毕业设计小型剪叉式液压升降机.doc

武汉纺织大学 2015 届毕业设计（论文）设计（论文）题目 可控自行走式小型升降机 姓 名 学 号 院 系 机械工程与自动化学院 专业 机械设计制造及其自动化 指导教师 周星元 摘 要 在设计机械结构时，采用剪叉式结构。剪叉式机械结构，使升降机起升有较高的稳定性，宽大的作业平台，使高空作业范围更大。它使高空作业效率更高，安全更保障。 在设计液压系统时，为了能使升降机在任何情况下工作，采用双电机带动液压泵，一个直流电机，工作电压为48V；一个交流电机，工作电压为220V。液压泵采用柱塞泵，电磁换向阀采用三位三通阀，上升动力来源于液压液压泵，下降动力来源于工作人员和升降机自身的压力。 在设计控制电路时，要有限位和自锁装置，并设计交直流换向开关和充电开关。 关键词：剪叉式，液压系统，控制开关。Abstract In the design of mechanical structure, the scissor structure. Scissor mechanical structure, make elevator lifting a higher stability, wide operation platform, make more aerial work scope. It makes aerial work more efficient, safe and more security. In the design of hydraulic system, in order to enable elevator in any case work, the two motor drive hydraulic pump, a dc motor, working voltage of 48 V; A ac motor, working voltage of 220 V. Hydraulic pump the piston pump, electromagnetic reversing valves using three three-way valve, rising power comes from the hydraulic pump, drop power comes from the staff and lift their stress. In the design the control circuit, a limited and lock device since, and design ac/dc reversing switch and charging switch. Keywords: scissor, hydraulic system, control switch.目 录摘 要1第一章 概 述51.1 升降机概述51.1.1 什么是升降机51.1.2 升降机的发展历史51.2 液压升降机的作用和特点61.2.1 液压升降机的作用61.2.2 液压升降机的特点61.3 铝合金液压升降机61.3.1 铝合金液压升降机的特点61.3.3 本设计的基本参数71.3.4 剪叉式铝合金液压升降机7第二章 受力分析92.1 结构分析92.1.1 第四层剪叉臂受力分析102.1.2 第三层剪叉臂受力分析112.1.3 第二层剪叉臂受力分析122.1.3 第一层剪叉臂受力分析13第三章 结构设计153.1 材料的选用153.1.1 选用材料的性能系数153.2 强度校核计算153.2.1 剪叉臂的抗弯强度校核计算153.2.2 连接螺栓的抗剪强度计算183.3 工作平台的设计193.3.1 结构设计193.3.2 强度校核设计193.4底座的设计203.4.1底座的框架设计203.4.2轮子的设计213.4.3支撑架的设计223.5导轨的设计243.6工作状态的锁紧装置26第四章 液压系统设计274.1液压传动简介274.2液压传动的组成及工作原理274.3液压泵的设计284.3.1液压泵站的选用284.4液压油管的选用324.4.1高压钢丝编织胶管介绍334.5液压控制阀344.6液压缸的设计354.6.1液压缸压力计算（单作用柱塞缸的计算）354.6.2液压缸的行程计算374.6.3液压缸的选用384.7升降机上升速度的计算38第五章 电路设计405.1总电路图405.2 48V充电电路图40参考文献42致 谢43附 图44第一章 概 述1.1 升降机概述 1.1.1 什么是升降机 升降机是一种将人或者货物升降到某一高度的升降设备。