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12 屆畢業(yè)設計
剪叉式液壓升降臺
設計說明書
學生姓名
學 號
所屬學院 機械電氣化工程學院
專 業(yè) 農業(yè)機械化及其自動化
班 級
指導教師
日 期
塔里木大學教務處制
前 言
高空作業(yè)平臺行業(yè)發(fā)展最關鍵的還是用信息技術帶動和提升高空作業(yè)平臺工業(yè)的制造技術水平。目前，CAD/CAE/CAM技術、快速模型制造技術在高空作業(yè)平臺工業(yè)中的應用，使高空作業(yè)平臺的設計制造技術發(fā)生了重大變革。另外，數控精密高效加工設備在高空作業(yè)平臺的開發(fā)和制造水平的應用，如五軸加工機床、高速銑等也大大提高了高空作業(yè)平臺行業(yè)的發(fā)展水平。但是，目前我國高空作業(yè)平臺行業(yè)發(fā)展中仍存在很多不完善的地方，需要繼續(xù)加以改進。具體表現為：技術含量低的高空作業(yè)平臺已供過于求，而技術含量較高的中、高檔高空作業(yè)平臺還遠不能適應國民經濟發(fā)展的需要，諸如精密、復雜的沖壓高空作業(yè)平臺和塑料高空作業(yè)平臺、轎車覆蓋件高空作業(yè)平臺、電子接插件等電子產品高空作業(yè)平臺等高檔高空作業(yè)平臺仍有很大一部分依靠進口。
本課題為順應整個社會經濟、科技和工業(yè)發(fā)展的要求，主要針對目前市面液壓升降機的一些不足，比如導軌導向性和整體剛度較差，平臺的承載能力受到限制，受力不均勻，工作平臺的尺寸小等不足，提出了新型的桅柱式液壓升降臺的設計，主要目的是能減小臺面的橫截面積，大大提高升降臺的整體剛度、導向性和穩(wěn)定性。
主要設計的要求和所需要達到的參數如下：
1、最大承載量1000kg。
2、升降范圍為2m；前后推進距離為1m。
與本課題相關的研究工作已經取得了一些經驗累積和成果，在此基礎上開展這項研究會比較順利。其次，利用我們學校圖書館豐富的館藏圖書資料和充足的數據庫資源，很方便查閱相關資料。另外，我院有機械設計實驗室、機械電子實驗室、機械制造實驗室等，為本課題的進行提供了必要的理論研究資源和實驗條件，能保證課題的順利完成。
目 錄
1 緒論...........................................................................................................................................1
2 機械部分的受力分析力......................................................................................................3
3 機械部分的強度校核...........................................................................................................5
3.1外連桿強度校核..................................................................................................................5
3.2內連桿強度較核..................................................................................................................5
3.3連接兩連桿的銷軸的強度校核..........................................................................................6
4 確定液壓系統(tǒng)方案................................................................................................................8
4.1確定基本回路......................................................................................................................8
4.1.1卸荷回路.......................................................................................................................8
4.1.2調速回路的確定...........................................................................................................9
4.1.3保壓回路的確定.........................................................................................................10
