液压升降工作台

1、摘要本次毕业设计的对象是液压升降工作台, 该液压升降工作台可以完成“上升停止下降”的动作循环。主要有液压部分的设计，机械部分的设计和电气控制的设计。绘制了液压系统原理图，总装配图，工作台、底座、液压缸、导柱等的零件图，以及电气控制原理图。由于液压升降工作台具有体积小，重量轻，价格便宜，工作平稳等特点所以它被应用在许多领域。其动作主要是由活塞杆推动工作台来实现的，它结构简单，工作安全可靠，操纵方便，经济性好，从而减轻了人类的劳动强度，提高了劳动生产力。关键词：升降工作台；液压系统；电气控制ABSTRACT The graduation design is the object of the hy

2、draulic lifting table. The hydraulic lifting table has the advantages of small volume, light weight, low price, stable work features so it is used in many fields. The hydraulic lifting platform can complete the rise - stop - fall of the action cycle, in order to achieve production line height differ

3、ence between equipment delivery, its action is mainly driven by hydraulic cylinder working platform to achieve, it has the advantages of simple structure, safe and reliable work, convenient operation, good economy, thus reducing the human labor intensity, improved labor productivity. The design of t

4、he main hydraulic component design, mechanical design and electric control design. Drawing hydraulic system diagram, assembly drawings, working platform, pedestal, guided column parts of the map, and the electric control principle diagram.Key words: lifting working table; hydraulic system; electrica

5、l control1 绪论1.1课题研究的目的和意义 本次设计的主要任务是液压升降台的设计，升降台是一种升降性能好，适用范围广的货物举升机构，可用于生产流水线高度差设备之间的货物运送，物料上线，下线，零件装配时部件的举升，大型机库上料，下料，仓储装卸等场所，与叉车等车辆配套使用，以及货物的快速装卸等。它采用液压系统设计，具有以下特点：（1）在同等的体积下，液压装置能比其他装置产生更多的动力，在同等的功率下，液压装置的体积小，重量轻，功率密度大，结构紧凑，液压马达的体积和重量只有同等功率电机的12%。（2）液压装置工作比较平稳，由于重量轻，惯性小，反应快，液压装置易于实现快速启动，制动和频繁的换

6、向。（3）液压装置可在大范围内实现无级调速，（调速范围可达到2000），还可以在运行的过程中实现调速。（4）液压传动易于实现自动化，他对液体压力，流量和流动方向易于进行调解或控制。（5）液压装置易于实现过载保护。（6）液压元件以实现了标准化，系列化，通用化，液压系统的设计制造和使用都比较方便。在工厂生产中，经常会用到升降式工作台。例如，在铸造、焊接、喷涂、搬运、装配等工作场合就有各种升降式工作台被用作输送和定位的工具。较大型的升降式工作台的驱动装置一般选用液压缸，这是因为液压缸工作可靠、费用较低。此外，利用液压系统的储能作用，还可以使工作台的能耗较低。由于液压控制的升降台可运送一定程度的重物，

7、且能在必要的高度停止，体积小、操作简单直观、价格低廉，特别适用于企业对频繁升降的设备或零部件的控制。因此，液压系统的设计已成为目前不可缺少的技术之一。1.2 液压传动的发展历程1.2.1液压传动的发展历程液压传动相对机械传动来说，是一门比较新的学科，它具有结构紧凑、传动平稳、输出功率大、易于实现无级调速及自动控制等特点，因此发展很快。从1795年英国制造出世界上第一台水压机至今，液压传动已有二三百年的历史，但广泛的应用和推广仅有六七十年。19世纪末，德国制造出液压龙门刨床，美国制成液压六角车床和液压磨床，但因当时没有成熟的液压元件以及机械制造工艺水平的限制，液压传动技术的应用仍不普遍。第二次世

8、界大战期间，一些兵器采用精度高、功率大的液压传动装置，大大提高了兵器的性能，同时推动了液压技术的发展。战后，其迅速转向民用，在机床、工程机械、农业机械、汽车、船舶等行业中逐步推广。20世纪60年代后，随着原子能、空间技术、计算机技术的发展，液压技术的应用更加广泛。目前，正在向高压、高速、高效、大流量、大功率、低噪声、长寿命、高度集成化和模块化、提高可靠性技术及污染控制技术的方向发展。同时，液压元件和液压系统的计算机辅助设计、计算机仿真和优化、微机控制等，又使液压技术的发展进入到了一个新的阶段。1.2.2我国的液压技术发展 我国的液压工业始于20世纪50年代，最初只是应用于机床和锻压设备，后来发

