液壓雙柱式舉升器的設計（含CAD圖紙和說明書）

液壓雙柱式舉升器的設計（含CAD圖紙和說明書）,液壓,雙柱式舉升器,設計,CAD,圖紙,說明書 摘 要 現(xiàn)如今市場上常把舉升機作為慣用的特定的用來抬起汽車的設備，現(xiàn)如今廣泛的被用在汽車維修管理行業(yè)中，雙柱式液壓舉升機屬于舉升機的一種重要類型。本說明書著重介紹了我國舉升機的應用以及熟悉程度。然后又對比研究了國內(nèi)發(fā)生過的各種安全事故案例和國外設計者對事故的防范手段，通過對比分析國內(nèi)外的案例，考慮到本地現(xiàn)存的實際應用條件，最終選取出了一種較為合適安全的液壓動力雙立柱舉升機方案。 設計說明書首先對比分析了所設計機構(gòu)的歷史，隨后點明了設計針對的目標。在這之后又講述了本機械裝置的可發(fā)展之處，規(guī)定了需要設計的方向。設計說明書第一章引言介紹了液壓動力雙柱體式舉升機的背景知識以及基本構(gòu)造。第二大章節(jié)選擇了合適的舉升機零件。第三章對重要載荷部件進行受力分析計算與校核。而第四章介紹了液壓系統(tǒng)的相關(guān)信息。第五章總結(jié)全文，通過對各個部件的分析與校核，最終完成液壓雙柱舉升機的設計。 關(guān)鍵詞： 升舉機；雙柱式；液壓系統(tǒng)；計算校核 ABSTRACT Double - injection lift is a commonly used equipment for lifting, mainly used for car repair and maintenance. It is a main type of lift. This paper investigates and analyzes the present situation of automobile lift. And through the analysis to solve security problems of lifting machine at home and abroad, and the solution of the problem, carries on the comparison to several kinds of lifting machines, and combined with the actual situation of lifting machine now exist in China, put forward the suitable for double column type auto lift machine design. In this paper, the background of the background is introduced, and the purpose and significance of the research are put forward. Then, the development direction and prospect of lifting machine are briefly introduced, and the design content is briefly described. In the second chapter, the structure of double - injection car lift is introduced. The third chapter is the design of lifter. Through the analysis and selection of the mechanical, hydraulic and electrical systems, and the design of mechanical system and hydraulic parts. Finally, the design of double column lifter is completed. Key words: Rise for machine; Double type; Mechanical system; Check calculation 目 錄 引 言 1 1.1 選題背景 1 1.2 舉升機未來的研究趨勢 1 1.3 設計內(nèi)容 2 一.選擇方案： 2 二.各部件詳細參數(shù)； 2 三.設計液壓系統(tǒng)工作方式并用制圖軟件畫出原理圖 2 四. 對各個機械零件進行校核。 2 五．