劇院樂池升降臺液壓系統(tǒng)的設計

**大學本科生畢業(yè)設計（論文）開題報告設計（論文）題目劇院樂池升降臺液壓系統(tǒng)的設計設計（論文）題目來源自選課題設計（論文）題目類型工程設計類起止時間**年**月**日—**年**月**日設計（論文）依據(jù)及研究意義：隨著我國社會主義經(jīng)濟建設的迅速發(fā)展，液壓升降平臺作為眾多起重機械中的一員，在越來越多的行業(yè)和各種不同的場合得到了廣泛應用。事實上，由于液壓升降平臺具有的獨特性能，在某些行業(yè)和作業(yè)場所它已經(jīng)成為必不可少的起重機械。樂池是樂隊演奏的場所，利用樂池升降機可以擴大觀眾廳，擴大舞臺，延伸表演區(qū)，升降臺應升降平穩(wěn)、速度可調(diào)。并且升降臺的驅(qū)動裝置工作可靠。工作時產(chǎn)生的沖擊、振動和噪聲小，以免影響正常演出，升降動作控制靈活方便。二、設計（論文）主要研究的內(nèi)容、預期目標：1、舉升機構(gòu)的設計。在此次設計中，我們采用了液壓作為動力，以剪叉架作為支撐的舉升系統(tǒng)。2、控制裝置的設計。在技術方案中，我們采用了剪叉式連桿頂起平臺的方案來舉升平臺。剪叉式的結(jié)構(gòu)能保證升降平穩(wěn)，受力均勻，安全可靠，同時剪叉結(jié)構(gòu)還具有外形美觀、重量輕的優(yōu)點。三、設計（論文）的研究重點和難點：重點：1、舉升機構(gòu)的設計。要求升降平穩(wěn)、速度可調(diào)。2、液壓系統(tǒng)的設計。要求沖擊、振動和噪聲小。3、控制裝置的設計。難點：1、剪叉架的受力分析。四、設計（論文）的研究方法及步驟（進度安排）：****年**月**日——****年**月**日對以前相關課程進行復習、查閱相關資料、了解國內(nèi)外此方面相關成果****年**月**日——****年**月**日對此次畢業(yè)設計的內(nèi)容進行分析、選擇方案并確定可行的方案路線****年**月**日——****年**月**日對所設計的內(nèi)容進行計算和分析、繪制相關的圖紙并打印****年**月**日——****年**月**日重新回顧一下畢業(yè)設計的內(nèi)容，準備答辯****年**月**日——****年**月**日開始答辯五、設計（論文）所需的條件1、熟悉AutoCAD畫圖軟件；2、需要查閱有關液壓與氣壓傳動、機械原理、機械設計等方面的書籍和其他相關資料；3、需要足夠的上網(wǎng)條件；4、需要指導老師進行各個方面的指導；六、指導老師意見簽名：年月日劇院樂池升降臺液壓系統(tǒng)的設計摘要：在現(xiàn)代化的劇院里，為使演員全神貫注地表演，不影響觀眾欣賞演員的演出，樂池必須下降到觀眾和演員都看不到樂隊的位置；而當演出告一段落，需要演員和觀眾向樂隊致謝時，樂池又必須升到較高位置，使整個樂隊完全在觀眾的視野之內(nèi)。所以，樂池的升降臺必須具備升降功能，升降臺需保持水平地升降，不能有較大的傾斜，以免在升降過程中樂隊人員或樂器發(fā)生傾斜；樂池升降臺在升到最高位置和降到最低位置時，能穩(wěn)定在極限位置。升降臺應升降平穩(wěn)、速度可調(diào)，并且升降臺的驅(qū)動裝置工作可靠，控制靈活方便。工作時產(chǎn)生的沖擊、振動和噪聲要小，以免影響正常演出。由于液壓傳動具備控制靈活方便，在工作時平穩(wěn)、沖擊、振動和噪聲小，完全可以滿足現(xiàn)代化的劇院對升降臺的要求，故在樂池升降臺中得到了廣泛的應用。本文詳細介紹了劇院樂池升降臺液壓系統(tǒng)的設計過程。關鍵詞：液壓升降平臺，剪叉架，液壓系統(tǒng)ThetheaterenjoypondworkingpanelliftertheliquidpressthedesignofsystemSummary:Inthetheaterofmodernization,formaketheactorconcentrateontheearth'ssurfaceplay,don'tinfluenceaudiencetoappreciateahistrionicperformance,enjoythepondhastodescendtotheaudienceandtheactorsesallcouldnotseethepositionofmusicband;Butwhenwhentheperformancecometoanendforthetimebeingandneedactorandaudiencetosendthankstowardthemusicband,thehappypondhastorisehigherpositionagainandmakethewholemusicbandcompletelyinthevisualfieldofaudienceinside.So,theworkingpanellifterwhichenjoyspondhastohavefunctionofriseandfall,theworkingpanellifterneedstokeeplevelgroundriseandfall,can'thavebiggerinclination,inordertopreventintheprocessofascendanddescendinmusicbandthepersonnelormusicalinstrumenttakeplaceinclination;Thehappypondworkingpanelliftercanstabilizeintheextremelimitpositionwhilerisingthetallestpositiontodeclinetolowestposition.Theworkingpanelliftershouldascendanddescendsteady,thespeedbeadjustable,andthedriveofworkingpanellifterequipworkcredibilityandcontrolvividconvenience.Outputimpact,vibrationandZaovoicewanttobesmallwhilework,inordertopreventtheinfluencenormallyperforms.Becausetheliquidpressestospreadtomovetohavevividconvenienceofcontrol,steadywhilework,theimpact,vibrationandZaovoicebecompletelysmall,cansatisfyamoderntheater'srequestforworkingpanellifter,pastathappypondascendanddescendTaichunggotanextensiveapplication.Thistextintroducedthetheaterjoypondworkingpanellifteraliquidtopressthedesignprocessofsystemindetail.Keyword:Theliquidpressestoascendanddescendterrace,shearaforkandtheliquidpressessystem目錄設計任務書…………Ⅰ開題報告……………Ⅲ中英文摘要…………Ⅴ劇院樂池升降臺液壓系統(tǒng)的設計引言…………………1舉升機構(gòu)的設計…………1舉升機構(gòu)的功能原理設計……………1舉升機構(gòu)的系統(tǒng)方案設計……………2舉升機構(gòu)的受力分析…………………4初步?jīng)Q定各主要構(gòu)件的幾何尺寸……9油缸所需之最大推力…………………9校核各主要銷軸抗剪切強度…………10校核上平臺的剛度……………………11液壓升降平臺的結(jié)構(gòu)確定……………11液壓控制裝置設計………14第一節(jié)引言……………………14第二節(jié)液壓升降平臺運行特性分析…………14第三節(jié)液壓系統(tǒng)設計…………14第三章電氣控制裝置設計………39引言……………………39電氣元件組成…………39工作流程分析…………40安全回路設計…………40第四章人性化設計………………41引言…………………41造型設計……………41安全設計……………42英文翻譯……………43參考文獻……………Ⅷ結(jié)束語………………Ⅸ劇院樂池升降臺液壓系統(tǒng)的設計引言隨著我國社會主義精神文明建設的不斷發(fā)展，升降臺在文藝領域的應用越來越廣泛。特別是在舞臺、劇院等公共娛樂場所，升降臺擁有著不可替代的作用。而對其要求也不斷提高。