升降机设计说明书

广西工学院毕业设计说明书 2第1章 升降机的发展情况 21.1升降机在生产和生活中的作用和意义 21.2升降机国内外的研究发展情况 6第二章 液压缸的设计计算 62.1 设计内容 72.2 液压缸的类型及安装连接方式选择 82.3 液压缸的设计原则 82.4 液压缸的设计步骤 92.5 液压缸承载力的计算 112.6 液压缸的设计和计算 112.6.1液压缸工作压力的确定 322.7 液压缸主要零件的材料和技术要求 322.7.1缸体 332.7.2活塞 342.7.3活塞杆 352.7.4缸盖 37第3章 绘制液压系统的工作原理图 373.1基本 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的制定 373.1.1基本方案的制定 373.1.2虽然各类阀的作用和特点不同，但选择所有控制阀皆具有如下共性 383.1.3液压阀选择的原则 403.1.4液压系统工作原理图的绘制 41第4章 液压系统举动装置的设计 414.1 液压系统的设计 414.1.1.泵的选取 444.1.3油箱及其附件的选择 484.1.4过滤器 51感谢词 52主要参考文献 第1章 升降机的发展情况 1.1升降机在生产和生活中的作用和意义 液压升降机不论是在工业生产还是我们的日常生活中都有着重要的作用。给我们带来的利益是非常的多。升降机的功能特色是非常多的，在我们生活中我们在很多的商务大厦都会用到电梯，升降机就如电梯的性能大同小异，我们在使用升降机的时候也可以针对自己的需求对升降机进行设置。可见升降机对我们作用是相当的大。 我们生产力的不断加大，生活的不断改善，对升降机的需求也就在不断的增多，生活中的每个角落升降机的应用都会给我们带来客观的利益。     液压升降机在我们生产中的应用已经非常的普遍了，而且在我们生产中有着重要的作用，尤其是货物高空操作。 现在经济不断的发展，顺应社会的需求，生产力不断的加大，而且现在高空操作也是比较多的，所以升降机在我们进行高空操作的时候就给我们带来的重要的作用。     液压升降机就是上下操作，而且可以给我们提供一个安全稳定的平台。我们在高空作业的时候可以给我们的安全提供保障。     液压升降机不仅在生产中有着重要的作用，在我们生活中的应用也是非常的重要的，而且非常的普及。在酒店、宾馆、影院等等公共休闲娱乐场所我们都知道干净舒适是第一，所以保持干净是我们必须的。升降机在这里清洁、灯具维修换修、设备的调试安装维护保养都是非常的重要的。    1.2升降机国内外的研究发展情况 （1）、国内发展情况： 　　改革开放三十年以来,我国城市建设发展突飞猛进，有利的带动了我国升降机产业的发展,升降机做为人们出行的垂直交通工具已经随处可见。 　　①引进外资，合作办厂 1978年，党的十一届三中全会作出了实行改革开放的重大决策。我们从独立研发、生产、安装升降机阶段发展到引进外资开办升降机厂，大批合资升降机企业拔地而起。如：1980年7月4日创建的中国迅达升降机有限公司，是由中国建筑机械总公司、瑞士迅达股份有限公司、香港怡和迅达（远东）股份有限公司3方合资组建，这是我国改革开放以来机械行业第一家合资企业。该公司的建立在中国升降机行业相继掀起了引进外资的热潮；1984年12月1日，天津市升降机公司、中国国际信托投资公司与美国奥的斯升降机公司合资组建的天津奥的斯升降机有限公司正式开业。 引进外资，合作办厂不仅有利于我国本地升降机行业的进一步发展，对于推动我国城市发展建设也有重大深远的影响。从自1979年至今升降机的产量有了飞速的增长：不仅如此产品的结构也发生了明显的变化：老的直流升降机已被淘汰，交流双速梯、acvv交流调速梯逐渐被vvvf交流变频变压调速升降机所取代，控制系统已在大量采用plc和微电脑控制技术，最高梯速已达到4m/s；行业出现了翻天覆地的变化：升降机企业的生产条件、员工素质、管理水平有了极大的改善与提高。为什么我们的科技能够提高的那么快，这不能不归功于党的十一届三中全会确定的以经济建设为中心的总方针。没有大规模的经济建设，就没有今天的升降机市场，自然就没有今天的升降机行业。其次，不能不归功于改革开放的政策。改革开放后，党中央和国务院开放了上海、宁波、温州、福州、广州、等多个城市特区。从1985年起，又相继在长江三角洲，珠江三角洲，闽东南地区和环渤海地区开辟经济开放区。根据升降机行业的特殊性，这些地区也必将成为我国升降机行业发展集中地。 随着大批升降机企业的创建，我国升降机行业在技术、管理也不断规范。1984年6月，中国建筑机械化协会建筑机械制造协会升降机分会成立大会在西安市召开，升降机分会为三级协会，也就是现在中国升降机协会的前身。1986年1月1日，“中国建筑机械化协会建筑机械制造协会升降机分会”更名为“中国建筑机械化协会升降机协会”，升降机协会升级为二级协会，这是升降机行业发展史上的一个里程碑。从此升降机行业第一次有了自己的行业组织。1987年，国家标准GB 7588-87《升降机制造与安装安全规范》发布。该标准等同采用欧洲标准EN81-1《升降机制造与安装安全规范》（1985年12月修订版）。该标准对保障升降机的制造与安装质量有十分重要的意义。 改革开放的第一个十年是我国升降机行业的萌芽期、升降机产业链形成的初级阶段。 ②稳步发展,不断创新 改革开放后的第二个十年可以说是中国升降机行业稳步发展,不断创新的十年。经过改革开放第一个十年，我国升降机行业在吸收国际升降机新技术的同时，相关的管理体制也在不断的完善。 