4.2 液壓傳動系統(tǒng)的形式確定...............................................................................................11
4.3 液壓系統(tǒng)原理圖...............................................................................................................11
5 設計、選擇液壓元件、輔件............................................................................................13
5.1確定液壓缸系數................................................................................................................13
5.1.1初選系統(tǒng)壓力.............................................................................................................13
5.2液壓輔助元件的計算及選擇............................................................................................13
5.3油箱的設計........................................................................................................................13
5.3.1油箱的設計要點.........................................................................................................14
5.3.2油箱容積計算.............................................................................................................14
5.4其它元、輔件的選擇........................................................................................................14
5.4.1吸油濾油器.................................................................................................................14
5.4.2選擇濾油器的基本要求.............................................................................................14
5.4.3溢流閥的選擇.............................................................................................................15
5.4.4壓力表開關選擇.........................................................................................................15
5.4.5單向節(jié)流閥.................................................................................................................15
5.4.6液控單向閥的選擇.....................................................................................................15
5.5閥塊的設計........................................................................................................................15
5.6效率的計算........................................................................................................................15
5.6.1計算沿程壓力損失.....................................................................................................16
5.6.2效率計算.....................................................................................................................17
5.6.3系統(tǒng)發(fā)熱與溫升計算.................................................................................................17
5.6.4液壓系統(tǒng)的一般使用和維護.....................................................................................18
6 液壓堆高車外型結構設計................................................................................................20
6.1后輪的設計........................................................................................................................20
6.1.1輪架的選擇.................................................................................................................20
6.1.2階梯軸的材料選擇及結構設計.................................................................................20
6.1.3后輪軸的結構設計.....................................................................................................20
6.1.4輪子的材料選擇.........................................................................................................21
6.1.5被動輪架.....................................................................................................................21
6.2機架的設計........................................................................................................................22
6.2.1機架的主要組件的材料及尺寸的選擇....................................................................22
6.3貨叉架的設計...................................................................................................................22
6.3.1貨叉架材料、尺寸的選擇...........................................................................................27
7 結論..........................................................................................................................................24
致謝.................................................................................................................................................25
參考文獻.......................................................................................................................................26
塔里木大學畢業(yè)設計
1 緒論
液壓傳動能在運動過程中實現無級調速、調速方便。液壓傳動簡化了機器結構，減少了零件的數目。由于系統(tǒng)充滿了油液，對各液壓件有潤滑和冷卻的作用，使之不易磨損，又由于容易實現過載保護，因而壽命長。液壓傳動易于實現標準化、系列化、通用化，便于設計、制造和推廣。
液壓升降平臺由于升降平穩(wěn)、安全可靠、操作簡單，經濟實用，被廣泛應用于生產流水線和倉庫、造紙、醫(yī)藥等行業(yè)，主要用于生產流水線高度差之間貨物運送；物料上線、下線；工件裝配時調節(jié)工件高度；高處給料機送料；大型設備裝配時部件舉升；大型機床上料、下料；倉儲裝卸場所與叉車等搬運車輛配套進行貨物快速裝卸等。因此，對于液壓升降平臺的設計與研究具有重要意義。
