双柱液压汽车举升

辽东学院本科毕业论文（设计）液压式两柱汽车举升机设计TheDesignofStream-actuatedBibcockTypeAutomobileLift学生姓名： M 学 院： 机电学院专业：机械设计制造及其自动化班 级： B0802学 号： 0612080233指导教师：徐素颖审阅教师： 完成日期： 辽东学院EasternLiaoningUniversity独创性说明作者郑重声明：本毕业论文（设计）是我个人在指导教师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业论文（设计）中不包含其它人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得辽东学院或其它单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。作者签名：日期：摘要汽车举升机使用以支撑汽车底盘或车身的某一部分，是汽车升降的设备。汽车举升机在维修保养中发挥至关重要的作用，无论是整车大修还是小修保养。都离不开他。液压式汽车举升机作为汽车举升机家族中的一员，他有着其他举升机无法比拟的优势：如它采用的结构工作范围广，可维修高顶棚车辆，工作空间空旷等，本文较全面的介绍了举升机的分类，在确定了所要设计的方案之后，即针对了举升机的结构及特点要求进行了设计与所明。同时对举升机设计过程中所涉及到的工艺问题进行补充说明，然后对汽车举升机立柱，横梁的截面特性，并对主立柱，横梁的强刚度和托臂的强度进行了校核验算。设计并对液压缸活塞杆强度以及受压杆的稳定性也进行了验算，以及对链条和钢丝绳等选择计算等，以保证设计的举升机满足使用要求。本课题所设计的是液压式双柱汽车举升机。关键字：液压式；汽车举升机；液压驱动；稳定性；截面特性TheDesignofStream-actuatedBibcockTypeAutomobileLiftAbstractAutomobileliftisanequipmentthatisintendedtobearingoneregionofautomobilechassisorunitconstruction,andleadingautomobileriseandfoil.Itentirecaroverhauljustthesameturnaroundservice,bothcannotgetawayittoautomobilelifeatautomobileservicecuringsufferexertvitalaction,soever.Asliftfamilialonekeymender,bibcocktypeautomobilelifthasanyotherliftcannotanalogicaladvantage:Suchas,itadoptlargebibcockstructure,scopeofworkexpand,canrepairhighscaffoldvehicle,operatingspaceopen,andsoon.Thistextroundlyintroducelift'ssort,afterascertainwantdesignedscheme,namelyaimatlift'sstructureandrequireproceeddesignandexplanation,atthesametime,attheliftdesignprocess,itisneedtoproceedadditionalremarksbeinvolvedinusabilityproblem.Andthenanalysesbibcocktypeautomobilelift*smainupright,sectioncharacteristic,andcheckstrongrigiditywithbracket.Boththatofdesignwithhydrauliccylinderpistonperchintensityalsoproceedprovenwithcompressedbar,aswellasselectandcountwithchainandwireropetobesuresatisfytheliftoperatingrequirement.Thistestisstream-actuatedbibcocktypeautomobilelift.KeyWords：Bibcocktype；Automobilelift；Hydraulicdrive；Stability；Sectioncharacteristic目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"摘要 