地下车库液压升降平台

湖北理工学院 毕业设计（论文）I摘要地下车库升降平台是一种能够使车垂直平稳进出地下车库，减少上下坡道占地面积，设计了一种新型地下车库液压升降机，通过由三组钢丝绳滑轮传动、两组链轮链条传动构成的钢索提升系统及单个液压缸间接顶起载车板的传动方式，解决了单个液压缸举升大面积平台受力不均的问题，避开了多缸同步举升大面积平台不同步的弊端，实现了升降高度为液压缸行程两倍的效果；所设计的液压系统成本低，功率利用合理。关键词关键词：地下车库；液压系统；升降机； 湖北理工学院 毕业设计（论文）IIAbstractAbstractUnderground garage lifting platform is a way to make the cai vertical smooth out of theunder ground garage ,to reduce the up and down the ramp covers an area of design of a new underground garage ,hydraulic lifts ,through thr e sets rope pulley transmission of two sets of sprocket chain drive lifting steel rope system and a single hydraulic cylinder indirectly from the top of loading plate of the drive to solve a single hydraulic cylinder lifting a large area platform uneven force problems,To avoid amulti-cylinder synchronous lifting the platform of a large area of synchronous drawbacks to achieve the effect of the height of the hydraulic cylinder stroke twice ;the design of the hydraulic system low cost,the use of reasonable power.KeywordsKeywords: Underground garage; Hydraulic system; Lifting;湖北理工学院 毕业设计（论文）III摘要.IABSTRACT.II一、绪论.11.1 课题背景，研究目的.11.2 国内外研究现状和发展趋势.1二、地下车库升降平台的总体设计.421 地下车库的主体结构及工作原理.42.1.1 液压升降机的工作原理.62.1.2 液压停车设备的安全措施.72.2 地下车库升降平台的运动分析.82.2.1 上升动作.82.2.2 下降动作.8三、地下车库升降平台液压系统设计.93.1 设计依据和要求. .103.2 工况分析.103.3 确定执行元件的主要参数.133.3.1 初选执行元件工作压力.133.3.2 执行元件主要参数的确定.133.4 分析液压系统工况.143.5 拟定液压系统.143.5.1 确定供油方式.143.5.2 调速方式的选择.153.5.3 定位方式的选择.153.5.4 系统安全可靠性.153.5.5 其它.15湖北理工学院 毕业设计（论文）IV3.5.6 制定液压系统工作原理图.163.6 计算与选择液压元件.183.6.1 确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格.183.6.2 液压阀的选择.193.6.3 液压油箱容积的确定.193.7 主缸的结构设计.203.7.1 了解和掌握液压缸在机器上的用途和工作要求.203.7.2 了解外部负载情况.203.7.3 理解液压缸运动形式及安装约束条件.203.7.4 了解液压系统的情况.203.7.5 了解液压缸工作环境条件.203.7.6 设计的一般原则.213.7.7 内径的计算.213.7.8 活塞杆直径的计算.223.7.9 液压缸工作行程的确定.223.7.10 缸盖厚度的确定.223.7.11 最小导向长度的确定.233.7.12 缸体长度的确定.23四、地下车库升降平台相关机构的设计.2441 升降机构的整体结构.244.2 起重链条的设计.264.2.1 链条的设计要点.264.2.2 起重链的选择.274.2.3 链条的速度.284.2.4 链条的润滑.29五、结论与展望.31小结.33湖北理工学院 毕业设计（论文）V致 谢.34参考文献.35湖北理工学院 毕业设计（论文）1一、绪论1.1 课题背景，研究目的随着私家车数量剧增， “停车难”已成为困扰中国城市交通及汽车行业发展的主要问题，特别是社区、住宅及办公楼前，出现车辆无序停放，占用人行道、绿地和居民休闲地等现象，造成了城市环境和景观的破坏，严重地影响了人们的正常生活。针对“停车难”问题，城市中出现了立体车库、地下车库以及很多相关停车设施，用以缓解“停车难”的状况。本文介绍一种专为地下车库设计的液压升降机，用以取代地下车库的上下坡道，减少坡道占地面积，节省车库建造土地成本。同时，还可为私家车库提供改装服务，使停放一台车辆变成能停放两台车辆，提高私家车库的利用率。与其他停车设备比较，该液压升降机采用单缸液压驱动，结构简单，价格便宜，运行平稳。对地下汽车库升降平台液压系统进行设计，液压系统由工作制动、安全制动和起重链条三部分组成，工作制动有相互独立的两套，一套工作，一套备用，确保提升机在任何时候都能正常工作。1.2 国内外研究现状和发展趋势 随着国民经济的高速发展，我国轿车保有量直线上升。