9、展到拖拉机和工程机械上。自1964年开始引进国外液压元件生产技术，并自行设计液压产品以来，我国的液压元件生产从低压刀高压形成了系列。 几十年来，随着我国工业水平的不断提高，液压传动技术被广泛应用在机械制造、工程建筑、石油化工、交通运输、军事器械、矿山冶金、航空航海、轻工、农机、渔业、林业等各个方面，也被应用在宇宙航行、海洋开发、核能建设、地震预测等新的技术领域中。1.2.3 液压技术的发展趋势 液压技术中的重大进展是微电子技术和计算机技术在液压系统中的应用。微电子技术与液压技术相结合，创造出了很多高可能性、低成本的微型节能元件，为液压技术在工业中的应用开辟了更为广阔的前景。计算机控制是必然趋势

10、，电液比例阀和伺服阀只能接受连续变化的电压或电流信号，而计算机要求数字开关量，使用电液比例阀和伺服阀与计算机接口必须经过D/A转换和A/D转换，极不方便。而数字液压泵、数字控制阀、数字液压缸等，即用数字量进行控制并具有数字量输出响应特性的液压元件。由于是可以直接与计算机接口，不需D/A数模转换器，是今后液压技术发展的重要趋向之一。计算机与液压技术的结合包括：计算机实时控制技术、计算机辅助设计（液压元件CAD和液压系统CAD）、液压产品的计算机辅助试验（CAT）及计算机仿真和优化设计。利用计算机闭环控制、最优控制和自适应控制以及灵活的多余度控制等。计算机辅助设计的基本特点是利用计算机的图形功能，

11、由设计者通过人机对话控制设计过程以得到最优设计结果，并能通过动态仿真对设计结果进行检测。计算机辅助试验则可运用计算机技术对液压元件及液压系统的静、动态性能进行测试，对液压设备故障进行诊断和对液压元件和系统的数学模型辨识等。此外，高压大流量小型化与液压集成技术、液压节能与能量回收技术也成为近年研究的重要课题。总之，随着科学技术的进步，液压技术也随之发展，拓宽范围，以适应各行各业新技术的发展需求。1.3 课题的来源与背景本课题来源于实际研发项目。针对在电机生产过程中，为便于其小型同步发电机联轴器的安装，需要将他们运送到一定的高度，而在目前还没有同类设备的现状之下，依据设计要求，本文将展开对升降工作

12、台的整体设计。 1.4 本文的主要研究工作 本次设计主要针对升降台的结构设计以及对液压系统的设计和电气控制系统的设计。液压系统设计包括拟定液压系统原理图，液压元件的选择，液压系统参数的计算与校核以及液压缸主要参数的确定；控制系统的设计主要包括电气控制原理图的拟定，电气元件的选型等。本文共分为5部分：1. 绪论 简述本课题研究的主要目的和意义，介绍液压传动的发展历程，液压升降工作台在国内外的发展概况，提出本文的主要研究工作和内容。2. 液压传动系统的设计 通过对液压系统的工况分析和计算，确定液压系统原理图，选择液压元件并对液压系统进行验算。3. 液压缸的设计 通过相关的计算，确定液压缸的主要结构

13、尺寸。4. 液压工作台的总体设计 对液压工作台总体结构以及零件的设计，并对其结构进行强度校核。5. 控制系统设计 设计电气控制原理图，并选择相关的电气元件。1.5 小结本章主要内容包括：对液压升降工作台的由来与发展进行了阐述，说明了本次设计课题的来源及背景，并对本论文所涉及的内容进行了概括性的讲述。2 液压系统设计与计算 液压传动系统的设计是整个设计的重要部分，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，操作维护方便，经济性好等条件。升降台的升降运动采用液压传动，可选用远程或无线控制，升降台的升降运动由活塞杆的伸缩运

14、动经转化而成为工作台的起降，其工作负载变化范围为2008000N，负载平稳，工作过程中无冲击载荷作用，运行速度较低，液压执行元件由四组导柱实现同步运动，要求其工作平稳，结构合理，安全。2.1设计要求根据工作台的主要参数，设计一台小型电动机升降工作台，要求该工作台的升降靠液压泵站控制。该工作台的承载能力为2008000N,工作部件总重约为1000N,上升速度0.1m/min1.0m/min，下降速度6.0m/min,工作行程为300mm。2.2确定液压系统的主要参数2.2.1工况分析首先根据已知条件，上升速度；下降速度；绘制运动部件的速度循环图，如图2-1所示。计算各阶段的外负载并绘制负载循环图