IAbstract II\o"CurrentDocument"一、绪论 1\o"CurrentDocument"二、举升机的方案拟定 3(一)举升机的基本情况 3()汽车举升机的主要结构与要求 3(三)双柱汽车举升机结构方案的确定 4三、双柱汽车举升机的结构设计 5(-)举升装置 5(二)立柱 6(三)支撑机构 6(四)平衡机构 7(五)保险机构 8四、双柱汽车举升机的强刚度分析与验算 10(-)普通式双柱举升机立柱的结构分析和验算 10.主立柱的截面特性分析与计算 10.主立柱的强度分析与验算 13.主立柱的刚度计算 18\o"CurrentDocument"(-)托臂部分的强度校核 18.托臂部分截面特性 18.托臂部分强度核算 19.从托臂处考虑挠度情况 21\o"CurrentDocument"五、液压系统 22(-)液压系统工作原理 22(-)液压缸活塞杆受压校核 23.液压缸活塞杆强度验算 23.液压缸活塞杆受压稳定性校核 23\o"CurrentDocument"总结 25\o"CurrentDocument"参考文献 26\o"CurrentDocument"致谢 27-in-一、绪论双柱式汽车举升机是一种汽车修理和保养单位常用的举升设备，广泛应用于轿车等小型车的维修和保养。目前，全国生产汽车举升机的厂家较多，生产的举升机的形式也比较繁多，有双柱式举升机、四柱式举升机、剪式举升机、组合移动汽车式举升机等。本文较全面地介绍了举升机的分类，在确定了所要设计的举升机的方案之后，即针对举升机的结构及其特点要求进行了设计与说明，同时对举升机设计过程中所涉及到的工艺性问题进行补充说明。然后分析了普通式双柱汽车举升机主立柱的截面特性，并对主立柱的强刚度和托臂的强度进行了校核验算。对液压缸活塞杆强度以及受压杆的稳定性也进行了验算，以保证所设计的举升机满足使用要求。本课题所设计的是液压驱动的普通式双柱汽车举升机。它的特点是：①性能可靠，低能耗，操作方便；②无横梁，结构简单；③非对称托臂可伸缩，保证了安全性；④托脚的最低位置低，使得车辆的底盘可以比较低，对各种车辆的适应性扩大了；⑤与螺杆式的举升机相比，使用寿命较长；⑥价格低廉，拥有的市场份额较大。经过调研了解到国内市场对于维修用举升机的需求量比较大，考虑到国内的特点，从实用角度出发，确定如下方案：一、考虑到大多数维修是屋内作业，野外作业有，但是少，故采用两立柱升举，尽量在满足升举条件的情况下，节省空间。二、为了减少噪音及其达到升降的平稳性采用液压动力升举装置。三、由于升举的同时，两个同步液压缸的设计不可能完全一样，将导致升举的同时车会发生倾斜，故采用钢丝绳平稳系统，以消除该影响。四、在满足上述要求的同时，尽量结构简单，操作方便，适用于整体或解体搬运尽量做到标准化，通用化，系列化。设计的目的和意义：随着中国经济的蓬勃发展，小客车将逐步进入中国的家庭市场。鉴于中国市场的广阔性，及其中国基础设施的滞后性，给小客车的维修带来了不便，特别是轿车底部的维修，给维修师傅带来很多不便，浪费人力物力，还有占地面积，为了解决上属的所有问题，为未来社会的发展带来方便。小客车维修用升举装置主要应用于家庭和出租车类。应用十分的广泛，主要用途是通过升举实现维修的方便和安全。汽车举升机是用以支撑汽车底盘或车身的某一部位，是汽车升降的设备。汽车举升机作为使用方便.可靠，经济的汽车升移设备在汽车维修，保养和存放等行业被广泛高效的使用。随之汽车数量的日益增加。汽车的维修。保养和存放依赖与汽车举升机的程度也越来越大。目前。稍有规模的汽车维修，保养和存放企业都配备有汽车举升机，是汽车举升机的数量增加的迅猛，并已成为汽车维修保养设备的重要组成部分。但是，汽车举升机在使用，管理。维修安全等方面等暴露的问题也日益严重，复杂和频繁，这些问题直接影响到汽车维修，保养和存放企业的效益和声誉。因此，国家有关主管部门加强了对汽车举升机的监督管理工作，把汽车举升机作为机电类特种设备的一种，按特种设备相关管理规定进行规范管理。二、举升机的方案拟定（-）举升机的基本情况目前，全国生产汽车举升机的厂家较多，生产的举升机的形式也比较繁多，有双柱式举升机、四柱式、剪式、组合移动汽车式等。