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文档简介
8m自行高空作业平台转向结构设计摘要随着人们对高空作业要求的日益提高,给高空作业平台提供了前所未有的发展契机。在众多的高空作业设备中,高空作业车凭借其高效灵活等优点成为市场上最受欢迎的产品之一。它的主要功能是将操作人员及维修器材安全、顺利地输送至规定高度位置,在空中工作。本文的任务是设计一款高空作业平台的转向装置。由于施工场所、作业位置以及角度的限制,高空作业平台需要设计转向装置,转向装置的设计是为了能够使举升臂机构绕装载机底盘进行一定角度的转向。未安装转向装置的高空作业平台只能依靠举升臂的升降进行二维作业,而安装了转向装置之后,利用转向就可以进行三维作业,一定程度上提高了灵活性。转向装置的重要部分是转向元件,转向元件的选择参考了起重机械中转向机构,选用了单排四点接触球式转向支承。转向角度可以根据实际需要进行设计,设计为正反转对称转向。进行转向操作时,转向液压缸推动转向转台进行转动,从而带动整个举升臂进行转向运动。本文主要进行机械结构的设计,对一些重要零部件进行了相关设计计算。关键词:转向装置;转台;回转支承;液压缸
目录第1章前言 第1章前言工程机械一直以来都是我们国家装备工业的重要组成部分,广泛运用能源、农业水利、交通运输、城乡建设以及国防等领域之中。工程机械为现代化建设提供了显著力量,一个国家的发展离不开工程机械。所以,发达国家的机械化水平都比较高,工程机械也都位于国家重点发展行业之列。高空作业装置的总体设计对于整个装置的性能起了很大程度的影响。正如其它机器一样,它是由众多零件,部件互相结合在一起所组成的整体。这些零件或部件之间存在着相互作用关系。所以高空作业装置工作性能的好坏不仅能反映出各部位、各组件设计得是否得当,而且最重要的还在于各组件性能之间是否能互相协调。所以,在高空作业装置的设计过程之中,必须对整个装置进行全面而综合的考虑,如果缺乏整体考虑而仅仅进行零部件的设计,尽管各个组件的设计经过合理考虑,但它们的组合并不能保证整个装置能够达到卓越的工作性能。大多数工程机械都使用在地面作业之中,但有些作业场所位于高空,这时就需要高空作业平台这类工程机械。高空作业平台的作用就是将工作人员和作业器具运送到高空中的指定高作位置,以达到检测、维修和城市养护的作用。作为一种新兴产业,高空作业平台行业还具有很大的发展空间和前景。1.1高空作业平台简介高空作业平台是专用工程机械之一,其主要功能是把工作人员及作业器具运至空中一定地点进行工作的专用车辆。在工作过程中需要通过各种机械操作完成相应动作。它的整机结构由伸展装置,转向装置和安装用定型道路车辆底盘组成,伸展装置达到不同的伸降高度,转向装置实现了一定角度旋转作业,车辆底盘则实现了高空作业平台较快的移动速度。高空作业平台常应用于交通、市政、园林、电力、城市管理及公路建设等领域。高空作业平台通常是由如下几个主要机构构成:行走机构——通常是利用已定型道路车辆底盘进行行走,它一方面可以达到整车快速行驶、工作地点快速变换的目的,同时还可以起到运送工作人员、设备等作用;支撑机构——为高空作业平台工作过程中提供支撑,这样可避免工作过程中底盘大梁受力过大,且外伸支腿可增加整车工作稳定性;伸展机构——具有伸降功能的作业平台实现了多种高度的变换;转向机构——实现举升臂机构以转向中心为圆心做一定夹角旋转;调平机构——确保工作平台在各种工作条件下能与地面处于同一水平状态,从而实现高空作业的安全性。本设计通过对国内某公司生产的某型高空作业平台进行研究分析,并结合相关理论计算出各参数之间的关系和影响范围,为今后该型号的设计提供依据。高空作业平台是一种特种工程车辆的一种,它主要是以“高效率”“高适应性”“高安全性”的特性而应运到高空作业领域的。