3750 液壓升降舞臺(tái)的設(shè)計(jì),液壓,升降,舞臺(tái),設(shè)計(jì) 一、傳統(tǒng)涂料和現(xiàn)代涂料之間摩擦性質(zhì)的對(duì)比畢章 劉小兵 鄧朝暉 和建盟都是美國(guó) CTO6292 機(jī)械工業(yè)部門和各大學(xué)的領(lǐng)導(dǎo)。電郵：zhang@enger.ucom.edu簡(jiǎn)介：這篇文章對(duì)比了傳統(tǒng)材料在固定的摩擦力和空間摩擦力作用下的表面摩擦性質(zhì)。材料成型機(jī)械是和微結(jié)構(gòu)理論（材料的粒度）相聯(lián)系的。材料粒度的減少對(duì)變形材料的摩擦性質(zhì)的影響正在研究之中。1.說(shuō)明陶瓷制品的摩擦過(guò)程影響已經(jīng)在深入的研究之中。例如:Kirchner 和Brinksmeier,1998Blake,1998)摩擦對(duì)材料微型結(jié)構(gòu)的影響同等重要。材料的微型結(jié)構(gòu)就是粒度，它將影響機(jī)械性能。例如：硬度和韌性。所以也將影響到陶瓷的摩擦性質(zhì)，在這方面幾乎還未取得研究上的突破。Both 和 Tonshoff 在 1993 年研究了不同粒度的鋁在滑動(dòng)摩擦和靜摩擦方面的摩擦性質(zhì)。對(duì) n-Al2O3/13TiO2 和 n-WC/12Co 兩種涂料來(lái)說(shuō)，其硬度和韌性比同等或粒度大的其他材料來(lái)說(shuō)要髙的多。在塑性變形條件下，材料的硬度是不變的。由于固有位置的移動(dòng)，塑性變形將會(huì)被削弱。粒度越大，越會(huì)對(duì)材料的移動(dòng)和塑性變形的束縛。和傳統(tǒng)材料不同的是，材料硬度的降低并不會(huì)導(dǎo)致材料韌度的降低。 （由于更大的纖維化，更大的流動(dòng)壓力和更高的撓曲力） （Jia,1998)對(duì)傳統(tǒng)材料和現(xiàn)代材料來(lái)說(shuō)，硬度和韌度的差別是涂料的摩擦性質(zhì)得的影響。大量的砂眼，裂紋和微裂紋是由于膨脹過(guò)程對(duì)材料中各成分的比率產(chǎn)生了很大的影響。對(duì)傳統(tǒng)材料和現(xiàn)代材料來(lái)說(shuō)，硬度和韌度的不同并不僅僅是由于體積的不同。表 1 說(shuō)明了傳統(tǒng)材料和現(xiàn)代材料（Wc/12Co 和 Al2O3/13TiO2）兩種涂料的成分比率。一般來(lái)說(shuō)，摩擦性質(zhì)可根據(jù)材料的滑移率，材料所承受的摩擦力，樣本表面的結(jié)合率作出預(yù)測(cè)。在這篇報(bào)告中，傳統(tǒng)的摩擦力，空間摩擦能是作為傳統(tǒng)材料和現(xiàn)代材料對(duì)照。除此之外，微電子掃描技術(shù)被用來(lái)預(yù)料粒度對(duì)材料滑移機(jī)械的影響。表 1：傳統(tǒng)材料和現(xiàn)代材料（Wc/12Co 和 Al2O3/13TiO2）的百分比C-Wc/12Co n-Wc/12Co C-Al2O3/13TiO2 n-Al2O3/13TiO2邊界力：82.7 89.6 15.5 20.7 （MPa）粒度：1.3 0.04 2.5 0.05 （um ）物體密度：14.2 14.5 3.5－4.0 3.7－4.1 （g/cm3）維氏硬度：12.00 12.50 10.44 10.57 （GPa ）韌度：1/2 16.0 16.5 3.3 3.5 (MPa/m)2 結(jié)構(gòu)試驗(yàn)2.1 預(yù)加工特征圖表傳統(tǒng)材料和現(xiàn)代材料都是由低碳鋼制成，其晶格大小為 25×75×4mm3，晶格在熱膨脹之前將會(huì)爆炸。傳統(tǒng)材料和現(xiàn)代材料（Wc/12Co）是用高壓氧流的方法生產(chǎn)的。傳統(tǒng)材料和現(xiàn)代材料（Al2O3/13TiO2）是用等離子下熱膨脹的方法預(yù)制的。所有的涂層都有大約0.5mm 厚的硬殼。材料樣本被削減為 25×4×4mm3。表 1 說(shuō)明了用微電子掃描技術(shù)對(duì) c/n-Wc/12Co 涂料的觀察結(jié)果。表 1（b）揭示了小粒度的 Wc 在材料鈷的邊界結(jié)合在一邊。用微電子掃描技術(shù)在傳統(tǒng)材料和現(xiàn)代材料（Wc/12Co）中可觀察到大量的裂紋。表 2 說(shuō)明了在熱膨脹作用下，傳統(tǒng)材料和現(xiàn)代材料（Al2O3/13TiO2）的典型表面特征：孔隙，裂紋，微裂紋和與材料微裂紋垂直相交的部分結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)有的摩擦測(cè)試以前，為了降低材料的毀壞，外表是帶有 15um 的金鋼粒的砂輪。盡管這種準(zhǔn)備過(guò)程在熱膨脹的影響下非常有效，但要浪費(fèi)時(shí)間和精力。2.2 摩擦試驗(yàn)?zāi)Σ猎囼?yàn)是用計(jì)算機(jī)對(duì)精密摩擦機(jī)械（Dover Model 956-S）進(jìn)行了大量的控制而完成的。這臺(tái)機(jī)器在它的測(cè)量軸及 X Y Z 坐標(biāo)方向上都有空間靜止齒輪。測(cè)量軸在軸向由0.05um 的竄動(dòng)，三坐標(biāo)軸向上有 0.1um-25mm 的直線度誤差。機(jī)器上安裝的激光干涉儀能夠?qū)?Xx Y Z 軸向上 0.07um 的回路誤差進(jìn)行反饋。機(jī)器上這種回路的剛度為 50N/um。在此項(xiàng)研究中，用金剛摩擦輪（5D 600N 100V）在不同的環(huán)境下（和樣本比較而言）摩擦涂料。輪速設(shè)置為 33m/s 或 3500r/min。為了預(yù)測(cè)在殘余應(yīng)力作用下材料滑移率的影響，切深設(shè)置為 2，5，15，30 um 補(bǔ)償率為 1，4，8mm/s(在摩擦試驗(yàn)中)用冷卻液作為水系統(tǒng)。2.3 后摩擦預(yù)測(cè)輪廓曲線用于測(cè)量材料在摩擦方向上的成型表面微電子探測(cè)儀（JOEL Model Jsm840）用于觀察材料表面。微電子探測(cè)儀的觀察部件能夠在材缺陷中區(qū)分出摩擦損壞。 大量的材料缺陷，例如：砂眼，熔融粒子，裂紋和微觀裂紋，在飛濺中都能被檢測(cè)出來(lái)。因?yàn)槠渲械囊恍┤毕莺苋菀妆徽`認(rèn)為摩擦毀壞，所以微電子探測(cè)儀能夠在飛濺材料的檢測(cè)中探測(cè)出這些缺陷。熱膨脹過(guò)程中的毛孔一般呈現(xiàn)光滑的邊緣。表 1 和表 2 中，飛濺材料的裂紋和微裂紋彼此相連。依據(jù)摩擦材料，摩擦破壞將能被檢測(cè)出來(lái)。3 研究成果與發(fā)現(xiàn)3.1 普通摩擦力的對(duì)比普通摩擦力在表征摩擦過(guò)程中非常重要。表 3 對(duì) c/n-Al2O3/13TiO2 和 c/n-Wc/12Co 在相同摩擦環(huán)境下作用的普通摩擦力進(jìn)行了對(duì)比。對(duì) n-Al2O3/13TiO2 來(lái)說(shuō)，普通摩擦力要高于傳統(tǒng)的配對(duì)物。人們也觀察到：對(duì) n-Al2O3/13TiO2 來(lái)說(shuō)，抱剎力要大的多。它表明了：n-Al2O3/13TiO2 和傳統(tǒng)的配對(duì)物相比增加了機(jī)械性能（硬度和韌度） ，所以 n-Al2O3/13TiO2得到廣泛的應(yīng)用。據(jù)觀測(cè)，摩擦中 c/n-Al2O3/13TiO2 具有類似的趨勢(shì)：在大的切深下，摩擦力對(duì)傳統(tǒng)材料和現(xiàn)代材料的不同影響變得非常小。這也表明在非常低的材料滑移率下，材料粒度對(duì)摩擦力的影響非常大。當(dāng)切深或材料滑移率增大時(shí)，對(duì)摩擦過(guò)程干擾儀來(lái)說(shuō)，切深的影響成為次要因素。由于在摩擦?xí)r大的負(fù)前角的從存在，切向摩擦力比普通摩擦力小的多。摩擦力如下：（a）c-Wc/12Co(b) n-Wc/12Co(a) c-AL2O3/13TiO2(b) n-Al2O3/13TiO2表 2：微電子探測(cè)儀觀測(cè)到了飛濺的 c/n-AL2O3/13TiO2。表 1：微電子探測(cè)儀觀測(cè)到了飛濺的 c/n-Wc/12Co。222222000000－mm 1200mm表 3 表明了對(duì)切向摩擦力 Ft 來(lái)說(shuō)，普通摩擦力的相對(duì)數(shù)量級(jí)為 Fn，并被定義為：t n F F L=(1)表 4 說(shuō)明了摩擦力率和切深。摩擦力率對(duì) c/n-AL2O3/13TiO2 來(lái)說(shuō)要高于 c/n-Wc/12Co 。c/n-AL2O3/13TiO2 比 c/n-Wc/12Co 要硬的多。在同樣的摩擦條件下，脆性特征要比 c/n-AL2O3/13TiO2 明顯的多。c/n-Wc/12Co 在摩擦?xí)r，大量的可逆流導(dǎo)致切向摩擦力相對(duì)高的多，所以導(dǎo)致摩擦力率降低。據(jù)觀測(cè)：當(dāng)摩擦力率對(duì) n-AL2O3/13TiO2 和 n-AL2O3/13TiO2 的不同不重要時(shí)，n-AL2O3/13TiO2 的摩擦力率和 c-AL2O3/13TiO2 的摩擦力率有明顯的不同。隨著材料的滑移率或切深降低時(shí)，這四種材料的摩擦力率也相應(yīng)的降低。另一方面，這四種材料的摩擦力率相對(duì)很窄，這說(shuō)明了材料滑移機(jī)相對(duì)于給定的切深范圍并不能變動(dòng)太大。空間摩擦能 U 被定義為去除單位材料所需的能量。空間摩擦能是由切向摩擦能推倒出的。F tc wdv Fv u=(2)Vc 指摩擦速度，W 指工件寬度，d 指切深 vf 指反饋率表 5 表明了粒度對(duì)空間摩擦能的影響以及空間摩擦能隨著切深的變化。 （a）傳統(tǒng)材料和現(xiàn)代材料 AL2O3/13TiO2（b）傳統(tǒng)材料和現(xiàn)代材料 Wc/12Co 表 3 對(duì)作用了傳統(tǒng)材料和普通材料上的普通摩擦力做了對(duì)比。0 10 20 3002468Depth of cut, mNormal grinding force, N/mm2Nano.Conv.Wheel speed: 33 m/sFeedrate: 4 mm/sWheel: 600V0 10 20 3002468Depth of cut, mNormal grinding force, N/mm2Nano.Conv.Wheel speed: 33 m/sFeedrate: 4 mm/sWheel: 600VFig. 4 Comparison of grinding force ratio.00 10 20 3036912Depth of cut, mGrinding force ratio, ln-WC/12Coc-WC/12Con-Al2O3/13TiO2c-Al2O3/13TiO2Wheel speed: 33 m/sFeedrate: 4 mm/sWheel: 600VFig. 5 Comparison of specific grinding energy.0 10 20 300.00.51.01.52.02.5Depth of cut, mSpecific grinding energy, 103 J/mm3n-WC/12Coc-WC/12Con-Al2O3/13TiO2c-Al2O3/13TiO2Wheel speed: 33 m/sFeedrate: 4 mm/sWheel: 600V4.四種材料的摩擦能隨著切深漸進(jìn)的達(dá)到極限。在小的切深處，空間摩擦能非常高，這暗示了一部分摩擦能是和構(gòu)件外形有關(guān)（Malkin,1989）一般來(lái)說(shuō)，一部分摩擦能是由構(gòu)件成型時(shí)儲(chǔ)存的能量 upl,切削能 usl ch pl sl 組成。即 U=U+U+U (3)除了 uch，空間摩擦能的其他部分來(lái)自在小的切深下工件和磨粒的滑動(dòng)和切削。在比較大的切深下，滑動(dòng)變得并不重要，構(gòu)件成型也很普遍。然而，切削仍然存在，并影響到摩擦和材料表面。僅僅 uch 完全用于材料滑移和形成新的表面。理論上，表 5 中漸進(jìn)極限是 uch 對(duì) c/n-AL2O3/13TiO2 進(jìn)行相對(duì)平坦的切割。