舉升平臺系統(tǒng)設(shè)計

舉升平臺液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計參數(shù)：平臺最大舉升負載（包括平臺自重）：40kN平臺舉升速度：0.15m/s平臺舉升高度：1m啟動慣性負載：25%最大負載工況分析該設(shè)計要求舉升平臺能水平上升和水平下降，具有穩(wěn)定的舉升速度，平臺與液壓缸相連平臺舉升速度穩(wěn)定，要求平臺能在任意位置穩(wěn)定停留。液壓系統(tǒng)主要參數(shù)液壓缸行程1m活塞推出速度0.15m/s最大舉升負載40KN啟動慣性負載10KN液壓系統(tǒng)圖如圖所示：1：兩個液壓泵和一個電機連在一起2：三位四通M型機能電業(yè)換向閥3：可調(diào)節(jié)流閥4：分流集流閥7、8：單桿液壓缸9：平臺12：節(jié)流閥13：溢流閥14：散熱器15：過濾器16：油箱液壓系統(tǒng)工作情況：舉升：當將重物放上平臺后，要將重物提升，通過電液換向閥5將三位四通閥置于左位，液壓泵提供的高壓油經(jīng)換向閥2，至節(jié)流閥3，在通過分流集流閥，將高壓油均分至液壓缸7、8的無桿腔，液壓油在經(jīng)過液壓缸有桿腔回油箱。節(jié)流閥3的a端壓力引至10、11的有桿腔，節(jié)流閥3的b端壓力引至11的無桿腔；通過11的彈簧力來調(diào)節(jié)節(jié)流閥3兩端的壓差，只要節(jié)流閥的開度合適，就能保證節(jié)流閥的出油流量一定，且正好使液壓缸7、8以0.15m/s的速度上升。下降：要下降時，通過電液換向閥6使三位四通閥置于右位，高壓油經(jīng)三位四通閥流入液壓缸的有桿腔，再從液壓缸無桿腔經(jīng)分流集流閥、節(jié)流閥回油箱。下降時，a、b兩端壓差會使液壓泵達到最大偏心，即以最大流量供油，快速退回。下降時，節(jié)流閥三也起背壓作用。4.初選液壓元件；液壓缸：通用型液壓缸X2公稱壓力pn=16MPa(GB/T7938—1975P348)最高允許壓力pmaxW1.5pn=24MPa耐壓實驗壓力pT=1.5pn=24MPa液壓缸缸筒內(nèi)徑D=63mm(GB/T2348—1993P350)液壓缸活塞桿外徑63mm(GB/T2348—1993P350)液壓缸活塞行程1000mm(GB/T2349—1980P350)單活塞桿液壓缸兩腔面積比=1.48(JB/T7939—1999P350)桿徑d=36mm，無桿側(cè)有效面積A1=31.2cm2，有桿側(cè)有效面積A2=21cm2節(jié)流閥：L-H32L (P553)流量200L/min通徑32mm三位四通電液換向閥：34DYM-B32H-TZ(P564)流量190L/min壓力21MPa通徑20mm溢流閥：Y2-Hb32L (P538)流量200L/min壓力32MPa通徑32mm調(diào)壓范圍4~16MPa變量泵：單作用葉片泵X2(并聯(lián))YBX型變量葉片泵：YBX-D50(V3) (P252)排量=50L/min額定壓力二最高壓力=10MPa額定轉(zhuǎn)速=1450r/min，最高轉(zhuǎn)速=1800r/min容積效率=88%，總效率=72%驅(qū)動功率=10KW電動機：Y200L-4異步電機，同步轉(zhuǎn)速1500r/min,4極 (P215，機械設(shè)計課程上機與設(shè)計)額定功率30KW滿載轉(zhuǎn)速1470r/min5.驗算：液壓缸參數(shù)驗算：無桿側(cè)有效面積A]=31.2cm2，有桿側(cè)有效面積A2=25cm2。由于液壓缸中最大壓力出現(xiàn)在舉升啟動過程中，所以僅計算舉升啟動過程：啟動時進油腔壓力為pl,回油腔壓力p2=0,負載F1=40+10=50KN，每一個液壓缸所受負載F=0.5F1=25KN，液壓缸的機械效率取cm=°.95'固有：

FFncmFnFnp=( +pA)/A1n22 1cm二(0.95+°)/312=8-435MPa在液壓缸的承受壓力范圍內(nèi)。進油腔的流量為q1,活塞速度為0.15m/s，液壓缸的容積效率取ncv=0.98固有:q=0.15xA/n1 1cvnq=0.15x31.2/0.98=28.65L/min1即一個油缸進油腔流量為28.65L/min泵參數(shù)的驗算：a)泵流量的驗算：兩個液壓缸同時工作，液壓泵的流量要大于兩個同時動作的液壓缸的最大流量只和，并要考慮到系統(tǒng)的泄漏和液壓泵磨損后容積效率的下降，即：q>K(工q)p max其中：K為泄露系數(shù)，一般取1.1~1.3，此處取K=1.2 (P902)(工q)為兩缸同時動作時的最大進油流量，在確定流量時，需加上溢流閥的最小溢max流量，一般取2~3L/min，此處取2.5L/min(P902)固：q>K(Xq)p maxnq>1.2x(qx2+2.5)=71.76L/minp1一臺YBX-D50(V3)泵的流量為50L/min，固：qp=50*2=100L/min滿足流量的要求。