升降機設計說明書

廣西工學院畢業(yè)設計說明書第1章 升降機的發(fā)展情況21.1升降機在生產和生活中的作用和意義21.2升降機國內外的研究發(fā)展情況2第二章 液壓缸的設計計算62.1 設計內容62.2 液壓缸的類型及安裝連接方式選擇72.3 液壓缸的設計原則82.4 液壓缸的設計步驟82.5 液壓缸承載力的計算92.6 液壓缸的設計和計算112.6.1液壓缸工作壓力的確定112.7 液壓缸主要零件的材料和技術要求322.7.1缸體322.7.2活塞332.7.3活塞桿342.7.4缸蓋35第3章 繪制液壓系統的工作原理圖373.1基本方案的制定373.1.1基本方案的制定373.1.2雖然各類閥的作用和特點不同，但選擇所有控制閥皆具有如下共性373.1.3液壓閥選擇的原則383.1.4液壓系統工作原理圖的繪制40第4章 液壓系統舉動裝置的設計414.1 液壓系統的設計414.1.1.泵的選取414.1.3油箱及其附件的選擇444.1.4過濾器48感謝詞51主要參考文獻52第1章 升降機的發(fā)展情況1.1升降機在生產和生活中的作用和意義液壓升降機不論是在工業(yè)生產還是我們的日常生活中都有著重要的作用。給我們帶來的利益是非常的多。升降機的功能特色是非常多的，在我們生活中我們在很多的商務大廈都會用到電梯，升降機就如電梯的性能大同小異，我們在使用升降機的時候也可以針對自己的需求對升降機進行設置?？梢娚禉C對我們作用是相當的大。 我們生產力的不斷加大，生活的不斷改善，對升降機的需求也就在不斷的增多，生活中的每個角落升降機的應用都會給我們帶來客觀的利益。 液壓升降機在我們生產中的應用已經非常的普遍了，而且在我們生產中有著重要的作用，尤其是貨物高空操作?，F在經濟不斷的發(fā)展，順應社會的需求，生產力不斷的加大，而且現在高空操作也是比較多的，所以升降機在我們進行高空操作的時候就給我們帶來的重要的作用。 液壓升降機就是上下操作，而且可以給我們提供一個安全穩(wěn)定的平臺。我們在高空作業(yè)的時候可以給我們的安全提供保障。 液壓升降機不僅在生產中有著重要的作用，在我們生活中的應用也是非常的重要的，而且非常的普及。在酒店、賓館、影院等等公共休閑娛樂場所我們都知道干凈舒適是第一，所以保持干凈是我們必須的。升降機在這里清潔、燈具維修換修、設備的調試安裝維護保養(yǎng)都是非常的重要的。1.2升降機國內外的研究發(fā)展情況（1）、國內發(fā)展情況：改革開放三十年以來,我國城市建設發(fā)展突飛猛進，有利的帶動了我國升降機產業(yè)的發(fā)展,升降機做為人們出行的垂直交通工具已經隨處可見。引進外資，合作辦廠1978年，黨的十一屆三中全會作出了實行改革開放的重大決策。我們從獨立研發(fā)、生產、安裝升降機階段發(fā)展到引進外資開辦升降機廠，大批合資升降機企業(yè)拔地而起。如：1980年7月4日創(chuàng)建的中國迅達升降機有限公司，是由中國建筑機械總公司、瑞士迅達股份有限公司、香港怡和迅達（遠東）股份有限公司3方合資組建，這是我國改革開放以來機械行業(yè)第一家合資企業(yè)。該公司的建立在中國升降機行業(yè)相繼掀起了引進外資的熱潮；1984年12月1日，天津市升降機公司、中國國際信托投資公司與美國奧的斯升降機公司合資組建的天津奧的斯升降機有限公司正式開業(yè)。引進外資，合作辦廠不僅有利于我國本地升降機行業(yè)的進一步發(fā)展，對于推動我國城市發(fā)展建設也有重大深遠的影響。從自1979年至今升降機的產量有了飛速的增長：不僅如此產品的結構也發(fā)生了明顯的變化：老的直流升降機已被淘汰，交流雙速梯、acvv交流調速梯逐漸被vvvf交流變頻變壓調速升降機所取代，控制系統已在大量采用plc和微電腦控制技術，最高梯速已達到4m/s；行業(yè)出現了翻天覆地的變化：升降機企業(yè)的生產條件、員工素質、管理水平有了極大的改善與提高。為什么我們的科技能夠提高的那么快，這不能不歸功于黨的十一屆三中全會確定的以經濟建設為中心的總方針。沒有大規(guī)模的經濟建設，就沒有今天的升降機市場，自然就沒有今天的升降機行業(yè)。其次，不能不歸功于改革開放的政策。改革開放后，黨中央和國務院開放了上海、寧波、溫州、福州、廣州、等多個城市特區(qū)。