仅从举升机的外型来分类的基本形式就有：普通双柱式、龙门双柱式、四立柱式、剪式、移动式和单立柱式等汽车举升机按照举升机的举升装置的形式分类也有很多种，包括丝杠螺母举升式、链条传动举升式、液压缸举升式、齿轮齿条举升式等举升机。从举升机的驱动方式分，主要有：电机驱动式举升机和液压驱动式举升机。（二）汽车举升机的主要结构与要求举升机的结构形式主要有：（1）整体结构形式；（2）举升方式；（3）驱动方式;（4）平衡方式；（5）保险与保护方式；（6）托盘结构。在我国的规定中讲到举升机的设备安装电器系统的绝缘、耐压和保护电路的连续性都要符合GB5226的有关规定。而在欧美地区同样也有其相应的明文规定。举升机的设计中液压系统的设计也是至关重要的。在欧洲地区液压缸、气缸、管路及接头受调压阀设定的最大压力的限制。他们至少应承受该压力的2倍（采用液压驱动时）或是该压力的3倍（采用气压驱动时）并且要没有永久变形。软管、气袋、膜盒的尺寸在设计时应使之承受至少3倍的调压阀设定的最大压力值的爆破压力。我国对举升机的性能要求也比较繁多，例如：（1）举升机应设有限制行程限位装置，如有需要则该装置应动作灵敏、安全可靠。（2）液压系统工作应平稳、无振动、无爬行现象。（3）液压式举升机除液压系统能自锁外还应没有机械锁止装置。（4）机械式举升机任意时刻都能安全自锁。（5）举升机正常运行时的噪音不得超过80dB。（6）举升机工作环境温度为0—40℃,全行程连续举升额定质量20次，油温不得高于60℃。（7）在试验台上对液压系统施高150%的额定使用压力，维持2min,不允许有永久变形、漏油及其他异常现象。（8）在无故障工作基础上，机械式举升机的使用继续进行到3000次，则液压举升机可以继续进行到9000次，以安全可靠为前提，检查零部件损坏程度，允许更换损坏件,允许添加润滑剂。（三）双柱汽车举升机结构方案的确定通过对汽车举升机的结构的认识和了解，确定了本次设计的举升机的总体方案。本次设计的是由液压驱动的QJY04-02B型双柱汽车举升机。它的结构主要包括以下几个部分：举升装置、同步驱动装置、立柱和托臂。QJY04-02B型普通式双柱汽车举升机的举升机构的传动系统是由液压系统来驱动和控制的，由两边两个立柱里安装的液压油缸来推动连接立柱与滑台的链条，使滑台上安装的大滚轮沿立柱滚动，实现滑台的上下移动。用钢丝绳作为同步装置来保持整个举升机的同步性。托臂与立柱内的滑台相连,当滑台上下移动时就带动托臂一起移动。三、双柱汽车举升机的结构设计(-)举升装置本次设计的举升机的举升装置是由液压系统以及电箱组成的。通过电箱的开关启动电动机来控制液压单元，液压油进出液压缸，并通过链条连接液压缸和滑台来带动整个设备的举升动作，如图3.1所示：「7 \ 「7 \ t\\直角内外接头/\\宜通外接头/ \液压胶管 \直通外接头图3.1驱动举升装置示意图图3.1是本次设计的双柱汽车举升机的驱动装置及举升装置的示意图，从图中可以看到左右两边立柱内的两个举升装置是通过液压软管来连接的，它的一个不足的地方就是左右两个液压缸在开始举升时有一个时间差，这会导致因左右两边的举升速度不一样而举升不平衡。因此，我们在液压举升的基础上增加了钢丝绳的同步装置，用这样的同步装置来弥补液压缸带来的缺点。图3.2是双柱汽车举升机的举升装置的结构图：

图3.2普通式双柱汽车举升机的举升装置结构图双柱汽车举升机的举升装置是将链条镶嵌在滑轮槽内来带动液压杆达到举升的目的。（二）立柱双柱汽车举升机的立柱有两个，分别是左、右两边各有一个立柱。整个汽车举升机的重量几乎都是由立柱来支撑的，因此它必须要有一定的强度和刚度。立柱中间的空间是用来放置举升装置以及滑台部件的。整个立柱部分的行位公差要求也是比较高，水平方向的立柱臂和垂直方向的立柱壁要求要保持一定的直线度和平行度，立柱内外表面还要有一定的粗糙度等。（三）支撑机构托臂部分是属于举升机的支撑机构。当汽车进入到举升机的范围里时，整个支撑机构就通过改变摇臂的角度或方向来改变托臂的整个工作范围的宽度。本次设计的支撑机构是非对称式的托臂，这样设计增加了托臂的宽度，实质就等于增加了托臂的工作范围，而且左右两侧的托臂的臂长都是有一定的伸缩性的。如图3.3所示：图3.3非对称式托臂的工作范围示意图1一托臂原始工作位置，2一托臂伸长后的工作位置其中，图中方格阴影部分就是托臂的工作范围。托臂未伸长前的工作范围按照轨迹1来运动；托臂伸长后的工作范围按照轨迹2来运动；而且，图中的轨迹1和2是托臂的两个极限位置，在1和2的范围内，托臂的长度是可以伸缩的。