1990年1月16日由中国质量管理协会用户委员会等单位组织的全国首次国产升降机质量用户评价新闻发布会在北京召开。会议发布了产品质量较好的企业和服务质量较好的企业的名单。评价范围是全国28个省、市、自治区1986年以来安装使用的国产升降机，1150家用户参与了评价。 1991年3月升降机标准制订修订协调会在廊坊市中国建研院机械化所召开。会议确定1991年将制订国家标准《升降机产品型号编制办法》，《自动扶梯分类》，《自动扶梯技术条件》，《自动扶梯试验方法》、《自动扶梯安装验收 规程 煤矿测量规程下载煤矿测量规程下载配电网检修规程下载地籍调查规程pdf稳定性研究规程下载 》；修订国家标准GB7588-87《升降机制造与安装安全规范》，GB10060-88《升降机安装与验收规范》，另外还将制订3项行业标准：《船用升降机》，《液压升降机》，《升降机导轨检验规则》。 1992年3月23～24日升降机协会第2届理事会工作会议在杭州市举行，会议承办单位是上钢三厂工贸总公司。20名理事和2名名誉理事出席了会议。杜宗翰理事长作了“升降机行业目前形势”的报告，任天笑副理事长兼秘书长作了“中国升降机协会报批情况及有待研究的几个问题”的报告。会议指出，升降机协会在社团清理整顿后经建设部（1991）751号文批准，并经民政部审查予以登记，于1991年12月22日获得了中华人民共和国社会团体登记证（社证字第0866号），从而成为中国升降机协会（一级协会），这是升降机界的一大喜事。 改革开放政策实施以来，我国城市建设发展突飞猛进，更有利的带动了我国升降机产业的发展，1997年取得了升降机总产量与上年持平、总产值继续增长的好成绩，由此证明我国升降机行业更加成熟，适应市场变化和把握机遇的能力已大大提高。1998年，苏州江南升降机有限公司民族品牌的升降机、自动扶梯和自动人行道已销售到马来西亚、泰国、菲律宾、印度尼西亚、新加坡、孟加拉国、阿联酋、埃及、叙利亚、土耳其、阿根廷、澳大利亚、德国、英国、荷兰、意大利、葡萄牙、希腊等近20个国家及台湾、澳门地区，我国升降机产量突破3.02万台。 ③迅猛发展，日新月异 　 随着我国经济的快速发展、城市化建设的不断完善，升降机已不只存在于高档商务写字楼、大酒店、商城普及到高层住宅楼，同时也走进人们生活的多个角落，成为城市建筑中不可缺少的垂直交通工具。 中国升降机行业之所以迅猛发展，日新月异，其根本的原因就是党的十一届三中全会推出的改革开放的大政方针，改革开放加快了中国发展的步伐。 　　但由于经济发展不平衡，造成我国升降机行业发展的区域性。升降机生产中心主要在华东和华南地区，华东地区以上海为中心，辐射苏州、杭州、无锡、宁波一带长江三角洲，华南地区以广州为中心辐射东莞、中山、佛山一带珠江三角洲。华东是中国升降机产业的发源地，华南区域的升降机产业起步较晚，很多企业是随着广州改革开放的发展兴起。各主要中心省市相比，江浙一带市场容量更大，升降机产业发展势头更猛，特别是苏州，苏州整梯年产量占国内升降机市场的三分之一，而配件产品中，扶梯零配件年产量占全国市场的三分之一以上，升降机零配件的年产量也已经超过四分之一。苏州已经成为中国最集中的升降机生产制造基地之一，在中国升降机行业发展过程中具有举足轻重的地位。 我国有13亿人口，在用升降机的人均拥有量是世界平均数的1/3，是发达国家的1/10。巨大的升降机市场吸引了全世界几乎所有升降机企业的关注。2007年中国政府出台了一系列经济政策，加强宏观调控力度，使升降机市场逐步走向稳健和规范轨道。中国大陆升降机市场在健康发展的同时稳步攀升，升降机产销量达到了21.6万台，比上年净增4.8万台，增幅为28%，这是在我国升降机产量持续走高的基础上又一次创造了历史新高，超过了全世界升降机产量的一半。据统计， 2007年我国安装验收升降机146999台，同比增长24%。截止2007年底，全国在用升降机达917313台。中国已经成为全球最大的升降机市场。 到2008年底，我国在用升降机量已超过100万台。中国目前不但是全球最大的升降机生产基地和消费市场，也是拥有升降机最多的国家之一。 现在我国升降机生产力不断提高，质量也被国际市场所认可，不但能够满足国内市场需求，国际市场的供应能力也在加强。 （2）、世界升降机发展现状和升降机发展趋向 近20年世界工程升降机行业发生了很大变化。RT(越野轮胎升降机)和AT(全地面升降机)产品的迅速发展，打破了原有产品与市场格局，在 经济发展及市场激烈竞争冲击下，导致世界工程升降机市场进一步趋向一体化。目前世界工程升降机年销售额已达75亿美元左右。主要生产国为美国、日本、德国、法国、意大利等，世界顶级公司有10多家，主要集中在北美、日本（亚洲）和欧洲。 美国既是工程升降机的主 要生产国，又是最大的世界市场之一。但由于日本、德国升降机工业的迅速发展及RT和AT产品的兴起，美国厂商曾在20世纪60～70年代世界市 场中占有的主导地位正逐步受到削弱，从而形成美国、日本和德国三足鼎立之势。近几年美国经济回升，市场活跃，外国厂商纷纷参与竞争。 美国制造商的实力也有所增强，特雷克斯升降机公司的崛起即是例证。特雷克斯升降机公司前身是美国科林升降机厂。1995年以来，其通过一 系列的兼并活动，已发展成为世界顶级公司之一。 日本从20世纪70年代起成为工程升降机生产大国，产品质量和数量提高很快，已出口到欧美市场，年总产量居世界第一。自1992年以来，由于受日元升值、国内基建投资下降和亚洲金融危机影响，年产量呈下降趋势。目前日本市场年需求量为3000台左右。欧洲是潜力很大的市场，欧洲各工业国既是工程升降机的出口国，也是重要的进口国。