從1985年起，又相繼在長江三角洲，珠江三角洲，閩東南地區(qū)和環(huán)渤海地區(qū)開辟經濟開放區(qū)。根據升降機行業(yè)的特殊性，這些地區(qū)也必將成為我國升降機行業(yè)發(fā)展集中地。隨著大批升降機企業(yè)的創(chuàng)建，我國升降機行業(yè)在技術、管理也不斷規(guī)范。1984年6月，中國建筑機械化協會建筑機械制造協會升降機分會成立大會在西安市召開，升降機分會為三級協會，也就是現在中國升降機協會的前身。1986年1月1日，“中國建筑機械化協會建筑機械制造協會升降機分會”更名為“中國建筑機械化協會升降機協會”，升降機協會升級為二級協會，這是升降機行業(yè)發(fā)展史上的一個里程碑。從此升降機行業(yè)第一次有了自己的行業(yè)組織。1987年，國家標準GB 7588-87升降機制造與安裝安全規(guī)范發(fā)布。該標準等同采用歐洲標準EN81-1升降機制造與安裝安全規(guī)范（1985年12月修訂版）。該標準對保障升降機的制造與安裝質量有十分重要的意義。 改革開放的第一個十年是我國升降機行業(yè)的萌芽期、升降機產業(yè)鏈形成的初級階段。穩(wěn)步發(fā)展,不斷創(chuàng)新 改革開放后的第二個十年可以說是中國升降機行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展,不斷創(chuàng)新的十年。經過改革開放第一個十年，我國升降機行業(yè)在吸收國際升降機新技術的同時，相關的管理體制也在不斷的完善。1990年1月16日由中國質量管理協會用戶委員會等單位組織的全國首次國產升降機質量用戶評價新聞發(fā)布會在北京召開。會議發(fā)布了產品質量較好的企業(yè)和服務質量較好的企業(yè)的名單。評價范圍是全國28個省、市、自治區(qū)1986年以來安裝使用的國產升降機，1150家用戶參與了評價。1991年3月升降機標準制訂修訂協調會在廊坊市中國建研院機械化所召開。會議確定1991年將制訂國家標準升降機產品型號編制辦法，自動扶梯分類，自動扶梯技術條件，自動扶梯試驗方法、自動扶梯安裝驗收規(guī)程；修訂國家標準GB7588-87升降機制造與安裝安全規(guī)范，GB10060-88升降機安裝與驗收規(guī)范，另外還將制訂3項行業(yè)標準：船用升降機，液壓升降機，升降機導軌檢驗規(guī)則。1992年3月2324日升降機協會第2屆理事會工作會議在杭州市舉行，會議承辦單位是上鋼三廠工貿總公司。20名理事和2名名譽理事出席了會議。杜宗翰理事長作了“升降機行業(yè)目前形勢”的報告，任天笑副理事長兼秘書長作了“中國升降機協會報批情況及有待研究的幾個問題”的報告。會議指出，升降機協會在社團清理整頓后經建設部（1991）751號文批準，并經民政部審查予以登記，于1991年12月22日獲得了中華人民共和國社會團體登記證（社證字第0866號），從而成為中國升降機協會（一級協會），這是升降機界的一大喜事。改革開放政策實施以來，我國城市建設發(fā)展突飛猛進，更有利的帶動了我國升降機產業(yè)的發(fā)展，1997年取得了升降機總產量與上年持平、總產值繼續(xù)增長的好成績，由此證明我國升降機行業(yè)更加成熟，適應市場變化和把握機遇的能力已大大提高。1998年，蘇州江南升降機有限公司民族品牌的升降機、自動扶梯和自動人行道已銷售到馬來西亞、泰國、菲律賓、印度尼西亞、新加坡、孟加拉國、阿聯酋、埃及、敘利亞、土耳其、阿根廷、澳大利亞、德國、英國、荷蘭、意大利、葡萄牙、希臘等近20個國家及臺灣、澳門地區(qū)，我國升降機產量突破3.02萬臺。迅猛發(fā)展，日新月異 隨著我國經濟的快速發(fā)展、城市化建設的不斷完善，升降機已不只存在于高檔商務寫字樓、大酒店、商城普及到高層住宅樓，同時也走進人們生活的多個角落，成為城市建筑中不可缺少的垂直交通工具。中國升降機行業(yè)之所以迅猛發(fā)展，日新月異，其根本的原因就是黨的十一屆三中全會推出的改革開放的大政方針，改革開放加快了中國發(fā)展的步伐。但由于經濟發(fā)展不平衡，造成我國升降機行業(yè)發(fā)展的區(qū)域性。