液压装置毕业设计

1 绪论

1.1 课题意义

升降机是一种升降性能好，适用范围广的货物举升机构，可用于生产流水线高度差 设备之间的货物运送，物料上线，下线，共件装配时部件的举升，大型机库上料，下 料，仓储装卸等场所，与叉车等车辆配套使用，以及货物的快速装卸等。它采用全液压 系统控制，采用液压系统有以下特点：

（ 1 ）在同等的体积下，液压装置能比其他装置产生更多的动力，在同等的功率 下，液压装置的体积小，重量轻，功率密度大，结构紧凑，液压马达的体积和重量只有 同等功率电机的 12% 。

（ 2 ）液压装置工作比较平稳，由于重量轻，惯性小，反应快，液压装置易于实现 快速启动，制动和频繁的换向。

（ 3 ）液压装置可在大范围内实现无级调速，（调速范围可达到2000 ） 还可以在 ，运行的过程中实现调速。

（ 4 ）液压传动易于实现自动化，他对液体压力，流量和流动方向易于进行调解或控制。

（ 5 ）液压装置易于实现过载保护。

（ 6 ）液压元件以实现了标准化，系列化，通用化，压也系统的设计制造和使用都 比较方便。当然液压技术还存在许多缺点，例如，液压在传动过程中有较多的能量损失，液压 传动易泄露，不仅污染工作场地，限制其应用范围，可能引起失火事故，而且影响执行 部分的运动平稳性及正确性。对油温变化比较敏感，液压元件制造精度要求较高，造价昂贵，出现故障不易找到原因，但在实际的应用中，可以通过有效的措施来减小不利因素带来的影响。

液压传动能在运动过程中实现无级调速、调速方便。液压传动简化了机器结构，减少了零件的数目。由于系统充满了油液，对各液压件有润滑、冷却和防锈的作用，使之不易磨损，又由于容易实现过载保护，因而寿命长。液压传动易于实现标准化、系列化、通用化，便于设计、制造和推广。

液压升降平台由于升降平稳、安全可靠、操作简单，经济实用，被广泛应用于生

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产流水线和仓库、造纸、医药等行业，主要用于生产流水线高度差之间货物运送；物料上线、下线；工件装配时调节工件高度；高处给料机送料；大型设备装配时部件举升；大型机床上料、下料；仓储装卸场所与叉车等搬运车辆配套进行货物快速装卸等。因此，对于液压升降平台的设计与研究具有重要意义。

课题研究的升降台是钢铁公司中板厂重要的辅助设备，设计他的目的在于使其能够更好的配合推钢机将板坯送上炉前辊道，从而满足重庆钢铁股份有限公司中板厂的生产要求。升降台的完成的是上下两个动作，但是对升降台上升多少的精度要求高。所以设计出好的升降台意义就是能够使其更好的配合推钢机完成既定动作，提高升降台的安全系数、寿命，使操作更加简单以及在维护维修方面能够更加方便。

1.2课题背景

液压升降机制造业中的联合之风与汽 车业很相似，在汽车行业中，通用汽车、福特、雷诺、宝马、梅赛德斯、大众等大公司都走上了联合之路，这两个行业的世界市场已日趋一体 化。欲在成熟的世界市场获取市场份额并保持增长，捷径是购买竞争对手，其长期目标是争夺世界市场的支配地位。在升降机行业，某种意义 上，打入世界市场即意味着进入北美、日本（亚洲）和欧洲三大市场。 世界顶级公司都对世界市场具有强大影响力，但迄今还没有一 家公司在上述三大市场取得主导地位。有4家公司已在两大市场建立了根据地：格鲁夫和特雷克斯在北美与欧洲；多田野在亚洲和欧洲；住友建机在亚洲及北美。 格鲁夫、特雷克斯和多田野公司是通过收购竞争对手进入欧洲市场的。格鲁夫先是在1984年吞并了英国柯尔斯，而后在1995年购入德国克虏伯。特雷克斯公司于1995年兼并了法国PPM和意大利Bendini公司之后，近几年又收购了其他一些欧美公司。多田野在 1990年吞并了德国法恩公司。住友公司在 1986年收购了美国林克?贝

尔

特

公

司

。

利勃海尔和德马泰克公司都向美洲和亚洲出口升降机，加藤公司也将产品出售到欧洲。但升降机升降平台生产本地化要比依赖当地代理商创造更多机会，多田野和加藤这两家公司产品相似，汽车升降台机底盘也相同，但多田野海外投资多于加藤公司，因而在增加出口、改善国内市场萎缩带来的困境方面处于更有利的位置。

多数厂商在争夺上述市场的同时，还努力扩大产品系列。格鲁夫公司的汽车升降机和RT产品具有竞争优势，购买克虏伯公司后，在AT产品方面也颇具实力，该公司

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还准备生产履带式升降机。马尼突沃克公司已在履带式升降机行业 居支配地位，但也希望在其他升降机 产品领域取得相同影响力。

中国液压升降机产业发展研究报告阐述了世界液压升降机产业的发展历程，分析了中国液压升降机产业发展现状与差距，开创性地提出了“新型液压升降机产业” 及替代品产业概念，在此基础上，从四个维度即“以人为本”、“科技创新”、“环境友好”和“面向未来”准确地界定了“新型液压升降机产业” 及替代产品的内涵。根据“新型液压升降机产业” 及替代品的评价体系和量化指标体系，从全新的角度对中国液压升降机产业发展进行了推演和精准预测，在此基础上，对中国的行政区划和四大都市圈的液压升降机产业发展进行了全面的研究。

世界顶级公司都对世界市场具有强大影响力，但迄今还没有一 家公司在上述三大市场取得主导地位。有4家公司已在两大市场建立了根据地：格鲁夫和特雷克斯在北美与欧洲；多田野在亚洲和欧洲；住友建机在亚洲及北美。

