江苏大学成教本科毕业设计说明书范文

江苏大学本科毕业设计J I A N G S U U N I V E R S I T Y成 教 本 科 毕 业 设 计（论 文） 飞机维修升降平台液压系统设计Hydraulic system of aircraft maintenance lifting platform学 院 名 称： 江 苏 大 学 专 业 班 级： 20XX级XX专业 学 生 姓 名： 指导教师姓名： 指导教师职称： 教 授 函 授 站： 2011年 9月 飞机维修升降平台液压系统设计专业班级： 学生姓名： 指导教师： 职 称： 摘要 液压系统在工业工程中具有很广泛的应用。本次设计的内容是自行设计出飞机维修升降台液压系统，使其在稳定的工作压力下，各个执行元件能按照设计要求平稳的完成动作。飞机维修升降台液压系统是一个顺序动作的回路。此说明书的主要任务是据所给的技术参数设计出满足工作要求的系统，使升降台的支撑由四个支腿缸控制，升降由二个升降缸控制，水平移动由一个移动缸控制。为了更好的完成工况要求，提高系统的可靠性，设置了一个备用泵和手摇泵。本次设计内容主要包括缸的计算与选型，泵与电机的计算与选择，系统方案的拟定，主要液压元件及其他附件的选型，设计安装应注意的问题等等。通过对方案进行反复的调整与验算确定了系统的主要参数，并最终确定了系统，使设计基本达到了设计的要求。为了防止有意外的发生，系统采用自锁回路，在系统发生意外的情况下可以进行控制。此设计的目的是使所设计的液压系统即能在工作上满足要求又能够在工艺上满足要求，使系统最终具有工作平稳可靠，结构简单紧凑的特点。同时在结构设计阶段，根据系统的实际情况对泵站、调压阀块、控制阀块进行了设计。最后是对一些液压附件参数的计算。在设备使用的过程中，整个设备包括液压系统工作完全达到了用户的要求。在连续工作6h后，液压缸下降的幅度很小。关键词： 液压系统； 修正节流阀； 分流集流阀； 液压锁Hydraulic system of aircraft maintenance lifting platformAbstract Hydraulic systems have a very wide range of applications in industrial engineering. The content of the design is to designe a hydraulic system for aircraft maintenance lifting platform, and to make all the various components of it can complete the actions in accordance with the design requirements smoothly under a stable pressure. Hydraulic system of aircraft maintenance lifting platform is a loop of sequential movements. The main task of this manual is, according to the given technical parameters, to design a system to meet the job requirements, so that the support of the platform can be controled by four outrigger cylinders, going up and down by two lifting cylinders, and the horizontal shifting by a mobile cylinder. In order to complete the requirements of the working conditions better, and improve system reliability, a back-up pump and hand pump were set up. The design mainly includes the calculation and selection of tanks, pumps and motors, the development of system solutions, selection of the main hydraulic components and other attachments, and the issues that should be paid attention to of this design and installation, etc. Through the adjustment and check to the program repeatedly, the main parameters of the system were determined, and so was the system ultimately, so that the design meets the