剧院乐池升降台液压系统的设计

1、*大学本科生毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目剧院乐池升降台液压系统的设计设计（论文）题目来源自选课题设计（论文）题目类型工程设计类起止时间*年*月*日*年*月*日一、 设计（论文）依据及研究意义：随着我国社会主义经济建设的迅速发展，液压升降平台作为众多起重机械中的一员，在越来越多的行业和各种不同的场合得到了广泛应用。事实上，由于液压升降平台具有的独特性能，在某些行业和作业场所它已经成为必不可少的起重机械。乐池是乐队演奏的场所，利用乐池升降机可以扩大观众厅，扩大舞台，延伸表演区，升降台应升降平稳、速度可调。并且升降台的驱动装置工作可靠。工作时产生的冲击、振动和噪声小，以免影响正常演出，升

2、降动作控制灵活方便。二、设计（论文）主要研究的内容、预期目标：1、举升机构的设计。在此次设计中，我们采用了液压作为动力，以剪叉架作为支撑的举升系统。2、控制装置的设计。在技术方案中，我们采用了剪叉式连杆顶起平台的方案来举升平台。剪叉式的结构能保证升降平稳，受力均匀，安全可靠，同时剪叉结构还具有外形美观、重量轻的优点。三、设计（论文）的研究重点和难点：重点：1、举升机构的设计。要求升降平稳、速度可调。2、液压系统的设计。要求冲击、振动和噪声小。3、控制装置的设计。难点：1、剪叉架的受力分析。四、设计（论文）的研究方法及步骤（进度安排）：*年*月*日*年*月*日对以前相关课程进行复习、查阅相关资料

3、、了解国内外此方面相关成果*年*月*日*年*月*日对此次毕业设计的内容进行分析、选择方案并确定可行的方案路线*年*月*日*年*月*日对所设计的内容进行计算和分析、绘制相关的图纸并打印*年*月*日*年*月*日重新回顾一下毕业设计的内容，准备答辩*年*月*日*年*月*日开始答辩五、设计（论文）所需的条件1、熟悉AutoCAD画图软件；2、需要查阅有关液压与气压传动、机械原理、机械设计等方面的书籍和其他相关资料；3、需要足够的上网条件；4、需要指导老师进行各个方面的指导；六、指导老师意见签名： 年 月 日剧院乐池升降台液压系统的设计摘要：在现代化的剧院里，为使演员全神贯注地表演，不影响观众欣赏演员的

4、演出，乐池必须下降到观众和演员都看不到乐队的位置；而当演出告一段落，需要演员和观众向乐队致谢时，乐池又必须升到较高位置，使整个乐队完全在观众的视野之内。所以，乐池的升降台必须具备升降功能，升降台需保持水平地升降，不能有较大的倾斜，以免在升降过程中乐队人员或乐器发生倾斜；乐池升降台在升到最高位置和降到最低位置时，能稳定在极限位置。升降台应升降平稳、速度可调，并且升降台的驱动装置工作可靠，控制灵活方便。工作时产生的冲击、振动和噪声要小，以免影响正常演出。由于液压传动具备控制灵活方便，在工作时平稳、冲击、振动和噪声小，完全可以满足现代化的剧院对升降台的要求，故在乐池升降台中得到了广泛的应用。本文详细

5、介绍了剧院乐池升降台液压系统的设计过程。关键词：液压升降平台，剪叉架，液压系统Summary:In the theater of modernization, for make the actor concentrate on the earths surface play, dont influence audience to appreciate a histrionic performance, enjoy the pond has to descend to the audience and the actorses all could not see the position of

6、music band;But when when the performance come to an end for the time being and need actor and audience to send thanks toward the music band, the happy pond has to rise higher position again and make the whole music band completely in the visual field of audience inside.So, the working panel lifter w

7、hich enjoys pond has to have function of rise and fall, the working panel lifter needs to keep level ground rise and fall, cant have bigger inclination, in order to prevent in the process of ascend and descend in music band the personnel or musical instrument take place inclination;The happy pond wo

8、rking panel lifter can stabilize in the extreme limit position while rising the tallest position to decline to lowest position.The working panel lifter should ascend and descend steady, the speed be adjustable, and the drive of working panel lifter equip work credibility and control vivid convenienc