要求在設計的過程中，既要講究升降的安全，平穩(wěn)，噪聲小的特點，也要強調(diào)其美觀，功能多樣性和經(jīng)濟性。為此有相當多的企業(yè)把資金投入到該行業(yè)里來，力爭創(chuàng)造出自己獨特的品牌。升降臺也有了良好的發(fā)展空間，樣式也越來越多樣化，伴隨著社會主義物質(zhì)文明建設的發(fā)展不斷革新。在現(xiàn)代化的劇院里，為使演員全神貫注地表演，不影響觀眾欣賞演員的演出，樂池必須下降到觀眾和演員都看不到樂隊的位置；而當演出告一段落，需要演員和觀眾向樂隊致謝時，樂池又必須升到較高位置，使整個樂隊完全在觀眾的視野之內(nèi)。所以，樂池的升降臺必須具備升降功能，升降臺需保持水平地升降，不能有較大的傾斜，以免在升降過程中樂隊人員或樂器發(fā)生傾斜；樂池升降臺在升到最高位置和降到最低位置時，能穩(wěn)定在極限位置。升降臺應升降平穩(wěn)、速度可調(diào)，并且升降臺的驅(qū)動裝置工作可靠，控制靈活方便。工作時產(chǎn)生的沖擊、振動和噪聲要小，以免影響正常演出。由于液壓傳動具備控制靈活方便，在工作時平穩(wěn)、沖擊、振動和噪聲小，完全可以滿足現(xiàn)代化的劇院對升降臺的要求，故在樂池升降臺中得到了廣泛的應用。第一章舉升機構(gòu)的設計第一節(jié)舉升機構(gòu)的功能原理設計一、功能分析：功能是以一個技術系統(tǒng)在實現(xiàn)某個任務為目標時，其輸入量和輸出量之間相互轉(zhuǎn)換的關系。系統(tǒng)工程學用“黑箱”法來描述功能：二、功能結(jié)構(gòu)和功能系統(tǒng)分析一個系統(tǒng)的總功能可以逐步分解為很多分功能。劇院樂池液壓升降平臺總功能可以分解兩個分功能：一是升降平臺降到最底時，可作為樂池使用；二是接通液壓，電氣回路，可以把演員送到和舞臺同等的高度，達到擴大舞臺的目的。上述功能分解方式不能充分表達各個功能之間的相互配合關系。因此，可以用功能結(jié)構(gòu)圖來表示。功能結(jié)構(gòu)圖是用來表示各分功能之間關系的框圖。第二節(jié)升降機構(gòu)系統(tǒng)方案設計參考各種資料，我們得知液壓升降機構(gòu)有多種方案。第一種方案：是使用液壓缸頂起鏈輪，再由鏈輪上的鏈條拖動平臺上升和下降。如下圖所示：臺面為焊接框架結(jié)構(gòu)，立柱（圖中未畫出）為導軌結(jié)構(gòu)，單個多級液壓缸1上的活塞桿上安裝的鏈輪——承重鏈條2與平臺A點相連，承重鏈條3與平臺B點（3個）相連，所以平臺的鏈輪——承重鏈條2和鏈輪組4及承重鏈條3的作用下，向上升降。第二種方案：是使用4個液壓缸頂起平臺，以達到平臺升降的目的。如下圖所示：此方案中，系統(tǒng)的執(zhí)行器為8個液壓缸，其中4個水平缸用于增加橫向跨度，提高平臺的抗傾覆能力；另外的4個垂直缸是平臺的支承點，起承載和調(diào)平作用。第三種方案：是采用剪叉式的連桿頂起平臺。液壓缸的推力作用在連桿上。結(jié)構(gòu)簡圖如下圖：在此方案中，升降平臺的運動是通過油缸來實現(xiàn)的。由于柱塞的伸出與縮進，帶動剪叉架各鉸點的轉(zhuǎn)動，使各剪叉架中的絞架板發(fā)生轉(zhuǎn)動。因有AOD絞架板一端繞固定于上臺面和EOD一端繞固定于下底面轉(zhuǎn)動，BOC、COF的一端在臺面的滑道中滾動。由于這種平面連桿機構(gòu)的相對關聯(lián)運動，實現(xiàn)了升降臺工作臺面的上升和下降。經(jīng)過仔細的分析和思考，第一種方案結(jié)構(gòu)簡單，但需要安裝多個鏈輪，影響舞臺的美觀，不適合做樂池的升降機構(gòu)，一般用于地下車庫；第二種方案，平臺的剛性不好，如果需要更高的剛性就要增加一些輔助的設備，這樣就增加了成本，增加了重量，因此也不適合樂池的使用，此種結(jié)構(gòu)一般用于軍事領域；最后第三種方案，其結(jié)構(gòu)簡單，外形比較美觀，剛性好，升降安全，平穩(wěn)。最適合劇院樂池的升降機，因此比較三種不同結(jié)構(gòu)的方案，選第三種結(jié)構(gòu)作為本次設計的結(jié)構(gòu)框架。第三節(jié)升降機構(gòu)的受力分析一、雙剪叉結(jié)構(gòu)簡化首先，將雙剪叉式液壓升降機簡化結(jié)構(gòu)見圖1.6：因為結(jié)構(gòu)對稱，而且受力在平臺的幾何中心，故可對其中的一鉸板進行受力分析。升降機的f點為固定鉸支座，a、c兩點分別可沿機架底座軌道及升降機下方軌道水平移動，a、c兩點采用同樣支撐結(jié)構(gòu)時，其摩擦阻力系數(shù)均為f，age、eic、bgd、bif桿件長為1，且設為無重桿件，i、g兩鉸點位于上述四桿中點，jm為油缸推力作用線，其一端與bgd桿鉸接于j點，另一端與bif桿鉸接于m點，jm線與水平面夾角為β，且∠jbk為γ，各桿件與水平面的夾角為α。升降臺面與所載工件重量合為G，其作用線距d點為LK。顯見，在升降機升降的過程中LK的值是不變的。二、整體進行受力分析以整體為研究對象進行受力分析，見圖1.7：將G分解到a、d兩端，則： 三、以age及cie桿為研究對象：列平衡方程式：將Rax、Rcx、Rcy的值代入并整理得：四、以bgd桿為研究對象設油缸推力為T，bgd桿受力情況如圖1.9所示：列平衡方程式：將Rdx、Rdy、Rgx、Rgy的值代入并整理得：靜態(tài)時：五、確定α角和β角的函數(shù)關系：α角和β角的幾何關系見圖1.6所示 六、結(jié)論1、各鉸點處的受力（包括油缸推力）與載荷G成正比；2、Rax,Ray,Rcx,Rcy,Rdx,Rfx,Rix,Riy,Rgx,Rgy值隨α角的增大而增大，在L值確定時，這些力又與Lk成正比，而Rdy,Rfy值隨α值的增大而減??；在L值確定時，它們隨著Lk值的減小而增大。3、在計算油缸推力時，動態(tài)值比靜態(tài)值大4、油缸推力T與Lbj的值成反比。5、Rbx,Rby力隨T的值增大而增大。第四節(jié)初步?jīng)Q定各主要構(gòu)件的幾何尺寸因為劇院舞臺的高度一般在2m—3m，樂池的高度要求要比舞臺稍低一些，所以選擇2.2m作為升降機的最大行程，足夠可以實現(xiàn)樂池與舞臺相互協(xié)調(diào)的目的。對于剪叉式液壓升降機構(gòu)，若這時內(nèi)外叉臂的軸線相互垂直，則，叉臂兩端的中心距離L=2.2/(2*sin450)≈1.5m.因為平臺的全長為6m，所以整個平臺可以設置四副剪叉，分為兩組，前后各一組，每組包含兩副剪叉。成對稱布置。叉臂桿的用料初步定為80mmX40mmX4mm方型鋁合金，上平臺框架用槽型鋁合金，底座框架也是用槽型鋁合金。由于油缸的推力T與Lbj的值成反比，要減小油缸的推力T，那就必須要增加Lbj的值。而在這個設計中，初步確定的最大載荷值為200Kg,載荷不是很大，所以我們初步確定Lbj的值為200mm.第五節(jié)油缸所需要的最大推力考慮到平臺上可能出現(xiàn)偏載的情況，在設計時按平臺單側(cè)提升額定載荷來計算各個構(gòu)件的受力和進行強度校核,因為每側(cè)均有兩副剪叉，所以每副剪叉只受到額定載荷的一半的力的作用。以P1代表額定載荷，則：P1=G=200×9.8×3×6=35280N以P2代表上平臺自重，上平臺為了簡便輕巧，我們選用杉木作為材料。查《建筑材料工程手冊》，杉木（湖南）密度0.371g/cm3.上平臺的尺寸為6000mm×3000mm×2則：P2=6×3×371×9.8×0.02=1309N以P3代表上平臺負擔那部分內(nèi)外叉臂自重。此次設計中叉臂采用的是：AL-Zn-Mg合金。查《鋁合金的組織和性能》，可知此種材料的密度為：2.7t/m3.鋁合金的尺寸為：80mmX40mmX4mm則：P3=(0.08×0.04-0.076×0.036)×2×8×2.7×1000×9.8=196N設P=P1+P2+P3則P=35280+1309+196=36785N提升同樣重的載荷時，上平臺在最低位置時所需要的油缸推力最大，上平臺在最低位置時，內(nèi)外叉臂相互重合，故：α=00，Lbj取200mm,γ取150，β取200，將有關數(shù)據(jù)代入油缸推力計算公式中：第六節(jié)校核各主要銷軸抗剪切強度從平臺結(jié)構(gòu)特點可初步判斷出，受較大剪切的銷軸除了a,b和c外，還有g和i銷軸。由前面的分析可得：式中采用的材料為鋁合金，查《鋁合金的組織與性能》，在通常的速度和額定的負載內(nèi)，此材料的摩擦系數(shù)為0.15～0.30。取f=0.20.式中的Lk取為L/2,G=P/2.