液压传动系统的设计计算
3.1明确设计要求 制定基本方案：
设计之前先确定设计产品的基本情况，再根据设计要求制定基本方案。以下列出了本设计——剪式液压升降台的一些基本要求：
1) 主机的概况：主要用途用于家用小型重型设备的起升，便于维修，占地面积小，适用于室外，总体布局简洁；
2) 主要完成起升与下降重物的动作，速度较缓，液压冲击小；
3) 最大载荷量定为2吨，采用单液压缸控制联接组合叉杆机构进行升降动作。最大起升高度略大于一人高度；
4) 运动平稳性好；
5) 人工控制操作，按钮启动控制升降；
6) 工作环境要求：不宜在多沙石地面、木板砖板地面等非牢固地面进行操作，不宜在有坡度或有坑洼的地面进行操作，不宜在过度寒冷的室外进行操作；
7) 性能可靠，成本低廉，便于移动，无其他附属功能及特殊功能；
3.2制定液压系统的基本方案
3.2.1确定液压执行元件的形式
液压执行元件大体分为液压缸或液压泵。前者实现直线运动，后者完成回转运动，二者的特点及适用场合见下表。
名 称 双活塞杆液压缸 单活塞杆液压缸 特 点 双向对称 有效工作面积大、双向不对称 适 用 场 合 双作用往复运动 往返不对称的直线运动，差动连接可实现快进，A1=2A2往返速度相等 柱塞缸 摆动缸
结构简单 单叶片式转角小于单向工作，靠重力或其他外力返回 小于360度的摆动
360度 双叶片式转角小于180度 齿轮泵 叶片泵 摆线齿轮泵 轴向柱塞泵 径向柱塞泵 结构简单，价格便宜 体积小，转动惯量小 体积小，输出扭矩大 运动平稳、扭矩大、转速范围宽 转速低，结构复杂，输出大扭矩 小于180度的摆动 高转速低扭矩的回转运动 高转速低扭矩动作灵敏的回转运动 低速，小功率，大扭矩的回转运动 大扭矩的回转运动 低速大扭矩的回转运动 注：A1——无杆腔的活塞面积 A2——有无杆腔的活塞面积 对于本设计实现单纯并且简单直线及回转运动的机构，可以采用齿轮式液压泵及双活塞杆液压缸，这样不仅简化液压系统降低设备成本，而且能改善运动机构的性能和液压执行元件的载荷状况。
常用的扩程机构有如下二种形式：
链轮链条柱塞缸
（a）
图3-1扩程机构
(b)
它们同时也可以实现增速，常用于电梯的升降、高低位升降台等液压设备。还有
一种运动转换机构，小角度的回转运动用液压缸来实现，其运动比较平稳，长行程的直线运动可以用液压马达来完成。本设计要完成的剪叉式液压升降台综合了扩程、回转这两种工作形式。 3.2.2 确定液压缸的类型
工程液压缸主要用于工程机械、重型机械、起重运输机械及矿山机械的液压系统。根据主机的运动要求，按表37-7-5选择液压缸的类型为：直线运动单活塞杆双作用缓冲式液压缸。其特点：活塞双向运动产生推、拉力。活塞行程终了时减速制动，减速值不变。
3.2.3 确定液压缸的安装方式
工程液压缸均为双作用单活塞式液压缸，安装方式多采用耳环型。由于本设计中液压缸在作用过程中是一端固定，一端在垂直面上自由摆动的形式，因此根据表37-7-6选择液压缸的安装方式为：尾部耳环联接。 3.2.4 缸盖联接的类型
按缸盖与缸体的联接方式，可分为外螺纹联接式、内卡键联接式及法兰联接式三种。这里采用法兰联接。型号说明：P37-180 3.2.5拟订液压执行元件运动控制回路
液压执行元件确定之后，其运动方向和运动速度的控制是拟订液压回路的核心问题。方向控制用换向阀或是逻辑控制单元来实现。对于一般中小流量的液压系统，大多数通过换向阀的有机组合实现所要求的动作。对于高压大流量的液压系统，现多采用插装阀于先导控制阀的组合来实现。本设计剪叉式液压升降台其特点：起升压力大，运行缓慢、平稳，能人工控制起升至某一固定高度时并保持该高度自锁。 3.2.6液压源系统