9、e.Output impact, vibration and Zao voice want to be small while work, in order to prevent the influence normally performs.Because the liquid presses to spread to move to have vivid convenience of control, steady while work, the impact, vibration and Zao voice be completely small, can satisfy a moder

10、n theaters request for working panel lifter, past at happy pond ascend and descend Taichung got an extensive application.This text introduced the theater joy pond working panel lifter a liquid to press the design process of system in detail.Keyword:The liquid presses to ascend and descend terrace, s

11、hear a fork and the liquid presses system目 录设计任务书开题报告中英文摘要剧院乐池升降台液压系统的设计引言 1第一章 举升机构的设计1第一节 举升机构的功能原理设计 1第二节 举升机构的系统方案设计 2第三节 举升机构的受力分析 4第四节 初步决定各主要构件的几何尺寸 9第五节 油缸所需之最大推力 9第六节 校核各主要销轴抗剪切强度10第七节 校核上平台的刚度11第八节 液压升降平台的结构确定11第二章 液压控制装置设计14 第一节 引言14第二节 液压升降平台运行特性分析14第三节 液压系统设计14第三章 电气控制装置设计 39第一节 引言39第二节

12、 电气元件组成39第三节 工作流程分析40第四节 安全回路设计40第四章 人性化设计 41第一节 引言 41第二节 造型设计 41第三节 安全设计 42英文翻译43参考文献结束语剧院乐池升降台液压系统的设计引言随着我国社会主义精神文明建设的不断发展，升降台在文艺领域的应用越来越广泛。特别是在舞台、剧院等公共娱乐场所，升降台拥有着不可替代的作用。而对其要求也不断提高。要求在设计的过程中，既要讲究升降的安全，平稳，噪声小的特点，也要强调其美观，功能多样性和经济性。为此有相当多的企业把资金投入到该行业里来，力争创造出自己独特的品牌。升降台也有了良好的发展空间，样式也越来越多样化，伴随着社会主义物质文

13、明建设的发展不断革新。在现代化的剧院里，为使演员全神贯注地表演，不影响观众欣赏演员的演出，乐池必须下降到观众和演员都看不到乐队的位置；而当演出告一段落，需要演员和观众向乐队致谢时，乐池又必须升到较高位置，使整个乐队完全在观众的视野之内。所以，乐池的升降台必须具备升降功能，升降台需保持水平地升降，不能有较大的倾斜，以免在升降过程中乐队人员或乐器发生倾斜；乐池升降台在升到最高位置和降到最低位置时，能稳定在极限位置。升降台应升降平稳、速度可调，并且升降台的驱动装置工作可靠，控制灵活方便。工作时产生的冲击、振动和噪声要小，以免影响正常演出。由于液压传动具备控制灵活方便，在工作时平稳、冲击、振动和噪声小

14、，完全可以满足现代化的剧院对升降台的要求，故在乐池升降台中得到了广泛的应用。第一章 举升机构的设计第一节 举升机构的功能原理设计一、功能分析：功能是以一个技术系统在实现某个任务为目标时，其输入量和输出量之间相互转换的关系。系统工程学用“黑箱”法来描述功能： 二、功能结构和功能系统分析 一个系统的总功能可以逐步分解为很多分功能。剧院乐池液压升降平台总功能可以分解两个分功能：一是升降平台降到最底时，可作为乐池使用；二是接通液压，电气回路，可以把演员送到和舞台同等的高度，达到扩大舞台的目的。上述功能分解方式不能充分表达各个功能之间的相互配合关系。因此，可以用功能结构图来表示。功能结构图是用来表示各分

15、功能之间关系的框图。第二节 升降机构系统方案设计参考各种资料，我们得知液压升降机构有多种方案。第一种方案： 是使用液压缸顶起链轮，再由链轮上的链条拖动平台上升和下降。如下图所示： 台面为焊接框架结构，立柱（图中未画出）为导轨结构，单个多级液压缸1上的活塞杆上安装的链轮承重链条2与平台A点相连，承重链条3与平台B点（3个）相连，所以平台的链轮承重链条2和链轮组4及承重链条3的作用下，向上升降。第二种方案： 是使用4个液压缸顶起平台，以达到平台升降的目的。如下图所示： 此方案中，系统的执行器为8个液压缸，其中4个水平缸用于增加横向跨度，提高平台的抗倾覆能力；另外的4个垂直缸是平台的支承点，起承载和