我國液壓、氣動和密封工業(yè)雖取得了很大的進步，但與主機發(fā)展需求，以及和世界先進水平相比，還存在不少差距，主要反映在產品品種、性能和可靠性等方面。以液壓產品為例，產品品種只有國外的1/3，壽命為國外的1/2。為了滿足重點主機、進口主機以及重大技術裝備的需要，每年都有大量的液壓、氣動和密封產品進口。據海關統(tǒng)計及有關資料分析，1998年液壓、氣動和密封件產品的進口額約2億美元，其中液壓約1.4億美元，氣動近0.3億美元，密封約0.3億美元，比1997年稍有下降。按金額計，目前進口產品的國內市場占有率約為30%。1998年國內市場液壓件需求總量約600萬件，銷售總額近40億元；氣動件需求總量約500萬件，銷售總額7億多元；密封件需求總量約11億件，銷售總額約13億元。
社會需求永遠是推動技術發(fā)展的動力，降低能耗，提高效率，適應環(huán)保需求，機電一體化，高可靠性等是液壓氣動技術繼續(xù)努力的永恒目標，也是液壓氣動產品參與市場競爭是否取勝的關鍵。為了適應這些目標和滿足用戶的需要，現代液壓氣動產品發(fā)展呈如下主要趨勢。
(1)減少能耗，充分利用能量
液壓技術在將機械能轉換成壓力能及反轉換方面，已取得很大進展，但一直存在能量損耗，主要反映在系統(tǒng)的容積損失和機械損失上。如果全部壓力能都能得到充分利用，則將使能量轉換過程的效率得到顯著提高。為減少壓力能的損失，必須解決下面幾個問題：
①減少元件和系統(tǒng)的內部壓力損失，以減少功率損失。主要表現在改進元件內部流道的壓力損失，采用集成化回路和鑄造流道，可減少管道損失，同時還可減少漏油損失。
②減少或消除系統(tǒng)的節(jié)流損失，盡量減少非安全需要的溢流量，避免采用節(jié)流系統(tǒng)來調節(jié)流量和壓力。
③采用靜壓技術，新型密封材料，減少磨擦損失。
④發(fā)展小型化、輕量化、復合化、廣泛發(fā)展3通徑、4通徑電磁閥以及低功率電磁閥。
⑤改善液壓系統(tǒng)性能，采用負荷傳感系統(tǒng)，二次調節(jié)系統(tǒng)和采用蓄能器回路。
日本小松、日立、川崎、德國Rexroth，Linde，美國Eiton-Vickers’，Parker都采用負荷傳感系統(tǒng)，可節(jié)省功率20-30%。
⑥為及時維護液壓系統(tǒng)，防止污染對系統(tǒng)壽命和可靠性造成影響，必須發(fā)展新的污染檢測方法，對污染進行在線測量，要及時調整，不允許滯后，以免由于處理不及時而造成損失。
(2)主動維護
液壓系統(tǒng)維護已從過去簡單的故障拆修，發(fā)展到故障預測，即發(fā)現故障苗頭時，預先進行維修，清除故障隱患，避免設備惡性事故的發(fā)展。
要實現主動維護技術必須要加強液壓系統(tǒng)故障診斷方法的研究，當前，憑有經驗的維修技術人員的感宮和經驗，通過看、聽、觸、測等判斷找故障已不適于現代工業(yè)向大型化、連續(xù)化和現代化方向發(fā)展，必須使液壓系統(tǒng)故障診斷現代化，加強專家系統(tǒng)的研究，要總結專家的知識，建立完整的、具有學習功能的專家知識庫，并利用計算機根據輸入的現象和知識庫中知識，用推理機中存在的推理方法，推算出引出故障的原因，提高維修方案和預防措施。要進一步引發(fā)液壓系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)通用工具軟件，對于不同的液壓系統(tǒng)只需修改和增減少量的規(guī)則。另外，還應開發(fā)液壓系統(tǒng)自補償系統(tǒng)，包括自調整、自潤滑、自校正，在故障發(fā)生之前，進市補償，這是液壓行業(yè)努力的方向。
(3) 機電一體化
電子技術和液壓傳動技術相結合，使傳統(tǒng)的液壓傳協與控制技術增加了活力，擴大了應用領域。實現機電一體化可以提高工作可靠性，實現液壓系統(tǒng)柔性化、智能化，改變液壓系統(tǒng)效率低，漏油、維修性差等缺點，充分發(fā)揮液壓傳動出力大、貫性小、響應快等優(yōu)點,其主要發(fā)展動向如下：
①電液伺服比例技術的應用將不斷擴大。液壓系統(tǒng)將由過去的電氣液壓on-oE系統(tǒng)和開環(huán)比例控制系統(tǒng)轉向閉環(huán)比例伺服系統(tǒng)，為適應上述發(fā)展，壓力、流量、位置、溫度、速度、加速度等傳感器應實現標準化。計算機接口也應實現統(tǒng)一和兼容。
②發(fā)展和計算機直接接口的功耗為5mA以下電磁閥，以及用于脈寬調制系統(tǒng)的高頻電磁閥(小于3ms)等。
③液壓系統(tǒng)的流量、壓力、溫度、油的污染等數值將實現自動測量和診斷，由于計算機的價格降低，監(jiān)控系統(tǒng)，包括集中監(jiān)控和自動調節(jié)系統(tǒng)將得到發(fā)展。
④ 計算機仿真標準化，特別對高精度、“高級”系統(tǒng)更有此要求。
⑤ 由電子直接控制元件將得到廣泛采用，如電子直接控制液壓泵，采用通用化控制機構也是今后需要探討的問題，液壓產品機電一體化現狀及發(fā)展。
液壓元件由于制造精度高，因而造價相對于機械零件要求，為了做到經濟實惠，在選擇液壓元件時，盡量以國內同類產品代替國外產品。比如電磁換向閥，我選擇了沈陽液壓件廠的產品，并且有直流電源和交流電源兩種，我選擇了交流電源。因為，雖然用直流電源，電磁換向閥如果卡位，電磁塊不至于被燒壞。但配置一套直流電源的價格遠比一個電磁塊的價格高，況且電磁閥被卡住的情況也是偶而的。權衡了一下還是選擇了交流電池。同理，在一些產品性能不相上下時，我盡量選用了沈陽液壓件廠的產品。可以省去運費和避免一些其它問題，這都降低了成本。
2 機械部分的受力分析