据中国汽车工业协会公稚的数据表明，1997 年全国汽车保有量 1100 万辆，其中轿车 400 万辆，当年轿车生产量 482 万辆，微型车生产量 382 万辆；1998 年轿车生产量 50 万辆，1999 年 55 万辆，2000 年 57 万辆。2002 年中国汽车产量达到了 325 万辆，比上年增长 38，全球排位由 2001 年的第八位上升至第五位。2005 年的轿车保有量已达到 1108 万辆。由于中国加入世贸关税进一步降低，2008 年北京奥运及 2010年上海世界览会等重大事件的影响，以及国内需求的进一步拉动和“费改税”等政策的驱动，我国的汽车工业仍将具有很大的发展空间并将继续保持快速平稳发展。按前述数据预测，2010 年将达到 2000 万辆。城市中停车位需求按l：12(100的基本停车位和 20的公共停车位)计算，将增加停车位 480 万个，平均每年需求 96 万个吼因此，停车问题也就逐渐成为大城市迫切需要解决的难题。湖北理工学院 毕业设计（论文）2城市和己建小区有限的地面面积己无法提供足够的停车车位，向空问发展成为当前解决问题的一条重要途径。机械式立体车库具有占地面积小、操作简单、灵活，安全可靠等诸多独特的优点，对于在寸土寸金的大都市建造平面车库具有明显的优点。智能立体车库就应运而生成为城市交通的一个研究热点，国家已把其列入了“九五”重点科技攻关项目之一。机械式立体车库发源于上世纪 20 年代的美国，是在繁华拥挤的都市里为解决停车难而采取的一种措施。50 年代以后，伴随着私人小汽车的大量涌现，在西欧、东南皿、韩国和日本都得到了广泛的应用。形成了一个包括制造、安装、使用和维修的行业体系。其中，发展较早、较好的日本公司有新明和、石川岛播磨、日精、三菱重工等；欧洲有意大利 Sotefin、Interpark、德国 Palis 等。这些国家和公司从上世纪六十年代初就开发并使用可最大限度地利用空间的机械式停车设备，经过几十年的不断发展，机械停车库从造型、结构、控制、驱动、监测、材料、保险等方面不断地更新换代，日趋完美。我国立体车库的发展，始于上世纪八十年代，河北承德的华一机械车库集团有限责任公司于 1989 年建造起国内第一台垂直循环类机械式停车车库，填补了国内机械式停车车库的空白。虽然从二十世纪八十年代就开始研制和使用机械式立体车库，但由于市场需求原因，十多年来缓慢发展。近年来，中国经济腾飞，城市化进程加快，汽车工业和汽车需求市场得到快速发展，汽车保有量的不断增加。然而，城市停车设施的增长却长期落后于车辆的增长。立体车库产业在上世纪九十年代迅速兴起，步入了引进、开发、制造和使用的快车道，国内立体停车库市场正以直线上升的态势在飞速发展。我国立体停车设备的产品经引进技术和自主研究开发，生产技术水平有了很大的提高，许多设备采用了当前机械、电子、液压、光学、磁控和计算机等领域的先进技术，如采用交流变频调速系统，使运行高速、平稳、省电、减少振动和噪声。控制形式有按钮式、IC 卡式、触摸屏式、密码钥匙式、遥控式等，有些设备还采用了总线控制技术；传动装置采用内藏式，以增大停车空问并保护各传动元件不受污染和腐蚀，提高了设备的耐久性；机械结构中采用了模块化设计，便于组合使用，易于安装拆卸，缩短施工周期；还采用一些新材料、新工艺，如采用“H”型钢做钢梁，组合的镀锌板或一体成型的镀湖北理工学院 毕业设计（论文）3锌板制作载车板；安全保护方面采用了声光引导及定位装簧，自动消防灭火系统等。目前品种的满足率已达 90左右，有的品种填补了国内空白，产品国产化率达到 50以上。目前国内从事立体车库研发的企业已有 100 余家，其中主机生产的企业有 50 多家，首批获得国家颁发的立体停车设备制造企业资质的有 22 家。为适应立体车库行业迅猛发展的需要，保证产品质量和可靠性，以规范立体车库的生产和建设，国家已出台了机械式停车设备类别、型式与基本参数JBT871302 一 1998 等 6 个标准，对推动我国立体车库事业起到了极大的促进作用。如前所述，目前我国各大城市停车设施的建设仍远远落后道路建设和汽车工业的发展。有资料表明，现有停车数不到总需求的 7，远远落后于城市汽车交通的发展，由此将会带来的诸如影响城市形象、汽车消费等一系列社会问题。出现这种现象除了和停车设备行业的发展本身涉及到停车立法、收费政策、城市规划、交通管理等诸多方面困难和阻碍之外，停车设备设计本身存在缺陷，关键问题是自动化技术水平低下；设计制造成本过高而导致的车辆收费过高，收费高成为阻碍其推广使用的主要原因。资料显示，在北京一般地面停车每小时 2 元，而立体车库为 5 元。同时在立体车库规范标准中规定车库最难取车的车位，一次取车时间不得超过两分钟，由于我国的技术水平现状，实际上很难达到这样的标准。在土地越来越紧缺的情况下，立体车库是解决城市中停车难问题的必然出路。但若要良性发展，就要解决现存问题。当前，我国设计制造的立体车库大多处于初级的停车功能，是最原始的使用阶段，它的设计水平、经济价值还有待于完善和开发。由此可见研究如何降低立体车库设计制造成本及进一步提高控制系统自动化程度实现快速、准确地存取，具有重大的现实意义。湖北理工学院 毕业设计（论文）4二、地下车库升降平台的总体设计21 地下车库的主体结构及工作原理按国家相关标准，机械式停车设备可划分为：升降横移类，代号为SH，是指通过搬运器的垂直升降或水平横移进行移动，实现车辆存取功能的停车设备。垂直循环类，代号为CX；是指车辆搬运器在垂直平面内做连续循环移动，实现车辆存取功能的停车设备；水平循环类，代号为SX；是指车辆搬运器在水平平面内排列成2列或2列以上做连续循环列间转换移动，实现车辆存取功能的停车设备。多层循环类，代号为Dx；是指车辆搬运器在垂直平面内排列成2层或2层以上做连续移动，两端有升降机构进行循环层间转换移动，实现车辆存取功能的停车设备。平面移动类，代号为PYI是指存车位与搬运器分布在同一水平面内，通过搬运器在水平面内做往复移动，实现车辆存取功能的停车设备。巷道堆垛类，代号为XD：是指存车位在巷道一边或两边多层分布，通过搬运器在专用巷道内做水平、升降或水平升降复合运行，或与升降搬运器结合，实现车辆存取功能的停车设备。