) ，在 =80時(shí)，取 A=(0.-)d，當(dāng)導(dǎo)向套長度不夠時(shí)，不宜過分增 大 A 和 B，必要時(shí)可在導(dǎo)向套和活塞之間加一隔套，隔套的長度由最小導(dǎo)向長度 H 確定。 4.2.5 液壓缸的流量 液壓缸的流量余缸徑和活塞的運(yùn)動(dòng)有關(guān)系，當(dāng)液壓缸的供油量 Q 不變時(shí)，除去在形程開始 和結(jié)束時(shí)有一加速和減速階段外，活塞在行程的中間大多數(shù)時(shí)間保持恒定速度 mv，液壓缸 的流量可以計(jì)算如下： cv AQ - 11 - 式中： A 活塞的有效工作面積 對(duì)于無桿腔 24AD cv 活塞的容積效率 采用彈形密封圈時(shí) cv=1，采用活塞環(huán)時(shí) cv =0.98 maxaxcvQ ax為液壓缸的最大運(yùn)動(dòng)速度 單位 m/s 代入數(shù)據(jù)： 23.1409.3560.1/min8max L in .4. 即液壓缸以其最大速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，所需要的流量為 /i，以其 最小運(yùn)動(dòng)速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，所需要的流量為 .13/inL。 5.液壓系統(tǒng)方案的選擇和論證 液壓系統(tǒng)方案是根據(jù)主機(jī)的工作情況，主機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的技術(shù)要求，液壓系統(tǒng)的工作條件 和環(huán)境條件，以成本，經(jīng)濟(jì)性，供貨情況等諸多因素進(jìn)行全面綜合的設(shè)計(jì)選擇，從而擬訂 出一個(gè)各方面比較合理的，可實(shí)現(xiàn)的液壓系統(tǒng)方案。其具體包括的內(nèi)容有：油路循環(huán)方式 的分析與選擇，油源形式的分析和選擇，液壓回路的分析，選擇，合成，液壓系統(tǒng)原理圖 的擬定。 5.1 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： 表 5.1 - 12 - 油 液 循 環(huán) 方 式散 熱 條 件抗 污 染 性系 統(tǒng) 效 率其 它限 速 制 動(dòng) 形 式 開 式較 方 便 ， 但 油 箱 較 大較 差 ， 但 可 用 壓 力 油 箱 或 其 它 改 善管 路 壓 力 損 失 較 大 ， 用 節(jié) 流 調(diào) 速 效 率低對(duì) 泵 的 自 吸 性 能 要 求 較 高用 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 閉 式管 路 壓 力 損 失 較 小 ， 容 積 調(diào) 速 效 率 高對(duì) 主 泵 的 自 吸 性 能 要 求 低較 好 ， 但 油 液 過 濾 要 求 高較 好 ， 需 用 輔 泵 換 油 冷 卻液 壓 泵 由 電 機(jī) 拖 動(dòng) 時(shí) ， 限 速 及 制 動(dòng) 過 程中 拖 動(dòng) 電 機(jī) 能 向 電 網(wǎng) 輸 電 ， 回 收 部 分 能量開 式 系 統(tǒng) 和 閉 式 系 統(tǒng) 的 比 較 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)升降機(jī)的性能要求，可以選擇的油路循環(huán)方式為開式系 統(tǒng)，因?yàn)樵撋禉C(jī)主機(jī)和液壓泵要分開安裝，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)盡可能簡單，開始系統(tǒng)剛好能滿足上述要求。 5.2 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(gè)液壓執(zhí)行元件時(shí)，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。 5.3 調(diào)速方案的選擇 調(diào)速方案對(duì)主機(jī)的性能起決定作用，選擇調(diào)速方案時(shí)，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。 - 13 - 6.液壓元件的選擇計(jì)算及其連接 液壓元件主要包括有：油泵，電機(jī)，各種控制閥，管路，過濾器等。