但是由于托臂属于支撑机构，它是要承受一定的重量的，所以本次设计采用非对称式的结构就更能保证托臂的强刚度了。（四）平衡机构由于举升机在上升或下降时必须要采用强制性的平衡装置来确保汽车整体的水平位置保持一致，所以本次设计采用了钢丝绳来作为整个举升机的平衡机构。本次设计所采用的是在单个立柱内安装两副左右对称的钢丝绳，但是在这个单个立柱里面的钢丝绳的走向确是两个相反的方向，用户可以通过改变钢丝绳的张力来使左右两边的滑台在抬升的过程中保持平衡。要注意的是两边确定的钢丝绳的张力必须一致，这样才能真正的平衡。单个立柱里的钢丝绳的走向如图3.4所示：

图3.4单个立柱内钢丝绳的走向示意图（五）保险机构汽车举升机是一种对安全性能要求特别高的举升设备。通常设有多种保险装置和保护措施：液压回路的保压、机械锁止保险装置、机械自锁装置、举升过载保护、冲顶保护、防滑等等。机械自锁是指失去驱动力后，利用机械机构的重力（被驱动物体的阻力）来自动阻碍其运动的保护。本次设计中电磁铁安全锁机构的组成是：在两个滑台上均有安装安全卡位条，当汽车升起后，卡位条与电磁铁连接的支撑板构成机械自锁机构，由于两个立柱上均装有电磁铁安全锁，如图3.5所示，并且这两个安全锁所装的位置不在同一直线上而是互相错开在对角线上，起到双保险的作用。图3.5电磁铁安全锁1—电磁铁，2—保险孔板，3—保险孔支撑座作为保险装置的电磁铁安全锁是由好几个零件组成的。其中主要的几个零件包括：保险孔板、保险孔支撑座和电磁铁。当电磁铁得电将保险孔支撑座吸住时，它和锁紧板之间没有接触，此时的举升机处于保险打开状态，整个滑台可以自由地上下移动。当电磁铁失电时，保险孔支撑座处于图示状态，此时的保险孔支撑座将与滑台上的锁紧板互相顶住，使滑台固定在一个位置而不能上下移动，起到保险的作用。四、双柱汽车举升机的强刚度分析与验算(-)普通式双柱举升机立柱的结构分析和验算双柱式汽车举升机的结构形式有多种，QJY04-02B型举升机系是指液压驱动的双柱举升机。此类汽车双柱举升机构的传动系统由液压系统驱动和控制的，通过两个立柱内安装的液压油缸实现上下运动，推动连接立柱与滑台的链条，使滑台上安装的大滚轮沿着立柱滚动，实现滑台的上下移动。举升机的举升设备的主要部分有：举升机构、支承机构、平衡机构和电磁铁安全锁机构等。本次设计的举升机的主要性能参数为：额定举升载荷4吨；在载重4吨情况下，由最低位置举升到最高位置需50秒；当拉下操纵杆使溢流阀接通，2.5吨轿车由最高位置降到最低位置所需时间不小于50秒；电动机功率2.2KW；举升臂在最低位置时的举升高度为120mm,最大举升高度为2000mm,工作行程为1730mm。1.主立柱的截面特性分析与计算主立柱体是举升机主要的受力承重部件。举升机立柱在工作时受来自于保险锁机构处因承重的压力和升降滑台滚轮作用在立柱上的弯矩。因此，立柱在这两种力的作用下,有向内弯的变形趋势，底部焊口在拉压应力的作用下有开裂的倾向，故立柱底部与底座处焊有加强筋。立柱壳体用钢板整体压制成形，其内部相应位置焊有保险装置支承板，用于锁定状态时受力和承重，下部与底座焊接。其中一个立柱体上还装有液压泵站和电气控制箱。主立柱作为主要的承重部件，先对其截面特征进行分析，主要是确定立柱截面形心的位置和截面的惯性矩。(1)确定立柱截面形心和中性轴的位置将立柱整个截面分可以为Al、A2、A3三个部分，取与截面底边互相重合的Z轴为参考轴(见图4.1举升机主立柱横截面示意图)，Zl、Z2、Z3分别为三个组合截面的中性轴，则三个截面的面积及其形心至7轴的距离分别为：

A,=194x6+194x6+270x6=3948(即2)A2=(57-6)x6x2=612(mm2) =(35-6)x6x2=348(m/n2)...重心C到相应边的距离e：=e= =12x1942+270^2=5(4.1)12(aH+bd)2(12x194+270x6)(4.1)e2=H-et=194-58.429=135.571(mm)TOC\o"1-5"\h\zY2=194-3=191(mm) (42)r3=194-6-14.5=173.5(m/n) (43)整个截面形心C在对称轴Y上的位置则为：Z4匕A,Y.