升降機生產中心主要在華東和華南地區(qū)，華東地區(qū)以上海為中心，輻射蘇州、杭州、無錫、寧波一帶長江三角洲，華南地區(qū)以廣州為中心輻射東莞、中山、佛山一帶珠江三角洲。華東是中國升降機產業(yè)的發(fā)源地，華南區(qū)域的升降機產業(yè)起步較晚，很多企業(yè)是隨著廣州改革開放的發(fā)展興起。各主要中心省市相比，江浙一帶市場容量更大，升降機產業(yè)發(fā)展勢頭更猛，特別是蘇州，蘇州整梯年產量占國內升降機市場的三分之一，而配件產品中，扶梯零配件年產量占全國市場的三分之一以上，升降機零配件的年產量也已經超過四分之一。蘇州已經成為中國最集中的升降機生產制造基地之一，在中國升降機行業(yè)發(fā)展過程中具有舉足輕重的地位。我國有13億人口，在用升降機的人均擁有量是世界平均數的1/3，是發(fā)達國家的1/10。巨大的升降機市場吸引了全世界幾乎所有升降機企業(yè)的關注。2007年中國政府出臺了一系列經濟政策，加強宏觀調控力度，使升降機市場逐步走向穩(wěn)健和規(guī)范軌道。中國大陸升降機市場在健康發(fā)展的同時穩(wěn)步攀升，升降機產銷量達到了21.6萬臺，比上年凈增4.8萬臺，增幅為28%，這是在我國升降機產量持續(xù)走高的基礎上又一次創(chuàng)造了歷史新高，超過了全世界升降機產量的一半。據統計， 2007年我國安裝驗收升降機146999臺，同比增長24%。截止2007年底，全國在用升降機達917313臺。中國已經成為全球最大的升降機市場。 到2008年底，我國在用升降機量已超過100萬臺。中國目前不但是全球最大的升降機生產基地和消費市場，也是擁有升降機最多的國家之一。現在我國升降機生產力不斷提高，質量也被國際市場所認可，不但能夠滿足國內市場需求，國際市場的供應能力也在加強。 （2）、世界升降機發(fā)展現狀和升降機發(fā)展趨向近20年世界工程升降機行業(yè)發(fā)生了很大變化。RT(越野輪胎升降機)和AT(全地面升降機)產品的迅速發(fā)展，打破了原有產品與市場格局，在 經濟發(fā)展及市場激烈競爭沖擊下，導致世界工程升降機市場進一步趨向一體化。目前世界工程升降機年銷售額已達75億美元左右。主要生產國為美國、日本、德國、法國、意大利等，世界頂級公司有10多家，主要集中在北美、日本（亞洲）和歐洲。 美國既是工程升降機的主 要生產國，又是最大的世界市場之一。但由于日本、德國升降機工業(yè)的迅速發(fā)展及RT和AT產品的興起，美國廠商曾在20世紀6070年代世界市 場中占有的主導地位正逐步受到削弱，從而形成美國、日本和德國三足鼎立之勢。近幾年美國經濟回升，市場活躍，外國廠商紛紛參與競爭。 美國制造商的實力也有所增強，特雷克斯升降機公司的崛起即是例證。特雷克斯升降機公司前身是美國科林升降機廠。1995年以來，其通過一 系列的兼并活動，已發(fā)展成為世界頂級公司之一。 日本從20世紀70年代起成為工程升降機生產大國，產品質量和數量提高很快，已出口到歐美市場，年總產量居世界第一。自1992年以來，由于受日元升值、國內基建投資下降和亞洲金融危機影響，年產量呈下降趨勢。目前日本市場年需求量為3000臺左右。歐洲是潛力很大的市場，歐洲各工業(yè)國既是工程升降機的出口國，也是重要的進口國。德國是最大的歐洲市場，其次為英國、法國、意大利等國。在德國AT產品市場份額中，利勃海爾占53%，格魯夫占 16%，德馬泰克占14%，多田野和特雷克斯各占10%和5%左右。 國外工程升降機行業(yè)的聯合風潮 升降機制造業(yè)中的聯合之風與汽 車業(yè)很相似，在汽車行業(yè)中，通用汽車、福特、雷諾、寶馬、梅賽德斯、大眾等大公司都走上了聯合之路，這兩個行業(yè)的世界市場已日趨一體 化。欲在成熟的世界市場獲取市場份額并保持增長，捷徑是購買競爭對手，其長期目標是爭奪世界市場的支配地位。在升降機行業(yè)，某種意義 上，打入世界市場即意味著進入北美、日本（亞洲）和歐洲三大市場。世界頂級公司都對世界市場具有強大影響力，但迄今還沒有一 家公司在上述三大市場取得主導地位。有4家公司已在兩大市場建立了根據地：格魯夫和特雷克斯在北美與歐洲；多田野在亞洲和歐洲；住友建 機在亞洲及北美。 