有液壓元件的不同連 接組合構(gòu)成了功能各異的液壓回路，下面根據(jù)主機(jī)的要求進(jìn)行液壓元件的選擇計(jì)算. 6.1 油泵和電機(jī)選擇 6.1.1 泵的額定流量和額定壓力 6.1.1.1 泵的額定流量 泵的流量應(yīng)滿足執(zhí)行元件最高速度要求，所以泵的輸出流量應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)所需要的最大流量 和泄漏量來確定： maxpqKQn 1.5642.7/inL 對(duì)于工作過程中始終用節(jié)流閥調(diào)速的系統(tǒng)，在確定泵的流量時(shí)，應(yīng)再加上溢流閥的最小溢 流量，一般取 3/iL： 2.7./ipq 6.1.1.2 泵的最高工作壓力 泵的工作壓力應(yīng)該根據(jù)液壓缸的工作壓力來確定，即 maxpP 式中： 泵的工作壓力 單位 Pa ax 執(zhí)行元件的最高工作壓力 單位 Pa 進(jìn)油路和回油路總的壓力損失。 初算時(shí)，節(jié)流調(diào)速和比較簡單的油路可以取 0.25MPa,對(duì)于進(jìn)油路有調(diào)速閥和管路比 較復(fù)雜的系統(tǒng)可以取 0.51MPa。 代入數(shù)據(jù)： 2.p 考慮到液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)壓力及油泵的使用壽命，通常在選擇油泵時(shí)，其額定壓力比工作壓 力 pP大 25%-60% ，即泵的額定壓力為 3.125 a-4.0 ，取其額定壓力為 4 MPa。 6.1.2 電機(jī)功率的確定 （1） 液壓系統(tǒng)實(shí)際需要的輸入功率是選擇電機(jī)的主要依據(jù)，由于液壓泵存在容積損失和 機(jī)械損失，為滿足液壓泵向系統(tǒng)輸出所需要的的壓力和流量，液壓泵的輸入功率必須大于 它的輸出功率，液壓泵實(shí)際需要的輸入功率為： 77610ti mPqP - 14 - 代入數(shù)據(jù)： 672.510.4iPKW 表 6.1液 壓 泵 類 型總 效 率 齒 輪 泵 葉 片 泵 柱 塞 泵 螺 桿 泵0.6-580.6-液 壓 泵 的 總 效 率 （2）電機(jī)的功率也可以根據(jù)技術(shù)手冊(cè)找，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三版，第五卷，可以查 得電機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率為 4 KW，本設(shè)計(jì)以技術(shù)手冊(cè)的數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn) ，取電機(jī)的功率為 4 KW。 根據(jù)上述計(jì)算過程，現(xiàn)在可以進(jìn)行電機(jī)的選取，本液壓系統(tǒng)為一般液壓系統(tǒng)，通常選取三 相異步電動(dòng)機(jī)就能夠滿足要求，初步確定電機(jī)的功率和相關(guān)參數(shù)如下： 型號(hào)： 12YM 額定功率：4 滿載時(shí)轉(zhuǎn)速： 890/minr 電流： .7A 效率： 85.5% 凈重： 45Kg 額定轉(zhuǎn)矩： 2.N 電機(jī)的安裝形式為 5(1)BV型，其參數(shù)為： 基座號(hào)：112M 極數(shù)：4 國際標(biāo)準(zhǔn)基座號(hào)： 2815F 液壓泵為三螺桿泵，其參數(shù)如下： 規(guī)格： /eDLh 26 標(biāo)定粘度： 50 oE 10 轉(zhuǎn)速： /minr 2900 壓力： MPa 4 流量： L 26.6 功率： KW 4 吸入口直徑： mm 25 排出口直徑： mm 20 重量： Kg 11 允許吸上真空高度： m( 2HO) 5 - 15 - 6.2 控制閥的選用 6.2.1 壓力控制閥 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)在法的壓力調(diào)節(jié)范圍之內(nèi)。 流量：通過壓力控制閥的實(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。 根據(jù)上述選用原則，可以選擇直動(dòng)型壓力閥，再根據(jù)發(fā)的調(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： 207oC 6.2.2 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應(yīng)小于該閥的額定流量。 測(cè)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(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 其余參數(shù)與單向分流閥相同。 