液压系统的工作介质完全由液压源提供，液压源的核心是液压泵。在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供油量要大于系统的需油量，多余的油经过溢流阀回油箱，溢流阀同时起到开展并稳定油源压力的作用。容积调速系统多数是用变量泵供油，用安全阀限定系统的最高压力。
为节省能源并提高效率，液压泵的供油量要尽量于系统所需流量相匹配。对在工作循环各阶段中系统所需油量相差较大的情况下，则采用多泵供油或变量泵供油。对于本设计，由于工作周期短，循环次数少，供油量可以适当减少以节省能源，采用单泵供油即可，不需蓄能器储存能量。
对于油液的净化：油液的净化装置在液压源中是必不可少的。一般泵的入口要装有粗滤油器，进入系统的油液根据被保护元件的要求，通过相应的精滤油器再次过滤。为防止系统中杂质流回油箱，可在回油路上设置磁过滤或其他形式滤油器。根据液压设备所处环境及对温升的要求，还要考虑加热、冷却等措施。
3.3确定液压系统的主要参数
液压系统的主要参数是压力和流量，它们是设计液压系统，选择液压元件的主要依据。压力决定于外载荷。流量取决于液压执行元件的运动速度和结构尺寸。 3.3.1载荷的组成与计算：
首先，需要确定液压缸处于最大工作压力时的位置，通过上述的讨论，得知当液压缸与地面夹角?为最小值时，也即支撑杆与地面夹角?为最小值时，液压缸处于最大的工作压力状态下。根据轴距2.4m，将支撑杆的长度选定2.1m/根。当液压缸下降至最低高度时（设此时支撑杆与地面夹角a=a0）a0=5?，根据上述公式
??tan[?1l?al?atan?]得?0=9.9?。
图3-2机构各参数
现在a值还是一个未知量，但a值的大小必须在l/2之内，初步设定a?l/4。根据活塞推力与台面荷重量关系式P?2lcos?asin(???)?lsin(???)W得出P=13.3W。若设
a?l/3的话，就得出P=11.6W。通过二者比较，a?l/3时，活塞的最大推力P要小
于a?l/4时。即在?值不变的条件下，a与P是成反比的。但考虑到活塞杆与支撑杆的铰接点A又不能太靠近两支撑杆的铰接点B，否则将会在两处铰接点产生很大的应力集中，以致降低疲劳强度。因此，应选a?l/3比较合适。这时将a?l/3代入公式得 P?6co?ssin?(???)3?si?n?(W ，tan??2tan?
)当平台处于最低位置?0?5?时，液压缸荷重P最大，
P=11.6W=11.6?9800=113680N。下面就根据载荷量来选取合适的液压缸。
图3-3液压缸
本图表示一个以液压缸为执行元件的液压系统计算简图。各有关参数标注于图上，其中Fw是作用在活塞杆上的外部载荷， Fm是活塞与缸壁以及活塞杆与导向套之间的密封阻力。作用在活塞杆是的外部载荷包括工作载荷Fg ，导轨的摩擦力Ff和由于速度变化而产生的惯性力Fa。
（1）工作载荷
Fg
常见的工作载荷有作用于活塞杆上轴线的重力、切削力、挤压力等，这些作用力的方向与活塞的运动方向相同为负，相反为正。在实际工作过程中，由于载荷量较大，活塞自身的重力可以忽略不计，切削力与挤压力共同组成的外力即为工作载荷Fg，在图3中，Fg=P。由于本设计按最大载荷量定为2吨来计算，所以每个液压缸
Fg=P=113680N。 （2）导轨摩擦载荷
Ff