格魯夫、特雷克斯和多田野公司是通過收購競爭對手進入歐洲市場的。格魯夫先是在1984年吞并了英國柯爾斯，而 后在1995年購入德國克虜伯。特雷克斯公司于1995年兼并了法國PPM和意大利Bendini公司之后，近幾年又收購了其他一些歐美公司。多田野在 1990年吞并了德國法恩公司。住友公司在 1986年收購了美國林克貝爾特公司。利勃海爾和德馬泰克公司都向美洲和亞洲出口升降機 ，加藤公司也將產品出售到歐洲。但升降機升降平臺生產本地化要比依賴當地代理商創(chuàng)造更多機會，多田野和加藤這兩家公司產品相似，汽車升降臺機底盤也相同，但多田野海外投資多于加藤公司，因而在增加出口、改善國內 市場萎縮帶來的困境方面處于更有利的位置。 多數廠商在爭奪上述市場的同時，還努力擴大產品系列。格魯夫公司的汽車升降機和RT 產品具有競爭優(yōu)勢，購買克虜伯公司后，在AT產品方面也頗具實力，該公司還準備生產履帶式升降機。馬尼突沃克公司已在履帶式升降機行業(yè) 居支配地位，但也希望在其他升降機 產品領域取得相同影響力。 以往升降機廠商的某些合作，大多集中于營銷協定或許可證貿易協定。許可證貿易要比全面并購方式開展 早，風險也小，在行業(yè)中已有先例。但按許可證協定進行制造,往往在期滿后因產權爭議而告終。特雷克斯與日本IHI公司有歷史聯系，至今特 雷克斯還提供涂裝AmericanCrane公司產品標志的IHI履帶式升降機升降平臺。有人會將特雷克斯與IHI的合作看作許可證貿易行得通的例證。但此類協定難以持久，其結果無非是特雷克斯要求加強對IHI公司的控制，或者謀求獨立生產履帶式升降機。IHI目前尚未建立北美市場份額，僅起分承包商作用。英國格魯夫公司從1999年開始銷售神鋼履帶式升降機和城市型升降機。多田野和日立建機公司 在 1978年簽訂的相互提供產品、擴展雙方產品系列的合作協議，收效不大。在國內市場萎縮情況下，日立建機于1999年2月宣布，將再次考慮 擴大流動式升降機生產與銷售領域與多田野的合作。而多田野公司則希望能擁有一家美國制造基地，但目前時機尚未成熟。擁有多種類型產品可使收入多樣化。特雷克斯公司既經營采礦設備又經營起重搬運設備，起重搬運設備包括AT和RT產品、汽車升降機、履帶式升降機、塔機等。林克貝爾特公司基于其生產挖掘機的經驗，成為首先將液壓技術應用于桁架臂式 升降機的廠商之一。但目前住友公司已將其在日本和美國的升降機與挖掘機企業(yè)(包括林克貝爾特)分開，其依據是升降機和挖掘機屬于不同行 業(yè)。利勃海爾既生產挖掘機，也生產流動式升降機和塔式升降機，還在愛爾蘭生產集裝箱搬運升降機，其旗下各企業(yè)均為單獨實體。第二章 液壓缸的設計計算 作為液壓系統的執(zhí)行元件，液壓缸將液壓能轉化為機械能去驅動主機的工作機構做功。由于液壓缸使用場合與條件的千差萬別，除了從現有標準產品系列選型外，往往需要根據具體使用場合自行進行設計。2.1 設計內容液壓缸一般由缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置及排氣裝置等部分組成。其中緩沖裝置和排氣裝置是否需要應視具體應用場合而定，其他裝置是必不可少的。 液壓缸的設計是整個液壓系統設計中的一部分，它通常是在對整個系統進行工況分析所后進行的。其設計內容為確定各組成部分（缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、排氣裝置等）的 結構形式、尺寸、材料及相關技術要求等，并全部通過所繪制的液壓缸裝配圖和非標準零件工作圖反映這些內容。2.2 液壓缸的類型及安裝連接方式選擇液壓缸的輸入是液體的流量和壓力，輸出的是力和直線速速，液壓缸的結構簡單，工作可靠性好，被廣泛地應用于工業(yè)生產各個部門。為了滿足各種不同類型機械的各種要求，液壓缸具有多種不同的類型。液壓缸可廣泛的分為通用型結構和專用型結構。而通用型結構液壓缸有三種典型結構形式：一、拉桿型液壓缸前、后端蓋與缸筒用四根（方形端蓋）或六根（圓形端蓋）拉桿來連接，前、后端蓋為正方形、長方形或圓形。缸筒可選用鋼管廠提供的高精度冷拔管，按行程長度所相應的尺寸切割形成，一般內表面不需加工（或只需作精加工）即能達到使用要求。前、后端蓋和活塞等主要零件均為通用件。