由于材料的易脆性，切削能并不多。對(duì)現(xiàn)代材料來(lái)說(shuō)，小的粒度似乎增大了材料的空間摩擦能。由于現(xiàn)代材料硬度的提高，所需的切削能增多。韌度越大，也意味著通過(guò)摩擦形成新的摩擦表面需要更多的能量。3.3 表面粗糙度的對(duì)比表面粗糙度是對(duì)材料的表面特征的度量。表 6 說(shuō)明了粒度對(duì)材料的表面粗糙度的影響非常重要。和摩擦力和空間摩擦能相反，粒度越小將導(dǎo)致現(xiàn)代材料表面粗糙度的降低。這在材料滑移機(jī)械中做了很好的解釋。由微電子探測(cè)儀拍攝的圖片可觀察到（表 7 和表 8）當(dāng)可塑流在 n-AL2O3/13TiO2 摩擦中其主要作用時(shí)，脆性材料在 n-AL2O3/13TiO2 摩擦中起支配作用。盡管可塑流是 c/n-Wc/12Co 在摩擦中的主要的材料滑移成分，據(jù)觀測(cè)晶格或許也很大程度上成因于 c-Wc/12Co 的表面粗糙度。和摩擦力類似，在很大的切深下，傳統(tǒng)材料和現(xiàn)代材料的表面粗糙度之間非常接近。這也說(shuō)明了，現(xiàn)代材料粒度的減少并不能提高材料的滑移率。3.4 微電子探測(cè)儀的表面觀測(cè)和對(duì)比表 7 表明了在相同的摩擦條件下，微電子探測(cè)儀對(duì) c/n-Wc/12Co 的觀測(cè)結(jié)果。c-Wc/12Co 的表面分片很多，并且大量的 Wc 微粒能夠被觀測(cè)到。和 n-Wc/12Co 表面相比，n-Wc/12Co 表面被一層塑性材料完全覆蓋住了。Wc 微粒邊界幾乎觀測(cè)不到。表 8 表明了用微電子探測(cè)儀對(duì) c/n-AL2O3/13TiO2 觀測(cè)結(jié)果的對(duì)比。通過(guò)聲音和平坦的表面，來(lái)自熱膨脹的缺陷將被觀測(cè)到。表 6 表面粗糙度的對(duì)比n-WC/12Coc-WC/12Con-Al2O3/13TiO2c-Al2O3/13TiO2Wheel speed: 33 m/sFeedrate: 4 mm/sWheel: 600V0 10 20 3000.30.60.91.21.5Depth of cut, mSurface roughness Ra, 102 nm(a) n-WC/12Co (b) c-WC/12CoFig. 7 SEM observations of ground c/n-WC/12Cocoatings.(a) n-Al2O3/13TiO2 (b) c-Al2O3/13TiO2Fig. 8 SEM observations of ground c/n-Al2O3/13TiO2 coatings.2121210 mm 2121210 mm2121210 mm 2121210 mm5. AL2O3/13TiO2 表明了可塑性流是主要的滑移材料。脆性結(jié)構(gòu)導(dǎo)致 c-AL2O3/13TiO2的表面粗糙。斷片和晶體組織占據(jù)了 c-AL2O3/13TiO2 的大部分。表面觀察結(jié)果表明了表面具有不同的粗糙度。4.總結(jié)從摩擦力的對(duì)比中可看出：空間摩擦能成形表面，現(xiàn)代材料和傳統(tǒng)材料的表面形態(tài)?？煽偨Y(jié)為：粒度在材料的摩擦滑移中起到了重要的作用。當(dāng)表面粗糙度隨著粒度一起增加時(shí)，摩擦力，切削力和空間摩擦能是和粒度密切相關(guān)的。摩擦?xí)r，可塑性流和脆性結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生同樣的變化。摩擦?xí)r，粒度影響著可塑性流的數(shù)量，它支配著材料的最終表面。粒度減少，邊界增大可增強(qiáng)現(xiàn)代材料的硬度和韌度。所以它將影響到這些材料的摩擦。然而，在比較高的材料滑移率的條件下，粒度的影響并不重要。備注：[1]H.P.Kirchner 和 J.C.Conway“用陶瓷滑移學(xué)和材料破壞學(xué)的機(jī)理闡明了陶瓷摩擦原理”陶瓷材料的機(jī)械加工。[2]H.K.Tonshoff 和 E.Brinksmeier“磨料以及對(duì)材料表面溫度的影響” 。[3]P.Blake,T.Bifano,和 R.O.Scattergood“陶瓷材料的應(yīng)用前景” 。[4]P.Roth 和 H.K.Tonshoff“微觀組織對(duì)氧化鋁陶瓷材料性質(zhì)的影響” 。[5]K.Jia,T.E.Fischer 和 BGallois“現(xiàn)代材料和傳統(tǒng)材料 Wc-Co 的微觀組織硬度和韌度” 。[6]S.Malkin“摩擦理論，摩擦技術(shù)以及磨料的應(yīng)用” 。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表指導(dǎo)教師： 謝 剛 職稱： 講 師 所在院（系）： 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 教研室（研究室）： 機(jī)械設(shè)計(jì)教研室題 目 升降舞臺(tái)的設(shè)計(jì)學(xué) 生姓 名高振周 專業(yè)班級(jí) 機(jī)設(shè) 03-5學(xué)號(hào) 03080151一、選題質(zhì)量：（主要從以下四個(gè)方面填寫：1、選題是否符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，能否體現(xiàn)綜合訓(xùn)練要求；2、題目難易程度；3、題目工作量；4、題目與生產(chǎn)、科研、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、文化及實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等實(shí)際的結(jié)合程度）（1）本課題符合專業(yè)培養(yǎng)的目標(biāo)，通過(guò)設(shè)計(jì)，可以鞏固所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，提高了綜合訓(xùn)練要求。（2）本課題偏難，但在所掌握的專業(yè)知識(shí)情況下，還可以完成設(shè)計(jì)目標(biāo)。（3）本課題工作量符合本科畢業(yè)生設(shè)計(jì)的要求。 （4）本課題在老師的指導(dǎo)下，和學(xué)生自己的努力下有一定可研究性。二、開(kāi)題報(bào)告完成情況：在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)者獨(dú)立按時(shí)完成了開(kāi)題報(bào)告。三、階段性成果：（1）第一階段（前 6 周）：搜集升降舞臺(tái)的相關(guān)資料。（2）第二階段（第 7 周）：完成了相關(guān)的英文翻譯工作。（3）第三階段（第 8—9 周）：完成了對(duì)升降舞臺(tái)的結(jié)構(gòu)分析及數(shù)據(jù)計(jì)算。（4）第四階段（第 10—11 周）：對(duì)升降舞臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，并繪制相關(guān)圖。（5）第五階段（12 周）：完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書。（6）第六階段（13 周）：進(jìn)行設(shè)計(jì)說(shuō)明書的工作。四、存在主要問(wèn)題：（1）起初不能對(duì)升降舞臺(tái)有明確的認(rèn)識(shí)。在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，以及在相關(guān)資料的輔助下，逐漸明白。（2）在英文翻譯過(guò)程中，不懂一些術(shù)語(yǔ)，以至不能正確翻譯其意思。通過(guò)閱有關(guān)資料以及詢問(wèn)，能夠按時(shí)保質(zhì)地完成翻譯工作。（3）在繪圖過(guò)程中，遇到一些不懂的地方比如一些標(biāo)注的標(biāo)法，及一些零件的標(biāo)準(zhǔn)繪制經(jīng)查資料已解決。五、指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生在畢業(yè)實(shí)習(xí)中，勞動(dòng)、學(xué)習(xí)紀(jì)律及畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)展等方面的評(píng)語(yǔ)：指導(dǎo)教師： （簽名）年 月 日河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書摘 要本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是關(guān)于液壓升降舞臺(tái)的設(shè)計(jì)。首先對(duì)液壓升降舞臺(tái)作了簡(jiǎn)單的概述；接著分析了液壓升降舞臺(tái)的選型原則及計(jì)算方法；然后根據(jù)這些設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與計(jì)算選型方法按照給定參數(shù)要求進(jìn)行選型設(shè)計(jì)；接著對(duì)所選擇的液壓升降舞臺(tái)各主要零部件進(jìn)行了校核。最后簡(jiǎn)單的說(shuō)明了液壓升降舞臺(tái)的安裝與維護(hù)。目前，液壓升降舞臺(tái)正朝著長(zhǎng)距離，高速度，低摩擦的方向發(fā)展，近年來(lái)出現(xiàn)的液壓升降舞臺(tái)就是其中的一個(gè)。在液壓升降舞臺(tái)的設(shè)計(jì)、制造以及應(yīng)用方面,目前我國(guó)與國(guó)外先進(jìn)水平相比仍有較大差距,國(guó)內(nèi)在設(shè)計(jì)制造液壓升降舞臺(tái)過(guò)程中存在著很多不足。AbstractThe design is a graduation project about the hydraulic pressure lift proscenium. At first, it is introduction about hydraulic pressure lift proscenium. Next, it is the principles about choose component parts of hydraulic pressure lift proscenium. After that t hydraulic pressure lift proscenium abase on the principle is designed. Then, it is checking computations about main component parts of hydraulic pressure lift proscenium. At last, it is explanation about fix and safeguard of hydraulic pressure lift proscenium. Today, long distance, high speed, low friction is the direction of hydraulic pressure lift proscenium’s development. Hydraulic pressure lift proscenium is one of them. At present, we still fall far short of abroad advanced technology in design, manufacture and using. There are a lot of wastes in the design of hydraulic pressure lift proscenium。前 言本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們大學(xué)四年的最后一次設(shè)計(jì)，同時(shí)也是對(duì)大學(xué)生四年來(lái)所學(xué)的知識(shí)系統(tǒng)總結(jié)和綜合應(yīng)用?