垂直升降类，代号为cs；是指存车位分布在井道周围，通过升降搬运器在专用井道内做升降运行，实现车辆存取功能的停车设备。简易升降类，代号为JSl是指通过单一搬运器的升降、俯仰或二三层搬运器整体升降、俯仰，实现车辆二三层存取功能的停车设备。汽车升降机类代号为QS：是指搬运器运载车辆(或同时运载驾驶员)垂直升降运行进行多层平层对位，从搬运器到存车位需要驾驶员驾车入位，实现车辆存取功能的停车设备。垂直升降类汽车停车库也称为塔式立体停车库，它是通过提升机的升降和装载提升机上的横移机构将车辆或载车板横移，实现存取车辆的机械式停车库。采湖北理工学院 毕业设计（论文）5用的钢结构框架主要由钢结构框架主要由立柱、横梁、纵梁、电梯升降导轨、小车行走导轨、停车架等部件组成。 。主要作用是承重和内置几十个停车泊位并安装机械传动。垂直升降类停车设备的工作原理是:用提升机构将车辆或载车板升降到指定层，然后用安装在提升机构上的横移机构将车辆或载车板送入存车位;或是相反，通过横移机构将指定存车位上的车辆或载车板送入提升机构，提升机构降到车辆出口处，打开车库门，驾驶员将车辆开走，图 2.7 是垂直升降类停车库的示意图。图 2.1 是垂直升降类停车库本文研究的是液压升降系统、行走小车及其横移机构为主体的地下升降立体车库。垂直升降类车库升降系统大都采用机械传动，相比机械传动，采用液压驱动的升降平台动作平稳可靠,速度可调,噪声小,传动装置体积小,价格低,易于自动控制 ,为此，设计了液压驱动的升降平台作为存取辆的工具，其摒弃了老式停车场或停车楼占地面积大、停车数量少、污染严重和停车安全性低等问题，继承和发扬智能立体车库占地少、停放车辆多，便于集中管理、安全可靠等优点，具有结构简单可靠、钢架结构稳定性好、车位的增减方便灵活、造价低、使用方便、车辆存放安全性高、采用液压控制、实现监控管理一体化等特点。还可以根据用户湖北理工学院 毕业设计（论文）6的需要及环境和场地的要求设计不同数量的车位，从几十个车位到上千个车位，可建立在广场、商场、建筑物顶部、地下等场所。电梯式立体车库的主要结构如图 21 所示。图 2.2 电梯式立体车库的结构2.1.1 液压升降机的工作原理液压升降机的工作原理液压升降机共有 9 个滑轮、3 根钢丝绳、2 个链轮、2 根链条。每根钢丝绳一端固定在载车板一侧，另一端依次绕过支柱上滑轮和下滑轮，然后固定在载车板的另一侧；每根链条一端固定在载车板的一侧，另一端绕过链轮固定在液压缸基座上；链轮通过链轮轴与液压缸柱塞顶端固定在一起；载车板直接与钢丝绳、链条联接。当液压缸伸出时，链轮随柱塞一起向上运动，进而使链条、钢丝绳产生提升力，带动载车板上升，载车板的运动速度为液压缸伸出速度的 2 倍。液压升降机运载车辆的最大长宽高尺寸为单车位尺寸 2 000 mm2 500 mm(高宽)，最大重量为 25 t，升降高度为 0.55m。选用单个液压缸直接顶起载车板的传动方式，会遇到单个液压缸举升大面积平台受力不均的问题；选用多个液压缸直接顶起载车板的传动方式，会遇到多缸同步举升大面积平台不同步的问题，多收液压缸也会使设计成本增加。因此，设计选用 3 组钢丝绳滑轮传动、湖北理工学院 毕业设计（论文）72 组链轮链条传动构成液压升降机的钢索提升系统及单个液压缸间接顶起载车板的传动方式来实现载车板的同步提升，解决了单个液压缸举升大面积平台受力不均的问题，避开多缸同步举升大面积平台不同步的问题，同时实现升降高度为液压缸行程二倍的效果。采用液压缸直接顶起载车板的传动方式，需要液压缸行程为 0.55m，才能满足要求。设计的升降机以 13 rn 的液压缸行程获得了 0.55 m 的升降高度，既减少了液压缸行程又降低了设计成本。图 2.3 升降机工作原理图2.1.2 液压停车设备的安全措施液压停车设备的安全措施车库设备采用液压升降,其优点:(1)可以大范围调速。(2)使用安全阀,可实现过载保护。(3)液压传动装置重量轻、结构紧凑、惯性小。(4)操作方便,如电液联合控制实现自动化。(5)噪音小、工作平稳。液压传动属柔性传动,安装位置可因地制宜,方便灵活。为了保证车库正常安全运行,采用了以下 4 项安全措施:湖北理工学院 毕业设计（论文）8(1)采用球式逻辑阀 10 防止托板坠落,它是利用控制油路油压的变化来改变球阀的位置,实现对油路的通断的控制。（2）油污染的控制。为防止因油污染造成阀泄漏,引起托板的坠落的另一措施是在球式逻辑阀进出口加简易过滤器,净化液压油。(3)为防止因液压缸泄漏而造成托板的坠落,在系统中液压缸附近安装了行程开关,一旦缸内因油压不足产生下降趋势,便自动启动油泵予以增压,保证托板的安全。(4)为防止运行时因管道破裂造成托板坠落的又一措施是将球式逻辑阀安装在液压缸附近,当管道因某种原因破裂时,球式逻辑伐即刻关闭,使缸内压力油不能流出,托板不会因此而坠落,造成砸车事故。2.2 地下车库升降平台的运动分析 承重系统沿承重链带负载上升是通过液压油缸进油来推动活塞杆完成举升载车板和汽车上升。构件的下降是通过负载的自重推动活塞主油缸的液压油流入油箱来完成载车板和汽车的下降。2.2.1 上升动作上升动作带负荷上升时，主油缸大腔进油，上升时，启动液压泵，电磁换向阀的电磁铁通电，泵输出的液压油流经电磁换向阀的左位、液控单向阀单向节流阀中的单向阀进入柱塞缸底部，液压升降机开始上升，上升到顶部位 置时，拨动行程开关，行程开关发出电信号，使电磁换向阀断电恢复中位，液压泵开始卸荷， 由于液控单向阀的锁紧作用，液压缸被锁定在顶部位置不动。2.2.2 下降动作下降动作下降时，电磁换向阀的电磁铁和电磁换向阀的电磁铁通电，泵输出的液压油通过 电磁换向阀的右位，打开液控单向阀的控制油 1：3，全部由溢流阀低压溢流回油箱，此时液压升降 机靠载车板重量及汽车重量开始下降，液压缸排出的液湖北理工学院 毕业设计（论文）9压油流经单向节流阀中的节流阀、液控单向阀、电磁换向阀的右位，回到油箱。