液压升降机设计

πd4 64 FK = 3.142 × 2.1× 1011 × 3.14 × (45 × 10?3 ) 4 64 × 1.062 =371KN 其稳定条件为： F ≤

式中： F 代入数据： FK nK

取 nK =3 单位 N nK

稳定安全系数，一般取 nK =2—4 液压缸的最大推力 FK 371 =123KN = nK 3

故活塞杆的稳定性满足要求。

6.2.4 液 压 缸 壁 厚 ， 最 小 导 向 长 度 ， 液 压 缸 长 度 的 确 定 - 21 -

液压升降台设计 6.2.4.1

液 压 缸 壁 厚 的 确 定 δ≥

PY D 2 [σ ]

单位 m 单位cm 单位 Pa 一般取 P Y = （ 1.2-1.3 ）

液压缸壁厚又结构和工艺要求等确定，一般按照薄壁筒计算，壁厚由下式确定： 式中： D

液压缸内径 缸体壁厚 δ PY p

液压缸最高工作压力 [σ ]

代入数据：

缸体材料的许用应力 钢材取

[σ ] = 100 ? 110MPa δ≥ 1.3 × 2 × 106 × 9 = 0.117cm 2 × 100 × 106 。

考虑到液压缸的加工要求，将其壁厚适当加厚，取壁厚 δ = 3mm 6.2.4.2

最 小 导 向 长 度

活塞杆全部外伸时，从活塞支撑面中点到导向滑动面中点的距离为活塞的最小导向 长度 H ，如下图所示，如果最小导向长度过小，将会使液压缸的初始挠度增大，影响其 稳定性，因此设计时必须保证有最小导向长度，对于一般的液压缸，液压缸最大行程为 L ，缸筒直径为 D 时，最小导向长度为： 图 6.1

H≥

L D + 20 2 - 22 -

液压升降台设计 即H ≥

530 90 + = 71.5cm 取为72cm 20 2 活塞的宽度一般取 B = (0.6 ? 0.1) D ，导向套滑动面长度 A ，在 D<80mm

，当导向套长度不够时，

时，取 A=(0.6-1.0)D ，在 D=80mm 时，取 A=(0.6-1.0)d 长度 H 确定。

不宜过分增大 A 和 B ，必要时可在导向套和活塞之间加一隔套，隔套的长度由最小导向 6.2.5

液 压 缸 的 流 量

液压缸的流量余缸径和活塞的运动有关系，当液压缸的供油量 Q 不变时，除去在形 程开始和结束时有一加速和减速阶段外，活塞在行程的中间大多数时间保持恒定速度 vm ，液压缸的流量可以计算如下： Q=

式中： A vA ηcv

对于无杆腔 A =

活塞的有效工作面积 π 4 D2 ηcv Qmax = 代入数据：

活塞的容积效率 环时

采用弹形密封圈时 ηcv =1，采用活塞 ηcv =0.98

vmax 为液压缸的最大运动速度 单位 m/s Avmax ηcv Qmax 3.14 × 0.92 × 0.1325 = × 60 = 5.16 L / min 0.98 × 4

3.14 × 0.92 × 0.106 × 60 = 4.13L / min 0.98 × 4 即液压缸以其最大速度运动时，所需要的流量为 5.16 L / min ，以其 Qmin =

最小运动速度运动时，所需要的流量为 4.13L / min 。 7. 液 压 系 统 方 案 的 选 择 和 论 证

液压系统方案是根据主机的工作情况，主机对液压系统的技术要求，液压系统的工 作条件和环境条件，以成本，经济性，供货情况等诸多因素进行全面综合的设计选择， - 23 -

液压升降台设计

从而拟订出一个各方面比较合理的，可实现的液压系统方案。其具体包括的内容有：油 路循环方式的分析与选择，油源形式的分析和选择，液压回路的分析，选择，合成，液 压系统原理图的拟定。

7.1 油 路 循 环 方 式 的 分 析 和 选 择

油路循环方式可以分为开式和闭式两种，其各自特点及相互比较见下表： 表 7.1 开式系统和闭式系统的比较

油液循环方式 散 热 条 件 抗 污 染 性 系 统 效 率 开 式 闭 式 较方便，但油箱较大 较差，但可用压力油箱或其它改善 较好，需用辅泵换油冷却 较好，但油液过滤要求高

管路压力损失较大，用节流调速效率 管路压力损失较小，容积调速效率高 低 用平衡阀进行能耗限速，用制动阀进 液压泵由电机拖动时，限速及制动过程 中拖动电机能向电网输电，回收部分能 行能耗制动，可引起油液发热 量 对泵的自吸性能要求较高 对主泵的自吸性能要求低 限速制动形式 其 它

油路循环方式的选择主要取决于液压系统的调速方式和散热条件。 比较上述两种方式的差异，再根据升降机的性能要求，可以选择的油路循环方式为 开式系统，因为该升降机主机和液压泵要分开安装，具有较大的空间存放油箱，而且要 求该升降机的结构尽可能简单，开始系统刚好能满足上述要求。 油源回路的原理图如下所示： - 24 -

液压升降台设计 8

7 4 6 5 3 2 1

8 7 6 5 4 3 2 1

压 溢 液 电 液 温 过 油 力 流 压 动 位 度 滤 表 阀 泵 机 计 计 器 缸 图7.1 7.2

开式系统油路组合方式的分析选择 当系统中有多个液压执行元件时，开始系统按照油路的不同连接方式又可以分为串 联，并联，独联，以及它们的组合 复联等。 串联方式是除了第一个液压元件的进油口和最后一个执行元件的回油口分别与液压 泵和油箱相连接外，其余液压执行元件的进，出油口依次相连，这种连接方式的特点是 多个液压元件同时动作时，其速度不随外载荷变化，故轻载时可多个液压执行元件同时 - 25 -

液压升降台设计 动作。 7.3

调速方案的选择

调速方案对主机的性能起决定作用，选择调速方案时，应根据液压执行元件的负载 特性和调速范围及经济性等因素选择。 常用的调速方案有三种：节流调速回路，容积调速回路，容积节流调速回路。本升 降机采用节流调速回路，原因是该调速回路有以下特点：承载能力好，成本低，调速范 围大，适用于小功率，轻载或中低压系统 ，但其速度刚度差，效率低，发热大。 7.4

液 压 系 统 原 理 图 的 确 定

初步拟定液压系统原理图如下所示；见下图： 16 17 18 19 12 15 13 14 10 11 9 8

7 4 6 5 3 2 1 - 26 -

液压升降台设计

8. 液 压 元 件 的 选 择 计 算 及 其 连 接

液压元件主要包括有：油泵，电机，各种控制阀，管路，过滤器等。有液压元件的 不同连接组合构成了功能各异的液压回路，下面根据主机的要求进行液压元件的选择计 算. 8.1 油 泵 和 电 机 选 择

8.1.1 泵 的 额 定 流 量 和 额 定 压 力 8.1.1.1 泵 的 额 定 流 量

泵的流量应满足执行元件最高速度要求，所以泵的输出流量应根据系统所需要的最 大流量和泄漏量来确定： q p ≥ KQmax n 式中： qp K

泵的输出流量 系统泄漏系数 执行元件个数 单位 L / min 一般取 K= 1.1-1.3 单位 L / min Qmax

n 代入数据：

液压缸实际需要的最大流量

q p ≥ 1.1× 5.16 × 4 = 22.7 L / min

对于工作过程中始终用节流阀调速的系统，在确定泵的流量时，应再加上溢流阀的 最小溢流量，一般取 3L / min ：