design requirements basically. In order to prevent the occurrence of an accident, the system use a self-locking loop, so that in the case of an accident occurred in the system, it could be controlled. The purpose of this design is to make the hydraulic system designed can meet the demands at work, slso the requirements in the process, allowing the system to have characteristics of a smooth and reliable work, a simple and compact structure eventually. At the same time, in phase of the design of the structure, the pumping station, pressure regulation valve block, control valve block were designed according to the actual situation of the system. Finally, its to calculate the parameters of the hydraulic annex. In the process of using this equipment, the entire equipment, including the hydraulic system fully met the requirements of the user. After six hours of continuous work, the hydraulic cylinder had only a small decline.Key words: Hydraulic system; Amendment throttle valve; Flow distributing and collecting valve; Hydraulic lock目 录第一章 绪论1第二章 计算液压执行元件主要参数32.1 确定系统工作压力32.2 确定液压缸的主要尺寸32.2.1 支腿缸参数的计算42.2.2 升降缸参数的计算52.2.3 平台移动缸参数的计算6第三章 计算液压系统动力元件主要参数83.1 计算液压泵的参数83.1.1 液压泵工作压力的确定83.1.2 液压泵流量的确定93.1.3 液压泵型号的选择93.2 选定电动机参数103.3 校核系统流量11第四章 选择液压阀12第五章 设计阀块结构155.1 块体结构的确定155.2 阀块结构尺寸的确定155.3 阀块设计应注意的几个方面17第六章 确定管道尺寸186.1 管道内径的计算196.2 管道壁厚的计算206.3 管接头的选取21第七章 设计和选用油箱227.1 油箱的用途与分类227.2 油箱容积的计算227.3 油箱外形尺寸的计算237.4 油箱的结构设计237.4.1 隔板的设置247.4.2 吸油管与回油管的设置247.4.3 顶盖及清洗孔的设置257.4.4 液面指示器的设置257.4.5 液压油箱的起吊257.4.6 油箱内表面的防腐处理25第八章 验算液压系统性能278.1 液压系统压力损失278.1.1 沿程压力损失的计算288.1.2 局部压力损失的计算298.1.3 总的压力损失318.2 计算系统的发热温升318.2.1 系统发热功率的计算318.2.2 系统散热功率的计算33第九章 选取液压辅助元件359.1 冷却器的计算和选用359.2 加热器的计算和选用369.3 过滤器的选取379.4 液压工作介质的选取389.5 空气滤清器的选取399.6 液位计、液位控制器的选取399.7 温度计、温度控制器的选取399.8 测压接头、测压软管的选取409.9 压力表的选取409.10 减震器、橡胶接管的选取409.11 联轴器的选取409.12 行程开关、软管的选取40结束语41参考文献42致 谢44附录4516第一章 绪 论随着国民经济和机械工业的高速发展，液压技术越来越彰显一个国家的工业水平，而大飞机的制造和维修能力更是其中的一个代表。目前机场用维修升降平台车都是从国外进口的，价格非常昂贵，高达150多万元。我国高空作业机械生产企业从20世纪70年代起步，至今已有30多年的历史。近几年我国高空作业机械的发展主要表现在：品种数量不断增加，产品性能有较大提高，市场份额进一步扩大，优势互补，推动了行业的技术进步。但是，与国外此类行业相比，存在许多问题：部分企业技术创新能力较差，特殊产品仍以进口产品为主，基础零部件配套水平较差，专业化生产水平低，小作坊式企业较多。2004年我们成功研制的维修升降平台车不仅结束了这类车依赖进口的历史，而且其技术水平已领先于进口同类车型。