德国是最大的欧洲市场，其次为英国、法国、意大利等国。在德国AT产品市场份额中，利勃海尔占53%，格鲁夫占 16%，德马泰克占14%，多田野和特雷克斯各占10%和5%左右。 国外工程升降机行业的联合风潮 升降机制造业中的联合之风与汽 车业很相似，在汽车行业中，通用汽车、福特、雷诺、宝马、梅赛德斯、大众等大公司都走上了联合之路，这两个行业的世界市场已日趋一体 化。欲在成熟的世界市场获取市场份额并保持增长，捷径是购买竞争对手，其长期目标是争夺世界市场的支配地位。在升降机行业，某种意义 上，打入世界市场即意味着进入北美、日本（亚洲）和欧洲三大市场。世界顶级公司都对世界市场具有强大影响力，但迄今还没有一 家公司在上述三大市场取得主导地位。有4家公司已在两大市场建立了根据地：格鲁夫和特雷克斯在北美与欧洲；多田野在亚洲和欧洲；住友建 机在亚洲及北美。 格鲁夫、特雷克斯和多田野公司是通过收购竞争对手进入欧洲市场的。格鲁夫先是在1984年吞并了英国柯尔斯，而 后在1995年购入德国克虏伯。特雷克斯公司于1995年兼并了法国PPM和意大利Bendini公司之后，近几年又收购了其他一些欧美公司。多田野在 1990年吞并了德国法恩公司。住友公司在 1986年收购了美国林克•贝尔特公司。利勃海尔和德马泰克公司都向美洲和亚洲出口升降机 ，加藤公司也将产品出售到欧洲。但升降机升降平台生产本地化要比依赖当地代理商创造更多机会，多田野和加藤这两家公司产品相似，汽车升降台机底盘也相同，但多田野海外投资多于加藤公司，因而在增加出口、改善国内 市场萎缩带来的困境方面处于更有利的位置。 多数厂商在争夺上述市场的同时，还努力扩大产品系列。格鲁夫公司的汽车升降机和RT 产品具有竞争优势，购买克虏伯公司后，在AT产品方面也颇具实力，该公司还准备生产履带式升降机。马尼突沃克公司已在履带式升降机行业 居支配地位，但也希望在其他升降机 产品领域取得相同影响力。 以往升降机厂商的某些合作，大多集中于营销协定或许可证贸易协定。许可证贸易要比全面并购方式开展 早，风险也小，在行业中已有先例。但按许可证协定进行制造,往往在期满后因产权争议而告终。特雷克斯与日本IHI公司有历史联系，至今特 雷克斯还提供涂装AmericanCrane公司产品标志的IHI履带式升降机升降平台。有人会将特雷克斯与IHI的合作看作许可证贸易行得通的例证。但此类协定难以持久，其结果无非是特雷克斯要求加强对IHI公司的控制，或者谋求独立生产履带式升降机。IHI目前尚未建立北美市场份额，仅起分承包商作用。英国格鲁夫公司从1999年开始销售神钢履带式升降机和城市型升降机。多田野和日立建机公司 在 1978年签订的相互提供产品、扩展双方产品系列的合作 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 ，收效不大。在国内市场萎缩情况下，日立建机于1999年2月宣布，将再次考虑 扩大流动式升降机生产与销售领域与多田野的合作。而多田野公司则希望能拥有一家美国制造基地，但目前时机尚未成熟。拥有多种类型产品可使收入多样化。特雷克斯公司既经营采矿设备又经营起重搬运设备，起重搬运设备包括AT和RT产品、汽车升降机、履带式升降机、塔机等。林克•贝尔特公司基于其生产挖掘机的经验，成为首先将液压技术应用于桁架臂式 升降机的厂商之一。但目前住友公司已将其在日本和美国的升降机与挖掘机企业(包括林克•贝尔特)分开，其依据是升降机和挖掘机属于不同行 业。利勃海尔既生产挖掘机，也生产流动式升降机和塔式升降机，还在爱尔兰生产集装箱搬运升降机，其旗下各企业均为单独实体。 第二章 液压缸的设计计算 作为液压系统的执行元件，液压缸将液压能转化为机械能去驱动主机的工作机构做功。由于液压缸使用场合与条件的千差万别，除了从现有标准产品系列选型外，往往需要根据具体使用场合自行进行设计。 2.1 设计内容 液压缸一般由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置及排气装置等部分组成。其中缓冲装置和排气装置是否需要应视具体应用场合而定，其他装置是必不可少的。 液压缸的设计是整个液压系统设计中的一部分，它通常是在对整个系统进行工况分析所后进行的。其设计内容为确定各组成部分（缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、排气装置等）的 结构形式、尺寸、材料及相关技术要求等，并全部通过所绘制的液压缸装配图和非标准零件工作图反映这些内容。 2.2 液压缸的类型及安装连接方式选择 液压缸的输入是液体的流量和压力，输出的是力和直线速速，液压缸的结构简单，工作可靠性好，被广泛地应用于工业生产各个部门。为了满足各种不同类型机械的各种要求，液压缸具有多种不同的类型。液压缸可广泛的分为通用型结构和专用型结构。而通用型结构液压缸有三种典型结构形式： 一、拉杆型液压缸 前、后端盖与缸筒用四根（方形端盖）或六根（圆形端盖）拉杆来连接，前、后端盖为正方形、长方形或圆形。缸筒可选用钢管厂提供的高精度冷拔管，按行程长度所相应的尺寸切割形成，一般内表面不需加工（或只需作精加工）即能达到使用要求。前、后端盖和活塞等主要零件均为通用件。因此，拉杆型液压缸结构简单、拆装简便、零件通用化程度较高、制造成本较低、适于批量生产。但是，受到行程长度、缸筒内径和额定压力的限制。如果行程长度过长时，拉杆长度就相应偏长，组装时容易偏歪引起缸筒端部泄漏；如缸筒内径过大和额定压力偏高时，因拉杆材料强度的要求，选取大直径拉杆，但径向尺寸不允许拉杆直径过大。