則：將前面計算的T代入：由以上的計算可知，b銷軸受力最大，銷軸的直徑初定為40mm，則：B點的最大剪切應力為：a查《機械設計手冊》，銷軸選用：40Cr，作調(diào)質(zhì)處理，其許用剪切應力為[]=300MPa﹥252MPa所以，銷軸都有足夠的抗剪切能力。第七節(jié)校核上平臺的剛度上平臺基本被內(nèi)外叉臂上的支點分為三段，中間段約為3m，所以，對上平臺的剛度校核，可以簡化為對跨度為3m的剪支梁的剛度的校核。由于此次設計中，上平臺的木板固定在槽形鋁合金框架上。因此，對上平臺的剛度校核，只需要對槽形鋁合金進行校核。第八節(jié)液壓升降平臺的結(jié)構(gòu)確定經(jīng)過上面的計算和我們的仔細考慮，我們決定采用這種結(jié)構(gòu)，如下圖：液壓升降平臺中，以杉木木板作為支撐面。由于是公用產(chǎn)品，所以必須考慮到產(chǎn)品的安全，平穩(wěn)，美觀，而采用杉木木板正好能達到這個要求。為了節(jié)約材料，同時考慮到安全性，經(jīng)過我們的計算，認為15mm厚度是一個比較合適的厚度，它既能承受預定的最大載荷，又比較節(jié)約資源，降低成本。液壓平臺的高度可以任意變化，所以內(nèi)外兩個剪叉只有一個是固定的，另一個是滑動的。經(jīng)過考慮，我們把剪叉桿的一端用鉸支點固定，鉸支點用40的銷軸，因此這個剪叉桿只能繞鉸點轉(zhuǎn)動，而不能水平移動。我們把另一個剪叉桿的一端裝上軸承，讓它既能轉(zhuǎn)動又能水平移動。對于這個軸承的選擇上，我們認為其只受到徑向力的作用，沒有軸向力的作用，所以應從滾動軸承中選擇。同時考慮了剪叉桿和槽形鋁合金的尺寸，最后選擇圓柱滾子軸承N209E（GB/T283-1994）,同時我們又為軸承配上了銷軸45(GB/T119.2-2000)。剪叉桿與剪叉桿之間也用銷軸40(GB/T119.2-2000)進行連接，這樣剪叉桿就能相對旋轉(zhuǎn)。液壓升降平臺的上平臺以四根槽形鋁合金作為上平臺的骨架，槽形鋁合金的型號是80×40×4。其中兩根槽形鋁合金的內(nèi)表面需要進行加工，因為要作為軸承的軌道。下面的四根槽形鋁合金跟上面的采用相同的型號，也有兩根內(nèi)表面需要加工。液壓平臺上的液壓缸一端安裝在拐臂上的軸上，另一端安裝在下底面的鉸支架上。下底面考慮要安裝液壓站，所以底座必須要有裝入液壓站的高度。所以，我們把鋼板彎成槽形，在用兩個槽形的鋼板焊成回形狀。我們又考慮怕此回形鋼板的強度不夠，所以我們選用了四個回形鋼板。經(jīng)過對強度的計算，底板我們選擇了10mm鋼板。鋼板與回形鋼板用半圓頭鉚釘(GB/T863.1-1986)進行連接。輪子用六角螺母M20(GB/T41-2000)與底板連接。第二章液壓控制裝置設計第一節(jié)引言液壓升降平臺是在劇院樂池中使用，用以擴大觀眾廳，擴大舞臺，延伸表演區(qū)。升降平臺應具有安全、可靠的特點。它集機、電、液于一體，由多個相對獨立又相互協(xié)調(diào)配合的子系統(tǒng)構(gòu)成。與電動牽引相比，液壓升降平臺具有結(jié)構(gòu)緊湊、承載能力大、無級調(diào)速、運行平穩(wěn)、成本低等優(yōu)點。液壓平臺運行特性分析在液壓平臺速度控制系統(tǒng)中，對它的運行性能（包括平臺啟動、加減速運行平穩(wěn)性以及運行快速性等方面）都有較高的要求，并對液壓平臺的速度、加速度以及加速度的最大值都有嚴格的限制。反映液壓平臺運動規(guī)律，一般以速度曲線來表示。如圖所示，整個液壓平臺運動過程可分為5個階段：（1）加速階段O-B(2)勻速階段B-C（3）減速階段C-E（4）平層階段E-F（5）結(jié)束階段F-H液壓系統(tǒng)設計一、系統(tǒng)工作壓力的選擇壓力的選擇要根據(jù)載荷大小和設備類型而定，還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟條件及元件供應情況等的限制。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢必要加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸。對某些設備來說，尺寸要受到限制，從材料消耗角度看也不經(jīng)濟；壓力選擇的太高，對泵、缸、閥等元件的材質(zhì)、密封、制造精度也要求很高，必然要提高設備成本。一般來說，對于固定的尺寸不太受限的設備，壓力可以低一些，行走機械、重載設備壓力要選高一些。查《機械設計手冊》表23.4-2，初選液壓系統(tǒng)壓力為10MPa參考泵的種類和參數(shù)，查閱《機械設計手冊》表23.5-21，最終確定壓力為16MPa二、初算液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸液壓缸有關設計參數(shù)見下圖。圖a為液壓缸活塞桿工作在受壓狀態(tài)，圖b為活塞桿在受拉狀態(tài)?；钊麠U受壓時活塞桿受拉時式中——無桿腔活塞有效作用面積（）——有桿腔活塞有效作用面積（）P1——液壓缸工作腔壓力(Pa)P2——液壓缸回油腔壓力(Pa)，即背壓力D——活塞直徑d——活塞桿直徑一般，液壓缸在受壓狀況下工作，其活塞面積為將代入上式可得查《機械設計手冊》表23.4-4，取P2=0.4MPa查《機械設計手冊》表23.4-5,取d/D=0.7假設理想狀態(tài)，P1取16MPa=0.160m根據(jù)d/D=0.7，則查《機械設計手冊》表23.4-6可得V2/V1=1.96查《機械設計手冊》表23.4-7，可將液壓缸內(nèi)徑D取為160mm再查《機械設計手冊》表23.4-8，可將d取為110mm三、液壓系統(tǒng)基本方案的確定確定調(diào)速方案液壓執(zhí)行元件確定之后，其運動方向和運動速度的控制是擬定液壓回路的核心問題。方向控制用換向閥或控制單元來實現(xiàn)，對于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多通過換向閥的有機組合實現(xiàn)所要求的動作。對于高壓大流量液壓系統(tǒng)，現(xiàn)多采用插裝閥與先導控制閥的邏輯組合來實現(xiàn)。速度控制通過改變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流量或者利用封閉空間的容積變化來實現(xiàn)。相應的調(diào)速方式有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速以及二者的綜合——容積節(jié)流調(diào)速。節(jié)流調(diào)速一般采用定量泵供油，用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來調(diào)節(jié)速度。此種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡單，由于這種系統(tǒng)必須用溢流閥，故效率低，發(fā)熱量大，多用于功率不大的場合。容積調(diào)速是靠改變液壓泵或液壓馬達的排量來達到調(diào)速的目的。其優(yōu)點是沒有溢流和節(jié)流損失，效率較高。但為了散熱和補充泄露，需要有輔助泵。此種調(diào)速方式適用于功率大、運動速度高的液壓系統(tǒng)。容積節(jié)流調(diào)速一般是用變量泵供油，用流量控制閥調(diào)節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量，并使其供油量與需油量相適應。此種調(diào)速回路效率也較高、速度穩(wěn)定性較好，但其結(jié)構(gòu)比較復雜。由于本機器用于劇院樂池，所需液壓系統(tǒng)要求結(jié)構(gòu)簡單，所以我們選擇節(jié)流調(diào)速方式。節(jié)流調(diào)速又分進油節(jié)流調(diào)速、回油節(jié)流調(diào)速和旁路節(jié)流調(diào)速三種方式。進油節(jié)流起動沖擊較小，回油節(jié)流常用于有負載荷的場合，旁路節(jié)流多用于高速。調(diào)速回路一經(jīng)確定，回路的循環(huán)形式也就隨之確定了。節(jié)流調(diào)速一般采用開式循環(huán)形式。在開式系統(tǒng)中，液壓泵從油箱吸油，壓力油流經(jīng)系統(tǒng)釋放能量后，再排回油箱。開式回路結(jié)構(gòu)簡單，散熱性好，但油箱體積大，容易混入空氣。本液壓系統(tǒng)選擇進油節(jié)流方式，在回油路上加有背壓閥。