+A^+A}Y,3948x58.429+612x191+348x173.5 ,,„z 、Yr=- =—LJ - -= =83.119(mm)AA+4+& 3948+612+348(2)确定惯性矩设三截面的形心分别为Cl、C2、C3,其形心轴为Zl、Z2、Z3它们距Z轴的距离分别为:at=CC]=83.119-58.429=24.69(mm)a2=CC2=191-83.119=107.881(>wm)a3=CC3=173.5-83.119=90.381(mm)由平行移轴公式，三截面对中性轴Z的惯性矩分别为：/Z1=/zl=Bq-b\ +24.69?X3948=1815.36(加)Iz2=Iz2+a2A2=^1X~x2+107.8812x612=712.448(c/n4)6x293，Z3=自+。；&=-12x2+90.3812x348=286.71\(cm4)、/z2、，Z3为三截面对各自心轴Zl、Z2、Z3的惯性矩，将三截面对中性轴Z的惯性矩相加，可得立柱整个截面对中性轴Z的惯性矩"：l7=I7.+/„+/7,=1815.36+712.448+286.711=2814.519(c/n4)(3)立柱静矩S的计算：(1)立柱整个截面上半部分的静矩S1：194-83119 ,SAl=2x6x(l94-83.119)x—~~ =73767577(mm')2 (4.4)S^2=2x51x6x(110.881-3)=66023.172(wm3)S^3=2x29x6x(110.881-6-14.5)=31452.588(n?/n3)其中S.、S.2、Sa3分别为三截面各自的静矩，所以立柱整个截面上半部分的静矩S为：S=SM+SA2+SA3=171243.337(mm3)(2)立柱整个截面下半部分的静矩S2：S'=2x6x83.119x83.119^=41452.609。〃，/)S"=270x6x(83.119-3)=129792.78(mm3)$2=S+S"=171245.389(6加3)2.主立柱的强度分析与验算举升机工作时，其托臂将汽车举升至一定高度后锁定，举升机直接承载处位于托臂端部，故应先对滑台部件进行受力分析：在分析之前，对滑台部件进行了调查。其中本次设计的滑台部件的组成之一是大滑轮，滑轮的种类形状有很多，有“两个大圆柱滚轮型”、“四个顶角处是采用四个小滚轮型”、还有最原始的“四个角用四个橡胶滑块”或是“用两个滑块代替两个大圆柱滚轮”，但是用的较多的是“采用两个大圆柱滚轮”的形式，如果采用其他类型的滚轮例如用滑块来代替滚轮，那么整个滑台就不容易锁定,容易滑动；除此之外就是同步性的问题也不容易解决。2066.37kg2066.37kg(1)滑台部件受力情况分析(如图4.2)滑台部件自身重量近似估算如下：滑台组合件尺寸：采用160X160方钢，壁厚8nim,高800mm滑台体积。VHT=16x16x80—14.4x14.4x80=3891.2(c/n3)摇臂座尺寸：采用100X100方钢，壁厚8mm,长440mm摇臂座体积：%z=10xl0x44—8.4x8.4x44=1295.36(cm3)托臂近似尺寸：采用100X100方钢，壁厚8mm,长(800+310)=1110mm托臂体积.Vtb=10x10x111-8.4X8.4X11l=3267.84(cm3)钢材比重选取：7.85〃阳3(kg/dm\g/cm3)所以，滑台部件、摇臂座和托臂的重量为Ght=3891.2X7.85=30.55/Gybz=1295.36x7.85=10.17^Gtb=3267.84x7.85=25.65kg将滑台、摇臂座和托臂一起考虑Ght+Gybz+Gtb=30.55+10.17+25.65=66.37(依)图4.2中，单侧托臂受到的最大载荷为2吨，加上自重，托臂端部受力为2066.37kg,F1和F2是立柱通过滚轮给予的反力，FBX和FBY为保险支承板给予的支承力，B处为支承点，假定自重全部集中在负载处，有：TOC\o"1-5"\h\z2^8=0F,x685-F2x160=2066.37x1330 (45)YjMc=° x525+Fbxx160=2066.37x1330 (46)Z'=0 =F2+Fbx (4.7)=06y=2066.37kg由式4.7得，Fbx=卜外,代入式4.6Kx525+160(^-F2)=2066.37x1330假定F'=F2'FBX=0K=5234.804依F2=5234.804依则由式4.5得：Fby=2066.37kg综上所述，考虑滑台部件中滑台、摇臂座和托臂的总自重，假定自重全部集中在负载处，近似估算值为66.37kg。