升降舞臺液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
升降舞臺液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì),升降,舞臺,液壓,系統(tǒng),設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)中期報(bào)告
題目:升降舞臺液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
撰寫內(nèi)容要求:
1. 設(shè)計(jì)(論文)進(jìn)展?fàn)顩r:
在開題報(bào)告的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步搜集升降舞臺的相關(guān)資料,對升降舞臺液壓系統(tǒng)有了更加明確地認(rèn)識,通過查資料上網(wǎng)等查找了相關(guān)的外文文獻(xiàn)并完成了相關(guān)的外文文獻(xiàn)翻譯工作。
確定升降舞臺液壓系統(tǒng)的方案:舞臺重量4000Kg,舞臺升降速度0.3~0.5m/s,升降舞臺是往復(fù)短行程直線運(yùn)動,所以根據(jù)它的往復(fù)運(yùn)動選擇它的執(zhí)行元件,執(zhí)行元件類型為活塞缸(A1=2A2)。
此次設(shè)計(jì)中是將液壓傳動技術(shù)應(yīng)用于舞臺的升降中,升降舞臺的升降功能是由4根液壓缸頂升叉架完成,4根液壓缸的同步由帶補(bǔ)正裝置的同步回路完成。該升降臺主要有兩部分組成:機(jī)械系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)。機(jī)械機(jī)構(gòu)主要起傳遞和支撐作用,液壓系統(tǒng)主要提供動力,他們兩者共同作用實(shí)現(xiàn)升降機(jī)的功能。
如圖1所示即為單個(gè)升降舞臺的基本結(jié)構(gòu)形式,其中1是工作平臺,2是活動鉸鏈,3為固定鉸鏈,4為支架,5是液壓缸,6為底座。4(支架)主要起支撐作用和運(yùn)動轉(zhuǎn)化形式的作用,一方面支撐舞臺的載荷,一方面通過其鉸接將液壓缸的伸縮運(yùn)動轉(zhuǎn)化為舞臺的升降運(yùn)動,1(工作平臺)與載荷直接接觸,將載荷轉(zhuǎn)化為均布載荷,從而增強(qiáng)局部承載能力。下底架主要起支撐和載荷傳遞作用,它不僅承擔(dān)著整個(gè)舞臺的重量,而且能將作用力傳遞到地基上。通過這些機(jī)構(gòu)的相互配合,實(shí)現(xiàn)升降舞臺的穩(wěn)定和可靠運(yùn)行。兩支架在0點(diǎn)鉸接,支架的一端分別固定在平臺和底座上,另一端采用滾輪滑動,通過活塞桿的伸縮和鉸接點(diǎn)0的作用實(shí)現(xiàn)舞臺升降平穩(wěn)。而且該機(jī)構(gòu)要求基坑較淺,從而可以節(jié)約投資,液壓缸左右對稱布置,工作時(shí)總體水平方向上受到的合力為零,使得臺面水平方向不發(fā)生運(yùn)動,只是垂直方向的往復(fù)運(yùn)動。
圖1 升降舞臺結(jié)構(gòu)簡圖
2.確定液壓系統(tǒng)的工作要求
根據(jù)工作要求,確定該系統(tǒng)的工作循環(huán)為:快速前進(jìn)——工進(jìn)——工退——原位停止,根據(jù)具體加工求計(jì)算得出:快速前進(jìn)時(shí)的速度為4500mm/min(0.075m/s),工作進(jìn)給時(shí)的速度應(yīng)在20~120mm/min(0.0003~0.002m/s)范圍內(nèi)作無級調(diào)速,臺面最大工進(jìn)行程為3m,工退行程為3m,運(yùn)動部件自身重為4t,啟動換向時(shí)間為△t=0.05s,系統(tǒng)豎直放置的垂直導(dǎo)軌的靜摩擦系數(shù)為fs=0.2,動摩擦系數(shù)為fk=0.1,油缸機(jī)械效率ηcm取為0.9。
分析液壓系統(tǒng)給的工況
啟動加速階段:
F=(Fs+Fi)/ηcm=(fsG+G△v/g△t)/ηcm
=(0.2×39200+39200×0.075/9.8×0.05)/0.9
=8877.78N
工進(jìn)階段:
F=Fw/ηcm=39200×0.1/0.9=4355.56N
工退階段:
F= Fw/ηcm=39200×0.1/0.9=4355.56N
表1液壓系統(tǒng)在各階段的速度與負(fù)載
階段
速度v(m/s)
負(fù)載F/N
啟動加速