機械部分整體結構圖如下：2-1
圖2-1 剪叉結構圖
1.上板架 2.內連桿 3.外連桿 4.下板架
估算各構件的自重：
上板鋼板：G1=shp=2.2×1.2×0.005×7.8×103=102.96Kg
上板架：G2=SLp=12×0.248×10-4×7.8×103=96.5Kg
F=(G1+G2)g=(102.96+96.5)×9.8=1955N
內連桿：G=SLp=[25.162×4.2×10-4+0.9×2×0.25×3.14×(0.0832-0.0632)+0.085× 0.15×4.2]×7.8×103=156Kg
F=Gg=156×9.8=1530N
外連桿：G=SLp=[25.162×4.2×10-4+0.25×3.14×[10.22-8.22]×10-4×1.8+0.25×3.14×(8.32-6.32)×10-4×1.8+4.2×0.85×15×10-4]×7.8×103=196Kg
取軸自重7Kg，則
F=205×9.8=2010N
取滑輪與槽鋼摩檫系數μ=0.2，外負載1000Kg。
對上板進行受力分析如圖2-2：
圖2-2 上板受力分析圖
Fy1+Fy2=(P+G)×0.5
Fx1= -Fx2= -uFy2
Fy2×2000=0.5×(F+P)×1000
解得 Fy2=2744N
Fy1=2744N
Fx1=Fx2=548.8N
對內連桿進行受力分析如圖2-3：
圖2-3 內連桿受力分析圖
根據受力平衡得：
Fx1+Fx3=Fx4
Fy3=F+Fy1+Fy4
Fx4=uFy4
Fy3×d3+Fx4×d4=Fx3×d1+F×d2+Fy4×d
解得： Fx3=46N
Fy3=7247N
Fx4=595N
Fy4=2973N
對外連桿進行受力分析如圖2-4：
圖2-4 外連桿受力分析圖
外連桿自重2010N。
根據力矩平衡原理：對O點取矩，并設x為液壓缸受力，力臂為600mm。
x×600=(7247+2010)×1000+46×200+400×548.8+2000×2744
解得 x=25000N。
3 機械部分的強度校核
3.1外連桿強度校核
圖3-1 外連桿強度校核
由受力分析得：x=25000N
Fx2=548.8N
Fy2=2744N
Fx3=46N
Fy3=7247N
sinα=380/2020，則α=11°
cosβ=a2+b2-c2/2ab，則β=10。
此外連桿材料為熱軋16號槽鋼，高度160mm，寬65mm，Wx=117cm3, L=934.5cm4,A=25.15cm2
該外連桿的危險截面為I-I截面。
軸力產生正應力為 θ′=Fr3/A=46/25.15×10-4=1.8×104Pa
彎距Mx產生正應力為θ′=Mx/Wx=7247×0.535/117×10-6=33.1×106Pa
由兩種應力疊加后，可知，危險點在I-I截面上側和下側邊緣，分別為最大壓應力和最大拉應力。
最大壓應力 θ1=θ′+θ″=0.018+33.1=33.118Mpa
最大拉應力為 θ2=|θ′-θ″|=33.082Mpa
查表[4]得，Q235型槽鋼的彎曲靜許用應力[θ]=135Mpa,θ1<[θ]，θ2<[θ]，
因此，外連桿各個截面均為安全截面。
3.2 內連桿強度較核
圖3-2 內連桿強度校核
由受力分析得：Fx1=548.8N
Fy1=2744N
Fy3=7247N
Fx3=46N
Fx4=595N
Fy4=2973N
內連桿材料為16號熱軋普通槽鋼：
Wx=117cm3，Ix=934.5cm4，A=25.15cm2
此內連桿的危險截面為I-I截面。
軸力產生的拉應力為
θ′=N/A=548.8/25.15×10-4=0.218Mpa
彎距Mx產生彎曲正應力為
θ″=Mx/Wa=2973/117×10-6=2.5Mpa
兩種應力疊加后，I-I截面上、下邊緣點為危險點，分別產生最大拉應力和最大壓應力分別為：
θ1=θ′+θ″=25.218Mpa
θ2=|θ′-θ″|=24.782Mpa
許用應力[θ]=135Mpa
所以，內連桿各截面安全。
3.3連接兩連桿的銷的強度校核
圖3-3 銷的受力分析圖
圖3-4彎距圖
圖3-5扭距圖
Q4=x=25000N T=x×0.02=5000N·m
綜合分析，可知，截面I-I或II-II為危險截面。
Mg=Q4×L=2.5×104×(0.08-0.06)/2=2500N·m
抗彎截面模量 w=3.14/32×d3=0.1d3
抗扭截面模量 wt=3.14/16×d3=0.2d3
由第三強度[4]理論得：
θ=
=
=
=
=5.6MPa
查表[4]得許用彎曲應力為120Mpa，因此，此銷安全。
4 確定液壓系統(tǒng)方案
液壓系統(tǒng)方案的確定是液壓系統(tǒng)設計的一個重要環(huán)節(jié)。目的是選擇回路，并把各回路組成系統(tǒng)，以便以后確定原理。
理論課上，我們知道任何復雜的液壓系統(tǒng)都是由一些簡單的基本回路構成的。液壓元件又組成了基本回路。所以根據液壓系統(tǒng)的動作要求和性能特點選液壓元件組成液壓系統(tǒng)。
這次畢業(yè)設計的液壓升降平臺要求為：1、舉升高度為2米；2、原始高度0.6米；3 舉升重量1000公斤。所設計系統(tǒng)必須能完成舉升動作，并達到以上要求，考慮系統(tǒng)效率以及經濟上的一些問題。
我設計的液壓系統(tǒng)如圖4-1
電源
啟動
上升
下降
快降
圖4-1 液壓系統(tǒng)圖
4.1確定基本回路
4.1.1卸荷回路
卸荷回路的作用是在電動機不熄火的情況下使液壓油卸荷，即泵輸出的液壓油以最低壓力回油箱。