15、如图2-2所示。液压缸所受外负载F包括两种类型，即 (2-1)式中，工作负载； 运动部件速度变化时的惯性负载。工作负载： 由式（2-1）得 惯性负载： （2-2）式中，g重力加速度； 加速或减速时间，一般取 0.2s； 单位时间内的速度变化量，一般取0.010.05m/s。由公式（2-2)得 根据以上结果，列出各工作阶段所受的外负载见表2-1，并画出如图2-1和2-2所示的速度循环图和负载循环图。表2-1 升降台在各工作阶段的负载/N 工况 负载组成 系统负载 启动0 上升 9000/0.9=10000N 下降0 制动-180/0.9=-200N注：1.，； 2.取液压缸机械效率。2.3初拟液

16、压系统原理图液压系统原理图是表示系统的组成和工作原理的图样，它是以简图的形式全面的具体体现设计任务中提出的技术和其他方面的要求。要拟订一个比较完善的液压系统，就必须对各种基本回路、典型液压系统有全面深刻的了解。以下是对液压系统回路选择进行的简要分析：1. 确定供油的方式 机床在工作进给时负载较大，速度较低。而在快退时负载较小，速度较高。从节省能量、减少发热考虑，本液压系统是低压系统，泵源系统宜选用定量齿轮泵供油。 图2-1 速度循环图 图2-2 负载循环图2. 换向回路的选择选用三向四通电磁换向阀和溢流阀组成的回路。换向阀在左位和右位时，活塞杆分别向上和向下运动，换向阀在中位时，活塞杆停止不动

17、，液压泵卸荷。也可以用其他中位机能的换向阀，使回路具有其他功能。3. 调压回路的选择此次设计采用直通式溢流阀作为调压回路，用来保持液压泵出口压力恒定并将液压泵多余的油液溢回油箱，这时溢流阀起定压和溢流的作用。在系统中起安全阀的作用。根据以上分析所选定的液压回路，并考虑各种因素，联系实际设计出了如图2-3所示的液压系统原理图。2.4 液压系统的计算和选择液压元件一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油。动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。执行元件(

18、如液压缸和液压马达)的作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动。 图2-3 液压系统原理图 控制元件(即各种液压阀)在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能的不同，液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为溢流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。辅助元件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、快换接头、高压球阀、胶管总成、测压接头、压力表、油位油温计等。2.4.1液压

19、缸主要尺寸的确定本次设计取液压缸的工作压力为2.5MPa,而D=d。由此求得液压缸无杆腔面积为： (2-3)由式（2-3）得 A （2-4）由式（2-4）得 按液压缸的标准尺寸取：D=80mm 则 。按标准取：。由GB2348-2348查得标准值为：D=80mm ，d=50mm。由此计算出液压缸的实际有效面积为：无杆腔面积： 有杆腔面积： 计算液压缸的最大流量： 根据以上数据，可以计算出液压缸在一个工作循环各阶段的压力、流量和功率，如表2-2所示：（假定快退时回油压力损失为0.5Mpa）表2-2 液压缸在不同阶段所需压力、流量和功率工作阶段系统负载回油腔压力工作腔压力输入流量输入功率上升0.2

20、下降0.5注：液压缸的机械效率2.4.2 确定液压泵的压力和流量以及选择液压泵的规格1液压泵的工作压力的确定考虑到正常工作中进油管路中有一定的压力损失，所以液压泵的工作压力为 （2-5）式中,液压泵的最大工作压力； 执行元件的最大工作压力；P进油管路中总的压力损失,初算时简单系统可取0.20.5MPa，复杂系统取0.51.5MPa，例中取0.4MPa。由式2-5可以确定液压泵的最大工作压力。由计算可知，在整个工作循环中液压缸的最大工作压力为，总的压力损失为MPa。2. 液压泵的流量的确定液压泵的最大流量应为 （2-6）式中,液压泵的最大流量； 同时动作的各执行元件所需流量之和的最大值； 系统泄