，F(xiàn)在我們已經(jīng)進(jìn)入大學(xué)學(xué)習(xí)的最后階段，畢業(yè)設(shè)計(jì)作為本科學(xué)習(xí)最重要的組成部分之一，它能提高我們發(fā)現(xiàn)、分析、解決問(wèn)題的能力，綜合檢驗(yàn)和鞏固我們所學(xué)知識(shí)，同時(shí)又是對(duì)我們大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的全面復(fù)習(xí)，更是向我們以后即將從事的專業(yè)性工作的正常過(guò)渡。我們可以緊緊抓住這個(gè)機(jī)會(huì)認(rèn)真學(xué)習(xí)并搞好畢業(yè)設(shè)計(jì)，眾所周知，它對(duì)我們即將走上工作崗位或者更進(jìn)一步深造有非常重要的意義。它將把我們過(guò)去的理論學(xué)習(xí)引向一個(gè)更高、更深的層次，也就是參加工作，可以說(shuō)我們?cè)谧鲆淮芜^(guò)渡性的嘗試。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我在接受高等教育中的最后一次綜合性的實(shí)踐學(xué)習(xí)，是實(shí)現(xiàn)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，是實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)工作能力、提高學(xué)生綜合素質(zhì)的重要手段。當(dāng)然，畢業(yè)設(shè)計(jì)成果的質(zhì)量，也是學(xué)生畢業(yè)資格認(rèn)定的一個(gè)重要依據(jù)，是對(duì)學(xué)校人才培養(yǎng)效果的全面檢驗(yàn)，是學(xué)校教育教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容。畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的主要是：（1）培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性地綜合運(yùn)用所學(xué)基本理論和技能，獨(dú)立完成本專業(yè)范圍內(nèi)工程設(shè)計(jì)或?qū)嶒?yàn)分析的專業(yè)工作能力；（2）學(xué)習(xí)科學(xué)的精神和創(chuàng)新能力；（3）學(xué)習(xí)調(diào)查研究、收集處理信息和查閱文獻(xiàn)的能力；（4）學(xué)習(xí)語(yǔ)言表達(dá)和撰寫科技報(bào)告（論文）的能力；（5）培養(yǎng)學(xué)生的效益意識(shí)、全局觀念和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的整體構(gòu)建設(shè)計(jì)的能力，全面的去考慮問(wèn)題，幫助我們掌握工程設(shè)計(jì)中的一般產(chǎn)品設(shè)計(jì)的程序和方法。為我們?cè)谝院蟮膶?shí)際工作中，能更好的解決工程實(shí)際生產(chǎn)中遇到的實(shí)際問(wèn)題打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),而且還有助于我們分析問(wèn)題和創(chuàng)造性的解決問(wèn)題的能力，全面提高我們的素質(zhì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)基本要求主要是通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，將思想道德素質(zhì)教育、業(yè)務(wù)素質(zhì)教育、文化素質(zhì)教育于一體，注重學(xué)生素質(zhì)的全面提高，以達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)的基本要求；注重培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度、勤奮鉆研的優(yōu)良學(xué)風(fēng)和獨(dú)立工作能力；注重開(kāi)發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力，實(shí)現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計(jì)的教學(xué)目的。我所選擇的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。由于升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求很高，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)較多，而且我缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，再加上由于國(guó)內(nèi)升降舞臺(tái)的發(fā)展較晚關(guān)于升降舞臺(tái)的系統(tǒng)地、實(shí)際地、具有一定理論指導(dǎo)作用的專業(yè)書籍很少，所以在設(shè)計(jì)中存在很多的不足和疏漏，懇請(qǐng)老師和同學(xué)批評(píng)指正。1 緒論1.1 液壓傳動(dòng)發(fā)展概況液壓傳動(dòng)相對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)來(lái)說(shuō)，是一門發(fā)展較晚的技術(shù)。從 17 世紀(jì)中葉巴斯卡提出靜壓傳遞原理、18 世紀(jì)末英國(guó)制成第一臺(tái)水壓機(jī)算起，液壓傳動(dòng)只有二三百年的歷史。19 世紀(jì)末德國(guó)制成了液壓龍門刨床，美國(guó)制成了液壓轉(zhuǎn)塔車床和磨床。由于缺乏成熟的液壓元件，一些通用機(jī)床到 20 世紀(jì) 30 年代才用上了液壓傳動(dòng)。第二次世界大戰(zhàn)期間，由于軍事工業(yè)需要反應(yīng)快、動(dòng)作準(zhǔn)確的自動(dòng)控制系統(tǒng)，促進(jìn)廠液壓技術(shù)的發(fā)展。戰(zhàn)后液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用。隨著工業(yè)水平的不斷提高，各種液壓九件的研制不斷完善井實(shí)現(xiàn)了各類元件產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，從而使它在機(jī)械制造、上程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車制造等行業(yè)得到推廣應(yīng)用。20 世紀(jì) 60 年代以來(lái)，隨著原子能、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，液壓技術(shù)得到了很大的發(fā)展．并滲透到各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中。液壓技術(shù)開(kāi)始向高壓、高速、大功率、南效率、低噪聲、低能耗、經(jīng)久耐用、高度集成化等方向發(fā)展。從 20 世紀(jì) 70 年代開(kāi)始，電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展井進(jìn)入了液壓技術(shù)領(lǐng)域，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和測(cè)試方面采用廠這些先進(jìn)技術(shù)，取得了顯著的效益。利用計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行液壓元件和液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算、性能仿真、自動(dòng)繪圖以及數(shù)據(jù)的采集和處理，可提高液壓產(chǎn)品的質(zhì)量，優(yōu)化其性能，降低成本，并大大縮短其生產(chǎn)和交貨周期。在設(shè)備控制方面，利用計(jì)算機(jī)控制液壓系統(tǒng)，可簡(jiǎn)化操作．提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高自動(dòng)化水平，井增加產(chǎn)品的可靠性。因此，近年來(lái)，液壓行業(yè)對(duì)于計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用給予極大的關(guān)注，其中計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) CAD(Computer aided design)的推廣使用和數(shù)字控制液壓元件的研制開(kāi)發(fā)尤其突出。另外．減小元件的體積和重量，提高元件的壽命，研制新介質(zhì)以及污染控制的研究，也是當(dāng)前液壓傳動(dòng)及液壓控制技術(shù)發(fā)展和研究的重要課題。我國(guó)的液壓工業(yè)開(kāi)始于 20 世紀(jì) 50 年代，其產(chǎn)品最初只用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備，后來(lái)又用于拖拉機(jī)和工程機(jī)械。自 20 世紀(jì) 60 年代開(kāi)始，從國(guó)外引進(jìn)液壓元件生產(chǎn)技術(shù)，問(wèn)時(shí)自行設(shè)計(jì)液壓產(chǎn)品。我國(guó)生產(chǎn)的液壓元件已形成系列，并在各種機(jī)械設(shè)備上得到了廣泛的應(yīng)用。目前，我國(guó)在消化、推廣國(guó)外先進(jìn)液壓技術(shù)的同時(shí)，大力開(kāi)展國(guó)產(chǎn)液壓新產(chǎn)品的研制工作，并已取得一定成效。例如，已開(kāi)發(fā)研制了中高壓齒輪泵、插裝式錐閥、電液比例閥、疊加閥以及新系列中、高壓閥等。盡管如此，我國(guó)的液壓元件和液壓產(chǎn)品與國(guó)外先進(jìn)的同類產(chǎn)品相比，在性能上，在種類、規(guī)格上仍存在著較大的差距。為了迅速趕超世界先進(jìn)水平．我國(guó)已瞄準(zhǔn)世界發(fā)展主流的液壓元件系列型譜，有計(jì)劃地引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外最先進(jìn)的液壓技術(shù)和產(chǎn)品，并對(duì)我國(guó)觀正生產(chǎn)的液壓產(chǎn)品進(jìn)行整頓，合理調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，大力開(kāi)展產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化工作?？梢灶A(yù)見(jiàn)，我國(guó)的液壓技術(shù)在 21 世紀(jì)必將獲得更快的發(fā)展。1.2 液壓技術(shù)的應(yīng)用與特點(diǎn)1.2.1 液壓技術(shù)的應(yīng)用液壓技術(shù)是涉及液體流動(dòng)和液體壓力規(guī)律的科學(xué)技術(shù)。近幾十年來(lái)，液壓技術(shù)發(fā)展非?？?，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)和國(guó)防等各個(gè)部門。