確定壓力控制方式液壓執(zhí)行元件工作是，要求系統(tǒng)保持一定的工作壓力或在一定的壓力范圍內(nèi)工作，也有的需要多級或無級連續(xù)地調(diào)節(jié)壓力，一般在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，通常由定量泵供油，用溢流閥調(diào)節(jié)所需壓力，并保持恒定。在容積調(diào)速系統(tǒng)中，用變量泵供油，用安全閥起安全保護作用。在有些液壓系統(tǒng)中，有時需要流量不大的高壓油，這時可考慮用增壓回路得到高壓，而不用單設高壓泵。液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)中，某段時間不需要供油，而又不便停泵的情況下，須考慮選擇卸荷回路。在系統(tǒng)的某個局部，工作壓力需低于主油源壓力時，需考慮采用減壓回路來獲得所需的工作壓力。在此液壓系統(tǒng)中，由于采用的是進油節(jié)流調(diào)速方式，因此選用定量泵供油，并使用溢流閥調(diào)節(jié)其壓力。確定順序動作方案主機各執(zhí)行機構(gòu)的順序動作,根據(jù)設備類型不同,有的按固定程序運行,有的則是隨機的或人為的。工程機械的操縱機構(gòu)多為手動,一般用手動的多路換向閥控制。加工機械的各執(zhí)行機構(gòu)的順序動作多采用行程控制,當工作部件移動到一定位置時,通過電氣行程開關發(fā)出電信號給電磁鐵推動電磁閥或直接壓下行程閥需連接相應的油路,因此只適用于管路聯(lián)接比較方便的場合。另外還有時間控制、壓力控制等。此液壓系統(tǒng)在劇院樂池使用,要求操作方便。因此我們采用電氣開關發(fā)出電信號給電磁鐵推動電磁閥來控制連續(xù)動作。4、選擇液壓動力源液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來提供,液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)一般用定量泵供油,在無其他輔助油源的情況下,液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量,多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱,溢流閥同時起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。為了節(jié)省能源提高效率,液壓泵的供油量要盡量與系統(tǒng)所需流量相匹配。對在工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相差較大的情況,一般采用多泵供油或變量泵供油。對長時間所需流量較小的情況下,可增設蓄能器做輔助油源。油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。一般泵的入口要裝有粗過濾器,進入系統(tǒng)的油液根據(jù)被保護元件的要求,通過相應的精過濾再次過濾。為防止系統(tǒng)中的雜質(zhì)流回油箱,可在回油路上設置磁性過濾器或其他形式的過濾器。根據(jù)液壓設備所處環(huán)境及對溫升的要求,還要考慮加熱、冷卻等措施。四、液壓系統(tǒng)圖整機液壓系統(tǒng)圖由擬定好的控制回路及液壓源組合而成。各回路相互組合時要去掉重復多余的元件,力求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。注意各元件間的聯(lián)鎖關系,避免誤動作發(fā)生。要盡量減少能量損失環(huán)節(jié)。提高系統(tǒng)的工作效率。各液壓元件盡量采用國產(chǎn)標準件,在圖中按國家標準規(guī)定的液壓元件職能符號的常態(tài)位置繪制。對于自行設計的非標準元件可用結(jié)構(gòu)原理圖繪制。 在我們這個設計中的液壓系統(tǒng)圖如下:五、液壓系統(tǒng)的工作過程此液壓系統(tǒng)采用了6種閥門、1個電動機、1個液壓泵、4個液壓缸、1個油箱、1個濾油器組成。系統(tǒng)可以說是比較簡單，但是越簡單的系統(tǒng)越是可靠，同時也符合劇院樂池使用的要求。由于它的組件不多，也降低了整個系統(tǒng)的成本。此系統(tǒng)的工作流程是這樣的：通過電動機的驅(qū)動，油經(jīng)單向閥當三位四通電液動換向閥處于左位時進入液壓缸，推動液壓缸上升。當三位四通電液動換向閥處于右位時，油又經(jīng)節(jié)流閥返回油箱，同時也使液壓缸下降。六、液壓元件的選擇與專用件設計液壓泵的選擇確定液壓泵的最大工作壓力式中——液壓缸或液壓馬達最大工作壓力——從液壓泵出口到液壓缸或液壓馬達入口之間總的管路損失的準確計算要待元件選定并繪制管路圖時才能進行，初算時可按經(jīng)驗數(shù)據(jù)選?。汗苈泛唵瘟魉俨淮蟮?，取=（0.2~0.5MPa）在前面我們已經(jīng)確定P1為10MPa，此時取=0.4MPa則：10+0.4=10.4MPa確定液壓泵的流量液壓泵的輸出流量應為式中K——系統(tǒng)泄露系數(shù)，一般K取1.1~1.3——同時動作的液壓缸或液壓馬達的最大總流量。對于在本系統(tǒng)中我們采用了節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，因此還必須算上溢流閥的最小溢流，一般取為0.5=Av+0.5=0.5+0.5=1.005+0.5=1.055式中K取1.2，則：=1.21.055=1.266選擇液壓泵的規(guī)格根據(jù)以上求得的和值，按系統(tǒng)中擬定的液壓泵形式，查閱相關產(chǎn)品樣本和機械設計手冊，選擇雙作用葉片泵PV2R1-12葉片泵PV2R1-12的額定壓力為16MPa大于所需的壓力葉片泵PV2R1-12的排量為8.2ml/s符合輸出流量的要求選用的PV2R1-12雙作用葉片泵，系中高壓小排量式，其容積效率高，工作可靠，且屬于經(jīng)濟型的種類，而且噪聲較小，適合于劇院樂池的環(huán)境。液壓閥的選擇液壓閥的選擇要求：閥的規(guī)格，根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和實際通過該閥的最大流量，選擇有定型產(chǎn)品的閥件。溢流閥按液壓泵的最大流量選??；選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥，要考慮最小流量應滿足執(zhí)行機構(gòu)最低速度的要求?？刂崎y的流量一般要選得比實際通過的流量大一些，必要時也允許有20%以內(nèi)的短時間過流量。閥的型式，按安裝和操作方式選取。根據(jù)以上的選擇要求，查《機械設計手冊》溢流閥選擇DBDH10K型直動溢流閥單向閥選擇S10A1.2型單向閥換向閥選擇DSHG-03-3-C型電液動換向閥節(jié)流閥選擇MG10G1.2型節(jié)流閥調(diào)速閥選擇MSA30EF250背壓閥選擇FBF3-D10B型背壓閥溢流閥在系統(tǒng)中起安全保護作用，壓力在出廠前調(diào)整到16MPa，單向閥使液體供油到油缸，推動柱塞上升以提升重物。調(diào)速閥用于控制重物的上升速度。換向閥開啟時，液壓柱塞下落，使重物下落。節(jié)流閥用于控制重物的下降速度，下降速度調(diào)整到2米/分鐘左右。本系統(tǒng)采用的SAS10A型電磁換向閥，是本著使系統(tǒng)最簡化的原則，因為越是簡化，系統(tǒng)的可靠性越好。本回路的設計也是本著這一原則，經(jīng)發(fā)復設計而確定的。管道尺寸的確定1）管道內(nèi)徑計算式中——通過管道內(nèi)流量（）v——管內(nèi)允許流速（m/s）見上面計算=1.055v的值查《機械設計手冊》表23.4-10，v=0.5m/s則：37(mm)2)管壁厚計算式中P——工作壓力（MPa）d——管子內(nèi)徑（mm）[]——許用應力（MPa）由前面計算P為16MPa，d為57mm查《機械設計手冊》[]取為50MPa=5.92mm取為6mm3）管道的選擇根據(jù)第一步所計算的管道內(nèi)徑，并且本系統(tǒng)為中高壓系統(tǒng)，應選鋼絲層數(shù)為Ⅱ的膠管。查《機械設計手冊》，膠管選擇內(nèi)徑為38mm，外徑為51mm，最小彎曲半徑為500mm油箱容積確定按經(jīng)驗公式V=a確定油箱的容量式中——液壓泵每分鐘排出壓力油（）a——經(jīng)驗系數(shù)由于選擇的泵為PV2R1-12，則為1.055查《機械設計手冊》表23.4-11，a取為6則：V=61.055=6.33=6.33L液壓缸的設計由于是舉升機構(gòu)，所以我們采用活塞缸。