液压升降机毕业设计.doc

毕 业 设 计（论文）

（说 明 书）

题 目： 液压升降机设计
姓 名： 王 少 强
编 号：

平顶山工业职业技术学院
年 月 日

平顶山工业职业技术学院
毕 业 设 计 （论文） 任 务 书

姓名
专业
任 务 下 达 日 期 年 月 日
设计（论文）开始日期 年 月 日
设计（论文）完成日期 年 月 日
设计（论文）题目：

A． 编制设计

B． 设计专题（毕业论文）

指 导 教 师
系(部)主 任

年 月 日

平顶山工业职业技术学院
毕业设计（论文）答辩委员会记录

系 专业，学生 于 年 月 日
进行了毕业设计（论文）答辩。
设计题目：
专题（论文）题目：
指导老师：
答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生 毕业设计（论文）成绩为 。
答辩委员会 人，出席 人
答辩委员会主任（签字）：
答辩委员会副主任（签字）：
答辩委员会委员： ， ， ，
， ， ，

平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）评语
第 页
共 页
学生姓名： 专业 年级
毕业设计（论文）题目：
评 阅 人：
指导教师： （签字） 年 月 日
成 绩：
系（科）主任： （签字） 年 月 日

毕业设计（论文）及答辩评语：

平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）
液压升降机设计
摘 要

本次设计的题目是液压升降机的设计，它主要包括：主机械机构的设计，液压系统的设计，控制部分的设计三个部分内容。在本设计中将液压系统的设计做为主要内容进行设计。液压系统的设计又主要包括了动力源，控制元件，执行元件，辅助元件的设计。
液压升降机主要是通过液压油的压力传动从而实现升降的功能，它的剪叉机械结构，使升降机有较高的稳定性，宽大的作业平台和较高的承载能力，使高空作业范围更大，并适合多人同时作业，它使高空作业效率更高，安全更可靠。
液压升降机广泛适用于汽车、集装箱、模具制造，木材加工，化工灌装等各类工业企业及生产流水线，满足不同作业高度的升降需求，同时可配装各类台面形式（如滚珠、滚筒、转盘、转向、倾翻、伸缩），配合各种控制方式（分动、联动、防爆），具有升降平稳准确、频繁启动、载重量大等特点，有效解决工业企业中各类升降作业难点，使生产作业轻松自如。

关键字：升降机，液压系统，液压元件

目 录
摘 要. ....................................................................1
第一章 升降机的发展情况. ..............................................4
1.1升降机在生产和生活中的作用和意义. ..............................4
1.2升降机国内外的研究发展情况. ...................................5
1.2.1国内发展情况. ..............................................5
1.2.2世界升降机发展状况和发展趋向....................................5
第二章 升降机的工艺参数和工况分析. .............................6
2.1 升降机的工艺参数. ...........................................6
2.2升降机工况分析. ...............................................6
第三章 升降机机械机构的设计和计算. .............................7
3.1 升降机机械结构形式和运动机理. ................................7
3.1.1 机械结构型式. .............................................7
3.1.2 升降机的运动机理. .........................................................8
3.2 升降机的机械结构和零件设计. ....................................9
3.2.1 升降机结构参数的选择和确定. ................................................9
3.2.2 升降机支架和下底板结构的确定. .............................................14
第四章 液压系统的设计要求. ..........................................14
第五章 液压系统方案的选用. .................................................14
5.1油路循环方式的分析和选择. .................................................15
5.2开式系统油路组合方式的分析选择. ....................................16
5.3调速方案的选择. ....................................................16
5.4液压系统原理图的确定. ..............................................16
第六章 液压元件的选用. .......................................................20
6.1 油泵和电机选择.............................................................20
6.1.1泵的额定流量和额定压力.....................................................20
6.1.2 电机功率的确定. ..........................................................21
6.1.3 联轴器的选用…………………………………………………………………………..…….21
6.2 控制阀的选用................................................................24
6.2.1 压力控制阀. ...............................................................24
6.2.2 流量控制阀. ...............................................................25
6.2.3 方向控制阀. ..............................................................25
6.3 管路，过滤器，其他辅助元件的选择计算. .................................26
6.3.1 管路. .....................................................................26
6.3.2 过滤器的选择. ............................................................27
6.3.3 辅件的选择. ...............................................................28
6.4 液压元件的连接.............................................................28
6.4.1 液压装置的总体布置. .......................................................28
6.4.2液压元件的连接.............................................................29
6.5 油箱及附件.........................................................30
6.5.1 油箱的容积................................................................30
6.5.2 按使用情况确定油箱容积. ...................................................30
6.5.3 按系统发热和散热计算确定油箱容量. ........................................31
第七章 液压缸的选用. ..................................................34
7.1 缸筒. ......................................................................34
7.1.1 缸筒与缸盖的连接形式. .....................................................34
7.1.2 强度计算. ................................................................35
7.1.3缸筒材料及加工要求. ........................................................36
7.1.4 缸盖材料及加工要求. .......................................................37
7.2活塞和活塞杆. ...............................................................37
7.2.1 活塞和活塞杆的结构形式. ...................................................37
7.2.2 活塞、活塞杆材料及加工要求.................................................38
7.3 活塞杆导向套..............................................................39
7.4 进出油口尺寸的确定.......................................................39
7.5 密封结构的设计选择.......................................................39
第八章 液压泵站的选用.................................................33
8.1 液压泵站的组成及分类.....................................................33
8.2 液压泵站的选用............................................................33
第九章 液压系统性能验算...............................................40
参考文献. ................................................................43
致谢. .....................................................................44