由于高空作业平台本身具有较高的技术含量和使用要求,所以它与其他工程机械相比,其价格比较昂贵且售后服务也相对困难,因此对企业来说,要想取得竞争优势就必须重视起产品质量的优劣。在不断发展中,更多产品为提升竞争力而加入了部分附加辅助,由此在高空作业平台行业呈现出个性化,差异化和多样化特征。1.2高空作业平台国内外发展现状1.2.1高空作业平台国内发展现状我国高空作业机械生产始于20世纪70年代初期,业内部分骨干企业经过近年技术改造,产量不断增加,已形成具有自己特点的系列产品,经济指标逐步提高,经济效益连年增加。目前国内市场已成为世界高空作业机械行业最重要和最具活力的市场之一。国内高空作业平台行业在最近几年得到了很好地发展,具体表现为:(1)该产品的性能得到了优化,从而提升了其整体表现。在国内高空作业机械行业,一些骨干企业充分发挥自身技术和装备的优势,通过学习、引进和消化国外先进技术,成功研制出多款新产品,这些产品的技术水平和质量不断提高,已经达到并接近国际同类产品的水平,有效地推动了高空作业机械行业的技术进步,并在国内市场上拥有强大的竞争力,市场销路看好,生产增长迅速。(2)产品市场占有率进一步提高。有的企业利用自己的有利条件,在原产品基础上加品种,更新部分基础部件,并不断加强新产品开发,走出一条企业间横向联合、多种经营、综合开发之路,不仅使本企业本身的产销走上良性循环的轨道,而且也使附属企业及国内有关产品销售得到了发展(3)新产品开发促进行业技术发展,利用自身技术优势与设备优势研发出很多本行业的产品,促进行业技术发展。1.2.2高空作业平台国外发展现状发达国家因城市化进程完成较早,城市建设作业机械种类规格较多,已经形成了非常庞大的产业,并建立了国际标准化组织(TC214)正在努力拓展作业范围以适应不同作业需求。在这些国家中,高空作业机械是工程机械领域发展最快的一个分支。在那些工业发达的国家中,通常会存在一些专门从事高空作业机械经营和兼营的跨国企业和集团,例如美国的JLG公司、GROVE公司(格鲁夫)、SIMON公司(西蒙)、芬兰的BRONTO公司(博浪涛)以及日本的多田野和爱知株式会社。在我国,随着建筑业的发展,各种建筑结构形式日益增多,施工环境日趋复杂,对施工设备提出了更高的要求,特别是高层建筑及大型公共建筑中使用的各类高空作业机械更是日新月异。为适应实际工程需要,高空作业平台作业高度不断增加,作业半径随之增大,例如西蒙公司S600的高度达到62m、芬兰BRONTO公司的产品高达72m、高空作业平台控制系统全部由微机控制,自动化程度日益提高。国外高空作业平台的发展很快,尤其是一些大型企业,几乎都有自己生产的各种型号的高空作业平台。GENIE(吉尼公司)所采用的自动化控制技术,使得高空作业平台的微动性能和定位精度得到了显著提升,包括但不限于自行直臂式高空作业平台、自行曲臂式高空作业平台以及自行剪切式高空作业平台。另外,国外一些先进厂家的高空作业平台都配有遥控装置和远程监控系统,使操作更方便。2008年,杭州市公安消防局从芬兰引进了一台高度达101米的作业平台,该平台被誉为全球最高的消防灭火设备,其智能的运行系统和稳定的升降系统,均由电脑控制,为消防工作提供了极大的便利,可在车底运行,登高台运行,更加便捷,该车也是特别智能的,如风速每秒12.5米以上或者遇到道路不平等危险状况,电脑会限制曲臂向上(外)提升,而只能向后收缩,确保救援人员的生命安全。1.3高空作业平台发展趋势虽然高空作业平台行业发展迅猛,但是随着各种科技的更新和发展,高空作业平台在材料、规格、控制等方面还是拥有很大的发展空间,其未来发展有以下五个方面的趋势:(1)轻量化高空作业平台的一项重要性能指标就是动作的灵活性,庞大的机械结构必定会使其拥有较大的重量,从而大大限制了高空作业平台的作业范围和动作稳定性。优化高空作业平台的材料,减轻它的重量就显得十分重要了。2012年,推出了一款新型混凝土泵车,这款混凝土泵车的举升臂机构长度可以达到101米,然而它的重量却并没有显得很大。