双柱液压式汽车举升机液压系统设计

目 录1绪论12液压举升机概述概述12.1举升机的介绍12.2举升机的作用12.3举升机的种类23液压系统在工程中的应用及优缺点33.1液压系统在工程中的应用33.2液压系统的优点44液压系统的设计步骤与要求54.1设计步骤54.2设计要求55制定基本方案和绘制液压系统图65.1基本方案65.1.1调速方案的选择65.1.2压力控制方案65.1.3顺序动作方案65.1.4选择液压动力源75.2绘制液压系统图76双柱液压式汽车举升机液压系统工作原理及特点76.1液压系统的工作原理76.2液压系统的工作特点97液压系统主要参数的确定及工况分析97.1升降机的工艺参数97.2工况分析108 液压系统主要参数的计算108.1初步估算系统工作压力108.2 液压执行元件的主要参数108.2.1液压缸的作用力108.2.2缸筒内径的确定118.2.3活塞杆直径的确定118.2.4液压缸壁厚的确定138.2.5液压缸的流量148.3速度和载荷计算148.3.1执行元件类型、数量和安装位置148.3.2速度计算及速度变化规律158.3.3执行元件的载荷计算及变化规律169液压元件的选择及计算179.1液压泵的选择179.1.1泵的额定流量179.1.2泵的最高工作压力189.1.3确定驱动液压泵的功率189.2选择电机209.3连轴器的选用209.4 控制阀的选用219.4.1 压力控制阀219.4.2 流量控制阀229.4.3 方向控制阀229.5 管路，过滤器选择计算229.5.1 管路239.5.2 过滤器的选择249.6 辅件的选择249.6.1温度计的选择249.6.2压力表选择259.6.3油箱2510 液压系统性能验算2510.1系统压力损失验算2610.2 计算液压系统的发热功率27总 结29致 谢30参考文献311 绪 论本次毕业设计是根据我们机电一体化专业的学生，所掌握的专业知识而编写的。它突出了液压技术的特点，实现机械和电气控制的有机地融合在一起，从而实现机电一体。本文主要介绍音乐池升降台的液压系统的设计思路、液压系统的工作原理及各种液压元件的选用。近年来，我国汽车业蓬勃发展，尤其是轿车行业。多年来轿车进入普通家庭的梦想已经成为现实。汽车维修行业也随之得到大力发展，各种维修设备的需求迅速扩大，汽车举升机是维修厂的必备品，也是重要的维修机械。汽车举升机的作用是将维修的汽车水平提升到合适的高度，以便于维修工人在汽车底盘下方对汽车进行维修。汽车举升机一般分为双柱和四柱两种。无论哪一种，都要求其能够从两侧将汽车水平同步举升，不能发生侧偏。而汽车底盘下方必须为空的，以方便工人进行维修作业。这就要求汽车举升机两侧的举升装置必须是分离的，而两侧上升或下降又必须是完全同步的。由于汽车的重量一般都较大，而且升降时要求非常平稳，所以汽车举升机一般都采用液压系统进行驱动。本毕业设计就双柱液压式汽车举升机的液压系统进行设计。2 液压举升机概述概述2.1举升机的介绍液压举升机是用于汽车维修行业的汽车修理机械。汽车举升机在汽车维修养护中发挥着至关重要的作用，整车大修及修保养，都离不开液压汽车举升机，随着我国汽车销售量的增加液压汽车举升机作为汽车维修的重要工具，需求量也大大增加。 汽车举升机是指汽车维修行业用于汽车举升的汽保设备。举升机在汽车维修养护中发挥着至关重要的作用，无论整车大修，还是小修保养，都离不开它，其产品性质、质量好坏直接影响维修人员的人身安全。在规模各异的维修养护企业中，无论是维修多种车型的综合类修理厂，还是经营范围单一的街边店（如轮胎店），几乎都配备有举升机。2.2举升机的作用汽车举升机的作用是将维修的汽车水平提升到合适的高度，以便于维修工人在汽车底盘下方对汽车进行维修。2.3举升机的种类 随着近几年国内汽修工具举升机行业的发展，无论在产品设计、技术开发还是售后服务方面，都进行了很多的改进，销量也大大提高。国外品牌尽管价格较高，但依靠其产品质量好、性能稳定、设备操作简单，在经销商中建立了良好的口碑。 举升机按照功能和形状来分，一般可分为，两柱，四柱，剪式三大类。 1双柱液压式汽车举升机，如图1-1。用于举升小型重量不超过3000kg的汽车图1-12四柱液压式汽车举升机，如图1-2。用于举升大中型汽车图1-23剪式液压举升机，如图1-3。用于举升小型汽车如图1-33液压系统在工程中的应用及优缺点3.1液压系统在工程中的应用液压传动相对于机械传动来说，是一门新技术。自1795年制成第一台水压机起，液压技术就进入了工程领域，1906年开始应用于国防战备武器。第二次世界大战期间，由于军事工业迫切需要反应快和精度高的自动控制系统，因而出现了液压伺服系统。20世纪60年代以后，由于原子能、空间技术、大型船舰及计算机技术的发展，不断地对液压技术提出新的要求，液压技术相应也得到了很大发展，渗透到国民经济的各个领域中。