第1章 升降机的发展情况
1.1 升降机在生产和生活中的作用和意义
液压升降机不论是在工业生产还是我们的日常生活中都有着重要的作用。给我们带来的利益是非常的多。升降机的功能特色是非常多的，在我们生活中我们在很多的商务大厦都会用到电梯，升降机就如电梯的性能大同小异，我们在使用升降机的时候也可以针对自己的需求对升降机进行设置。可见升降机对我们作用是相当的大。
我们生产力的不断加大，生活的不断改善，对升降机的需求也就在不断的增多，生活中的每个角落升降机的应用都会给我们带来客观的利益。
    液压升降机在我们生产中的应用已经非常的普遍了，而且在我们生产中有着重要的作用，尤其是货物高空操作。现在经济不断的发展，顺应社会的需求，生产力不断的加大，而且现在高空操作也是比较多的，所以升降机在我们进行高空操作的时候就给我们带来的重要的作用。
    液压升降机就是上下操作，而且可以给我们提供一个安全稳定的平台。我们在高空作业的时候可以给我们的安全提供保障。
    液压升降机不仅在生产中有着重要的作用，在我们生活中的应用也是非常的重要的，而且非常的普及。在酒店、宾馆、影院等等公共休闲娱乐场所我们都知道干净舒适是第一，所以保持干净是我们必须的。升降机在这里清洁、灯具维修换修、设备的调试安装维护保养都是非常的重要的。   
1.2 升降机在国内外的研究发展情况
1.2.1 国内发展情况：
改革开放三十年以来,我国城市建设发展突飞猛进，有利的带动了我国升降机产业的发展,升降机做为人们出行的垂直交通工具已经随处可见。
（1）引进外资，合作办厂
1978年，党的十一届三中全会作出了实行改革开放的重大决策。我们从独立研发、生产、安装升降机阶段发展到引进外资开办升降机厂，大批合资升降机企业拔地而起。如：1980年7月4日创建的中国迅达升降机有限公司，是由中国建筑机械总公司、瑞士迅达股份有限公司、香港怡和迅达（远东）股份有限公司3方合资组建，这是我国改革开放以来机械行业第一家合资企业。该公司的建立在中国升降机行业相继掀起了引进外资的热潮；1984年12月1日，天津市升降机公司、中国国际信托投资公司与美国奥的斯升降机公司合资组建的天津奥的斯升降机有限公司正式开业。
改革开放的第一个十年是我国升降机行业的萌芽期、升降机产业链形成的初级阶段。
（2）稳步发展,不断创新
改革开放后的第二个十年可以说是中国升降机行业稳步发展,不断创新的十年。经过改革开放第一个十年，我国升降机行业在吸收国际升降机新技术的同时，相关的管理体制也在不断的完善。
改革开放政策实施以来，我国城市建设发展突飞猛进，更有利的带动了我国升降机产业的发展，1997年取得了升降机总产量与上年持平、总产值继续增长的好成绩，由此证明我国升降机行业更加成熟，适应市场变化和把握机遇的能力已大大提高。1998年，苏州江南升降机有限公司民族品牌的升降机、自动扶梯和自动人行道已销售到马来西亚、泰国、菲律宾、印度尼西亚、新加坡、孟加拉国、阿联酋、埃及、叙利亚、土耳其、阿根廷、澳大利亚、德国、英国、荷兰、意大利、葡萄牙、希腊等近20个国家及台湾、澳门地区，我国升降机产量突破3.02万台。
（3）迅猛发展，日新月异
随着我国经济的快速发展、城市化建设的不断完善，升降机已不只存在于高档商务写字楼、大酒店、商城普及到高层住宅楼，同时也走进人们生活的多个角落，成为城市建筑中不可缺少的垂直交通工具。
中国升降机行业之所以迅猛发展，日新月异，其根本的原因就是党的十一届三中全会推出的改革开放的大政方针，改革开放加快了中国发展的步伐。
1.2.2 世界升降机发展现状和升降机发展趋向
近20年世界工程升降机行业发生了很大变化。RT(越野轮胎升降机)和AT(全地面升降机)产品的迅速发展，打破了原有产品与市场格局，在 经济发展及市场激烈竞争冲击下，导致世界工程升降机市场进一步趋向一体化。目前世界工程升降机年销售额已达75亿美元左右。主要生产国为美国、日本、德国、法国、意大利等，世界顶级公司有10多家，主要集中在北美、日本（亚洲）和欧洲。
美国既是工程升降机的主 要生产国，又是最大的世界市场之一。但由于日本、德国升降机工业的迅速发展及RT和AT产品的兴起，美国厂商曾在20世纪60～70年代世界市 场中占有的主导地位正逐步受到削弱，从而形成美国、日本和德国三足鼎立之势。近几年美国经济回升，市场活跃，外国厂商纷纷参与竞争。 美国制造商的实力也有所增强，特雷克斯升降机公司的崛起即是例证。特雷克斯升降机公司前身是美国科林升降机厂。1995年以来，其通过一 系列的兼并活动，已发展成为世界顶级公司之一。
日本从20世纪70年代起成为工程升降机生产大国，产品质量和数量提高很快，已出口到欧美市场，年总产量居世界第一。自1992年以来，由于受日元升值、国内基建投资下降和亚洲金融危机影响，年产量呈下降趋势。目前日本市场年需求量为3000台左右。欧洲是潜力很大的市场，欧洲各工业国既是工程升降机的出口国，也是重要的进口国。德国是最大的欧洲市场，其次为英国、法国、意大利等国。在德国AT产品市场份额中，利勃海尔占53%，格鲁夫占 16%，德马泰克占14%，多田野和特雷克斯各占10%和5%左右。