在工厂、自动仓库等物流系统中进行垂直输送时，升降机上往往还装有各种平面输送设备，作为不同高度输送线的连接装置。一般采用液压驱动，故称液压升降机。除作为不同高度的货物输送外，广泛应用于高空的安装、维修等作业。升降机包括：固定升降机、牵引式升降机、车载式升降机、导轨式升降机和特殊形式的升降机等。 1.1.2 升降机的发展历史对垂直运送的需求与人类的文明一样久远，最早的升降机使用人力、蓄力和水力来提升重量。升降装置直到工业革命前一直依靠这些基本的动力方式。古希腊时，阿基米德开发了经过改进的用绳子和滑轮操作的升降装置，它用绞盘和杠杆把提升绳缠绕在绕线柱上。公元80年，角斗士和野生动物乘坐原始的升降机到达罗马大剧场中竞技场的高度。中世纪的纪录包括无数拉升升降装置的人和为孤立地点进行供给的图案。其中最著名的是位于希腊的圣巴拉姆修道院的升降机。这个修道院位于距离地面大约61米高的山顶上，提升机使用篮子或者货物网，运送人员与货物上下。在近代我们用来升降货物的是一种木质梯子，用起来很不方便，攀登时比较危险。中国首个安装液压升降机的城市是上海。1907年，六层高的汇中饭店安装了两台奥的斯液压升降机。台湾第一部商用液压升降机则在日治时期1932年安装，位于台北市菊元百货，当时称为流笼。目前，国内生产的液压升降机,产品型号各异，提升高度有4米、6米、10米、18米甚至达百米不等。选用国内外先进液压，马达，泵站系统，液压系统防爆装置和液压自锁装置。具有设计新颖、结构合理、升降平衡、操作简单、维修方便等其他产品不可替代的优点。广泛用于厂房维护、工业安装、设备检修物业管理、仓库、航空、机场、港口、车站、机械、化工、电子、电力等高空设备安装和检修。1.2 液压升降机的作用和特点 1.2.1 液压升降机的作用液压升降机广泛适用于汽车、集装箱、模具制造，木材加工，化工灌装等各类工业企业及生产流水线，满足不同作业高度的升降需求，同时可配装各类台面形式（如滚筒、转盘、转向、倾翻、伸缩），配合各种控制方式（分动、联动、防爆），具有升降平稳准确、频繁启动、载重量大等特点，有效解决工业企业中各类升降作业难点，使生产作业轻松自如。要是通过液压油的压力传动从而实现升降的功能,它的剪叉机械结构，使升降机起升有较高的稳定性，宽大的作业平台和较高的承载能力，使高空作业范围更大、并适合多人同时作业。它使高空作业效率更高，安全更保障。 1.2.2 液压升降机的特点 升降平台升降系统是靠液压驱动的，所以叫做液压升降台。是一种多功能的装卸机械设备。它主要广泛适用于模具制造，化工罐装以及集装箱，汽车之类的各种工厂企业及生产流水线。液压升降平台可以满足于不同作业高度的升降需求，配装各类台面形式，采用合适的控制方式，使得升降是平稳准确，可以频繁启动，且承载量大，从而能够有效的解决工业企业中各类升降作业时的难题，方便生产。1.3 铝合金液压升降机 1.3.1 铝合金液压升降机的特点 铝合金液压升降机整体采用高强度铝型材精制而成，由于型材强度高，具有造型美观、体积小、重量轻、结构紧凑、移动方便、升降平台平稳、操作方便、安全可靠等优点，令高空作业更方便快捷，能够快速、慢速行走，可调速，是现代企业高效安全生产之理想高空作业设备。主要产品分为单立柱铝合金，双立柱铝合金，多柱铝合金升降机。 特点：采用高强度优质铝合金材料，具有造型美观、体积小、重量轻、升降平稳、安全可靠等优点。它轻盈的外观，能在极小的空间内发挥最高的举升能力。立柱升降系统，具有载量大，稳固性强，平台面积大，推行方便等特点。 1.3.2 铝合金液压升降机的用途铝合金升降机整体采用高强度铝型材精制而成，由于型材强度高，使升降台的偏转与摆动极小。载重量大，平台面积大，稳定性极好，运转灵活，推行方便。它轻盈的外观，能在极小的空间内发挥最高的举升能力。广泛用于厂房、宾馆、大厦、商场、车站、机场、体育场、影剧院、展览馆等。可用作电力线路、照明电器、高架管道等安装维护，高空清洁等单人工作的高空作业。配有万向脚轮，机动灵活。两端架垂直可调，可用于一定坡度的斜面或台阶上作业。本设计与以上介绍的铝合金升降机的不同之处在于，本设计的铝合金升降机的结构是剪叉式。剪叉式铝合金液压升降机采用高强度优质铝合金材料，具有造型美观、体积小、重量轻、升降平稳、安全可靠等优点。