液壓系統(tǒng)介紹 2 第二章 雙柱式舉升機的方案 3 2.1 各種舉升機的分析介紹 3 2.1.1 被廣泛使用的舉升機的介紹 3 2.1.2 各種舉升機的性能對比 3 2.1.3舉升機裝置的要求 3 2.2 液壓動力雙柱式舉升機的結(jié)構(gòu)和工作原理 4 2.3 通過對比最終選擇設計類型 5 2.4鏈條的計算與選擇 6 2.5槽輪的設計 6 2.6槽輪座和槽輪軸的設計 6 2.7舉升構(gòu)架的設計 7 2.8立柱 8 2.9安全鎖裝置 9 2.10 鋼絲繩平衡裝置 10 2.11鋼絲繩的計算與選擇 11 第三章 舉升機剛度強度的分析與校核 12 3.1雙立柱載荷分析與計算 12 3.1.1雙立柱截面形心與中性軸位置的確定 12 3.1.2截面慣性矩的確定 13 3.1.3 計算求得立柱的靜矩S 14 3.2立柱的強度計算與校核 14 3.2.1滑臺受力的分析與校核 14 3.2.2舉升機雙立柱的載荷情況分析 16 3.2.3立柱強度校核 17 3.3主立柱剛度計算 20 3.4舉升臂的強度計算與校核 21 3.5關(guān)于舉升臂的強度校核 21 第四章 雙柱式舉升機液壓控制系統(tǒng)設計 25 4.1 雙柱式舉升機液壓控制系統(tǒng)分析 25 4.2 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的計算 26 4.2.1初步估算系統(tǒng)工作壓力 26 4.2.2液壓缸的作用力 26 4.3執(zhí)行元件類型的選擇 27 4.4活塞桿的強度計算與校核 28 4.4.1活塞桿的強度計算 28 4.4.2活塞桿穩(wěn)定性校核 28 4.5選擇控制閥 29 結(jié) 論 31 參考文獻 32 致 謝 33 引 言 1.1 選題背景 隨著時代的發(fā)展和進步，汽車已經(jīng)成為每個家庭的日常品。所以汽車市場前景遠大。預計在未來的一段時間內(nèi)，我國的汽車需求量會呈上升趨勢。隨著汽車進口數(shù)量越來越龐大，加足馬力研制屬于我們自己的汽車產(chǎn)品并打破技術(shù)壁壘是重中之重。用盡全力研制出擁有完全自主產(chǎn)權(quán)的汽車生產(chǎn)技術(shù)，隨之而來的便是配套的后期檢修保養(yǎng)。這樣開發(fā)研究新的汽車舉升機的產(chǎn)品來適應這種環(huán)境的發(fā)展是非常必要的。汽車的舉升機在整車大修，還是小修維護保養(yǎng)中都是起著一個比較重要的作用。 作為新產(chǎn)品的開發(fā)和設計研究，雙柱型汽車的維修液壓同步升降臺的研發(fā)是比較新穎的，它是利用現(xiàn)代科技技術(shù)加上計算機的控制來實現(xiàn)的。它的出現(xiàn)代表的了我國日益發(fā)展的汽車維修行業(yè)，能夠給維修工人帶來許多便利，可大大的減少維修難度以及維修時間，使汽車修理及保養(yǎng)變得效率量更高，為未來的社會發(fā)展奠定了一定的基礎(chǔ)。 1.2 舉升機未來的研究趨勢 各種形式的舉升機都有很久的發(fā)展過程。這些器械是起到在汽車檢修時候用于將汽車舉起的作用，方便工人進行汽車檢修。而且無論是大的4S店還是小的汽車修理部都是離不開它的我國汽車維修檢測設備行業(yè)整體上比較落后，這樣就需要我們盡快的生產(chǎn)有自己特色的裝備，建立成我們有特色的汽車維修行業(yè)，不僅僅要有良好的服務態(tài)度，還要有優(yōu)秀的維修技術(shù)手段，這樣當然離不開專業(yè)的維修設備。所以舉升機在這里顯得就是極其重要的。因為有了好的工具才能鑄就好的工程，而且舉升機在一定程度也是保障了維修工在修理汽車的安全性。隨著時代的發(fā)展舉升機也會隨著改良進步，躍升成為汽車修理中不可或缺的修理工具。 如今常用的舉升機有如下幾種：單柱、雙柱、四柱等。機械式舉升機特點是同步性好，但由于經(jīng)常需要更換螺母和軸承，舉升機維修費用過高，因此目前不推薦使用。廣泛采用的是液壓動力的雙柱式舉升機，舉升力量大，而且操控性好，更為安全，并且相對來說更容易保養(yǎng)。隨著日新月異的汽車技術(shù)開展，我們只能研發(fā)出越來越多的舉升機來適應這個社會的發(fā)展速度，而且會越來越智能化，大大減少人工和出錯率。 1.3 設計內(nèi)容 一.舉升機介紹： 舉升機歷史背景級=及發(fā)展前景； 二.方案選擇以及各部件詳細參數(shù)； （1）確定舉升機方案 （2）舉升機各個零件的參數(shù)及其選擇 三.對舉升機重要載荷部件進行強度分析并校核 （1）舉升機立柱的強度剛度分析與校核 （2）舉升臂的強度分析與校核 四. 液壓系統(tǒng)的簡介。 （1）液壓系統(tǒng)分析 （2）液壓缸受力分析與計算 （3）液壓桿的受力分析與校核 （4）選用合適的控制閥 五．