第二章 升降机的工艺参数和工况分析
2.1 升降机的工艺参数
本设计升降机为全液压系统，相关工艺参数为：
额定载荷：2500kg
最低高度：200 mm
最大起升高度：1500mm
最大高度：1700mm
平台尺寸：4000x2000mm
电源：380v,50Hz
2.2升降机工况分析
本升降机是一种升降性能好，适用范围广的货物举升机构，和用于生产流水线高度差设备之间的货物运送，物料上线、下线。工件装配时调节工件高度，高出给料机运送，大型部件装配时的部件举升，大型机库上料、下料 。仓储，装卸场所，与叉车等装运车辆配套使用，即货物的快速装卸等。
该升降机主要有两部分组成：机械系统和液压系统。机械机构主要起传递和支撑作用，液压系统主要提供动力，他们两者共同作用实现升降机的功能。

第三章 升降机机械机构的设计
3.1 升降机机械结构形式和运动机理
3.1.1 机械结构形式
根据升降机的平台尺寸，参考国内外同类产品的工艺参数可知，该升降机宜采用单双叉机构形式：即有两个单叉机构升降台合并而成，有四个同步液压缸做同步运动，以达到升降机升降的目的。其具体结构形式为：

图3.1 升降机机械结构形式图

图3.1所示即为该升降机的基本结构形式，其中支架主要起支撑作用和运动转化形式的作用，一方面支撑上顶板的载荷，一方面通过其铰接将液压缸的绳缩运动转化为平台的升降运动，上顶板与载荷直接接触，将载荷转化为均布载荷，从而增强局部承载能力。下底架主要起支撑和载荷传递作用，它不仅承担着整个升降机的重量，而且能将作用力传递到地基上。通过这些机构的相互配合，实现升降机的稳定和可靠运行。
3.1.2 升降机的运动机理
升降机的基本运动机理如下图所示：