由此可见，飞机维修升降台是维修飞机的需要，也是发展同类型液压升降技术和发展市场、企业和国民经济的需要1。飞机维修升降平台车是一种液压传动、剪式升降平台可前后移动的车载式设备，是机场地服公司用于维修飞机座椅等的，由行走机构，液压机构，电动控制机构，支撑机构组成专用的一种升降机设备。液压油由齿轮泵形成一定的压力，经滤油器、电磁换向阀、节流阀、液控单向阀、平衡阀等进入液缸下端，使液缸的活塞向上运动，提升重物，液缸上端回油经电磁换向阀回到油箱，其额定压力通过溢流阀进行调整，通过压力表观察压力表读数值2。考虑到维修升降平台车为汽车底盘改装成的车载式设备，设计时首先必须有4个刚性支腿(位于车辆前、后位置左右两侧各2个)将车辆支撑起来，以此增加设备使用过程中的稳定性和抗倾覆性能；主平台的升降由2个单作用双伸缩升降缸实现；主平台的伸缩由一个双作用缸实现。由于主平台的前端紧靠飞机，安全问题是必须首先要考虑的，在长达几个小时的工作时间内，平台不允许有明显的下降，即下降量必须符合规范的要求，否则就有可能损伤飞机，造成严重的事故；同时4个支腿也不得出现“软腿”现象，必须可靠地起到支撑作用3。由于此设备靠近飞机工作，而且工作时间较长，因此对设备提出了一些特殊要求：1. 其升起高度达数十米，使用时的稳定性和抗倾覆性能必须予以充分考虑；维修升降平台车在工作完成后要可靠撤离工作现场，保证飞机安全；对接飞机时必须保证不碰撞飞机；在长达几个小时的工作过程中，平台的下降量必须符合规范的要求，对液压元件尤其是液压锁提出了很高的要求。2. 油缸的活塞向下运动(既重物下降)，液压油经电磁换向阀进入液缸上端，液缸下端回油经平衡阀、液控单向阀、节流阀、电磁换向阀回到油箱。为使重物下降平稳，制动安全可靠，在回油路上设置平衡阀，平衡回路、保持压力，使下降速度不受重物而变化，由节流阀调节流量，控制升降速度。为使制动安全可靠，防止意外，增加液控单向阀，即液压锁，保证在液压管线意外爆裂时能安全自锁。3. 设备对液压元件的要求非常高，尤其是要求支腿缸及升降缸泄漏量非常小，以保证整车工作时的稳定性，为此设计时液压锁全部直接安装在液压缸上，并且要求密封性很好。4. 在升降缸工作过程中，为提高起升速度，要求汽车发动机自动升速，为此分流集流阀必须选择自调式分流集流阀。5. 升降平台可装载大量飞机零部件(比如飞机座椅)，有时可能出现偏载，导致2个升降缸负载压力偏差大，影响同步精度。解决办法是采用修正节流阀来减少或消除液动力对速度同步精度的影响。即让流经负载压力较高支路的流量有一小部分经过修正节流阀流入负载压力较低的支路，以使同步精度提高4。在本设计中，各执行元件之间的工况、负载和工艺性能要求不同，为节省能源、提高系统的使用效率，采用集中供油的方式。根据负载和执行任务的不同，将执行元件分为支腿缸、升降缸和平台移动缸。油源为恒压源，用电磁溢流阀进行调压和卸荷。液压系统包括油泵、手摇泵、电机、操纵阀、液压锁、分(集)流阀、油缸、油箱及附件。起动电机带动油泵、控制操纵阀，通过分(集)流阀使升降平台上升或下降。由于该车载式设备液压系统要求结构简单，控制精度高，没有很好的散热条件，系统采用阀控系统，开式回路。阀控系统的主要特点是系统效率低、控制精度高、响应快；在开式回路中，液压泵从油箱吸油，在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供油量要大于系统的需油量，压力油流经系统释放能量后，多余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。开式回路结构简单，散热性好5-7。本设计系统中按功能来看主要有同步回路、锁紧回路及换向卸荷回路；按系统的结构来看主要有支腿缸回路、升降缸回路及平台移动缸回路，其次是液压源回路和冷却回路。根据上述工况对设备的特殊要求，本设计的重点在于升降缸采用的同步阀同步回路、自锁回路和调速回路，支腿缸采用的自锁回路和平衡回路，以及平台移动缸采用的节流调速回。设计任务要求液压系统可靠性较高，不能中断供压力油，所以在系统中并联了一台备用泵以及在停电、无电或突然断电等紧急情况下使用的手摇泵以达到是系统复位的目的。手动系统与电动系统可使液压系统工作在有电和无电两种条件下，提高了设备的应急能力和可靠性。第二章 计算液压执行元件主要参数2.1 确定系统工作压力系统工作压力是根据设备类型，机构要求，技术水平,工况环境等而定的。具体选择参数见表2.15。表2.1 各类设备常用的工作压力设备类型压力范围/MPa压力等级说明机床，压铸机，汽车7低压低燥声，高可靠性系统农业机械，工矿车辆，注塑机，搬运机械，工程机械，冶金机械721中压一般系统油压机，冶金机械，挖掘机，重型机械2131.5高压空间有限，响应速度高，大功率下降低成本金刚石压机，耐压实验机，飞机，液压机具31.5超高压追求大作用力，减轻重量油缸的最高工作压力为14Mpa，在系统计算之初，可初定液压系统工作压力为14Mpa，总的压力损失为23MPa。2.2 确定液压缸的主要尺寸通过设计任务书所给出的参数和系统的工作压力就可以确定液压缸的缸径和杆径。在这个计算过程中，要根据系统的实际工况进行圆整。