21、露系数，一般取=1.11.3，现取=1.05。由以上计算可知，液压泵所需的最大流量18.36Lmin，若取系统泄漏系数K=1.05，则泵的总流量为3. 选择液压泵的规格根据以上计算数据查阅产品样本，确定选择CB-B20型的齿轮泵。其液压泵的压力为2.5MPa,当液压泵的转速n=1450rmin时，液压泵的输出流量为L/min 4.齿轮泵的特点 齿轮泵是容积式回转泵的一种，其工作原理是：齿轮泵具有一对互相啮合的齿轮，齿轮（主动轮）固定在主动轴上，齿轮泵的轴一端伸出壳外由原动机驱动，齿轮泵的另一个齿轮（从动轮）装在另一个轴上，齿轮泵的齿轮旋转时，液体沿吸油管进入到吸入空间，沿上下壳壁被两个齿轮分别

22、挤压到排出空间汇合（齿与齿啮合前），然后进入压油管排出。 齿轮泵的主要特点是结构紧凑、体积小、重量轻、造价低。但与其他类型泵比较，有效率低、振动大、噪音大和易磨损的缺点。齿轮泵适合于输送黏稠液体。 5.与液压泵匹配的电动机的选定 根据课题概述和课题要求，经过对液压系统的设计计算可知，需要电动机一台方可实现其功能，从而来控制工作台的上升、下降以及停止。（1）电动机的选择原则1)在选用电动机类型时要根据工作机的要求来选取，不需要调速的机械包括长期工作制，短期工作制和反复短期工作机械，应采用异步电动机。负荷平稳但无特殊要求的长期工作制机械，应首先采用鼠笼式异步电动机。常周期性波动负荷的长期工作机械，

23、在带飞轮和启动条件沉重时，应采用绕线式异步电动机。某些反复短期工作制机械，当选用交流电动机，在发热，启动制动特性，调速等方面不能满足需要或技术经济指标过低时，应采用直流电动机。带周期性性冲击负荷的机械，应采用直流电动机。可采用同步电动机。需要连续调速的机械，是调速要求采用交流电动机或直流电动机调速系统，应首先考虑交流电动机调速。 2)电动机的结构有开启式，防护式，封闭式和防燥式，应根据防护要求及环境进行选择。 3)选用电动机的类型，除满足工作机械的要求外，还须满足电网的要求，如启动时能满足电网电压水准，保持功率因数在合理的范围内。 4)电动机功率应由适当的备用容量，如采用的额定功率小于工作及要

24、求的功率，则不能保证工作机正常工作，甚至因长期过载而使电动机过早的损坏，如采用的额定功率比工作机要求的功率大得多，则因容量本能的充分利用而造成成本提高，同时电机价格升高。通常对在变载荷作用下，长期稳定连续运行的机械，所选用的电动机额定功率应稍大于工作机的功率。 (2)电动机的选用由以上计算可知，由于液压泵在下降时输入功率最大，如果取单级叶片泵的效率，这时驱动液压泵岁序的电动机的功率为 （2-7） 由式（2-7）得根据此数据查阅电动机产品目录，选择Y90L-6型电动机，其额定功率为1.1kW,额定转速为1000rmin。2.4.3 液压控制阀的选择液压控制阀在液压系统中的作用是控制液流的压力，流

25、量和方向，以满足执行元件在输出的力、运动速度及运动方向上的不同要求。按机能可分为：管式、板式、法兰式、叠加式和插装式等。出上述分类外，又可根据阀的使用压力将其分为低压、中低压、中高压和高压等。1. 控制阀皆具有的共性（1）所有阀都由阀体、阀芯和操纵部分（手动、机械、电动）所组成；（2）都是通过改变通流面积或通路来实现操纵控制作用的；（3）动作灵敏，使用可靠，工作时冲击振动小；（4）液流通过时压力损失小；（5）密封性能好；（6）结构紧凑，安装、调节、使用维护方便，通过性和互换性好。2. 液压控制阀的性能对液压系统的工作性能有很大的影响，因此液压控制阀应满足下列要求：（1）动作灵敏、准确、可靠、工

26、作平稳、冲击和振动小。（2）油液流过时压力损失小。（3）密封性能好。（4）结构紧凑，工艺性能好，安装、调整、使用、维修方便，通用性大。3. 阀的基本类型1）换向阀换向阀的作用、性能要求及分类换向阀在系统中的作用是利用阀芯和阀体的相对运动来接通、关闭油路或变换油液通向执行元件的流动方向，以使执行元件启动、停止或变换运动方向。对换向阀的主要性能要求有：a. 油液流经换向阀时的压力损失小；b. 各关闭阀口的泄露量小；c. 换向可靠，换向时平稳迅速。换向阀的应用很广，种类也很多。按结构分由转阀式和滑阀式；按阀芯工作位置数分由二位、三位和多位等；按进出口通道数分有二通、三通、四通和五通等；按操纵和控制方