16、调平作用。第三种方案：是采用剪叉式的连杆顶起平台。液压缸的推力作用在连杆上。结构简图如下图： 在此方案中，升降平台的运动是通过油缸来实现的。由于柱塞的伸出与缩进，带动剪叉架各铰点的转动，使各剪叉架中的绞架板发生转动。因有AOD绞架板一端绕固定于上台面和EOD一端绕固定于下底面转动，BOC、COF的一端在台面的滑道中滚动。由于这种平面连杆机构的相对关联运动，实现了升降台工作台面的上升和下降。经过仔细的分析和思考，第一种方案结构简单，但需要安装多个链轮，影响舞台的美观，不适合做乐池的升降机构，一般用于地下车库；第二种方案，平台的刚性不好，如果需要更高的刚性就要增加一些辅助的设备，这样就增加了成本，

17、增加了重量，因此也不适合乐池的使用，此种结构一般用于军事领域；最后第三种方案，其结构简单，外形比较美观，刚性好，升降安全，平稳。最适合剧院乐池的升降机，因此比较三种不同结构的方案，选第三种结构作为本次设计的结构框架。第三节 升降机构的受力分析一、双剪叉结构简化首先，将双剪叉式液压升降机简化结构见图1.6：因为结构对称，而且受力在平台的几何中心，故可对其中的一铰板进行受力分析。升降机的f点为固定铰支座，a、c两点分别可沿机架底座轨道及升降机下方轨道水平移动，a、c两点采用同样支撑结构时，其摩擦阻力系数均为f，age、eic、bgd、bif杆件长为1，且设为无重杆件，i、g两铰点位于上述四杆中点，

18、jm为油缸推力作用线，其一端与bgd杆铰接于j点，另一端与bif杆铰接于m点，jm线与水平面夹角为，且jbk为，各杆件与水平面的夹角为。升降台面与所载工件重量合为G，其作用线距d点为LK。显见，在升降机升降的过程中LK的值是不变的。二、整体进行受力分析以整体为研究对象进行受力分析，见图1.7： 将G分解到a、d两端，则： 三 、以age及cie杆为研究对象： 列平衡方程式：将Rax、Rcx、Rcy的值代入并整理得： 四、以bgd杆为研究对象 设油缸推力为T，bgd杆受力情况如图1.9所示：列平衡方程式：将Rdx、Rdy、Rgx、Rgy的值代入并整理得： 静态时： 五、确定角和角的函数关系：角和

19、角的几何关系见图1.6所示 六、结论1、各铰点处的受力（包括油缸推力）与载荷G成正比；2、Rax, Ray, Rcx, Rcy, Rdx, Rfx, Rix, Riy, Rgx, Rgy值随角的增大而增大，在L值确定时，这些力又与Lk成正比，而Rdy, Rfy值随值的增大而减小；在L值确定时，它们随着Lk值的减小而增大。3、在计算油缸推力时，动态值比静态值大4、油缸推力T与Lbj的值成反比。5、Rbx, Rby力随T的值增大而增大。第四节 初步决定各主要构件的几何尺寸因为剧院舞台的高度一般在2m3m，乐池的高度要求要比舞台稍低一些，所以选择2.2m作为升降机的最大行程，足够可以实现乐池与舞台相

20、互协调的目的。对于剪叉式液压升降机构，若这时内外叉臂的轴线相互垂直，则，叉臂两端的中心距离L=2.2/(2*sin450)1.5m .因为平台的全长为6m，所以整个平台可以设置四副剪叉，分为两组，前后各一组，每组包含两副剪叉。成对称布置。叉臂杆的用料初步定为80mmX40mmX4mm方型铝合金，上平台框架用槽型铝合金，底座框架也是用槽型铝合金。由于油缸的推力T与Lbj的值成反比，要减小油缸的推力T ，那就必须要增加Lbj的值。而在这个设计中，初步确定的最大载荷值为200Kg, 载荷不是很大，所以我们初步确定Lbj的值为200mm. 第五节 油缸所需要的最大推力考虑到平台上可能出现偏载的情况，在