所使用的主要计算公式为5-713：(2.1)式中D液压缸内径；d活塞杆直径；F工作循环中最大的外负载；P1液压缸工作压力，初算时可取系统工作压力Pp；P2液压缸回油腔背压力，初算时无法准确计算，可根据表2.2估计；d/D活塞杆直径与液压缸内径之比，可按表2.3选取；液压缸的机械效率，一般=0.90.97。这里取=0.95。表2.2 执行元件背压的估计值系统类型背压p2(Mpa)中、低压系统08Mpa简单的系统和一般轻载的节流调速系统0.20.5回油路带调速阀的调速系统0.50.8回油路带背压阀0.51.5采用带补油泵的闭式回路0.81.5中高压系统816Mpa同上比中低压系统高50%100%高压系统1632Mpa如锻压机械初算时背压可忽略不计表2.3 液压缸内径D与活塞杆直径d的关系工作压力p/(Mpa)225577d/D0.20.30.50.580.620.700.7活塞杆直径可由d/D值算出，由计算所得的D与d值分别查表圆整到相近的标准直径，以便采用标准的密封元件。这里取d/D=0.7。2.2.1 支腿缸参数的计算根据设计任务书和实际情况综合考虑，可以确定工作压力P1=10MPa。因为回油路带背压阀且为中高压系统，取回油腔背压力P2=1.5MPa2=3MPa。外负载F=10103Kg10N/Kg1/4=2.5104N，取机械效率=0.95，d/D=0.7。(1) 计算液压缸的内径：查表5-7，将D圆整为63mm，即D=63mm。则活塞杆直径d=0.763mm=44.1mm，查表将d圆整为45mm，即d=45mm。(2) 计算作用面积：无杆腔作用面积：。有杆腔作用面积：。(3) 验算：由P1A0=F，得A0=F/P1=0.2510-2m2A1=0.31210-2m2，故A1满足载荷要求。(4) 计算流量通过液压缸无杆腔流量q1：。通过液压缸有杆腔的量q2：。其中v为支腿缸的速度。由于支腿缸的速度较慢，根据经验选取支腿缸行程时间为t=8s。已知支腿缸行程为400mm,则v=400/8mm/s=0.05m/s。由于支腿缸由四个相同的液压缸组成，故流进支腿缸的总流量Q1：Q1=9.36L/min4=37.44L/min。流出支腿缸的总流量Q2：Q2=4.59L/min4=18.36L/min。(5) 选择支腿缸的型号：查设计手册5-7，选择四平液压件厂生产的工程液压缸系列HSGL-63/45AE-Ec型号的液压缸，工作压力16MPa，推力49.88KN，拉力24.43KN，最大行程为800mm，选择液压缸活塞行程为400mm。速度为50mm/s，行程时间为t=8s。2.2.2 升降缸参数的计算升降缸为单作用双伸缩缸，工作压力P1=14MPa，节流调速回油路回油腔背压力P2=0.52=1MPa，外负载F=2103Kg10N/Kg1/2=1.0104N。(1) 计算缸筒外径：由于，且，D为第一节套筒外径。则，查表5-7圆整为32mm，即D=32mm。(2) 计算流量：流经单个升降缸的流量q：。其中v=120mm/s=0.12m/s。升降缸由两个单作用双伸缩缸组成，则流经升降缸的总流量Q为：Q=5.14L/min2=10.28L/min。(3) 选择升降缸的型号：查设计手册5-7，选择张家口液压件厂生产的TG1型通用液压缸2TGI-60250型伸缩式套筒液压缸，额定压力16MPa，最高压力20MPa，总行程为500mm，首级和末级的额定理论推力分别为44.50KN和20.11KN。速度为50120mm/s，行程时间为t=4.2s10s。2.2.3 平台移动缸参数的计算根据设计任务书和实际情况综合考虑，可以确定工作压力P1=8MPa。因为回油路带节流调速阀且为中高压系统，取回油腔背压力P2=0.5MPa2=1MPa。外负载F=2.8103Kg10N/Kg=2.8104N，取机械效率=0.95，d/D=0.7(1) 计算液压缸的内径：查表5-7，将D圆整为80mm，即D=80mm，则活塞杆直径d=0.780mm=56mm，不需圆整。(2) 计算作用面积：无杆腔作用面积：。有杆腔作用面积：。(3) 验算：由P1A0=F，得A0=F/P1=3.510-3m2A1=5.02410-3m2，则A1满足载荷要求。(4) 计算流量：通过液压缸无杆腔流量Q1：。通过液压缸有杆腔的量Q2：。其中v为平台移动缸的速度，v=80mm/s=0.08m/s。(5) 选择移动缸的型号：查设计手册5-7，选择四平液压件厂生产的工程液压缸系列HSGL-80/56AE-Ec型号的液压缸，推力80.42KN，拉力42.41KN，最大行程为2000mm，选择液压缸活塞行程为1000mm。速度为4080mm/s，行程时间为t=12.5s25s。第三章 计算液压系统动力元件主要参数.。第?章 总结与展望参考文献1 刘 涛，罗念宁，陈 娟，邵英浒.高空作业车辆升降机构液压系统改进设计J.液压与气动，2005(9): 23-28.2 机械设计手册编委会.机械设计手册.液压传动与控制M.(第四版).北京：机械工业出版社，2007.2.3 Ravi Doddannavar,Andries Barnard,Steve Mackay. Hydraulic circuit design and analysisJ. Practical Hydraulic Systems, 2005, 20:181-189. 致 谢附录