液壓傳動(dòng)主要應(yīng)用如下：(1)一般工業(yè)用液壓系統(tǒng)：坯料加工機(jī)械( 注塑機(jī))、壓力機(jī)械(鍛壓機(jī)) 、重型機(jī)械(廢鋼壓塊機(jī))、機(jī)床( 全自動(dòng)六角車床、平面磨床) 等；(2)行走機(jī)械用液壓系統(tǒng)：工程機(jī)械( 挖掘機(jī))、起重機(jī)械(汽車吊) 、建筑機(jī)械(打樁機(jī))、農(nóng)業(yè)機(jī)械(聯(lián)合收割機(jī))、汽車( 轉(zhuǎn)向器、減振器)等；(3)鋼鐵工業(yè)用液壓系統(tǒng)：冶金機(jī)械( 軋鋼機(jī))、提升裝置(電極升降機(jī)) 、軋輥調(diào)整裝置等；(4)土木工程用液壓系統(tǒng)：防洪閘門及堤壩裝置( 浪潮防護(hù)擋板)、河床升降裝置、橋梁操縱機(jī)構(gòu)和礦山機(jī)械(鑿巖機(jī) )等：(5)發(fā)電廠用液壓系統(tǒng)；渦輪機(jī)( 調(diào)速裝置)、核發(fā)電廠等；(6)特殊技術(shù)用液壓系統(tǒng)：巨型天線控制裝置、測(cè)量浮標(biāo)、飛機(jī)起落架的收放裝置及方向舵控制裝置、升降旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)等；(7)船舶用液壓系統(tǒng)：甲板起重機(jī)械( 絞車)、船頭門、艙壁閥、船尾推進(jìn)器等；(8)軍事工業(yè)用液壓系統(tǒng)：火炮操縱裝置、艦船減搖裝置、飛行器仿真等。上述的概略說(shuō)明不包括所有應(yīng)用的可能性。用液壓系統(tǒng)傳遞動(dòng)力、運(yùn)動(dòng)和控制的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，它在當(dāng)今的各個(gè)領(lǐng)域中都占有一席之地。目前，液壓傳動(dòng)技術(shù)在實(shí)現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低晚聲、長(zhǎng)壽命、高度集成化等方面都取得了很大的進(jìn)展。同時(shí)，由丁它與微電子技術(shù)次緊密配合，能在盡可能小的空間內(nèi)傳送出盡可能人的功率并加以淮確地控制，從而更使得它在各行各業(yè)：中發(fā)揮出廠巨大作用。在本設(shè)計(jì)中是將液壓傳動(dòng)應(yīng)用于舞臺(tái)的升降中，升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)是為某劇場(chǎng)配套而設(shè)計(jì)制造的。其升降功能由 4 根液壓缸頂升叉架完成， 4 根液壓缸的同步由帶補(bǔ)正裝置的同步回路完成。升降臺(tái)是液壓系統(tǒng)的重要應(yīng)用領(lǐng)域，升降臺(tái)液壓系統(tǒng)也是比較成熟的技術(shù)。與機(jī)械傳動(dòng)相比，采用液壓傳動(dòng)可以大大地減少換向沖擊，降低能量消耗，井能縮短換向時(shí)間。采用液壓傳動(dòng)方式可有效利用現(xiàn)場(chǎng)的有限空間，盡可能地減少傳動(dòng)裝置的占地面積，可靠保證舞臺(tái)平穩(wěn)升降。液壓升降舞臺(tái)具有升降平穩(wěn)、噪音低、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制、可實(shí)現(xiàn)升降臺(tái)的無(wú)級(jí)調(diào)速。1.2.2 液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)液壓傳動(dòng)由于有許多特點(diǎn)，才使得它被廣泛地應(yīng)用于各行行業(yè)之中。液壓傳動(dòng)相對(duì)于其它傳動(dòng)有以下—些主要優(yōu)點(diǎn)： (1)在同等體積下，液壓裝置能產(chǎn)生出更大的動(dòng)力。也就是說(shuō)，在同等功率下，液壓裝置的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，即：它具有大的功率密度或力密度，力密度在這里等于工作壓力；(2)按壓裝置容易做到對(duì)速度的無(wú)級(jí)凋節(jié)，而且調(diào)速范圍大，并且對(duì)速度的調(diào)節(jié)還可以在工作過(guò)程中進(jìn)行；(3)液壓裝置工作平穩(wěn)，換向沖擊小，便于實(shí)現(xiàn)頻繁換向；(4)液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)．能實(shí)現(xiàn)自潤(rùn)滑，使用壽命長(zhǎng)；(5)按壓裝置易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，可以很方便地對(duì)液體的流動(dòng)方向、壓力和流量進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，并能很容易地和電氣、電子控制或氣動(dòng)控制結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)、操作。(6)液壓元件易于實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化；和通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和推廣使用當(dāng)然， 壓傳動(dòng)還存在以下一些明顯缺點(diǎn)：(1)液壓傳動(dòng)中的泄漏和液體的可壓縮件，使這種傳動(dòng)無(wú)法保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比；(2)液壓傳動(dòng)有較多的能量損失( 泄漏損失、摩擦損失等)，因此，傳動(dòng)效率相對(duì)低；(3)液壓傳動(dòng)對(duì)油溫的變化比較敏感不宜在較高或較低的溫度下工作：(4)液壓傳動(dòng)在出現(xiàn)故障時(shí)不易找出原因。1.2.3 液壓系統(tǒng)的組成液壓傳動(dòng)裝置主要由以下五部分組成：1)能源裝置——把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液液壓能的裝置。最常見(jiàn)的形式就是液壓泵，它給液壓系統(tǒng)提供壓力油。2)執(zhí)行裝置——把油液的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置。它可以是作直線運(yùn)動(dòng)的液壓缸，也可以是作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液壓馬達(dá)。3)控制調(diào)節(jié)裝置——對(duì)系統(tǒng)中油液壓力、流量或流動(dòng)方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)裝置。例如溢流閥、節(jié)流閥、換向閥、開(kāi)停閥等這些元件的不同組合形成了不同功能的液壓系統(tǒng)。4)輔助裝置——上述三部分以外的其它裝置，例如油箱、濾油器、油管等。它們對(duì)保證系統(tǒng)正常工作也有重要作用。5)工作介質(zhì)：液壓系統(tǒng)中用量最大的工作介質(zhì)是液壓油，通常指礦物油2 液壓升降舞臺(tái)結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)2.1 升降舞臺(tái)簡(jiǎn)介舞臺(tái)升降臺(tái)是劇場(chǎng)演出過(guò)程中使用的一種重要設(shè)備，它主要用于載人或載景升降，要求運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲低、安全可靠。其臺(tái)面尺寸一般為 16m×2m,升降行程一般為 7.5～3.5m，升降速度為 0.2m/s,承載能力應(yīng)能滿足劇場(chǎng)要求：靜載荷400kg/㎡，動(dòng)載荷 200kg/㎡。目前，國(guó)內(nèi)外普遍采用的是滑動(dòng)螺母絲杠升降臺(tái)。普通滑動(dòng)螺母絲杠副的特點(diǎn)是可以按需要設(shè)計(jì)成自鎖，這對(duì)載人升降臺(tái)是一很好的優(yōu)點(diǎn)，或者說(shuō)是必須。但它在設(shè)計(jì)成自鎖下機(jī)械效率很低，理論上可達(dá)到 40%，實(shí)際證明，由于加工精度、表面粗糙度、潤(rùn)滑條件、安裝條件的限制，真正能達(dá)到的機(jī)械效率只有 20%～30%。而舞臺(tái)升降臺(tái)的載重較重，一般為 10 t 左右，加上升降速度較快，最高達(dá)0.2m/s，這樣勢(shì)必要求所選電動(dòng)機(jī)的功率較大，一般為 20 KW 以上，同時(shí)，由于舞臺(tái)升降臺(tái)一般要求變頻調(diào)速，這樣所選用的變頻器的容量也就較大。功率（容量）增大，成本上升，尤其是變頻器，隨容量的增大，成本急劇上升。為此，我們將金屬切削機(jī)床上采用的滾柱螺母絲杠副用于舞臺(tái)升降臺(tái)的升降傳動(dòng)中。滾珠螺母絲杠副具有較高的傳動(dòng)效率，但它不能自鎖，這對(duì)載人升降臺(tái)不安全；而滾柱螺母絲杠副的傳動(dòng)效率高于普通滑動(dòng)螺母絲杠副，且它能自鎖，常用于垂直移動(dòng)的傳動(dòng)，如平面磨床的磨頭。滾柱螺母絲杠副要求絲杠直徑較粗，否則，絲杠螺紋與滾柱的環(huán)槽有可能發(fā)生干涉。這一要求在舞臺(tái)升降臺(tái)上是完全能滿足的，因?yàn)橛缮敌谐趟鶝Q定的絲杠長(zhǎng)度較長(zhǎng)，一般為 5～7 m ，根據(jù)剛度要求，絲杠直徑本身就要求較粗。2.2 升降舞臺(tái)投影圖圖 2－1 升降舞臺(tái)平面圖2.3 液壓升降舞臺(tái)的方案的確定2.3.1 升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)是為劇場(chǎng)配套而設(shè)計(jì)制造的。其升降功能由 4 根液壓缸頂升叉架完成，4 根液壓缸的同步由帶補(bǔ)正裝置的同步回路完成。升降臺(tái)是液壓系統(tǒng)的重要應(yīng)用領(lǐng)域，升降臺(tái)液壓系統(tǒng)也是比較成熟的技術(shù)，但此套大型系統(tǒng)與常規(guī)的小型升降臺(tái)系統(tǒng)相比有其特殊性，不能簡(jiǎn)單套用，必須解決好以下問(wèn)題：（1）保證動(dòng)作平穩(wěn)，舞臺(tái)上載重量變化很大，且液壓缸在升降過(guò)程中隨叉架角度變化較大，因此液壓缸負(fù)載變化較大，液壓系統(tǒng)必須要能克服負(fù)載變化對(duì)速度產(chǎn)生的影響，確保機(jī)構(gòu)無(wú)沖擊地平穩(wěn)運(yùn)行；（2）根據(jù)舞臺(tái)承受的動(dòng)靜載荷、速度要求，經(jīng)過(guò)計(jì)算，得出上升過(guò)程中液壓缸無(wú)桿腔工作壓力約為 1～3 MPa，單根液壓缸理論流量為 32.7～39.5L/min； （3）下降過(guò)程主要靠自重，但必須加以控制，尤其是如此大型的設(shè)備，一旦失控極其危險(xiǎn)。2.3.2 常用升降機(jī)構(gòu)比較(1)液壓升降臺(tái)采用液壓技術(shù)，升降平穩(wěn)、噪音低。(2)垂直絲杠升降臺(tái)采用絲杠傳動(dòng)方式，實(shí)現(xiàn)雙層臺(tái)面的升降。根據(jù)需要可多塊組成升降臺(tái)群，能在行程范圍內(nèi)組成不同的臺(tái)階，滿足會(huì)議和演出的需要，是在舞臺(tái)上搭設(shè)亭、臺(tái)、樓、閣的理想道具。(3)水平絲杠升降臺(tái)該結(jié)構(gòu)的升降臺(tái)具有土建量小、所需基坑淺、行程大，運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低定位準(zhǔn)確、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。采用水平絲杠傳動(dòng)，通過(guò)剪叉結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)臺(tái)面的升降運(yùn)動(dòng)，在行程范圍內(nèi)可任意停止。(4)鏈條式升降臺(tái)有良好的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，保證設(shè)備運(yùn)行時(shí)無(wú)傾斜。