結(jié)論 第二章 雙柱式舉升機的方案 2.1 各種舉升機的分析介紹 2.1.1 被廣泛使用的舉升機的介紹 就現(xiàn)如今舉升機的使用情況而言，被我們熟知的就有很多種包括溝式、還有各種柱式還有應用范圍較小的剪刀式門式的舉升機；他們的動力源也不盡相同，有純機械動力還有流體壓力動力。機械式動力主要是絲杠驅(qū)動，磨損大，消耗成本大，逐漸被淘汰。而液壓動力的舉升機成為后起之秀，憑借操控性好，維護成本小的優(yōu)點，得到各個維修廠的青睞，本次的設計就是圍繞液壓動力展開的。 2.1.2 各種舉升機的性能對比 我通過走訪和問卷調(diào)查了市面上應用最為廣泛的舉升機，得到以下結(jié)果，這三種液壓動力舉升機被應用的最為廣泛，他們有著不同的性能參數(shù)，普通雙柱式的性能還是比較優(yōu)秀的，各個性能參數(shù)都很優(yōu)秀，為了直觀的了解到應用最為廣泛的舉升機類型和性能參數(shù)我繪制了對比表如表2.1所示。 表2.1各類型汽車舉升機參數(shù)對比 全程下降時間 單位（秒） 全程上升時間 單位（秒） 最大舉升高度 單位（毫米） 盤踞地升高度 單位（毫米） 額定舉升質(zhì)量 單位（噸） 普通雙柱舉升機 2.5-4 1700-1800 110-180 50-70 20-60 龍門雙柱舉升機 2.5-4 1700-1800 110-180 50-70 20-60 四柱立式舉升機 2.5-4.5 1700-1800 110-180 50-70 20-60 2.1.3舉升機裝置的要求 對于舉升機來說有很多的要求來保證正常運行，和安全運行，還有安靜的工作環(huán)境，在國外的設計中，不僅對舉升機性能有很高的要求，對其他的性能要求也很高，并且做出了相關(guān)的標準規(guī)范，本文對其進行了參考，并結(jié)合我國的現(xiàn)實情況，綜合之下做出了調(diào)整，包括和零件的材料選擇要求規(guī)范，例如油軟管，他的材料選取很重要，需要考慮到氣溫變化帶來的影響，還有由于輸油管常年裸露在外，老化的問題也需要考慮。還有各個接頭處的耐壓能力等等，綜合總結(jié)起來說，對液壓舉升機的要求有如下幾點： （1） 液壓系統(tǒng)做做需平穩(wěn)緩慢； （2） 需要有特定的安全所裝置； （3） 液壓舉升機不能有超過80分貝噪音； （4） 舉升機的散熱要求，一般工作環(huán)境為40攝氏度，在連續(xù)上升下降20次內(nèi)，油溫不得超過65攝氏度。 （5） 為了應對意外狀況，需要舉升機能夠在額定載荷的1.5倍壓力下堅持至少120S無漏油以及突然泄壓的情況； （6） 正常使用工作9000次不會發(fā)生質(zhì)量上的損壞。 2.2 液壓動力雙柱式舉升機的結(jié)構(gòu)和工作原理 需要從下面所列出的幾個方面對液壓動力雙柱式舉升機進行了解分析（1）分析整個機械結(jié)構(gòu)；（2）如何進行舉升作業(yè)；（3）分析其動力來源；（4）如何抵消由液壓缸帶來的舉升臂不協(xié)調(diào)問題；（5）安全鎖與整體的安全性能；（6）舉升臂的構(gòu)造。 液壓雙柱式舉升機運作原理整體來說非常簡單，在你舉升的過程中，在你按下啟動開關(guān)之后，液壓馬達隨之開始工作，液壓電動機抽出油箱里的液壓油進入兩液壓缸內(nèi)，液壓缸內(nèi)注入油液，液壓桿隨之上升，帶動由鏈條連接的舉升滑臺，滑臺上升帶動舉升臂向上舉，當腳步聲比已經(jīng)上升到我們想要的高度之后，這是我們按下停止鍵，就可以將上升的舉升臂停止，這時候的液壓電動機是停止工作的，這樣我們就完成了托舉汽車的過程了。在舉升完成之后維修保養(yǎng)工人就可以開始檢修和保養(yǎng)了。 在整個檢修的過程中我們需要注意電磁安全鎖的狀態(tài)。在工作人員完成維修保養(yǎng)作業(yè)之后，才可以關(guān)閉電磁安全鎖，這時候便解除了舉升臂不能下降限制，我們再按下下降開關(guān)，液壓馬達帶動油液回到油箱，這個時候舉升臂就會隨這液壓活塞的下降而下降，一直到最低位置。在舉升據(jù)的液壓缸最上端和最下端還有一對行程開關(guān)，它們保證了液壓缸工作質(zhì)量，通過以上的機構(gòu)，我們大大的提高了維修人員的操作環(huán)境的安全性。就是因為這個雙柱舉升機的自動化系統(tǒng)，所以讓維修人員在整個操作過程中享受便捷安全的工作環(huán)境。 2.3 通過對比最終選擇設計類型 圖2.1雙柱液壓舉升機結(jié)構(gòu)示意圖 舉升機的主要零部件有頂部和底部的行程開關(guān)、兩根垂直立柱、液壓系統(tǒng)混合零部件、還有滑臺、鏈條和舉升臂組成的舉升臂部件、還有底板結(jié)構(gòu)、防滑的墊片，電箱控制部件、液壓油箱等。 