之所以这样,是因为它材料采用了新型碳纤维结构,使得其重量比原来减轻了百分之四十。(2)巨型化国家的城市化水平越来越高,城市建筑的密度越来越大,导致建筑物的高度越来越高。这就使得高空作业平台的高度也要随着建筑物高度的增加而增加,因而,为了迎合市场和民众的需求,高空作业平台高度增加的设计也会列入高空作业平台发展的行程之中。(3)系列化市场始终是千变万化的,对于设计类产品必须减短它的研发周期,才能使产品能够适应瞬息万变的市场,从而降低风险性。而产品的系列化就是减短研发周期的一项重要举措。许多工程机械企业都在慢慢地实现产品系列化,形成品种多样、规格完善的产品。因而,考虑到长足的发展,系列化无疑是国内的高空作业平台企业的重要方向发展。(4)多功能化随着行业的发展和群众越来越多样化的需求,两款高空作业平台,拥有丰富的配备和多样的功能的一款必定更受人们的青睐。目前,已经有一些高空作业平台配置了消防设施,满足高空消防的需要,还有一些安装了高空脱险装置。所以,多功能化也会是高空作业平台的一个重要发展趋势。(5)智能化人工智能已成为21世纪的火热话题,智能控制研究持续发酵。未来的高空作业平台会向智能化追求,例如:智能操控、无线遥控和人性化设计等等。1.4论文研究主要内容本文的任务是设计一款用于高空作业的装置,并对该装置进行总体设计、方案对比分析、受力分析、强度计算。本文的设计思路是:首先对整个装置进行总体设计,确定一些重要的技术参数;然后,对装置的各个部分进行方案分析,选择出最优设计;最后对转向装置进行详细设计计算;整个过程根据设计计算结果不断修改设计方案,以达到最优。设计的同时,绘制重要零部件的二维图纸。
第2章总体设计设计任务书中对高空作业平台的相关零件的规格以及使用条件等有一定的要求,而高空作业装置的总体设计,就是为了满足这些要求,总体设计对高空作业装置的性能参数、整个装置的尺寸以及各个主要零部件的结构形式进行选择并进行合理的布置,为之后的设计打下基础和提供依据。高空作业装置的总体设计对于整个装置的性能起了很大程度的影响。正如其它机器一样,它是由众多零件,部件互相结合在一起所组成的整体。这些零件或部件之间存在着相互作用关系。所以高空作业装置工作性能的好坏不仅能反映出各部位、各组件设计得是否得当,而且最重要的还在于各组件性能之间是否能互相协调。所以,在高空作业装置的设计过程之中,必须对整个装置进行全面而综合的考虑,如果缺乏整体考虑而仅仅进行零部件的设计,尽管各个组件的设计经过合理考虑,但它们的组合并不能保证整个装置能够达到卓越的工作性能。2.1高空作业平台技术参数高空作业平台的技术参数是它重要的一项性能指标,评判高空作业平台工作性能优劣可根据技术参数来确定。技术参数选定的依据是能够保证举升臂机构在上升和下降阶段的动作平稳,不出现震颤、冲击等现象,作业平台的上升和下降速度不能太快,转向装置在进行转向时不会抖动和晃动,转向速度不能过大等。2.2作业技术参数作业技术参数是指高空作业装置进行高空作业时的一些性能参数,主要包括作业平台额定载荷,举升臂长转角范围,最大作业高度,最大作业幅度,转台转向速度及转向范围,液压系统额定压力等。其中最关键的就是在每个工作循环中所需要进行调整的动作以及相应的参数。最大作业高度是指当各举升臂均被举升到最大转角后,作业平台与地面之间的间距;最大作业幅度是作业平台在各种工况下外侧面与转向中心之间的横向距离,相应地下臂横向、中臂、上臂延伸到最大转角。最大工作半径指的是在整个起吊过程中,作业平台所能承受到的最大起重力矩。高空作业平台有关作业技术参数见表2.1。
表2.1高空作业装置的作业技术参数项目参数额定载荷200kg下臂转角范围45°~105°最大作业高度8m左右最大作业幅度5m左右转台转向速度1r/min转台转向范围90°液压系统压力16MPa本章主要讲述高空作业装置的总体设计对于整个装置设计的重要性,阐述了总体设计所包含的内容。确定高空作业装置的作业技术参数,为后续各部件的设计提供依据。