它轻盈的外观，能在极小的空间内发挥最高的举升能力。立柱升降系统，具有载量大，稳固性强，平台面积大，推行方便等特点。1.3.3 本设计的基本参数 外形尺寸：1200mmX640mmX1200mm;(长、宽、高) 工作尺寸：2400mmX2400mmX4000mm;(长、宽、高) 承重: 150kg; 自重：150kg; 升降速度：5-10m/min; 直流电压：48V; 交流电压：220V。1.3.4 剪叉式铝合金液压升降机剪叉式升降机（如图1-1）：是用途广泛的高空作业专用设备。它的剪叉机械结构，使升降台起升有较高的稳定性，宽大的作业平台和较高的承载能力，使高空作业范围 更大、并适合多人同时作业。它使高空作业效率更高，安全更保障。可用作电力线路、照明电器、高架管道等安装维护，高空清洁等单人工作的高空作业。能够在不同高度工作状态下快速、慢速行走，可以在空中方便的操作平台连续完成上下、前进、后退、转向等工作。本设计采用优质结构钢，激光焊接电子机械手单面焊接双面成型工艺，航天插装阀技术，平台装有水平报警仪、平衡阀、自动安全板等警报装置，平台安全可靠耐用，作业高度可达5米，载重150公斤，围栏可水平延伸极大的扩展了作业范围，适合工厂车间、广场大堂机场、园区等有高空作业需求。 第2章 受力分析2.1 结构分析由于本设计的外形尺寸为1200mmX640mmX1200mm，因此，剪叉臂的长度为1200mm，为了保证操作人员在工作平台上更加安全，剪叉臂与水平的最大允许角度为45。因此，每一层上升的最大高度为0.85m，要使升降机能够上升到4m的高度，至少需要4层剪叉臂，0.854=3.4m，再加上底座的高度和人的身高，工作人员足以对离地面5m高的设备进行维护。根据设计要求，拟定了剪叉式液压升降机的基本方案。升降机主要由起升机构、驱动机构、工作平台和底座构成。在本设计中，起升机构为4层，在底座上安装工作时的锁紧装置和限位传感器。驱动装置采用液压传动方式。在此结构基础上，对升降机进行受力分析，以确定其结构参数。当升降机承受最大载荷时，升降平台处于最低位置，此条件下即为升降机的极限状态。如图2-1是4层结构升降机的总体受力图。图2-1 四层升降机结构从总体结构受力分析可得： (2-1) 2.1.1 第四层剪叉臂受力分析升降机第四层剪叉臂的总体受力情况如图2-2a所示,可知：工作平台上承受的载荷将转化至A、B铰点处。第四层剪叉臂中工作平台、BC杆及AD的受力状态如图2-2b所示，根据力的平衡原理可得： (2-2) (2-3) (2-4)对C点做力矩平衡分析可得： (2-5)由式（5）可得： (2-6)本设计要求升降机所承受的最大载荷为150kg。根据实际情况、工作台和剪叉臂自重及基于安全考虑，在本设计中最大载荷为300kg,即W=3000N，并考虑一副剪叉臂支撑所有重量的情况，即上述,同时借助三维软件仿真升降机的极限状态，测得剪叉臂与升降级平台的极限夹角为6。基于以上两个基本参数，根据式（2-2）、式（2-3）、式（2-4）和式（2-5）计算获得第四层剪叉臂杆的受力大小，其结果为： (2-7) (2-8)的最大值为： (2-9)(a) 升降机第四层总体受力情况M(b)升降机第四层结构工作平台、AD及BC杆受力分析图2-2 剪叉式升降机第四层总体受力分析 2.1.2 第三层剪叉臂受力分析第三层剪叉臂的总体受力情况如图2-3a所示，对其中的剪叉臂DE及CF进行单独受力分析，如图2-3b所示。根据平衡原理计算剪叉臂各铰点处的受力大小，其计算式如下： (2-10)(a)升降机第三层总体受力情况(b)升降机第三层结构CF及DE杆受力分析图2-3 剪叉式升降机第三层总体受力分析 2.1.3 第二层剪叉臂受力分析第二层剪叉臂的总体受力情况如图2-4a所示，对其中的剪叉臂EH及FG进行单独受力分析，如图2-4b所示。根据平衡原理计算剪叉臂各铰点处的受力大小，其计算式如下： (2-11)的最大值为： (2-12)(a) 升降机第二层总体受力情况(b)升降机第二层结构FG及EH杆受力分析图2-4 剪叉式升降机第二层总体受力分析 2.1.3 第一层剪叉臂受力分析第一层剪叉臂的总体受力情况如图2-5a所示，对其中的剪叉臂GO及HI进行单独受力分析，如图2-5b所示。