单侧托臂受到的最大载荷为2000kg,加上滑台部件的自重，托臂端部受力大小为2066.37kg,Fl和F2是立柱通过滚轮给予的反力，F1=F2,FBX和FBY为保险支承板给予的支承力，B处是支承点位置，贝I」：K=F2=5234.804依，/X=0,FBY=2066.37依。(2)举升机主立柱受力情况分析主立柱受力情况，F1和F2是滑台通过滚轮作用在立柱上的力，FBX和FBY为滑台作用在立柱上的支承力(压力)，RHX、RHY和MH为底部支座反力。针对立柱受力情况，经计算得：£Mh=0,Mw+F2X1890-F,x(1890+525)+Fflyx(83.119-12)=02丫=0,%-3=0RHX=0RHY=FBY=2066.37kgMh=Kx525-Fbyx71.119=2601313.9伏gmm)(3)普通式双柱举升机主立柱强度校核计算整个立柱体相当于一个悬臂梁，可画出立柱的弯矩图和由F1引起的弯矩和剪力：l=2600mm b=2415mm a=185mm“max=PQ-a)=5234.804x(2600-185)=12642051.66伙gmm)Qmax=P=5234.804依

由F2引起的弯矩和剪力：l=2600mm b=1890mm a=710mmMmM=-P(l-a)=-5234.804x(2600-710)=一9893779.56伏gnw?)禽缸;一尸二一5234.804依由FBY产生的M引起的弯矩：M=Fbyx71.119=146958.2kgMmax=-M=-Fbyx(83.119-12)=-146958.16S(kgmm)综上所述，立柱受力的合成弯矩和合成剪力可以得出：M=P[a{-a2)=5234.804x525=2748272.l(kgmm)M口=2748272.1-146958.168=2601313.9(kgmm)在截面C处，剪力最大(QC=5234.804kg),弯矩最大(MC=2748272.1kg)，所以此处是危险截面。前面计算已经得到/z=2814.51%/,抗弯截面模数为：2814.519xl04110,8812814.519xl04110,881=253.83。加 (4. 8)lz2814.519——= =16.436〃〃%截面上半部分静矩S=17L24cm3,S171.24 (4.9)以下进行强度校核：(1)校核正应力强度:max“max_Me_max“max_Me_2748272.1X10-253.83=1082.72(依/。/)(4.10)许用应力选:r1_54lxl00 .1ccr\AI/ 2[<t]= =1102.04kgIcm (4.11) (4.11)5-〈【bl,满足强度条件。(2)校核剪应力强度：==-=江=5234.804依』294(依/卅)IzbIzb/S16.436x28.2cm (4一”wp [?]=235x100=479.59(./cm")选bs=235MPa,而许用应力L9.8x5 -(4.13)7a〈团，满足强度条件。(4)折算应力强度校核：主立柱横截面上的最大正应力巴皿产生在离中性轴最远的边缘处，而最大剪应力7-则产生在中性轴上，虽然通过上面的校核说明在这两处的强度都是满足要求的，但是因为在截面C处，M和Q都具有最大值，正应力和剪应力都比较大，因此这里的主应力就比较大，有必要根据适当的强度理论进行折算应力校核，取该截面边缘处某点K进行计算：My2748272x10、11.0881一八。…，，2.er=——= 1()82.71(.ke/cm)' / 2814.519 (a14)_QS_~lb5234.804x171.25_QS_~lb5234.804x171.25_]2814.519x28.2-一1.29(kg/cmb(4.15)ry=f由于点K处在复杂应力状态，立柱体材料采用的30钢是塑性材料，可以采用第四强度理论[20],将4"、的数值代入，用统计平均剪应力理论对此应力状态建立的强度条件为：%=GF1<M (4. 16)

所以crz=71082.712+3xll,292=1082.7Ikg/cm2([a]=1104.082kg/cm2即%"匕] (4. 17)...按第四强度理论所算得的折算应力也满足许用强度要求。3.主立柱的刚度计算用迭加法:^=-,a=-==0,273;13=-=暨^=0.727/I2600 I2600A=*^(3-/)(往外弯)用式6EI (4.18)E：弹性模量的选择：碳钢取：196—206Gpa取201Gpa=20.1X106N/cm2Pb21cm5234.804x1892x260x9.8x2.273、- (3-B) =3.2(cm)Ai=6EI= 6x20.1x106x2814.519 ...(4.19),Pb2l。、5234.804x241.52x260x9.8x2.071…、