經(jīng)上面的計算，我們可知活塞最大外伸長320mm，泵最大工作壓力=16MPa，活塞外徑110mm，缸的內(nèi)徑160mm(1)活塞尺寸確定系統(tǒng)實際最大靜壓力P為10MPa活塞材料為鋼，其屈服強度245MPa活塞的壁厚：9.28mm試取活塞的壁厚=10mm，則活塞內(nèi)徑=90mm截面最小回轉(zhuǎn)半徑：35.53mm截面慣性矩：=活塞的細長：壓桿穩(wěn)定性：查《機械設計手冊》表23.6-64，=340a=1/7500n=1/4A=1062495N>1.4=50400N符合要求。則活塞的外徑=110，內(nèi)徑=90，壁厚=10(2)缸筒和缸底設計計算1)缸筒的內(nèi)徑為160mm,查《機械設計手冊》，缸筒外徑=180mm2)壁厚：取=103)液壓缸采用了平底帶焊接的缸底。取油缸機座厚度=17為了消除焊接應力，取=6取=23(3)液壓缸結(jié)構(gòu)設計液壓缸主要尺寸確定以后，就進行各部分的結(jié)構(gòu)設計。主要包括：缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿的導向部分結(jié)構(gòu)、密封裝置、緩沖裝置、排氣裝置及液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)等。由于工作條件不同，結(jié)構(gòu)形式也各不相同。設計時根據(jù)具體情況進行選擇。①缸體與缸蓋的連接形式缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關。常見的缸蓋連接形式如下表所示:表2.1液壓缸缸體與缸蓋的連接形式連接方式優(yōu)缺點法蘭連接優(yōu)點:(1)結(jié)構(gòu)簡單、成本低(2)容易加工、便于裝拆(3)強度較大、能承受高壓缺點:(1)徑向尺寸大(2)重量比螺紋連接的大;缸體為鋼管時,用拉桿連接的重量也較大(3)用鋼管焊上法蘭、工作過程也復雜螺紋連接優(yōu)點:(1)外形尺寸小(2)重量輕缺點:(1)端部結(jié)構(gòu)復雜、工藝要求較高(2)裝拆時需用專用工具(3)擰端蓋時易損壞密封圈外半環(huán)連接優(yōu)點:(1)結(jié)構(gòu)較簡單(2)加工裝配方便缺點:(1)外形尺寸大(2)缸筒開槽,削弱了強度,需增加缸筒壁厚內(nèi)半環(huán)連接優(yōu)點:(1)外形尺寸較小(2)結(jié)構(gòu)緊湊,重量較輕缺點:(1)缸筒開槽,削弱了強度(2)端部進入缸體內(nèi)較長,安裝時密封圈易被槽口擦傷經(jīng)過對以上四種連接形式進行比較,我們認為內(nèi)半環(huán)連接較適合劇院樂池使用。因為,內(nèi)半環(huán)連接外形尺寸小、重量輕滿足輕便要求,同時劇院用液壓缸的壓力不是很大,強度不高,缸筒開槽對缸沒有多大影響。②活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)活塞桿與活塞的連接形式分整體式結(jié)構(gòu)和組合式結(jié)構(gòu)。組合式結(jié)構(gòu)又分為螺紋連接、半環(huán)連接和銷軸連接。表2.2活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)連接形式特點整體式結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單,適用于缸徑較小的液壓缸螺紋連接結(jié)構(gòu)簡單,在振動的工作條件下容易松動,必須用鎖緊裝置。應用較多,如組合機床與工程機械上的液壓缸。半環(huán)連接結(jié)構(gòu)簡單,裝拆方便,不易松動，但會出現(xiàn)軸向間隙。多應用在壓力高、負載大,有振動的場合銷軸連接結(jié)構(gòu)可靠,用銷軸連接,銷軸必須用配鉸,銷釘連接后必須鎖緊,多用于負載較小的場合經(jīng)過對上面四種結(jié)構(gòu)進行比較,我們認為螺紋連接比較適合這次設計的要求。③活塞桿導向部分結(jié)構(gòu)活塞桿導向部分的結(jié)構(gòu),包括活塞桿與端蓋、導向套的結(jié)構(gòu)以及密封、防塵和鎖緊裝置等。導向套的結(jié)構(gòu)可以做成端蓋整體式直接導向,也可以做成與端蓋分開的導向套結(jié)構(gòu)。后者導向套磨損后便于更換,所以應用較普遍。導向套的位置可以安裝在密封圈的內(nèi)側(cè),也可以裝在外側(cè)。機床和工程機械中一般采用裝在內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu),有利于導向套的潤滑;而油壓機常采用裝在外側(cè)的結(jié)構(gòu),在高壓下工作時,使密封圈有足夠的油壓將唇邊張開,以提高密封性能?；钊麠U處的密封形式有O形、V形、Y形和Yx形密封圈。為了清除活塞桿處外露部分沾附的灰塵,保證油液清潔及減少磨損,在端蓋外側(cè)增加防塵圈。常用的有無骨架防塵圈和J形橡膠密封圈,也可用毛氈圈防塵。表2.3活塞桿導向與密封及防塵裝置機構(gòu)形式特點端蓋直接導向(1)端蓋與活塞桿直接接觸導向,結(jié)構(gòu)簡單,但磨損后只能更換整個端蓋(2)蓋與桿的密封常用O型、Y型、Yx型密封圈(3)防塵圈用無骨架的防塵圈導向套導向(1)導向套和活塞桿接觸支承導向,磨損后便于更換,導向套也可用耐磨材料(2)蓋與桿的密封常用V型、Y型、Yx型密封裝置。密封可靠適用于中高壓液壓缸(3)防塵方式常用J形或三角形防塵裝置我們所采用的是活塞缸,而且在劇院樂池中使用，所以應選用導向套進行導向。這個設計中的液壓系統(tǒng)是中高壓系統(tǒng),并且需要高可靠性,這正好需要導向套導向的密封可靠性。④活塞及活塞桿處密封圈的選用活塞及活塞桿處的密封圈的選用,應根據(jù)密封的部位、使用的壓力、溫度、運動速度的范圍不同而選擇不同類型的密封圈。下表是幾種常用的密封圈及其使用參數(shù)。表2.4活塞及活塞桿處的密封圈使用參數(shù)密封部位類型活活塞材料壓力范圍溫度范圍速度范圍摩擦/用途塞桿（MPa)（C)（m/s)泄漏ONBR-30~130形OOFPM6-15~1800.5中/低通用圈O形NBR十,圈加OOPTFE35-30~1300.5中/低通用擋圈ONBR10-30~100通用高低唇Y(jié)ONBR+0.5中/低形圈夾纖20-20~100柱塞維缸YNBR+工程形O夾纖25-30~1200.5中/低機械圈維農(nóng)機奧米NBR+機床加型O夾纖40-30~1205微/中農(nóng)機維奧米NBR+機床加型O夾纖40-30~1201微/中農(nóng)機維VNBR+挖土型OO夾纖63-30~1200.5大/極機壓維微力機活鑄高速塞O鐵253500.3~l0小/高液壓環(huán)機注:NBR一丁臘橡膠,FPM一氟碳橡膠,PTFE一聚四氟乙烯,O一應用部位由于考慮是劇院樂池使用,所以需要節(jié)約成本,比較以上幾種材料的性能和成本,我們決定使用Y型圈進行密封。⑤液壓缸的緩沖裝置液壓缸帶動工作部件運動時,因運動件的質(zhì)量較大,運動速度較高,則在到達行程終點時,會產(chǎn)生液壓沖擊,甚至使活塞與缸筒缸蓋之間產(chǎn)生機械碰撞。為防止這種現(xiàn)象的發(fā)生,在行程末端設置緩沖裝置?，F(xiàn)介紹幾種常用的緩沖結(jié)構(gòu)。環(huán)狀間隙式節(jié)流緩沖裝置:活塞端部的緩沖柱塞向端蓋方向運動進入圓柱形油缸時,將封閉在柱塞與端蓋間的油液從環(huán)狀間隙中擠出去。由于間隙很小,因而起節(jié)流緩沖作用。適用于慣性不大、運動速度不高的液壓系統(tǒng)。環(huán)狀間隙式節(jié)流緩沖裝置又可分為圓柱形的緩沖柱塞和圓錐形的緩沖柱塞。圓柱形的緩沖柱塞的間隙大小不變,緩沖柱塞長度一般為10mm左右。這種結(jié)構(gòu)制造容易,但在緩沖開始時會出現(xiàn)壓力的峰值。圓錐形的緩沖柱塞緩沖時有明顯的漸減過程。三角槽式節(jié)流緩沖裝置:三角槽式節(jié)流緩沖裝置,也是利用被封閉液體的節(jié)流產(chǎn)生的液壓阻力來緩沖的?；钊膬啥碎_有軸向三角槽,前后缸蓋上的鋼球起單向閥的作用。在活塞啟動時,壓力油頂開鋼球進入液壓缸,推動活塞運動。當活塞接近缸的端部時,回油路被活塞逐漸封閉,使缸內(nèi)液壓油只能通過活塞上的軸向三角槽緩慢排出,形成緩沖液壓阻力。節(jié)流口的通流面積隨活塞的移動而逐漸減小,所以活塞運動速度逐漸減慢,實現(xiàn)制動緩沖?？