当液压升降机下降到底部位置时，拨动行程开关，行程开关发出电信号，使电磁换向阀断电恢复中位，液压泵停止工作。至此，液压系统的一个工作过程结 束。湖北理工学院 毕业设计（论文）10三、地下车库升降平台液压系统设计图 3.1 液压升降平台工作循环图地下车库升降平台上升及下降动作循环如图 6 所示。单个液压举升缸中共有一个执行元件：主缸。单个液压缸活塞杆举升的重物 2.5t,重力负载 24500N,重物上升和下降速度为平均 3.5 m/min，最大行程 1100mm.湖北理工学院 毕业设计（论文）113.1 设计依据和要求. 液压缸与链轮及承重链的机构直接相联系，对于不同的机构，液压缸的具体用途和工作性能也不同因此设计前要全面的分析和研究，收集和整理必要的原始资料作为设计的依据。3.2 工况分析首先根据已知条件，绘制运动部件的速度循环图，如图 7 所示。然后计算各阶段的外负载并绘制负载图，如图 8 所示。根据链轮及承重链条的布置形式，举升缸动作速度是平台升降速度的一半，故一级活塞举升速度 1.5m/min，二级活塞举升速度 2m/min，下降速度 1.75m/min图 3.2 升降平台速度循环图液压缸所受外负载 F 主要有四种类型，即F = Fw + Ff +Fa式中 Fw：工作负载，对于升降平台来说，根据链轮及承重链条的布置形式，举升液压缸承受负载为汽车的重力及平台的重力之和的 2 倍Fa：运动部件速度变化时的惯性负载；湖北理工学院 毕业设计（论文）12Ff：导轨摩擦阻力负载，启动时为静摩擦阻力，启动后为动摩擦阻力，此处忽略不计 Fa = （Gv）/ （gt） 式中 g：重力加速度；t：加速或减速时间，一般t = 0.01 0.5s；v：t 时间内的速度变化量。 在本例中 Fa = （225000.058）/0.2N =1450NFw=225009.8N=49000N对液压升降平台的工作，主要负载为重力负载。重物质量较大，摩擦负载可忽略不计。上升工作循环中，主缸受到负载如下：启动加速：F =Fa+ Fw=1450N+245002N=50450N同步伸缸举升：F= Fw =49000N空载缩缸：F=0N 根据上述计算结果，列出各工作阶段所受的外负载见下表，并画出如图4 所示的负载循环图。表 1 上升工作循环各阶段的外负载工作循环外 负 载 F（N）工作循环外 负 载 F（N）启动、加速F=Fa+ Fw50450同步举升F= Fw 49000空载缩缸F = Ffa0湖北理工学院 毕业设计（论文）13图 3.3 主缸上升负载循环图下降工作循环中，主缸受到负载如下：空载非同步伸缸：F=0N启动加速：F = FaFw2 =1450-49000=47550N带载同步缩缸：F= Fw2 =49000N表 2 下降工作循环各阶段的外负载工作循环外 负 载 F（N）工作循环外 负 载 F（N）空载非同步伸缸F = Ffa0启动加速F= FaFg 47550下降F=Fw249000湖北理工学院 毕业设计（论文）143.3 确定执行元件的主要参数3.3.1 初选执行元件工作压力初选执行元件工作压力 工作压力 P 可根据负载大小及机器的类型来根据负载大小表 1 初步确定，根据实际考虑取液压缸工作压力为 P=12MPa表 3 按负载选择工作压力负载/ KN50工作压力/MPa0.811.522.53344553.3.2 执行元件主要参数的确定执行元件主要参数的确定计算液压缸内径 D 和活塞杆直径 d.。由负载图知最大负载 F 为 50450N，设计时初步考虑一级活塞外伸时溢流阀不溢流，最大负载 50450N；二级活塞外伸时为缸内压力为系统压力，最大负载 49000N。单作用液压缸背压为 0MPa，液压缸的机械效率 cm 为 0.90，将上述数据代入下式可得： P2A2 =Fmax2/cm=49000N/0.9(1)P1A1=Fmax1/cm=50450N/0.9(2)代入数据,由（1）可解得：D2 =76.0mm，根据一级活塞举升速度和二级活塞举升速度有:A2/A1=v1/v2=1.5/2,可解得 D1 =87.4mm查表，将液压缸内径圆整为标准系列直径 D1=100mm；D2=80mm 活塞杆直径 d,按 d/D=0.7 及查表活塞杆直径系列取 d1=60mm。液压缸,按 D=125mm 保证无杆腔有效工作面积(即中空活塞的面积)为A1=D1/4=3.14100100/4=0.758,液压系统才能正常工作。有杆腔的有效面积A2=D2/4=0.5024湖北理工学院 毕业设计（论文）153.4 分析液压系统工况表 4 液压缸工作循环中各阶段的压力和流量工作循环工况负载 F/N回油腔压力p2 /MPa进油腔压力p1/MPa输入流量 q/(L/min)输入功率P/KW启动、加速5045006.43-一级活塞举升4900006.2411.781.23上升二级活塞举升4900009.7510.051.63启动、加速-4755006.23-一级活塞下降-4900009.75 13.262.15下降二级活塞下降-49000O6.248.750.913.5 拟定液压系统该地下车库升降平台液压系统由举升主系统和台面锁定辅助系统构成。主系统额定压力 12MPa，额定流量 12L/min，负载 2.5t。3.5.1 确定供油方式确定供油方式该地下车库升降平台工作举升时负载较大，速度较低。而在快进、快退时负载较小，速度较高。从节省能量、减少发热考虑，泵源系统宜选用定量高压齿轮泵供油。主系统采用了单向阀桥式整流回路，以便使举升提缸负载腔始终处于进回油调节状态。湖北理工学院 毕业设计（论文）163.5.2 调速方式的选择调速方式的选择 在中小型专用机床的液压系统中，进给速度的控制一般采用节流阀或调速阀。根据升降工作时对低速性能和速度负载特性都有一定要求的特点，决定采用限压定量泵和调速阀组成的回油路节流调速。这种调速回路具有效率高、发热小和速度刚性好的特点，并且调速阀装在回油路上，具有承受负载切削力的能力。