21、设计时按平台单侧提升额定载荷来计算各个构件的受力和进行强度校核,因为每侧均有两副剪叉，所以每副剪叉只受到额定载荷的一半的力的作用 。以P1代表额定载荷，则：P1=G=2009.836=35280N以P2代表上平台自重，上平台为了简便轻巧，我们选用杉木作为材料。查建筑材料工程手册，杉木（湖南）密度0.371 g/cm3 .上平台的尺寸为6000mm3000mm20mm 则： P2=633719.80.02=1309N以P3代表上平台负担那部分内外叉臂自重。此次设计中叉臂采用的是：AL-Zn-Mg合金。查铝合金的组织和性能，可知此种材料的密度为：2.7t/m3 .铝合金的尺寸为：80mmX40mm

22、X4mm 则：P3=(0.080.04-0.0760.036)282.710009.8=196N设P=P1+P2+P3则P=35280+1309+196=36785N 提升同样重的载荷时，上平台在最低位置时所需要的油缸推力最大，上平台在最低位置时，内外叉臂相互重合，故： =00 ，Lbj取200mm ,取150 ，取200 ， 将有关数据代入油缸推力计算公式中：第六节 校核各主要销轴抗剪切强度从平台结构特点可初步判断出，受较大剪切的销轴除了a , b和c 外，还有g 和i销轴。由前面的分析可得： 式中采用的材料为铝合金，查铝合金的组织与性能， 在通常的速度和额定的负载内，此材料的摩擦系数为0.

23、150.30。 取f=0.20 .式中的Lk取为L/2 , G = P/2 .则： 将前面计算的T代入： 由以上的计算可知，b销轴受力最大，销轴的直径初定为40mm， 则：B点的最大剪切应力为： a查机械设计手册，销轴选用：40Cr，作调质处理，其许用剪切应力为=300MPa252MPa所以，销轴都有足够的抗剪切能力。第七节 校核上平台的刚度上平台基本被内外叉臂上的支点分为三段，中间段约为3m，所以，对上平台的刚度校核，可以简化为对跨度为3m的剪支梁的刚度的校核。由于此次设计中，上平台的木板固定在槽形铝合金框架上。因此，对上平台的刚度校核，只需要对槽形铝合金进行校核。 第八节 液压升降平台的结

24、构确定经过上面的计算和我们的仔细考虑，我们决定采用这种结构，如下图：液压升降平台中，以杉木木板作为支撑面。由于是公用产品，所以必须考虑到产品的安全，平稳，美观，而采用杉木木板正好能达到这个要求。为了节约材料，同时考虑到安全性，经过我们的计算，认为15mm厚度是一个比较合适的厚度，它既能承受预定的最大载荷，又比较节约资源，降低成本。液压平台的高度可以任意变化，所以内外两个剪叉只有一个是固定的，另一个是滑动的。经过考虑，我们把剪叉杆的一端用铰支点固定，铰支点用40的销轴，因此这个剪叉杆只能绕铰点转动，而不能水平移动。我们把另一个剪叉杆的一端装上轴承，让它既能转动又能水平移动。对于这个轴承的选择上，

25、我们认为其只受到径向力的作用，没有轴向力的作用，所以应从滚动轴承中选择。同时考虑了剪叉杆和槽形铝合金的尺寸，最后选择圆柱滚子轴承N209E（GB/T283-1994）,同时我们又为轴承配上了销轴45(GB/T119.2-2000)。剪叉杆与剪叉杆之间也用销轴40(GB/T119.2-2000)进行连接，这样剪叉杆就能相对旋转。液压升降平台的上平台以四根槽形铝合金作为上平台的骨架，槽形铝合金的型号是80404。其中两根槽形铝合金的内表面需要进行加工，因为要作为轴承的轨道。下面的四根槽形铝合金跟上面的采用相同的型号，也有两根内表面需要加工。液压平台上的液压缸一端安装在拐臂上的轴上，另一端安装在下底

26、面的铰支架上。下底面考虑要安装液压站，所以底座必须要有装入液压站的高度。所以，我们把钢板弯成槽形，在用两个槽形的钢板焊成回形状。我们又考虑怕此回形钢板的强度不够，所以我们选用了四个回形钢板。经过对强度的计算，底板我们选择了10mm钢板。钢板与回形钢板用半圆头铆钉(GB/T863.1-1986)进行连接。轮子用六角螺母M20(GB/T41-2000)与底板连接。第二章 液压控制装置设计第一节 引言液压升降平台是在剧院乐池中使用，用以扩大观众厅，扩大舞台，延伸表演区。升降平台应具有安全、可靠的特点。它集机、电、液于一体，由多个相对独立又相互协调配合的子系统构成。与电动牵引相比，液压升降平台具有结构