烧{(diào)節(jié)流緩沖裝置:可調(diào)節(jié)流緩沖裝置不但有圓柱形的緩沖柱塞和凹腔等結(jié)構(gòu),而且在液壓缸端蓋上還裝有針形節(jié)流閥和單向閥。當活塞上的緩沖柱塞插入凹腔時,a腔的油液只能經(jīng)可調(diào)節(jié)流閥流入C腔而排出,回油阻力增大,實現(xiàn)制動緩沖。調(diào)節(jié)針形節(jié)流閥的流通面積，便可改變緩沖作用的強弱和效果。當活塞反向運動時,壓力油由C腔經(jīng)單向閥進入a室,使活塞迅速啟動。必須指出,上述緩沖裝置,只能在液壓缸全行程終了時才起緩沖作用,當活塞在行程過程中停止運動時,上述緩沖裝置不起作用。這時回油路上可設置行程閥來實現(xiàn)緩沖。通過對上述緩沖裝置的比較,和對劇院樂池使用的分析,我們認為環(huán)狀間隙式節(jié)流緩沖裝置中的圓柱形的緩沖柱塞是比較適合劇院使用的。因為這種柱塞結(jié)構(gòu)簡單,加工容易,因此能夠降低其成本。并且劇院用液壓缸的壓力不是很大,緩沖開始時出現(xiàn)壓力的峰值也不會很大,避免了對液壓缸的損壞。@液壓缸的排氣裝置對于運動速度穩(wěn)定性要求較高的機床液壓缸和大型液壓缸,則需要設置排氣裝置,如排氣閥等。排氣閥一般安裝在液壓缸兩端的最高處。雙作用液壓缸需要裝設兩個排氣閥。當液壓缸需要排氣時,打開相應的排氣閥,空氣連同油液經(jīng)過錐部縫隙和小孔排出缸外,直至連續(xù)排油時(不冒氣),就將排氣閥關死。由于我們此次設計的液壓缸是劇院用液壓缸,對于運動速度的穩(wěn)定性要求不是很高,所以我們認為沒有必要設置一個排氣裝置。⑦液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)包括液壓缸的安裝結(jié)構(gòu)、液壓缸進出口的連接等。液壓缸的安裝形式:根據(jù)安裝位置和工作要求不同可有長螺栓安裝、腳架安裝、法蘭安裝、銷軸和耳環(huán)安裝等如下表。表2.5液壓缸的安裝形式序號安裝形式備注1長螺栓安裝2徑向腳架傾翻力矩比較:序號2較小3底面腳架序號4較大4前后腳架5頭部外法蘭安裝螺釘受拉力比較:序號6、7較小6頭部內(nèi)法蘭序號5較大7尾部外法蘭8頭部銷軸液壓缸在平面內(nèi)擺動,活塞受彎曲作用比較:9尾部銷軸序號8較小序號9較大10中部銷軸序號10介于序號8、9之間11尾部耳環(huán)同序號912尾部球頭液壓缸可在一定的空間范圍內(nèi)擺動液壓缸進、出油口形式及大小的確定:液壓缸進、出油口,可布置在端蓋或缸體上。對于活塞桿固定的液壓缸,進、出油口可設在活塞桿端部。如果液壓缸無專用的排氣裝置,進、出口應設在液壓缸的最高處,以便空氣能首先從液壓缸排出。進、出油口的形式一般選用螺孔或法蘭連接。液壓缸用耳環(huán)安裝結(jié)構(gòu):根據(jù)使用部位不同,耳環(huán)可分為桿用耳環(huán)和缸體用耳環(huán)兩種。桿用耳環(huán)安裝在活塞桿的外端,通常是用螺紋連接。缸體用耳環(huán)一般是固定在缸體的后部,也是固定在缸體中部。耳環(huán)結(jié)構(gòu)可分為不帶軸套的單耳環(huán)結(jié)構(gòu)、帶軸套的單耳環(huán)結(jié)構(gòu)、球餃耳環(huán)結(jié)構(gòu)、雙耳環(huán)結(jié)構(gòu)。不帶軸套的單耳環(huán)結(jié)構(gòu),銷軸一般用H8配合。帶軸套的單耳環(huán)結(jié)構(gòu)，軸套用青銅或聚四氟乙烯制造。球餃耳環(huán)結(jié)構(gòu),軸套外圓是球面,一般能做土的擺動,球面用m6配合,球面淬硬到50HRC。雙耳環(huán)結(jié)構(gòu),銷孔一般用過渡配合,柱銷不能在其中轉(zhuǎn)動。通過對上面的一些液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)的知識的學習,然后結(jié)合本次設計的實際情況,我們采用了耳環(huán)連接。缸體的后部焊接了缸體用耳環(huán),活塞桿的外端用螺紋連接了桿用耳環(huán)。③液壓缸最終結(jié)構(gòu)綜合上面的各種結(jié)構(gòu)設計,我們最終確定了液壓缸的結(jié)構(gòu)。它的結(jié)構(gòu)如下圖所示:此次設計的液壓缸是在劇院樂池中使用,因此要求液壓缸結(jié)構(gòu)簡單,重量輕,外形小巧。所以在本次液壓缸設計中,在確保能承受預定載荷的前提下,我們盡量簡化結(jié)構(gòu),來使其美觀,成本低。6、液壓站設計液壓站是由液壓油箱、液壓泵裝置及液壓控制裝置三部分組成。液壓油箱裝有空氣濾清器、濾油器、液面指示器和清洗孔等。液壓泵裝置包括不同類型的液壓泵、驅(qū)動電機及它們之間的聯(lián)軸器等。液壓控制裝置是指組成液壓系統(tǒng)的各閥類元件及其連接體。機床液壓站的結(jié)構(gòu)型式有分散式和集中式兩種類型。集中式:這種型式將機床液壓系統(tǒng)的供油裝置、控制調(diào)節(jié)裝置獨立于機床之外,單獨設置一個液壓站。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是安裝維修方便,液壓裝置的振動、發(fā)熱都與機床隔開;缺點是液壓站增加了占地面積。分散式:這種型式將機床液壓系統(tǒng)的供油裝置、控制調(diào)節(jié)裝置分散在機床的各處。例如,利用機床床身或底座作為液壓油箱存放液壓油。把控制調(diào)節(jié)裝置放在便于操作的地方。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊,泄漏油易回收,節(jié)約占地面積,但安裝維修不方便。同時供油裝置的振動、液壓油的發(fā)熱都對機床的工作精度產(chǎn)生不良影響,故較少采用,一般非標設備不推薦使用。1)液壓油箱的設計液壓油箱的作用是貯存液壓油、分離液壓油中的雜質(zhì)和空氣,同時還起到散熱的作用。①液壓油箱有效容積的確定液壓油箱在不同的工作條件下,影響散熱的條件很多,通常按壓力范圍來考慮。液壓油箱的有效容量V可概略地確定為:在低壓系統(tǒng)中（P2.5MPa)可取: V=(2~4)在中壓系統(tǒng)中（P6.3MPa)可取: V=（5~7)在中高壓或高壓大功率系統(tǒng)中(P〉6.3MPa)可取: V=(6~12)式中V一一液壓油箱有效容量; 一一液壓泵額定流量。應當注意:設備停止運轉(zhuǎn)后,設備中的那部分油液會因重力作用而流回油箱。為了防止液壓油從油箱中溢出,油箱中的液壓油位不能太高,一般不應超過液壓油箱高度的80%。②液壓油箱的外形尺寸液壓油箱的有效容積確定后,需設計液壓油箱的外形尺寸,一般尺寸比(長:寬:高)為1:1:1~1:2:3。為提高冷卻效率,在安裝位置不受限制時,可將液壓油箱的容量予以增大。我國液壓油箱到目前還沒有統(tǒng)一的標準。③液壓油箱的結(jié)構(gòu)設計在一般設備中,液壓油箱多采用鋼板焊接的分離式液壓油箱,很少采用機床床身底座做為液壓油箱。隔板作用:增長液壓油流動循環(huán)時間,除去沉淀的雜質(zhì),分離、清除水和空氣,調(diào)整溫度,吸收液壓油壓力的波動及防止液面的波動。安裝型式:隔板的安裝型式有多種,可以設計成高出液壓油面,使液壓油從隔板側(cè)面流過;還可以把隔板設計成低于液壓油面,其高度為最低油面的2/3,使液壓油從隔板的上方流過。過濾網(wǎng)的配置:過濾網(wǎng)可以設計成液壓油箱內(nèi)部一分為二,使吸油管與回油管隔開,這樣液壓油可以經(jīng)過一次過濾。過濾網(wǎng)通常使用50~100目左右的金屬網(wǎng)。由于我們此次設計的液壓油箱的容積較小,沒有必要再裝隔板。如果再裝隔板減少了液壓油的通流面積,反而影響液壓油流動循環(huán)時間。并且我們使用泵站的功率不大,散熱量也不大,所以不裝隔板不會對散熱有多大影響。吸油管與回油管回油管出口:回油管出口型式有直口、斜口、彎管直口、帶擴散器的出口等幾種型式,斜口應用得較多,一般為斜口。為了防止液面波動,可以在回油管出口裝擴散器?；赜凸鼙仨毞胖迷谝好嬉韵?一般距液壓油箱底面的距離大于300mm,回油管出口絕對不允許放在液面以上?；赜图?單獨設置回油管當然是理想的,但不得已時則應使用回油集管。對溢流閥、順序閥等,應注意合理設計回油集管,不要人為地施以背壓。泄漏油管的配置:管子直徑和長度要適當,管口應在液面之上。以避免產(chǎn)生背壓。泄漏油管以單獨配管為好,盡量避免與回油管集流配管的方法。吸油管:吸油管前一般應設置濾油器,其精度為100~200目的網(wǎng)式或線隙式濾油器。