3.5.3 定位方式的选择定位方式的选择 本系统采用三位四通电磁阀来对举升平台进行定位，举升缸大腔进口设置了板式液控单向阀，载车板的上升和下降分别由两个开关来控制。在上升、下降换向动作时，为了避免工作时突然失电而坠下，应采用液控单向阀起保压作用，同时用以防止因高压软管爆裂而造成的下跌事故3.5.4 系统安全可靠性系统安全可靠性拟定液压系统图时，对系统的安全性和可靠性予以足够的重视。为防止过载，安全阀是必不可少的。为了避免垂直运动部件在系统失压情况下自由下落，在回油路中增加了单向阀。在用一个泵供给两个以上执行元件运动时，在系统设计中防止了互相干扰。在系统中合理地配置滤油器，为了其长期工作作重要保证。3.5.5 其它其它升降平台采用单个举升缸驱动，通过链轮和承重链条机构用较短的举升缸获得了大的平台升降高度，可以满足安装空间小和行程较大的要求，结构简单；多组链轮-承重链条有力解决台面尺寸大，液压缸举升受力不均，平台同步提升，液压缸受横向力等问题。举升平台通过锁定台面提高了安全可靠性。并且由于只有一个举升缸，故简化了液压系统，有利于造价，并避开了多缸同步控制问题；缸上升靠液压驱动；下降靠自重，液压泵卸荷，节约能量。湖北理工学院 毕业设计（论文）173.5.6 制定液压系统工作原理图制定液压系统工作原理图（3）制定系统原理图1.滤油器 2.液压泵 3.电动机 4.安全溢流阀 5.三位四通电磁换向阀 6，7.二位四通电磁换向阀 8 液控单向阀 9.多级举升液压缸 10 台面锁定液压缸 11.压力表及其开关 12.节流孔 13.行程开关图 3.2 升降平台系统原理图液压系统原理图如图所示，系统的执行器为驱动平台升降大的多级液压缸 9 和平台台面锁定液压缸 10；系统采用定量高压齿轮 2 供应油，系统压力由溢流阀 4湖北理工学院 毕业设计（论文）18设定并由压力表 11 显示；缸 9 的升降由电磁换向阀 5，电池换向阀 6 液空换向阀8 控制，缸 9 下降时的时间通过调节阀 5 上的节流孔 12 的开度实现；缸 10 的伸缩由电磁换向阀 7 控制。行程开关 13 用作平台台面锁定时的发信器。1.平台上升 上升时，启动液压泵 2，电磁铁 2YA.4YA 通电使换向阀 5 和 7均切换至右位，液压泵 2 的压力油经阀 7 进入台面锁定缸 10 的无杆腔，经阀 5 和液控单向阀 8 进入多级举升缸 9 的工作腔，缸 10 的活塞杆回缩，缸 9 上升至地面；电磁铁 4YA 先断电使换向阀 7 复至左位，液压泵的压力油经阀 7 进入缸 10 的无杆腔，缸 10 的活塞杆伸出锁紧台面，行程开关 13 发出安全信号后，电磁铁2YA 断电使换向阀 5 复至中位，液压泵通过阀 5 的 H 型中位卸荷停机。2.平台下降 下降时，首先启动液压泵 2，然后电磁铁 2YA 通电使换向阀 5却换至右位，压力油经阀 5 和阀 8 进入缸 9，使平台台面先上升，接着电磁铁 4YA通电，换向阀 7 切换至右位，压力油经阀 7 进入缸 10 的有杆腔，待缸 10 的活塞杆缩回后，台面解锁，电磁铁 2YA 断电，1YA 通电使换向阀 5 切换至左位，电磁铁 3YA 通电使换向阀 6 切换至左位，压力油打开液控单向阀 8，阀 5 和节流孔 12向油箱排油，平台靠台面下降，下降时间由节流孔 12 的开度决定。液压系统电磁换向阀动作如表 4 所示：表 4 电磁换向阀动作，1YA2YA3YA4YA上升-+-+停位-下降+-+湖北理工学院 毕业设计（论文）193.6 计算与选择液压元件3.6.1 确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格 （1）泵的工作压力的确定。考虑到正常工作中进油管路有一定的压力损失，所以泵的工作压力为 Pp = P1 + P式中 Pp：液压泵最大工作压力； P1：执行元件最大工作压力； P：进油管路中的压力损失，初算时简单系统可取 0.20.5MPa,复杂系统取 0.51.5MPa，在本系统中取 0.5MPa。Pp = P1 + P =12.5 MPa上述计算所得的 Pp 是系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过度阶段出现的动态压力往往超过静态压力。另外考虑到一定的压力贮备量，并保证泵的寿命，因此选泵的额定压力 Pn 应满足：Pn （1.251.6）Pp。式中中低压系统取小值，高压系统取大值。在本例中 Pn = 1.27 Pp = 15.875MPa。（2）泵的流量的确定。液压泵的最大流量应为QpKL(q)max式中 Qp：液压泵的最大流量； (q)max：同时动作的各执行元件所需流量之和的最大值。如果这时溢流阀正进行工作，尚需加溢流阀的最小流量 23L/min; KL：系统漏油系数，一般取 KL = 1.11.3，现取 KL = 1.2。Qp = KL(q)max = 14.4 L/min（3）选择液压泵的规格。根据以上算得的 Pp 和 Qp 再查阅手册，选用 CBG-16 限压式定量泵，该泵的基本参数为：泵的额定压力 Pn =16MPa,电动机转速 NH =2000 r/min,每转排量 q =100mL/r，容积效率 v =0.91,总效率 =0.93。（4）与液压泵匹配的电动机的选定。查阅电动机产品样本，选用 Y90S-4 型电动机，其额定功率为 2.2KW，额定转速为 1400r/min。湖北理工学院 毕业设计（论文）203.6.2 液压阀的选择液压阀的选择 本液压系统可采用 GE 系列的阀。根据所拟定的液压系统图，按通过各元件的最大流量来选择液压元件的规格，选定的液压元件如下表所示。