(5)齒輪齒條式升降臺(tái)傳動(dòng)精確，造價(jià)高。(6)螺旋器升降臺(tái)具有普通升降臺(tái)的全部功能，主要特點(diǎn)是設(shè)備占用基坑小，行程大。設(shè)備高度僅 200 一 500 mm 行程可達(dá) 14 m。當(dāng)舞臺(tái)建在 2 層以上的建筑物時(shí)因空間受到限制時(shí)尤為適合。2.3.3 升降臺(tái)機(jī)構(gòu)形式如圖 1 所示，采用剪叉結(jié)構(gòu)達(dá)到放大行程的效果，而且要求基坑較淺，從而可節(jié)約投資。液壓缸左右對(duì)稱布置，工作時(shí)總體水平方向所受合力為零;使得臺(tái)面水平方向不發(fā)生運(yùn)動(dòng)，只是垂直方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。上下方向設(shè)置有高低位行程開(kāi)關(guān)，可保證升降高度。2.3.4 臺(tái)面結(jié)構(gòu)如圖 2 所示，該臺(tái)面采用析架機(jī)構(gòu)可滿足整體剛度的要求，保證人踩上去不會(huì)產(chǎn)生晃動(dòng)和腳底不實(shí)的感覺(jué)。當(dāng)臺(tái)面比較窄時(shí)，可并列設(shè)置 2 組彬架；當(dāng)臺(tái)面比較寬的時(shí)候，要采用多個(gè)并列；一般情況下間距為 400 一 500 mm?；谝陨戏治?，本設(shè)計(jì)主要是對(duì)舞臺(tái)升降技術(shù)中的 1 種形式的液壓升降臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。3 單層升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算（左側(cè)）3.1 單層升降舞臺(tái)水平運(yùn)動(dòng)部分設(shè)計(jì)3.1.1 確定液壓系統(tǒng)的工作要求總體要求：（1）要求單層升降臺(tái)的伸出與縮回采用“快進(jìn)—慢速接近—快退”的動(dòng)作循環(huán)。（2）嚴(yán)格保證多缸的動(dòng)作同步。（3）在單層和三層的下降回路中應(yīng)保持平衡，使下降平穩(wěn)。（4）各動(dòng)作順序有相應(yīng)的互鎖關(guān)系，以保證根據(jù)升降舞臺(tái)的動(dòng)作順序確定該系統(tǒng)的工作循環(huán)為：快速前進(jìn)—工作進(jìn)給—快速退回—原位停止。根據(jù)具體工作要求計(jì)算得出，快速進(jìn)退時(shí)的速度約為4500mm/min(0.075m/s)。工作時(shí)的進(jìn)給速度應(yīng)為20～120mm/min（0.0003～0.02m/s）范圍內(nèi)作無(wú)極調(diào)速運(yùn)動(dòng)部件的行程為4000mm，其中工作行程為 3050mm。運(yùn)動(dòng)部件的自身重力為 0.6t，啟動(dòng)換向時(shí)間為Δ=0.05s，采用水平放置的平行導(dǎo)軌靜摩擦系數(shù)=0.2，動(dòng)摩擦系數(shù) 為 =0.1。sfdf3.1.2 分析液壓系統(tǒng)的工況計(jì)算液壓缸在工作行程各階段的負(fù)載啟動(dòng)加速階段： （ + )/F?fdm?)(sGVgt??60.75(0.258)20.9??N 3.7工進(jìn)階段：N 0.158= .92fdmmGF????653.快進(jìn)或快退階段：653.3N. 0.fdmm?將液壓缸在各階段的速度與負(fù)載值列于表一中表 3－2 液壓缸在各階段的速度與負(fù)載階 段 速度 v/(m/s) 負(fù)載 F/N啟 動(dòng) 加 速 0.075 2306.67工 進(jìn) 0.0003~0.002 6553.3快 進(jìn) 快 退 0.075 6553.33.2 單層升降舞臺(tái)垂直部分的設(shè)計(jì)3.2.1 確定液壓系統(tǒng)的工作要求根據(jù)工作要求，確定該系統(tǒng)的工作循環(huán)為工進(jìn)－工退－原位停止。根據(jù)具體加工要求就計(jì)算得出：工作進(jìn)給時(shí)的速度應(yīng)在 20～120mm/min(0.0003~0.002m/s)范圍內(nèi)作無(wú)極調(diào)速，運(yùn)動(dòng)部件的最大行程為 3m，其中工作行程為 2m。運(yùn)動(dòng)部件的自身重為 0.6t，啟動(dòng)換向時(shí)間為?t=0.05?t=0.05。系統(tǒng)豎直放置的垂直導(dǎo)軌的靜摩擦系數(shù)=0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)為 =0.1。sfdf3.2.2 分析液壓系統(tǒng)的工況工進(jìn)階段：F= = =6553.3Nwm?580.9工退階段：F= =6553.3Nwm表 3-3 液壓系統(tǒng)在各階段的速度和負(fù)載階段 速度 v/(m/s) 負(fù)載 F/N工進(jìn) 0.0003～0.002 6553.3工退 0.0003～0.002 6553.33.3 確定液壓缸的主要參數(shù)1.初選液壓缸的工作壓力根據(jù)計(jì)算得出各階段負(fù)載值的最大值，曲液壓缸的工作壓力為 0.3MPa。2.確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)最大負(fù)載啟動(dòng)加速階段負(fù)載： N，求得2306.7F?m 42306.79814FD????根據(jù)液壓缸內(nèi)徑系列將所計(jì)算的值圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，取 mm。10D?為實(shí)現(xiàn)快進(jìn)與快退速度相同，采用差動(dòng)連接。則 ，所以.7d mm0.71d??查得 ，符合活塞桿標(biāo)準(zhǔn)直徑系列，由 mm, mm。算m10D?7d出液壓缸無(wú)桿腔有效工作面積為 cm2，有桿腔有效工作面積為1A78.5?2A40.1?2c工作進(jìn)給采用調(diào)速閥調(diào)速，調(diào)速閥最小穩(wěn)定流量 ，工進(jìn)速minQ0.5iL?度則minV20i?+ +Pmax1gFAJ?2cP??1= +0.004× 150.98610= Pa=24.35MPa243?6單向順序閥調(diào)節(jié)壓力為：P> -2GA2P??= -4000=0.75× Pa=0.75MPa150.986103.6.2 系統(tǒng)發(fā)熱及溫升計(jì)算1）發(fā)熱量估算 從整個(gè)工作循環(huán)看，功率變化較大，計(jì)算平均發(fā)熱量。從速度循環(huán)圖可近似計(jì)算各階段的時(shí)間：快速下降 ≈ =7.85s；1t?sv8023?慢速折彎啟動(dòng)時(shí)初壓 = =1.25s 2t51終壓 = = =0.83s3?2sv?快速退回 ＝ =3.77s4t305?循環(huán)周期 T= + + +1?23t4?=7.85+1.25+0.83+3.77 =13.7s從功率循環(huán)圖可求出各階段液壓缸的輸出功率。但 應(yīng)扣除液 壓缸的機(jī)械效率因素的影響，因功率循環(huán)圖是液 壓缸的輸入功率的變化規(guī)律。快速下降 ≈01oP慢速，初壓≈ = =0.3kW2og(0.6+)J2?(0.6+).912?終壓 該段較復(fù)雜，可從速度，負(fù)載循環(huán)圖來(lái)求均值：=Fv3o=（1000000+5×10000)×（0.012＋0）×2×2=3150w=3.15kw快速退回 ≈0.87 =0.87×0.91=0.79kW4oPg?J從壓力，流量循環(huán)圖求各階段液壓泵輸入流量?？焖傧陆担?=1.1×62=68.2L/min=1137cm2/s1bQk?1= + =0+0.142=0.14MPap??(近似用快退工況壓力損失數(shù)據(jù)）= = =187W1EPb?1370.485?慢速折彎，初壓= =1.1×32.5=35.75L/min=596cm2/s2bQk= =0.61+0.04=0.65MPa1(1.0)??= = =456W2EPb?5960.85?終壓=3bQ(2)k?= =17.88L/min=298cm2/s1.(32.50)??=bP41P??=12.76+0.03=12.8MPa= =4488W3E298.05bQ???快速退回：=4b1p??=0.83+0.142=0.97MPa =3k=1.1×62.9=62.19L/min=1153cm2/s= =1316W4EP1530.978bQ???系統(tǒng)的發(fā)熱量為：H=[( - ) +( - ) +( - )1ot?2EoPt?3Eot?+( - ) ]/T4E=[(0.187-0)×7.85+(0.456-0.3)×1.25+(4.488-3.15)×0.83+(1.316-0.79)×3.77] /13.7=0.347kW2）系統(tǒng)熱平衡溫度計(jì)算 設(shè)油箱邊長(zhǎng)比為 1：1：1～1：2：3 范圍，油箱散熱面積為A=0.065V=0.065×378=3.4m2假定自然通風(fēng)不好，取油箱散熱系數(shù)為=0.008Kw/m2tC室內(nèi)環(huán)境溫度為 30 攝氏度，系統(tǒng)熱平衡溫度為= + =30+ =432t1tACH0.347 8.01?滿足 ≤[t]=50,油箱容量合適。4 升降舞臺(tái)三層液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 確定液壓系統(tǒng)的工作要求根據(jù)工作要求，確定該系統(tǒng)的工作循環(huán)為工進(jìn)－工退－原位停止。根據(jù)具體加工要求就計(jì)算得出：工作進(jìn)給時(shí)的速度應(yīng)在 20～120mm/min(0.0003~0.002m/s)范圍內(nèi)作無(wú)極調(diào)速，運(yùn)動(dòng)部件的最大行程為 3m，其中工作行程為 2m。運(yùn)動(dòng)部件的自重為 0.6t，啟動(dòng)換向時(shí)間為 =0.05 =0.05。系 統(tǒng)豎直放置的垂直導(dǎo)軌的靜摩擦系數(shù)t?t=0.2，動(dòng)摩擦系數(shù) 為 =0.1。sfdf4.2 分析液壓系統(tǒng)的工況工進(jìn)階段：F= = =6553.3NwmF?580.9工退階段：F= =6553.3Nwm表 4-1 液壓系統(tǒng)在各階段的速度和負(fù)載階段 速度 v/(m/s) 負(fù)載 F/N工進(jìn) 0.0003～0.002 6553.3工退 0.0003～0.002 6553.34.3 確定液壓缸的主要參數(shù)1.初選液壓缸的工作壓力根據(jù)計(jì)算得出各階段負(fù)載值的最大值，并參照同類升降舞臺(tái)取液壓缸工作壓力為 0.7MPa。2.確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)最大負(fù)載為工進(jìn)階段負(fù)載 F=6553.3N，求得D= = =0.11m=110mm4Fp6653.2140.7???根據(jù)液壓缸內(nèi)徑系列將所計(jì)算的值圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，取 D=110mm。為規(guī)定工進(jìn)與工退速度相同采用差動(dòng)連接，則 d=0.7D，所以d=0.7×110=77mm根據(jù)液壓缸內(nèi)徑系列將所計(jì)算的值圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。取 d=80mm。