濾油器要有足夠的容量,避免阻力太大。濾油器與箱底間的距離應不小于20mm。吸油管應插入液壓油面以下,防止吸油時卷吸空氣或因流入液壓油箱的液壓油攪動油面,致使油中混入氣泡。吸油管與回油管的方向:為了使油液流動具有方向性,要綜合考慮隔板、吸油管和回油管的配置,盡量把吸油管和回油管用隔板隔開。為了不使回油管的壓力波動波及吸油管,吸油管及回油管的斜口應一致,而不是相對著。我們這次設計中,采用的回油管出口型式為成45°的斜口式,在吸油管前設置了濾油器。防止雜質(zhì)侵入為了防止液壓油被污染,液壓油箱應做成完全密封型的。在結(jié)構(gòu)上應注意以下幾點: 不要將配管簡單地插入液壓油箱,這樣空氣、雜質(zhì)和水分等便會從其周圍的問隙侵入。同時應盡量避免將液壓泵及馬達直接裝在液壓油箱頂蓋上。在接合面上需襯入密封填料、密封膠和液態(tài)密封膠,以保證可靠的氣密性。例如,液壓油箱的上蓋可直接焊上,也可加密封墊（l.5mm厚以上的耐油密封墊）進行。 為保證液壓油箱通大氣并凈化抽吸空氣,需配備空氣濾清器?？諝鉃V清器常設計成既能過濾空氣又能加油結(jié)構(gòu)。頂蓋及清洗孔 頂蓋:在液壓油箱頂蓋上裝設泵、馬達、閥組、空氣濾清器時,必須十分牢固。液壓油箱同它們的接合面要平整光滑，將密封填料、耐油橡膠密封墊圈(厚2~1.5mm左右〉以及液態(tài)密封膠(耐油性、半干燥性)襯入其間,以防雜質(zhì)、水和空氣侵入,并防止漏油。同時,不允許有閥和管道泄漏在箱蓋上的液壓油箱內(nèi)。液壓泵及液壓馬達的底座要與上頂蓋分開,另行制做。清洗孔:液壓油箱上的清洗孔,應最大限度地易于清掃液壓油箱內(nèi)的各個角落和取出箱內(nèi)的元件。雜質(zhì)和污油的排放:為了便于排放污油,液壓油箱底部應做成傾斜式箱底,并將放油塞安放在最低處。液面指示為觀察液壓油箱內(nèi)的液面情況,應在箱的側(cè)面安裝液面指示計,指示最高、最低油位，液面指示計可選用帶溫度計的。液壓油箱的起吊對液壓裝置而言,從工廠裝配開始,到最終送到用戶,要經(jīng)過反復裝卸,所以在液壓裝置整體上或閥塊上應裝設吊鉤、吊環(huán)螺釘或吊耳環(huán)。液壓油箱的防銹為了防止液壓油箱內(nèi)部生銹,應在油箱內(nèi)壁涂耐油防銹涂料。液壓油箱的加熱與冷卻 為提高液壓系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性,應使系統(tǒng)在適宜的溫度下工作。液壓油溫度一般希望保持在30°~50°范圍內(nèi),最高不超過60°C,最低不低于15加熱:寒冷地區(qū)因溫度低,液壓泵起動困難,需首先加熱。工廠常用SRY2型油用管狀電加熱器。加熱器的使用安裝要求:加熱部分應全部浸入液壓油中,不允許因液面降低而使加熱部分外露。為保證電加熱器全部浸入液壓油中,應使之水平安裝。使用電加熱器時,應同時加一個熱電偶,當液壓油溫升高至定值時,加熱器自行斷電。冷卻:液壓系統(tǒng)工作時，因各種損失,有時使液壓油液產(chǎn)生大量的熱量,直接影響系統(tǒng)的正常工作,這些熱量單憑一般的液壓油箱散發(fā)是不夠的。因此,需要設置冷卻設備。液壓系統(tǒng)中冷卻器的常用冷卻方式有水冷和風冷兩種。由于我們設計的這個設備是劇院樂池使用,為了節(jié)約成本,沒有設置液壓油箱的加熱與冷卻設備。2)液壓站的結(jié)構(gòu)設計①液壓泵的安裝方式液壓泵裝置包括不同類型的液壓泵、驅(qū)動電動機及其聯(lián)軸器等。其安裝方式分為立式和臥式兩種。立式安裝:將液壓泵和與之相聯(lián)的油管放在液壓油箱內(nèi),這種結(jié)構(gòu)型式緊湊、美觀,同時電動機與液壓泵的同軸度能保證,吸油條件好,漏油可直接回液壓油箱,并節(jié)省占地面積。但安裝維修不方面,散熱條件不好。臥式安裝:液壓泵及管道都安裝在液壓油箱外面,安裝維修方便,散熱條件好，但有時電動機與液壓泵的同軸度不易保證。我們在這次設計中,采用的液壓泵的安裝方式是臥式安裝,這種設計是為了其維修方便,散熱好。②電動機與液壓泵的聯(lián)接方式電動機與液壓泵的聯(lián)接方式分為法蘭式、支架式和支架法蘭式。法蘭式:液壓泵安裝在法蘭上,法蘭再與帶法蘭盤的電動機聯(lián)接,電動機與液壓泵依靠法蘭盤上的止口來保證同軸度。這種結(jié)構(gòu)裝卸很方便。支架式:液壓泵直接裝在支架的止口里,然后依靠支架的底面與底板相連,再與帶底座的電動機相聯(lián)。這種結(jié)構(gòu)對于保證同軸度比較困難(電動機與液壓泵的同軸度0.05mm)。為了防止安裝誤差產(chǎn)生的振動,常用帶有彈性的聯(lián)軸器。法蘭支架式:電動機與液壓泵先以法蘭聯(lián)接,法蘭再與支架聯(lián)接,最后支架再裝在底板上。它的優(yōu)點是大底板不用加工,安裝方便,電動機與液壓泵的同軸度靠法蘭盤上的止口來保證。為避免安裝時產(chǎn)生同軸度誤差帶來的不良影響,常采用帶有彈性的聯(lián)軸器。這種聯(lián)軸器可以選用零件手冊中的標準結(jié)構(gòu),也可自行設計。為增加電動機與液壓泵的聯(lián)接剛性,避免產(chǎn)生共振,可以把液壓泵和電動機先裝在剛性較好的底板上使其成為一體,然后底板加墊再裝到液壓油箱蓋上。我們在這次設計中，使用的電動機與液壓泵的聯(lián)接方式為法蘭支架式。③液壓站結(jié)構(gòu)總成液壓站由液壓回路、型泵裝置和自設的油箱三大部分組成。其中液壓系統(tǒng)回路部分和泵裝置部分在液壓油箱蓋上安裝固定，再由油管管接頭根據(jù)油路需要加以聯(lián)接。在液壓油箱邊緣處設置一外接管道的支架，以便使外接管道固定牢固，從而增加了剛性，又整齊美觀。液壓站的結(jié)構(gòu)圖如下：第三章電氣控制裝置設計第一節(jié)引言機電傳動控制不僅必須有電動機拖動生產(chǎn)機械這個主體,而且還包括一套控制裝置,用以實現(xiàn)生產(chǎn)機械各種生產(chǎn)工藝的要求。如龍門刨床要求傳動部分根據(jù)加工需要有順序地傳動工作臺正向工作、停止、快速返回、停止、又正向工作……的自動循環(huán),故需要對電動機的啟動、調(diào)速、反轉(zhuǎn)、制動等過程加以控制。操作者以簡單的控制電器如閘刀開關、轉(zhuǎn)換開關等手控電器來實現(xiàn)電力拖動控制,稱為手動控制;若以自動電器來實現(xiàn)電力拖動的控制,就稱為自動控制。自動控制不僅能減輕操作人員的勞動強度、提高工作機械的生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量,而且可以實現(xiàn)手動控制難以完成的諸如遠距離集中控制等。盡管電力拖動自動控制已向無觸點、連續(xù)控制、弱電化、微機控制方向發(fā)展,但由于繼電器一接觸器控制系統(tǒng)所用的控制電器結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、能夠滿足生產(chǎn)機械一般生產(chǎn)的要求。因此,目前仍然得到廣泛的使用。第二節(jié)電氣元器件組成電路主要由下列元器件組成:交流電動機M,啟動接觸器KM,上行接觸器KMU,下行接觸器KMD,熱繼電器FR,熔斷器FU。設計圖如下:第三節(jié)工作流程的分析一、平臺上行平臺需要頻繁運行,如采用啟動電機的控制其上行,則這對電機有較大的損害。因此,平臺上行和下降過程中,電機始終保持運行狀態(tài)。平臺需要上行時,直接啟動上行繼電器KMU,上行繼電器控制調(diào)速閥動作,使電機驅(qū)動油泵把油打到液壓缸,使液壓缸伸出,從而驅(qū)動平臺上行。二、平臺下行通過控制下行繼電器KMD,使電磁換向閥動作,平臺在重力的作用下,油經(jīng)過換向閥回油箱,從而實現(xiàn)平臺的下行。 第四節(jié)安全回路設計在此液壓系統(tǒng)中,調(diào)速閥和電磁換向閥不能同時處于通位。因此,上行繼電器KMU和下行繼電器KMD只有一個能啟動,所以在電路控制中采用了互鎖裝置。同時,我們也考慮了系統(tǒng)可能出現(xiàn)一些緊急狀況,因此設計了一個緊急開關。第四章人性化設計第一節(jié)引言為市場而生產(chǎn)的產(chǎn)品就是商品。設計的目的是滿足人類不斷增長的需要,而人們需要的滿足主要是通過企業(yè)不斷提供的產(chǎn)品來實現(xiàn)的。以往人們對產(chǎn)品傳統(tǒng)的理解是指具有實體性產(chǎn)品,這是一種狹義的理解。廣義而言,產(chǎn)品應是為了滿足人們需要而設計生產(chǎn)的具有一定用途的物質(zhì)和非物質(zhì)形態(tài)服務的總和,它應包括三方面的內(nèi)容:產(chǎn)品實體一一即提供給消費者的效用和利益。