6.2.3 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。 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。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： 50,120HzV - 16 - 工作壓力：A.B.P 腔 25MPa T 腔： 6Pa 重量：1.4Kg 6.3 管路，過濾器，其他輔助元件的選擇計(jì)算 6.3.1 管路 計(jì)算主管路中油管的尺寸。 （1）吸油管尺寸 油管的內(nèi)徑取決于管路的種類及管內(nèi)液體的流速，油管直徑 d 由下式確定： 對(duì)吸油管，取 0(.51)/vms，本設(shè)計(jì)中取： 0.7/vms 0 4Qdv 代入數(shù)據(jù)： 326.128.417 取圓整值為： 3dm （2）回油管尺寸 回油管尺寸與上述計(jì)算過程相同： 0.5/vms，取為 0/vs 代入數(shù)據(jù)： 3426.16.8 取圓整值為： 18d （3）壓力油管 壓力油管： 03/vms，本設(shè)計(jì)中取為： 03/vs 代入數(shù)據(jù)： 3426.019.7m 取圓整值為： 1d （4）油管壁厚： 升降機(jī)系統(tǒng)中的油管可用橡膠軟管管道，橡膠軟管裝配方便，能吸收液壓系統(tǒng)中的沖擊和 振動(dòng)，壓力油管采用的橡膠軟管其參數(shù)如下： 內(nèi)徑： 10mm 外徑： 型 17.5-19.7mm 工作壓力： 型 16 MPa 最小彎曲半徑：130mm 6.3.2 過濾器的選擇 過濾器的選擇應(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)過濾精度的要求也不同，系統(tǒng) 壓力越高，要求液壓元件的間隙越小，所以過濾精度要求越高，過濾精度與液壓系統(tǒng)壓力 - 17 - 的關(guān)系如下所示： 表 6.1 過濾精度與液壓系統(tǒng)的壓力關(guān)系系 統(tǒng) 類 型壓 力 MPa過 濾 精 度 一 般 液 壓 系 統(tǒng) 伺 服 系 統(tǒng) 7 35 10 2 - （3）濾芯應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，過濾器的實(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)定的溫度下長期工作。 根據(jù)上述原則，考慮到螺桿泵的流量，選定過濾器為燒結(jié)式過濾器，其型號(hào)及具體參數(shù)如 下所示： 型號(hào)： 27016SUBF 流量： 70/minL 過濾精度： m 接口尺寸： 2M 工作壓力： .5MPa 壓力損失: .Pa 6.3.3 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： 04. 名稱：一般彈簧管壓力表 7.油箱及附件 7.1 油箱的容積 7.1.1 按使用情況確定油箱容積 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： 表 9.1 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 12 24 57 612 10 - 18 - 本升降機(jī)為為中壓系統(tǒng)，取 =5，則油箱的容量可以確定為: 26.13pVQL 7.1.2 按系統(tǒng)發(fā)熱和散熱計(jì)算確定油箱容量 油箱中油液的溫度一般推薦為 30-50 0C，最高不超過 65 0C，最低不低于 15 0C，對(duì)于工具 機(jī)及其它裝置，工作溫度允許在 40-55 。 （1）油箱的發(fā)熱計(jì)算 液壓泵的功率損失： 1()HP 6312.501 96.8KW （2） 閥的功率損失 其中以泵的流量流經(jīng)溢流閥時(shí)的損失為最大： 1HPq 單位 K 632.3015 W （3） 管路及其它功率損失 此項(xiàng)損失包括很多復(fù)雜因素，由于其值較小，加上管路散熱等原因，在計(jì)算時(shí)常予以忽略， 一般可取全部能量的 0.03-0.05，即 3(0.5)P 單位 K 取 6332.10. 51.2H 系統(tǒng)的總功率損失為： 12359.8.96 W （4） 郵箱的容積計(jì)算 環(huán)境溫度為 0T時(shí)，最高允許溫度為 YT的油箱，其最小散熱面積為： min()YAK 單位 2m 設(shè)油箱的長寬高之比為 1:1:1-1:2: 3 時(shí)，油箱中油面高度達(dá)到油箱高度的 0.8 時(shí)，靠自然冷 卻時(shí)系統(tǒng)溫度保持在最高溫度 以下，散熱面積用該式計(jì)算： 326.V 令 minA= ， 得油箱最小體積為： - 19 - 3min()10YHVT 單位 L 代入數(shù)據(jù): min 396()5 iV=118L 根據(jù)手冊(cè)就可以進(jìn)行油箱的選取. 