27、紧凑、承载能力大、无级调速、运行平稳、成本低等优点。第二节 液压平台运行特性分析在液压平台速度控制系统中，对它的运行性能（包括平台启动、加减速运行平稳性以及运行快速性等方面）都有较高的要求，并对液压平台的速度、加速度以及加速度的最大值都有严格的限制。反映液压平台运动规律，一般以速度曲线来表示。如图所示，整个液压平台运动过程可分为5个阶段：（1）加速阶段O-B(2) 匀速阶段B-C （3）减速阶段C-E （4）平层阶段E-F （5）结束阶段F-H第三节 液压系统设计一、系统工作压力的选择压力的选择要根据载荷大小和设备类型而定，还要考虑执行元件的装配空间、经济条件及元件供应情况等的限制。在载荷一定

28、的情况下，工作压力低，势必要加大执行元件的结构尺寸。对某些设备来说，尺寸要受到限制，从材料消耗角度看也不经济；压力选择的太高，对泵、缸、阀等元件的材质、密封、制造精度也要求很高，必然要提高设备成本。一般来说，对于固定的尺寸不太受限的设备，压力可以低一些，行走机械、重载设备压力要选高一些。查机械设计手册表23.4-2，初选液压系统压力为10MPa参考泵的种类和参数，查阅机械设计手册表23.5-21，最终确定压力为16MPa二、初算液压缸的结构尺寸 液压缸有关设计参数见下图。图a为液压缸活塞杆工作在受压状态，图b为活塞杆在受拉状态。活塞杆受压时 活塞杆受拉时 式中 无杆腔活塞有效作用面积（） 有杆

29、腔活塞有效作用面积（）P1液压缸工作腔压力(Pa)P2液压缸回油腔压力(Pa)，即背压力D活塞直径d活塞杆直径一般，液压缸在受压状况下工作，其活塞面积为 将 代入上式可得 查机械设计手册表23.4-4，取P2=0.4MPa查机械设计手册表23.4-5, 取d/D=0.7 假设理想状态，P1取16MPa =0.160m根据d/D=0.7，则查机械设计手册表23.4-6可得V2/V1=1.96 查机械设计手册表23.4-7，可将液压缸内径D取为160mm再查机械设计手册表23.4-8，可将d取为110mm三、液压系统基本方案的确定1、 确定调速方案液压执行元件确定之后，其运动方向和运动速度的控制是

30、拟定液压回路的核心问题。方向控制用换向阀或控制单元来实现，对于一般中小流量的液压系统，大多通过换向阀的有机组合实现所要求的动作。对于高压大流量液压系统，现多采用插装阀与先导控制阀的逻辑组合来实现。速度控制通过改变液压执行元件输入或输出的流量或者利用封闭空间的容积变化来实现。相应的调速方式有节流调速、容积调速以及二者的综合容积节流调速。节流调速一般采用定量泵供油，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。此种调速方式结构简单，由于这种系统必须用溢流阀，故效率低，发热量大，多用于功率不大的场合。容积调速是靠改变液压泵或液压马达的排量来达到调速的目的。其优点是没有溢流和节流损失，效率较

31、高。但为了散热和补充泄露，需要有辅助泵。此种调速方式适用于功率大、运动速度高的液压系统。容积节流调速一般是用变量泵供油，用流量控制阀调节输入或输出液压执行元件的流量，并使其供油量与需油量相适应。此种调速回路效率也较高、速度稳定性较好，但其结构比较复杂。由于本机器用于剧院乐池，所需液压系统要求结构简单，所以我们选择节流调速方式。节流调速又分进油节流调速、回油节流调速和旁路节流调速三种方式。进油节流起动冲击较小，回油节流常用于有负载荷的场合，旁路节流多用于高速。调速回路一经确定，回路的循环形式也就随之确定了。节流调速一般采用开式循环形式。在开式系统中，液压泵从油箱吸油，压力油流经系统释放能量后，再