0.075
8877.78
工進(jìn)
0.0003~0.002
4355.56
工退
0.0003~0.002
4355.56
確定液壓缸的主要參數(shù)
(1)初選液壓缸的工作壓力
表2 按負(fù)載選擇壓力
負(fù)載(KN)
<5
5~10
10~20
20~30
30~50
>50
工作壓力/mpa
<=1
1.5~2
2.5~3
3~4
4~5
>5
表3按設(shè)備類型選擇系統(tǒng)工作壓力
設(shè)備類型
機(jī)床
農(nóng)業(yè)機(jī)械,小型工程機(jī)械,建筑機(jī)械,液壓鑿巖機(jī)
液壓機(jī),大中型挖掘機(jī),重型機(jī)械,起重運(yùn)輸機(jī)械
磨床
組合機(jī)床
龍門刨床
拉床
工作壓力/mpa
0.8~2
3~5
2~8
8~10
10~18
20~32
由計(jì)算得出各階段負(fù)載的最大值查表2和表3,取液壓缸的工作壓力為0.8MPa。
(2)確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)
表4液壓缸參考背壓
系統(tǒng)類型
背壓 Pb×105/Pa
回油路上有節(jié)流閥的調(diào)速系統(tǒng)
2~5
回油路上有調(diào)速閥的調(diào)速系統(tǒng)
5~8
回油路上裝有背壓閥
5~15
帶補(bǔ)油泵的閉式回路
8~15
根據(jù)表2得最大負(fù)載為啟動加速階段負(fù)載:F=4355.56N,液壓缸壓力為0.8mpa,且為了防止負(fù)載的突然消失,改液壓缸采用背壓,則參照表4,選背壓為P2=0.6mpa。則:
A===0.0091696(m2)
則活塞直徑:
D===0.10808m
式中:D—活塞桿直徑缸、筒內(nèi)徑,單位為m
F—無桿腔推力,單位為N
P—工作壓力,單位為MPa
—液壓缸機(jī)械效率,取=0.95
查設(shè)計(jì)手冊,液壓缸內(nèi)徑系列將所計(jì)算的值圓整為標(biāo)準(zhǔn)值,取D=110mm。
活塞桿直徑的確定
活塞桿直徑根據(jù)受力情況和液壓缸的結(jié)構(gòu)形式來確定由參考文獻(xiàn)[8]可知:
受拉時(shí): (3-1)
受壓時(shí):, (3-2)
, (3-3)
, (3-4)
為了實(shí)現(xiàn)快進(jìn)與快退速度相同,采用差動連接,則d=0.707D,
d=0.707*110=71mm
計(jì)算液壓缸無桿腔有效工作面積為:
===94.99
===38.47
假定工作進(jìn)給采用調(diào)速閥調(diào)速,查產(chǎn)品樣本,調(diào)速閥最小穩(wěn)定流量為Qmin=0.05L/min,因?yàn)楣ぷ鬟M(jìn)給最小速度為Vmin=20mm/min,
則Qmin/Vmin=0.05×103×10/20=25cm2<A2<A1
因此能滿足低速穩(wěn)定性要求。
舞臺是有四個(gè)液壓缸支撐的,所以四個(gè)液壓缸的型號是一樣的,即他們參數(shù)相同。
圖2 擬定液壓系統(tǒng)原理圖
1液壓缸;2過濾器;3溫度計(jì);4液位計(jì);5電機(jī);6液壓泵;
7溢流閥;8壓力表;9分流閥;10、11三位四通電磁換向閥;
12、15單項(xiàng)節(jié)流閥;13、14節(jié)流閥;16、17、18、19液壓缸;
20二位二通電磁換向閥;21調(diào)速閥
2.存在問題及解決措施
(1)起初不能對升降舞臺有明確的認(rèn)識。在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下,以及在相關(guān)資料的輔助下,逐漸明白。
(2) 在英文翻譯過程中,不懂一些術(shù)語,以至不能正確翻譯其意思。通過閱有關(guān)資料以及詢問,能夠按時(shí)地完成翻譯工作。
(3) 在剛開始根據(jù)升降舞臺液壓系統(tǒng)的方案的確定而選液壓缸參數(shù)的時(shí)候不知如何入手,通過查相關(guān)資料解決。
(4) 在繪圖過程中,遇到一些不懂的地方,通過資料已解決。
3.后期工作安排
第一階段:完成對升降舞臺的結(jié)構(gòu)分析及數(shù)據(jù)計(jì)算。
第二階段:對升降舞臺進(jìn)行數(shù)據(jù)整理,并繪制相關(guān)圖。
第三階段:完成設(shè)計(jì)說明書。
第四階段:進(jìn)行設(shè)計(jì)說明書的工作。
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