8.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(dòng)機(jī)泵組，油箱，液壓閥集成塊等組 成的小型液壓動(dòng)力源。其電機(jī)全部立式安裝在油箱上。 9.液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓缸是將液壓系統(tǒng)的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置，在該升降機(jī)系統(tǒng)中，液壓缸將活塞桿 的伸縮運(yùn)動(dòng)通過一系列的機(jī)械結(jié)構(gòu)組合轉(zhuǎn)化為平臺(tái)的升降，實(shí)現(xiàn)升降機(jī)升降。 9.1 缸筒 9.1.1 缸筒與缸蓋的連接形式 缸筒與剛蓋的連接形式如下： 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(shí)應(yīng)防止密封圈 扭曲。 缸蓋與后端蓋的連接采用焊接形式，特點(diǎn)為結(jié)構(gòu)簡單尺寸小，重量輕，使用廣泛，缸筒焊 后可能變形，且內(nèi)徑不易加工。 9.1.2 強(qiáng)度計(jì)算 9.1.2.1 缸筒底部強(qiáng)度計(jì)算 - 20 - 缸筒底部為平面時(shí)， 可由下式計(jì)算厚度： 0.43pD 式中： 缸筒底部厚度 單位 m 缸筒內(nèi)徑 單位 m p 筒內(nèi)最大工作壓力 單位 MPa 缸筒材料的許用應(yīng)力 單位 代入數(shù)據(jù)： 2.50.43910 = 6 紋連接。 10.液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 （1） 系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算 系統(tǒng)壓力損失包括管道內(nèi)沿程損失和局部損失以及法類元件的局部損失之和，計(jì)算時(shí)不同 的工作階段要分開來計(jì)算，回油路上的壓力損失要折算到進(jìn)油路上去，因此某一階段的系 統(tǒng)總的壓力損失為： 211Ap(p) 式中： 1 系統(tǒng)進(jìn)油路的壓力總損失 111v 2p 系統(tǒng)回油路的壓力總損失 222vp 現(xiàn)在根據(jù)上式計(jì)算液壓系統(tǒng)工作過程中的壓力損失。 液壓油在管內(nèi)的流速： 根據(jù)油管尺寸的計(jì)算項(xiàng)目，取 v3m/s 則雷諾數(shù)： e6d0.1R4(20)75 可見液流為層流。 摩擦阻力系數(shù)： - 21 - 750.184 管子當(dāng)量長度及總長度： o9標(biāo)準(zhǔn)彎頭 2 個(gè) 所以： 1L2.3m 進(jìn)油路的壓力損失為： 21410vpdg 63.0.857510.239.8MPa 各閥的壓力損失為： 分流閥： 0.6 MPa 換向閥為：0.04 油路的總壓力損失為： 10.23.604.6pa 由此得出液壓系統(tǒng)泵的出口壓力為： 1.53.1P （2） 系統(tǒng)的總效率驗(yàn)算 液壓泵的總效率 與液壓泵的總效率 p，回路總效率 c及執(zhí)行元件的效率 m有關(guān)，其計(jì) 算式為： pcm 回路效率： 1cpq 1pq 同時(shí)動(dòng)作的液壓執(zhí)行元件的工作壓力與輸入流量的乘積之和 同時(shí)供油的液壓泵的工作壓力與輸出流量乘積之和 根據(jù)上式有： 42.51648.%c 液壓系統(tǒng)總效率為： .59630pcm - 22 - 總結(jié) 經(jīng)過兩個(gè)月的設(shè)計(jì)階段，在兩個(gè)月的課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，我取得了很大的進(jìn)步。 我的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是設(shè)計(jì)平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人，這是一個(gè)我從未接觸過。我是一個(gè)陌生人， 通過老師的幫助和參考資料的閱讀指導(dǎo)，我不得不平面關(guān)節(jié)機(jī)械手有一些認(rèn)識(shí) 2 。 