表 5 液压元器件的选择序 号元件名称GE 系列通过流量（L/min）数 量1滤油器XU-12x80J12 12液压泵CBG-1612 1序 号元件名称通过流量（L/min）数 量3电动机Y90S-4-14溢流阀DB1012 15三位四通换向阀34DYF3-E6B1216、7二位四通换向阀24DF3-16B12 28液控单向阀CPG-10-35-5012 111压力表及其开关AF6P30/Y6312112节流孔CG-03-B12113行程开关-13.6.3 液压油箱容积的确定液压油箱容积的确定液压油箱有效容积按泵的流量的 57 倍来确定，查表，现取容量为 400L 的油箱。湖北理工学院 毕业设计（论文）213.7 主缸的结构设计3.7.1 了解和掌握液压缸在机器上的用途和工作要求了解和掌握液压缸在机器上的用途和工作要求满足机构的动作要求和用途是设计液压缸的主要目的。本设计中高压腔中有进油口和出油口。它与普通的双作用缸动作原理相同，可带动活塞往返运动，保压时可锁紧管坯的两端活塞杆端面的锥形可实现与管坯的密封。高压腔中的油压是通过高压腔进油口与高压泵直接连接得到的；当高压腔充满油液时，就会顺活塞杆的空腔流入管坯，这样使管坯-高压腔-高压泵的压力基本相当；高压腔的另外一个作用在于，他平衡了管坯中高压油对活塞端面的反作用力3.7.2 了解外部负载情况了解外部负载情况主要指外部负载的质量、集合形状、空间体积大小、运动轨迹、摩擦阻力及连接部位的连接形式等等。3.7.3 理解液压缸运动形式及安装约束条件理解液压缸运动形式及安装约束条件包括了解液压缸的最大行程、运动速度或时间，安装空间所允许的外形尺寸及液压缸运动形式，本设计中液压缸以运动速度与时间为主要要求的液压缸。3.7.4 了解液压系统的情况了解液压系统的情况液压缸的设计只是液压系统的一个部分。在设计液压系统的时候，应该考虑液压泵的工作压力和流量大小、管路的通经和不知情况，各种液压阀的安装布置情况等等。3.7.5 了解液压缸工作环境条件了解液压缸工作环境条件工作条件不同，液压缸的结构和设计参数也不一样。本设计中液压缸压力承受较大要求绝对安全可靠不允许出现漏油的情况。针对这种工作条件设计时缸体湖北理工学院 毕业设计（论文）22和柱塞的强度和稳定性要绝对可靠，安全系数要取大些，密封性能要好。3.7.6 设计的一般原则设计的一般原则(1) 保证液压缸的输出力、行程和往返运动速度，液压缸的额定工作压力（输出力的折算值）以液压泵的额定工作压力的 70%为宜。(2) 保证液压缸的每一个零件有足够的强度、刚度和耐用度（寿命） 。(3) 在保证上述 2 个条件的前提下，尽量减少液压缸的外形尺寸和质量。在负载一定的情况下，提高液压缸的额定工作压力可以减少液压缸的外形尺寸。(4) 在保证液压缸性能的前提下，尽量减少零件数量，简化结构。(5) 尽量避免液压缸承受侧向负载和偏心负载，活塞杆工作时最好受到拉力，以免产生纵向弯曲而引发稳定问题。(6) 液压缸的安装形式、活塞杆头部与外负载的连接形式要合理，尽量减少活塞杆伸出后的有效安装长度，避免产生“憋劲”现象，增加液压缸的稳定性(7) 密封部位的设计和密封件的选用要合理，保证性能可靠、泄漏量小、摩擦力小、寿命长、跟换方便。密封部件的设计是保证液压性能的重要环节，对于所选的密封件，应使其压缩量和压缩率在合理范围内。(8) 根据液压缸的工作条件和具体情况设置合理的排气、缓冲和防尘措施。在工作条件恶劣的情况下应该考虑到给活塞杆加上防护措施等。(9) 各种零件的结构形式和尺寸设计、尽量采用标准形式和规范系列尺寸，尽量选取标准件使用。(10) 做到低成本、制造方便、维修拆装方便等。3.7.7 内径的计算内径的计算由于最大负载 F 为 N，查表按高压系统初算时可取背压 P2为 0MPa，液压缸的机械效率 cm 为 0.90，查表按工作压力取 d/D 为 0.7。将上述数据代入下式可得：P2A2 =Fmax2/cm=49000N/0.9(1)湖北理工学院 毕业设计（论文）23P1A1=Fmax1/cm=50450N/0.9(2)代入数据,由（1）可解得：D2 =76.0mm，根据一级活塞举升速度和二级活塞举升速度有:A2/A1=v1/v2=1.5/2,可解得 D1 =87.4mm查表，将液压缸内径圆整为标准系列直径 D1=100mm；D2=80mm 3.7.8 活塞杆直径的计算活塞杆直径的计算活塞杆直径 d,按 d/ D2=0.7 及查表活塞杆直径系列取 d=60mm。 3.7.9 液压缸工作行程的确定液压缸工作行程的确定液压缸工作行程长度，可根据执行机构实际工作的最大行程来确定，并参照表1-6中的系列尺寸来选取标准值，则取液压缸工作行程为L=1100mm。表6 液压缸活塞杆行程参数系列（GB234980） （mm）255080100125160200250320400500630800100012501600200025003200400040639011014018022028036045055070090011001400180022002800390024026030034038042048053060065075085095010501200130015001700190021002400260030003800 3.7.10 缸盖厚度的确定缸盖厚度的确定一般液压缸多为平底缸盖，其有效厚度t按强度要求可用下面两式进行近似计湖北理工学院 毕业设计（论文）24算。 无孔时 ypDt2433. 0 有孔时 2222433. 0dDDpDty式中 t缸盖有效厚度（m）； 缸盖口直径（m）；2D 缸盖孔的直径（m）。0d 取=108mm，=41mm，则带入上式算得：t22.48mm,取2D0dt=23mm。3.7.11 最小导向长度的确定最小导向长度的确定当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到缸盖滑动支承面中点的距离H称为最小导向长度。如果导向长度过小，将使液压缸的初始饶增大，影响液压缸的稳定性，因此设计时必须保证有一定的最小导向长度。 对于一般的液压缸，最小长度H应满足以下要求： 220DLH = 41.5(mm)26320200 式中 L液压缸的最大行程； D液压缸的内径。 