图3.2升降机的基本运动机理

两支架在o 点铰接，支架1上下端分别固定在上、下板面上，通过活塞杆的伸缩和铰接点o 的作用实现货物的举升。
根据以上分析，升降机的运动过程可以叙述如下：支架2、3为升降机机构中的固定支架，他们与底板的铰接点做不完整的圆周运动，支架1、4为活动支架，他们在液压缸的作用下由最初的几乎水平状态逐渐向后来的倾斜位置运动，在通过支架之间的绞合点带动2、3也不断向倾斜位置运动，以使升降机升降。

图3.3升降机的基本运动机理

初态时，上写底板处于合闭状态，支架1、2、3、4可近似看作为水平状态，随着液压油不断的输入到液压缸中，活塞杆外伸，将支架2顶起，支架2 上升时，由于绞合点o的作用使支架1 运动，1与液压缸相连，从而液压缸也开始运动，通过一系列的相互运动和作用，使上顶板上升，当上升到指定高度时，液压缸停止运动，载荷便达到指定高度。
3.2 升降机的机械结构及零件的设计
3.2.1 升降机结构参数的选择和确定
根据升降台的工艺参数和他的基本运动机理来确定支架1、2、3、4的长度和截面形状。之间的距离和液压缸的工作行程。
设()，则1、2、3、4支架的长度可以确定为,即支架和地板垂直时的高度应大于,这样才能保证其最大升降高度达到，其运动过程中任意两个位置的示意图表示如下：

图3.4任意两点运动示意图

设支架1、2和3、4都在其中点处绞合，液压缸顶端与支架绞合点距离中点为t ,根据其水平位置的几何位置关系可得： .
下面根据几何关系求解上述最佳组合值：
初步分析：值范围为 ,取值偏小，则上顶板点承力过大，还会使支架的长度过长，造成受力情况不均匀。X值偏小，则会使液压缸的行程偏大，并且会造成整个机构受力情况不均匀。在该设计中，可以选择几个特殊值：=0.4m, =0.6m, =0.8m，分别根据数学关系计算出h和t。然后分析上下顶板的受力情况。选取最佳组合值便可以满足设计要求。
（1） =0.4
支架长度为h=2-x/2=1.8m
=h/2=0.9m
液压缸的行程设为l,升降台上下顶板合并时，根据几何关系可得到：
l+t=0.9
升降台完全升起时，有几何关系可得到：
=
联合上述方程求得：
t=0.355m
l=0.545m
即液压缸活塞杆与2 杆绞合点与2 杆中心距为0.355m.活塞行程为0.545m
（2） =0.6
支架长度为=2-x/2=1.7m
=h/2=0.85m
液压缸的行程设为l,升降台上下顶板合并时，根据几何关系可得到：
l+t=0.9
升降台完全升起时，有几何关系可得到：
=
联合上述方程求得：
t=0.32m
l=0.53m
即液压缸活塞杆与2 杆绞合点与2 杆中心距为0.32m.活塞行程为0.53m
（3） =0.8
支架长度为=2-x/2=1.6m
=h/2=0.8m
液压缸的行程设为l,升降台上下顶板合并时，根据几何关系可得到：
l+t=0.9
升降台完全升起时，有几何关系可得到：
=
联合上述方程求得：
t=0.284m
l=0.516m
即液压缸活塞杆与2 杆绞合点与2 杆中心距为0.284m.活塞行程为0.516m
现在对上述情况分别进行受力分析：
（4）x=0.4m ,受力图如下所示：

图3.5 x=0.4m时受力图
（5） x=0.6m ,受力图如下所示
图3.6 x=0.6m时受力图

（6）x=0.8m ,受力图如下所示

图3.7x=0.8m 时受力图

比较上述三种情况下的载荷分布状况，x去小值，则升到顶端时，两相互绞合的支架间的间距越大，而此时升降台的载荷为均布载荷，有材料力学理论可知，此时两支架中点出所受到的弯曲应力为最大，可能会发生弯曲破坏，根据材料力学中提高梁的弯曲强度的措施