32、排回油箱。开式回路结构简单，散热性好，但油箱体积大，容易混入空气。本液压系统选择进油节流方式，在回油路上加有背压阀。2、 确定压力控制方式 液压执行元件工作是，要求系统保持一定的工作压力或在一定的压力范围内工作，也有的需要多级或无级连续地调节压力，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，须考虑选择卸荷回路。在系统的某个局部，工作压力需低于主油源压力

33、时，需考虑采用减压回路来获得所需的工作压力。在此液压系统中，由于采用的是进油节流调速方式，因此选用定量泵供油，并使用溢流阀调节其压力。3、 确定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 ,有的则是随机的或人为的。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需连接相应的油路 , 因此只适用于管路联接比较方便的场合。另外还有时间控制、压力控制等。此液压系统在剧院乐池使用 , 要求操作方便。因此我们采用

34、电气开关发出电信号给电磁铁推动电磁阀来控制连续动作。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。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。为了节省能源提高效率 , 液压泵的供油量要尽量与系统所需流量相匹配。 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下 , 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。一般泵的入口要装有粗过滤器 , 进入系统的油液

35、根据被保护元件的要求 , 通过相应的精过滤再次过滤。为防止系统中的杂质流回油箱 , 可在回油路上设置磁性过滤器或其他形式的过滤器。根据液压设备所处环境及对温升的要求 , 还要考虑加热、冷却等措施。四、液压系统图整机液压系统图由拟定好的控制回路及液压源组合而成。各回路相互组合时要去掉重复多余的元件 , 力求系统结构简单。注意各元件间的联锁关系 , 避免误动作发生。要尽量减少能量损失环节。提高系统的工作效率。各液压元件尽量采用国产标准件 , 在图中按国家标准规定的液压元件职能符号的常态位置绘制。对于自行设计的非标准元件可用结构原理图绘制。在我们这个设计中的液压系统图如下:五、液压系统的工作过程此液

36、压系统采用了6种阀门、1个电动机、1个液压泵、4个液压缸、1个油箱、1个滤油器组成。系统可以说是比较简单，但是越简单的系统越是可靠，同时也符合剧院乐池使用的要求。由于它的组件不多，也降低了整个系统的成本。此系统的工作流程是这样的：通过电动机的驱动，油经单向阀当三位四通电液动换向阀处于左位时进入液压缸，推动液压缸上升。当三位四通电液动换向阀处于右位时，油又经节流阀返回油箱，同时也使液压缸下降。六、液压元件的选择与专用件设计1、 液压泵的选择1） 确定液压泵的最大工作压力 式中液压缸或液压马达最大工作压力 从液压泵出口到液压缸或液压马达入口之间总的管路损失的准确计算要待元件选定并绘制管路图时才能进

37、行，初算时可按经验数据选取：管路简单流速不大的，取=（0.20.5MPa）在前面我们已经确定P1为10 MPa，此时取=0.4 MPa则： 10+0.4=10.4 MPa2） 确定液压泵的流量 液压泵的输出流量应为式中K系统泄露系数，一般K取1.11.3同时动作的液压缸或液压马达的最大总流量。对于在本系统中我们采用了节流调速的系统，因此还必须算上溢流阀的最小溢流，一般取为0.5=Av+0.5 =0.5+0.5 =1.005+0.5 =1.055式中K取1.2，则： =1.21.055 =1.2663） 选择液压泵的规格根据以上求得的和值，按系统中拟定的液压泵形式，查阅相关产品样本和机械设计手册

38、，选择双作用叶片泵PV2R1-12叶片泵PV2R1-12的额定压力为16 MPa大于所需的压力叶片泵PV2R1-12的排量为8.2ml/s符合输出流量的要求选用的PV2R1-12双作用叶片泵，系中高压小排量式，其容积效率高，工作可靠，且属于经济型的种类，而且噪声较小，适合于剧院乐池的环境。2、 液压阀的选择液压阀的选择要求：1） 阀的规格，根据系统的工作压力和实际通过该阀的最大流量，选择有定型产品的阀件。溢流阀按液压泵的最大流量选取；选择节流阀和调速阀，要考虑最小流量应满足执行机构最低速度的要求。控制阀的流量一般要选得比实际通过的流量大一些，必要时也允许有20 %以内的短时间过流量。2） 阀的