根据平衡原理计算剪叉臂各铰点处的受力大小，其计算式如下： (2-13) (a) 升降机第一层总体受力情况(b)升降机第一层结构底座、GO及HI杆受力分析图2-5 剪叉式升降机第一层总体受力分析 第三章 结构设计 3.1 材料的选用 3.1.1 选用材料的性能系数 本设计的突出重点在于自重轻，因此，选用的材料为铝合金。铝合金的外观好、质轻、可机加工、物理和力学性能好，且抗腐蚀性能好。本设计选用的铝合金材料是5A06。本设计的升降机要经常在露天或潮湿的环境中使用，要具有抗腐蚀性强、强度高、易焊接等特点，而5A06铝合金可以满足这些条件。表3-1 5A06的性能系数抗剪强度/MPa16531414715铝方棒理论重量（每米长）G/kg.m (5A06方铝)G= K=2.640 式中a为方铝边长，单位为mm。3.2 强度校核计算 3.2.1 剪叉臂的抗弯强度校核计算在本设计中，选用30mm 50mm的铝棒，机加工成如图3-1的横截面，长度为1200mm。每根剪叉臂的重量约为 图3-1 选用的铝棒的横截面我们把材料破坏时的应力称为极限应力，用表示。脆性材料断裂时的应力是强度极限，因此，对于脆性材料作为极限应力；塑性材料屈服时出现明显的塑性变形，此时的应力是屈服点，故此，对于塑性材料取屈服点为其极限应力。许用应力： (3-1)式中，大于1的因素或称为安全因数。为了保证构件安全可靠地正常工作，必须使构件内最大工作应力不超过材料的许用应力，即 (3-2)称为强度条件。对于轴向拉压等直杆，(2-5)可简写为 (3-3)强度条件是判断构件是否满足强度要求的准则。 设计截面：若已知构件所受的载荷及材料的许用应力，则可由强度条件式，得 (3-4)由此确定出构件所需要的横截面面积。本设计的承重为150KG,自重为150KG,底座部分重约80 KG,支撑和工作平台约为70KG.所以，起重重量为 ，跨度为1.2m=1200mm,许用应力314MPa，由第二章得剪叉臂所受的最大力为。计算简图如图3-2a。解： 由F作用而引起的图（图3-2b）,其最大弯矩=8.61KNm （3-5）只考虑此弯矩的强度条件为 (3-6)所以= (3-7)图 3-2设计的长度为1.2m=1200mm,所以， （3-8）但是22.85的方铝尺寸太小，因此这里选用最小截面为的方铝。 （3-9） 所以 （3-10）又知，= （3-11） （3-12）在设计时选用槽型方铝的尺寸为，所以设计的强度符合要求。 3.2.2 连接螺栓的抗剪强度计算 在升降机工作过程中，两块连接杆要用螺栓连接起来，才能构成剪叉式，因此，连接杆受到剪切力的作用。在本设计中选用直径为20mm的螺栓。内六角螺栓的长度为540mm,外六角螺栓的长度为100mm。在计算中，承重为150kg,剪叉臂、液压缸和工作平台的重量约为70kg。校核计算如下：螺栓受力如图3-2所示。得 （3-13） （3-14）由表3-1得165MPa, , （3-15）=13.3mm （3-16） （3-17）= （3-18）R=D=13mm,根据GB/T 193-2003得， 没有D=13mm的公称直径，所以，选用D=20mm的螺栓符合强度要求。3.3 工作平台的设计 3.3.1 结构设计工作平台是为了给工作人员提供一个作业平台，并摆放一定质量的工具和材料，最重要的作用是保证操作人员的安全。在设计时为了保证平台的重心，每根连杆与水平面的夹角最大值为45。所以，工作吊篮的长宽高分别为1200mm、640mm、1200mm。为了保证升降机能进入狭小空间，工作平台护栏部分设计成可折叠式，分为两部分，每部分高为440mm。实际结构如图3-3所示。图3-3 工作吊篮结构图 3.3.2 强度校核设计工作吊篮最重要的部分是底部，既要保证轻量化又要保证承重力够，因此，采用镂空式设计。框架采用空心方铝，底板用镂空铝板，侧面护栏采用空心铝管。（1）空心方铝的强度校核计算：根据圆棒、方棒和六角棒铝材的尺寸和重量（GB/T3191-1988）取a=25mm。吊篮承重和自重总重约为170kg,小于220kg,因此，A=7mm 就满足条件。 （3-19）因此 （3-20）无解，所以取20mm，就满足条件。结构简图如图3-4。a=25mm，=20mm，L=80mm。图3-4 空心方铝（2） 空心铝管的强度校核计算：空心铝管作为护栏，强度不用太大，外径D取20mm,内径d取16mm。3.4底座的设计底座是整个升降机的支撑部分和动力行走部分，底座的底部装有四个轮子，四个轮子都可以转向，这样大大减小了转弯半径。