卸荷回路主要有以下幾種：
如圖4-2采用換向閥的卸荷回路，用三位四通換向閥中位M型（或H，K型）滑閥機能，或在液壓泵出口旁路接二位三通閥，使液壓泵輸出的油液流回油箱，液壓泵卸荷。它適用于低壓小流量（P=2.5MPa，Qp≦40L/min）的液壓系統(tǒng)，高壓大流量系統(tǒng)用換向閥卸荷時沖擊較大。
圖4-2 換向閥的卸荷回路
圖4-3 溢流閥的卸荷回路
如圖4-3為溢流閥的卸荷回路。當先導式溢流閥1控制管路通過二位二通電磁換向閥3 接回油箱時，液壓泵輸出的油液以很低的壓力經溢流閥回油箱。實現液壓泵的卸荷。工作過程中流量變化較大的液壓系統(tǒng)，采用雙連泵供油。
如圖4-4是利用特殊結構的液壓缸使泵卸荷的回路。在液壓缸3活塞向左運動返回終點時，缸體上帶單向閥2的旁通油口開啟，液壓泵的油液從液壓缸的有桿腔經過此油口流回油箱，液壓泵卸荷。
我在設計中選擇了第一種卸荷方式，因為其適用于低壓小流量的液壓系統(tǒng)，并比較簡單。
圖4-4 特殊液壓缸使泵卸荷
4.1.2調速回路的確定
液壓調速分為節(jié)流調速，容積調速和容積節(jié)流調速三種方式。節(jié)流調速，容積節(jié)流調速只能用于開式系統(tǒng)。容積調速多用于閉式系統(tǒng)。由于本系統(tǒng)簡單，固采用開式系統(tǒng)，具體原因以后在述。
節(jié)流調速回路，由流量控制閥，溢流閥，定量泵和執(zhí)行元件等所組成。它通過改變流量控制閥的通流面積，控制和調節(jié)流入和流出執(zhí)行元件的流量，達到調速的目的。這種調速回路具有結構簡單，工作可靠，成本低，使用維護方便，調速方便，調速范圍大等優(yōu)點。但它能量損失大，效率低，一般用于功率不大的場合。
由于流量控制閥在回路中的按放位置的不同，節(jié)流調速回路有進口節(jié)流式，出口節(jié)流式，旁路節(jié)流式和進出口同時節(jié)流式幾種節(jié)流形式。
(1)進口節(jié)流調速回路（如圖4-5所示）
為使油液通過節(jié)流閥流入液壓缸，液壓泵的工作壓力P必須大于P1，節(jié)流閥的壓差在工作中或因負載變化或因其開度的改變，要在一定的范圍內變動。其設定值一般為△Pi=0.2-0.3MPa。
圖4-5 進口節(jié)流調速
(2)出口節(jié)流調速回路
這種調速回路是將節(jié)流閥置在回油路上，用它來控制油腔流出的油量，因而也就控制了進入液壓缸的流量，從而也就控制了液壓缸的速度。
(3)旁路節(jié)流調速回路（如圖4-6所示）
如圖1-5，這種調速回路是把節(jié)流閥放在與液壓缸相并聯的支路上。節(jié)流閥在調節(jié)流量的同時、起溢出多余流量的作用?；芈分幸缌鏖y起安全閥作用。
① 當節(jié)流面積一定時，負載越大，速度剛性越大；
② 當負載不變時，節(jié)流閥通流面積越小，即速度越大，速度剛性越大；
③ 當活塞面積變大時，減小節(jié)流閥指數和泄露系數均可提高速度剛性。
圖4-6 旁路節(jié)流調速回路
(4)容積節(jié)流調速回路
容積節(jié)流調速回路是利用變量泵和節(jié)流閥組合而成的一種調速回路。它保留了容積調速回路無溢流損失、效率高和發(fā)熱少的長處。
綜合以上調速回路的特點，我選擇了進油調速回路。
4.1.3保壓回路的確定
有些機械回程時如釋放過快，將引起液壓系統(tǒng)劇烈的沖擊、震動和噪聲，基至導致管路和閥門的破裂。
保壓回路有以下幾種：
(1) 用液壓單向閥的保壓回路（如圖4-7）
在液壓缸無桿腔油路上接入一個液控單向閥，利用單向閥錐形閥座的密封性能實現保壓。一般在20MP工作壓力下保壓10min。
圖4-7 用單向閥的保壓回路
(2) 用輔助液壓泵保壓回路
在回路中增設一臺輔助液壓泵。當液壓缸加壓完畢要求保壓時，由壓力繼電器發(fā)出電訊號，使輔助液壓泵供油，維持系統(tǒng)壓力不變。
(3) 用蓄能器的保壓回路(如圖4-8)
用重錘式蓄能器在保壓過程中向a點供油、保壓時，蓄能器充入高壓油，重錘上升，觸及限位開關時，使電液換向閥的電磁鐵1Y斷電，主液壓泵卸荷，以后由蓄能器保持系統(tǒng)壓力。此種保壓回路壓力液動小，不超過0.1-0.2MP。
圖4-8 用蓄能器的保壓回路
綜上所述，我選用了第一種用液控單向閥的保壓回路。
4.2液壓傳動系統(tǒng)的形式確定
液壓傳動系統(tǒng)可分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。
開式系統(tǒng)中，油泵自油箱吸油，供給執(zhí)行機構，低壓油直接返回油箱，有系統(tǒng)簡單、系統(tǒng)散熱條件好等優(yōu)點。
閉式系統(tǒng)中油泵進油管直接與執(zhí)行機構的排油管相連通，形成一個閉合回路。為了補償系統(tǒng)中泄露損失，還需有一個輔助供油泵，其優(yōu)點是1）油箱所需容積?。?）無論是高壓管路還是低壓管路都有一定壓力。因此空氣難進入，運轉平穩(wěn)；3）系統(tǒng)中采用變量軸向柱塞泵，一般不需要換向閥來改變執(zhí)行機構運行方向，減少了換向時的沖擊。
綜合以上傳動系統(tǒng)的特點我選用開式系統(tǒng)。
4.3液壓系統(tǒng)原理圖
在以上基本回路確定的基礎上，擬定液壓系統(tǒng)原理圖，如圖4-9所示。
圖4-9 液壓系統(tǒng)原理圖
5 設計、選擇液壓元件、輔件
5.1確定液壓缸系數
5.1.1初選系統(tǒng)壓力