第3章方案分析3.1高空作业平台基本组成有些场合的作业地点位于高空位置,维修工作人员运用普通方法无法接近,在这种情况下,需要将其应用于高空作业平台。其中,直臂式高空作业平台是一种应用最广泛的形式,主要用于高层建筑施工作业中。对于高空作业平台而言,其举升机构的类型可被归纳为四类,分别为直臂式、折叠臂式、伸缩臂式和混合臂式。此外,高空作业平台可根据其移动方式划分为三种类型,分别为自行式、车载式和牵引式。本课题所设计高空作业平台基本构成有:转向装置,三节折叠臂举升机构,工作平台,液压系统和电气控制柜等。本文涉及的设计工作主要包括:转向装置的设计计算、转向元件的选择、作业平台的尺寸及额定载荷的确定、部分连接螺栓的选型校核、液压元件的选择以及液压系统回路的设计。3.2转向装置由于施工场所、作业位置以及角度的限制,高空作业平台需要设计转向装置,转向装置的设计是为了能够使举升臂机构绕装载机底盘进行一定角度的转向。未安装转向装置的高空作业平台只能依靠举升臂的升降进行二维作业,而安装了转向装置之后,利用转向就可以进行三维作业,一定程度上提高了灵活性。转向装置的重要部分是转向元件,转向元件的选择参考了起重机械中转向机构,选用了单排四点接触球式转向支承。转向角度可以根据实际需要进行设计,一般设计为正反转对称转向。转向转台上部连接举升臂机构,下部安装在转向支承上,转向支承安装在装载机底盘上。进行转向操作时,转向液压缸推动转向转台进行转动,从而带动整个举升臂进行转向运动。转向装置如图3.1所示,由转向支承1、底板2、转台3三部分组成。1231231-转向支承;2-底板;3-转台图3.1转台转向机构3.3转台驱动方式转动转台的驱动方式包括电力、液压和气力等多种方式。其中电力驱动由于功率消耗少,结构简单而被广泛采用。尽管电力驱动具有高精度和方便调速的优点,但其推力较小,而在大推力情况下则成本较高;气动驱动效率高,速度快,但可靠性差,而且容易损坏气路系统中的元件。液压驱动具有较大的推力,体积较小且调速方便;气力驱动结构简单,操作灵活,但精度低,需要较大功率才能满足要求。尽管气压驱动具有低成本、无发热、无污染等优点,但其推力却存在一定的不足之处。而本设计中,人和物具有一定的载荷,需要驱动转台的力偏大,且安装于8m自行高空作业平台,体积小也有一定的优势,所以本设计中采用液压驱动转台转动的方式。液压油缸装置工作较于平稳,惯性小,反应快,易于实现快速启动和制动,能保证工作人员的安全;它的传动易于实现过载保护,同时液压油可以润滑相对运动表面,所以能够延长液压元件的使用寿命。鉴于本设计的使用场所的特殊性,所以本设计选定液压系统作为转向装置的驱动。本章首先介绍了高空作业平台的基本组成部分,明确本设计所需进行的设计任务。然后对转向装置进行方案的选定,确定了本文转向装置的形式。本章为之后的设计确定方向和具体内容。
第4章转向装置及液压缸的设计与计算4.1转向装置组成转向装置是高空作业平台举升臂机构与底盘连接的一个重要部分,它主要由转向支承、底板以及转台组成。转台与底板采用焊接,底板与转向支承采用螺栓连接,转向支承与装载机底盘连接,转台与举升臂机构连接。在设计转向装置的过程中,要考虑的内容有:转台的结构、转向支承的选型、转向装置的受力大小。4.1.1底板底板设计为一个圆盘形的平板,其主要的作用是将转台的受力传递给转向支承,并且将转台和转向支承连接起来。底板需要具有一定的平面刚度,其尺寸大小一般根据转向支承的型号进行确定。4.1.2转向支承转向支承的作用是实现一定角度的转向,其广泛应用在工程机械领域。其特点是结构紧凑,所占空间小,并且能够承受很大径向载荷的和轴向载荷,以及能够承受一定大小的倾覆力矩。转向支承的结构由外圈、内圈、密封圈、滚动体以及隔离块组成,其内圈和外圈上均匀布置有通孔,用于螺栓连接。常用的转向支承有:单排四点接触球式,单排交叉滚柱式和三排滚柱式。