液压升降台的设计大学本科毕业论文(3)

2018-11-17 20:46

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C——任意位置时铰接点F到液压铰接点G的距离; L——支撑杆的长度;

l——支撑杆固定铰支点A到铰接点F的距离;

T——机架长度(A到G点的距离);

?——活塞杆与水平线的夹角。 以下相同。

将(2)式代入(1)式,并整理得

HLT2?C2?l221/2?[l?()]。 (3) Cl2TC设??C/C0,??H/H0,代入(3)式得

?H0LT2?(?C0)2?l21/2?[l?()2]。 (4) ?C0l2T?C0在(4)式中,

H0——升降平台的初始高度; C0——液压缸初始长度。

双铰接剪叉式升降平台机构的运动参数计算:

图2-4 运动参数示意图

图中,VF是F点的绝对速度;VB是B点绝对速度;?1是AB支撑杆的速度;

V1是液压缸活塞平均相对速度;V2是升降平台升降速度。由图2-3可知:

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VF??1l,V1?VFsin(???)??1lsin(???),V1L,lsin(???)VLcos?V2?VBcos??1,lsin(???)VB??1L?

V2Lcos? (5) ?。V1lsin(???)在(5)式中,

V1——液压缸活塞平均相对运动速度;

V2——升降平台升降速度;

?——支撑杆与水平线的夹角。

以下相同。

3.3 双铰接剪叉式升降平台机构的动力参数计算

图2-5动力参数示意图

图中,P是由液压缸作用于活塞杆上的推力,Q是升降平台所承受的重力载荷。通过分析机构受力情况并进行计算(过程省略)得出:

升降平台上升时

P?QLcos?cos?fsin?Lcos??b?fbtan?b[?b?fbtan??(?)(?)];

lsin(???)222cos??fsin?cos?9

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(6)

升降平台下降时

P?QLcos?cos?fsin?Lcos??b?fbtan?b、[?b?fbtan??(?)(?)](6)

lsin(???)222cos??fsin?cos?(7)式中,

P——液压缸作用于活塞杆的推力; Q——升降平台所承受的重力载荷; f——滚动摩擦系数;

b——载荷Q的作用线到上平板左铰支点M的水平距离。

由于滚动轮与导向槽之间为滚动摩擦,摩擦系数很小(f=0.01),为简化计算,或忽略不计,由(6)、(7)式简化为:

PLcos??。 (8) Qlsin(???)3.4 剪叉式升降平台机构设计时应注意的问题

由式(5)和(8)可知:当?、?增大时,V2/V1值随之减小;当?、?减小时,P/Q值随之增大。在确定整体结构值随之减小;当?、?减小时,P/Q值随之增大,在液压缸行程不变的情况下,升降平台升降行程会减小;反之,则会使液压缸行程受力增大。因此设计时应综合考虑升降行程与液压缸受力两个因素。在满足升降行程及整体结构尺寸的前提下,选取较高的?、?初始值。而且在整个机构中AB支撑杆是主要受力杆件,承受有最大的弯矩,所以应重点对其进行强度校核。

液压缸可采用单作用缸也可以采用双作用缸,不过要看具体情况。一般我们都采用单作用柱塞缸,因为采用这样的缸比较经济,而且总体泄漏量少,密封件寿命长。采用单作用柱塞缸时考虑到在空载荷时,上平板的自重应能克服液压缸活塞与缸体间的密封阻力。否则,会导致升降平台降不下来。

3.5 针对性比较小实例:

如某自动生产线上, 需设计一种升降平台,要求升降平台最大升降行程应大于620mm,升降平台面最低高度应小于300mm,最大承重载荷0050kg

根据实际使用要求,我们选取了单作用柱塞缸式液压缸。液压缸初始长度C0=595mm;最大行程Smax=320mm。升降太机构尺寸:升降台面最低高度H0=281mm;机架长度T=1 200;

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支撑杆长度L=1 230.5mm.

按照上述尺寸,结合以上公式分别对双铰接剪叉式和水平固定剪叉式两种结构形式进行了计算。计算结果见表1、表2和统计图2-5(其中滚动摩擦忽略不计)。水平固定剪叉式结构公式如下:

H?[L2?(T?S)2]1/2; Pl2fb?? 。Qtan?Lcos?其中,S——液压缸的实际行程,T——机架长度(A点到G点的距离)。

表1 双铰接剪叉式结构计算结果 mm

s 0 ? ? H 281 h 0 P/Q 4.08 h/s 13.18 14.20 40 19.67 19.83 414.8 133.8 2.85 2.35 80 24.83 23.46 517.6 236.6 2.34 2.96 120 29.38 26.05 604.7 323.7 2.04 2.70 160 33.59 27.96 681.8 400.8 1.82 2.51 200 37.56 29.93 751.3 470.3 1.66 2.35 240 41.39 30.45 814.9 533.9 1.52 2.22 280 45.11 31.21 873.2 592.2 1.40 2.12 320 48.77 31.74 926.8 645.8 1.29 2.02 表中: S - 液压缸的实际行程. H – 升降台实际行程,以下相同. 表2 水平固定剪叉式结构计算结果 mm

S 0 ? 13.8 H 281 H 0 P/Q 4.27 h/s 40 19.74 416.4 135.4 2.79 3.39 80 24.67 514.4 233.4 2.18 2.92 120 28.80 593.8 312.8 1.82 2.61 160 32.45 661.3 380.3 1.57 2.37 200 35.77 720.4 439.4 1.39 2.20 240 38.84 772.9 491.9 1.24 2.05 280 41.71 820.1 539.1 1.12 1.93

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320 44.44 862.9 581.9 1.02 1.82

从计算结果可以看出:在整体结构尺寸相同、液压缸行程相同的前提下,作用在液压缸活塞杆上的最大推力Pmax,水平固定剪叉式结构大于双铰接剪叉式结构;升降台最大行程hmax,双铰接剪叉式结构大于水平固定剪叉式结构。

由于采用了双铰接剪叉式结构液压升降平台,在设备安装时避免了挖地坑,不仅节省了费用,还给以后了设备维护和检修带来方便。

综上所述,气液动双铰接剪叉式结构液压升降平台整体尺寸较小,结构简单、紧凑,节省投资;可获得缸体二倍以上的升降形成;非常适合于空间尺寸小、升降行程大的场合,是一种值得推荐使用的升降机构。

图2-6 两种结构计算结果对比

3.6双铰接剪叉式升降平台机构中两种液压缸布置方式的分析比较

刚刚我们已经简单的分析并讨论了双铰接剪叉式液压升降平台机构与其他两种机构的区别以及在实际应用中所存在的利和弊,但是在考虑各方面条件如单作用柱塞式液压缸、双铰连接、双支撑杆、相同的升降平台等都不改变的基础之上,能否将设计进行进一步的优化呢?

为证明这一点,我们可以从该机构的布置方式考虑,将结构略改动一下。 从直观的角度分析考虑,如下图2-6所示:

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