我国液压、气动和密封工业虽取得了很大的进步，但与主机发展需求，以及和世界先进水平相比，还存在不少差距，主要反映在产品品种、性能和可靠性等方面。以液压产品为例，产品品种只有国外的1/3，寿命为国外的1/2。为了满足重点主机、进口主机以及重大技术装备的需要，每年都有大量的液压、气动和密封产品进口。据海关统计及有关资料分析，1998年液压、气动和密封件产品的进口额约2亿美元，其中液压约1.4亿美元，气动近0.3亿美元，密封约0.3亿美元，比1997年稍有下降。按金额计，目前进口产品的国内市场占有率约为30%。1998年国内市场液压件需求总量约600万件，销售总额近40亿元；气动件需求总量约500万件，销售总额7亿多元；密封件需求总量约11亿件，销售总额约13亿元。

近20年世界工程升降机行业发生了很大变化。 RT(越野轮胎升降机)和AT(全地面升降机)产品的迅速发展，打破了原有产品与市场格局，在 经济发展及市场激烈竞争冲击下，导致世界工程升降机市场进一步趋向一体化。目前世界工程升降机年销售额已达75亿美元左右。主要生产国 为美国、日本、德国、法国、意大利等，世界顶级公司有10多家，主要集中在北美、日本（亚洲）和欧洲。 美国既是工程升降机的主 要生产国，又是最大的世界市场之一。但由于日本、德国升降机工业的迅速发展及RT和AT产品的兴起，美国厂商曾在20世纪60～70年代世界市 场中占有的主导地位正逐步受到削弱，从而形成美国、日本和德国三足鼎立之势。近几年美国经济回

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升，市场活跃，外国厂商纷纷参与竞争。美国制造商的实力也有所增强，特雷克斯升降机公司的崛起即是例证。特雷克斯升降机公司前身是美国科林升降机厂。

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2 方案论证

2.1机械式升降台设计

2.1.1机械式升降台构件运动分析

30t升降台剖视图如图2.1所示

图2.1 30t升降台剖视图

1-台架；2-弹簧罩；3-碟形弹簧；4-滚动轴承；5-左、右螺杆；6-箱盖； 7-箱座；8-底座；9-左旋涡轮；10-蜗杆；11-右旋涡轮；12-螺栓联结

系统由电机传动（15KW,750r/min）通过齿接手动蜗杆、蜗轮做水平旋转运动（一个蜗杆带动左、右各二个蜗轮）,每个蜗轮同时和相啮合螺杆组成螺旋垂直传力运动, 从而实现台面的垂直升降运动, 要求螺旋运动能够实现连续慢速进给并随机自锁,

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升降系统运动平稳并能承受一定的冲击载荷。传动结构形式如图2.2所示。 其基本工艺参数为台面最大抬升重量30,000KN；抬升速度0.02m/s；台面最大行程1.5m。

2.1.2主要构件的设计计算

由升降台的运动分析可以知道，系统的设计主要是蜗轮、蜗杆的设计计算和螺旋传动的设计计算。

（1） 蜗轮、蜗杆传动设计计算

根据螺旋传动的工作转矩及整个系统的机械效率, 初步选定蜗杆的输人功率为15KW, 转速为750r/min，传动比i=22, 蜗杆头数为2, 蜗轮材料为ZQAL9-4，按齿面接触强度确定m，d1。

m2d1?(1500/(?HP?Z2))2K?T2 （2-1）

式中, ?HP为许用接触应力,160N/mm2；Z2为蜗轮齿数,44；K为载荷系数, 取为1.2；T2为作用于蜗轮上的转矩, T2?9550(P?，为840.4N?m。 1/4?n1)?i取m=10mm, d1=100mm ,

查蜗杆传动参数匹配表得:Z1=2 ,i=22 , Z2=44 , d2=440 mm, 蜗杆导角为

r?11?20?。

（2） 螺旋传动的设计计算 其传动结构形式如图2.2

图示中，四个螺杆为T120x20,有效长度为2.8m，最大支承长度为2.4m，材料选择为45钢，

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图2.2 传动结构形式

调质处理, 螺母和蜗轮为一体, 材料为ZQAL9-4, 单个螺杆承受的轴向力F为88.5KN。 1)由耐磨性初估螺杆中径d2

d2?0.8?F （2-2） ??PP式中, ?为整体式螺母, 取1.2；PP为许用比压, 查表为11N/mm2；F为轴向载荷, 88500N。

将上述数值代人公式（2-2） 得：d2?65mm。

根据实际使用状况并圆整后,d2取110mm,螺距P取20mm,根据国家标准选公称直径d2为120mm。 初选螺杆为120x20。 2)强度计算

??(T124F2_)?3?()??p （2-3） 23?d10.2d1d2?tg(r??r)；r 为螺旋导程角, 2式中,d1为螺纹底径,100mm；T1为转矩, 且T1?F? 7

大小为3?20?；?r为当量摩擦角,大小为4?44?；?为当量应力。?p为螺杆材料的许用应力。

将数值代人公式（2-2）, 计算可得?=15.8N/mm2。 根据螺母材料ZQAL9-4, 查表得。?p= 35-45N/mm2 可见?