底座上还有四个支撑架，支撑架的作用是扩大支撑面积，使升降机在工作时更加稳固。支撑架可以伸缩，又内外两个部分组成。 3.4.1底座的框架设计底座的作用是在其底部安装轮子，在其内部安放液压泵、液压油箱、蓄电池和控制电器，在其上方安装升降部件。底座的尺寸为：长1200mm，宽600mm，高300mm。结构如图3-5。 图3-5 底部结构图 3.4.2轮子的设计轮子选用上海家晴悦五金机电有限公司的优质高弹天然橡胶万向轮如图3-6,3-7。图3-6 优质高弹天然橡胶万向轮表3-2 优质高弹天然橡胶万向轮性能参数转向万向脚轮规格2,2.5,3,4,5（寸）厚度32mm适用范围各种行业，静音环境型号天然高弹橡胶轮用途工业脚轮直径40,65,75,100,125（mm）最大载荷40、65、83、112、125（kg）材质橡胶 在此，我选用直径为100mm，最大载荷为125kg的橡胶万向轮，本设计的自重为150kg,承重为150kg,125X4=500kg大于300kg,所以，轮子满足条件。图3-7 刹车示意图 3.4.3支撑架的设计支撑架的作用是使升降机在工作时，有更大的支撑面积，从而使升降机工作更加稳定，操作人员更加安全。本设计的承重为150KG,自重为150KG,底座部分重约80 KG,支撑和工作平台约为70KG.所以，起重重量为 支撑和平台自重为,升降机工作时的跨度约为2.4m=2400mm,许用应力314MPa。外支架选用横截面为30mm50mm，壁厚为5mm的空心方铝，圆角为5mm; 内支架选用横截面为20mm40mm，壁厚为5mm的空心方铝，圆角为5mm；内外支架的长度为500mm。计算简图如图2-8a。解：由于在没有确定所选用铝合金的尺寸之前，所设计的零件的自重是未知的。可以这样来处理：只考虑到在一般机械中，零件的自重与其承受的载荷相比要小得多，因此可先按来初选截面，然后再按、q共同作用时来校核强度。 由F作用而引起的图（图2-8b）,其最大弯矩=1.8KNm （3-21）只考虑此弯矩的强度条件为 (3-22)所以= (3-23)所以， （3-24）但是2.38的方铝尺寸太小，因此这里用的方铝。 （3-25） 所以 （3-26）又知，= （3-27）图 3-8 （3-28）在设计时选用空心方铝的尺寸为，横截面积为700。700所以设计的强度符合要求。3.5导轨的设计由于燕尾导轨具有较高的稳定性，所以在此也用燕尾导轨。具体设计如下。导轨安装在底座和吊篮上，不考虑受力情况。简图如3-9,3-10和3-11。 图3-9 底座阳导轨结构简图图3-10 底座阴导轨结构简图图3-11 底座阴导轨结构简图图3-12 吊篮底阳导轨结构简图图3-13 吊篮底阴导轨结构简图3.6工作状态的锁紧装置由于液压缸在工作时有一定的泄漏，并且长时间使用后油管老化而破裂，使升降机突然迅速下降，因此要设置锁紧装置。在本设计中棘轮锁紧装置，该装置安装在底座滑块上。机构简图如图314。图314 棘轮锁紧装置机构简图第四章 液压系统设计4.1液压传动简介 液压传动和机械传动相比，具有许多优点，因此在机械工程中，液压传动被广泛采用。一个完整的液压系统往往是多个不同功能的基本回路组成，去完成各执行机构的动作顺序和工作要求。在一个工作循环中的各个工况对力、速度和方向这三个参数，不仅有量的限制，而且有质的要求。本章将通过几种典型液压系统分析，把各种液压元件和基本回路有机地联系起来加以综合应用，并要求学会阅读液压系统原理图和分析液压系统方法。液压传动与控制目前在机械制造、冶金、工程机械、航空等部门均有广泛应用。其液压系统种类繁多，工况对液压系统提出的要求也不尽相同。液压传动的优缺点表如4-1。表4-1 液压传动的优缺点优点缺点传动平稳液压元件制造精度要求高质量轻体积小实现定比传动困难承载能力大油液受温度的影响容易实现无级调速不适宜远距离输送动力易于实现过载保护油液中混入空气易影响工作性能液压元件能够自动润滑油液容易污染容易实现复杂的动作发生故障不易检查和排除简化机构便于实现自动化便于实现“三化”（系列化、标准化和通用化）4.2液压传动的组成及工作原理液压传动中由液压泵、液压控制阀、液压执行元件(液压缸和液压马达等)和液压辅件(管道和蓄能器等)组成的液压系统。液压泵把机械能转换成液体的压力能，液压控制阀和液压辅件控制液压介质的压力、流量和流动方向，将液压泵输出的压力能传给执行元件，执行元件将液体压力能转换为机械能，以完成要求的动作。