我們對舉升機有了較為深入的了解，首先查找資料和做調(diào)查并分析調(diào)查數(shù)據(jù)隨之確立了驅(qū)動方式，緊接著分析對比了使用較為廣泛的幾大種舉升機類型，進行主要參數(shù)對比，并且分析了它的工作原理還有工作方式，通過各種對比分析我們最終確立了合適的舉升機類型。首先，我們先通過機械對機械部件的計算，計算出鏈條、槽能、槽輪座和槽輪軸、軸承、鋼絲的計算，然后根據(jù)參數(shù)進行選擇。 然后，對雙柱是的舉升機液壓控制整體的系統(tǒng)進行設計，通過對液壓系統(tǒng)主要的參數(shù)計算，確定所用的零件。最后，對設計完成的雙柱式的舉升機進行校核計算。這樣整個由液壓系統(tǒng)組成的就完成了，它主要是有液壓缸來推動的，連接立柱與滑臺，托臂與立柱滑臺相連接，托臂隨著滑臺移動，這樣才能實現(xiàn)滑臺的上下移動。我下面就對這種舉升機進行詳細的參數(shù)設計以及計算，液壓動力雙柱式舉升機的的結(jié)構(gòu)形式如圖上2.3圖所示。 2.4鏈條的計算與選擇 由于速度，本次設計選擇片式關(guān)節(jié)鏈，安全系數(shù)取6，N 承受重量為，按照,P為25.4，組合板數(shù) 組合的載荷極限為，鏈板厚度，，，銷軸直徑鏈條通過高度 端接頭 。 節(jié)數(shù)為： 2.5槽輪的設計 ， 。 輪緣直徑， 式中 輪緣厚度值取10mm，槽輪內(nèi)孔直徑值取100mm.，內(nèi)孔與軸承的配合形式采用過盈配合。 2.6槽輪座和槽輪軸的設計 由于液壓活塞上的槽輪座孔和槽輪軸橫截面直徑是相同的，本次設計槽輪軸的材料是45號鋼。有公式，橫截面積公式可以計算得出軸的半徑值，取槽輪軸直徑。 圖2.2槽輪座 軸和槽輪座孔采用的配合方式是適用于軸與軸承之間常用的的間隙配合。這樣的好處是可以是定位更精準并且為實際的安裝過程提供了方便。至于尺寸方面，槽輪軸截面直徑為32毫米，整根軸的長度是90毫米。 2.7舉升構(gòu)架的設計 舉升機的動力來源至關(guān)重要，影響著整個舉升機的工作性能，本次設計的舉升機是液壓提供動力的雙柱液壓舉升機，兩個空心的立柱里面兩個舉升液壓缸，用螺栓固定在地面上，液壓缸頭有槽輪座，以及槽輪，用于安置鏈條，在一側(cè)的舉升機外殼上由電箱和液壓馬達已經(jīng)液壓油箱。還有幾根液壓油管鏈接油箱以及兩個液壓缸內(nèi)部空間。他們的位置是十分固定，需要保持牢靠并且無相互移動，這樣才能保證整個舉升機的工作安全。 由于此次設計的舉升機的舉升動作是由電箱控制的液壓動力系統(tǒng)提供的，電箱控制液壓系統(tǒng)的啟動和停止，液壓馬達的啟動和停止，還有安全鎖裝置的啟動與停止，補油裝置也是有他控制的，液壓缸帶動鏈條連接的舉升滑臺完成整個舉升機的舉升動作。舉升機的構(gòu)架設計十分的重要，以上即使本次設計的舉升機構(gòu)思路。具體的舉升機動力來源結(jié)構(gòu)形式如下圖所示： 圖2.3舉升結(jié)構(gòu)動力示意圖 2.8立柱 立柱的設計至關(guān)重要，舉升機所有的載荷都集中于兩個立柱之上，它支撐起了舉升機舉升臂的重量以及舉升汽車的重量，一般汽車的重量不超過3.5噸，我們計算時按照3.5噸來計算，綜上所述，立柱的力學性能影響著舉升機的舉升能力，既要安全耐用，又要保證不浪費材料，兩個立柱是空心的，內(nèi)部的空心設計是為了保證滑臺的移動順暢，由于需要有滑臺在內(nèi)部移動，立柱內(nèi)部的尺寸公差有很高的要求，要保證不會因為摩擦力而浪費能源并造成滑臺嚴重的磨損，兩個立柱也需要保證有較高的平行度，以此來確定滑臺上下移動順暢，立柱與地面也要有一定的垂直度。下圖中即說明了這些問題： 圖2.4立柱俯視剖面圖 2.9安全鎖裝置 為了作業(yè)安全特意在立柱上面加入了一個特殊的安全鎖，這個安全鎖可以保證在液壓系統(tǒng)失效失控的情況下保證汽車修理工人還有汽車保養(yǎng)工人的生命安全并且可以保證被舉升機舉起來的停在舉升機托舉臂上的汽車免于在液壓舉升機失控的時候受到第二次損害，這個安全鎖的名字叫做電磁鐵式安全鎖，它鑲嵌在雙立柱上，兩個立柱上都有分布，左邊立柱上有兩個，右邊立柱上有一個，左邊立柱上的上和下各一個，右邊立柱的位于上方的位置，這三個安全鎖，左下和右上構(gòu)成了對角線，這樣可以保證十足的穩(wěn)定性，左上的和右上的兩個安全鎖保證了在舉升機上極限的時候的平衡。 本次添加的安全鎖具體構(gòu)造比較復雜，在兩個滑臺上安裝有安全卡位條，是一種鋸齒鏈條式的卡位條，用螺母固定在上面，緊密相接，在立柱上滑臺的滑道上安裝了的外置安全裝置，這個外置安全鎖由三大部分組成，分別是電磁鐵，保險板，還有保險板支承座。