由于螺杆的长径比较大, 螺杆主要承受轴向压力, 螺杆的稳定性则成为螺杆传动的关键因素。

?2EI2?192?90时，采用临界载荷Fcs?当 。 i(??l)2??l式中：?为长度系数, 因为一端固定, 一端自由, 取为2；l为最大支承长度, 取2400mm；i为危险断面惯性半径, 取25mm；E为弹性模量,206KN/mm2 。I2为危险

截面的轴惯性矩, I2=

?d1464，为4.9x106mm4 。

因为稳定条件是：求且比较合理。

FerF?2.5?4，而该螺杆的er=4.88 > 4, 故能满足稳定性要FF（3）校核蜗杆传动齿面接触强度

?H?ZE?9440T2KAKVKB??HP （2-4） 2d1?d2 式中, KA为使用系数,1.2； KV为动载系数,1.15； KB为载荷分布系数,1.2；

ZE为弹性系数, 取ZE=156N/mm，而?HP为许用接触应力,已知为160N/mm2。

所以得到?H=128.2 N/mm2 。

得到?H

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蜗轮、蜗杆传和螺旋传动计算动计算结果表明,以上升降台系统的主要参数设计及运动结构设计比较合理，但是对于他们的计算比较繁琐，数据量也比较大。

2.2液压式升降台设计

2.2.1液压式升降台构件运动分析

30吨液压板坯升降台如图2.3所示

图2.3 液压升降台

1-垂直固定座，2-弹簧垫圈20,3-螺母M15,4-地脚螺栓M15*400，5-光杆，6-褶皱套，7-螺母M30，8-螺栓M30,9-导向板，10-升降台台面，11-钢板，12-弹簧垫圈40,13-平垫圈40,14-焊接钢板，15-精板，16-轴用弹性挡圈，17-圆柱销，18-UY型冶金专用液压缸，19-底座。

系统由液压泵提供动力，油液通过液压缸，使得升降台台面在液压缸的推动下，沿着光杆做纵向运动，也就达到了运输的作用了。而其液压原理控制部分的原理图如

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图2.4

图2.4 液压原理图

1-油箱；2-过滤器；3-液压泵；4-先导式溢流阀；5-集流分流阀；6-三位四通电磁换向阀;7-液压缸

2.2.2液压系统的主要部件的计算

根据分析可以知道，一是液压部分，计算其液体的流量，和各个阀的控制，这些都是比较简单的，另一个是机械部分，而机械部分主要就是计算液压缸的承受能力，并且选择正确的液压缸。下面就液压缸的选取和校核进行计算： ①液压缸的选取

由课题设计可知，液压缸的推力为30t，查《机械设计手册》单行本—液压传动 表20-6-37 得：

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液压缸直径/活塞杆直径/mm: 200/ 140 活塞面积/cm: 314.16 杆端承压面积/cm: 160.23

工作压力/MPa|10.0|推力/kN: 314.16

由于工作条件需要所选的液压缸为尾部法兰式，头部为I型杆端耳环的液压缸。 查《机械设计手册》单行本—液压传动 冶金设备专用型液压缸可以查得满足设

计所需的液压缸型号为UY WF 11 63x1500-10。其外形大致如图：

②液压缸强度和稳定性的计算 1) 缸桶壁厚

选择缸体材料为35号钢的无封钢管，调质处理241-285HB，查手册n=5，则

[σ]=σb/n=5w/4=104MPa。

由于本系统压力为10Mpa，故属低压系统利用缸筒碧厚的计算公式：

δ=PrΦAL/2[σ]（2-5）

δ—液压缸筒臂厚

Pr—试验压力对于本系统Pr=1.5P ΦAL—缸筒内径0.10m

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[σ]—缸筒材料的许应力为MPa

所以δ=1.5×4×0.1/2×104=0.0029m=2.9mm 2)强度和稳定性计算

液压缸承受轴向压缩载荷时，活塞杆的计算长度与活塞杆的直径之比大于10时，则应校核活塞杆的纵向弯曲强度或稳定性，由于液压系统的液压缸基本为垂直升降，所以只校核计算纵向弯曲强度的临界载荷，采用截面法进行计算。计算细长比1/k L—活塞杆的计算长度，即活塞杆在最大位置时（伸出状态）活塞杆端支点和液压缸安装点的距离，由《机械设计手册》可知，L确定方式为：L=170+100+335=605m=0.605m 式中335是缸筒的整个距离 K—活塞杆断面回转半径式中 φMM1—空心活塞杆外径0.05m φMM2—空心活塞杆内径0.034m 所以L/K=0.065/0.015=40.3 m—柔性系数，

由《机械设计手册》第五册，P37-253表37.7-68查得：n=1/4 由戈登—法金公式计算临界载荷:PK=A/1+α/n（L/K）2（2-6） 式中：fc—材料强度试验值490MPa

α—实验常数1/5000A—活塞杆截面积

A=π/4（φMM12-φMM22）=3.14/4×（502-342）=1055.04mm2 所以Pk=490×1055.04/1+4/5000×40.32=224840.6N

由此方法计算出的Pk值趋于保守，即安全性较高，由于压杆存在初曲率和载荷偏心等不利于因素的影响，故[ns]比一般规律的比强度安全系数高些。 取[ns]=5，则Pk/P =22484.6/24500=9.187>[ns] 所以稳定想好，安全。

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2.3液压传动与机械传动优缺点比较

传动形式而言除了上面的机械式传动外还有液压式传动以及气压式传动。比较以上其他传动形式，液压传动具有更多优点，具体表现在以下几个方面： ① 输出效率相同的情况下，其结构紧凑、体积小、重量轻、承载能力强。 ② 压系统有减压、保压（自锁）、卸荷等装置和回路，比较容易控制。

