汽车液压举升机设计大学论文.doc

专业课程设计

题目 汽车液压举升机设计

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设计说明书
一 明确设计依据及进行工况分析
1.设计依据
2.5t双柱液压举升机设计主要技术参数：
举升高度：1800mm；举升质量:2500kg；举升时间：40s；车道宽度：2460mm。
2.工况分析
双柱液压举升机在良好工作环境下工作，要求在液压的作用下推举升台使2500kg的汽车上升1800mm，且要求在40s内完成。根据外载荷初选系统压力，从而确定液压缸的主要参数，拟定液压系统图，再确定系统中各个元件。
二 确定液压系统主要参数
1.初选系统压力
压力的选择要根据载荷大小和设备类型而定，还要考虑执行元件的装配空间、经济条件及元件供应情况等的限制。
表2—1 按载荷选择工作压力
载荷/KN
<5
5~10
10~20
20~30
30~40
>50
工作压力/MPa
<0.8~1
1.5~2
2.5~3
3~4
4~5
〉=5
外载荷：，取P=5MPa
2.计算液压缸尺寸
图1为液压缸活塞杆工作在受压状态：
活塞杆受压时作用于活塞上的载荷：

为液压缸工作压力，则
为液压缸回油腔压力查表2-2，由回油管路中有背压阀，故取 图1
上式中液压缸机械效率由设计手册知在0.9～0.97，可取
表2—2 执行元件背压力
系统类型
背压力/MPa
简单系统或轻载节流调速系统
0.2～0.5
回油路带调速阀的系统
0.4～0.6
回油路设置有背压阀的系统
0.5～1.5
用补油泵的闭式回路
0.8～1.5
回油路较复杂的工程机械
1.2～3
回油路较短且直接回油箱
可忽略不计

液压缸在受压状态下工作其活塞面积为：

假设活塞往返速度相同，则令杆径比ρ=d/D=0.71，则：

则可求d=0.71D=61.29
查《机械设计手册》表17-6-2液压缸和活塞杆的直径系列，可取D=90mm，d=63mm
3.液压缸壁厚和外径尺寸

式中:为试验压力，一般是最大工作压力的1.25-1.5倍，取=1.5×5=7.5；起重运输机械的液压缸一般用无缝钢管材料，其大多属于薄壁圆筒结构，为缸筒材料的许用应力，=100～110MPa，可取；
则
则缸体外径
查《机械设计手册》17-6-9缸壁外径标准系列，可取，则可以求出缸壁厚度为δ=9mm
4.缸盖厚度的确定
无孔时的缸盖厚度：

则可取=15mm
有孔时的缸盖厚度：

则可取=20mm
式中：—试验压力，一般取最大工作压力的（1.25~1.5）倍
t—缸盖有效厚度（m）；
—缸盖止口内径（m），取=90mm
—缸盖孔的直径（m）。
—材料的许用应力，无缝钢管=100~110Mpa，取=100
5.最小导向长度的确定

式中：L—液压缸活塞的最大行程；
D—液压缸的内径；
活塞宽度B=（0.6～1.0）D,可取B=0.6d=0.6×90=54mm ，由于故缸盖滑动支撑面的长度为：
=（0.6～1.0）d=50.4
6.液压缸流量的计算
=Av
A―液压缸有效作用面积
v―活塞与缸体的相对速度
(1）活塞上升时：

(2）活塞下降时：

7.活塞杆行程的确定
举升台举升高度为1800mm，而活塞杆上端连一动滑轮，由动滑轮原理可知，活塞行程S只有举升台举升高度的一半，则S=900mm
三、拟定液压系统原理图

举升阶段：液压泵工作时，两电磁换向阀处于左位液压缸工作腔油路接通，油液经单向阀和分流阀进入液压缸工作腔使两个液压缸中的活塞杆向上运动将车辆举起，车辆上升。
保压阶段：两电磁换向阀处于中位时断开了液压缸工作腔油路，经液压泵出油口出来的液压油经单向阀、分流阀和换向阀的中位回到油箱。
下降阶段：两电磁换向阀处于右位时，经液压泵出来的油经单向阀和分流阀进入液压缸有杆腔活塞杆下降使车辆下降，无杆腔中的油液经电磁阀和背压阀回到油箱。
四、液压缸主要零部件的选择
1.活塞杆的确定
因d=63mm，B=54mm所以螺纹直径选取D：M422，螺纹长84mm，轴肩取15mm（查《机械设计手册》17-271）
查《机械设计课程设计》P101，选圆螺母M421.5
2.油口连接螺纹
缸内径D=90mm，查《机械设计手册》17-6-25：选螺孔M272
3.后端盖元件选择
查《机械设计课程设计》表14-1选螺钉M10，数目6个则
螺钉分布圆直径，由于缸体有一定的厚度，可在直径的基础上加上缸体厚度，则有=115+18=133mm
端盖直径mm
端盖厚度，取

4.密封圈
查《液压系统设计》表6-35（GB3452.1-82） O形橡胶密封圈可知：
用于与缸体内表面密封时，若选O形圈，则：
为O型圈内径，为截面直径
当用于与活塞杆间的密封时，若选O形圈，则：(63×2.65)
O型圈的沟槽：1）活塞密封：沟槽深度
活塞杆密封为静密封：
2）沟槽宽度：，槽底圆角半径：
5.导向环
导向环长度取
6.防尘圈选取
活塞杆选取
直径查《机械设计手册》P17-284表17-6-28选A型防尘圈
7.排气阀
查《机械设计手册》表17-6-23选整体排气阀M12，，
8.法兰
活塞杆直径
故法兰盘直径
选取M9型螺钉，数目6个，查《机械设计手册》表11-8得