保險版支承座安裝在立柱內(nèi)壁，保險板安裝在保險支承座上，兩個部分可以圍繞一定點相對轉(zhuǎn)動一定角度，而什么時候轉(zhuǎn)動是由安裝在立柱外部的電磁鐵控制的，當電磁鐵通電時，吸附保險板向，保險板則緊貼立柱內(nèi)壁，此時滑臺上下移動，卡位條不會與外置電磁安全鎖接觸，保險處于關(guān)閉狀態(tài)。而當電磁鐵失去電源的時候，保險板在內(nèi)置彈簧的作用下彈出，與滑臺上的卡位條接觸，此時滑臺只能上移，并且上移時會聽到保險板與滑胎上的卡位條齒不停碰撞的噪聲。上升到指定高度之后，此時就算泄油壓滑胎與舉升臂也會在保險的作用下保持舉升狀態(tài)。起到了很好的保險作用。具體結(jié)構(gòu)圖如下所示： 圖2.5電磁安全鎖結(jié)構(gòu)圖 2.10 鋼絲繩平衡裝置 本次設計還加裝了鋼絲平衡裝置，通常情況下由于液壓油箱只有一個，液壓是先通過靠近郵箱一側(cè)的液壓缸內(nèi)，然后液壓油在通過連個液壓缸之間的連接導管進入另一側(cè)的液壓缸內(nèi)，這就導致兩個液壓缸啟動時間有差別，這一差別會造成舉升不平衡，先工作的液壓缸的柱塞桿上升高度會高于另外一個。本次設計加入了鋼絲連接來保持兩舉升臂的高度一致，左右舉升臂之間由鋼絲相連，鋼絲的作用方向是相反的，但是整體看起來在兩立柱內(nèi)卻是對稱的，鋼絲連接在兩個滑臺之上，繞過舉升臂頂端連接在一起，在液壓雙柱舉升機啟動的時候，通過一條鋼絲鏈接就可以做到兩滑臺同時啟動，同時降落。但是有以一個需要注意的問題，就是兩邊對稱的鋼絲張力必須是相同的，這樣才能真正的保持平衡。并且在這個平衡的過程中，鋼絲會受到相當大的拉力，鋼絲材料的強度必須要又保證。這個是除了補油裝置以外的一種強制性的平衡裝置，雖然簡陋，但是能夠保證百分之百的平衡。關(guān)于保養(yǎng)，需要定期檢查鋼絲強度，以免受損失效，失效可能會造成滑臺聯(lián)動舉升機的突然移動，造成整個機身晃動劇烈，甚至被舉升汽車的不穩(wěn)定掉落。造成難以估計的人員傷亡以及財產(chǎn)損失。 圖2.6鋼絲繩平衡裝置示意圖 2.11鋼絲繩的計算與選擇 根據(jù)《起重工機具》來選擇鋼絲繩，本次設計的的舉升機應該采用的國際標準的線接觸鋼絲繩。因為在本次設計中，需要依靠鋼絲繩來保證左右舉升臂的平衡，那么對這個鋼絲線的允許拉力就要計算的基準一些，還要計算鋼絲繩所能承受的最大拉力的準確數(shù)值。 許用拉力 S= （3.4） 承受的最大拉力 =52 （3.5） 在上述公式中： D代表鋼絲直徑單位是毫米 為確定參數(shù)；他代表材料的抗拉強度系數(shù)； 舉升機也屬于起重機械，但是他本質(zhì)上與起重機還是有些差別的，但是相同點就是他們的工作過原理都是液壓動力帶動工作臂，還有他們的某些零件機構(gòu)也有些雷同。但是根據(jù)《起重工機具》[8]因其工作方式是舉升重量不算太大的汽車，而起重機則是起重較為重型的大型機械，所以本質(zhì)上還是有區(qū)別的，舉升機屬于輕機械。起重機屬于大型機械，不能一概而論。 我們選擇的是6 19—11.0—1850型號鋼絲 它可承受的力的極限由式（3.5） =52 =52 =6847.17kg 可得到其的拉力極限系數(shù)是k=5。 則許用拉力由式（3.5）得： S== 它在實際舉升機的應用中所能承受到的最大的立委1256Kg 所以選用由此可見我們所選用的鋼絲類型非常的可靠。 第三章 舉升機剛度強度的分析與校核 3.1雙立柱載荷分析與計算 由于整個舉升機的載荷均由立柱承載，并且載荷主要受力點在兩立柱中央的舉升臂上面，并且由于有電磁安全鎖，載荷不是垂直加載在立柱之上，整體的分析由于上述原因，兩個立柱都有受力彎曲的趨勢，并且是向內(nèi)彎曲，立柱與底板是和焊接關(guān)系，所以，在此向內(nèi)彎曲的趨勢下，電焊口容易產(chǎn)生開裂繃斷的趨勢，所以必要時需要在立柱內(nèi)部根部需要添加肋板以及加強筋。 3.1.1雙立柱截面形心與中性軸位置的確定 兩個立柱是主要的承重部件，由此可見其截面特性就顯得尤為的重要，有良好的截面特性可以保證工作過程中不會出現(xiàn)錯誤并且用合理的材料承載最大的載荷，而在截面特性分析中，形心的位置以和中性軸位置分析起著決定性的作用。 圖3.1舉升機立柱三個截面示意圖 我們把立柱俯視剖視圖分成三個部分來分析，這三個部分。在直角坐標系中，我們需要選擇一個軸線作為參考軸，Z軸與截面底邊重合，方便于計算。我們選擇Z軸作為參考軸。