由 D=110mm d=80mm 算出液壓缸無(wú)桿腔有效工作面積為＝ = =50.24cm21A?2r240工作進(jìn)給采用調(diào)速閥調(diào)速，查產(chǎn)品樣本調(diào)速閥的最小穩(wěn)定流量=0.05L/min 工進(jìn)速度 =20mm/min ，則minQminV= =25cm2 + + =3.75+0.5× +0.5+0.5yP11??e 2(0.5)8=4.75MPa3）快退進(jìn)油路壓力總損失為： =0.2× +0.5× =0.082MPa1vP??2()632(7.1)80回油路總壓力損失為：=0.2× +0.5×2v2(5.)2(5.)+0.2×2(7163=0.592MPa則快退階段，液壓泵的工作壓力 Pp 為= + =(1.5+0.082)=1.582MPapP11v??2 溫升驗(yàn)算以工進(jìn)時(shí)的消耗功率計(jì)算溫升。工進(jìn)時(shí)，液壓缸的有效功率為 ：= =0.0278kW2eFV?31480.5610?發(fā)熱功率為：=0.556-0.0278=0.529kWPe??油箱散熱面積 A=6.5V=2.85m2 溫升： = =22.8TKA?0.591.58?式中，取散熱系數(shù) 。溫升在允許的范圍內(nèi)，可不設(shè)冷卻裝置。w(m)升降舞臺(tái)總體液壓系統(tǒng)原理圖5 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析擬定液壓系統(tǒng)原理圖是整個(gè)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最重要的一環(huán)節(jié)，它的好壞從根本上影響整個(gè)液壓系統(tǒng)。因此本次設(shè)計(jì)中對(duì)有些回路考慮了多個(gè)方案并進(jìn)行了分析比較。5.1 液壓回路的選擇5.1.1 確定供油方式根據(jù)前幾節(jié)的工況分析，在本設(shè)計(jì)中選用限壓式變量葉片泵和蓄能器聯(lián)合供油的方式，蓄能器在系統(tǒng)中作為應(yīng)急能源，限壓式變量葉片泵可根據(jù)系統(tǒng)的負(fù)載變化自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出流量具有降低能源消耗、限制油液溫升的特點(diǎn)，還具有自吸能力好、輸出壓力脈動(dòng)小、對(duì)污染敏感度小、噪聲低，但粘度對(duì)效率的影響較大結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功率損失大、價(jià)格較貴。5.1.2 確定調(diào)速方法調(diào)速方法有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速和聯(lián)合調(diào)速。在本設(shè)計(jì)中選用選用限壓式變量葉片泵和調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速回路，容積節(jié)流調(diào)速回路由變量泵供油，用流量閥改變進(jìn)入液壓缸的流量，以實(shí)現(xiàn)工作速度的調(diào)節(jié)，這時(shí)泵的供油量自動(dòng)與液壓缸所需的流量相所適應(yīng)。這種回路的特點(diǎn)是效率高、發(fā)熱?。ū裙?jié)流調(diào)速）速度穩(wěn)定性（比容積調(diào)速回路）好。常用于調(diào)速范圍大的中、小功率場(chǎng)合。5.1.3 速度換接回路的選擇速度換接回路的形式常用行程閥或電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。行程閥具有換接平穩(wěn)、工作可靠、換接位置精度高，電磁閥具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制靈活、調(diào)整方便。在本設(shè)計(jì)中的快進(jìn)回路與慢速接近回路的換接是采用了由行程開(kāi)關(guān)控制的電磁換向閥，具有換接位置精度高、換接靈活的優(yōu)點(diǎn)。5.1.4 換向回路的選擇根據(jù)執(zhí)行元件對(duì)換向性能的要求選擇換向閥機(jī)能和控制方式。在本設(shè)計(jì)中多采用電磁換向閥實(shí)現(xiàn)回路的換向，它具有操作方便、便于布置、低速換向的特點(diǎn)，在泵的卸荷回路中采用了手動(dòng)換向閥。5.1.5 壓力控制回路的選擇本設(shè)計(jì)中采用了容積節(jié)流調(diào)速，常用溢流閥組成限壓、安全、保護(hù)回路。5.1.6 其他回路的分析與選擇根據(jù)升降舞臺(tái)的要求，本設(shè)計(jì)中選用了多缸同步回路、順序動(dòng)作回路、平衡回路、瑣緊回路和卸荷回路等。在選擇中對(duì)同步回路和順序動(dòng)作回路做了詳細(xì)的分析。（1）多缸同步回路：同步回路是保持兩個(gè)或兩個(gè)以上的液壓缸在運(yùn)動(dòng)中保持相同的位移或相同的速度，常用的有：（a）帶補(bǔ)償措施的串聯(lián)液壓缸同步回路；（b）調(diào)速閥控制的同步回路， ；（c）機(jī)械連接同步回路， 。（a）帶補(bǔ)償措施的串聯(lián)液壓缸同步回路在這個(gè)回路中液壓缸 1 的有桿腔面積與液壓缸 2 的無(wú)桿腔面積相等便可以實(shí)現(xiàn)兩液壓缸的升降同步。為了保證嚴(yán)格同步，采用取補(bǔ)償措施以避免誤差的累積，在每一次下行運(yùn)動(dòng)中能消除同步誤差。其原理為：當(dāng)換向閥 1 左位工作時(shí)，兩缸下行，若缸 2 的活塞先運(yùn)動(dòng)到底，它就觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān) a 使電磁鐵 3YA 通電，壓力油經(jīng)閥 2的左位向缸一的有桿腔補(bǔ)油，推動(dòng)活塞繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到底，誤差即被消除；若缸一先運(yùn)動(dòng)到底則觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān) b 使電磁鐵 4YA 通電，壓力油經(jīng)閥二的右位，控制壓力油使液控單向閥 3 打開(kāi)，缸 2 無(wú)桿腔的油液經(jīng)液控單向閥 3 和閥 2 回油箱，使活塞繼續(xù)運(yùn)行到底。這種串聯(lián)式的同步回路只適用于負(fù)載較小的液壓系統(tǒng)，能保證嚴(yán)格同的步。(b) 調(diào)速閥控制的同步回路 在這個(gè)回路中，兩個(gè)調(diào)速閥分別調(diào)節(jié)兩液壓缸活塞的運(yùn)動(dòng)速度，仔細(xì)調(diào)整兩個(gè)調(diào)速閥的開(kāi)口可使兩液壓缸在同一個(gè)方向上實(shí)現(xiàn)速度同步。這種同步回路的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并且速度可調(diào)，但是由于油溫變化及調(diào)速閥性能差異等影響，顯然這種回路不易保證位置同步，且調(diào)整麻煩，速度同步精度也比較低，一般在 5%～7%左右。(c) 機(jī)械連接同步回路 其特點(diǎn)是：回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，但只適用于兩缸載荷相差不大的場(chǎng)合，連接應(yīng)具有良好的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)和剛性，否則，回出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。根據(jù)以上分析，在本設(shè)計(jì)中對(duì)同步精度要求較高，所以選用 a 方案。(2) 順序動(dòng)作回路：常用的順序動(dòng)作回路可分為壓力控制、行程控制和時(shí)間控制三類，其中前兩類應(yīng)用的較多。（a）壓力控制的順序動(dòng)作回路：壓力控制就是利用液壓系統(tǒng)工作過(guò)程中的壓力變化來(lái)使執(zhí)行件按順序先后動(dòng)作，這是液壓獨(dú)具的控制特性。壓力控制的順序動(dòng)作回路一般用順序閥或壓力繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)。在本設(shè)計(jì)中采用的順序閥控制的順序動(dòng)作回路，其優(yōu)點(diǎn)在于動(dòng)作靈敏安裝連接方便。(b) 用行程控制的順序動(dòng)作回路行程控制就是利用執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)到一定位置時(shí)發(fā)出控制信號(hào)，使下一個(gè)執(zhí)行元件開(kāi)始動(dòng)作。行程控制可利用行程閥和行程開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。利用行程閥實(shí)現(xiàn)的順序動(dòng)作回路可靠，但動(dòng)作順序一旦確定再改變就困難，且管道長(zhǎng)、布置麻煩。5.1.7 舞臺(tái)升降液壓系統(tǒng)工作原理該系統(tǒng)采用變量葉片泵和蓄能器聯(lián)合供油的方式，液壓泵為限壓式變量葉片泵，最高工作壓力為 6.3 。溢流閥 4 作安全閥用，其調(diào)整壓力為 7 。手動(dòng)換向aMPaMP閥 5 用于卸荷，過(guò)濾器 6 的過(guò)濾精度為 10 ，用于回油過(guò)濾，當(dāng)回油壓力超過(guò)m?0.3 時(shí)系統(tǒng)報(bào)警，此時(shí)應(yīng)更換過(guò)濾器的濾芯。a5.1.8 液壓系統(tǒng)組成及工作原理舞臺(tái)升降：油泵電機(jī)啟動(dòng)后，雙聯(lián)油泵 1 開(kāi)始工作，但大流量泵和小流量泵均處于卸荷狀態(tài)。舞臺(tái)上升時(shí)，電磁鐵 YA6 得電，升降回路升壓，大流量泵輸出的液壓油分別通過(guò)換向閥 4~8 再經(jīng)四個(gè)液控單向閥 12~15 進(jìn)入四個(gè)液壓缸無(wú)桿腔，產(chǎn)生推力，克服舞臺(tái)重量和導(dǎo)軌副摩擦推動(dòng)舞臺(tái)上升。因液壓缸尺寸較大，舞臺(tái)上升速度較慢（設(shè)計(jì)上升速度為 0.02m/s），為減少液壓元件的數(shù)量，保障系統(tǒng)的可靠性，不設(shè)置調(diào)速元件而采取由油泵和液壓缸尺寸予以直接保證的設(shè)計(jì)方案；當(dāng)舞臺(tái)停止上升或到達(dá)最大行程時(shí)，電磁鐵 YA6 失電，換向閥 25 處于左位，主回路卸壓。由于液控單向閥 12~15 鎖死，舞臺(tái)停止在鎖死位置；舞臺(tái)下降時(shí)，電磁鐵YA5、 YA6 得電，系統(tǒng)控制回路升壓，高壓油進(jìn)入液控單向閥 12~15 的先導(dǎo)控制閥，將液控單向閥打開(kāi)，同時(shí) YA1～YA4 得電，換向閥 4～7 接油箱，舞臺(tái)依靠自重下降。下降速度可由調(diào)速閥 12~15 調(diào)定。同步控制：本系統(tǒng)四條同步支路所選用的元件型號(hào)相同、各支路輸入流量相同，可以較好的保證四個(gè)伸縮式油缸的同步上升、同步下降。平衡控制：為使四個(gè)液壓缸產(chǎn)生相同的推力，系統(tǒng)中采用四個(gè)單向閥 16~19 將四條支路隔離開(kāi)，然后用一個(gè)溢流閥 20 進(jìn)行壓力控制，保證各支路設(shè)定壓力相同。舞臺(tái)伸縮：考慮到施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地有限，為節(jié)約空間，提高效率，本設(shè)計(jì)中采用了雙聯(lián)式油泵。大流量泵用于驅(qū)動(dòng)舞臺(tái)升降，小流量泵用于驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)帶動(dòng)舞臺(tái)伸縮。兩種運(yùn)動(dòng)可以獨(dú)立控制，互不干涉。油泵啟動(dòng)時(shí)，通過(guò)換向閥 27 卸壓；需要控制舞臺(tái)外伸時(shí)，電磁鐵 YA9、YA7 得電，換向閥 24 處于左位。