因此，拉桿型液壓缸結構簡單、拆裝簡便、零件通用化程度較高、制造成本較低、適于批量生產。但是，受到行程長度、缸筒內徑和額定壓力的限制。如果行程長度過長時，拉桿長度就相應偏長，組裝時容易偏歪引起缸筒端部泄漏；如缸筒內徑過大和額定壓力偏高時，因拉桿材料強度的要求，選取大直徑拉桿，但徑向尺寸不允許拉桿直徑過大。二、焊接型液壓缸缸筒與后端蓋為焊接連接，缸筒與前端蓋連接有內螺紋、內卡環(huán)、外螺紋、外卡環(huán)、法蘭、鋼絲擋圈等多種形式。焊接型液壓缸的特點是外形尺寸較小，能承受一定的沖擊負載和嚴酷的外界條件。但由于受到前端蓋與缸筒用螺紋、卡環(huán)或鋼絲擋圈等連接強度的制約缸筒內徑不能太大和額定壓力不能太高。焊接型液壓缸通常額定壓力、缸筒內徑，在活塞桿和缸筒的加工條件許可下，允許最大行程S m 。三、法蘭型液壓缸缸筒與前、后端蓋均為法蘭連接，而法蘭與缸筒有整體、焊接、螺紋等連接方式。法蘭型液壓缸的特點是額定壓力較高，缸筒內徑大，外形尺寸大。適用于較嚴酷的沖擊負載和外界工作條件，又稱重載型液壓缸。法蘭型液壓缸通常額定壓力、缸筒內徑，在活塞桿和缸筒的加工條件許可下，允許最大行程S m 。由此可知，我們設計的液壓升降平臺車的液壓缸應選擇（2）焊接型液壓缸比較合適。當然對缸筒的連接還需根據具體情況具體分析確定2.3 液壓缸的設計原則 液壓缸結構確定以后，需進行具體設計和計算。設計時，一般要注意以下幾個原則： (1)保證液壓缸能獲得所要求的往復運動的速度、行程和作用力； (3)保證液壓缸每個零件有足夠的強度、剛度和壽命； (3)在合理選擇液壓泵供油壓力和流量的條件下，以盡量減小液壓缸的尺寸； (4)最好使活塞桿在工作時受拉力作用，以免產生縱向彎曲， (5)液壓缸應盡量避免承受側向載荷； (6)液壓缸軸線應與被拖動機構的運動方向一致， (7)長液壓缸活塞桿伸出時應盡量避免下垂； (8)液壓缸各部的密封要可靠，泄漏少摩擦力??； (9)由于溫度變化而引起伸長時，液壓缸不能因受約束而產生撓曲； (10)根據機械設備的要求，選擇合適的緩沖、防塵和排氣裝置； (11)液壓缸的結構設計應充分注意零件加工和裝配的工藝性， (12)液壓缸的各結構要素，要采用標準系列尺寸，盡量選用經常使用的標準件和密封件； (13)制造容易，維修簡單，成本低廉。2.4 液壓缸的設計步驟設計液壓缸時，應根據已經確定的條件靈活選擇設計程序，反復進行計算，一般可參考下列步驟進行： (1)進行工作情況分析。根據負載機構的動作要求，選擇適當的液壓缸結構，安裝方式，密封形式，緩沖、排氣、防塵裝置； (2)根據液壓缸的承裁力，如有效工作負栽、重力、摩擦力、慣性力等外作用力，確定液壓缸在行程各階段上負載的變化規(guī)律以及必須提供的動力數據； (3)根據液壓缸必須輸出的動力數據和選定的油液工作壓力，確定活塞及活塞桿的直徑； (4)根據液壓缸的運動速度、活塞與活塞桿的直徑，確定液壓泵的流量； 注：以液壓缸作用力為主的設計，按此順序進行。以液壓缸運動速度為主的設計，第（3）步應根據液壓缸的工作速度選用工作油的流量確定活塞及活塞桿直徑；第(4)步根據液壓缸壓力，活塞及活塞桿直徑，確定液壓泵的壓力。因為活塞與活塞桿直徑對液壓缸作用力和運動速度都有影響。因此確定工作油液的壓力和流量時，應作綜合考慮。 (5)選擇缸筒材料，計算外徑； (6)選擇缸蓋和缸底的結構形式計算它們的厚度及其與缸筒的連接強度； (7)活塞桿直徑與液壓缸最大工作長度之比大于1：10時（即l10d），應進行活塞桿縱向彎曲強度的校核； (8)必要時，設計緩沖、徘氣、防塵等裝置； (9)繪制液壓缸裝配圖和零件圖； (10)審定全部設計計算資料、圖紙及其他技術文件。2.5 液壓缸承載力的計算本次設計的參數是舉升高度H=8m,采用6組剪叉桿的舉升機構，剪叉桿的長度L=2m.額定舉升重量為1000kg.油缸推力的計算 (A)如圖A所示：NM 、KL表示起升液壓缸，該結構主要用于起升多層升降平臺，是比較簡單的形式之一。建立以A固定支點為坐標原點，AD為X軸，AC為Y軸的直角坐標系。其中剪叉桿與水平線夾角為。為便于分析液壓油缸在機構中的作用，拆去油缸，以NM、KL代替，已油缸的推力F作用于兩銷D點NM、KL，其中N、M、K、L分別位于剪叉桿的1/4處。通過公式可以推導出液壓缸的推力。