組合截面的中心軸分別取，可以通過計算求得組合截面的面積與他們的形心位置與參考軸的距離，計算過程如下： 如此可求得截面重心到邊界的距離 通過聯(lián)立以上公式可求得立柱截面形心在對稱軸Y上的位置： 3.1.2截面慣性矩的確定 我們把組合截面的形心分別標記為，形心軸同中心軸設為，具體參考圖4.1所示，我們可以列式求得形心軸距離參考軸Z軸直間的距離，公式如下： 再通過平行軸移動公式，可以求得三個截面相對于參考中心軸的慣性矩： 相加即可求得組合截面即立柱相對于參考軸的慣性矩的值 3.1.3 計算求得立柱的靜矩S 立柱截面特性分析中，靜力矩也是重要的一項參數(shù)，以下公式可求得立柱上半部分截面靜力矩： 三個公式計算出不同的數(shù)值，之前我們將截面分為了三個部分，這三個公式計算出的不同結(jié)果就分別為這三部分的靜力矩，整個立柱上半截面的靜力矩的值即為三個數(shù)值之和： 以上是上半部分截面的靜力矩，下半部分的靜力矩求法略有不同： 此結(jié)果即為下半部分截面靜力矩數(shù)值。 3.2立柱的強度計算與校核 3.2.1滑臺受力的分析與校核 要分析立柱的強度，必須要先對滑臺進行受力的計算與分析，因為舉升臂在舉升機作業(yè)的過程中，舉升臂端部成為了載荷的直接承載處，即滑臺為直接的載荷處。 對滑臺進行分析的時候，必須要先了解滑臺，舉升機滑臺有很多種，由于需要上下滑動，所以滑輪成為了主要的零件，滑輪在舉升機滑臺中的應用有很多種，比如整個滑臺中只有兩個大滑輪一上一下分布，還有一種是四個小滑輪分別位于滑臺的四個頂角上，還有一些其他應用不是很廣泛的形式，比如沒有使用滑輪而采用的是滑塊，兩個滑塊或者是四個小頂角滑塊。應用最多的還是摩擦力低，磨損較小的“兩個大圓柱滑輪”這種滑輪形式，圓柱滑輪還有很多有點，比如相對于滑塊更容易操控，滑動起來更加順暢等等優(yōu)點，由于摩擦力很小，所以機身不容易產(chǎn)生震動，而且噪音更小，平衡性更好?；_在工作時的受力分析如圖所示： 圖3.2滑臺受力分析圖 下面進行詳細計算： 滑臺的材料質(zhì)量大致如下: 舉升臂尺寸如下： 鋼材所占比重的計算 由以上可得到滑臺與舉升臂的總質(zhì)量，計算公式如下： 綜合考慮滑臺以及舉升臂： 在上面圖4.4中，每一側(cè)的舉升臂手里大致為2噸，再加上自身的重量，舉升臂端即滑臺所受力為，F(xiàn)1F2分別是滾輪壓制立柱內(nèi)壁所得到的返力，F(xiàn)BX和FBY是電磁鐵安全鎖的保險板給予的支持力,B為受力點，起到支撐的作用。按照特殊情況來計算，所有的重量集中負載于B點?？傻靡韵掠嬎悖? (1) (2) (3) (4) 由（4）可以得到: ,將此結(jié)果帶入（2） 假設 可以由（1）式得出 通過以上的計算我們發(fā)現(xiàn)，其實在真實的應用場景之中，負載處不僅僅是收到這兩個因素影響，除了舉升臂所受重力的影響之外，還需要多一種考慮，那就是一種特殊的情況，負載處承受了全部的重力，如此算下來的話總值大約是66.37公斤。兩個舉升臂中的任何一個需要承受的負載重量達到了1600公斤，除此之外還有連接滑臺的所受的重力也需要加到負載處，如此綜合下來任何一個托臂負載重量達到了1666.37公斤， F1的大小是與F2相同的。受力集中在支撐點，由以上的分析計算可得如下公式: 。 3.2.2舉升機雙立柱的載荷情況分析 舉升機中每一個立柱的受載荷情況在圖3.2.2雙柱舉升機立柱載荷分析圖中，由圖可知，F(xiàn)1F2分別是滾輪壓制立柱內(nèi)壁所得到的返力，F(xiàn)BX和FBY是電磁鐵安全鎖的保險板給予的支持力，RHX、RHY、MH為底座底板給予的支反力，通過對以上載荷進行分析，可得出以下算式： RHX=0 RHY=FBY=2066.37kg 圖3.3雙柱舉升機立柱載荷分析圖 3.2.3立柱強度校核 由以上立柱受力載荷分析與計算可已看出，立柱可以看做成懸臂梁來進行分析計算于校核，由CAD畫出以下彎矩圖以及剪力圖，見圖3.2.3： 圖3.4 立柱在F1以及F2作用下產(chǎn)生的彎矩圖以及剪力圖 在F1作用下時， 在F2作用下時， 除了F1以及F2 還有由FBY產(chǎn)生的M造成的彎矩，繪制彎矩圖如下所示： 圖3.5在FBY作用下產(chǎn)生的彎矩圖 相關(guān)計算如下： 通過計算以及分析如下的載荷情況，根據(jù)立柱整體受到的彎矩以及剪力繪制彎矩圖以及剪力圖 圖3.6整體受彎矩以及剪力圖 看圖分析得出以下計算 在我們所選的截面中，剪力最大的時候，受到的最大彎矩，可以得出我么所選的截面即是危險截面。 通過以上的分析與計算，我們得到了以下數(shù)據(jù)： 而抗彎截面模數(shù)的數(shù)值是 上面求得截面上半部分靜力矩， 得知以上數(shù)據(jù)我們可以進行強度校核： （1）校核正應力強度： ： 經(jīng)過對比可得，滿足強度條件。校核成功。 （2）： 我們選取， 而許用應力數(shù)值 通過對比分析可得到以下結(jié)論，校核成功。 