工作原理： 电动机带动液压泵从油箱吸油，液压泵把电动机的机械能转换为液体的压力能。液压介质通过管道经节流阀和换向阀进入液压缸左腔，推动活塞带动工作台右移，液压缸右腔排出的液压介质经换向阀流回油箱。换向阀换向之后液压介质进入液压缸右腔，使活塞左移，推动工作台反向移动。改变节流阀的开口可调节液压缸的运动速度。液压系统的压力可通过溢流阀调节。在绘制液压系统图时，为了简化起见都采用规定的符号代表液压元件，这种符号称为职能符号。图4-1 液压系统原理图 4.3液压泵的设计液压泵是液压传动系统的能源装置部分，他把机械能转换成油液的压力能，它给液压系统提供压力油，使整个系统能够动作起来。液压泵有:齿轮泵、叶片泵和柱塞泵等。本设计的液压系统图如图4-1。4.3.1液压泵站的选用 为了能在室内和野外工作，本设计的液压升降机采用交、直流两个液压泵。液压系统的工作简图如图4-2。图4-2 液压系统图图中1油箱 2过滤器 3直流驱动液压泵 4交流驱动液压泵 5单向控制阀6三位三通电磁换向阀 7 溢流阀8单作用柱塞缸 9调速阀（1）直流液压泵站的选用由于目前设计制造液压泵站的公司很多，液压泵站的类型也很多，在此我就不再自行设计液压泵，直接选用现有的液压泵站。下面是本人选用的扬州瑞腾机械有限公司的电瓶车用直流液压泵站，如图4-3和4-4所示。图4-3图4-4该液压泵站主要用于电瓶车及车载机械设备，为液压缸或液压马达提供液压动能的微型液压泵站。该系列体积小，操作简单，保压性能好，调压方便，可满足水平或垂直安装。各项性能参数如表4-2和4-3所示。表4-2液压泵站的性能参数叶轮数目单级用途试压泵泵轴位置卧式材料铝合金类型齿轮泵流量4L型号RMH驱动方式电动重量14.8kg原理齿轮泵表4-3液压泵站的性能参数额定压力(MPa)20额定排量(ml/r)0.6,0.75,1.0,1.6,2.0,2.5,3.3,4.0,4.8,5.8工作电压(V)12,24,48电机功率(KW)1.5,2.2,3负载转速(rpm)2500工作条件(%)S3=10油箱容积(L)1.512安装方式水平或垂直出油口尺寸M141.5在此，选用额定压力为20MPa，额定排量为1.0ml/r，工作电压48V，电机功率3KW，负载转速2500rpm，油箱容积12L，出油口尺寸M141.5的直流液压泵站。（2）交流液压泵的选用在选用交流液压泵时，还是选用扬州瑞腾机械有限公司的产品，如图4-5。 图 4-5选用的交流液压泵的个参数如表4-4和4-5所示。表4-4型号RMH适用范围液压系统产品别名液压泵材料铝合金适用介质液压油适用温度-40-50（） 公称压力16（MPa） 安装方式卧式或立式交流油泵J系列产品采用集成式组合液压系统，是一种通过电动举升，电磁阀（或手动）控制卸荷及定位的液压泵站，回油口装有内置式节流阀，使液压装置下降时等速平稳无冲击，保压性能好，操纵及维护方便。表4-51工作压力（MPa）202额定排量（ml/r）0.5,1.0，1.6，2.0，2.5，3.3，4.23工作压力V110,220,3804电机功率（KW）1.5，2.2，3.05负载转速（rpm)28006工作条件（%）S2=207油箱容量4,5,6,8,10,128安装方式水平、垂直9出油尺寸M14X1.5-6H在此，选用额定压力为20MPa，额定排量为1.0ml/r，工作电压220V，电机功率3.0KW，负载转速2800rpm，油箱容积12L（与直流液压泵共用一个油箱），出油口尺寸M141.5的交流液压泵站。4.4液压油管的选用图4-6 高压钢丝编织胶管目前液压技术已经相当成熟，虽然在泄露方面不能做到不泄露，但是，泄漏量已经很小了。因此，在本设计中，就不再设计液压软管了，而是直接选用现有的液压管。下图（图4-6）是选用的河北九通橡塑制品有限公司的高压钢丝编织胶管。 4.4.1高压钢丝编织胶管介绍1、 产品结构： 钢丝编织胶管结构是由耐液体的合成橡胶内胶层、中胶层、或或层钢丝编织增强层、及耐天候性能优良的合成橡胶外胶层组成。二、产品用途： 钢丝增强液压橡胶软管主要用于矿井液压支架、油田开采，适宜于工程建筑、起重运输、冶金锻压、矿山设备、船舶、注塑机械、农业机械、各种机床以及各工业部门机械化、自动化液压系统中输送具有一定压力和温度的石油基（如矿物油、可溶性油、液压油、燃油、润滑油）液体、水基液体（如乳化液、油水乳浊液、水）、气体等和液体传动用。