b)泵壓力的驗算：液壓泵的最大工作壓力:Pp=P]+Ap其中：％為執(zhí)行元件的最大工作壓力△P為液壓泵出口到執(zhí)行元件入口之間的壓力損失，初算時可按經(jīng)驗數(shù)據(jù)選?。汗苈泛唵?、流速不大的取Ap=0.2~0.5MPa，管路復雜、流速不大的取Ap=0.5~1.5MPa.再次可取系統(tǒng)的Ap=0.5MPa (P902)固：p=p+App1np=8.435+0.5=8.935MPapYBX-D50(V3)泵的最高壓力為10MPa，所以壓力也滿足要求。6.液壓系統(tǒng)主要性能的驗算：a）系統(tǒng)壓力損失計算：計算系統(tǒng)壓力損失，必須知道管道的直徑和管道的長度。管道直徑按選定元件的接口尺寸確定為d=22mm,進油回油的管道長度都定為L=2m；油液的運動粘度取為u=1X10-4m2/s,油液的密度取p=0.9174X103kg/m3。舉升時：進油流量：q=0.15xA/耳11cvnq=0.15x31.2/0.98=28.65L/min1則流入液壓缸的總流量q=2x28.65=57.3L/min1回油流量：q=vxA212nq=0.15x21x10-4=18.9L/min2則回油總流量q=2x18.9=37.8L/min2速度V］二0.15m/s下降時：最大流量qq=100x1.48nq=148L/min1）判斷流動狀態(tài)由雷諾數(shù)vd4qRe_ ——undu可知，在油液粘度u、管道內(nèi)徑d一定的條件下，Re的大小與q成正比，在舉升和下降時,最大流量q=125L/min,由此可知，此時4x148x10-3二1427.57Re=二1427.5760xnx22x10-3x1x10-4也最大，因為最大的Re小于臨界雷諾數(shù)（2000），固：所有工況中油液的流動狀態(tài)全為層流。2）計算系統(tǒng)壓力損失沿程阻力系數(shù)75_75nduRe 4q和溶液在管道內(nèi)的流速由此可計算出沿程壓力損失Lv2ITp由此可計算出沿程壓力損失Lv2ITp4x75puLq2兀d4Ap =九L1nApL1-4x75x0.9174x103x1x10-4x2q2兀x(22x10-3)40.8345x10sqnA0.8345x10sqL1由此可見沿程壓力損失大小與其通過流量大小成正比。根據(jù)公式ApL2=0.1ApL1ApvAp( )2nq根據(jù)公式ApL2=0.1ApL1ApvAp( )2nqn計算閥類零件的局部損失:其中Ap由產(chǎn)品樣本查出，n電液換向閥的額定壓力損失Ap為n3X105Pa。因此在舉升工況中:57.3Apv=3Xf)2=°?985X105PaAp=0.8345x108x57.3x10-3/60L1二0.797x105PaAp=0.1xAp =0.08x105PaL2 L1Ap二Ap+Ap+Ap二1.862x105Pav L1 L2系統(tǒng)中壓力損失最大出現(xiàn)在舉升過程中。3)液壓泵工作壓力估算舉升時系統(tǒng)工作壓力最高:p-p+Ap-(84.35+1.862)x105-8.6212MPap1b)系統(tǒng)效率計算在一個工作循環(huán)中，系統(tǒng)的壓力損失主要在舉升過程中，所以可以用舉升時的效率來帶替整個循環(huán)的效率.pq耳-j-8.435x57.3/(8.6212x71.76)x%-78.1%cpqpp葉片泵的總效率耳-72%，液壓缸的總效率耳-0.98x0.95-93.1%pm固系統(tǒng)效率：耳二耳X耳X耳二0.781X0.72X0.931二52.35%cpmC)系統(tǒng)發(fā)熱與溫升計算系統(tǒng)發(fā)熱與溫升也主要發(fā)生在舉升過程中，因此系統(tǒng)發(fā)熱與溫升計算也只考慮舉升過程的發(fā)熱與溫升。舉升過程中電機的功率pqP= —=8.6212x71.76/0.72=14.32KWnp舉升時系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱量Q二p(1-n)二14.32X(1-0.5235)二6.8235KW舉升時系統(tǒng)油液溫升QAt= =11.11°C0.065K肛其中：取傳熱系數(shù)K二15W/(m2?°C)V=Qq=5x100=500L系統(tǒng)升溫11.11