二、焊接型液压缸 缸筒与后端盖为焊接连接，缸筒与前端盖连接有内螺纹、内卡环、外螺纹、外卡环、法兰、钢丝挡圈等多种形式。 焊接型液压缸的特点是外形尺寸较小，能承受一定的冲击负载和严酷的外界条件。但由于受到前端盖与缸筒用螺纹、卡环或钢丝挡圈等连接强度的制约缸筒内径不能太大和额定压力不能太高。 焊接型液压缸通常额定压力、缸筒内径，在活塞杆和缸筒的加工条件许可下，允许最大行程S m 。 三、法兰型液压缸 缸筒与前、后端盖均为法兰连接，而法兰与缸筒有整体、焊接、螺纹等连接方式。法兰型液压缸的特点是额定压力较高，缸筒内径大，外形尺寸大。适用于较严酷的冲击负载和外界工作条件，又称重载型液压缸。 法兰型液压缸通常额定压力、缸筒内径，在活塞杆和缸筒的加工条件许可下，允许最大行程S m 。 由此可知，我们设计的液压升降平台车的液压缸应选择（2）焊接型液压缸比较合适。当然对缸筒的连接还需根据具体情况具体分析确定 2.3 液压缸的设计原则 液压缸结构确定以后，需进行具体设计和计算。设计时，一般要注意以下几个原则： (1)保证液压缸能获得所要求的往复运动的速度、行程和作用力； (3)保证液压缸每个零件有足够的强度、刚度和寿命； (3)在合理选择液压泵供油压力和流量的条件下，以尽量减小液压缸的尺寸； (4)最好使活塞杆在工作时受拉力作用，以免产生纵向弯曲， (5)液压缸应尽量避免承受侧向载荷； (6)液压缸轴线应与被拖动机构的运动方向一致， (7)长液压缸活塞杆伸出时应尽量避免下垂； (8)液压缸各部的密封要可靠，泄漏少．摩擦力小； (9)由于温度变化而引起伸长时，液压缸不能因受约束而产生挠曲； (10)根据机械设备的要求，选择合适的缓冲、防尘和排气装置； (11)液压缸的结构设计应充分注意零件加工和装配的工艺性， (12)液压缸的各结构要素，要采用标准系列尺寸，尽量选用经常使用的标准件和密封件； (13)制造容易，维修简单，成本低廉。 2.4 液压缸的设计步骤 设计液压缸时，应根据已经确定的条件灵活选择设计程序，反复进行计算，一般可参考下列步骤进行： (1)进行工作情况分析。根据负载机构的动作要求，选择适当的液压缸结构，安装方式，密封形式，缓冲、排气、防尘装置； (2)根据液压缸的承裁力，如有效工作负栽、重力、摩擦力、惯性力等外作用力，确定液压缸在行程各阶段上负载的变化规律以及必须提供的动力数据； (3)根据液压缸必须输出的动力数据和选定的油液工作压力，确定活塞及活塞杆的直径； (4)根据液压缸的运动速度、活塞与活塞杆的直径，确定液压泵的流量； 注：以液压缸作用力为主的设计，按此顺序进行。以液压缸运动速度为主的设计，第（3）步应根据液压缸的工作速度选用工作油的流量．确定活塞及活塞杆直径；第(4)步根据液压缸压力，活塞及活塞杆直径，确定液压泵的压力。因为活塞与活塞杆直径对液压缸作用力和运动速度都有影响。因此确定工作油液的压力和流量时，应作综合考虑。 (5)选择缸筒材料，计算外径； (6)选择缸盖和缸底的结构形式计算它们的厚度及其与缸筒的连接强度； (7)活塞杆直径与液压缸最大工作长度之比大于1：10 时（即l＞10d），应进行活塞杆纵向弯曲强度的校核； (8)必要时，设计缓冲、徘气、防尘等装置； (9)绘制液压缸装配图和零件图； (10)审定全部设计计算资料、图纸及其他技术文件。 2.5 液压缸承载力的计算 本次设计的参数是举升高度H=8m,采用6组剪叉杆的举升机构，剪叉杆的长度L=2m.额定举升重量为1000kg. 油缸推力的计算 (A) 如图A所示：NM 、KL表示起升液压缸，该结构主要用于起升多层升降平台，是比较简单的形式之一。建立以A固定支点为坐标原点，AD为X轴，AC为Y轴的直角坐标系。其中剪叉杆与水平线夹角为θ。为便于分析液压油缸在机构中的作用，拆去油缸，以NM、KL代替，已油缸的推力F作用于两销D点NM、KL，其中N、M、K、L分别位于剪叉杆的1/4处。通过公式可以推导出液压缸的推力。本升降机采用2个液压缸，每侧各有一个。设计要求升降机的额定载荷为1000kg。举升工作臂与工作台的自重约为500kg。 现在对举升机的单侧工作臂及单侧工作台进行分析。由于只有一个液压缸了，单侧载荷及单侧自重为P=1/2х(1000+500)=750kg.现对剪叉臂CH进行受力分析。其受力分析图如下： 对整体受力分析可知：Fhy=Fcy=2/P=2/750*10=3750N (取g=10N) 对点C取矩得：F推*CM*cosθ=Fhy*CHcosθ. 由前面可知：FM=1/4CH.故得F推=4Fhy=4*3750=15000N=15KN。 因为所求的推力F是在静止时并且冰洁载荷均匀分布在单侧工作台上的，但实际上举升机在工作的过程中是一个运动的受力过程的，是动载荷，并且载荷不一定均匀的分布在工作台上的，可能会集中在其中的一端上的，所以为了确保在各种工况下都能将额定载荷安全平稳的举升起来，使举升机够能够正常工作，现去液压缸的安全系数为2，故选择液压缸的推理为F=30KN。 2.6 液压缸的设计和计算 2.6.1液压缸工作压力的确定 液压缸所能克服的最大负载力F与有效工作面积A的关系为 F=AP 式中F-----液压缸最大负载（为工作负载、摩擦力和惯性力之和）； P----液压缸工作压力； A----液压缸活塞有效工作面积； 若系统的额定压力已确定，则取系统压力为设计压力，液压缸的工作压力课根据最大负载参照表4-1选取，选择适当的工作压力是一个很重要的问题，应从结构尺寸、经济性等方面进行全面考虑。