在工程机械、冶金、军工、农机、汽车、轻纺、船舶、石油、航空、和机床工业中，液压技术得到普遍应用。近年来液压技术已广泛应用于智能机器人、海洋开发、宇宙航行、地震预测及各种电液伺服系统，使液压技术的应用提高到一个崭新的高度。目前，液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声和高度集成话等方向发展；同时，减小元件的重量和体积，提高元件寿命，研制新的传动介质以及液压传动系统的计算机辅助设计、计算机仿真和优化设计、微机控制等工作，也日益取得显著成果。 解放前，我国经济落后，液压工业完全是空白。解放后，我国经济获得迅速发展，液压工业也和其它工业一样，发展很快。20世纪50年代就开始生产各种通用液压元件。当前，我国已生产出许多新型和自行设计的系列产品，如插装式锥阀、电液比例阀、电液伺服阀、电液脉冲马达以及其它新型液压元件等。但由于过去基础薄弱，所生产的液压元件，在品种与质量等方面和国外先进水平相比，还存在一定差距，我国液压技术也将获得进一步发展，它在各个工业技术的发展，可以预见，液压技术也将获得进一步发展，它在各个工业部门中的用应，也将会越来越广泛。现代机械一般多是机械、电气、液压三者紧密联系，结合的一个综合体。液压传动与机械传动、电气传动并列为三大传统形式，液压传动系统的设计在现代机械的设计工作中占有重要的地位。3.2液压系统的优点（1）传动平稳 在液压传动装置中，由于油液的压缩量非常小，在通常压力下可以认为不可压缩，依靠油液的连续流动进行传动。油液有吸振能力，在油路中还可以设置液压缓冲装置，故不像机械机构因加工和装配误差会引起振动扣撞击，使传动十分平稳，便于实现频繁的换向；因此它广泛地应用在要求传动平稳的机械上，例如磨床几乎全都采用了液压传动。（2）质量轻体积小 重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快 液压传动与机械、电力等传动方式相比，在输出同样功率的条件下，体积和质量可以减少很多，因此惯性小、动作灵敏；这对液压仿形、液压自动控制和要求减轻质量的机器来说，是特别重要的。例如我国生产的1m3挖掘机在采用液压传动后，比采用机械传动时的质量减轻了1t。（3）承载能力大 液压传动易于获得很大的力和转矩，因此广泛用于压制机、隧道掘进机、万吨轮船操舵机和万吨水压机等。一般采用矿物油作为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长。（4）容易实现无级调速 在液压传动中，调节液体的流量就可实现无级凋速，并且调速范围很大，可达2000：1，很容易获得极低的速度。（5）易于实现过载保护 液压系统中采取了很多安全保护措施，能够自动防止过载，避免发生事故。（6）液压元件能够自动润滑 由于采用液压油作为工作介质，使液压传动装置能自动润滑，因此元件的使用寿命较长。（7）容易实现复杂的动作 采用液压传动能获得各种复杂的机械动作，如仿形车床的液压仿形刀架、数控铣床的液压工作台，可加工出不规则形状的零件（8）简化机构 采用液压传动可大大地简化机械结构，从而减少了机械零部件数目。（9）便于实现自动化 当采用电液联合控制后，不仅可实现更高程度的自动控制过程，而且可以实现遥控液压系统中，液体的压力、流量和方向是非常容易控制的，再加上电气装置的配合，很容易实现复杂的自动工作循环。目前，液压传动在组合机床和自动线上应用得很普遍。（10）便于实现“三化” 液压元件易于实现系列比、标准化和通用化也易于设计和组织专业性大批量生产，从而可提高生产率、提高产品质量、降低成本。4 液压系统的设计步骤与要求4.1设计步骤（1）明确设计方案； （2）确定液压执行元件的形式；（3）进行工况分析，确定系统的主要参数；（4）制定基本方案，拟定液压系统原理图；（5）选择液压元件；（6）液压系统的性能验算；（7）绘制工作图，编制技术文件。4.2设计要求液压系统的设计在双柱液压式汽车举升机的设计中主要是液压传动系统的设计，它与主机的设计是紧密相关的，往往要同时进行，所设计的液压系统应符合主机的拖动、循环要求。还应满足组成结构简单，工作安全可靠，操纵维护方便，经济性好等条件。本举升机对液压系统的设计要求可以总结如下：举升机的升降运动采用液压传动，手动控制，举升机的升降运动由液压缸的伸缩运动经转化而成为双臂的起降，其工作负载变化范围为0-3000Kg，负载平稳，工作过程中无冲击载荷作用，运行的升降速度：0.05-0.1m/s; 机械同步误差：2mm机械定位误差：1m液压执行元件有两组液压缸实现同步运动，要求其工作平稳，结构合理，安全性优良，适用于小型汽车的举升，工作精度要求一般。