活塞的宽度B一般取B=（0.61.0）D；则：B=0.8 63=50.4（mm）。3.7.12 缸体长度的确定缸体长度的确定 液压缸缸体的内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。一般液压湖北理工学院 毕业设计（论文）25缸缸体的长度不应大于内径的2030倍。现取为1500mm。湖北理工学院 毕业设计（论文）26四、地下车库升降平台相关机构的设计 升降机构是垂直升降式立体停车设备中非常重要的一个子系统，负责将存取机构及存入的车辆提升到指定的楼层，或者将出库的车辆及存取机构带到地面。它在整个立体车库中安全要求最高，不能发生意外，造成车辆或者人员损失。同时，它还决定垂直升降式立体停车设备的整个运行速度和可靠性，并对车库的钢结构的受力情况也构成影响。41 升降机构的整体结构目前，在垂直升降式立体停车设备中，有多种升降驱动方式，如曳引驱动、钢丝绳卷筒驱动、链轮链条驱动等形式。链轮链条驱动是在曳引链条一端提升重物，另一端固定，依靠链条与链轮齿之间的摩擦来驱动重物做垂直运动。因此，只要在曳引系统的容量与强度允许范围，通过改变曳引链条的长度就可以适应不同的提升高度，而不再受卷筒长度限制。在电梯中曳引驱动形式运用的比较多，而在停车设备中，因为搬运输送的车辆的尺寸较大，有其自身的特殊性，垂直升降式停车设备的曳引驱动机构形式主要是下面设置形式。液压升降机共有 9 个滑轮、3 根钢丝绳、2 个链轮、2 根链条。每根钢丝绳一端固定在载车板一侧，另一端依次绕过支柱上滑轮和下滑轮，然后固定在载车板的另一侧；每根链条一端固定在载车板的一侧，另一端绕过链轮固定在液压缸基座上；链轮通过链轮轴与液压缸柱塞顶端固定在一起；载车板直接与钢丝绳、链条联接。当液压缸伸出时，链轮随柱塞一起向上运动，进而使链条、钢丝绳产生提升力，带动载车板上升，载车板的运动速度为液压缸伸出速度的 2 倍。液压升降机运载车辆的最大长宽高尺寸为单车位尺寸 2 000 mm2 500 mm(高宽),举升重量 2.5 T,单级行程 550 mm,升降速度 3.5 m/min 选用单个液压缸直接顶起载车板的传动方式，会遇到单个液压缸举升大面积平台受力不均的问题；选用多个液压缸直接顶起载车板的传动方式，会遇到多缸同步举升大面积平台不同步的问湖北理工学院 毕业设计（论文）27题，多液压缸也会使设计成本增加。因此，设计选用 3 组钢丝绳滑轮传动、2 组链轮链条传动构成液压升降机的钢索提升系统及单个液压缸间接顶起载车板的传动方式来实现载车板的同步提升，解决了单个液压缸举升大面积平台受力不均的问题，避开多缸同步举升大面积平台不同步的问题，同时实现升降高度为液压缸行程二倍的效果。采用液压缸直接顶起载车板的传动方式，需要液压缸行程为26 m，才能满足要求。设计的升降机以 13 rn 的液压缸行程获得了 26 m 的升降高度，既减少了液压缸行程又降低了设计成本。1 举升液压缸 2链轮承重链条 3承重链条 4链轮组图 4.1 汽车升降平台结构示意图湖北理工学院 毕业设计（论文）284.2 起重链条的设计起重链用于手动.电动葫芦及其他便于携带的轻小型起重设备，还广泛用于各种装卸工属具。起重链分环形焊接链和片式关节链两种，焊接链的主要优点是饶性好，可用较小直径的链轮和卷筒，从而产生的转矩较小，结构紧凑。缺点是在同样的张力作用下，自重较钢丝绳大；链环接触处易磨损，对冲击敏感性大；不能用于高速，通常速度 V0.1m/s(用于星轮)V1m/s(用于光滑卷筒).板式链绕性比焊接链更好，较可靠，运动较平稳，V0.25m/s。缺点是比钢丝绳重，不能侧向弯折。成本高，对灰尘和锈蚀敏感。4.2.14.2.1 链条的设计要点链条的设计要点链条节距的选择链条节距是一个十分重要的参数。在满足一定破断载荷的前提下，节距大时节距大时虽可使驱动链轮的齿数 Z 减少，链条重量也较轻，但链轮多边效应明显加剧，链速不均匀，运行不平稳，噪音大，如图 4.2 所示。(a)及(b)的链速分别为: 2180cos2cos0minmaxDnDnVDnV图 4.2 速度不均匀性当 n、D 不变时，Z 越小，速度差值就愈大。一般情况下，应优先考虑输送机湖北理工学院 毕业设计（论文）29链条的使用寿命、运行平稳性及减少噪音污染，故应尽可能地采用较小节距的链条和较多齿数的链轮。小节距链条的缺点是重量相对较大，且价格较昂贵。为了满足各种链式输送机的不同需要，上述链条标堆在设计中对每一号链条(其破断载荷相同)分别给出了四种节距。速度高时可选用较小节距，速度低时可选用较大节距(图 2)。链条的节距并不与输送机的规格相对应，输送机的规格是根据其输送能力来选择的，而链条则是根据其破断载荷及最大允许的承载能力来选择的。如 M160 表示破断载荷为 16000kg、最大许用载荷为 2280kg 的链条，节距有四种，100、125、160、200，它的前一号 Mll2 的破断载荷及最大许用载荷分别为11200kg 和 160kg。凡是链条最大张力 F:。:在 16002280 之间时就选用某一节距的 M160 链条，而不管输送机是哪一种规格。这比我国的设计和生产中两者几乎完全一一对应的情况要灵活得多。选链条节距时，应保证链条在链轮上的包角为180“或啮合齿数不少于 3 个齿，还应考虑的试验和研究。我们决心把这座试验大楼建设好、管理好，充分发挥它作为科研基地的作用，同时，开展承接对外试验业务，为国民经济各部门服务，为提高我国埋刮板输送机的技术水平，为发展产品做出应有的贡献。4.2. 2 起重链的选择起重链的选择起重链的悬着根据最大工作拉力 Fmax 及安全系数 S 计算链条的破断拉力Fb(或极限工作载荷 Fp)，以 Fb 来选择链条：FbS Fmax表 7 安全系数 S 值链条种类焊接连片式链 用途光滑卷筒链轮速度 v m/s驱动方式手动机动手动机动吊钩用111.5S 值3648568湖北理工学院 毕业设计（论文）30Fmax=49000N 选 S=8 Fb392000N经查表可以选用链条的型号为 LH2088 节距 P=31.75 板数 8x8 图 4.3 板式链条的结构示意图、4.2.3 链条的速度链条的速度在我国，链条的运动速度是作为一个基本参数来规定的。