压力选得过低，系统所需流量大，对工作平稳性、可靠性、密封性及降低噪声有利，但会使液压缸内经增大、质量增大；反之，压力选得过高，会使密封复杂化，并且对液压缸的强度、刚度要求高，同时会导致换向冲击大等缺点，对液压缸的制造精度要求提高，使容积效率降低，优点是可以减小液压缸尺寸。应综合各种因素，合理确定工作压力。 液压件的额定压力是指在指定的工作条件下液压件能够长期正常工作的压力，又称公称压力。液压缸设计压力的数值应等于额顶压力的值。 表4-1 不同负载条件下的工作压力 负载F/KN <5 5~10 10~20 20~30 30~50 >50 液压缸的工作压力p/MPa <0.8~1 1.5~2 2.5~3 3~4 4~5 ≥5 由前面计算所得的油缸的推力F=30KN，参考表4-1，可知，选择液压缸的工作压力为4MPa。 1、 液压缸缸筒的设计和计算: 缸筒是液压缸的主体零件，它与端盖、缸底、油口等零件构成密封的容腔，用以容纳压力油，同时它还是活塞的运动轨道。设计液压缸缸筒时，应正确确定各部分的尺寸，保证液压缸有足够的输出力、运动速度和有效行程，同时还必须有一定的强度，能够承受也压力、负载力和干扰力等冲击力。另外，缸筒的内表面应具有合适的配合精度、表面粗糙度和几何精度，以保证液压缸的密封性、运动平稳性和耐用性。 1、 液压缸内径D的计算： 计算液压缸内径和活塞杆直径均与设备的类型有关。例如机床类，对于较大的机床（拉床、刨床和研磨机等）一定要满足牵引力的要求，计算时以力为主；对于轻载高速的机床一定要满足速度，计算时以速度为主，而本次液压缸的内经主要以力为主来计算的。 根据液压缸的载荷力和系统工作压力计算。 D=3.57х10-2-х(F/P)-2 式中 D----液压缸内经（m） F----液压缸推力（KN） P----选定的系统工作压力（MPa） 把液压缸的推力F=30KN,选定的工作压力P=4MPa;代入上式可得: D=3.57х10-2-х(30/4)-2=0.09776m=97.79mm 参考活塞杆直径d系列（GB/T2348-1993） (mm) 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 ---- ---- ---- ---- 根据上表可知，圆整成标准值后，得D=100mm,故取液压缸内径的值 D=100mm. 2、 缸筒壁厚及缸筒外径的计算： a. 缸筒厚壁的计算 对低压系统中或≥16时，缸筒壁厚一般按薄壁筒计算 （m） = 式中---缸筒壁厚，　（ｍ）； ---缸筒内径　　　（ｍ）； ---缸筒试验压力，ＭＰａ，液压缸的额定压力16Mpa时的=1.5，额定压力>16Mpa时的=1.25; ----材料许用应力,MPa 为材料的抗拉强度，为安全系数,n=3.5～5,这里取=5。 选用45号钢，并且调质241～２８５ＨＢ，查阅《工程力学》刘静香著可知４５号钢的抗拉强度=530～５９８ＭＰａ，现取=560MPa，故： = =560／５=112MPa 由于液压缸的工作压力P=4MPa<16MPa, 故取=1.5=1.5х4=6MPa. 所以 =*D/(2)=6х0.1/(2х112)=0.0026m=2.6mm 而缸筒外径D1的计算公式： D1=D+2 把缸筒内径D及计算出的缸壁厚度的数据带入，可得： D1=100+2х2.6=105. 产品系列代号 额定压力Pn/MPa 缸筒内径D 40 50 63 80 100 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 450 材料 缸筒外径D1 A型 16 50 60 76 95 121 146 168 194 219 245 S20 20 50 60 76 95 121 146 168 194 219 245 S45 25 50 60 83 102 121 152 168 194 219 245 S45 32 54 63.5 83 102 127 152 168 194 219 245 S45 B型 16 50 63.5 76 95 121 152 168 194 219 245 273 299 C型 20 152 168 194 245 267 298 324 368 419 470 521 D型 25 50 56 70 89 112 139 156 179 201 223 245 287 322 367 40 50 59 74.5 95 118 148 166 189 213 237 272 309 346 396 E型 25 50 60 78 100 125 150 170 194 220 244 267 305 330 381 35 50 62 83 100 125 160 178 203 230 254 273 324 368 406 F型 25 57 70 83 102 127 150 180 194 219 245 273 325 351 402 450 500 S45 G型 10 50 63.5 95 114 140 159 180 200 219 245 S35 参考上表的标准液压缸的缸筒外径系列表，可知，本次设计选择液压缸的缸筒外径D1=114mm,由于D1=D+2,可得缸筒厚壁： =（ D1-D）/2=(114-100)/2=7mm 3、 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。 2、 活塞杆的设计与计算： 活塞杆是液压缸专递动力的主要零部件，它要承受拉力、压力、弯力和震动冲击等多种作用，必须有足够的强度和刚度。 