本升降機采用2個液壓缸，每側各有一個。設計要求升降機的額定載荷為1000kg。舉升工作臂與工作臺的自重約為500kg?，F在對舉升機的單側工作臂及單側工作臺進行分析。由于只有一個液壓缸了，單側載荷及單側自重為P=1/2(1000+500)=750kg.現對剪叉臂CH進行受力分析。其受力分析圖如下：對整體受力分析可知：Fhy=Fcy=2/P=2/750*10=3750N (取g=10N)對點C取矩得：F推*CM*cos=Fhy*CHcos.由前面可知：FM=1/4CH.故得F推=4Fhy=4*3750=15000N=15KN。因為所求的推力F是在靜止時并且冰潔載荷均勻分布在單側工作臺上的，但實際上舉升機在工作的過程中是一個運動的受力過程的，是動載荷，并且載荷不一定均勻的分布在工作臺上的，可能會集中在其中的一端上的，所以為了確保在各種工況下都能將額定載荷安全平穩(wěn)的舉升起來，使舉升機夠能夠正常工作，現去液壓缸的安全系數為2，故選擇液壓缸的推理為F=30KN。2.6 液壓缸的設計和計算2.6.1液壓缸工作壓力的確定液壓缸所能克服的最大負載力F與有效工作面積A的關系為 F=AP式中F-液壓缸最大負載（為工作負載、摩擦力和慣性力之和）； P-液壓缸工作壓力； A-液壓缸活塞有效工作面積；若系統的額定壓力已確定，則取系統壓力為設計壓力，液壓缸的工作壓力課根據最大負載參照表4-1選取，選擇適當的工作壓力是一個很重要的問題，應從結構尺寸、經濟性等方面進行全面考慮。壓力選得過低，系統所需流量大，對工作平穩(wěn)性、可靠性、密封性及降低噪聲有利，但會使液壓缸內經增大、質量增大；反之，壓力選得過高，會使密封復雜化，并且對液壓缸的強度、剛度要求高，同時會導致換向沖擊大等缺點，對液壓缸的制造精度要求提高，使容積效率降低，優(yōu)點是可以減小液壓缸尺寸。應綜合各種因素，合理確定工作壓力。液壓件的額定壓力是指在指定的工作條件下液壓件能夠長期正常工作的壓力，又稱公稱壓力。液壓缸設計壓力的數值應等于額頂壓力的值。表4-1 不同負載條件下的工作壓力負載F/KN50液壓缸的工作壓力p/MPa16Mpa時的=1.25; -材料許用應力,MPa為材料的抗拉強度，為安全系數,n=3.55,這里取=5。選用45號鋼，并且調質241，查閱工程力學劉靜香著可知號鋼的抗拉強度=530，現取=560MPa，故：= =560=112MPa由于液壓缸的工作壓力P=4MPa60.84 mm，活塞桿強度符合要求.故選擇活塞桿直徑d=80mm滿足強度要求。3、 活塞桿的結構設計：活塞桿的外端頭部與負載的拖動機構相連接，為了避免活塞桿在工作中產生偏心負載力，適應液壓缸的安裝要求，提高其作用效率，應根據負載的具體情況，選擇適當的活塞桿端部結構，見下表：活塞桿端部結構根據本次設計的負載情況及其他因素，選擇活塞桿端部結構為單耳環(huán)。采用單耳環(huán)型連接，活塞桿端部耳環(huán)尺寸的選擇，見下表端部尺寸（耳環(huán)型連接） （mm）根據缸徑D=100mm,工作壓力P=4MPa,單耳環(huán)材料選用45號鋼，并參考上表可得： CD=MR1=40mm,EW=1.2CD=48mm. 液壓缸活塞桿的螺紋尺寸的選擇: 壓缸活塞桿螺紋尺寸系列（mm）壓缸活塞桿螺紋形式（GB/T2350-1980）結合本次設計的參數，選擇活塞桿螺紋尺寸直徑與螺DL為M362，螺紋長L為短型50mm.4、活塞桿的導向、密封與防塵：常見的活塞桿的密封與防塵結構如下表：本次設計中活塞桿與防塵結構采用O型密封圈形式的O型密封圈液壓缸工作行程S的確定:液壓缸工作行程長度可以根據執(zhí)行機構實際工作的最大行程確定，并參照表5-2選取標準值，液壓缸活塞行程參數優(yōu)先次序按表5-2中的第1、第2、第3選用。 由于設計舉升高度為H=8米，剪叉桿與水平線的夾角，的變化范圍是0。42。選取干的長度為2米，液壓缸安裝如圖所示的M、N點。而N、M點在剪叉桿的1/4長度位置，當舉升高度為8米時，液壓缸的行程S至少要等于NM的長度:即SNM.而NM=HD/4,HD=H/3=8/3,所以SNM=2/3 =0.667m=667mm.由上表可知，選擇液壓缸的工作行程S=800mm.