国外并未规定链条的速度系列，仅仅给出选用原则及速度范围。事实上，链条的运行速度是一个很复杂的间题，与许多因素有关，如输送机的型式与规格，输送物料的种类及输送量的大小，链条的材料、结构及运行中有无润滑等等。速度过高会破坏物料的稳定性，输送中产生逆流、悬浮，不仅使输送阻力增大，输送效率降低，而且会增加链条的磨损和动力消耗。所以不应盲目地追求高的链条速度。要想通过精确的理论计算给出各种链条对于不同物料的最佳输送速度值是十分困难的，唯一的办法是通过试验。国外各种标准给出的链条速度选用的原则是:滑动摩擦状态下的链条运行速度较低，一般在 0.1 一 0.5m/s 之间、;滚动摩擦状态下的链条运行速度较湖北理工学院 毕业设计（论文）31高，一般在 0.11.5m /s之间。在输送机结构合理，链条又有极好润滑的条件下，链速可提高至 2m/s 而对于刮板及埋刮板输送机，速度取在 0.050.8m/s 之间为宜。4.2.4 链条的润滑链条的润滑采用一种合适的润滑油可以显著地增加链条的使用寿命，但若使用劣质润滑油就会适得其反(增加磨损)，倒不如不进行任何润滑。有的输送机如埋刮板输送机，刮板链条全部埋在物料中，无法进行润滑，当然就不必考虑了。在其它许多情况下是必须考虑润滑的。为此，在链条设计上，采用如图 6 所示的各种方法来实现润滑或减小摩擦。图 6d 是采用滚动轴承放在衬套和滚子之间，图 6e 是用青铜(材料 LTPlls)轴瓦放在衬套和滚子之间，用以降低摩擦系数。温度低于 150Oc时，推荐使用高质量中等粘度的动物润滑油。为使润滑油到达链条所有的接触表面，必须让润滑部位处于链条张力的最小点处，即在紧接着链条离开链轮处，并和链条一起运动。链条润滑可用油壶、油刷、喷涂，也可在侧板上加润滑剂。在链条上配备油脂嘴可得到最佳的润滑效果。用这种方法，润滑剂可直接进人链条的承载表面，但这种链条相当昂贵， 并且在长距离的输送机中不能保证所有的油嘴都成为润滑部位。还有一种方法是所谓热润滑法，链条出厂前，将其浸人一个将油加热至 90OC 的油槽中油槽中含有几种润滑油及防腐物质。浸一会儿后，链条即达到和油同样的温度，这样就能保证润滑剂渗人所有链条的承载表面，然后将链条拉出冷却。湖北理工学院 毕业设计（论文）32湖北理工学院 毕业设计（论文）33五、结论与展望本文设计的液压升降机结构简单，价格便宜。经样机试验，3 组钢丝绳滑轮传动、2 组链轮链条传动 构成的钢索提升系统及单个液压缸间接顶起载车板的传动方式，能够实现大面积平台平稳同步升降，同 时也能达到了升降高度为液压缸行程二倍的效果。解决台面尺寸大液压缸受力不均，平台同步提升，液压缸受横向力等问题。举升平台通过锁定液压缸锁定台面，提高了安全可靠性。于此同时，由于只有一个举升缸，故简化了液压系统，有利于降低造价，并避开了多缸同步控制的问题，缸上升靠液压驱动；下降靠自重，液压卸荷节约能量。也可为今后的地下车库建造提供了设计参考，也为私家车库的改装服务提供了思路，使本来停放一台车辆变成能停放两台车辆的车库，提高私家车库的使 用价值。车库设备采用液压升降,其优点:(1)可以大范围调速。(2)使用安全阀,可实现过载保护。(3)液压传动装置重量轻、结构紧凑、惯性小。(4)操作方便,如电液联合控制实现自动化。(5)噪音小、工作平稳。液压传动属柔性传动,安装位置可因地制宜,方便灵活。为了保证车库正常安全运行,采用了以下4项安全措施:(1)采用球式逻辑阀10防止托板坠落,它是利用控制油路油压的变化来改变球阀的位置,实现对油路的通断的控制。(2)油污染的控制。为防止因油污染造成阀泄漏,引起托板的坠落的另一措施是在球式逻辑阀进出口加简易过滤器,净化液压油。(3)为防止因液压缸泄漏而造成托板的坠落,在系统中液压缸附近安装了行程开关,一旦缸内因油压不足产生下降趋势,便自动启动油泵予以增压,保证托板的安全。(4)为防止运行时因管道破裂造成托板坠落的又一措施是将球式逻辑阀安装在湖北理工学院 毕业设计（论文）34液压缸附近,当管道因某种原因破裂时,球式逻辑伐即刻关闭,使缸内压力油不能流出,托板不会因此而坠落,造成砸车事故。湖北理工学院 毕业设计（论文）35小结此次毕业设计主要研究科题为地下车库升降平台液压的举升，通过对课题背景的了解及对地下车库升降平台的应用为基础，对该升降平台的工作原理进行分析。根据实例的负载数据确定主缸尺寸和液压泵的选择。通过对上升下降工况的深入了解来进行主要机构的设计。在设计中应用到了多门学科，机械设计、机械原理、液压传动、机械制图（AUTO CAD）等，使我对理论知识有了更进一步的认识。在设计中学会如何使用相关资料和手册来确定一些参数，实际应用中如何选择最优的零部件。最后通过绘图软件绘制工作原理图，让我对制图软件有了更熟练的应用。通过绘图能让我知道在实际装配中怎样确定一些连接部位的零件等。总之这次设计是我把大学学到的专业课程全部联系在一起，做了一次系统性的复习，对今后的学习和工作有着不可替代的作用。湖北理工学院 毕业设计（论文）36致 谢 本次的毕业设计终于顺利完成了，非常感谢学院的领导和老师们。在本次的毕业设计中指导老师给了我很大的帮助，最开始的收集资料的时候，给了我很多相关的意见，老师还拿出了自己的书籍借给我看以及找到的一些相关文章，后来帮我分析结构，在方案的选择上给了我很多宝贵的意见。做毕业设计的时候还有一些导轨的选择方面的问题请教了相关老师，控制方面的老师在控制及程序设计方面给予的指导和帮助。在老师们的指导下，才有了今天毕业设计的顺利完成。当然做毕业设计并不是一帆风顺的，当中也遇到了很多的困难，包括机械部分方案的确定，程序设计逻辑方面等都遇到一些困难，但是我都克服了。在自己不能解决的情况下，指导老师又指点我到网上数据库以及