5 制定基本方案和绘制液压系统图5.1基本方案5.1.1调速方案的选择调速方案对液压系统的性能起决定作用，选择调速方案时，应根据液压执行元件的负载特性和调速范围及经济性等因素选择。常用的调速方案有三种：节流调速回路，容积调速回路，容积节流调速回路。本举升机采用节流调速回路，节流调速一般采用定量泵，用流量控制阀改变输入或输出液压执行元件的流量来调节速度。节流调速又分别有进油节流、回油节流和旁路节流三种形式。进油节流启动冲击小，回油节流常用于有负载的场合，旁路节流多用于高速。节流调速一般采用开试循环形式，在开试系统中，液压泵从油箱吸油，压力油流经系统释放能量后，在排回油箱。开试回路结构简单，散热性好，但油箱体积大，容易混入空气。节流调速回路具有以下特点：承载能力好、成本低、调速范围大、适用于小功率、轻载或中低压系统 ，但其速度刚度差、效率低、发热大。节流调速适合举升机的液压系统的调速方案，故选择节流调速、回路效率低、功率损失大。5.1.2压力控制方案液压执行元件工作时，要求系统保持一定的工作压力或一定压力范围内工作，也有的需要多级连续或无级连续调节压力，一般在节流调速系统中，通常由定量泵供油，用溢流阀调节所需压力，并保持恒定。在容积调速系统中，用变量泵供油，用安全阀起安全保护作用。在有些液压系统中，有时需要流量不大的高压油，这时可考虑用增压回路得到高压，而不用单设高压泵。液压执行元件在工作循环中，某段时间不需要供油，而又不便停泵的情况下，需考虑选择卸荷回路。在系统的某个局部，工作压力需低于主油源压力时，要考虑采用减压回路来获得所需的工作压力。所以升降台的压力控制由定量泵供油，用溢流阀调节所需压力，并保持恒定。5.1.3顺序动作方案主机各执行机构的顺序动作，根据设备类型不同，有的按固定程序运行。工程机械的操纵机构多为手动，一般用手动的多路换向阀控制。加工机械的各执行机构的顺序动作多采用行程控制，当工作部件移动到一定位置时，通过电气行程开关发出电信号给电磁铁推动电磁阀或直接压下行程阀来控制接续的动作。使用分流阀，既可以使两个液压缸的进油流量相等，也可以使两缸的回油量相等，从而液压缸往返均同步。为满足两个液压缸的流量需要，本回路即是。分流集流阀亦只能保证速度同步，同步精度一般为25% 。按下上升启动两个液压缸同步上升，液压缸上升到上限位置碰到行程开关换向阀换中位，系统压力保持不变。按下下降按钮两个液压缸同步下降，下降到下限位置碰到行程开关换向阀换中位，实现系统卸荷。5.1.4选择液压动力源液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵，它将机械能转变为液压能。由于机械作用，油泵在其进油口产生局部真空。油液在大气压力的作用下通过进油口进入油泵内部。油液再推动油液进入液压系统。节流调速系统一般用定量泵供油，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，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。对在工作循环各阶段中系统所需油量相差较大的情况，一般采用多泵供油或变量泵供油。对长时间所需流量较小的情况，可增设蓄能器做辅助油源。油液的净化装置是液压源中不可缺少的。为防止系统中杂质流回油箱，可在回油路上设置磁性过滤器或其他型式的过滤器。5.2绘制液压系统图根据上述分析，可以基本拟订本次所设计的液压控制系统的原理图6双柱液压式汽车举升机液压系统工作原理及特点6.1液压系统的工作原理举升机的液压回路如图1所示，共部分组成：升降回路，补油回路和机械锁回路。机械锁回路机械锁回路由油缸1油、缸2和两位三通阀3组成，油缸1控制左举升臂机械锁的开合，油缸2控制右举升臂机械锁的开合，当两位三通阀3处于图示右位工作时，两油缸下腔与油箱直接相通，腔内油压为0。油缸活塞在腔内弹簧和机械锁动齿条自重的作用下收回，机械锁闭合，举升机的举升臂被锁住，不能移动。此时，工人可以进行各种维修工作，当电磁铁YA1得电，两位三通阀3左位工作，压力油进入液压缸1,2的下腔，驱动活塞向上移动，将机械锁打开，此时举升臂可以自由的上升或下降。升降回路，升降回路由左升降液压缸13、右升降液压缸14、三位四通换向阀6以及节流阀8、单向阀9组成，其中，液压缸13和14分别驱动举升机的左右两个举升臂升降，两缸串联，缸13的上腔与缸14的下腔直接相连。在无泄漏的情况下，活塞上升时，左缸13上腔流出的液压油全部流入右缸14的下腔，而在下降时，缸14下腔流出的液压油全部流入缸13的上腔。这样，两缸的活塞就会同时升降。如果两油缸内径及活塞杆直径设计合理，就会使两缸活塞完全同步地上升或下降，举升机的两个举升臂也就始终处于相同的高度。