四、液壓缸工作流量的確定：計算液壓缸工作需要流量由一下公式計算可得：Q=d2S/4t式中S-液壓缸工作時最大行程（dm） d-活塞桿直徑（dm） t-活塞伸到工作時的最大行程所用的時間（min） Q-額定流量考慮到工作臺上升的穩(wěn)定性，選取平臺上升8米所需要的時間為100s，則平臺上升速度為8000/100=80mm/s,所以根據活塞直徑d=100mm,活塞運動到工作平臺上升最高位置時所需要時間t=100s,此時活塞行程為S=667.67mm,將這些數據代入公式Q=d2S/4t得：Q=d2S/4t=3.1412 6.6767/（4100/60）=3.144L/min五、活塞的設計：由于活塞在液壓力的作用下，沿缸筒往復滑動，因此，它與缸筒的配合應適當，既不能過緊，也不能間隙過大。配合過緊，不僅使最低啟動壓力增大，降低機械效率，而且容易損壞缸筒和活塞的表面配合，間隙過大，會引起液壓缸內部泄漏，降低容積效率，是液壓缸達不到要求的設計性能。因此在結構上映慎重考慮。一般常用的密封結構及特點見下表結合本設計的情況。活塞與缸底的密封結構選擇O型密封圈的第一種活塞與活塞桿的連接方式見下表本此選擇螺紋連接的第一種連接形式。六、導向套的設計與計算： 1、最小導向長度H的確定：當活塞桿全部伸出時，從活塞支撐面中點到導向套滑動面中點的距離稱為最小導向長度。如果導向長度過短。將使液壓缸因間隙引起的初始撓度增大，影響液壓缸的工作性能和穩(wěn)定性。因此，在設計時必須保證液壓缸有一定的最小導向長度。對于一般液壓缸，最小導向長度應滿足下式要求：HL/20+D/2式中 L-最大工作行程（m） D-缸筒內徑（m）由前面的數據可知，L=0.8m,D=0.1m,代入公式HL/20+D/2得：HL/20+D/2=0.8/20+0.1/2=0.09m=90mm 活塞寬度B的計算：活塞寬度B取B=(0.61.0)D=(0.61.0)100=(60100) mm取B=80mm 導向套滑動面的長度A，在缸徑小于80mm時取 A=(0.61.0)D當缸徑大于80mm時取A=(0.61.0)由前面的數據可知，D=100mm80mm.故取A=(0.61.0)=(0.61.0)36=21.6取=30mm. 中隔圈K的長度C:由公式H=1/2(A+B)+C,得：C=H-1/2(A+B)=100-1/2(30+80)=45mm2、導向套的結構： 導向套有普通導向套、易拆導向套、球面導向套、靜壓導向套等，可按工作情況適當選取。（1）普通導向套：這種導向套安裝在支撐座或端蓋上，油槽內的壓力油起潤滑作用并可以張開密封圈唇邊而起密封作用。（）易拆導向套： 這種導向套用螺釘或螺紋固定在端蓋上。當導向套和密封圈磨損而需要更換時，不必拆卸段該和活塞桿就能進行，維修十分方便。它適用于工作條件比較惡劣，需要經常更換導向套和密封圈而又不允許拆卸液壓缸的情況下。（3）球面導向套： 這種導向套的外球面和端蓋接觸，當活塞桿受一偏心負載而引起方向偏斜時，導向套可以自動調位，使向套軸線始終與運動方向一致，不產生“憋徑”現象。這樣，不僅保證了活塞桿的順利工作，而且導向套的內孔磨損也比較均勻。（4）靜壓導向套：活塞桿往復運動頻率高、速度快、震動大的液壓缸?？梢圆捎渺o壓導向套。由于活塞桿與導向套之間有壓力油膜，不存在它們之間的直接接觸，而是在壓力油中浮動，所以摩擦系數小、無磨損、能吸收震動、同心高度，但制造復雜，要有專用的靜壓系統。常見的導向套結構圖見下表：本次設計采用普通導向套，安裝在端蓋上。七、液壓缸油口的設計： 油口孔是壓力油進出液壓缸的直接通道，雖然只是一個孔，但不能輕視其作用。如果孔小了，不僅造成進油時流量供不應求，影響液壓缸的活塞運動速度，而且會造成回油時受阻，形成背壓，影響活塞的退回速度，減少液壓缸的負載能力。對液壓缸往復運動要求較嚴格的設計，一定要計算孔徑的大小。 液壓缸的進出油口?？梢圆贾迷诟淄埠颓昂蠖松w上。對于活塞桿固定的液壓缸，進出油口可以設在活塞桿端部。如果液壓缸無專門的排氣裝置，進出油口應設在液壓缸的最高處，以便空氣能從液壓缸排出。液壓缸進出油口的連接形式有螺紋、方形法蘭和矩形法蘭等，液壓缸進出油口的形式見下表：本次設計的液壓缸油口布置在缸筒上，油口孔直徑do根據活塞最大運動速度Vmax和油口最高流速Vo定：do=0.13(Vmax/vo)0.5式中D液壓缸內經，mVmax-液壓缸最大輸出速度，m/min;Vo-油口液流速度，m/s,一般不大于5 m/s. 