fs= (3-p)= =4.7(cm)6EI 6x20.1x106x2814.519,Ml214695.82x2602x9,8 、fw= = ? =0.086(cm)2EI2x20.1x106x2814.519 (4.20)实际往内弯的绕度,a=Ai+fai=4.7-3.2=1.5(cm)(-)托臂部分的强度校核.托臂部分截面特性托臂部分截面属于变截面，以下先计算截面特性数据：(1)小臂截面尺寸：70X70方钢，壁厚8mm,a=70,b=54a4-&4704-544 4I= = =129.225c加惯性矩：12 12 (4.21)414a-b6a414a-b6a704-544

6x70=36.92c〃2‘ (4. 22)静矩计算-=2x8x35x17.5+54x8x(27+4)=23.192c/n3(2)大臂截面尺寸：92X92方钢，壁厚8mm,a=92,b=76惯性矩： 12924-76412惯性矩： 12924-76412=318.976cm4924-764

6x92=69.342cm3.托臂部分强度核算图4.5左后托臂部件图图4.5左后托臂部件图图中的A、B、C、D分别对应着托臂示意图中的A、B、C、D四个截面,按照A,B,C,D几个典型截面进行分析，各个截面的截面图如下：(a)A-A截面(b)B-B截面(同D-D截面)(a)A-A截面(b)B-B截面(同D-D截面)图4.6典型截面示意图A截面：惯性矩：1=129.225cm4；Wx=36.92cm3Ma=2066.37x31=64057.47kg-cmbmaxA64057.4736.92bmaxA64057.4736.92=1735.03kg/cm?ri540x100 2[crj= =183613kg/cm9.8x3保险系数较小可满足强度要求。B截面：92*92方钢Al=80X15=1200mm2 yAl=92+15/2=99.5mmA2=92X92-76X76=8464-5776=2688mm2 yA2=92/2=46mmYC=(1200X99.5+2688X46)/(1200+2688)=243048/3888=62.51mmIA1=8OX153/2+(99.5-62.51)2X1200=1664412.12mm4IA2=(924-764)/12+(62.51-46)2X2688=392.46cm4所以Ib=Iai+Ia2=392.46+166.44=558.9cm4Mb=2066.37x61=l26048.57kg-cmam.K126048.5789.41=1409.78kg/cvnam.K126048.5789.41=1409.78kg/cvn)540x1009.8x3.5=1574.34kg/cm2保险系数较小可满足强度要求。(3)C截面：Al=12cm2 yAl=92+15/2+60=15.95cmA2=26.88cm2 yA2=4.6cmA3=60X10=6cm2 yA3=92+60/2=12.2cmyC=(12X15.95+26.88X4.6+6X12.2)/(12+26.88+6)=8.56cmIA1=5OX153/2+(15.95-8.56)2X12=641.73cm4IA2=(924-764)/12+(8.56-4.6)2X16.88=759.875cm4IA3=1*63/12+(12.2-8.56)2X6=183.615cm4所以IA总=IA1+IA2+IA3=1585.22cm4MC=2066.37X94=194238.78kgcmbmaxCMc194238.78183.26=1059.91^/cm2「1540x100, ..... 2[cr]= =1574.34kg/cm~9.8x3.5满足强度要求。(4)D截面：惯性矩：1=318.976cm4；W=69.342cm3MD=2066.37X53=109517.61kgcm=109517^1=15 ^2maxD匕69.342 S[M=540xl00=]620.64Ag/c病98x3.4 ，保险系数较小可满足强度要求。3.