液压缸13、14活塞的升降由三位四通换向阀6控制，当电磁铁YA2得电时，换向阀6处于左位，液压油经过单向阀9驱动油缸13和14的活塞同步上升，举升臂把汽车举起，当电磁铁YA3得电时换向阀6处于右位，液压油驱动油缸13和14的活塞同步下降，缸13下腔排出液压油经节流阀8流回油箱，举升臂将汽车放下，此处，单向阀9和节流阀8的作用是当举升臂推动汽车上升时，液压油经单向阀9大量流入缸13的下腔，以较快的速度推动活塞上升；而当修理完毕，将汽车放下时，缸13的下腔流出的液压油需经过节流阀8流回油箱，形成节流阀出口调速回路，节流阀的节流及背压作用可以防止举升机在汽车重力和举升臂自重的作用下过快下降，避免发生事故。当YA2和YA3都不得电时，换向阀6处于中位，此时，油缸13和14的活塞位置被锁定，不能移动。相对应两举升臂也就停止不动。补油回路假如液压油无泄漏，而油缸的设计和制造精度有达到要求的话，以上回路足以保证两举升臂的同步上升和下降。但由于泄漏不可避免，油缸和活塞之间，两油缸之间的管路联接等处，都会产生一定的泄漏，压力越大，使用时间越长，泄漏就会越厉害，由于液压油的泄漏，两活塞的移动必将产生误差。随着时间的推移，误差不断累积当累积达到一定程度，就会超出两举升臂允许的高度误差。为了使两举升臂能够长时间的同步运行，必须消除这种同步误差，由于误差主要是由液压油泄漏引起的，所以我们设计了补油回路。补油回路由两个二位三通电磁阀10和11、液位单向阀12、溢流阀7及行程开关15和16组成。行程开关15和16安装在举升机两侧举升臂行程的最上端。当换向阀6的左位工作，油缸13和14的活塞在液压油的驱动下同时上升，假若两活塞完全同步，同时到达最高点，两行程开关同时接通，补油回路不工作，若液压缸13的活塞首先到达最高点，行程开关15被接通，但缸14却未到达顶点，开关16仍处于断开状态，则电磁铁YA4得电，二位三通电磁阀10右位工作，液压油通过电磁阀10和液控单向阀12想液压缸14下腔补油，使缸14的活塞继续上行，直到到达最高点时，行程开关16被接通，电磁铁YA2和YA4同时失电，三位四通阀6回到中位，二位三通阀10也返回左位，液控单向阀12闭合，补油结束。反之，若缸14活塞首先到达行程的最高点，而缸13活塞还未到达时，行程开关16导通但15处于断开状态，电磁阀YA5得电，其上位工作，压力油通过阀11通至液控单向阀12的控制口，将单向阀12打开。此时，缸13活塞继续上行，其上腔多余的液压油通过液控单向阀12和换向阀10的左位以及溢流阀7排入油箱。当缸13活塞到达其行程上端，行程开关15接通时，YA5和YA2同时失电，阀6回到中位，阀11恢复下位，液控单向阀12关闭，补油结束，此处溢流阀7的作用是产生一定的背压，避免液控单向阀12打开时因缸14下腔直接连通油箱而可能产生的右升降臂在重力作用下下降的情况。由于左右两缸在结构上是分离的，两缸之间封闭腔具有一定的体积，当举升机负重上升时，两缸之间封闭腔内的压力会突然增加，由于油液具有可压缩性，此封闭腔体积会有所减少，使左缸的开始位置上升时就会高于右缸，产生一定高度误差，但因为油液的可压缩性小，两缸之间产生的高度误差也很小，又因为举升机对两举升臂间的高度误差要求不高，而且两举升臂间的跨度又较大，所以因油液压缩而产生的两缸间高度差对举升机的正常工作不会产生任何影响。假如对两缸之间的误差要求较高的话，可以在起始位置加装两个行程开关，控制补油回路工作进行补油即可。6.2液压系统的工作特点 双油缸驱动,板式链承载负荷,安全系数大， 双保险机械自锁结构,确保举升时安全。设有补油回路，直接避免了可能产生的升降臂在重力情况下下降的情况。经济效益好、结构简单、操作维护方便。7 液压系统主要参数的确定及工况分析7.1升降机的工艺参数本设计升降机为全液压系统，相关工艺参数为：举升重量 3000kg 总高度 2608mm举升高度 1800mm 托盘距地面最小高度 110mm 电机功率 2.2kw 全行程上升下降时间 5060s 电压 380v/50Hz 机器总重 650kg 7.2工况分析通过工况分析，可以看出液压执行元件在工作工程中速度和载荷变化情况，为确定系统及各执行元件的参数提供依据，液压系统的主要参数压力和流量，他们是设计液压系统选择液压元件的主要依据，压力取决于外载荷，流量取决于液压执行元件的运动速度和结构尺寸。-8 液压系统主要参数的计算8.1初步估算系统工作压力液压缸的有效工作压力可以根据下表确定： 表8-1 液压缸牵引力与工作压力之间的关系 牵引力F（能）50工作压P(MPa）57表8-2各种机械常用的系统工作压力机床类型机床农业机械液压机小型工程机械大型挖掘机械磨床组合机床龙门机床拉床建筑工程重型机械液压凿岩机起重运输机械工作压MPa0.82352881010182032由于该液压缸的推力即牵引力为10KN，根据上面两个表，可以初步确定液压缸的工作压力为：p=2MPa。