三、工作温度： 油类-40+100，空气-30+50 ，水乳液+80以下，超出请选用专用产品。四、产品特点：1.胶管选用特种合成橡胶配合制成，具有优良的耐油、耐热、耐老化性能。 2.胶管承压力高，脉冲性能优越。3.管体结合紧密，使用柔软，在压力下变形小。4.胶管具有优良的耐曲绕性和耐疲劳性。5.钢丝编织胶管长度大，32以上定尺为20米，25以下可连达十米甚至百米以上。5、 注意事项： 1.弯曲半径不应小于给定的弯曲半径，防止损坏胶管骨架或因过度伸张，提早损坏。 2.根据使用条件，正确选用胶管品种，规格，勿错用或代用。 3.胶管使用时，压力要均衡缓步调节，避免突然压力增大而损坏管。4.工作地点变动时，应离地搬运，不可拖地，以免划伤外胶后，腐蚀骨架层。 5.输送腐蚀液体，用完后内部应清除干净，防止残留物长久腐蚀管体，或选用相应系列产品。根据附表1 钢丝编织液压胶管技术性能指标选用液压泵站的出油尺寸，液压管的选用如下表4-6。表4-6层数*通经*压力胶管内径mm钢丝层直径mm胶管外径mm1-13-14130.519.70.82+1.24-0.8工作压力MPa最小爆破压力MPa参考重量kg/m最小弯曲半径mm14420.641804.5液压控制阀在本设计中，回油动力依靠压力来实现，所以，液压控制阀选用三位三通电磁阀，如图4-7所示，三个通路分别提供进油、出油、回油。下表4-7 是三位三通电磁阀选择参数范围。 图4-7 三位三通电磁阀表4-7 三位三通电磁阀选择参数范围型号规格DN0.5DN500适用压力0、0.1、0.6、1.0、1.6、2.5 .100MPa 适用介质气、水、油、蒸汽、制冷剂、腐蚀性流体介质温度-200+200 介质粘度小于50CSt（大于时需定制）防护性能IP65 防爆标志ExdCT5 防爆型型号中有F字母阀门材质304、316、铝合金 控制方式 一进一出 电源电压DC3127VAC36380V 连接方式内螺纹、外螺纹、法兰 泄 漏 量零在本设计中选用的具体参数如下表4-8:表4-8适用压力20MPa适用介质油介质温度-10-40摄氏度阀门材质铝合金 控制方式一进一出电源电压DC48V连接方式内螺纹4.6液压缸的设计液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。它结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。液压缸输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比；液压缸基本上由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置与排气装置组成。缓冲装置与排气装置视具体应用场合而定，其他装置则必不可少。再设计液压干的设计过程中要考虑的因素有：压力、行程、连接形式、内外径等。 4.6.1液压缸压力计算（单作用柱塞缸的计算）在本设计中回油压力靠重力，因此液压缸选用单作用柱塞缸。柱塞缸特点是：结构比较简单，成本低，制造方便，柱塞常做成空心的，单柱塞缸只能有一个方向的运动，所以多成对使用。其计算简图见图4-8。d图 4-8 单作用柱塞缸计算简图当压力油进入无杆腔的流量为q，活塞右移速度为、输出力为 (4-1) （4-2）式中 进油压力。由第二章得，选用的额定压力为20MPa，额定排量为4.0ml/r。在本设计中回油压力来源于自重和吊篮的压力，在设计时d取35mm。所以，4.0ml/r，20MPa。=28700N。= (4-3)所以=42.8mm (4-4)所以，D取42.8mm 为了设计方便d取60mm，D取70mm，外径取80mm。结构简图如图4-9。图4-9 液压缸结构简图 4.6.2液压缸的行程计算 液压缸压缩时的长度为950mm，伸长后的长度为X。计算简图如图4-10。 11672.6mm， （4-5）所以，X取1200mm，液压缸的行程1200-(1150-200)=250mm。图4-10 4.6.3液压缸的选用 目前液压技术已经很成熟，在本设计中液压缸就直接选用常州市通渡机械设备有限公司的工程机械专用小型柱塞式液压缸。主要技术性能如表4-9。