產(chǎn)品形式一一產(chǎn)品質(zhì)量、品種、花色、款式、規(guī)格及商品包裝等。產(chǎn)品延伸一一產(chǎn)品附加部分如維修、咨詢服務、交貨安排等。要更新對產(chǎn)品的認識,牢固樹立為市場而生產(chǎn)的產(chǎn)品即商品的觀念。機械產(chǎn)品以商品面貌進入市場,要經(jīng)受市場劇烈競爭的考驗,因為本身就體現(xiàn)著競爭的性質(zhì)。 由此看來,一個在技術上成功的產(chǎn)品不一定在市場上能獲得成功,一個產(chǎn)品只有在市場競爭中獲得成功,才能給企業(yè)帶來真正的效益。 產(chǎn)品的競爭力受許多因素的影響,從產(chǎn)品本身的品質(zhì)來看主要有三個因素起著根本的作用。首先是產(chǎn)品功能原理的新穎性,這是競爭力的核心要素;其次是產(chǎn)品技術性能的先進性,優(yōu)良的技術性能是產(chǎn)品競爭力的基礎要素。最后是產(chǎn)品的商品化設計。商品化設計中就包括我們本節(jié)所說的人性化設計。 第二節(jié)造型設計實用、經(jīng)濟、美觀是造型設計的三個基本原則。它是根據(jù)造型設計的規(guī)律總結(jié)出來的科學原理。實用、經(jīng)濟、美觀三者的結(jié)合與統(tǒng)一,是設計工作的內(nèi)涵,又是矛盾的統(tǒng)一，這一普遍法則在設計工作上的體現(xiàn)。三者互相關聯(lián),相互制約,三個原則缺一不可。其基本關系應該在實用的前提下,講究美觀,實用與美觀必須以經(jīng)濟因素為制約條件。"實用"是指造型設計必須有良好的使用功能。表現(xiàn)為產(chǎn)品性能達到高效率,方便,安全,易保養(yǎng),人機協(xié)調(diào)等特點,以滿足人民生活或生產(chǎn)實際應用。在此要求下,針對不同產(chǎn)品除實用外還要考慮到有利于人們身心健康,不造成環(huán)境污染,并符合廣大群眾健康的審美觀及習俗愛好等。在本次設計中,我們就是以實用為基礎。劇院樂池液壓升降平臺具有作為樂池和擴大舞臺的兩種功能。這些就是從實用的角度出發(fā)的,來滿足劇院使用的要求。"經(jīng)濟"即用價值工程理論指導產(chǎn)品造型,使材料和工藝恰如其分地運用,構(gòu)成產(chǎn)品的"經(jīng)濟"品質(zhì)。在造型活動中,運用價值分析方法力求降低成本,對產(chǎn)品按標準化、系列化、通用化的要求進行設計,以求得材料使用、空間安排、體塊的組織達到緊湊、簡明、精確。力求以最少的財力、物力、人力和時間而取得最好的經(jīng)濟效益。在本次設計中,我們時刻從成本出發(fā)來設計產(chǎn)品。在液壓、電氣系統(tǒng)設計中,我們盡可能簡化系統(tǒng),使用標準化的產(chǎn)品作為零件,以減少成本。在機械設計部分,我們又盡量選用現(xiàn)有的成形材料作為我們的部件。"美觀"即造型美,是產(chǎn)品整體各種美感的綜合體現(xiàn)。美觀既包括匠意的美(造型、紋飾、色彩),也包括材料的美和加工制作的美。我國先秦古籍《考工記》中總結(jié)的"材美工巧"便體現(xiàn)了這一原則。應注重當代人的審美思潮,強調(diào)審美的積極作用。以健康清新的形與色助人向上,使之產(chǎn)生高尚的情操。在這次設計中,我們也考慮了產(chǎn)品的外觀。我們采用鋁合金作為液壓平臺的支架,鋁合金的外觀就比鋼鐵要美觀,而且重量較輕。由于我們使用的液壓站是臥式安裝的,其液壓元件在油箱外面,為了其美觀,我們將在其上加個金屬罩。同時我們還要給各部件涂上油漆。第三節(jié)安全設計安全、可靠本來就是液壓升降平臺的基本要求,而我們設計的這個液壓升降平臺是為劇院樂池設計的,其安全性就更不言而喻了。對于液壓升降平臺在升高過程中的安全,我們可以在底座上加上四個支腿來支撐,同時還可以在上平臺上裝上扶欄。當然,作為擴大舞臺使用時,這些東西可以拆除。對于電氣控制方面,我們還設置了一個緊急開關,以防不測。英文翻譯TheLiquidPressesSystemBreakdownThePracticalMethodDiscussionAndAnalysisOfTheDiagnosisAuthor:packtheheadsteelcollegemechanicalengineeringfastenQiaoWengangSummary:Theliquidwhichaimsattoextensivelyapplyatpresentpressestospreadtomovesystembreakdownthedifficultyofthediagnosis,putforwardakindofsimpleandpracticalofbreakdownadiagnosismethod.Thismethodpassestoanalyzemeteredexaminationandlogicofsystemparameter,consumedlyraisedsystemtobreakdowndiagnosticscience,fastandaccuracyandloweredtorequesttothetechniquelevelwhichmaintainsapersonnel.Agreatdealofexperimentexpressthatthismethodmoretraditionalmethodefficiencyofthebreakdowndiagnosisconsumedlyraise,packtodismantleworkloadtoconsumedlyreduceandhavehigherpracticaltheexpansionbeworth.Keyword:Theliquidpressessystem,breakdowndiagnosisandtheparametermeasuresamethod1TheliquidpressessystembreakdownthegeneralprincipleofthediagnosisCorrectanalysisthebreakdownbethepremisewhichexpelsbreakdown,systembreakdowngreatlythepartdoesn'tbreakout,alwayshaveanomenbeforetakeplaceandbeanomentodevelopmustthedegreenamelyproducesbreakdown.ThereasonwhichcausesbreakdownisvariedandDOingnotfixregulationcanlookfor.Statisticsenunciation,liquid'spressingthebreakdownofsystemoccurrenceabout90%isinordertousingbadmanagementwiththeresultthatforthesakeoffast,accurate,expedientlydiagnosebreakdown,havetowellknowcharacteristicandregulationthattheliquidpressesbreakdown,thisistobreakdowndiagnosticfoundation.Thefollowingprincipleisworthyoftofollowinthebreakdownthediagnosis:(1)judgeworkconditionandoutercircleenvironmentthattheclearliquidpressessystemfirstwhethernormallyneedstomakefirstpureispartorelectricappliancescontroloftheequipmentsmachinepartbreakdown,bestillthattheliquidpressthebreakdownofsystem,checkvariousconditionthatthepureliquidpressessysteminthemeantimewhetherrequestaccordingtonormalmovement.(2)districtjudgmentaccordingtobreakdownphenomenonandcharacteristiccertainhavesomethingtodowithshouldbreakdownofdistrict,graduallycontractoccu