8.2 液压执行元件的主要参数 8.2.1液压缸的作用力液压缸的作用力及时液压缸的工作是的推力或拉力，该升降台工作时液压缸产生向上的推力，因此计算时只取液压油进入无杆腔时产生的推力： F= 式中： p液压缸的工作压力 Pa 取p= D 活塞内径 m ，0.09m 液压缸的效率，0.95 代入数据: F = F = 10.3KN 即液压缸工作时产生的推力为10.3KN。 8.2.2缸筒内径的确定 该液压缸宜按照推力要求来计算缸筒内经，计算式如下： 要求活塞无杆腔的推力为F时，其内径为： 式中： D 活塞杆直径 缸筒内经 m F 无杆腔推力，N P 工作压力，MPa 液压缸机械效率，0.95 代入数据： D= =0.083m D= 83mm 取圆整值为 D=90mm液压缸的内径，活塞的的外径要取标注值是因为活塞和活塞杆还要有其它的零件相互配合，如密封圈等，而这些零件已经标准化，有专门的生产厂家，故活塞和液压缸的内径也应该标准化，以便选用标准件。8.2.3活塞杆直径的确定（1）活塞杆直径根据受力情况和液压缸的结构形式来确定 受拉时： 受压时： 该液压缸的工作压力为为：p=2MPa ,取 。（2）活塞杆的强度计算活塞杆在稳定情况下，如果只受推力或拉力，可以近似的用直杆承受拉压载荷的简单强度计算公式进行： 式中： F活塞杆的推力，N d活塞杆直径，m 材料的许用应力，MPa 活塞杆用45号钢 代入数据： =6.3MPa 故活塞杆的强度满足要求。（3）稳定性校核 该活塞杆不受偏心载荷，按照等截面法，将活塞杆和缸体视为一体，其细长比为： 时，在该设计及安装形式中，液压缸两端采用铰接，其值分别为： 将上述值代入式中得： 故校核采用的式子为： 式中： n=1 安装形式系数E活塞杆材料的弹性模量，钢材取 J活塞杆截面的转动惯量， L计算长度，1.06m，代入数据： =371KN 其稳定条件为： 式中： 稳定安全系数，一般取=24 取=3 F液压缸的最大推力 ， N 代入数据： =123KN 故活塞杆的稳定性满足要求。 8.2.4液压缸壁厚的确定液压缸壁厚又结构和工艺要求等确定，一般按照薄壁筒计算，壁厚由下式确定： 式中： D液压缸内径 ，m 缸体壁厚， cm液压缸最高工作压力， Pa 一般取=（1.2-1.3）p缸体材料的许用应力 ，钢材取 代入数据： 考虑到液压缸的加工要求，将其壁厚适当加厚，取壁厚。8.2.5液压缸的流量 液压缸的流量余缸径和活塞的运动有关系，当液压缸的供油量Q不变时，除去在形程开始和结束时有一加速和减速阶段外，活塞在行程的中间大多数时间保持恒定速度，液压缸的流量可以计算如下： 式中： A活塞的有效工作面积 对于无杆腔 活塞的容积效率 采用弹形密封圈时=1，采用活塞环时 =0.98 为液压缸的最大运动速度 m/s 代入数据： 即液压缸以其最大速度运动时，所需要的流量为，以其最小运动速度运动时，所需要的流量为。8.3速度和载荷计算8.3.1执行元件类型、数量和安装位置类型选择：表8-3 执行元件类型的选择运动形式往复直线运动回转运动往复摆动短行程长行程高速低速摆动液 压马达执行元件的类型活塞缸柱塞缸 液压马达和丝杠螺母机构高速液压马达低速液压马达根据上表选择执行元件类型为活塞缸，再根据其运动要求进一步选择液压缸类型为双作用单活塞杆无缓冲式液压缸。数量：故其采用的液压缸数量为2个完全相同的液压缸，其运动完全是同步的，但其精度要求不是很高。安装位置：在举升机的一侧。8.3.2速度计算及速度变化规律参考国内举升机产品的技术参数可知。最大起升高度为1800mm时，其平均起升时间为45s，就是从液压缸活塞开始运动到活塞行程末端所用时间大约为45s，设本举升机的最小升降时间为40s,最大升降时间为50s。由此便可以计算执行元件的速度v: 式中： v执行元件的速度 ， m/s L液压缸的行程，m t时间，s 当 时： =0.01325当 时： 液压缸的速度在整个行程过程中都比较平稳，无明显变化，在起升的初始阶段到运行稳定阶段，其间有一段加速阶段，该加速阶段加速度表较小，因此速度变化不明显，形成终了时，有一个减速阶段，减速阶段加速度亦比较小，因此可以说举升机在整个工作过程中无明显的加减速阶段，其运动速度比较平稳。8.3.3执行元件的载荷计算及变化规律执行元件的载荷即为液压缸的总阻力，油缸要运动必须克服其阻力才能运行，因此在次计算油缸的总阻力即可，油缸的总阻力包括：阻碍工作运动的切削力，运动部件之间的摩擦阻力，密封装置的摩擦阻力，起动制动或换向过程中的惯性力，回油腔因被压作用而产生的阻力，即液压缸的总阻力也就是它的最大牵引力： （1）切削力。