从托臂处考虑挠度情况托臂亦相当于一个悬臂梁，端部受力P=2066.37kg,托臂部件由大臂和小臂组成,将从大臂和小臂处分别考虑：小臂端部处挠度:3EI2066.37x41x9.83小臂端部处挠度:3EI2066.37x41x9.83x20.lxl06x129.225=0.1799(cm)Pl\3E1=0.361(cw)MilPl\3E1=0.361(cw)Mil^2EI2066.37x70x702x9.82x20.1xl06x318.976=0.542(c/n)(4.24)大臂端部处挠度：经受力分析，大臂端部受一个力P=2066.37kg和一个弯矩 M=2066.37X70=144645.9kgcm；2066.37x703x983x20.1xl06x318.976因载荷引起的挠度为:建荷=/i+/2+/3=0.179+0.361+0.542=1.082(c/n)因托臂的大小臂之间有1mm间隙，由此产生挠度：九隙=L864(mm)主立柱的弯曲绕度使滑台产生转动，滑台的转动又使托臂有一定的下沉量，经计算,/转动=26.325(mm)□故托臂端部总下沉量为：f息=律荷+fm+扭动=2.633+1.864+1.082=5.57工5.6(c7n)(6(cm)在举升机行业标准中，此值满足距立柱最远点的托臂支承面下沉量要求。

五、液压系统（一）液压系统工作原理工作原理图5.11O11图5.1举升机液压系统原理图1——定量液压泵；2——先导式溢流阀；3 二位二通电磁换向阀；4 压力表；5 三位四电磁换向阀；6、8、9——液控单向阀；7——分流集流阀；10、11——同步液压缸如图所示为升举机的液压系统原理图.系统采用定量液压泵1供油，系统压力；由先导式溢流阀2设定并由压力表4显示,系统卸荷由二位二通电磁换向阀3控制.两个液压缸10和11的运动方向由三位四通电磁阀5控制,采用分流集流阀7保证两个液压缸的同步；分流集流阀前后设有二级液控单向阀（6、8,9）,以保证液压泵停机或其他故障时液压缸不因泄漏而影响举升的安全可靠性.液压缸附近的两个按纽控制盒，用于控制缸的升降。系统的动作顺序与原理如下：1)举升按上升按钮，电动机驱动液压泵1空载启动，延迟3s后电磁铁1YA通电使换向阀3切换至右位，液压泵1由卸荷转为升压。同时，电磁铁2YA通电使换向阀5切换至左位，液压泵1的压力油经阀5、6、7、8和9进入缸10和11的无杆腔，两个液压缸10和11上升，有杆腔经换向阀5向油箱排油。2)停位松开上升按钮，电磁铁1YA、2YA断电使换向阀3和5复位，液压泵1卸荷，液压缸10和11停止并保持在既定位置；3min后电机自动停止。3)下降按下降按钮，使电机驱动液压泵1启动，延迟3s后电磁铁1YA、3YA通电使换向阀3切换至右位，换向阀5切换至右位，液压泵的压力油经阀5进入缸10和11的有杆腔，同时反向导通液控单向阀6、8和9,两个同步液压缸10和11下降，无杆腔的油液经阀8和9及阀7、6、5排回油箱。4)停止松开下降按钮，各电磁铁均断电,液压缸10和11停止，电动机驱动液压泵卸荷空载运转,3min后液压泵自动停机。(二)液压缸活塞杆受压校核.液压缸活塞杆强度验算根据活塞杆只受压力的工作情况，强度验算公式为：d235.7(F/[o])l/2mm (5.1)式中：F一载荷力KN。这里F=1/2G=(4000/2)Xg=2000Kgf=19.62KN (5. 2)[。]—活塞杆材料应用应力 [o]=os/n (5.3)其中：os一材料屈服极限，n=安全系数。取os=315MPa,n=3,[o]=105MPao则d235.7(19.62/105)1/2=15.432mm实际采用之活塞杆直径d=38mm>>15.432mm,所以符合受压强度要求。.液压缸活塞杆受压稳定性校核液压缸压杆安装形式如下图示：图5.2液压缸压杆安装图已知：缸体长度：L=1078mm工作行程：1=914mm活塞杆直径：d=38mm 计算长度：1'=L+1=1992mm活塞杆截面积：A=(n/4)Xd2活塞杆转动惯量：J=(n/64)Xd4活塞杆回转半径：K=(J/A)l/2=d/4 柔性系数：m=85末端条件系数：n=2则r/K=4XT/d=4X1992/38=209.684mXnl/2=85X21/2=120.21由于V/K>mXnl/2,则可按下列公式计算临界载荷PK=n2nEJ/Lz2 (5. 4)式中：E—材料弹性模量取E=2.1X105MPa,J—mm4,1'—mmPK=[3.14162X2X2.1X1011X(3.1416/64)XO.03841/19922=106924.616N取安全系数nK=3,临界稳