27、式分有手动、激动、电动、液动和电液动等；按安装方式分有管式、板式和法兰式等。三位换向滑阀的中位机能如下：三位换向阀的左、右位是切换油液的流动方向，以改变执行元件运动方向的。其中位为常态位置。利用中位P、A、B、T间通路的不同连接，可获得不同的中位机能以适应不同的工作要求。本次设计中选用中位机能为Y型，电源为M型的三位四通换向阀，型号为34E-25。当电磁铁2YA得电时，液压升降台处于上升状况；当电磁铁1YA得电时，液压升降台处于下降状况。2）溢流阀溢流阀是通过阀口的溢流，使被控制系统或回路的压力维持恒定，实现调压、稳压和限压的功能。对溢流阀的主要性能要求是：调压范围大，调压偏差小，工作平稳，动

28、作灵敏，过流能力大，压力损失小，噪声小。其根据结构和工作原理可分为：直动式溢流阀和先导式溢流阀。根据本设计中系统的要求，现选用直动式溢流阀，型号为Y-10，采用板式连接。溢流阀安装在电磁换向阀前面。4. 对阀的基本要求： 控制阀的性能对液压系统的工作性能有很大影响，因此液压控制阀应满足下列要求： （1）动作灵敏、准确、可靠、工作平稳、冲击和振动小。 （2）油液流过时压力损失小。 （3）密封性能好。 （4）结构紧凑，工艺性能好，安装、调整、使用、维修方便，通用性大。2.5 辅助元件的选择2.5.1 管道的选择在液压系统中，常用的油管有钢管、铜管、胶管、尼龙管和塑料管等。主要按压力和工作环境选择。

29、钢管能承受较高的压力，价廉，但弯制比较困难，弯曲半径不能太小，多用在压力较高、装配位置比较方便的地方。一般采用无缝钢管，当工作压力小于1.6MPa时，也可用焊接钢管；紫铜管能承受的压力较低（6.310MPa），经过加热冷却处理后，紫铜管软化，装配时可按需要进行弯曲；但价贵且抗振能力较弱；尼龙管用在低压系统；塑料管一般只用作回油管用；胶管用作联接两个相对运动部件之间的管道。胶管分高、低压两种。高压胶管是钢丝编织体为骨架或钢丝缠绕体为骨架的胶管，可用于压力较高的油路中。低压胶管是麻线或棉线编织体为骨架的胶管，多用于压力较低的油路中。由于胶管制造比较困难，成本高，因此非必要时尽量不用。（1）油管的选

30、择油管的内径可按照所连接口的尺寸确定，也可按照管路中允许的的流速来计算。在本次选择中，取油液在流管的流速为v=3ms。 (2-8)由式(2-8)得 根据标准取油管d=12mm。 （2）管接头的选择管接头是连接液压元件与油管之间的可拆式元件。要求连接可靠，拆装方便，密封性好。常用的管接头有卡套式、扩口式和焊接式，还有软管接头和快速接头等。管接头按通路数分直通、直角通、三通、四通等。此次设计选用的是扩口式锥螺纹管接头（GB5626.1-85)。扩口式管接头利用管子端部扩口进行密封，不需要其他密封件。其结构简单，适用于薄壁管件连接，工作压力8MPa。根据管子内径d=12mm选取扩口式直通管接头的直径

31、亦为12mm，管接头起紧压螺母型号GB5647-85。 （3）密封件的选择在液压元件及其系统中，某些有耦合关系的零件之间存在着平面间隙或环行间隙，不仅高压区的油液会经此间隙向低压区转移形成外泄漏，而且空气中的灰尘或异物会乘隙侵入系统，从而导致容积损失，油温升高，污染环境及工作介质。液压缸是传递力和速度的执行元件，密封的好坏将直接影响液压缸的工作性能，因此，必须采用有效的密封措施。密封按耦合面间有无相对运动，可分为动密封和精密封两大类，按其工作原理可分为非接触式密封和接触式密封，非接触式密封主要指间隙密封，接触式密封指线密封和密封件密封。除存在相对运动的耦合面可以采用间隙密封或线密封外，一般应在