图4.1、4.2、4.3分别为这三种转向支承的结构图。a)无齿式b)外齿式c)内齿式图4.1单排四点接触球式转向支承a)无齿式b)外齿式c)内齿式图4.2单排交叉滚柱式转向支承a)无齿式b)外齿式c)内齿式图4.3三排滚柱式转向支承4.2转向装置工作原理如图4.4所示,转向装置由两个液压缸驱动。两个液压缸对称安装在回传装置的底板上,液压缸另一端与机体相连。根据转向方向的需要,两个液压缸的活塞杆可处于拉伸和收缩状态。两个液压缸协同驱动转向装置转向,从而使整个举升臂结构完成一定角度的转向。图4.4转向装置4.3转向角度与转台结构4.3.1转向角度转向装置的转向角度一般在70°~180°之间。如图4.5所示,本设计的转向装置的转向角度设计为90°,转向液压缸AB和CD的铰点B、D布置于距圆盘底板中心400mm处,则转向液压缸的行程为:s=400图4.5转向角度及转向液压缸行程4.3.2转台结构转台结构为一方形框架式立板,其上开有圆孔,用于和下臂以及下臂液压缸连接,转台与底板之间采用焊接形式连接。前挡板与后挡板以及左竖板与右竖板组成箱型结构并在内部增设两条加强肋,增加强度,刚度以及稳定性。在箱体的两侧设置了侧挡边。加强筋为三棱形结构,尺寸及重量相对较小,同时省材。转台和底板如图4.6所示。图4.6转台与底板4.4转台受力分析对转台的受力分析是进行转向支承计算与选型的重要步骤。如图4.7所示,转台上圆孔受到下臂对铰支座的正交力FAx和FAy,转台下圆孔受到下臂液压缸对铰支座的正交力FFx和FFy,除此之外还收到转台的自重G。图4.7转台受力4.4.1转台自重参考同类车型,选择材料为Q235钢,厚度取30mm,其密度为ρ=7.85g两竖板体积为:V挡板体积为:V2底板体积为:V转台总体积:V=V根据密度求出转台总质量:m=ρV=7850可得转台自重:G=mg=291.525×9.8N=2856.95N4.5转向支承选型计算转向支承的结构类似于滚动轴承,区别在于其尺寸和承载能力都比轴承要大。转向支承的生产一般是由专业化的轴承公司进行生产。国内生产转向支承比较有名的公司有徐州转向支承厂、马鞍山转向支承厂以及洛阳轴承厂。各生产厂商除提供转向支承的规格和参数外,一般针对不同型号还提供各自的静态承载能力曲线。4.5.1转向支承安装及受载情况转向支承有多种安装方式,不同的情况,转向支承的受力也会不同。转向支承的受力主要包括轴向力、径向力以及倾覆力矩。本文设计的高空作业装置的转向支承采用的是座式安装方式。其受力不包含径向力作用,仅受到轴向力和倾覆力矩的作用。图4.8转向支承的安装方式及受载示意图4.5.2转向支承承载力曲线转向支承的生产厂商一般都会对转向支承的承载力进行实验,绘制其承载力曲线,不同型号的转向支承的承载力曲线也会不一样。承载力曲线主要用于初步选择转向支承已经校核转向支承的受载情况。图4.9为010.30.560JB\T2300型号转向支承的承载力曲线,承载力曲线图包含了两类曲线,一类为承载曲线,包括静态承载曲线(1线)和动态承载曲线(2线);另一类为转向支承螺栓极限负荷曲线(图示为8.8、10.9和12.9级螺栓的极限负荷曲线),它是在螺栓夹持长度为螺栓公称直径5倍、预紧力为螺栓屈服极限的70%时确定的。图4.9转向支承(010.30.560JB\T2300型号)承载力曲线4.5.3转向支承选型计算转向支承的设计选型主要包括以下五个步骤。确定转向支承所承受的最大静态载荷,并将此载荷作为静态额定载荷。由图4.8受力分析可知,转向支承受到的轴向力Fa、径向力Fr以及倾覆力矩FaFM=22.834×确定静态安全系数fs查阅转向支承国家标准JB-T_2300-1999,本设计为基于装载机的高空作业装置,应用主机可参照为斗容量小于1.6m3的挖掘机。则安全系数:f选择转向支承型号,根据表4.1计算静态参照载荷Fa'和选择单排四点接触球式转向支承(承载角α=45°),型号选择为:010.30.560JB\T2300。