系統(tǒng)壓力選定是否合理直接關系到整個系統(tǒng)設計的合理程度。在液壓系統(tǒng)功率一定情況下，若選取的系統(tǒng)壓力過底，則液壓元、輔件的尺寸、重量就增加，系統(tǒng)造價也相應增加；若系統(tǒng)壓力選的較高，則液壓設備的重量、尺寸和造價會相對較低。由于對制造液壓元件、輔件的材料、密封、制造精度等要求的提高，反而會增大或增加液壓設備的尺寸、重量和造價、其系統(tǒng)效率和使用壽命也會相應下降。
根據我所要設計的機器的特點，并參照有關資料，我初選系統(tǒng)工作壓力10MP。
1) 計算液壓缸尺寸：
活塞面積 A=F/ηp=2.5×103/0.9×10×106=2.78×10-3m2
D=5.89cm
查表[4]，取液壓缸的內徑為63mm，外徑為76mm。
桿徑比d/D，一般按下述原則取：
當活塞桿受拉時，一般選取d/D=0.3-0.5；當活塞桿手壓時，一般取d/D=0.5-0.7。
所以本設計我取d/D=0.7，即d=0.7D=0.7×58.9=44mm，
取活塞桿直徑為45mm。
2) 泵組選擇：q=2Av=2×1/4π(D2-d2)×V=2×0.25×3.14×632×10-6×2×10-2=7.48 L/min
3) 液壓杠所需流量為 q=2Av=2×1/4π(D2-d2)×V=2×0.25×3.14×632×10-6×2×10-2=7.48 L/min
q=7.48L/min
查表[4]選取齒輪泵CB3-10。理論排量10mL/r，理論流量14.5L/min，電動機最大功率P=pq/η。
P=106×10×14.5×106/0.8×60=3.02kw
取電動機Y112M-4型：額定功率4kw，效率84.55%。
5.2液壓輔助元件的計算及選擇
1）根據齒輪泵的額定流量14.5L/min查表（JB827-66）。根據推薦管路通過流量25L/min的管徑為8mm管路通過6.3L/min的管徑為5.6mm，所以選取公稱直徑D=8mm的鋼管，鋼管外徑為14mm.管接頭連接螺紋M14×1.5。
2）管接頭的類型
管接頭按材料可分為金屬管接頭、軟管接頭和快速接頭。通常選用金屬管接頭。金屬管接頭又可分為擴口式管接頭、卡套式管接頭、焊接式管接頭、球面焊式管接頭。各管接頭的特點如下：
擴口式管接頭：利用管子端部擴口進行密封，不需其他密封件；結構簡單，適用于薄管連接，工作壓力〈8MPa。
卡套式管接頭：利用卡套變形卡住管子進行密封，裝拆方便，但對管子尺寸精度要求較高，工作壓力〈31.5MPa。
焊接式管接頭：利用“0”型密封圈端面密封，連接牢固可靠，對管子尺寸精度要求不高。管壁要求較厚，裝配時需要焊接。工作壓力〈31.5MPa。
球面焊接式管接頭：利用球面進行密封，不需要其它密封件，但加工精度要求較高，裝配時需要焊接。工作壓力≦35MPa。
根據以上介紹的各種管接頭的特點，我選擇了焊接式管接頭，因為它的特點更適合于我所設計的系統(tǒng)。
5.3油箱的設計
油箱的作用是儲油、散發(fā)油的熱量、沉淀油的雜質和使油中的氣泡上浮釋出；有時油箱蓋還可以用作油泵裝置和其它液壓元件的底板。
5.3.1油箱的設計要點
（1）油箱必須有足夠大的容積以滿足散熱、容納停機時因重力作用而返回油箱的油，操作時油面保持適當高度的要求；
（2）油箱底部做成適當的斜度，并設放油塞；
（3）從構造上應考慮清洗換油方便，應設置人孔，便于清洗污物；
（4）箱壁上需裝油面指示器，油箱上并裝上溫度計；
（5）油箱上應有帶空氣濾清器的通氣孔，有時注油孔和通氣孔可兼用；
（6）吸油管和回油管應盡量遠隔開，吸油管離箱底的距離H≧2D（管徑）。距箱邊不小于3D，回油管插入最低油面以下，防止回油時帶入空氣。距箱底H≧2D（管徑）。油的排口面向油箱，管端斜成45度；
（7）吸油側和回油側要用隔板隔開，用以分離回油帶來的氣泡和贓物。隔板高度不低于油面到管底高度的3/4；
（8）為了防銹、防凝水，油箱內壁應用好的耐油涂料。
綜合以上的設計要點，我設計我的油箱，但由于機器工作不頻繁，所以沒有設計溫度計，并設計了兩個隔板。
5.3.2油箱容積計算
按經驗公式計算油箱容積：V=（3-5）qp=3×14.5=43.5L
我所設計的油箱設有冷卻器，在這種情況下，油箱的長:寬:高為1:1:1到1:2:3。油面達到油箱高度的80%。油箱的長為370mm，寬為365mm，高為320mm。
5.4其它元、輔件的選擇
5.4.1吸油濾油器
濾油器有以下幾種形式、用途特性如下：
（1）網式濾油器 裝在油泵吸油管上，可以保護油泵。特性為結構簡單，通油能力大，過濾效果差；
（2）線隙式濾油器 過濾材料強度低，一般用于低壓系統(tǒng)，特性為結構簡單，過濾效果較好，通油能力大，但不易清洗；
（3）紙芯濾油器 用于油的粗過濾，最好與其它濾油器聯合使用，特性為過濾效果好，精度高，但易阻塞，無法清洗，需要換紙蕊；
（4）燒結式濾油器 用于特別要求過濾質量的液壓系統(tǒng)，最好與其它濾油器合用，特性是在高溫下工作與承受較高壓力，抗腐蝕能力強，制造簡單，性能穩(wěn)定；
（5）磁式濾油器 用于濾清帶磁性鐵屑與磨料，特性是效果好，維護復雜；
（6）片式濾油器 用于一般過濾，特性為強度大，不易損壞，通油能力大。
5.4.2選擇濾油器的基本要求
（1）過濾精度滿足要求；
（2）能力滿足設計系統(tǒng)要求；
（3）濾芯應有足夠的強度，不至于因油液壓力而破壞；
（4）在一定溫度下，有一定的耐久性；
（5）能抵抗濾油的侵蝕；
（6）容易清洗和更換濾芯；
（7）價錢低廉。