9.前端盖螺栓选择
查《机械设计课程设计》表11-11选M10：
M9:
10.活塞杆强度校核
活塞杆在稳定工况下的强度计算公式：

活塞杆材料一般采用45钢调质处理，因故强度符合要求。行程与活塞杆直径比为14.29，大于10故要做压杆稳定性验算。
弯曲强度验算公式为：

式中：为活塞杆弯曲失稳临界压缩力，实际弹性模量，为活塞杆横截面惯性矩其值为：

K为液压缸安装及导向系数查《机械设计手册》第21-292页表21-6-17取K=1，则：

即故弯曲强度符合要求
五.液压元件的选择
1.液压泵的选择
(1）确定液压泵的最大工作压力

式中：为液压缸的最大工作压力，为从液压泵出口到液压缸入口之间的总的管路损失，因进口有分流节流阀，可取=0.5MPa，则=5+0.5=5.5MPa
(2）确定液压泵的流量
液压泵的输出流量：，K为系统泄漏系数，取K=1.1， 则：
(3）确定液压泵的驱动功率
液压泵的驱动功率：

式中：为液压泵的总效率，选齿轮泵则
则：
(4）电动机的选择
查《机械设计（第三版）》P148，取Y90L-4电动机额定功率为1.5kw，满载转速1400r/min
(5）液压泵排量

查《机械设计手册》成大先主编选择GB300外啮合单级齿轮泵，额定转速2000r/min ,最高转速3000r/min,额定压力14-16MPa，最高压力17.5-20MPa。
2.液压控制阀的选择
(1）溢流阀的选择
查《机械设计手册》第四版P17-383选C-175-B型溢流阀，调压范围0.5-7MPa，最大流量12L/min。
(2）电磁阀的选择
根据《机械设计手册》第四卷表17-7-164，选S-DSG-01-3C*-*-50型三位四通电磁阀，最大流量40L/min,最高使用压力16MPa,T口允许背压16MPa。
(3）背压阀的选择
查《机械设计手册》P17-445，选FBF3-6B型背压阀，额定流量25L/min,调压范围0.5-6.3MPa。
(4）分流阀的选择
查《机械设计手册》表17-7-129可选单向分流阀FDL-B10H，公称通径10mm。
(5）单向阀的选择
根据《机械设计手册》第四卷17-491页可查到，选CIT-02-*-50型直通单向阀，额定流量16L/min,最高使用压力25MPa，开启压力0.04MPa。
3.管路的选择
出于系统安装及油路的布置的灵活与方便性，选用软管油管更适合。根据软管的内径与流量、流速的关系计算
软管的通流截面积
管内的流量
管内的流速，通常软管允许的流速
(1）吸收管，取管内允许流速V=1m/s,
，圆整取工程内径d=15mm
(2）回油管取允许流速V=2m/s，

(3）压力油管取允许流速V=4m/s
，取整d=8mm。
根据《机械设计手册》第四卷表17-8-49，选用I型软管，吸油管的内径14.1mm，公称内径为15mm。回油管的内径10mm，公称内径10mm，压油管的内经7.1mm，公称内经为8mm。
4.油箱容量的选择
油箱容量的统计公式：

表5-1 经验系数
系统类型
行走机械
低压系统
中压系统
锻压机械
冶金机械
a
1~2
2~4
5~7
6~12
10

低压系统取a=4，则
5.过滤器的选择
根据《机械设计手册》第四卷17-715及表17-8-129，结合系统的工作要求，选择线隙式过滤器，型号为XU-A25×30S，其过滤精度为30μm，流量，通径。
六、液压系统的性能验算
1.系统压力损失计算
查《机械设计课程设计》P38选L-HFDR32液压油，其运动粘度为密度为
液压系统的压力损失为：

为沿程阻力损失(Pa)；为局部压力损失(Pa)；为阀类元件的局部损失(Pa)；L为管道的长度(m)；d为管道内径(m)；V为液流平均速度()；为液压油密度；为沿程阻力系数；为局部阻力系数；为阀的额定流量；为通过阀的实际流量；为阀的额定压力损失。

查《汽车液压与气压传动》P23表2-3取，则：

故泵的压力损失：
2.液压系统的发热温升计算
(1) 液压泵的功率损失

(2) 液压执行元件的功率损失

(3）溢流阀的功率损失

为溢流阀调整压力，为经溢流阀流回油箱的流量。

(4）油液流经阀或管路的功率损失

整个系统的功率损失：

若系统达到热平衡，则：

式中为油箱传热系数。查《液压技术实用手册》P74表5-12取=16
为管路传热系数，查《液压技术实用手册》P74-表5-13取=8

，则：
℃
环境温度为，取℃，则：
℃
表6—1 各种机械允许油温（单位：℃）
液压设备类型
正常工作温度
最高允许温度
数控机床
30~50
55~70
一般机床
30~55
55~70
机车车辆
40~60
70~80
船舶
30~60
80~90
冶金机械、液压机
40~70
60~90
工程机械、矿山机械
50~80
70~90

查表6—1可知系统工作时的油温在正常工作温度内。

参考文献
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[5] 杨培元，朱福元.液压系统设计简明手册[M]. 北京：机械工业出版社，1999.12；