根据其概念：阻碍工作运动的力，在本设计中即为额定负载的重力和支架以及上顶板的重力：其计算式为：（2）摩擦力。各运动部件之间的相互摩擦力由于运动部件之间为无润滑的钢-钢之间的接触摩擦，取，其具体计算式为： （3）密封装置的密封阻力。根据密封装置的不同，分别采用下式计算：O形密封圈： 液压缸的推力 Y形密封圈： f摩擦系数，取 p密封处的工作压力, Pa d密封处的直径 , m 密封圈有效高度, m 密封摩擦力也可以采用经验公式计算，一般取（4）运动部件的惯性力。 其计算式为： 式中： G运动部件的总重力 , N g 重力加速度, 启动或制动时的速度变量,m/s 起动制动所需要的时间,s对于行走机械取，本设计中取值为（5）背压力。背压力在此次计算中忽略，而将其计入液压系统的效率之中。由上述说明可以计算出液压缸的总阻力为： = =(204.8+316+120+188+2500)x9.8+0.15(204.8+316+120)x9.8+(204.8+316+120+188+2500)x0.4+(204.8+316+120+188+2500)x9.8x0.05 =40KN液压缸的总负载为40KN，该系统中共有两个液压缸个液压缸，故每个液压缸需要克服的阻力为20KN。该举升机的额定载荷为3000Kg ，其负载变化范围为03000Kg，在工作过程中无冲击负载的作用，负载在工作过程中无变化，也就是该升降台受恒定负载的作用。9 液压元件的选择及计算液压元件主要包括有：油泵，电机，各种控制阀，管路，过滤器等。有液压元件的不同连接组合构成了功能各异的液压回路，下面根据主机的要求进行液压元件的选择计算。9.1液压泵的选择液压泵是液压系统中的能量转化装置，是将机械能转换为液压能的动力元件。为液压系统提供具有一定压力和流量的液压液。液压泵的性能好坏直接影响液压系统工作的可靠性和稳定性9.1.1泵的额定流量泵的流量应满足执行元件最高速度要求，所以泵的输出流量应根据系统所需要的最大流量和泄漏量来确定： 式中： 泵的输出流量 ， K系统泄漏系数 ，一般取K= 1.1-1.3 液压缸实际需要的最大流量 ， n执行元件个数代入数据： 对于工作过程中始终用节流阀调速的系统，在确定泵的流量时，应再加上溢流阀的最小溢流量，一般取： 9.1.2泵的最高工作压力泵的工作压力应该根据液压缸的工作压力来确定，即 式中： 泵的工作压力 ，Pa 执行元件的最高工作压力，Pa 进油路和回油路总的压力损失。初算时，节流调速和比较简单的油路可以取 ,对于进油路有调速阀和管路比较复杂的系统可以取。代入数据： 考虑到液压系统的压力及油泵的使用寿命，通常在选择油泵时，其额定压力比工作压力大25%-60% ，即泵的额定压力为3.125-4.0，取其额定压力为4。9.1.3确定驱动液压泵的功率当液压泵的压力和流量比较衡定时，所需功率为：p=pBqB/103B (kW) 式中：pB为液压泵的最大工作压力(N/m2)；qB为液压泵的流量(m3/s)；B为液压泵的总效率，各种形式液压泵的总效率可参考表9-1估取，液压泵规格大，取大值，反之取小值，定量泵取大值，变量泵取小值。 表9-1 液压泵的总效率液压泵的类型齿轮泵螺杆泵叶片泵柱塞泵总效率0.60.70.650.80.60.750.80.85在工作循环中，泵的压力和流量有显著变化时，可分别计算出工作循环中各个阶段所需的驱动功率，然后求其平均值，即p= 式中：t1，t2，tn为一个工作循环中各阶段所需的时间(s)；P1，P2，Pn为一个工作循环中各阶段所需的功率(kW)。按上述功率和泵的转速，可以从产品样本中选取标准电动机，再进行验算，使电动机发出最大功率时，其超载量在允许范围内。电机的功率也可以根据技术手册找，根据机械设计手册第三版，第五卷，可以查得电机的驱动功率为4KW，本设计以技术手册的数据为标准 ，取电机的功率为4KW 根据上面所计算的最大压力pB和流量qB，查液压元件产品样本，选择与PB和qB相当的液压泵的规格型号。上面所计算的最大压力pB是系统静态压力，系统工作过程中存在着过渡过程的动态压力，而动态压力往往比静态压力高得多，所以泵的额定压力pB应比系统最高压力大25%60%，使液压泵有一定的压力储备。若系统属于高压范围，压力储备取小值；若系统属于中低压范围，压力储备取大值。根据上述计算最终选取三螺杆泵：液压泵为三螺杆泵，其参数如下：规格： 标定粘度： 10转速： 2900压力： 4 流量： 26.6功率： 4吸入口直径： mm 25排出口直径： mm 20重量： Kg 11允许吸上真空高度： m() 5 制造厂： 上海机床厂说明： 三螺杆泵的使用、安装、维护要求。使用要求：一般用于液压传动系统中的三螺杆泵多采用20号液压油或40号液压油，其粘度范围为之间。