剪叉式液压升降台的设计计算

剪叉式液压升降台的设计计算太原科技大学太原030024:通过分析.将剪叉式液压升降台按其结构划分成不同的组件模块.推导題立各模块求解计算的理 论衰达或，便结构整体计算得以筒化，并用实例进行验证。:液压升降台；设计计算；组件模块:TH21T.6: A: 1001 - 0785 (2010) 01 - 0020 - 03Abstract: The paper divides scisa)rs hydraulic lilt ini) diflercnt ainponent modules accoixling b its stiucture. and derives the thenmlicnl exptrzinnA fbr each module, making the entire Gmctural calcuhtbn simplified. Finally it verifier tins method by exampleKeywords: hydraulic lift design and calculatbn: component module# 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, # 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 剪叉式液压升降台不仅广泛应用干仓库、机 场、车站、码头和工厂等地的货物起升、装卸及 搬运作业，而且适用于各类工程的高空维护与维 修。因此从过去引进技术的合资生产到现在自主 品牌的国产化发展迅速。但产冊开发中由于设计 计算方法不尽完善而导致产品笨重或过于精减引 发安全事故。本文针对剪叉式液压升降台的构造 特征.分析机构受力恃点，总结出共性组件模块, 推演出普遍适用的设计计算方法。剪叉式液压升降台的结构型式多种多样，从 低起升到高起升.组成剪叉臂杆的数目多，液压 缸的布置形式多样。但不论何种形式，其主要由 底座、液压缸支承的起升工作臂架和承载平台3 部分组成，且为中心对称结构。分析液压缸支承 的起升工作臂架总体是依起升高度按基本构件 组合而成的多层结构的受力体。如图1所示的单 侧剪叉臂架按液压缸层数可看成1液压缸推3副剪 叉的3层结构。因此通过归纳各种形式的液压剪 叉升降台依对称性按液压缸推动剪叉数量均可 划分为1液压缸推动1副剪叉、1液压缸推动2i| 剪叉和1液压缸推动3副剪叉的3种基本构件组。 这科模块化的结构共性特征为程序化规范的设计# 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, # 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, (2) 椭圆形截面是八边形截面的演化，具有 很好的抗屈曲能力，所以吊臂自重得到了大大的 减少，吊臂材料得到了更充分的应用。(3) 有限元优化吊臂间的连接关系的处理, 对优化结果精度影响很大.本文用自由度耦合是 符合实际的。H 王金诺于兰峰起重运输机金属结构M 北京： 中国铁道出版社.2002.|2)黄文培.于兰峰.黄洪钟铁路救援起至机箱形伸缩 嚳的优化设计|J 起重运输机械，2000 (1): 1 -4.3张质文，廉和谦.王金诺.竽剋重机设计手册M 北京：中国铁道出版社，1998H1康海波基于ANSYS的大吨位回转铁路起重机吊臂结 陶分析与研究D| 成都：西南交大岀版社，2004.5 王立彬，彭培英，靳琶.尊铁路起重机伸缩臂模糊 可魏性分析川起重运输机械.2(X)3 (9): 1215.6 刘永.NS100GT型100 I伸缩譬式铁路起重机的设计 J 铁道车辆，2005, 43 (9)作 者：曾宪渊地 址：成都西南交通大学机械工程研究所邮 编:610031收稿日期：2009- 02-11计算方法奠定了基础.也为计算机编程实现自动 化设计提供了便利。S 1剪叉式液压升降台结构示玄国1 平台2 起升工作譬3 底座22. 1 1如图2所示，HG表示起升液压缸，该结构主 要用于低起升的单层升降台，是最简单的形式。 建立以固定支点A为坐标原点的直角坐标系.计 算图中关犍点G H、0、W的虚位移。Pl台自重p、一件模块自重F用于G H 2销轴的液压缸推力2.2 2如图3所示：下端耳环分别标i己为H,、儿上 端耳环分别标记为5、I.（其中，是液压缸的数 量），下端耳环的长度为4,上端耳环长度为A, 以A点为坐标原点，A为X轴，AC为丫轴建立 直角坐标系.求得各关犍点的坐标表示及虚 位移。图3单液压缸推动2副剪叉数学模型 cofl + bcoflH勺=(4/23jLsna bsiifiJix cod +/?cofl - cos(Pa )方siifl 4 sin (q)a ) 切= A/sirtiAa、 曲=AHcodAa心=-AO siiOAa +OGsiiflAat A yG =DGcoSiAaA “V =ABcoflAa比=AOcoflAa列虚功方程-也 Nv + Feos (a +p p + Fsui (a +P yc -Fcos(a +P)A xH - Fsinia +p)A 比-P4 小=0(1)_F Xlficoa +、(-AO sirtl +OGsirtl ) cosfl 蚣)+DC7cofl sin Cl 蚣)+P、0Ocoa(2)A/siin cos(a +p) AHcoSi siii(a 卅) 式中 p = (0. 5 0. 6丿 P| +0. 5P,H 升载荷2010 (1)G“ = (2i- ULsirtl人=叶 a丿 8d + & cosp2 -Kl )= (2/- DLsirti+ A sinp: +a )- L2 cCO0 + Acos(p2 4d )丄2sirtlXX-A sin(q2 )taiAlaiH -七 siifl - bsiifl - /)sin (cp, - Q )(4/- 3)L_,_,cod - pcojn - /| cos(Pi - a)列虚功方程也m蛀4加 +蛀8邸心nn+ y/silPA yh - yyco卍 A Xji-yysiiip a yji = o(3)当“ =1时，为液压缸推动2副剪叉；当n=2 时，为2液压缸推动4副剪叉。2.33同单液压缸推动2副剪叉.由虚功原理可以 推导出公式图4单液压缸推动3副剪叉数学模型-丛 m-. - yyA 3i +心Xji(4)由式(4)可以求出液压缸的推力尸。当” =1时 为单液压缸推动3副剪叉；当“=2时为2液压缸 推动6副剪叉。3以3个液压缸推动9副剪叉为例，介绍按上述 计算公式的求解和校核。(1) 基本参数额定载荷e = i t上平台自 重550 kg.上平台最低高度2 523.76 mm,上平台 最大高度19 422.17mm,剪叉与X轴的原始角a = 5.03：剪臂长度L =3 200 mm.上耳环的长度I = 300 mm,安装角度50,安装点距离剪叉臂杆中点1 300 mm,下端耳环长度A =300 mm.安装角 度50。，安装点距离剪叉臂中点1 300 mm。(2) 计算将基本参数带入到计算公式中可 以求得F =20 041.03 N,通过分析各杆组的受力. 可以得到各较点处的受力=By =3 875 NFdx =39 822. 869 NFcx =2 746. 349 NFolx = 39 822. 869 NMv =Nv = - 3 875 N=20 572.21 NFCy = 15 729. 36 N 心= 24 447.21 N本文通过对剪叉式液压升降台结构分析，W 立了符合结构特征的基本组件模块，用虚功原理 的理论推导方法，给出了各组件模块的求解计算 表达式，使看似复杂的剪叉式液压升降台结构识 计计算大为简化。以此为基础编制了通用的CAD 软件，实现了三维结构的实体仿真。1 李廉锭主编结构力学北京：高等教育出版 社，2004.2 唐朝明剪叉式液压升降平台的设计J 机车车辆 工艺.1995 (3).3 苏翼林主编材料力学【M 天津：天津大学出版 社，2001.4 卫良保.陶元芳，王唐液压升降平台机构有限元分 析计算J 韋筑机械.2003 (10) 作 者：曾午平地 址：山西省太原市太原科技大学630信箱邮 编:03002423 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved,