HXD3型机车柴油机检修液压升降台的设计.docx
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HXD3型机车柴油机检修液压升降台的设计
郑州雨辰学院
本科生毕业设计说明书
题目:
HXD3型机车柴油机检修液压升降台
指导教师:
职称:
一级中教
学生姓名:
孙学号:
1334095854
专业:
机械设计制造及其自动化
院(系):
机电工程学院
答辩日期:
20年6月23日
摘要
液压升降平台具有载重量大,结构坚固,升降平稳,操作简单,维护方便等特点。
适用于工厂,仓库,车站等需要高空作业,搬运的场所。
中国的液压技术正在一点点的崛起,同时不得不承认我们与具有国际水平的主机行业的要求相比,在液压产品品种、技术和数量上,还存在很大的差距。
我们在很多液压元件上的生产必须要进口大量的液压元件。
本文介绍了剪叉式液压升降平台的液压系统和工作特性。
设计的大致流程是:
收集和液压传动有关的资料、了解液压传动的工作原理、绘制原理图、对液压站相关参数的计算、液压缸的计算、集成块的设计以及同步技术的设计等内容。
液压系统采用液压阀集成配置,可以显需要请咨询学号数字企鹅著减少管路联接和接头,降低系统的复杂性,增加现场添加和更改回路的柔性,具有结构紧凑、安装维护方便、泄漏少、振动小、利于实现典型液压系统的集成化和标准化等优点。
其次,文中介绍了同步阀在双缸同步系统中的应用,剖析了其工作原理。
柴油机检修升降台的升降机构采用剪叉机构。
该机构具有载重量大,结构坚固,升降平稳,操作简单,维护方便等特点。
采用剪叉结构免去了卷扬式升降必需的几个高立导柱对天车调运工件的障碍。
并且由于制造中偏差的存在,而安装铰链销时须铰孔配装,因此不存在因活动构件多、各间隙累加而产生的台面侧向晃动问题。
这次毕业设计是理论转向实际操作的过度,为我们能够尽快走向工作岗位奠定了基础。
关键词:
液压升降平台液压系统液压集成块同步阀同步技术
Abstract
Hydraulicliftplatformhasthecharacteristicsoflargeload,strongstructure,stableoperation,easyoperation,etc.Suitableforfactories,warehouses,stations,etc.needtoworkathighaltitude,transportationplaces.RiseofChina'shydraulictechnologyisalittlebit,alsohavetoadmitthatwecomparedwiththelevelofhostindustryrequirements,inquantityandvarietiesofhydraulicproducts,thetechnology,therearestillabiggap.Wehavetoimportalotofhydrauliccomponentsintheproductionofalotofhydrauliccomponents.
Thispaperintroducesthehydraulicpressuresystemandworkingcharacteristicofthehydraulicliftplatformoftheshearfork.Thedesignprocessisroughly:
hydraulictransmissionandcollectionofrelateddata,tounderstandthehydraulicworkingprincipleandschematicdrawing,thehydraulicstationcomputationtotherelevantparametersofthecalculation,hydrauliccylinder,anintegratedblockdesignanddesignofsynchronizationtechnologycontent.Hydraulicsystemadoptshydraulicintegratedvalveconfiguration,cansignificantlyreducethepipelineconnectionandjoint,reducethesystemcomplexity,increaseon-siteaddandchangetheloopflexibility,hascompactstructure,convenientinstallationandmaintenance,lowleakage,smallvibration,toachievetheadvantagesoftypicalhydraulicsystemintegrationandstandardization.Secondly,thepaperintroducestheapplicationofthesynchronousvalveinthedualcylindersynchronoussystem,andanalyzesitsworkingprinciple.
Theliftingmechanismofthedieselenginemaintenancelifttableadoptstheshearmechanism.Thismechanismhasthecharacteristicsoflargeload,strongstructure,stablelifting,easyoperationandmaintenance.Thescissorstructureeliminatesseveralnecessaryhoistliftinghighverticalguidecolumnofworkpiecetransportingcraneobstacles.Andbecauseoftheexistenceofdeviationinmanufacturing,andtheinstallationofthehingepinmustbereamingassembled,sothereisnoarisingasaresultoftheactivitiesofthecomponentandthespaceaccumulatemesalateralsloshingproblem.Thisgraduationdesignisthetheoryturntotheactualoperationover,forustoworkassoonaspossibletolaythefoundation.
Keywords:
HydrauliclifttableHydraulicsystemHydraulicmanifoldblockSynchronousvalueSynchronizationvalue
目录
1绪论1
1.1选题背景及目的1
1.2选题意义1
1.3液压传动的特点2
1.4液压传动的现状2
2设计任务及总体设计方案4
2.1设计任务4
2.2结构简介及总体设计方案4
2.3本章小结5
3主要参数设计计算6
3.1确定臂架组有关结构参数6
3.1.1臂长6
3.1.2臂架组的级数和剪数6
3.1.3臂架组的起始角和中止角7
3.1.4剪叉活动绞位移S7
3.1.5平台的最低位置和最高位置8
3.2计算液压缸行程8
3.3计算液压缸推力10
3.4计算平台升降速度12
3.5计算起升液压缸13
3.5.1确定液压缸内径D和活塞杆直径d13
3.5.2核算液压缸推力13
3.5.3液压缸所需流量13
3.5.4液压缸导向距离、活塞宽度、外径及壁厚13
3.5.5验算液压缸强度14
3.6计算水平液压缸15
3.6.1确定液压缸内径D和活塞杆直径d15
3.6.2核算液压缸推力15
3.6.3验算水平缸强度17
3.7平台受力分析18
3.7.1求绞点约束反力18
3.7.2画臂架弯矩图19
3.8臂架、轴、销等零件强度校核23
3.8.1臂架23
3.8.2油缸体连接轴25
3.8.3活塞杆连接轴25
3.8.4液压缸销轴26
3.8.5臂架销轴Q26
3.9本章小结26
4液压传动的工作原理和工作特征27
4.1液压传动27
4.2液压传动装置的组成28
4.3液压传动的基本特征28
4.4传动方式比较及液压传动的特点28
4.5液压传动的应用领域29
4.6本章小结30
5液压系统图及工况分析31
5.1系统结构设计31
5.2本章小结31
6液压集成块设计33
6.1阀块设计的一般步骤:
33
6.1.1制作液压元件样板33
6.1.2确定通道的孔径33
6.1.3布置液压元件的位置33
6.2布置液压元件位置的程序33
6.2.1电磁换向阀的布置33
6.2.2溢流阀的布置33
6.2.3回油口34
6.3绘制阀块的装配图34
6.4本章小结34
7液压升降平台同步控制35
7.1分析比较多种同步技术方案35
7.2分流集流阀结构及工作原理分析35
7.2.1性能特点36
7.2.2结构特点36
7.3本章小结36
结论37
致谢38
参考文献39
1绪论
吊船,手脚架及梯子等很多传统的工具在中国很多行业仍然被使用,随着经济的发展,行业规定的规范,液压升降平台将代替这些落后的工具,成为中国行业中的主要的工具。
工厂,仓库,车站等很多需要高空作业或者是搬运的地方都能够用到液压升降台,因为液压升降台具有操作简单,结构坚固,升降平稳,载重量大和维护方便等一系列特点。
液压传动系统的设计重点是根据工作的对象而来的,涉及到机器的用途和特点。
液压系统的组成部分主要需要请咨询学号数字企鹅有控制部分,原动机部分,传动部分跟工作机构部分构成。
因此在液压传动系统的设计过程中要始终坚持能够充分发挥各部分的长处,做到扬长避短。
因为液压传动系统是一个整体,它的各个部分的设计对整体工作机的工作性能影响很大[1]。
1.1选题背景及目的
目前,我国的液压技术还比较落后,虽然能够为很多行业比如冶金,纺织机械,机床,化工机械和工程机械提供一些比较先进的产品和设备,但是,形势依然很严峻。
我国的液压技术是从仿制外国液压产品开始的,然后经历了自主研发和引进并消化的过程,依然记得我国的第一个液压元件——齿轮泵是1952年自主研发的,中国的液压技术正在一点点的崛起,同时不得不承认我们与具有国际水平的主机行业的要求相比,在液压产品品种、技术和数量上,还存在很大的差距。
我们在很多液压元件上的生产必须要进口大量的液压元件。
但是,这并不能阻止我们在液压系统技术上向着更好的目标前进[2]。
1.2选题意义
机车柴油机检修液压升降台是检修机械的重要设备,起源于工厂设备检修。
为机械设备检修的实践做出了很大贡献。
在检修大型柴油机的时候,检修人员可以跟随升降台像柴油机不断水平方向前进或后退,让设备检修更加方便。
本文就介绍升降台的发展现状和问题,分析研究了升降台未来发展趋势。
经过多年的潜心研究,对升降平台做出了很多适合实际检修实践的改进设计。
时至今日,液压系统的设计在我国企业当中仍然处于比较落后的局面,其主要原因是,液压系统的设计包括外部的布局以及内部的布孔,其复杂程度是可想而知的。
比如,液压集成块是液压系统的主要零件,虽然我国的设计人员依据自己的经验和想象空间的能力竭尽所能来进行方案的制定,但是,事与愿违没有达到方案优化和自动优化的目的。
液压系统是一个很复杂的系统,设计人员为了使液压系统能够达到增加现场添加和更改油路的柔性,使液压系统能够结构紧凑、安装维护方便、振动小、泄漏少、利于实现液压系统的标准化和集成化等优点,他们采用可以大量减少管路连接和接头的液压集成配置,使液压系统的复杂性压系统实现了由于液压系统分别向两组缸供油,因为两组油路流量的误差也或者是各自机械阻尼的大小不同、液压阀或者平台向外伸展时两边所承载的重量不同,使得两边平台上升速度不能够一致,以至于使得液压设备不能够正常工作的缺点[3]。
1.3液压传动的特点
液压传动的特点主要有以下方面[4]:
(1)由于液压系统的自我润滑和过载保护功能,使得液压系统寿命延长了。
(2)液压装置容易做到对速度的无级调解,而且调速范围大,并且对速度的调节还可以在工作过程中进行。
(3)液压装置工作平稳,换向冲击小,便于实现频繁换向。
(4)由于液压装置重量轻、体积小、机身结构紧凑,液压设备比电动机占据的空间小,在相同体积下,它能够比电动机输出更多的功率。
换句话说,液压装置的动力比电动机的功率更加强大,而所占的空间更小。
(5)因为液压装置能够很好的和电气、电子控制或者气压传动装置结合在一起,使得复杂的运动和操作能过实现。
同时,液压装置对液体的流动压力、方向和流量得到了很好的调解和控制,由于液压装置自动化的实现
(6)液压元件的制造、设计、和推广实现了通用化、系列化和标准化的程度。
(7)液压装置无法实现精确的传动比,原因在于液压传动过程中液体具有可压缩性以及装置的泄漏造成的。
(8)液压传动有较多的能量损失,因此,传动效率相对低。
(9)在温度过高或者过低的环境下,液压传动无法实现正常工作。
(10)液压传动在出现故障时不易诊断。
1.4液压传动的现状
液压传动和气压传动统称为流体传动,它是工农业生产中广为应用的一门技术。
如今,流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的标志。
液压传动装置与其他传动装置相比较之下,有很多优点。
因此,它的应用非常广泛,几乎在各个领域都能见到液压传动装置。
比如钢铁工业用的提升装置和冶金机械;船舶的甲板上的起重机械、舱壁阀、船尾推进器;在一般的工业用的机床、塑料加工机械、压力机械等;农业机械额、建筑机械、汽车、行走机械中的工程机械等;在土木工程和水利工程的堤坝装置和防洪闸门、桥梁操纵机构和河床升降装置等;更加令人瞩目的是液压传动装置在特殊技术用的巨型天线控制装置、升降旋转舞台、测量浮标等;其中在军事方面的应用才使得液压传动装置,得到了空前的发展。
液压传动装置为飞行器仿真、火炮操纵装置、飞机起落架的收放装置、舰船减摇装置和飞机方向舵控制装置等做出了无法替代的功用。
改革开放20多年来,我国经济取得了持续高速发展,社会主义市场经济日臻完善。
为满足我国现代化生产突飞猛进的需要,提高竞争力,促进国民经济的持续发展,单件生产已经不能满足现在生产的要求,大量组合机床涌现而出!
据国外机床工业资深人士预测,今后10年,世界最大的10家公司的机床销售量,将占到世界机床市场的30%;20家最大的机床企业的机床销售量,将达到世界机床市场的45%。
而在上一个10年中,这一数字只有14%。
此外,其他方面还包括,机床工业的日益国际化、信息化及产品零部件外源化(out-sourcing)趋势等。
目前,世界机床年产量约150万台,其中NC机床产量约15万台。
NC机床占机床总产量的10%。
美、德、日、中的NC机床消费量在全世界是数量较多的国家,加在一起共为99711台,约占66.5%。
这四国加工中心之消费量约为2万台左右,占全世界产量的50%。
预计今后加工中心等组合机床之生产与消费量增长速度较快,其中廉价加工中心所占比例很大。
因此组合机床液压系统也随之不断的改进和发展。
影响国内液压系统的性能和电气控制系统正常工作的主要原因有:
液压电磁换向阀的电磁铁数量很多,导致电器控制系统复杂了很多;我国很多机械企业应用的机床液压系统,油路布置比较复杂,液压元件使用零散过多,致使液压系统压力损失很大,油液温度上升较快,进而效率低下。
液压技术是重要的机械基础技术,是现代机械工程不可缺少的重要组成部分。
伴随着世界科学技术的飞速发展,更多的可用于工业的工作介质被发掘出来,这就使得液压元件不得不更新换代,以赶上世界科学的发展步伐。
液压元件的设计本着向更加绿色,以保护环境的宗旨为理念来设计制造的思想,使液压产品在工作中能够发挥良好的性能,减少或者不对环境造成污染,改变液压技术的脏乱现象,以满足国家提倡的可持续发展战略。
因此,探讨液压系统绿色设计的途径和方法,以便节约资源,使液压元件与系统在其生命周期中,对环境的总体影响减到最小[5]。
2设计任务及总体设计方案
2.1设计任务
机车柴油机检修液压升降台设计:
升降平台尺寸:
4200mm×1500mm
平台移动距离:
500mm
平台起升范围:
600~2400mm
载重量:
1000kg
2.2结构简介及总体设计方案
升降平台总体结构如图2.2所示
图2.2升降平台总体结构图
机车柴油机检修液压升降台为了减少活动构件、避免因各个间隙叠加而造成的侧向晃动,降低制造中偏差的存在,而采用剪叉式机构。
因为剪叉式机构具有许多特点。
比如,剪叉机构维护比较容易、能够平稳上升和下降、对工人操作要求低、机构的机体结构很坚固以及该机构能支撑起很大重量的物体等等。
同时,采用剪叉机构又省去了卷扬式升降必须的几个高立导柱对天车调运工件的阻碍。
机车柴油机检修液压升降台的水平和升降移动的动力由液压缸提供。
其中分流集流阀解决升降同步的问题,水平移动由平台上的两个水平油缸提供动力。
4.6本章小结
液压传动是以液体作为工作介质,通过各种液压元件实现能量转换、传动和控制的技术。
它作为现代传动和控制的关键技术之一,已被广泛应用于各类机械装备中。
液压元件和系统是技术性很强,对主机性能影响极大的一类基础件。
中国的液压系统技术仍然很落后。
在工业技术迅速发展的今天,世界上一些发达国家依然把液压工业作为一个国家工业技术发达程度的标志,都竞相发展液压技术。
我国也正在向提高产品水平、扩展产品规格、提高自我开发能力的方向发展;同时,也必须承认我国的液压产品质量不稳定、可靠性差、寿命短的不足;更应该向一些新的领域如航天、生物、自然环境等涉足;我们所缺失的还有计算机数字电路的发展,借此来推动液压行业的进步,以弥补数据采集和软件的缺乏[19]。
5液压系统图及工况分析
5.1系统结构设计
图5.1液压系统图
表5.1电磁铁动作顺序
工况
电磁铁
上升
下降
左移
右移
卸荷
1DT
+
-
-
-
-
2DT
-
+
-
-
-
3DT
-
-
+
-
-
4DT
-
-
-
+
-
5DT
-
-
-
-
+
5.2本章小结
本章主要介绍了液压系统图的工作状况涉及到很多液压知识,促使我们又重新对以前学习的液压知识温习了一遍,从中又学到了好多知识。
液压传动装置已经被广泛应用于各类和机械有关的装置中。
液压传动为现代传动技术和控制技术做出了无法替代的作用。
液压传动是以液体作为工作介质,通过各种液压元件实现能量转换、传动和控制的技术[20]。
液压元件和系统是技术性很强,对主机性能影响极大的一类基础件。
世界工业发达国家都将液压工业列为竞相发展的产业,其发展速度也远远高于机械工业的发展速度。
现代液压元件、系统及其控制已发展成为综合的液压技术,但我国的发展水平还比较低。
主要表现为产品水平低、品种规格少、自我开发能力薄弱成套性差。
液压系统的设计是整个机器设计的一部分,它的任务是根据机器的用途、特点和要求,利用液压传动的基本原理,拟订出合理的液压系统图,再经过必要的计算来确定液压系统的参数,然后按照这些参数来选用液压元件的规格和进行系统的结构设计。
6液压集成块设计
液压系统采用液压阀集成配置,集成块设计是液压控制系统设计的一个重要环节,其主要内容包括:
阀块图纸的定义、液压集成块孔道信息的提取,实现了由图形信息向数据信息的转换。
6.1阀块设计的一般步骤
6.1.1制作液压元件样板
为了在阀块上合理布置液压元件和油路通道,先制作元件样板。
按照液压元件产品样本,在图画纸上画出各主要面的轮廓尺寸,并用虚线画出元件底面上各油路口的位置尺寸,剪下来作成样板。
在制作样板时注意:
(1)产品样本上的尺寸可能与实物不符合,应与实物核对。
(2)样本上的图样是液压元件的底视图,制作样板时应将底视图翻转,该画成顶视图。
6.1.2确定通道的孔径
通道的孔径的根据液压元件的内径来确定。
6.1.3布置液压元件的位置
电磁阀应按装在阀块的前,后侧面。
在电磁铁伸出处要避免与侧面的元件相碰。
尽良减少钻孔的数量。
阀块中的油孔分公共通道油孔和与阀孔相通的油孔两类。
布置元件垂直位置时应使个元件相通的油孔尽量放在同一水平平面内,或在油孔直径范围之内,否则必须增加连接的工艺孔。
对于不相通的油孔,孔间壁厚应该大于3毫米。
同理,布置元件水平位置时,应将与公共孔相通的油孔排列在公共孔的直径范围之内,否则必须增加连接的工艺孔。
同样,阀块前,后侧面相通的油孔也应排列在油孔的直径范围之内,否则必须增加连接的工艺孔。
阀块前,后与左,右侧面相通的油孔,首先考虑相互垂直的油孔相连,必要时才增加中间的工艺孔[21]。
6.2布置液压元件位置的程序
6.2.1电磁换向阀的布置
电磁换向阀应安装在阀块的正面或背面。
因为电磁换向阀结合面的长度较大,在电磁换向阀伸出处要避免与侧面的元件相碰。
电磁换向阀水平方向的位置应与溢流阀的进口相适应。
电磁换向阀垂直方向的位置应该考虑与主溢流阀的出油口相通。
6.2.2溢流阀的布置
主溢流阀的进油口应该考虑和单向阀的油路出油口在一个平面内。
并确定合适的位置。
另外两个小溢流阀的进油口位置应和电磁换向阀的两个出油口位置在同一高度的水平面上。
6.2.3回油口
由于电磁换向阀和两个小溢流阀的出油靠近在一起,又难于和主回油口相连,因此开一个付回油口。
6.3绘制阀块的装配图
为让装配工人更好的完成装配任务,绘制阀块的装配图。
阀块的装配图显示整个阀块的外型尺寸,各个阀的安装位置和方向,以及所占空间的尺寸。
6.4本章小结
本章大概介绍了集成块设计的一般步骤,集成块设计是较有难度的事情,并无过多介绍。
7液压升降平台同步控制
7.1分析比较多种同步技术方案
方案1利用分流集流阀控制同步液压系统设置分流集流阀,按等流量将油液分为两股供给左右组油缸,可以使两组油缸在承受不同载荷时仍能获得相等(或成比例)的流量,从而实现左右组油缸的同步运动.其方案结构简单,成本不是太高,一般应能满足要求.但是,不利因素有:
根据市场供货选用的分流集流阀与系统流量不完全匹配,实际分流精度较低;分流集流阀是利用载荷压力反馈来补偿因载荷压力变化而引起流量变化的原理来调节流量变化的,而动态频繁的系统速度调节误差较大;此同步方案还应根据上述分析因素进一步探讨改进。
方案2利用水平外置传感器反馈闭环
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