一種機(jī)械自動(dòng)化工業(yè)的發(fā)展方向，具有廣闊的市場(chǎng)，一個(gè)項(xiàng)目的實(shí)際需要開發(fā)。一些行動(dòng) 平面關(guān)節(jié)機(jī)械手能模仿人體上肢，需要有一定的敏感性，設(shè)計(jì)要求高。通過這樣的設(shè)計(jì)， 提高了我分析問題和解決問題的能力，拓寬和深化所學(xué)的知識(shí)，掌握一般的程序規(guī)范和設(shè) 計(jì)方法，開發(fā)了體材料的合理使用，國家標(biāo)準(zhǔn)阿特拉斯等工具書，能力。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)模擬未來的工作。 通過這次設(shè)計(jì)，我已經(jīng)從事對(duì)未來充滿信心的工作！ 參考資料 1、 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 3 機(jī)械工業(yè)出版社,徐灝主編 2、 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 4 機(jī)械工業(yè)出版社,徐灝主編 3、 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 5 機(jī)械工業(yè)出版社,徐灝主編 4、 工業(yè)機(jī)器人 北京理工大學(xué)出版社,張建民著 - 23 - 5、 工業(yè)平面關(guān)節(jié)型機(jī)械手-機(jī)械結(jié)構(gòu)上 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 工業(yè)平面關(guān)節(jié)型機(jī)械手編寫組 6、 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) 3,部件、機(jī)構(gòu)及總體設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組 7、 液壓傳動(dòng) 機(jī)械工業(yè)出版社,丁樹模主編 8、 機(jī)械制圖 大連理工大學(xué)工程畫教教研室 高等教育出版社 9、 畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 青島海洋出版社 李恒權(quán)、朱明臣、王德云主編 10、 機(jī)械基礎(chǔ) 中國勞動(dòng)出版社，王棟梁主編 11、 solidworks 設(shè)計(jì)與應(yīng)用 電子工業(yè)出版社 隆生主編 12、 機(jī)械制造技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社，黃鶴汀主編 題目四：可拆式料位計(jì)檢修平臺(tái) 題目背景： 電除塵器灰斗為被收集粉塵的臨時(shí)存放容器，呈倒四邊錐形結(jié)構(gòu)，高度在4米至10米左右，下口小口為出灰口，出灰口面至灰斗檢修平臺(tái)面一般有1米左右高度。從出灰口往上灰斗三分之二高度設(shè)置有高料位計(jì)，出灰口往上1.2米設(shè)置低料位計(jì)，用于檢測(cè)灰斗內(nèi)部灰位高度。而料位計(jì)為電氣元件，安裝在灰斗壁板上，需不定期進(jìn)行檢修。 為便于料位計(jì)檢修，目前一般設(shè)置固定式料位計(jì)檢修平臺(tái)，由爬梯、平臺(tái)、圍欄組成，一端搭接在灰斗壁板上，一端支撐于平臺(tái)或地面上，灰斗安裝后需保溫，故料位計(jì)檢修平臺(tái)需在保溫前固定于灰斗壁板。每臺(tái)電除塵器所配灰斗少則3、5個(gè)，多則40個(gè)以上，每個(gè)灰均斗設(shè)置高低料位計(jì)檢修平臺(tái)，鋼材用量大。且灰斗所處位置周邊多管道及支架，設(shè)置固定式的料位計(jì)檢修平臺(tái)也占用大部分平臺(tái)空間。 題目要求： 通過創(chuàng)新，采用新材料或進(jìn)行結(jié)構(gòu)簡化，設(shè)計(jì)一套可拆卸，便于移動(dòng)的簡易料位計(jì)檢修平臺(tái)，以便于所有灰斗共用一套平臺(tái)。 要求有獨(dú)立支撐，頂部有0.5㎡左右大小平臺(tái)，平臺(tái)需有約1米左右高圍欄，有可上下帶扶手爬梯，高度在4至10米范圍可調(diào)。在使用空間上如有管道或支架等高低不等的障礙物能方便繞過（障礙物最大高寬為800x800mm），移動(dòng)性強(qiáng)，安全性由優(yōu)于電工梯。 現(xiàn)有結(jié)構(gòu)示意圖： 圖一、圖二：單個(gè)灰斗配一個(gè)料位計(jì)檢修平臺(tái)（紅色部分）示意 圖三：多個(gè)灰斗配料位計(jì)檢修平臺(tái)示意 圖四：料位計(jì)檢修平臺(tái)所處環(huán)境示意