39、型式，按安装和操作方式选取。根据以上的选择要求，查机械设计手册溢流阀选择DBDH10K型直动溢流阀单向阀选择S10A1.2型单向阀换向阀选择DSHG-03-3-C型电液动换向阀节流阀选择MG10G1.2型节流阀调速阀选择MSA30EF250背压阀选择FBF3-D10B型背压阀溢流阀在系统中起安全保护作用，压力在出厂前调整到16MPa，单向阀使液体供油到油缸，推动柱塞上升以提升重物。调速阀用于控制重物的上升速度。换向阀开启时，液压柱塞下落，使重物下落。节流阀用于控制重物的下降速度，下降速度调整到2米/分钟左右。本系统采用的SAS10A型电磁换向阀，是本着使系统最简化的原则，因为越是简化，系统的可

40、靠性越好。本回路的设计也是本着这一原则，经发复设计而确定的。3、 管道尺寸的确定1）管道内径计算 式中通过管道内流量（） v管内允许流速（m/s）见上面计算=1.055v的值查机械设计手册表23.4-10，v=0.5m/s则： 37(mm)2)管壁厚计算 式中P工作压力（MPa） d管子内径（mm） 许用应力（MPa） 由前面计算P为16 MPa，d为57mm 查机械设计手册取为50 MPa =5.92mm 取为6mm3）管道的选择根据第一步所计算的管道内径，并且本系统为中高压系统，应选钢丝层数为的胶管。查机械设计手册，胶管选择内径为38mm，外径为51mm，最小弯曲半径为500mm4、 油箱

41、容积确定按经验公式V=a确定油箱的容量式中液压泵每分钟排出压力油（）a经验系数 由于选择的泵为PV2R1-12，则为1.055 查机械设计手册表23.4-11，a取为6 则： V=6 1.055=6.33=6.33L5、 液压缸的设计由于是举升机构，所以我们采用活塞缸。经上面的计算，我们可知活塞最大外伸长320mm，泵最大工作压力=16 MPa，活塞外径110mm，缸的内径160mm(1) 活塞尺寸确定系统实际最大静压力P为10MPa活塞材料为钢，其屈服强度245MPa活塞的壁厚： 9.28mm试取活塞的壁厚=10 mm，则活塞内径=90 mm截面最小回转半径： 35.53 mm截面惯性矩：

42、= 活塞的细长： 压杆稳定性： 查机械设计手册表23.6-64，=340 a=1/7500 n=1/4A = 1062495N1.4 =50400N符合要求。则活塞的外径=110，内径=90，壁厚=10(2) 缸筒和缸底设计计算1) 缸筒的内径为160mm, 查机械设计手册，缸筒外径=180mm2) 壁厚： 取=10 3) 液压缸采用了平底带焊接的缸底。 取油缸机座厚度=17为了消除焊接应力， 取=6 取=23(3) 液压缸结构设计液压缸主要尺寸确定以后，就进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、活塞杆的导向部分结构、密封装置、缓冲装置、排气装置及液压缸的

43、安装连接结构等。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。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。常见的缸盖连接形式如下表所示 : 表2.1 液压缸缸体与缸盖的连接形式连接方式优缺点法兰连接优点: (1)结构简单、成本低 (2)容易加工、便于装拆 (3)强度较大、能承受高压 缺点: (1)径向尺寸大 (2)重量比螺纹连接的大;缸体为钢 管时,用拉杆连接的重量也较大 (3)用钢管焊上法兰、工作过程也复 杂螺纹连接优点: (1)外形尺寸小 (2)重量轻 缺点: (1)端部结构复杂、工艺要求较高 (2)装拆时需用专用工具 (3)拧端盖

44、时易损坏密封圈外半环连接优点: (1)结构较简单 (2)加工装配方便 缺点: (1)外形尺寸大(2)缸筒开槽,削弱了强度,需增加 缸筒壁厚内半环连接优点: (1)外形尺寸较小 (2)结构紧凑,重量较轻 缺点: (1)缸筒开槽,削弱了强度 (2)端部进入缸体内较长,安装时密 封圈易被槽口擦伤经过对以上四种连接形式进行比较 , 我们认为内半环连接较适合剧院乐池使用。 因为 , 内半环连接外形尺寸小、重量轻满足轻便要求 , 同时剧院用液压缸的压力不是很大 , 强度不高 , 缸筒开槽对缸没有多大影响。活塞杆与活塞的连接结构活塞杆与活塞的连接形式分整体式结构和组合式结构。组合式结构又分为螺纹连接、半环连