表4.1各种转向支承的静态参照载荷计算公式滚盘形式FM单排滚珠式(4点接触)承载角(α=45°)FM承载角(α=60°)FM单排交叉滚柱式FM双排滚珠式FM三排滚柱式FM由表4.1可知,对于单排四点接触球式转向支承(承载角α=45°),Fa'与 Fa'=1.225 M'=1.225Mfs代入数据,得:FM核对Fa在图4.9中核对Fa验算螺栓承载力。选择性能等级为8.8级的螺栓,则σs图4.10单排四点接触球式转向支承尺寸如图4.10所示,010.30.560JB\T2300型号转向支承的安装尺寸为: D1=626mm;单个螺栓由FaF受倾覆力矩M的螺栓组的工作条件: F1r1+变形协调条件: F1r1=得出倾覆力矩作用下受力最大螺栓的轴向载荷: FM⋅rmax代入数据,得:F所以,受力最大的螺栓的轴向载荷为:F1由机械设计知识,可知螺栓总拉力等于预紧力加上部分工作载荷: F0=F'预紧力为螺栓屈服极限的70%:F代入式(4-7),并取c1F查阅螺纹连接的许用应力得: τ=σsS其中Sτ=3.5~5,取代入数据,得:τ受预紧力F'和轴向工作载荷F σc=1.3F代入数据,得σ满足要求。4.6液压缸设计计算4.6.1液压缸总体计算液压缸是驱动转向装置运动的主要部分,它的作用力为104N,活塞运动速度为12m/min,安全系数为4。以下列举了液压缸的部分参数,并对其进行了相关计算,以确保液压缸可以平稳运行。详见表4.6。表4.6液压缸设计参数名称参数单位活塞直径(缸径)D80mm活塞杆直径(杆径)d40mm活塞面积S15024.00mm2有杆腔面积S23768.00mm2油缸外径D1100mm缸体壁厚δ10mm有杆腔工作压力P116MPa无杆腔工作压力P216MPa行程L570mm1.压力油液作用在单位面积上的压强:P=F/APa从上式中可以看出压力值是在有载荷情况下确立的。同一活塞有效工作区域内,载荷越大,战胜载荷所需的压力也越高。额定压力PN是液压缸能够用于长时间运行的压力。最大允许压力Pmax是指液压缸在瞬间所能承受的极限压力,一般规定为:P在进行液压缸质量检验时,耐压实验压力Pr是一项必要的实验压力,它能够确保液压缸在此压力下不会出现任何形变、开裂或破裂的现象。因此要求液压缸必须具有一定的强度和刚度,以满足试验要求。一般规定为:P液压缸压力等级表见表4.7。 表4.7液压缸压力等级 单位MPa 压力范围0-2.5>2.5-8>8-16>16-32>32级别低压中压中高压高压超高压2.流量单位时间内油液通过缸筒有效截面的体积:Q=V/tL/min (4-10)由于V=vAt×103L所以Q=vA=π其中对于单活塞杆液压缸:活塞杆伸出时:Q=π活塞杆缩回时:Q=π3.速比液压缸活塞往复运动时的速度之比:φ=v2/4.液压缸的理论推力和拉力活塞杆伸出时的理论推力:F1=A活塞杆缩回时的理论拉力:F2=A4.6.2缸筒计算1.缸筒材料要求缸筒材料具备足够的强度和抗冲击性,同时焊接缸筒时必须具备出色的焊接性能,缸筒主要采用45钢和27SiMn等材料。采用经过退火处理的冷拔或热轧无缝钢管,作为缸筒的原始材料。缸筒材料无缝钢管机械性能见表4.8。本设计选择材料为45钢。表4.8缸筒材料无缝钢管机械性能材料σσδ≥/%456103601427SiMn1000850122.缸筒计算确保缸筒具备足够的强度,以确保其能够在长时间内承受最高工作压力和短期动态实验压力,同时避免出现永久性变形;同时还要求具有良好的密封性和耐磨性。必须具备足够的刚度,以承受侧向力和安装的反作用力,同时避免产生弯曲。在内表面与活塞密封件及导向环的摩擦力作用下,能够长时间工作且磨损少。1)缸筒内径当油缸的作用力F(F1推力、F2拉力)及工作压力p已知的时候无杆腔缸筒内径D为:D=4F有杆腔缸筒内径D为:D=综上所述,缸筒内径初步确定为0.08m符合标准。