高壓油經(jīng)閥 24進(jìn)入液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)其伸縮，通過(guò)馬達(dá)輸出軸齒輪與齒圈傳遞舞臺(tái)以驅(qū)動(dòng)力矩。若YA9、YA7 得電，則馬達(dá)驅(qū)動(dòng)舞臺(tái)反轉(zhuǎn)。單向閥 22、23 和溢流閥 26 組成液壓馬達(dá)過(guò)載保護(hù)回路。5.2 液壓元件的選擇5.2.1 液壓泵的選擇根據(jù)前三節(jié)對(duì)液壓系統(tǒng)的工況分析來(lái)確定泵的最高工作壓力和最大供油量：（1）液壓泵的最高工作壓力：＋ =（3.6＋0.6）=4.2pP?max?AaMp（2）液壓泵的最大供油量： 取 K=1.1 則： =1.1 =1.1×39.1=43pqm/inL查《液壓元件產(chǎn)品樣本》手冊(cè)，選用 YBX-40B 型限壓式變量葉片泵，其技術(shù)參數(shù)為：驅(qū)動(dòng)功率：P=9.8 KW6.3anMP?58/innLq?1450/inr?（3）確定電動(dòng)機(jī)功率：限壓式變量葉片泵的驅(qū)動(dòng)功率可按流量特性曲線拐點(diǎn)處的流量、壓力值計(jì)算。一般情況下可取 ： =0.8 ， 。PmaxpVPNq?則： ax0.8p??式中： ——液壓泵的總效率，查表取 =0.7p p?——液壓泵的最大工作壓力（ ）maxPaP——液壓泵的額定流量（ ）VNq3/sm所以： =4.7 （KW）60.84210.97????查手冊(cè)選擇 Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī)， Y132M—4 型，額定功率 =7.5 KWnP同步轉(zhuǎn)速 。150/innr5.2.2 液壓閥的選擇根據(jù)液壓系統(tǒng)原理圖計(jì)算液壓閥在不同工況時(shí)的工作壓力和最大實(shí)際流量，將計(jì)算值填入表 5—1、5—2、5—3 中，最后確定液壓閥規(guī)格。表 5—1 液壓元件明細(xì)表（單層舞臺(tái)的伸縮回路）規(guī) 格 實(shí)際流量/ L·1min?nPqpA序號(hào)名 稱型 號(hào) aMp/iLa快進(jìn) 慢速接近快退1限壓式變量葉片泵 YBX-40B 6.3 91.4 16.50.2～0.3162 單向閥 AF2-Fa10B 6.3 100< 0.216.50.2～3.2163單向節(jié)流閥 MK10G12 6.3 504 溢流閥 YF3-10L 4 635手動(dòng)換向閥 22S-H10B 31.5 1006 過(guò)濾器RS60×100A10CF1 < 0.27手動(dòng)換向閥 22S-H10B 31.5 1008三位四通電磁換向閥34DF3O16B-A 6.3 80< 0.216.50.2～3.2169三位四通電磁換向閥34DF3M16B-A 6.3 25< 0.216.50.2～3.21610單向調(diào)速閥 QA-F10D-U 6.3 40< 0.216.50.2～3.21611兩位三通電磁換向閥23DF3-6B2A 6.3 25< 0.216.50.2～3.21612三位四通電磁換向閥34DF3O6B-A 6.3 25< 0.213液控單向閥 YAF3-a10B 6.3 40< 0.214 壓力繼 ST-02-B-20 0.7～電器 7表 5—2 液壓元件明細(xì)表（單層舞臺(tái)的升降回路）規(guī) 格實(shí)際流量/ L· 1min?nPqpA序號(hào)名 稱 型 號(hào) aMp/iLa上 升 下 降15三位四通電磁換向閥34DF3M10B-A 6.3 40< 0.2< 25 < 18.816單向順序閥（作背壓）AXF3-10B0.5～6.363背壓時(shí)< 0.3< 25 < 18.817三位四通電磁換向閥34DF3O6B-A 6.3 25< 0.218液控單向閥 YAF3-a10B 6.3 40< 0.219 調(diào)速閥 Q-8H 6.3 25～2.5< 0.3< 25 < 18.820三位四通電磁換向閥34DF3O6B-A 6.3 25< 0.221液控單向閥 YAF3-a10B 6.3 40< 0.222三位四通電磁換向 34DF3O6B-A 6.3 25< 0.2閥23液控單向閥 YAF3-a10B 6.3 40< 0.224壓力繼電器 ST-02-B-200.7～7表 5—3 液壓元件明細(xì)表（三層舞臺(tái)的升降回路）規(guī) 格實(shí)際流量/ L· 1min?nPqpA序號(hào) 名 稱型 號(hào) aMp/iLa上 升 下 降25三位四通電磁換向閥34DF3O16B-A6.3 100< 0.2< 80 < 7026單向順序閥（作背壓）AXF3-10B0.5～6.363背壓時(shí)< 0.3< 39 < 3127、31、33、57、42、40、三位四通電磁換向閥34DF3O6B-A6.3 25< 0.228、32、34、38、43、41液控單向閥 YAF3-a10B 6.3 40< 0.230、44 調(diào)速閥 Q-H20 6.3 100～10 < 0.3< 39 < 3135、47、48、45壓力繼電器ST-02-B-200.7～736單向順序閥 AXF3-10B0.5～6.363進(jìn)油時(shí)< 0.2< 39 < 3139單向順序閥（作背壓）AXF3-10B0.5～6.363背壓時(shí)< 0.2< 39 < 315.2.3 蓄能器的選擇根據(jù)蓄能器在液壓系統(tǒng)中的功用，確定其類型和主要參數(shù)。（1）在本設(shè)計(jì)中蓄能器用來(lái)作應(yīng)急能源，其有效工作容積為：=VA63178501.720.16LKm????式中： ——液壓缸有效工作面積（㎡） 627850A??——液壓缸的行程（ ） =1.17L——油液損失系數(shù)，一般取 =1.2K（2）氣囊式蓄能器總?cè)莘e的 （ ）的計(jì)算：0V3m按等溫過(guò)程計(jì)算：012.164.()07()LPV???A式中： ——充氣壓力（絕對(duì)壓力） （ ）aP——最低工作壓力，11M?——最高工作壓力，2P2.06a——有效工作容積Vv查產(chǎn)品樣本手冊(cè)，選用 NXQ1-63/10 型，公稱容積 63 L，公稱壓力 。10aPM?5.2.4 其它輔助元件的確定（1）油管：取 4/Vms?38012.6qvd???式中： ——管道中最大流量，查手冊(cè)，根據(jù) GB/T3683-1992，采用 1 型公稱直徑為 的一層鋼絲編織2?的液壓橡膠軟管。（2）過(guò)濾器：吸油過(guò)濾器：查產(chǎn)品樣本手冊(cè)采用 —100×80 型，額定壓力為：WU1.6 ，aMP流量：100L/min，過(guò)濾精度 80 。m?回油過(guò)濾器：查產(chǎn)品樣本手冊(cè)采用 RS60×100A10CF，額定壓力為：1.0 ，aMP報(bào)警壓力 0.25 ，過(guò)濾精度 10 。aPm（3）油箱容積的確定：V=（5～7） =（5～7）×58 L=（290×406）Lpq式中： ——泵的額定排量。5.3 液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算液壓系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)是在某些估計(jì)參數(shù)的情況下進(jìn)行的，當(dāng)回路形式、液壓系統(tǒng)及聯(lián)接管路等完全確定后針對(duì)實(shí)際情況對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行各項(xiàng)性能分析。5.3.1 判斷流動(dòng)狀態(tài)在單層舞臺(tái)伸縮回路中，油管長(zhǎng)度為 2 公稱直徑為 的一層鋼絲編織的m2?液壓橡膠軟管，選用 L-HM46 液壓油，按 時(shí)計(jì)算。40oC36421092e evdRR??????臨流動(dòng)狀態(tài)為層流。5.3.2 壓力損失沿程壓力損失 ： 4128qlPd????A局部壓力損失 ： 10.p?根據(jù)分析 較小，不作詳細(xì)計(jì)算。?與5.3.3 局部壓力損失（油液流經(jīng)閥的損失）按 計(jì)算或直接查產(chǎn)品得到。 22nqp????????A5.4 壓力閥的調(diào)整壓力及各壓力繼電器的調(diào)定值：1、 在單層舞臺(tái)升降中順序閥 16 起背壓作用，其設(shè)定值為 1 aMP2、 順序閥 29 和 39 起背壓作用，設(shè)定值為：3 a3、 順序閥 36 控制三層舞臺(tái)的順序動(dòng)作，設(shè)定值為：14、 溢流閥 4 作安全閥用，調(diào)整壓力為：7 aMP5、 各壓力繼電器的調(diào)定值為：壓力繼電器 14：3.6 aP24：1 M45，35：2.5 a47，48：1.5 P6：0.3 a6 升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)的安裝調(diào)試、使用與維護(hù)6.1 液壓系統(tǒng)的安裝安裝的基本要求：1)方便安裝及檢查，便于維修或替換。2）抑制環(huán)境噪聲。 （要對(duì)液壓泵和液壓馬達(dá)采取隔振措施，在阻振器上以及所有運(yùn)動(dòng)/振動(dòng)部件和剛性零件上使用軟管，都可抑制噪聲。3)遵循油管 、軟管和接頭的手冊(cè)說(shuō)明。4）焊接的或熱彎的油管必須徹底清洗。用線刷或用油澤沖洗。6.1.1 系統(tǒng)安裝前注意事項(xiàng)1）便于馬達(dá)或電動(dòng)機(jī)執(zhí)行工作。2）安裝場(chǎng)所應(yīng)該在灰塵小，通風(fēng)條件好，受其他機(jī)器工作影響小的地方。3）過(guò)濾器 蓄能器等需經(jīng)常維護(hù) 檢修的元件，要安裝在易于維修的位置。4）對(duì)系統(tǒng)外部的各個(gè)零部件 油箱 油管和過(guò)濾器等安置于最佳散熱位置。6.1.2 系統(tǒng)安裝時(shí)注意事項(xiàng)1.清潔度1) 軟管 油管 接頭在安裝前總不太干凈，因而在安裝前要清洗。最好用浸有煤油的皺紋紙或無(wú)絲紙清洗，然后用壓縮空氣吹干凈。此過(guò)程應(yīng)重復(fù)用這種紙、布擦干凈，直到擦出完全干凈的紙、布來(lái)。如果油管時(shí)熱彎的或焊接的，那么它們應(yīng)用鹽酸浸洗，再用冷水和熱水沖洗和晾干。若油管并不馬上安裝，那么它們應(yīng)用干凈的液壓油浸之，并用紙、布包住，否則它們將會(huì)生銹。在沒(méi)有安裝部件之前，不要把包在液壓泵、馬達(dá)、閥門等部件上的紙去掉。車間、廠房、工具和工作服都必須盡量干凈，不準(zhǔn)有灰塵。遠(yuǎn)離火源，禁止吸煙。2） 盡量避免油變質(zhì)，即：過(guò)濾器必須清潔，尤其是活塞桿，軸和軸的油封。用于裝油的工具也要清潔，裝到系統(tǒng)中的油液必須用過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾。大油箱里的油通常不太干凈，根據(jù)裝油的情況，常常會(huì)含些水。因而在儲(chǔ)存時(shí)應(yīng)將油箱放倒，若放置在室外時(shí)，則最好傾斜放著，這樣水不會(huì)在蓋口處停留。2.配管配管時(shí)需要注意管道的熱脹冷縮、管接頭處的漏油與空氣吸入。管道支架的間隔適當(dāng)，取為 2m。橡膠軟管要保持合理的彎曲半徑，不允許與其他機(jī)械及管道接觸，否則會(huì)在短時(shí)間內(nèi)損壞。管子與軟管損壞的要及時(shí)更換。選擇管子 軟管 螺紋接頭或法蘭時(shí)，要保證壓力額定值（即壁厚 材質(zhì)）滿足使用要求。硬管要用無(wú)縫鋼管。鋼管與金屬接頭在安裝前必須絕對(duì)清潔、不得以有污垢、銹皮、焊渣和切屑等?？梢杂娩摻z刷、洗管器清理或者酸洗。酸洗前的管子要進(jìn)行脫脂處理，酸洗之后要進(jìn)行徹底漂洗。切削之后的管子內(nèi)棱應(yīng)鉸錐孔以免消弱連接。裝配之后管子不得再行電焊或氣焊，因?yàn)闊o(wú)法清理。軟管應(yīng)該多彎幾次以便釋放任何滯留的臟東西。彎管前管材要退火，以防止彎管時(shí)起皺或變扁。要準(zhǔn)確彎管，使管子不經(jīng)彈性變形即可到位。