45、接和销轴连接。 表2.2 活塞杆与活塞的连接结构连接形式特点整体式结构结构简单,适用于缸径较小的液压缸 螺纹连接结构简单,在振动的工作条件下容易松动, 必须用锁紧装置。应用较多,如组合机床与工程机械上的液压缸。半环连接结构简单,装拆方便,不易松动，但会出 现轴向间隙。多应用在压力高、负载大, 有振动的场合销轴连接结构可靠,用销轴连接,销轴必须用配铰, 销钉连接后必须锁紧,多用于负载较小的 场合经过对上面四种结构进行比较 , 我们认为螺纹连接比较适合这次设计的要求。活塞杆导向部分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、防尘和锁紧装置等。导向套的结构可以做成端盖整体式

46、直接导向 , 也可以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。导向套的位置可以安装在密封圈的内侧 , 也可以装在外侧。机床和工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。活塞杆处的密封形式有 O 形、 V 形、 Y 形和 Yx 形密封圈。为了清除活塞杆处外露部分沾附的灰尘 , 保证油液清洁及减少磨损 , 在端盖外侧增加防尘圈。 常用的有无骨架防尘圈和 J 形橡胶密封圈 , 也可用毛毡圈防尘。表2.3 活塞杆导向与密封及防尘装置 机构形式特点

47、端盖直接导向(1)端盖与活塞杆直接接触导向,结构简 单,但磨损后只能更换整个端盖 (2)盖与杆的密封常用O型、Y型、Yx型密封圈 (3)防尘圈用无骨架的防尘圈导向套导向(1)导向套和活塞杆接触支承导向,磨损 后便于更换,导向套也可用耐磨材料 (2)盖与杆的密封常用V型、Y型、Yx型 密封装置。密封可靠适用于中高压液 压缸 (3)防尘方式常用J形或三角形防尘装置我们所采用的是活塞缸 , 而且在剧院乐池中使用，所以应选用导向套进行导向。 这个设计中的液压系统是中高压系统 , 并且需要高可靠性 , 这正好需要导向套导向的密封可靠性。活塞及活塞杆处密封圈的选用活塞及活塞杆处的密封圈的选用 , 应根据密

48、封的部位、使用的压力、温度、 运动速度的范围不同而选择不同类型的密封圈。下表是几种常用的密封圈及其使用参数。 表2.4 活塞及活塞杆处的密封圈使用参数密封部位类型活活塞材料压力范围温度范围速度范围摩擦/用途 塞杆（MPa)（C)（m/s)泄漏 ONBR-30130 形OOFPM6-151800.5中/低通用 圈 O形NBR十, 圈加OOPTFE35-301300.5中/低通用 挡圈 ONBR10-30100通用高低唇YONBR+0.5中/低形圈夹纤20-20100柱塞 维缸YNBR+工程 形O夹纤25-301200.5中/低机械 圈维农机 奥米NBR+机床 加型O夹纤40-301205微/中农

49、机 维奥米NBR+机床加型O夹纤40-301201微/中农机 维 VNBR+挖土 型OO夹纤63-301200.5大/极机压 维微力机活铸高速塞O铁253500.3l 0小/高液压环机注 : NBR 一丁腊橡胶 , FPM 一氟碳橡胶 , PTFE 一聚四氟乙烯 , O一应用部位由于考虑是剧院乐池使用 , 所以需要节约成本 , 比较以上几种材料的性能和成本 , 我们决定使用 Y 型圈进行密封。 液压缸的缓冲装置液压缸带动工作部件运动时 , 因运动件的质量较大 , 运动速度较高 , 则在到达行程终点时 , 会产生液压冲击 , 甚至使活塞与缸筒缸盖之间产生机械碰撞。 为防止这种现象的发生 , 在行程末端设置缓冲装置。现介绍几种常用的缓冲结构。 环状间隙式节流缓冲装置 :活塞端部的缓冲柱塞向端盖方向运动进入圆柱形油缸时 , 将封闭在柱塞与端盖间的油液从环状间隙中挤出去。由于间隙很小 , 因而起节流缓冲作用。适用