3.3主立柱剛度計算 使用疊加法來計算： （1） 由F2引起的擾度往外彎時的計算： 對于E的解釋：彈性模量的選擇：碳鋼 ?。? 取 （2） 由由F1引起的繞度往內(nèi)彎時的計算 （3）由M引起的撓度往外彎時的計算 由于此數(shù)值太小，忽略不計 所以總的撓度值為： 3.4舉升臂的強度計算與校核 由于舉升臂屬于不規(guī)則形狀，有大臂和小臂，分開分析大臂以及小臂的截面特性， (1) 小臂截面尺寸為 慣性矩： （2）大臂的截面尺寸為 慣性矩 3.5關(guān)于舉升臂的強度校核 如圖所示，下圖為兩個舉升臂零件圖，在分析過程中，選取幾個特定的截面，圖片中的ABCD即為本次分析所選取的四個截面 圖3.7舉升臂部件零件圖 單獨拿出截面來具體分析，以下三個圖片即為截面示意圖，從左至右分別為ABCD四個截面： 圖4.8-2ABCD四個典型截面示意圖 （1） 對于A截面 由計算可知，滿足強度要求，校核成功。 （2） 對于B截面 由此可見，校核成功。 （3） 對于C截面 滿足強度要求。 （4） 對于D截面分析 由此可知，校核成功。 第四章 雙柱式舉升機液壓控制系統(tǒng)設計 4.1 雙柱式舉升機液壓控制系統(tǒng)分析 舉升機的工作系統(tǒng)圖如下，此圖有AUTO CAD生成，調(diào)節(jié)9三位四通控制閥，當A處于工作狀態(tài)時，11液壓馬達抽出油液，經(jīng)過12過濾，油液沿管道經(jīng)過單向閥6，隨后又進圖1液壓缸下腔內(nèi)，再經(jīng)管道流入2液壓缸下腔，完成舉升動作。 當需要下降的時候9撥到C位置，由于舉升重物，以及液壓馬達的作用，液壓油通過節(jié)流閥7回到油箱內(nèi)。4和5為調(diào)節(jié)器，是兩位三通電次換向閥，當左右兩缸體不平衡的時候，便會啟動補充油液。 圖4.1液壓工作原理 選用9這種三位四通手動控制閥，它最大可以在壓力大小為31.5MPa的環(huán)境下工作，可以滿足使用條件，10為先導性溢流閥，它的作用是保證進入液壓系統(tǒng)內(nèi)部的油壓恒定，它是有標準的，它最大承受油壓大小35MPa，油壓在0.6MPa時候它便可以啟動，它最大的吞吐量為600L/min。由此可見他能夠完成調(diào)節(jié)油壓的作用。 油管通徑結(jié)尾1cm。 4.2 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的計算 4.2.1初步估算系統(tǒng)工作壓力 液壓缸個參數(shù)之間有定量的函數(shù)關(guān)系，下表明確的表示了牽引力與工作壓力之間的相互關(guān)系： 由于我們選用的這根液壓缸可以提供的最大舉升力大小為10千牛頓，通過細致研究參考上面兩個信息表格的數(shù)據(jù)我們可以提取到有用的信息來完成本次設計，首先，我們可以根據(jù)各機床液壓缸之間的對比來確定我們所選用的液壓缸的實際運作是的壓力大小，其數(shù)值大約是p=2兆帕。 4.2.2液壓缸的作用力 由于液壓缸的工作性質(zhì)以及工作方式，他所能提供的一是拉力，而是推力，由于是液壓舉升機，所以得知此液壓缸提供推力，推力大小數(shù)值為： 在上述計算公式中： 將以上數(shù)據(jù)代入計算公式 由此可得，液壓缸在工作時，由活塞桿傳出的最大推力數(shù)值是10.3kN。 4.2.3缸筒內(nèi)徑的確定 通過液壓缸的推來，來計算缸筒的內(nèi)徑計算式如下： 當活塞無桿腔的推力為F時，其內(nèi)徑為： 式中： D —活塞桿直徑 缸筒內(nèi)經(jīng) m F —無桿腔推力，N P —工作壓力，MPa —液壓缸機械效率，0.95 代入數(shù)據(jù)： D= =0.083m D= 83mm 取圓整值為 D=90mm 這就是活塞內(nèi)徑的選取。 4.3執(zhí)行元件類型的選擇 通過觀察以上的表格，我們需要選擇出一種最完美的活塞缸，考慮到我們的活塞工作性質(zhì)，本次設計選取一種活塞為進出直線循環(huán)的活塞缸。這樣我們可選的范圍縮小，再接下來更精確的選擇我們對照以上表格，單活塞桿雙作用無緩沖的液壓缸為最好。由于本次設計的是雙柱液壓舉升機，需要保證兩個液壓缸的型號與參數(shù)完全一致，徹底同步，所以本次設計選取兩個完全一模一樣的單活塞桿雙作用無緩沖的液壓缸安置在兩個立柱內(nèi)部，并用鏈條連接滑臺，活塞桿向上運動，帶動鏈條連接的滑臺，滑臺鏈接舉升臂運動，以此帶動舉升臂，舉升臂上的汽車保持完全平衡的狀態(tài)被舉升起來。 4.4活塞桿的強度計算與校核 4.4.1活塞桿的強度計算與校核 活塞桿的直徑計算：活塞桿上工作阻力為36000N，它的行程850mm，加上活塞上升速度=14.2mm/s, 下降速度=28.3mm/s, 速比.