法蘭必須在安裝面上配合平整，并用長(zhǎng)度合適的螺釘緊固。螺紋接頭安裝之前應(yīng)檢查螺紋上有無(wú)金屬毛刺。如果導(dǎo)管要放置一段時(shí)間，應(yīng)該堵住管口以防止異物進(jìn)入。但不得用破布或其它東西堵住管口，因?yàn)檫@只會(huì)帶來(lái)污染問(wèn)題，應(yīng)該用尺寸合適的封帽。3.加油油桶要臥式存放，并盡可能在室內(nèi)或棚內(nèi)存放。打開(kāi)油桶前，應(yīng)徹底清理桶頂及桶口，防止泥土和其他外界污染物進(jìn)入油液。只準(zhǔn)用清潔的容器、軟管等從油桶向油箱輸送油液。推薦使用帶有過(guò)濾器的輸油泵。有時(shí)在新液壓油中也發(fā)現(xiàn)污染物，因此應(yīng)通過(guò)便攜式過(guò)濾機(jī)給工作著的液壓系統(tǒng)充油。當(dāng)便攜式過(guò)濾機(jī)的軟管接入油箱時(shí)，要把接頭擦拭干凈，以防止泥土或其他雜質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)。4.沖洗 沖洗之前應(yīng)取下精密的系統(tǒng)元件或空心件。從被沖洗的主管路上拆下系統(tǒng)濾芯。沖洗流量應(yīng)為系統(tǒng)預(yù)期流量的 2～2.5 倍。如果可能的話，使用熱沖洗液。每次只沖洗一個(gè)支路，從最靠近沖洗泵的回路開(kāi)始，依次向下游推進(jìn)。這可能要在系統(tǒng)中增設(shè)截止閥，以實(shí)現(xiàn)這種方案。不能用系統(tǒng)泵作為沖洗泵。在沖洗系統(tǒng)中應(yīng)使用容量與所用流量匹配的沖洗過(guò)濾器。過(guò)濾精度應(yīng)盡可能髙，不得低于推薦的系統(tǒng)過(guò)濾精度。沖洗油箱以避免污染物滯留在系統(tǒng)油箱中。建立油液取取樣計(jì)劃以檢查污染度，從而確定何時(shí)結(jié)束沖洗過(guò)程。沖洗之后，采取一切措施防止在重裝工件元件時(shí)滯入污染物。用盡可能大的流速進(jìn)行沖洗，以便清除管接頭處的污染物，清洗壓力一般為1～3MPa。清洗結(jié)束后要清除管道和油箱壁上附著的清洗液。6.1.3 系統(tǒng)的安裝方法1.安裝油管1）吸油管不應(yīng)漏氣，各接頭處要緊牢并密封好。 2）吸油管道上一般應(yīng)設(shè)置過(guò)濾器。3）回油管應(yīng)插入油箱的液面下，防止飛濺泡沫和混入空氣。4）電磁換向閥內(nèi)的泄漏油液，應(yīng)單獨(dú)設(shè)回油管，這樣可以防止泄漏回油時(shí)產(chǎn)生背壓，避免阻礙閥芯的運(yùn)動(dòng)。5）溢流閥回油口不許與液壓泵的入口相接。6）全路管路應(yīng)進(jìn)行兩次安裝，第一次試裝，第二次正式安裝。試裝后，拆下油管，用 20℅的硫酸或鹽酸溶液進(jìn)行清洗，再用 10%的蘇打水中和，最后用溫水清洗，待干燥后涂油進(jìn)行二次安裝。注意安裝時(shí)不得有沙子和氧化皮等。2.安裝液壓元件1）液壓元件安裝前，要用煤油清洗，自制的重要元件應(yīng)進(jìn)行密封和耐壓試驗(yàn)，液壓壓力可取工作壓力的 2 倍，或取最高使用 壓力的 1.5 倍。試驗(yàn)時(shí)要分級(jí)進(jìn)行，不要一下子就升到試驗(yàn)壓力，每升一 級(jí)檢查一次。2）方向控制閥應(yīng)保證軸線呈水平位置安裝。3）板式元件安裝時(shí)，要檢查進(jìn) 出口的密封圈是否合乎要求，安裝前密封圈應(yīng)突出裝平面，保證安裝后有一定的 壓縮量，以防泄漏。4）板式元件安裝時(shí)，固定螺釘 的預(yù)緊力要均勻，使元件的安裝平面與元件底板平面能很好的接觸。3.安裝液壓泵1）液壓泵的傳動(dòng)軸與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)同軸度誤差應(yīng)小于 Φ0.1mm，一般采用撓性連軸器連接。2）液壓泵的旋轉(zhuǎn)方向和進(jìn)出油口應(yīng)按要求安裝。3）液壓泵的吸油高度要小于 0.5m。6.1.4 系統(tǒng)典型部件的安裝1.油箱的安裝油箱的安裝位置可能影響整個(gè)液壓系統(tǒng)的性能，必須認(rèn)真對(duì)待，下面是油箱安裝的有關(guān)原則。1）不要將油箱安裝在地坑內(nèi)。地坑的通風(fēng)條件差，工作產(chǎn)生的熱量若不能很好散發(fā)，就會(huì)引起系統(tǒng)故障，而且安放在地坑內(nèi)還使維護(hù)困難。2）不要將油箱緊靠墻放置，因?yàn)檫@樣會(huì)使空氣循環(huán)受阻。要使油箱保持容易接近，不允許周圍亂放其它物品。3）不要忘記避開(kāi)熱源，如熱處理設(shè)備和熱軋機(jī)，因液壓系統(tǒng)本身就發(fā)熱嚴(yán)重不要再添加額外熱源。4）盡量使油箱靠近應(yīng)用它的設(shè)備，可以減少執(zhí)行元件相應(yīng)需要的時(shí)間。5）不要將安裝在底層的油箱去操作一臺(tái)安裝上層的機(jī)器，因?yàn)檫@樣安裝，在泵停止工作后，油泵中大量的油會(huì)倒流，使油溢出油箱。這種安裝形式，即使裝了單向閥也會(huì)有麻煩。要保持油箱液面在控制范圍內(nèi)。如果可以避免的話，不要將油箱暴露在低溫環(huán)境中。6）如果必須安裝在寒冷的地方，請(qǐng)安裝溫度控制加熱器。2.蓄能器的安裝1）蓄能器應(yīng)就近安裝對(duì)其服務(wù)的缸 馬達(dá) 泵等元件附件，但不能妨礙巡回操作，還要便于檢查 維修，要遠(yuǎn)離熱源。2）裝在管路上的蓄能器承受著油壓壓力的作用，因此，必須有牢固的安裝裝置，防止蓄能器從固定位置脫開(kāi)，引起事故，但不能用焊接的方法來(lái)固定。3）用于吸收液壓沖擊，壓力脈動(dòng)和降低噪聲的蓄能器，應(yīng)盡可能靠近振源處。4）使用液壓泵的系統(tǒng)與液壓泵之間應(yīng)安裝單向閥，以防止液壓泵停車時(shí)，蓄能器的壓力油倒流而使液壓泵反轉(zhuǎn)。5）蓄能器與系統(tǒng)管路之間應(yīng)安裝截止閥，以供充氣 檢查 維修使用。3.液壓泵的安裝液壓缸的工程機(jī)械中的安裝應(yīng)考慮到它是直接拖動(dòng)負(fù)載的裝置，即考慮到它與負(fù)載小、性質(zhì)和方向有關(guān)，在安裝時(shí)必須注意如下問(wèn)題：連接的機(jī)座必須有足夠的剛度。如果機(jī)座不牢固，在加壓時(shí)，缸筒將呈弓形向上翹起，致使活塞桿彎曲或折損。6.2 液壓系統(tǒng)的調(diào)試6.2.1 調(diào)試的目的1）從設(shè)計(jì) 制造和使用的角度驗(yàn)證所定的方案，所設(shè)計(jì)和選擇的液壓元件是否合理，是否符合主機(jī)所要求的工作性能。2）確定液壓傳動(dòng)裝置以及元件的改進(jìn)方向。3）判斷在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)所采用的計(jì)算方法及原理是否合理，以便改進(jìn)。6.2.2 調(diào)試的步驟1）開(kāi)箱驗(yàn)收，清點(diǎn)到貨內(nèi)容是否與裝相單相符，部件 附件 隨機(jī)工具和文件是否齊全，目測(cè)檢查有無(wú)運(yùn)輸中的損壞或污染。2）把主機(jī)和分總成安裝定位，并進(jìn)行必要的找正和固定。3）連接機(jī)器中的液壓執(zhí)行器。沖洗較長(zhǎng)的管子和軟管。4）檢查電源電壓，然后連接動(dòng)力線和控制線。根據(jù)需要連接 冷卻水源。檢查泵的旋轉(zhuǎn)方向是否正確。 5）用規(guī)定的油液灌注油箱。用油正確，尤其油液粘度適當(dāng)，乃是系統(tǒng)無(wú)故障工作的關(guān)鍵所在。要特別注意粘度。加油不要超過(guò)最高液面標(biāo)準(zhǔn)。6）根據(jù)需要給泵殼體注油。打開(kāi)吸油管截止閥。7）先把壓力控制閥 流量控制閥和變量泵的壓力調(diào)節(jié)器調(diào)整到低設(shè)定值。方向控制閥置于中立位置。8）蓄能器應(yīng)充氣到充氣壓力。按絕對(duì)壓力計(jì)算時(shí)，用于能量存儲(chǔ)的蓄能器的充氣壓力應(yīng)為系統(tǒng)最低工作壓力的 0.8～0.9，但不要低于系統(tǒng)最高工作壓力的25%；用于吸收壓力沖擊和脈 動(dòng)的蓄能器的充氣壓力應(yīng)為蓄能器回路額定壓力的0.5～0.8。9）電動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)或內(nèi)燃機(jī)怠速， 檢查旋轉(zhuǎn)方向。10）在可能的最高點(diǎn)給液壓系統(tǒng)放氣。旋 轉(zhuǎn)放氣塞或管接頭 。操作 換向閥并使執(zhí)行器伸出縮回若干次。慢慢加大 負(fù)載，提高 壓力閥的設(shè)定值 。當(dāng)油箱中不再有泡沫執(zhí)行器不再爬行 系統(tǒng)不再有異常噪聲時(shí)，即充氣良好，旋轉(zhuǎn)放氣閥。11）在管路內(nèi)充滿油液而所有執(zhí)行器都外伸的條件下， 補(bǔ)油至油箱最低液面 標(biāo)志。12）進(jìn)行機(jī)器跑合。逐漸提高設(shè) 定值。使機(jī)器 滿載運(yùn)行幾小 時(shí)，監(jiān)測(cè)穩(wěn)態(tài)工作溫度。13）重新擰緊螺栓和接頭以防泄漏。14）清理或更新濾芯。6.2.3 調(diào)試的主要內(nèi)容1.外觀檢查外觀檢查的目的是對(duì)影響系統(tǒng)正?？煽康耐庥^因素設(shè)計(jì)和安裝質(zhì)量的一般性初步檢查，以求及早發(fā)現(xiàn)并予以 糾正。主要內(nèi)容有：1）液壓缸 泵 閥等液壓元件的連接及主機(jī)相應(yīng)部件的安裝是否正確可靠。 2）系統(tǒng)中各液壓元件 管道和接頭的位置是否便于安裝 調(diào)試 檢查和修理。3）油箱中的液面高度，油箱 結(jié)構(gòu)和工作油液的種類是否符合要求。4）檢查系統(tǒng)工作狀態(tài)的測(cè)試儀表如壓力表轉(zhuǎn)速計(jì)及防塵5）防污染等有關(guān)裝置是否具備和完好。2.空載試驗(yàn) 空載試驗(yàn)的作用是使整個(gè)液壓系統(tǒng)載無(wú)工作負(fù)載的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，全面檢查液壓系統(tǒng)的各部分回路和控制調(diào)節(jié)裝置的工作是否正?？煽?，工作循 環(huán)是否符合要求，同時(shí)也為進(jìn)行負(fù)載試驗(yàn)做準(zhǔn)備?？?載試驗(yàn)的步驟： 1）將系統(tǒng)置于“停止” （或“ 卸荷 ”）位置，使液壓泵按卸荷回路工作，啟動(dòng)液壓泵。此時(shí)， 檢查液壓泵油管中的壓 力表指針是否穩(wěn)定地處于“ 0”位或指出相應(yīng)地壓力；液壓系統(tǒng)各部分不應(yīng)出現(xiàn)刺耳地噪聲；油箱中油箱地表面不應(yīng)有表明系統(tǒng)中吸入空氣的泡沫。2）將系統(tǒng)置于啟動(dòng)位置，使機(jī)器的工作部件以最大行程往復(fù)運(yùn) 動(dòng)，其目的是：排除寄存在液壓系統(tǒng)中的空氣；檢查所有的安全保護(hù)裝置（如安全閥壓力繼電器）工作的正確性和可靠性，檢查的方法可以是使機(jī)器的工作部件以慢速移動(dòng)頂在剛性擋塊上（或其它方式），通過(guò)觀察相 應(yīng)的管路中的壓力表，以保 證 安全保護(hù)裝置的壓力下可靠的工作；檢查液壓系統(tǒng)各部分有無(wú)外部泄漏。 3）按設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)機(jī)器工作部件空載運(yùn)行，以 檢查機(jī)器工作部件按 規(guī)定的工作循環(huán)相互協(xié)調(diào)動(dòng)作的正確性。此 時(shí)， 檢查的主要內(nèi)容是：自 動(dòng)工作循環(huán)中所有動(dòng)作順序的正確性和連續(xù)性；工作循環(huán)中執(zhí)行元件行程距離的正確性；各種互所裝置的可靠性；執(zhí)行元件的最高速度，啟動(dòng) ，換向和速度換接時(shí)的運(yùn)