表4-9主要技术性能工作压力p=7-26Mpa适应介质矿物油、水一乙二醇其它介质介质工作温度范围-20+80特殊温度可提高介质粘贴范围运动强度2.8mm/s-380mm/s运行速度0-0.5m/s行程50-1000（mm）长度80-1400（mm）缸径30-150（mm）杆径20-100（mm）速比1.2 从表4-9中选用适合设计要求的液压柱塞刚缸，选用的技术性能如下：工作压力20Mpa，适应介质矿物油，运行速度0.01m/s,行程300mm，长度950mm，缸径80mm，杆径60mm。4.7升降机上升速度的计算 根据上述选用的各液压元件计算出液压缸的伸出速度，再转换为升降机的升降速度。直流液压泵站选用额定压力为20MPa，额定排量为1.0ml/r，工作电压48V，电机功率3KW，负载转速2500rpm，油箱容积12L，出油口尺寸M141.5的直流液压泵站。交流液压泵选用额定压力为20MPa，额定排量为1.0ml/r，工作电压220V，电机功率3.0KW，负载转速2800rpm，油箱容积12L（与直流液压泵共用一个油箱），出油口尺寸M141.5的交流液压泵站。上述参数中，交流泵的数值相对要小，以直流泵的参数来计算：液压泵的排量q:1.0 X2800=2.8L/min；升降机的上升高度H:3.4m;液压缸半径为30mm=3cm;行程为250mm=25cm;升降机上升到最高位置所需的时间T： T=0.5min=30s;升降机上升的平均速度V：3.4/30=0.11m/s。第五章 电路设计5.1总电路图图5-1 电路图 在上图中，SB1、SB2为上升和下降开关，KM1、KM2为直流接触器，QS1、QS2为交流和充电两种模式开关，SB3为限位开关，SB4为解除锁紧开关，SB5开关有3个档位，在1位置时接通KM1线圈，在3位置时接通KM2线圈，启动直流液压泵。在使用时把SB5调到相应的档位，不用时调到2位置。 5.2 48V充电电路图 在本设计中充电器选用48V电动车充电器，电路图如图5-2。图5-2 充电电路图参考文献1 刘鸿文.材料力学I 第四版.高等教育出版社.20032 Ferdinand p.Beer(美).材料力学（第四版）英文缩编版.清华大学出版社.2008 3 徐鹏.简明材料力学.电子工业出版社.20114 刘廷俊.液压与气动传动 第2版.机械工业出版社.20105 刘军营.液压与气动传动.西安电子科技大学出版社.20086 濮良贵 纪名刚.机械设计 第八版.高等教育出版社.2005 7 石端伟.机械动力学.中国电力出版社.20068 聂毓琴 孟广伟.材料力学 第2版.机械工业出版社.2008 9 凤仪.金属材料学.国防工业出版社.2008 10 俞新陆.液压机的设计与运用.机械工业出版社.200711 冀宏.液压气压传动与控制.华中科技大学出版社.200912 许贤良 王传礼.液压传动.国防工业出版社.200613 刘国林.电工技术教程与实训.清华大学出版社.2006 致 谢本次设计是在我尊敬的毕涛老师悉心指导下完成的。毕老师严谨的治学态度和精益求精的工作作风使我受益匪浅。在此，我首先向导师表示诚挚的感谢，并致以崇高的敬意! 本次毕业设计是大学四年间所学知识的综合运用，通过这次设计把这四年所学的基础理论和专业课程作了一个总结和回顾，加深了对理论的理解，能够掌握机械设计的全套思路，为即将走上工作岗位和以后的发展打下了一定的基础。在设计过程中，我查阅了大量的图书资料以及网络上的资料，包括机械零件、材料力学、液压控制、几何量公差与测量、机械制图等等，尤其是在从对各类设计手册的查阅中，我的知识面得到了很大的提高；通过对该课题的独立设计，使我对机械知识有了一个更加深入的了解，对机械这门学科有了进一步的理解。也使我独立设计的能里有了极大的提高。在设计过程中，遇到不懂的地方，我也经常查阅资料、与同学进行讨论，解决难题。感谢父母 、家人对我的教育，感谢所有关心我的朋友和老师，同时感谢昆明学院的良好的学习环境是我避免了很多的弯路。当然，由于本人设计水平有限、在课程中没有接触过系统的课程，实际经验的不足，以及时间上的限制，在设计中难免存在一些错误。恳请老师给予以批评以及指正。再次表示感谢！ 殷顺福2012-05-04附 图附图1 剪叉臂附图2 底座附图3 内支架附图4 外支架附图5 底座上的导轨和导槽附图6 工作栏底部导槽和导轨附图7 轮子附图8 液压缸和液压缸部件附图9 摇手柄附图10 装配图 52