1、活塞杆直径的计算： d=(1/3～1/5)Ｄ 式中ｄ――活塞杆直径，ｍｍ 　　Ｄ――液压缸缸筒内径，ｍｍ 把数据Ｄ=100mm带入，可得活塞杆直径d的取值范围： d=(1/3～1/5)Ｄ=(1/3～1/5) х100=33.34～２０　　ｍｍ 根据下表来圆整活塞杆直径 活塞杆直径ｄ系列（ＧＢ/T2348-1993） mm 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 由于活塞杆是空心的，选择空心活塞空的直径d1=60mm,根据上表圆整后选取活塞杆直径d=80mm 2、活塞杆强度校核： 45号钢的许用应力= =560/1.5=373Mpa 式中 d---活塞杆直径； F---液压缸负载； ----活塞杆材料许用应力，= ，为材料的抗拉强度，为安全系数，一般取1.4； ---空心活塞孔径，对实心杆=0。 =1.5，F=30000N，=60 mm =0.06084 m=60.84 mm，而d=80，故d>60.84 mm，活塞杆强度符合要求. 故选择活塞杆直径d=80mm满足强度要求。 3、 活塞杆的结构设计： 活塞杆的外端头部与负载的拖动机构相连接，为了避免活塞杆在工作中产生偏心负载力，适应液压缸的安装要求，提高其作用效率，应根据负载的具体情况，选择适当的活塞杆端部结构，见下表： 活塞杆端部结构 根据本次设计的负载情况及其他因素，选择活塞杆端部结构为单耳环。 采用单耳环型连接，活塞杆端部耳环尺寸的选择，见下表 端部尺寸（耳环型连接） （mm） 根据缸径D=100mm,工作压力P=4MPa,单耳环材料选用45号钢，并参考上表可得： CD=MR1=40mm ,EW=1.2CD=48mm. 液压缸活塞杆的螺纹尺寸的选择: 压缸活塞杆螺纹尺寸系列（mm） 压缸活塞杆螺纹形式（GB/T2350-1980） 结合本次设计的参数，选择活塞杆螺纹尺寸直径与螺DхL为M36х2，螺纹长L为短型50mm. 4、活塞杆的导向、密封与防尘： 常见的活塞杆的密封与防尘结构如下表： 本次设计中活塞杆与防尘结构采用O型密封圈形式的O型密封圈 液压缸工作行程S的确定:液压缸工作行程长度可以根据执行机构实际工作的最大行程确定，并参照表5-2选取标准值，液压缸活塞行程参数优先次序按表5-2中的第1、第2、第3选用。 由于设计举升高度为H=8米，剪叉杆与水平线的夹角θ，θ的变化范围是0。~42。 选取干的长度为2米，液压缸安装如图所示的M、N点。而N、M点在剪叉杆的1/4长度位置，当举升高度为8米时，液压缸的行程S至少要等于NM的长度: 即S≥NM. 而NM=HD/4,HD=H/3=8/3,所以S≥NM=2/3 =0.667m=667mm. 由上表可知，选择液压缸的工作行程S=800mm. 四、液压缸工作流量的确定： 计算液压缸工作需要流量由一下公式计算可得： Q=πd2S/4t 式中S---液压缸工作时最大行程（dm） d---活塞杆直径（dm） t---活塞伸到工作时的最大行程所用的时间（min） Q---额定流量 考虑到工作台上升的稳定性，选取平台上升8米所需要的时间为100s，则平台上升速度为8000/100=80mm/s,所以根据活塞直径d=100mm,活塞运动到工作平台上升最高位置时所需要时间t=100s,此时活塞行程为S=667.67mm,将这些数据代入公式Q=πd2S/4t 得： Q=πd2S/4t=3.14х12 х6.6767/（4х100/60）=3.144L/min 五、活塞的设计： 由于活塞在液压力的作用下，沿缸筒往复滑动，因此，它与缸筒的配合应适当，既不能过紧，也不能间隙过大。配合过紧，不仅使最低启动压力增大，降低机械效率，而且容易损坏缸筒和活塞的表面配合，间隙过大，会引起液压缸内部泄漏，降低容积效率，是液压缸达不到要求的设计性能。因此在结构上映慎重考虑。一般常用的密封结构及特点见下表 结合本设计的情况。活塞与缸底的密封结构选择O型密封圈的第一种 活塞与活塞杆的连接方式见下表 本此选择螺纹连接的第一种连接形式。 六、导向套的设计与计算： 1、最小导向长度H的确定： 当活塞杆全部伸出时，从活塞支撑面中点到导向套滑动面中点的距离称为最小导向长度。如果导向长度过短。将使液压缸因间隙引起的初始挠度增大，影响液压缸的工作性能和稳定性。因此，在设计时必须保证液压缸有一定的最小导向长度。对于一般液压缸，最小导向长度应满足下式要求： H≥L/20+D/2 式中 L---最大工作行程（m） D---缸筒内径（m） 由前面的数据可知，L=0.8m,D=0.1m,代入公式H≥L/20+D/2 得： H≥L/20+D/2=0.8/20+0.1/2=0.09m=90mm 活塞宽度B的计算： 活塞宽度B取 B=(0.6～1.0)D=(0.6～1.0)х100=(60～100) mm 取B=80mm 导向套滑动面的长度A，在缸径小于80mm时取 A=(0.6～1.0)D 当缸径大于80mm时取 A=(0.6～1.0)ｄ 由前面的数据可知，D=100mm>80mm.故取A=(0.6～1.0)ｄ=(0.6～1.0)х36=21.6～３６ｍｍ 取Ａ=30mm. 中隔圈K的长度C: 由公式H=1/2(A+B)+C,得：C=H-1/2(A+B)=100-1/2(30+80)=45mm 2、导向套的结构： 导向套有普通导向套、易拆导向套、球面导向套、静压导向套等，可按工作情况适当选取。 （1）普通导向套： 这种导向套安装在支撑座或端盖上，油槽内的压力油起润滑作用并可以张开密封圈唇边而起密封作用。 （２）易拆导向套： 这种导向套用螺钉或螺纹固定在端盖上。