由于液壓系統(tǒng)中對油的要求很高，尤其是油的過濾過程。因此濾油器的選擇非常重要。所以敘述頗多。綜合各種濾油器的特性，我選擇了網式濾油器。泵的流量為14.5L/min。由于經驗公式告訴我濾油器過濾能力大于泵的流量的2倍，因此我選的濾油器為XV-40×180j。
5.4.3溢流閥的選擇
由于我設計的系統(tǒng)中有閥塊，閥塊上有溢流閥、換向閥、截止閥（壓力表開關），所以溢流閥選板式溢流閥，系統(tǒng)壓力為10MP，流量為14.5L/mn。所以我選擇了直動式溢流閥型號為DBDS6P10。
5.4.4壓力表開關選擇
由于是板式連接，系統(tǒng)管道公稱直徑8mm。所以我選擇型號為KF-L8/12E的壓力表開關。
5.4.5單向節(jié)流閥
由于閥塊上沒有安裝單向節(jié)流閥，所以單向節(jié)流閥選管式，根據管路公稱直徑、流量，我選擇了型號為MK8G10/V的單向節(jié)流閥。
5.4.6 液控單向閥的選擇
選擇液控單向閥為SV10PB120型。各種元件、輔件的詳細型號如表5-1所示：
表5-1 輔件選擇表
名稱 型號 流量 備注
吸油濾油器 XV-40×180J 40 壓力0.3~0.6損失
液位計
溢流閥 DBDS6P10
齒輪泵 CB3-10 14.5 5.7KW
電動機 Y112M-4 4KW
壓力表 Y-60
截止閥 KF-L8/12E
電磁換向閥 4WEP10/AW220
單向節(jié)流閥 MK8G10/V
液控單向閥 3V10PB120
空氣濾清器 查機械設計手冊取D=45mm
5.5閥塊的選擇
我所選擇的閥塊相安有電磁換向閥，直動式溢流閥，壓力表開關。根據所選的以上幾種元、輔件的外形尺寸，初選擇閥塊為100×100×100的立方體。
閥塊體如圖5-1：
圖5-1 閥塊體
1) 為壓力油入口2)回油口3)側壓口4）油液進系統(tǒng)口5）油液出系統(tǒng)口6）溢流閥瀉油口7）溢流閥進油口8）換向閥進（出）油口（A）9）換向閥進油口10）B口11）換向閥出油口
5.6效率的計算
5.6.1計算沿程壓力損失
1）判斷流動狀態(tài)
由雷諾系數Re=vd/r=4Q/3.14dr可知，在油液黏度一定的條件下，Re大小與Q成正比，與管道的內徑成反比。
缸的所需流量為7.8L/min，管子公稱直徑為8mm，所以
Re=4Q/πdr=4×Q×7.8×10-3/60×3.14×8×10-3×4.5×10-5=230
由于累諾數Re小于臨界雷諾數2000，由此可推論出各工況下的進、回油路中油液的狀態(tài)為層流。
2）計算沿程壓力損失
ΔPc=λl/d×v2×p/2 6
λ=75/Re=75×3.14dv/4Q
V=4Q/3.14d2
上式代入沿程壓力損失的計算公式得：
ΔPc=150prl/πd4×Q
（1）油箱到泵的進口沿程壓力損失：
ΔPL1=150ρrl/πd4Q
=150×917.4×4.5×10-5×0.2×14.5×10-3/3.14×(8×10-3)4×60
=2.3×104Pa
（2） 泵出口到閥塊沿程壓力損失：
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） 閥塊到油箱沿程壓力損失：
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
（4） 閥塊到單向節(jié)流閥沿程壓力損失：
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
（5） 單向節(jié)流閥到閥塊2沿程壓力損失：
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
（6） 閥塊到液壓缸沿程壓力損失：
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
（7） 液壓缸到閥塊沿程壓力損失：
ΔPL7=ΔPL6=1.5×104Pa
總的沿程壓力損失為：
ΔPL=0.19×106Pa
3）計算局部壓力損失
（1）油箱到泵有一個90度的彎頭
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）泵到閥塊4個彎頭
ΔPr2=4rH=4rδv2/2g=1200Pa
（3）閥快到油箱3個彎頭
ΔPr3=3rH=9000Pa
（4）閥塊到液壓缸1個彎頭
ΔPr4=rH=3000Pa
（5）液壓缸到閥塊
ΔPr5=rH=3000Pa
所以，總的管道局部壓力損失為
ΔPr=30000Pa
4）計算閥類元件壓力損失
ΔPr=ΔPn(Q/Qn)2 (5-3)
式中 ΔPv—閥的額定壓力損失?？捎僧a品樣本查出。
Q——通過閥的實際流量
Qn— 閥的額定流量
（1）直動式溢流閥
ΔPv1=ΔP(Q/Qn)2=10×106(0.7/60)2=0.1×106Mpa
（2）電磁換向閥
ΔPv2=ΔP(Q/Qn)2=1.3×106×(0.7/60)2=1.4×105Pa
（3）液控單向閥
ΔPv3=ΔP(Q/Qn)2=0.2×106Pa
所以，總的閥類元件局部壓力損失為0.34×106Pa
5）管路總的壓力損失為：
ΔP=0.66Mpa
5.6.2效率計算
升降回路效率：
ηc1=P1Q1/Pp×Qp=10×106×7.48/10.66×106×14.5=0.48=48%
系統(tǒng)總效率：
ηc2=ηp×ηc1×ηm
ηp=0.8
ηm=0.95
ηc2=0.8×0.95×0.48=0.36=36%
5.6.3系統(tǒng)發(fā)熱與溫升計算
升降平臺上升速度0.02m/s，上升時間t=1/0.02=50s。由手冊[4]查最高溫度Q1=75℃
P1=KA(Q1-Q