安装要求：电机与泵的连接应用弹性连轴器，以保证两者之间的同轴度要求，（用千分表检查连轴器的一个端面，其跳动量不得大于0.03mm，径向跳动不得大于0.05mm.）,当每隔转动连轴器时，将一个联轴节作径向移动时应感觉轻快。泵的进油管道不得过长，弯头不宜过多，进油口管道应接有过滤器，其滤孔一般可用40目到60目过滤网，过滤器不允许露出油面，当泵正常运转后，其油面离过滤器顶面至少有100mm,以免吸入空气，甭的吸油高度应小于500mm。维护要求：为保护泵的安全，必须在泵的压油管道上装安全阀（溢流阀）和压力表。9.2选择电机根据上述计算过程，现在可以进行电机的选取，本液压系统为一般液压系统，通常选取三相异步电动机就能够满足要求，初步确定电机的功率和相关参数如下： 型号：额定功率：4满载时转速： 电流： 效率： 85.5% 净重： 45Kg 额定转矩：电机的安装形式为 型，其参数为：基座号：112M 极数：4 国际标准基座号：9.3连轴器的选用连轴器的选择应根据负载情况，计算转矩，轴端直径和工作转速来选择。计算转矩由下式求出： 式中： 需用转矩，见各连轴器标准 ， 驱动功率， 工作转速， 工况系数， 取为1.5 代入数据： 据此可以选择连轴器的型号如下： 名称： 挠性连轴器弹性套柱销连轴器 许用转矩： 许用转速： 4700r/min 轴孔直径： 轴孔长度： Y型： L=42mm ， D=95mm 重 量： 1.9Kg 9.4 控制阀的选用液压系统应尽可能多的由标准液压控制元件组成，液压控制元件的主要选择依据是阀所在的油路的最大工作压力和通过该阀的最大实际流量，下面根据该原则依次进行压力控制阀，流量控制阀和换向阀的选择。9.4.1 压力控制阀压力控制阀的选用原则压力：压力控制阀的额定压力应大于液压系统可能出现的最高压力，以保证压力控制阀正常工作。压力调节范围：系统调节压力应在法的压力调节范围之内。流量：通过压力控制阀的实际流量应小于压力控制阀的额定流量。结构类型：根据结构类性及工作原理，压力控制阀可以分为直动型和先导型两种，直动型压力控制阀结构简单，灵敏度高，但压力受流量的变化影响大，调压偏差大，不适用在高压大流量下工作。但在缓冲制动装置中要求压力控制阀的灵敏度高，应采用直动型溢流阀，先导型压力控制阀的灵敏度和响应速度比直动阀低一些，调压精度比直动阀高，广泛应用于高压，大流量和调压精度要求较高的场合。此外，还应考虑阀的安装及连接形式，尺寸重量，价格，使用寿命，维护方便性，货源情况等。根据上述选用原则，可以选择直动型压力阀，再根据发的调定压力及流量和相关参数，可以选择DBD式直动式溢流阀，相关参数如下：型号：DBDS6G10 最低调节压力：5MPa 流量： 40L/min 介质温度： 9.4.2 流量控制阀流量控制阀的选用原则如下： 压力：系统压力的变化必须在阀的额定压力之内。流量：通过流量控制阀的流量应小于该阀的额定流量。测量范围：流量控制阀的流量调节范围应大于系统要求的流量范围，特别注意，在选择节流阀和调速阀时，所选阀的最小稳定流量应满足执行元件的最低稳定速度要求。该升降机液压系统中所使用的流量控制阀有分流阀和单节分流阀，单节分流阀的规格和型号如下：型号： FDL-B10H 公称通径：10mm公称流量: P,O口 40L/min A，B口 20L/min连接方式：管式连接 重量：4Kg 分流阀的型号为：FL-B10 其余参数与单节分流阀相同。9.4.3 方向控制阀方向控制阀的选用原则如下：压力：液压系统的最大压力应低于阀的额定压力流量：流经方向控制阀最大流量一般不大于阀的流量。滑阀机能：滑阀机能之换向阀处于中位时的通路形式。操纵方式：选择合适的操纵方式，如手动，电动，液动等。方向控制阀在该系统中主要是指电磁换向阀，通过换向阀处于不同的位置，来实现油路的通断。所选择的换向阀型号及规格如下：型号：4WE5E5OF 额定流量：15L/min 消耗功率：26KW 电源电压：工作压力：A.B.P腔 T腔： 重量：1.4Kg9.5 管路，过滤器选择计算9.5.1 管路管路按其在液压系统中的作用可以分为：主管路：包括吸油管路，压油管路和回油管路，用来实现压力能的传递。泄油管路：将液压元件泄露的油液导入回油管或邮箱.控制管路：用来实现液压元件的控制或调节以及与检测仪表相连接的管路。本设计中只计算主管路中油管的尺寸。（1）吸油管尺寸油管的内径取决于管路的种类及管内液体的流速，油管直径d由下式确定： 式中： d油管直径，mm Q油管内液体的流量， 油管内的允许流速， 对吸油管，取 ，本设计中取： 代入数据： 取圆整值为： （2）回油管尺寸回油管尺寸与上述计算过程相同：，取为代入数据：取圆整值为： （3）压力油管压力油管： ，本设计中取为：代入数据：取圆整值为：（4）油管壁厚：举升机系统中的油管可用橡胶软管和尼龙管作为管道，橡胶软管装配方便，能吸收液压系统中的冲击和振动，尼龙管是一种很有发展前途的非金属油管，用于低压系统，压力油管采用的橡胶软管其参数如下：内径： 10mm外径： 型，17.5-19.7mm工作压力：型，16最小弯曲半径：130mm9.5.2 过滤器的选择过滤器的选择应考虑以下几点：(1)具有足够大的通油能力，压力损失小，一般过滤器的通油能力大于实际流量的二倍，或大于管路的最大流量。