柱塞直徑mm，選63mm。 維持在正常穩(wěn)定的工作主狀態(tài)的時候，活塞桿受力只有兩種情況，要么是推力，要么是拉力；取一種近似算法，把活塞當作直桿進行強度的計算與校核： 式中： 將數(shù)值代入公式： 可得故活塞桿的強度滿足要求。 4.4.2活塞桿穩(wěn)定性校核 由于液壓缸的工作性質(zhì)，它只有徑向的載荷，而沒有偏心載荷，在計算的時候把活塞桿與液壓缸結(jié)合在一起看作是一長桿，那么可得細長比： ， 液壓缸應該選取鉸接的方式進安裝，數(shù)值分別是： 代入數(shù)據(jù)： 穩(wěn)定性校核的公式為： 式中： 將數(shù)據(jù)代入公式： 要想保證穩(wěn)定，則必須滿足以下條件： 式中： 數(shù)值代入公式： 滿足以上條件，即可保證穩(wěn)定性。 4.5選擇控制閥 由于需要操控的東西比較多，所以我們應該選取合適的控制閥門，選取好的控制閥門省時省力有更加安全，他的作用也十分巨大，控制閥門在系統(tǒng)中充當閘門，控制所有系統(tǒng)中的油液流量，所以在液壓系統(tǒng)中最好都是由標準的控制元件組成。所以我們就要著重確定壓力閥門、流量控制閥門、換向閥門的選擇。壓力控制閥選擇最好是宣動型的壓力閥門，選擇的相關(guān)參數(shù)如下圖4.2所示： 圖4.2控制閥參數(shù)圖 手動控制液壓舉升機的升降，并考慮到一共有三種工作狀態(tài)，一是舉升過程，二是保壓持平狀態(tài)，三是下降過程，三種狀態(tài)綜合考慮，所以選擇了三位四通的手動控制閥，再加上上限位自動停止加壓，并自動平衡，還有下限位自動停止降壓，并保持平衡，所以又選擇了兩個二位三通電磁控制閥。 結(jié) 論 本次設計之前通過對市場現(xiàn)有的舉升器分類有了一個了解之后，隨后又調(diào)查了市場上使用廣泛的幾種修理工人推薦的舉升機，對這幾種舉升機的性能參數(shù)，使用體驗，以及不足之處等等方面的的問題進行了研究和分析。在了解了現(xiàn)有舉升機的情況后，我秉承著創(chuàng)新求是的態(tài)度，制定了本次設計舉升機的大致方向和目標，著手開始設計。根據(jù)指定的主要目標及方向，分級別的制定了類別關(guān)系，將液壓系統(tǒng)與安全作為首要設計重點，知道什么是需要特定注意的，因為汽車舉升機的種類還是比較多的，在設計的過程我們也要和其他的舉升器進行比較，這樣才能解決本身可能會出現(xiàn)的問題，能發(fā)揮液壓傳動的有點，揚長避短。通過數(shù)據(jù)的計算，我們可以清楚的計算出 本設計基于的是各種算法進行數(shù)據(jù)處理，可能最終的設計還是有一定的缺陷的。但是基于理論上還是可行的。雖然雙柱舉升機的優(yōu)越性很強，但是還是有一些不能忽視的雙柱舉升機存在的問題。比如這次設計中沒有底板的設計，這樣就對立柱的剛度和穩(wěn)定性有很高的要求，同時對地面的壓力比較大，對地面強度要求比較高等。所以在設計方面首先要保證的就是拖動的要求，而且安全可靠，結(jié)構(gòu)簡單，比較容易操作。 參考文獻 [1] 李寶順.液壓與氣動[J].2005年第4期 [2] 孫成通.液壓傳動[M].北京化學工業(yè)出版社.2001.4 [3] 王守城、段俊勇，液壓元件及選用[M].北京化學工業(yè)出版社.2007.1 [4] 張利平.液壓傳動系統(tǒng)及設計[M].化學工業(yè)出版社，2005.4 [5] 張玉蓮.液壓和氣壓傳動與控制[M].浙江大學出版社，2006.12 [6] 陳啟松.液壓傳動與控制手冊[M].上海科學出版社,2006 [7] 李笑.液壓與氣壓傳動[M].北京國防工業(yè)出版社,2006.2 [8] 機械設計手冊編委會.起重工機具[M].北京機械工業(yè)出版社,2007.7 [9] 鄭銀環(huán)、胡均安、宋庭新.雙柱汽車舉升機立柱結(jié)構(gòu)的有限元分析[J].2000年第3期 [10] 周士昌.液壓系統(tǒng)設計圖集[M].北京機械工業(yè)出版社,2003.9 [11] 左健民.液壓與氣動傳動[M].北京機械工業(yè)出版社,2006.6 [12] 張義智、李建國.液壓舉升機構(gòu)平穩(wěn)性的研究[J],2002年第3期 [13] 路甬祥.液壓氣動技術(shù)手冊[M].北京機械工業(yè)出版社,2002 [14] 雷天覺.新編液壓工程手冊[M].北京理工大學出版社,1998 [15] 朱梅、朱光力.液壓與氣動技術(shù)[M].西安電子科技大學出版社.2004. 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