③ 应性力小、动作灵敏，启动、制动速度快，传动平稳，可实现快速而无冲击的换

向。

④ 动力的传递和储存都很方便，由于采用管道传递压力油，所以液压元件机构和装

置都是比较容易于布置，且各元件的安装自由度很大，可随意放在适当位置上，并切能实现远距离操纵。

⑤ 由于可以自动防止过载，可避免事故的发生。 ⑥ 液压元件自动润滑，比其他传动元件寿命长。

⑦ 液压系统中的泵、阀等元件均已标准化、系统化。设计过程中可以只作计算选取，

大大简化了设计工作量，缩短了制造周期，提高了生产率，因而使得成本更经济、合理。

当然，什么事都不是十全十美的，液压传动也有一些比较突出的缺点，如泄露、油管会产生一定的弹性变形，从而影响传动精度，另外还有油管的粘温性、节流现象等，此外精密元件的加工精度高，因而使得制造成本高，但相比而言，这些问题都可以在其允许的范围内得以解决。

综上所述，本设计30吨板坯升降台的升降机构将选择液压传动的形式。

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3液压式板坯升降台设计计算

3.1确定基本回路

3.1.1卸荷回路

卸荷回路的作用就是:在电动机不熄火的情况下使液压油卸荷，即泵输出的液压油以最低压力回油箱。

卸荷回路主要有以下几种： （1）如图3.1采用换向阀的卸荷回路，用三位四通换向阀中位M型滑阀机能（或在液压泵出口旁路接二位三通阀），使液压泵输出的油液流回油箱，液压泵卸荷。它适用于P=16MPa，Qp≦40L/min的液压系统，高压大流量系统用换向阀卸荷时冲击较大。

图3.1 换向阀的卸荷回路

1-油箱；2-过滤器；3-液压泵；4-先导式溢流阀；5-三位四通电磁换向阀；6-液压缸

（2）如图3.2为卸荷溢流阀图形。当先导式溢流阀1控制管路通过二位二通电磁换向阀3 接回油箱时，液压泵输出的油液以很低的压力经溢流阀回油箱。实现液压泵的卸荷。工作过程中流量变化较大的液压系统，采用双连泵供油。

相比较，我在设计中采用了第一种卸荷方式，虽然其结构比较简单，但是能完成

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工作。

图3.2卸荷溢流阀图形

3.1.2调速回路的确定

液压调速分为节流调速，容积调速和容积节流调速三种方式。节流调速，容积节流调速只能用于开式系统。容积调速多用于闭式系统。由于本系统在运动过程中流量的变化很小，因此不用选调速回路，只需要在泵出来的管路中利用集流分流阀本身的特性来满足此设计的要求。 3.1.3保压回路的确定

用液压单向阀的保压回路（如图3.3）。

在液压缸无杆腔油路上接入一个液控单向阀，利用单向阀锥形阀座的密封性能实现保压。一般在20MP工作压力下保压10min。故我的设计选用液压单向阀的保压回路。

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图3.3用单向阀的保压回路

3.2液压传动系统的形式确定

液压传动系统可分为开式系统和闭式系统。

开式系统中，油泵自油箱吸油，供给执行机构，低压油直接返回油箱，有系统简单、系统散热条件好等优点。

闭式系统中油泵进油管直接与执行机构的排油管相连通，形成一个闭合回路。为了补偿系统中泄露损失，还需有一个辅助供油泵，其优点是： ①油箱所需容积小

②无论是高压管路还是低压管路都有一定压力。因此空气难进入，运转平稳 ③系统中采用变量轴向柱塞泵，一般不需要换向阀来改变执行机构运行方向，减少了换向时的冲击。

综合以上传动系统的特点,我选用开式系统。

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3.3液压系统原理图

在以上基本回路上拟定液压系统原理图，如图3.4所示。

图3.4 液压系统原理图

1- 油箱；2-液压泵；3-先导式溢流阀；4-集流分流阀；5-三位四通电磁换向阀；6-油箱； 7-液压缸

3.4确定液压缸参数

3.4.1 初选系统压力

系统压力选定是否合理直接关系到整个系统设计的合理程度。在液压系统功率一定情况下，若选取的系统压力过底，则液压元、辅件的尺寸、重量就增加，系统造价也相应增加；若系统压力选的较高，则液压设备的重量、尺寸和造价会相对较低。由于对制造液压元件、辅件的材料、密封、制造精度等要求的提高，反而会增大或增加

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液压设备的尺寸、重量和造价、其系统效率和使用寿命也会相应下降。

根据我所要设计的机器的特点，并参照有关资料，我初选系统工作压力10MPa。 3.4.2 液压缸的选取与校核

液压缸的选取由于在2.2.2液压系统的主要部件的计算已经有详细计算故在此不再介绍

3.5泵与电动机的选择

3.5.1泵的选择

由《液压与气动技术》朱新才 主编教材表3.1常用液压泵的性能比较选取双作用叶片泵能满足设计的需要。

① 计算液压泵的工作压力液压缸的工作压力P=10Mpa，由《液压与气动技术》

p?p???p1朱新才主编教材式9.9得： b 式中 ?P1--执行元件进油路中的总压力损失，由于设计的液压系统比较简单， 故取??P1?0.5Mpa即Pb?10?0.5?10.5Mpa。

② 计算液压泵的流量由《机械设计手册》单行本—液压传动，表20-6-3得：液压缸的流量Q=V x A=0.2x60x31.17=37.404 L/min。

设计的系统由三个相同的液压缸同步完成，所以Q总=3x37.404=112.212 L/min。 由《机械设计手册》单行本—液压传动，表20-5-35得：选用的液压泵型号为 Y2B-C148C，其参数如下表：

理论排量 (ml/r) 153 额定压力 （Mpa） 14 输出流量（L/min） 117.9 驱动功率 （KW） 44.9 额定转速（r/min） 1000 3.5.2电机的选择

根据以上所计算驱动液压泵所需的平均功率以及双作用叶片泵的需要，选择三相异步电动机，其型号可选Y225M-2，有关数据如下：

额定功率45kw

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起动电流7A 起动转矩2.0NM 最大转矩2.2NM满载时：

转速2970r/min 电流4.9A 功率因数0.83

3.6管接头的选择

管接头按材料可分为金属管接头、软管接头和快速接头。通常选用金属管接头。金属管接头又可分为扩口式管接头、卡套式管接头、焊接式管接头、球面焊式管接头。各管接头的特点如下：

扩口式管接头：配用钢管的规格要求比较灵活，与管道焊接后，具有连接牢靠、密

封性能好等特点，工作压力〈8MPa。

卡套式管接头：密封管接头，配用铝塑管的规格要求比较灵活，与管道连接后，具

有连接牢靠、密封性能好等特点工作压力〈31.5MPa。

焊接式管接头：利用“0”型密封圈端面密封，连接牢固可靠，对管子尺寸精度要求不高。管壁要求较厚，装配时需要焊接。工作压力〈31.5MPa。

球面焊接式管接头：利用球面进行密封，不需要其它密封件，但加工精度要求较高，装配时需要焊接。工作压力≦35MPa。

根据以上介绍的各种管接头的特点，结合我的设计要求，我选择了卡套式管接头。

3.7油箱的设计

油箱的作用是储油、散发油的热量、沉淀油的杂质和使油中的气泡上浮释出；有时油箱盖还可以用作油泵装置和其它液压元件的底板。

按经验公式计算油箱容积：V=（3-5）qp=3x14.5=43.5L

我所设计的油箱设有冷却器，在这种情况下，油箱的长：宽：高为1：1：1到1：2：3。油面达到油箱高度的80%。油箱的长为370mm,宽为365mm,高为320mm。

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3.8滤油器的选择

根据实际需要可选用线隙式滤油器。

特点：结构简单，过滤效果比网式滤油器好，通油能力强，但不易清洗。 根据流量可选用Xu-110×100 其有关数据如下：流量10 L/min 过滤精度100um

压力6.3压力损失≤0.06MPa

3.9溢流阀的选择

根据设计需要选择先导式溢流阀，查《机械设计手册》单行本—液压传动，表20-7-16得：型号为S-BG-06-V-L-40的先导式溢流阀满足要求，

其技术参数如下：公称直径30/mm

调压范围0.4-25.0/MPa 最大流量200L/min

3.10电磁换向阀的选择

由系统设计需要三个三位四通M型技能电磁换向阀，查《机械设计手册》单行本—液压传动，表20-7-164得型号为S-DSG-01-3CA-D24-C-N-50的电磁换向阀满足条件，其部分参数如下：最大流量40L/min 最高使用压力16/MPa 最高换向频率120次/min 允许背压16/MPa

3.11液控单向阀的选择

查《机械设计手册》单行本—液压传动，表20-7-136和表20-7-138选择型号为SV10GA30的液控单向阀能满足设计的条件。其部分技术参数如下： 流量25 l/min

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额定压力21MPa 公称通径φ10mm 开启压力0.2MPa

3.12分流集流阀的选择

本设计需要两种分流集流阀，查《机械设计手册》单行本—液压传动，表20-7-133得：型号为3FL-L25B集流分流阀能满足设计所需， 其各参数如下：额定流量60 l/min 公称通径φ10mm 同步误差1%

额定压力10MPa型号为3FL-L50B集流分流阀能满足设计所需， 其参数如下：额定流量120 l/min 公称通径φ20mm 同步误差1% 额定压力10MPa

3.13选择液压油

根据选择的双作用叶片泵，使用在一般压力系数中故可选用油的黏度为17～29mm2/s，即10#或20#机械油，我们这为了经济成本的节约选择10#。

3.14效率的计算

3.14.1计算沿程损失 ①判断油液流动状态

由雷诺系数Re=vd/r=4Q/3.14dr可知，在油液黏度一定的条件下，Re大小与Q成正比，与管道的内径成反比。

缸的所需流量为7.8L/min，管子公称直径为8mm，所以 Re=4Q/πdr=4*Q*7.8*10-3/60*3.14*8*10-3*4.5*10-5=230

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由于累诺数Re小于临界雷诺数2000，由此可推论出各工况下的进、回油路中油液的状态为层流。 ②计算油液沿程压力损失

ΔPc=λl/d*v2*p/2 λ=75/Re=75*3.14dv/4Q

V=4Q/3.14d2

上式代入沿程压力损失的计算公式得：

ΔPc=150prl/πd4xQ

1）油箱到泵的进口沿程压力损失： ΔPL1=150ρrl/πd4Q

=150*917.4*4.5x10-5*0.2*14.5*10-3/3.14*(8*10-3)4*60=2.3*104Pa 2）泵出口到阀块沿程压力损失： ΔPL2=150ρrl/πd4*Q

=150*917.4*4.5*10-5*0.5*14.5*10-3/3.14*(8*10-3)4*60=5.8*104Pa 3）阀块到油箱沿程压力损失： ΔPL3=150ρrl/πd4*Q

=150*917.4*4.5*10-5*0.8*7.8*10-3/3.14*(8*10-3)4*60=4.9*104Pa 3）阀块到单向节流阀沿程压力损失： ΔPL4=150ρrl/πd4*Q

=150*917.4*4.5*10-5*0.1*7.8*10-3/3.14*(8*10-3)4*60=0.6*104Pa 4）单向节流阀到阀块2沿程压力损失： ΔPL5=150ρrl/πd4*Q

=150*917.4*4.5*10-5*0.4*7.8*10-3/3.14*(8*10-3)4*60=2.4*104Pa 5）阀块到液压缸沿程压力损失：

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ΔPL6=150ρrl/πd4*Q

=150*917.4*4.5*10-5*0.6*7.8*10-3/3.14*(8*10-3)4*60 =1.5*104Pa

6）液压缸到阀块沿程压力损失： ΔPL7=ΔPL6=1.5*104Pa

总的沿程压力损失为：ΔPL=0.19*106Pa ③计算局部压力损失 1）油箱到泵有一个90度的弯头

V=Q/0.25*π*d2=14.5*10-3/0.25*3.14*60*0.0082=4.8m/s

ΔPr1=rH δ=0.29 ΔPr1=3000Pa

2）泵到阀块4个弯头

ΔPr2=4rH=4rδv2/2g=1200Pa

3）阀快到油箱3个弯头

ΔPr3=3rH=9000Pa

4）阀块到液压缸1个弯头

ΔPr4=rH=3000Pa

5）液压缸到阀块

ΔPr5=rH=3000Pa

所以，总的管道局部压力损失为

ΔPr=30000Pa

④计算阀类元件压力损失

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ΔPr=ΔPn(Q/Qn)2 (3-1)

式中 ΔPv—阀的额定压力损失。可由产品样本查出。 Q——通过阀的实际流量 Qn— 阀的额定流量 1）直动式溢流阀

ΔPv1=ΔP(Q/Qn)2=10*106(0.7/60)2=0.1*106MPa

2）电磁换向阀

ΔPv2=ΔP(Q/Qn)2=1.3*106*(0.7/60)2=1.4*105Pa

3）液控单向阀

ΔPv3=ΔP(Q/Qn)2=0.2*106Pa

所以，总的阀类元件局部压力损失为0.34*106Pa ⑤管路总的压力损失为： ΔP=0.66MPa 3.14.2 效率计算

升降回路效率：

ηc1=P1Q1/Pp*Qp=10*106*7.48/10.66*106*14.5=0.48=48% 系统总效率：

ηc2=ηp*ηc1*ηm

ηp=0.8 ηm=0.95

ηc2=0.8*0.95*0.48=0.36=36%

3.15系统发热和温升

升降平台上升速度0.02m/s 上升时间t=1/0.02=50s 由手册[4]查最高温度Q1=75℃

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P1=KA(Q1-Q2)=16*2(0.32*0.365+0.365*0.37+0.37*0.32)*(75-20)=644w

ΔQ=(Ph-P1)/KA

Pin=P0*Qp/η=10*106*14.5*10-3/0.8*60=3*103w.

Pef=0.02*(2.5*104*320x10-3*2)=320w

所以，满足要求。

Ph=Pin-Pef=2680w ΔQ=42℃<75℃

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4其他机械部分的选择

4.1台面的设计计算

根据调查情况知道要设计的升降台运输的钢坯最大尺寸为长2000mm，宽1400mm，厚240mm。因为考虑到升降台台面要比钢坯大一些以方便放置，而且可以保护板坯不受损坏，但是又要考虑到制造成本问题，因此选择的升降台台面为长2200mm，宽1600mm，厚度为50mm。

F30?105?290Mpa由公式 ???A1.6?2.2

由机械设计课程设计手册（第二版）表2-4取安全系数为5得QT600-3的抗拉强

度为600 > ?因此升降台的台面选择此种材料的球墨铸铁钢板，就能满足设计的需要。

4.2 台面横梁的设计计算

考虑到板坯放在升降台台面上不好卸载，难以发力，故本设计中选用2根长为1600mm宽为300mm的梁，左右各一根，这样既可以保护升降台台面又方便搬动。由台面计算可知之需要满足?>290即可，由于横梁的上表面经常磨损所以在维修时要经常观察其表面磨损情况，因此选择的横梁要求的强度比台面小但是摩擦系数较小的材料，查机械设计课程设计手册（第二版）表2-3得HT300的灰铸铁能满足台面横梁设计需要。

4.3螺栓、螺母的选择

升降台台面与导向板、焊接钢板和升降台台面、以及升降台台面与横梁的连接都是用螺栓连接起来的，可选螺栓、螺母规格为M30x80，数量为28，材料选Q275这样就能够满足设计需要；由于液压缸与底座连接选用的是M20X80，数量为24，材料也是Q275；而垂直固定座和墙面的连接要用到地脚螺栓，地脚螺栓有4个，所以选择M15x400的地脚螺栓能够满足条件，螺母为M15，数量为8材料也是Q275。 4.4弹簧垫圈、平垫圈的选择

由于选择的螺钉与螺栓规格都比较大，受力也比较大，因此选择材料为60Mn的弹簧垫圈能满足设计的需要，而平垫圈的材料则选择为Q215。螺栓、地脚螺栓都要用到垫圈，根据螺栓的大小再选择垫圈的类型，其规格也不同，所选择的垫圈规格8个20、 28个40的弹簧垫圈，24个30、28个40的平垫圈。

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4.5褶皱套的选择

褶皱套最主要的目的是为了防尘、防锈，其材料选择为橡胶。褶皱套使用AB胶将它钢件连接在一起。

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5 设备维护与管理方法

5.1设备的使用和维护

（1）油箱中的液压油经常保持正常油面。配管和油缸容量很大时，最初应放入足够数量的油。在启动之后，由于油进入管道和油缸，油面会下降，甚至使滤油器露出油面。因此必须再一次补油。再使用过程中，还会经常发生泄露，应该在油箱上设置液位计，以便以后经常观察和补油。

（2）液压油应该经常保持清洁，检查油的清洁应经常与检查油面同时进行。 1）油桶上不要积聚雨水和尘土，也不要直接放在地上； 2）在檫试泵，阀或油的容器时要极力防止不屑之类落入油中； 3）油箱要经常清洗，在灌油时应通过120目以上的滤油器；

4）洗涤配管，一般应先用透平油清洗4-5小时，然后用与使用油相同的油清洗4-5小时；

5）最好不使用铜管作为液压系统的配管，一定要使用时，可放在油中浸24小时以上，使生成不治性的薄膜后再安装；

6）油需要经常检查和更换，工作油的情况应经常加以注意和检查。更换工作油期限，由于使用条件，使用地点而有很大的出入，一般来说，大概一年更换一次，在连续运转、高温、高湿、尘土多的地方，需要缩短换油的周期。

（3）油温应适当，油箱的油温一定不能超过60℃。一般液压机械在35-60℃围 内工作比较合适。从维护的角度看也应绝对避免油温过高。若油温有异常的上升时，应立刻停机进行检查。常见有以下原因： 1）油的黏度太高；

2）受外界的影响（例如开关炉门的液压装置等）；

3）回油设计不好，例如效率太低、采用的元件容量太小、流速过高等所至； 4）油箱容积太小、散热慢（一般来说油箱容量在油泵每分钟的3倍以上才可）； 5）阀的性能不好，例如容易发生震动就有可能引起异常发热；

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6）由于油质变坏，阻力增大；

7）冷却器的性能不好，例如水量不足、管道内有水圬等。

（4）回路里的空气应完全排除掉。回路里进入空气后，因为气体的体积和压力成反比。所以随着负荷的变动，油缸的运动也要受影响。另外，空气优势造成油液变质和发热的很大原因，所以应特别注意以下各列事项：

1）为了防止回油管回油时带入空气，回油管必须插入油面以下；

2）入口滤油器堵塞后，吸入阻力大大增加，溶解在油中的空气分离出来，产生 所谓的空蚀现象；

3）吸入管和泵面密封部分等各个低于大气压的地方应注意不要漏入空气；

4）油箱的油面应尽量大些，吸入侧和回油侧要用隔板隔开，以达到消除气泡的目的； 5）管路及油缸的最高部分均要有放气孔，在起动时应放掉其中的空气。 （5）装在室外的液压装置使用时应注意以下几项：

1）屋外随着季节的不同温度变化比较剧烈，因此尽可能使用黏度指数大的液压油； 2）由于温度变化，油箱中水蒸气会凝成水滴在冬天应每星期进行一次检查，发现后应立即除去；

3）在屋外因为赃物容易进入油中，因此要经常换油。 （6）在初次启动油泵时，应注意以下事项： 1）向泵里灌满油； 2）检查转动反向是否正确； 3）入口和出口是否接反； 4）用手试转；

5）检查吸入侧有否漏入空气； 6）在规定的转速内启动和运转。

（7）在低温下启动油泵时，应注意以下事项：

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1）在寒冷地带或冬天启动油泵时，应该开开停停，往复几次使油温上升、液压装置运转灵活后，再进行正式运转；

2）在短时间内用加热器加热油箱，以提高油温，是较好的。但这时泵等装置还是冷的，仅仅油是热的，很容易造成故障，应注意。 （8）其它

1）在油泵启动停止时，应使溢流阀卸荷；

2）溢流阀的调定压力不得超过液压系统的最高压力；

3）应尽量保持电磁阀的电压稳定，否则可能会导致线圈加热。 4）易损零件如密封圈等，应经常有备品，以便及时更换。

5.2设备的安装与注意事项

5.2.1设备的安装

首先应当将地脚螺栓安装好，再将钢板固定在地脚螺栓上；接着再利用焊接技术将俩快钢板焊接，然后将这焊好的钢板用双头螺柱装配到液压缸的杆头；利用吊车将液压缸调到钢板上，按装配图的位置安装好液压缸；在台面上将俩个横

梁用螺栓先装配起来，接着利用吊车将台面抬起，放到液压缸上面；接着利用梯子将焊好的钢板与台面用螺栓连接起来；按照装配图的安装导向杆，由于地上钢板已经固定好，直接利用吊车将导向杆插入钢板孔中，然后套入下半部分的褶皱套并用AB胶沾在刚板面上，接着再安装台面与导向杆的钢板并用螺栓连接起来并用AB胶将褶皱套与另一端的钢板连接，接着再安装导向杆上端部的垂直固定座，将其套到导向杆后，按装配图的位置将螺钉装备好，再用褶皱套将导向杆上半部分套好并用AB胶固定好；最后液压系统装配好即可。 5.2.2安装注意事项

液压元件在安装时的一般注意事项：

（1）安装前元件应进行质量检查，若确认元件被污染需进行拆洗，并就行测试，应符合《液压元件通用技术条件》的规定，符合后安装。

（2）安装前应将各种自动控制仪表就行校验，这对以后调整工作极为重要，以避

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免不准确而造成事故。 1）液压泵安装要求如下。

a.液压泵与原动机之间的联轴器形式及安装要求必须符合制造厂的规定。 b.外露的旋转轴、联轴器必须安装防护罩。

c.液压泵与原动机的安装底座必须有足够的刚性，以保证运转时始终同轴。 d.液压泵的进油管路应短而直，避免拐弯增多，断面突变。在固定的油液年度范围内，必须使泵的进油压力和其他条件符合泵制造厂的规定值。 e.液压泵的进油路密封必须可靠，不得吸入空气。 2）油箱安装条件如下

a.油箱应仔细清洗，用压缩空气干燥后，再用煤油检查焊缝质量。 b.油箱底部应高于安装面150mm以上，以便搬移，放油和散热。 c.必须有足够的支撑面积，以便在装配和安装时用垫片进行调整。 3）液压阀的安装要求如下

a.阀的安装方式应符合制造厂规定。

b.为了保证安全，阀的安装必须考虑重力、冲击、振动对阀内主要零件的影响。 c.阀用联接螺钉的性能等级必须符合制造厂的要求，不得随意代换。

d.应注意进油口和会有口的方位，某些阀如把进油口和出油口装反，会造成事故。 有些阀为了安装方便，往往开有俩个相同作用的孔，安装后不用的一个要堵死。 e.为避免空气渗入阀内，连接处应保证密封良好。 4）滤油器的安装要求如下

为了指示滤油器何时要进行清洗和更换滤芯，必须装有污染指示器或设有测试装置。 5）液压缸的安装要求如下

a.液压缸的安装必须符合设计图样和制造厂的规定。

b.安装液压缸时，如果结构允许，进出油口的位置应在最上面，应装成使其能自动放

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气或装有方便的放气阀。

c.液压缸的安装应牢固可靠，为了防止热膨胀的影响，在行程大和温度高的场合下，缸的一端必须保持浮动。 d.配管连接不得松弛。

e.液压缸的安装面和活塞杆的滑动面，应保持足够的平行度和垂直度。 f.密封圈不要装的太紧。

8）系统内开闭器的手轮位置和泵、各种阀以及指示仪表等的安装位置，应注意使用和安装的方便。

5.3常见故障及排除方法

①液压泵噪声严重、压力拨动厉害。故障分析如下： 1）吸油管及过滤器堵塞。

2）吸油管密封处漏气或油液中有气泡。 3）泵与联轴器不同轴。 4）油位低。 相应的排除方法

a. 清洗过滤器使吸油管通畅，正确选用过滤器。

b. 在连接部位或密封处加点油，如噪声减小，可拧紧接头处或更换密封圈，回油管口应在油面以下，与吸油管要有一定距离。 c. 调整同轴。 d. 加油液。

②溢流阀噪声及振动的故障分析 1）螺母松动。 2）弹簧变形，不复原。 3）滑阀配合过紧。

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4）主滑阀动作不良。 5）锥阀磨损。 6）出油路中有空气。 7）流量超出允许值。 8）和其他阀产生共振。 相应的排除方法 a. 紧固螺母。 b. 检查并更换弹簧。 c. 修研滑阀，使其灵活。 d. 检查滑阀与壳体的同轴度。 e. 换锥阀。 f. 排除空气。

g. 更换与流量对应的阀。 h. 略为改变阀的额定压力值。 ③流量不正常故障分析 1）流量控制装置调整太低。

2）溢流阀或者卸荷阀压力调的太低。3）泵、阀、缸及其他元件磨损。 相应的排除方法 a．调高。 b．调高。 c．更换或修理。

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6总结

我设计的是中板厂30吨的板坯升降台，采取的升降方式为液压型。卸载回路采用的是换向阀的卸载回路，而调速回路则由集流分流阀来控制，采用单向阀来控制保压回路，传动形式选为开式系统，液压缸选择型号为UY WF 11 63x1500-10，初选系统压力为10MPa，液压泵选择为Y2B-C148C型号，电机根据要求选择为型号是Y225M-2的，加以比较我选择了卡套式管接头，而我设计的油箱油箱的长为370mm,宽为365mm,高为320mm，这有利于散热，根据实际需要我选用线隙式滤油器，接着选择了型号为S-BG-06-V-L-40的先导式溢流阀，根据设计选了三个型号S-DSG-01-3CA-D24-C-N-50的电磁换向阀，选择了型号为SV10GA30的单向液压阀，因为要保证液压缸的同步上升选用了三个型号为3FL-L25B集流分流阀，我为了经济成本的节约选择10#液压油。

选完了液压元件我们接着计算了系统的效率,又因为升降台工作的时候由于摩擦产生热量，而油液的工作最好能在一定的温度下，所以进行了系统发热分析，计算温度升高的量。根据要运输的板坯，选择了台面为长2200mm，宽1600mm，厚度为50mm，材料为QT600-3，为了方便搬运，在台面设计了两根横梁，其1600mm宽为300mm，材料为HT300。

在计算完了液压和机械部分零件后，进行选择连接元件，根据要求选螺栓、螺母规格为M30x80，数量为各28，材料选Q275，而螺栓M20X80，数量为24，材料选Q275，而垂直固定座和墙面的连接要用到地脚螺栓，每个垂直固定座要地脚螺栓4个，选M15x400地脚螺栓，材料为Q275，同时选择螺母为M15，数量为8材料也是Q275。选择的垫圈规格8个20、 28个40的弹簧垫圈，材料为60Mn，24个30、28个40的平垫圈，材料为Q215。为了防尘、防锈选了褶皱套两个。

接着，说明这个设备的使用和维护，设备的安装和注意事项，及其常见故障和排除方法。

经过计算液压缸的速度设置为0.2m/s，持续工作时间为10h，这样既能让升降台有足够时间检查升降台磨损情况也能满足每年完成100万吨的生产要求。在设备的安装方面也能满足现场的条件。

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[19] 机械设计手册联合编写组.机械设计手册.北京：化学工业出版1987

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致谢

经过半年的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。这次毕业设计中我们航空学院的各位老师给了我很大的帮助，特别是我的指导师熊丽娟，在我遇到不明白或者不会的知识的时候及时耐心地帮我讲解，让我懂得了更多的设计知识，以便于可以及时的完成我的设计。在这里还要感谢以为无言的老师：图书馆。我在那里查阅了许多的专业书籍，并且掌握了大量的关于液压方面的知识，没有它的帮助我也不会这么顺利的完成我的毕业设计。对于讲师我在这里再一次向你们表示最为真诚的感谢，我想你们需要的不是学生们给你们说了多好听的话，你们最希望看到的是你们的学生会在今后的道路上更加的努力有一个美好的明天。我想对你们说：敬爱的老师，你们放心，我会做到的。并把最衷心的感谢再一次献给你们。

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