32、耦合面之间增设密封件。液压系统中最常用的密封件有O型密封圈、Y型密封圈、V型密封圈、防尘圈等。O形密封圈是由耐油橡胶制成，具有结构简单、密封性能良好、摩擦力小、沟槽尺寸小且容易制造等优点，所以在液压与起动装置中获得广泛使用。因此本次设计选取O形密封圈。2.5.2. 油箱的容积计算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。(1)按使用情况确定油箱容积初始设计时，可依据使用情况，按照经验公式确定油箱容积 （2-9） 式中，油箱的容积 ； 液压泵的

33、流量 ； 经验系数。则油箱容积的选择如表2-3所示。本升降台为低压系统，取=4，则油箱的容量可以确定为: 由公式(2-9)得 V=(24)q=4×20L=80Lmin按GB2876-81规定取标准值V=160Lmin。表2-3油箱容积选择行走机械低压系统中压系统锻压系统冶金机械12245761210根据以上所选元件，其液压元件如表2-5所示表 2-4 液压元件表序号元件名称通过阀的最大流量q/(L·min) 规格型号额定流量q/(L·min)额定压力/ MPa 额定压降/MPa 齿轮泵202.5三位四通电磁换向阀18.360.3单项顺序阀18.36 0.2溢流阀6

34、.2 调速阀 <1Q-6B66.3 6单向阀 18.36A40167过滤器 20X506.38电动机 Y90L6注：此为电动机额定转速n=960rmin时液压泵输出的实际流量。2.6 验算液压系统性能2.6.1 系统压力损失的计算由于系统具体的管路布置尚未确定，整个系统的压力损失无法计算，但是阀类元件的局部压力损失是可以估算出来的，它在总的压力损失中占了很大的份额。压力损失的验算应按一个工作循环中不同阶段分步进行。（1）上升通过电磁换向阀2的流量为min，管路中的压力损失为0.5MPa，单向阀的流量为6，也造成压力损失，其背压为0.2MPa，因此，在整个回路中进油路上的总压降为: 回油路

35、上的总压降为： 液压缸回油腔的压力p为 液压缸进油腔压力，即 所以，上升时，溢流阀的调整压力应为 （2）下降 下降时，通过单向阀的流量为18.36Lmin，通过电磁换向阀的流量为18.36Lmin,进油路上的总压降为 回油路上通过单向阀的流量也为18.36Lmin。所以回油路上的总压降为 2.6.2 计算系统效率一个工作循环中，上升占大部分时间，因此，完全可以用上升时的效率就来代替整个工作循环的系统效率 （2-10）取齿轮泵的总效率；液压缸的总效率。回路效率为 2.6.3 系统发热与温升计算系统发热和油液温升可按上升时的工况来计算。上升时液压缸的有效功率为 （2-11） 由式（2-11）得 这

36、时泵经过顺序阀卸荷，因此，泵的总功率为计算出液压系统的发热量为 （2-12）由式（2-12）得 求出油液温升为 (2-13） 由式（2-13）得 此温度没有超出允许的温升值。2.7 小结本章是整个液压系统设计的理论基础，分析了设计的题目，对液压升降台进行了工况分析，初步拟定了液压系统原理图，确定了液压系统的主要参数，选择了液压元件并对液压系统的性能进行了验算。3 液压缸的设计液压缸是液压传动系统中的执行元件，用来实现工作机构直线往复运动或小于360°摆动运动的能量转换装置。活塞缸结构简单、工作可靠，因此在液压系统中得到了广泛的使用。在完成了液压系统的设计后，还必须对主要参数进行计算与

37、校核，确定液压缸的材料，并对液压缸各部分的结构进行设计。3.1 液压缸的主要零件确定及其技术要求3.1.1 缸体液压缸缸体的常用材料一般为20、35、45号无缝钢管，铸铁可采用HT200HT350间的几个牌号或球墨铸铁。由于球墨铸铁具有较高的抗拉强度和弯曲疲劳强度，也具有良好的塑性和韧性，其屈服度比钢高。因此，球墨铸铁制造承受静载荷的构件比铸钢节省材料，重量也轻。所以本设计的液压缸采用Q235。铸件需进行正火消除内应力处理。 1.缸体的内径因为须与活塞配合，防止漏油，所以要尽量减少表面粗糙度，可采用H8、H9配合。当活塞采用橡胶密封圈时，为0.10.4m，当活塞用活塞环密封时，Ra为0.20.