由于活塞運動受結構的限制，它的運動速度范圍是：0.1.在此取活塞最大運動速度ax=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.參考國家標準GB/T2878-93規(guī)定了液壓缸進出油口螺紋連接的油口尺寸系列，見下表故取液壓缸進出油口的螺紋尺寸為M81Do=8mm八、端蓋和缸底的設計計算：在單塞桿液壓缸中，有活塞桿通過的缸蓋稱為端蓋，無活塞桿通過的端蓋稱為缸頭或缸底。端蓋、缸底與缸筒構成密封的壓力容腔，它不僅要有足夠的強度以承受液壓力，而且必須具備一定的連接強度，端蓋上有活塞桿導孔及防塵圈、密封圈槽，還有連接螺釘孔，受力情況比較復雜，設計得不好容易損壞。1、缸底厚度h的計算：缸底分平底缸、橢圓缸底，半球型缸底。本次設計采用平底缸底。對于平型缸底，缸底無油孔時， =0.433D(Py/)0.5 (m)式中-缸底材料的許用應力，MPa；Py試驗壓力，Py=1.5P=1.54=6MPa;=112MPa;把這些數據帶入公式=0.433D(Py/)0.5，得：=0.433D(6/112)0.5=0.010m=10mm2、端蓋的結構端蓋在結構上除要解決與缸底的連接與密封外，還必須考慮活塞桿的導向，密封和防塵等問題。缸體端部的連接形式及結構，見下表：本次選擇焊接的連接形式。九、密封件的選用：液壓缸工作中要達到零泄漏、摩擦小和耐磨損的要求。在設計中，正確的選擇密封件、導向套和防塵圈的結構形式和材料是很重要的。從現代的密封技術來分析，液壓缸的活塞和活塞桿及其它們的密封、導向和防塵等應為一個綜合的密封系統來考慮，只有具有可靠的密封系統，才能使液壓缸有良好的工作狀態(tài)和理想的使用壽命。在液壓元件中，對液壓缸的密封要求是比較高的，特別是一些特殊液壓缸，如擺動液壓缸等。液壓缸中不僅有靜密封，更多的部位是動密封，而且工作壓力高，這就要求密封件的密封性要好，耐磨損，對溫度的適應范圍大，要求彈性好，永久變形小，有適當的機械強度，摩擦阻力小，容易制造和拆卸，能隨壓力的升高而提高密封性能和利于自動補償磨損。密封件一般按斷面形狀分類，有O型、Y型、U型、V型、J型、L型等，除O性外，其他都屬于唇形密封件。十、防塵圈防塵圈設置于活塞干或柱塞密封外側，用于防止外界塵埃、沙粒等義務浸入液壓缸，從而可以防止液壓油被污染導致元件磨損。參考液壓缸活塞桿用防塵圈溝槽形式、尺寸和公差國家標準（GB/10708.3-89）.十一、液壓缸的安裝連接結構 液壓缸的安裝鏈接結構包括液壓缸的安裝結構、液壓缸進出油口的連接等。1.液壓缸的安裝形式 液壓缸的安裝形式很多 ，但大致可以分為兩類。（1）軸線固定類這類安裝形式的液壓缸在工作時，軸線位置固定不變。機床上的液壓缸絕大多數是采用這種安裝形式。通用拉桿式在兩端蓋上鉆除通孔，用雙頭螺桿將缸和安裝座連接拉緊。一般用于短行程、壓力低的液壓缸。法蘭式用液壓缸上的法蘭將其固定在機器上。支座式將液壓缸頭尾兩端的凸緣與支撐座緊固在一起。支座可置于液壓缸左右的徑向、切向，也可以置于軸向底部的前后端蓋。（2）周線擺動類液壓缸在做往復運動時，由于機構的相互作用使其軸線產生擺動，達到調整位置和方向的要求。安裝這類液壓缸，安裝形式也只能采用使其能擺動的鉸鏈方式。工程機械、農業(yè)機械翻斗汽車和船舶甲板機械等所用的液壓缸多用這類安裝形式。耳軸式將固定在液壓缸上的鉸軸安裝在機械的軸座內，是液壓缸軸線能在某個平面內自由擺動。耳環(huán)式將液壓缸的耳環(huán)與機械上的耳環(huán)用銷軸連接在一起，是液壓缸能在某個平面內自由擺動。耳環(huán)在液壓缸的尾部，可以是單耳環(huán)，也可以是雙耳環(huán)，還可以做成帶關節(jié)軸承的單耳環(huán)或雙耳環(huán)。球頭式將液壓缸尾部的球頭與機械上的球座連接在一起，使液壓缸能在一定的空間維角范圍內任意擺動。設計中常見的幾種液壓缸安裝形式，見下表本次設計采用周線固定類的支座式。2.7 液壓缸主要零件的材料和技術要求2.7.1缸體1.缸體的材料液壓缸缸體的常用材料為20、35和45號無縫鋼管。因20號鋼的力學性能略低，且不能調質，應用較少。當缸筒與缸底、缸頭、接管頭或耳軸等件焊接時，則應采