2)缸筒壁厚不考虑缸筒外径公差余量和腐蚀余量的情况:δ0≥P由此可以得出,预定缸筒壁厚为10mm符合标准。3)缸筒技术要求a)缸筒内孔一般采用H8级公差,表面粗糙度一般在0.2μm左右;b)缸体内径的锥度和圆柱度应当保持在半径公差的三分之一以下;c)缸筒直线度公差1000mm的长度不得超过0.1mm;d)在直径为100mm的范围内,缸筒端面与内径的垂直距离不超过0.04mm缸筒是液压缸的主要零件,它与缸头、缸底、油口等部件共同构成了一个封闭的容腔,用于容纳压力油液,同时也是活塞运动的轨迹。同时还要求具有良好的密封性和耐磨性。在设计液压缸缸筒时,必须精确确定各个部分的尺寸,以确保液压缸具备充足的输出能力、运动速度和有效行程,同时还必须具备一定的强度,以承受来自液压力、负载力和意外冲击力的冲击;为确保液压缸的密封性、运动平稳性和耐用性,必须对缸筒内表面的配合公差等级、表面粗糙度和形位公差进行恰当的调整。4.6.3活塞杆计算1.活塞杆结构活塞杆一般采用实心杆,跟杆头耳环采用焊接或螺纹连接的形式。2.活塞杆材料一般选用中碳钢,调质处理。在承受巨大压力的情况下,采用高强度的合金钢材料是一种可行的选择,本设计中采用45钢。活塞杆材料的机械性能见表4.9。表4.9活塞杆材料机械性能材料σσδ≥/%热处理4560034013调质40Cr9007009调质42CrMo100090012调质3.活塞杆作为液压缸中传递力的主要部件,承受着拉力,压力,弯曲力以及震动冲击等各种作用力,其强度与刚度一定要足够。1)活塞杆杆径活塞杆直径d可根据往复运动速比来确定:d=D(φ−1)/φm=0.04m所以预定杆径40mm符合要求。2)活塞杆强度计算液压缸工作时,活塞杆承受的弯曲力矩很大,所以应按如下计算:σ=(F/A+M/W)3)活塞杆技术要求a)活塞杆与导向套滑动连接,通常为H8/f7的相互配合。过紧造成较大的摩擦力,过松易造成卡滞现象及单边磨损;b)圆度、圆柱度不得超过直径公差1/3,外圆直线度公差不得超过1000mm长0.02mm;c)装活塞时,轴和外圆同轴度公差不得超过0.02mm,轴肩端面和活塞杆轴线垂直度公差不得超过0.04mm每100mm,确保活塞装好以后不会歪斜;d)活塞杆外圆粗糙度一般在0.2μm左右,过于光滑,其表面形成不了油膜,不利于润滑;e)活塞杆表面需进行镀铬处理,镀层厚0.04-0.05mm,镀铬前活塞杆表面需要高频淬火处理;液压缸结构如图4.11。图4.11液压缸综上所述,转向支承选用010.30.560JB\T2300型号的单排四点接触球式转向支承。连接螺栓组选用20个性能等级为8.8级的M16螺栓。液压缸选择缸径80mm,杆径40mm,油缸外径100mm,壁厚为10mm的液压油缸。本章进行了转向装置的设计,转向装置是连接底盘和举升臂机构的,是高空作业装置设计中的重要一环。本章对转台进行了结构设计并进行了受力分析,转向元件选用了单排四点接触球式转向支承,并进行了螺栓承载力和液压油缸相关参数的计算。
总结高空作业平台装置是一种进行高空作业的一种专用工程机械。其优点是操纵灵活、方便。本文在国内外的研究基础上,我们对高空作业设备进行了全面的设计规划。通过理论与实际相结合的方式,完成了整体结构的优化设计。在对现有的设计方案进行比较分析后,我们最终选择了一种与本设计相适应的方案。其中重点介绍了转向装置和液压部分。本文的重点在于对转向装置进行方案设计,以确保其稳定性和可靠性。对于转向装置,选用了单排四点接触球式转向支承的创新。进行转向操作时,转向液压缸推动转向转台进行转动,从而带动整个举升臂进行转向运动。液压驱动的方式更加安全,稳定。也有利于延长元件的使用寿命,这种选择也更加契合作业平台的使用场景。通过该设计可使高空作业装置在结构上得到更清晰
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