38、4m，且均需研磨。 2缸体内径的圆度公差值可按9、10、11级精度选取，圆柱度公差应按8级精度选取。3缸体端面的垂直度公差可按7级精度选取。4缸体与缸头采用螺纹连接时，螺纹应用6级精度的米制螺纹。5当缸体带有耳环或轴销时，孔径或轴径的中心线对缸体内孔轴线垂直公差值按9级精度选取。此液压缸体的外径需要与机架配合，应进行加工，且与中心线同轴度的要求。装卸时需把吊环螺栓吊起。所以缸体端部选用螺纹连接，螺纹连接径向尺寸小，质量轻，使用广泛。装卸需用专用工具，安装时应防止密封圈扭曲。3.1.2 缸盖本液压缸采用在缸盖中压入导向套，缸盖选用HT200铸铁，导向套选用铸铁HT200，以使导向套更加耐用。3.

39、1.3 活塞液压缸活塞常用的材料为耐磨铸铁，灰铸铁，钢及铝合金等。本设计液压缸活塞材料选用45号钢，需要经过调质处理。1活塞外径D对内孔d的径向跳动公差值，按7、8级精度选取。2端面T对内径d轴线的垂直度公差值，应按7级精度选取。3外径D的圆柱度公差值，按9、10、11级精度选取。4活塞与缸体的密封结构由前可以选用O型密封圈。3.2液压缸主要尺寸的确定液压缸工作压力主要根据液压设备的类型来确定，对不同用途的液压设备，由于工作条件不同，通常采用的压力范围也不同。所以设计时，可用类比法来确定。液压缸的工作压力MPa，缸筒内径 D=80mm，活塞杆外径d=50mm。3.2.1 液压缸壁厚和外径的计算

40、1. 液压缸壁厚计算 （31)式中,液压缸壁厚（m）； D液压缸内径（m）； 试验压力，一般取最大工作压力的（1.251.5）倍(Mpa)； 缸筒材料的许用压,灰铸铁：=25Mpa。由式（3-1)得： 2. 液压缸壁厚算出后，即可求出缸体的外径为： 式中值应按无缝钢管标准，或按标准圆整为标准值。故取。3.2.2 缸筒结构设计缸筒两端分别和缸盖和缸底相连，构成密封的压力腔，因而它的结构形式往往和缸盖及缸底密切相关。因此，在设计缸筒结构时，应根据实际情况，选用结构便于装配、拆卸和维修的连接形式，缸筒内外径应根据标准进行圆整。3.2.3 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

41、的最大行程来确定，按系列尺寸来选取标准值。现选取GB2349-80系列中液压缸工作行程为300mm。3.2.4 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算。无孔时 （3-2） 有孔时 （3-3）式中， 缸盖有效厚度（m）； 缸盖止口内径（m）； 缸盖孔的直径（m）。在此次设计中，利用式（3-3）计算可取t=40mm。 3.2.5 最小导向长度的确定当活塞杆全部外伸时，从活塞支撑面中点的距离H称为最小导向长度。如果导向长度过小，将使液压缸的初始挠度（间隙引起的挠度）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。对一般的液压缸，最小导向

42、长度H应满足以下要求 （3-4）式中，液压缸的最大行程； 液压缸的内径。活塞的宽度B一般取，即 =48mm 缸盖滑动支撑面的长度，根据液压缸内径D而定；当D80mm时，取当D80mm时，取本设计 D=80mm，所以。为保证最小导向长度H，若过分增大和B都是不适宜的，必要时可以在缸盖与活塞之间增加一隔套K来增加H的值。隔套的长度C由最小导向长度H决定，即 （3-5）由公式（3-5）得 3.2.6 缸体长度的确定液压缸缸体内部长度应等于活塞宽度与活塞行程之和。缸体外形长度还要考虑到两端的端盖的厚度，一般液压缸缸体的长度不应大于内径的2030倍，即选取液压缸缸体长度为360mm。3.2.7活塞杆的强

43、度校核由于本设计为低压系统，活塞杆稳定性须校核。活塞杆的强度校核如下： （3-6）式中 d-活塞杆直径； F-液压缸的最大推力（或拉力）； -缸筒屈服安全系数，为23.5； -缸筒材料的屈服极限( 本次设计采用35钢，取）。由式（3-6）得 因活塞杆的直径，故强度足够。 3.3 液压缸的结构设计3.3.1.缸体与缸盖的连接形式缸体端部与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关。本设计选用螺纹连接。螺纹连接的优缺点如下：优点：（1）外形尺寸小；（2）重量较轻。缺点：（1）端部结构复杂；（2）装拆时需用装用工具；（3）拧端盖时易损坏密封圈。端盖与钢体的连接考虑到法兰盘的安装，采用螺钉连接