(2)过滤精度应满足设计要求，一般液压系统的压力不同，对过滤精度的要求也不同，系统压力越高，要求液压元件的间隙越小，所以过滤精度要求越高，过滤精度与液压系统压力的关系如表（9-2）所示：表 9-2 过滤精度与液压系统的压力关系 系统类型一般液压系统伺服系统压力MPa735过滤精度25-2025105（3）滤芯应有足够的强度，过滤器的实际压力应小于样本给出的工作压力。（4）滤芯抗腐蚀性能好，能在规定的温度下长期工作。根据上述原则，考虑到螺杆泵的流量，选定过滤器为烧结式过滤器，其型号及具体参数如下所示： 型号： 流量： 过滤精度： 接口尺寸： 工作压力： 压力损失: 生产厂:上海粉末冶金厂9.6 辅件的选择9.6.1温度计的选择液压系统常用接触式温度计来显示油箱内工作介质的温度，接触式温度计有膨胀式和压力式。本系统中选用膨胀式，其相关参数如下：型号： 测量范围：，名称：内表式工业玻璃温度计 9.6.2压力表选择 压力表安装于便于观察的地方。其选择如下： 型号：Y-60 测量范围： 名称：一般弹簧管压力表 生产厂：上海宜川仪表厂9.6.3油箱 油箱在系统中的主要功能为：储存系统所需要的足够的油液;散发系统工作时产生的一部分热量，分离油液中的气体及沉淀污物。油箱容积的确定是设计油箱的关键，油箱的容积应能保证当系统有大量供油而无回油时。最低液面应在进口过滤器之上，保证不会吸入空气，当系统有大量回油而无供油时或系统停止运转，油液返回油箱时，油液不致溢出。初始设计时，可依据使用情况，按照经验公式确定油箱容积： 式中: 油箱的容积 ， 液压泵的流量， 经验系数，见下表:表9-3经验系数经验系数行走机械低压系统中压系统锻压系统冶金机械12245761210本升降机为为中压系统，取=5，则油箱的容量可以确定为: 10 液压系统性能验算液压系统性能估算的目的在于评估设计质量。估算内容一般包括：系统压力损失，系统效率，系统发热与温升，液压冲击等。对于大多数要求一般的系统来讲，只采用一些简化公式进行验算，定性说明情况。10.1系统压力损失验算 系统压力损失包括管道内沿程损失和局部损失以及法类元件的局部损失之和，计算时不同的工作阶段要分开来计算，回油路上的压力损失要折算到进油路上去，因此某一阶段的系统总的压力损失为： 式中： 系统进油路的压力总损失 系统回油路的压力总损失现在根据上式计算液压系统工作过程中压力损失。液压油在管内的流速：根据油管尺寸的计算项目，取则雷诺数： 可见液流为层流。摩擦阻力系数： 管子当量长度及总长度：标准弯头2个所以： 进油路的压力损失为： 各阀的压力损失为：分流阀： 0.6换向阀为：0.04油路的总压力损失为：由此得出液压系统泵的出口压力为： 油箱中油液的温度一般推荐为30-50，最高不超过65，最低不低于15，对于工具机及其它装置，工作温度允许在40-55。10.2 计算液压系统的发热功率（1）液压泵的功率损失： 式中： P液压泵的输入功率，KW 液压泵的实际输出压力，Pa 液压泵的实际输出流量， 液压泵的效率，该系统中为螺杆泵，代入数据： （2） 阀的功率损失其中以泵的流量流经溢流阀时的损失为最大： 式中： P溢流阀的调整压力，Pa q经过溢流阀流回油箱的流量，代入数据： （3） 管路及其它功率损失此项损失包括很多复杂因素，由于其值较小，加上管路散热等原因，在计算时常予以忽略，一般可取全部能量的0.03-0.05，即 取 （4）系统的总功率损失为： 总 结本次设计的举升机，主要用于举升汽车。液压举升机的液压系统完成一个完整的工作循环上升、停止、下降、停止的工作过程，实现2个液压缸同步运行。本设计采用等量分流阀与单项节流阀串联，从而提高了2个液压缸同步的精度，满足维修工人对举升机的使用要求。当我初涉设计时，主、客观问题层出不穷，按着设计计划，设计思路有序地进行，围绕升降机该题目，既了解了举升机的有关规范，又涉及到了专业知识，加强了自己的专业，拓宽了知识面。致 谢本次毕业设计要感谢刘丽芝老师的悉心指导，在我学习和进行论文设计过程中，时刻受到刘老师的教诲、鼓励和关怀，使我受益非浅。在课题的研究、论文的撰写、设计方案的确定等方面，刘老师始终给予了极大的帮助。在刘老师的悉心指导和帮助下，才使得本次毕业设计基本按题目要求完成任务，谨此向刘老师表示深深的谢意和敬意，也同时感谢各位同学的帮助和支持。我还要感谢在大学学