知，合理安排梁的受力情况，可以降低值，从而改善提高其承载能力。分析上述x=0.4m.x=0.6m,x=0.8m时梁的受力情况和载荷分布情况，可以选择第二种情况，即x=0.6m时的结构作为升降机固定点的最终值，由此便可以确定其他相关参数如下：
t=0.32m. l=0.53m, h=1.7m
3.2.2 升降机支架和下底板结构的确定
（1）上顶板结构和强度校核
上顶板和载荷直接接触，其结构采用由若干根相互交叉垂直的热轧槽刚通过焊接形式焊接而成，然后在槽钢的四个侧面和上顶面上铺装4000x2000x3mm的汽车板，其结构形式大致如下所示：

图3.8结构形式图

沿平台的上顶面长度方向布置4根16号热轧槽刚，沿宽度方向布置6根10号热轧槽刚，组成上图所示的上顶板结构。在最外缘延长度方向加工出安装上下支架的滑槽。以便上下支架的安装。滑槽的具体尺寸根据上下支架的具体尺寸和结构而定。
组成上图所示的上顶板结构沿长度方向的4根16号热轧槽刚的结构参数为=,截面面积为，理论重量为，抗弯截面系数为。沿宽度方向的6根10号热轧槽刚的结构参数为=,截面面积为：
，理论重量为，抗弯截面系数为。
其质量分别为：
4根16号热轧槽刚的质量为：

6根10号热轧槽刚的质量为：

菱形汽车钢板质量为：

（2） 强度校核
升降台上顶板的载荷是作用在一平台上的，可以认为是一均布载荷，由于该平板上铺装汽车钢板，其所受到的载荷为额定载荷和均布载荷之和，其载荷密度为：

F汽车钢板和额定载荷重力之和。 N
l 载荷的作用长度。m,沿长度方向为16m,宽度方向为12m.
其中
带入数据得：F=29604N
沿长度方向有：
带入数据有：
分析升降机的运动过程，可以发现在升降机刚要起升时和升降机达到最大高度时，会出现梁受弯矩最大的情况 ，故强度校核只需要分析该状态时的受力情况即可，校核如下：
其受力简图为：

图3.9升降状态受力简图

该升降台有8个支架，共有8个支点，假设每个支点所受力为N，则平很方程可列为：
即
将N带入上式中：
根据受力图，其弯矩图如下所示：
AB段：
=1850-925 （）
BC段：
=3700x-3145-925 （）
CD段与AB段对称。

图3.10弯矩图

由弯矩图可知该过程中的最大弯矩为 ：
根据弯曲强度理论：

即梁的最大弯曲应力应小于其许用弯曲应力。
式中： W 抗弯截面系数
沿长度方向为16号热轧槽钢
钢的屈服极限
n 安全系数 n=3
代入数据：
=
由此可知，强度符合要求。
升降台升到最高位置时，分析过程如下：
与前述相同：
弯矩如下：
FA段： ()
=925
AB段： ()
=
　BC段： ()
　　　　　　　　=
CD段与AB段对称，AF段和DE段对称.

图3.11升到最高点弯矩图

由弯矩图可知该过程中的最大弯矩为 ：
根据弯曲强度理论：

即梁的最大弯曲应力应小于其许用弯曲应力。
式中： W 抗弯截面系数 沿长度方向为16号热轧槽钢

第四章 液压系统的设计要求
液压系统的设计在本升降机的设计中主要是液压传动系统的设计，它与主机的设计是紧密相关的，往往要同时进行，所设计的液压系统应符合主机的拖动、循环要求。还应满足组成结构简单，工作安全可靠，操纵维护方便，经济性好等条件。
本升降机对液压系统的设计要求可以总结如下：
升降机的升降运动采用液压传动，可选用远程或无线控制，升降机的升降运动由液压缸的伸缩运动经转化而成为平台的起降，其工作负载变化范围为0~~~2500Kg，负载平稳，工作过程中无冲击载荷作用，运行速度较低，液压执行元件有四组液压缸实现同步运动，要求其工作平稳，结构合理，安全性优良，使用于各种不同场合，工作精度要求一般.

第五章 液压系统方案的选用

液压系统方案是根据主机的工作情况，主机对液压系统的技术要求，液压系统的工作条件和环境条件，以成本，经济性，供货情况等诸多因素进行全面综合的设计选择，从而拟订出一个各方面比较合理的，可实现的液压系统方案。其具体包括的内容有：油路循环方式的分析与选择，油源形式的分析和选择，液压回路的分析，选择，合成，液压系统原理图的拟定.
5.1 油路循环方式的分析和选择
油路循环方式可以分为开式和闭式两种，其各自特点及相互比较见下表：