44、（GB/T68-1985 M10×30）。3.3.2. 活塞杆与活塞的连接结构活塞杆与活塞有几种常用的连接形式。分整体结构和组合结构。组合式结构又分为螺纹连接、半环连接和锥销连接。本设计中选用半环连接，半环连接的特点有：结构简单，装拆方便，不易松动，但会出现轴向间隙。多用在压力高、负荷大，有振动的场合。3.3.3. 活塞杆导向部分的结构活塞杆导向部分的结构，包括活塞杆与端盖、导向套的结构，以及密封、防尘和所紧装置等。导向套的结构可以做成端盖整体式直接导向，也可做成与端盖分开的导向套结构。后者导向套磨损后便于更换，所以应用较普遍。导向套的位置安装在密封圈的内侧，也可安装在外侧。机床和工

45、程机械中一般采用装在内侧的结构，有利于导向套的润滑：而油压机常采用装在外侧的结构，在高压下工作时，使密封圈有足够的油压将唇边张开，以提高密封性能。活塞杆处的密封有O 形、Y形、V形、密封圈。为了清除活塞杆处外露部分粘附的灰尘，保证油液清洁以及减少磨损，在端盖外侧增加防尘圈，也可用毛毡圈防尘。3.3.4. 法兰盘与钢体连接法兰盘与缸体连接采用焊接方式，其特点有：不易松动结构简单，且比较经济实惠，但缺点是不能拆卸。3.3.5. 活塞杆与工作台的连接 本次设计考虑到工作时拉力较大，采用螺纹连接，其特点有优点是：结构简单易拆卸；缺点是：螺纹不易加工。3.4 液压缸的结构简图液压缸主要尺寸确定以后，就进

46、行各部分的结构设计。主要包括：缸体与缸盖的连接结构、活塞杆与活塞的连接结构、活塞杆导向部分结构、密封装置、缓冲装置及液压缸的安装连接结构。由于工作条件不同，结构形式也各不相同。设计时根据具体情况进行选择。 其结构简图如图3-1所示。54321 图 3-1 液压缸结构示意图 1活塞杆；2缸盖；3缸体；4活塞；5法兰盘3.5 本章小结本章内容主要介绍了液压缸的结构设计，其中包括了：缸体、缸盖、活塞杆的设计，液压缸内径D和活塞杆直径d的确定以及液压缸工作行程的确定，缸盖厚度的确定等，最后根据各个部分的设计绘制了液压缸结构示意图。4 升降工作台的总体设计4.1 升降台的总体设计4.1.1升降的总体设计

47、根据设计题目的要求，为了防止磨损严重和便于拆装调换，节省材料，此装置工作台设计为上下两层，它们通过螺栓联接固定。综合分析，为了便于工作台运行平稳，设计台下由四根导柱来支撑，且导柱外设计有导套，起保护作用。根据以上所述绘制了如图4-1所示的工作台的具体装配简图。4.1.2工作台工作原理打开启动开关SB2 ,工作台上的指示灯变亮，按下开关SB3，液压系统开始工作，电磁换向阀2YA得电，液压缸开始动作即进入上升阶段，活塞杆带动导柱开始向上运动，工作台向上运动。如图4-2所示，顶架退回原位置时，按下总停开关SB1，工作台上的指示灯不亮，液压系统停止工作，说明一个联轴器和电动机的装配完成，从工作台上取下

48、工件。4.2 工作台的设计尺寸与校核4.2.1 工作台台面的设计（1） 上工作台的设计 由于本次所设计的工作台主要用于安装电机主轴，故工作台的设计需按照不同电机的不同尺寸来设计计算。Y 系列电动机是封闭风扇自冷式鼠笼型三相异步电动机，是全国统一设计的新的基本系列，Y系列电动机高效、节能、启动转矩高，噪声低，振动小，运行安全可靠。安装尺寸和功率等级完全符合国际标准。Y系列电动机为一般用途的电动机，适用于驱动无特殊性能要求的各种机械设备，如金属切削 机床、鼓风机、水泵等。Y系列电动机机座外形尺寸和安装尺寸的选择，如表4-1所示，电机尺寸图如图4-1所示。表4-1 电机的外形尺寸和安装尺寸型号尺寸图4-1 电机尺寸图 根据第二章电机的安