当导向套和密封圈磨损而需要更换时，不必拆卸段该和活塞杆就能进行，维修十分方便。它适用于工作条件比较恶劣，需要经常更换导向套和密封圈而又不允许拆卸液压缸的情况下。 （3）球面导向套： 这种导向套的外球面和端盖接触，当活塞杆受一偏心负载而引起方向偏斜时，导向套可以自动调位，使向套轴线始终与运动方向一致，不产生“憋径”现象。这样，不仅保证了活塞杆的顺利工作，而且导向套的内孔磨损也比较均匀。 （4）静压导向套： 活塞杆往复运动频率高、速度快、震动大的液压缸。可以采用静压导向套。由于活塞杆与导向套之间有压力油膜，不存在它们之间的直接接触，而是在压力油中浮动，所以摩擦系数小、无磨损、能吸收震动、同心高度，但制造复杂，要有专用的静压系统。 常见的导向套结构图见下表： 本次设计采用普通导向套，安装在端盖上。 七、液压缸油口的设计： 油口孔是压力油进出液压缸的直接通道，虽然只是一个孔，但不能轻视其作用。如果孔小了，不仅造成进油时流量供不应求，影响液压缸的活塞运动速度，而且会造成回油时受阻，形成背压，影响活塞的退回速度，减少液压缸的负载能力。对液压缸往复运动要求较严格的设计，一定要计算孔径的大小。 液压缸的进出油口。可以布置在缸筒和前后端盖上。对于活塞杆固定的液压缸，进出油口可以设在活塞杆端部。如果液压缸无专门的排气装置，进出油口应设在液压缸的最高处，以便空气能从液压缸排出。液压缸进出油口的连接形式有螺纹、方形法兰和矩形法兰等，液压缸进出油口的形式见下表： 本次设计的液压缸油口布置在缸筒上，油口孔直径do根据活塞最大运动速度Vmax和油口最高流速Vo定： do=0.13(Vmax/vo)0.5 式中D—液压缸内经，m Vmax--液压缸最大输出速度，m/min; Vo---油口液流速度，m/s,一般不大于5 m/s. 由于活塞运动受结构的限制，它的运动速度范围是：0.1～０.２ｍ／ｓ<Ｖ<１ｍ／ｓ．在此取活塞最大运动速度Ｖｍax=0.9m/s,取油口液流最高速度Vo=3m/s, 由公式do=0.13(Vmax/vo)0.5= do=0.13(0.9/3)0.5=7.12mm. 参考国家标准GB/T2878-93规定了液压缸进出油口螺纹连接的油口尺寸系列，见下表 故取液压缸进出油口的螺纹尺寸为M8х1 Do=8mm 八、端盖和缸底的设计计算： 在单塞杆液压缸中，有活塞杆通过的缸盖称为端盖，无活塞杆通过的端盖称为缸头或缸底。端盖、缸底与缸筒构成密封的压力容腔，它不仅要有足够的强度以承受液压力，而且必须具备一定的连接强度，端盖上有活塞杆导孔及防尘圈、密封圈槽，还有连接螺钉孔，受力情况比较复杂，设计得不好容易损坏。 1、缸底厚度h的计算： 缸底分平底缸、椭圆缸底，半球型缸底。本次设计采用平底缸底。 对于平型缸底，缸底无油孔时， ｈ=0.433D(Py/)0.5 (m) 式中--缸底材料的许用应力，MPa； Py—试验压力，Py=1.5P=1.5х4=6MPa; =112MPa; 把这些数据带入公式ｈ=0.433D(Py/)0.5，得： ｈ=0.433D(6/112)0.5=0.010m=10mm 2、端盖的结构 端盖在结构上除要解决与缸底的连接与密封外，还必须考虑活塞杆的导向，密封和防尘等问题。 缸体端部的连接形式及结构，见下表： 本次选择焊接的连接形式。 九、密封件的选用： 液压缸工作中要达到零泄漏、摩擦小和耐磨损的要求。在设计中，正确的选择密封件、导向套和防尘圈的结构形式和材料是很重要的。从现代的密封技术来分析，液压缸的活塞和活塞杆及其它们的密封、导向和防尘等应为一个综合的密封系统来考虑，只有具有可靠的密封系统，才能使液压缸有良好的工作状态和理想的使用寿命。 在液压元件中，对液压缸的密封要求是比较高的，特别是一些特殊液压缸，如摆动液压缸等。液压缸中不仅有静密封，更多的部位是动密封，而且工作压力高，这就要求密封件的密封性要好，耐磨损，对温度的适应范围大，要求弹性好，永久变形小，有适当的机械强度，摩擦阻力小，容易制造和拆卸，能随压力的升高而提高密封性能和利于自动补偿磨损。 密封件一般按断面形状分类，有O型、Y型、U型、V型、J型、L型等，除O性外，其他都属于唇形密封件。 十、防尘圈 防尘圈设置于活塞干或柱塞密封外侧，用于防止外界尘埃、沙粒等义务浸入液压缸，从而可以防止液压油被污染导致元件磨损。参考《液压缸活塞杆用防尘圈沟槽形式、尺寸和公差》国家标准（GB/10708.3-89）. 十一、液压缸的安装连接结构 液压缸的安装链接结构包括液压缸的安装结构、液压缸进出油口的连接等。 1.液压缸的安装形式 液压缸的安装形式很多 ，但大致可以分为两类。 （1）轴线固定类 这类安装形式的液压缸在工作时，轴线位置固定不变。机床上的液压缸绝大多数是采用这种安装形式。 ①通用拉杆式 在两端盖上钻除通孔，用双头螺杆将缸和安装座连接拉紧。一般用于短行程、压力低的液压缸。 ②法兰式 用液压缸上的法兰将其固定在机器上。 ③支座式 将液压缸头尾两端的凸缘与支撑座紧固在一起。支座可置于液压缸左右的径向、切向，也可以置于轴向底部的前后端盖。 （2）周线摆动类 液压缸在做往复运动时，由于机构的相互作用使其轴线产生摆动，达到调整位置和方向的要求。安装这类液压缸，安装形式也只能采用使其能摆动的铰链方式。工程机械、农业机械‘翻斗汽车和船舶甲板机械等所用的液压缸多用这类安装形式。 ①耳轴式 将固定在液压缸上的铰轴安装在机械的轴座内，是液压缸轴线能在某个平面内自由摆动。 ②耳环式 将液压缸的耳环与机械上的耳环用销轴连接在一起，是液压缸能在某个平面内自由摆动。耳环在液压缸的尾部，可以是单耳环，也可以是双耳环，还可以做成带关节轴承的单耳环或双耳环。 ③球头式 将液压缸尾部的球头与机械上的球座连接在一起，使液压缸能在一定的空间维角范围内任意摆动。 设计中常见的几种液压缸安装形式，见下表 本次设计采用周线固定类的支座式。 2.7 液压缸主要零件的材料和技术要求 2.7.1缸体 1.缸体的材料 液压缸缸体的常用材料为20、35和45号无缝钢管。因20号钢的力学性能略低，且不能调质，应用较少。当缸筒与缸底、缸头、接管头或耳轴等件焊接时，则应采用焊接性能较好的35号钢，粗加工后调质。一般情况下均采用45号钢，并调质到241～２８５ＨＢ。 缸体的毛坯也可采用锻钢、铸钢或铸铁件。铸钢一般采用ZG25、ZG35和ZG45等。铸铁可采用HT200～HT350之间的几个牌号或球墨铸铁QT500-05、QT600-02等。 特殊情况下，可采用铝合金等材料。 ２、技术要求（参见下图） ①内径用H8～Ｈ9的配合 ②缸体内经D的圆度公差值可按9、10或11级精度选取，圆柱度公差值可按8级精度选取 ③缸体端面T的垂直度公差值可按7级精度选取 ④内表面母线直线度在500mm长度上不大于0.03mm ⑤缸体与端盖采用螺纹连接时，螺纹采用6H级精度 ⑥为防止腐蚀和提高寿命，内径表面可以镀0.03～０.04mm厚的硬铬，镀后在进行珩磨或抛光，缸体外涂耐蚀油漆。 ⑦当缸体带有耳环或销轴时，孔径D1或轴径d2的中心线对缸体内孔轴线的垂直度公差应按9级精度选取。 2.7.2活塞 1、活塞的材料 径向较小的整体式活塞一般采用35钢、45钢；其他常用耐磨铸铁、灰铸铁HT300、HT350钢以及铝合金等。 2、主要表面粗糙度 活塞外圆柱度表面粗糙度Ra为0.8～１.６µｍ. 3、技术要求（参见下表） ⑴外径D的圆度、圆柱度公差值，按9、10或11级精度选取。 ⑵外径D对内经D1的径向圆跳动公差值按7、8级精度选取。 ⑶端面T对内孔D1轴线的垂直公差值，应按7级精度选取。 ⑷活塞外径用橡胶密封时可取f7～f9配合，内孔与活塞的配合可取H8. 2.7.3活塞杆 1. 材料 实心活塞杆材料为35、45钢；空心活塞杆材料为35、45钢的无缝钢管。 2. 主要表面粗糙度 干外圆柱面粗糙度Ra为0.4～0.8µｍ. 3.技术要求（参见下表） ①活塞杆的热处理：粗加工后调质到硬度为229～285HB，必要时，再经高火淬，硬度达45～55HRC ②活塞杆d和d2的圆度公差值，按9、10或11级精度选取；活塞杆d的圆柱度公差值，应按8级精度选取。 ③外径表面直线度早500长度上不大于0.03mm. ④端面D的垂直公差值，则应按7级精度选取。 ⑤d3对d的径向圆跳动不大于0.01mm ⑥活塞杆与导向套采用H8/f7配合，与活塞的连接可采用H8/h8配合。 ⑦活塞杆上若有连接销孔时，该孔径应按H11级加工。该孔轴线与活塞杆轴线的直线度公差值，按6级精度选取。 ⑧活塞杆上的螺纹一般按6级精度加工；如载荷较小时，允许按7级或8级精度制造 ⑨活塞杆上下表面必要时可以镀铬，镀层厚度约为0.05mm.镀后抛光。 2.7.4缸盖 1、缸盖的材料 常用35、36号锻钢或ZG35、ZG45铸钢或TH200、TH350铸铁等材料。当缸盖本身又是活塞杆的导向套时，缸盖最好选用铸铁。同时，应在导向表面上熔堆黄铜、青铜或其他耐磨材料。 2、主要表面粗糙度 配合表面粗糙度Ra为0.8～１.６µｍ。 3、技术要求 ①直径d、D2、D3的圆柱度公差应按9、10、11级精度选取。 ②D2、D3与d同轴度公差值不大于0.03mm. ③端面A、B对孔轴线的垂直度公差值按7级精度选取 4、主要表面粗糙度 导向表面粗糙度Ra为0.63～１.25µｍ。 5、技术要求 ①导向套的长度一般取活塞杆直径的60%～100% ②外径与内径的同轴度不大于内孔公差之半。 ③导向套内经的配合，一般为H8/f9或H9/f9. 五、导向套材料 导向套常用青铜、耐磨铸铁、球墨铸铁和聚四氟乙烯。 第3章 绘制液压系统的工作原理图 3.1基本方案的制定 3.1.1基本方案的制定 在液压系统中，液压执行元件确定之后，其运动方向和运动速度的控制是拟定液压回路的核心问题。在本次设计中，液压缸的运动方向和运动速度的控制需要通过液压元件来调节液压油的流量和系统的压力来调节的；另外根据实际的要求还需要在适当的位置制动，满足工作平台在任意高度停留。因此，在绘制液压系统图之前，需要确定各个系统的基本回路。 （1）调速方案制定 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密封空间的容积变化来实现的。相应的调速方式有截流调速、容积调速以及二者结合起来的容积节流调速。在本系统中普遍采用节流阀来限定流速，以控制举升系统的下降速度。 （2）压力控制方案制定 液压执行元件工作时，要求系统保持的工作压力和在一定的压力范围内工作。本系统所采用的压力控制方案，由定量泵供油，用溢流阀调节所需要的压力，并保持恒定。 （3）平台制动方案制定 工作平台上升过程中，为保证平台能够平稳的停靠在高空某个位置，因此平台的制动系统非常重要。在液压系统中，系统是靠在一定压力情况下，高油压不断的输入执行机构进行工作的。根据这一点可以切断高油压的供给，保持原来的高压环境，进而就可以控制液压执行元件了。在升降机的紧锁回路中除用平衡阀锁外，还用夜空单向阀紧锁。 3.1.2虽然各类阀的作用和特点不同，但选择所有控制阀皆具有如下共性 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。 3.1.3液压阀选择的原则 液压阀是任何一个液压系统的