导轨式液压升降平台设计
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导轨式升降台说明书
一、液压系统的选型
1.1 液压缸尺寸选择
根据已知条件可知,总负载为300Kg ,a=2m/s 2 可得:加速上升F=3600N 加速下降F=2400N
有效行程为0-1.2米。我们初定工作压力为P=7MPa 。 由公式
A F
P η= 0.95η=
求得D>26mm,查手册取油缸内径D 为40mm ,活塞杆直径为25mm ,以增加油缸的受力力面积,提高安全系数。
根据
220D L H +≥
经过查表验算可得:D=63mm S=1200mm L=1300mm 1.1.1油缸壁厚计算 [σ]=σb/n0 =600/6=100MPa 当/0.8D δ≤时 max /2P D δσ≥(m )
δ取5mm,材料选用45#,此外还考虑内管的两端都有螺纹连接。所以厚度取大一点。
式中D ————缸筒内径 (mm ) Pmax ————最高允许压力 (MPa) σ—————缸筒材料的许用应力 (MPa) σb —————缸筒材料的抗拉强度(MPa)
n ———— 安全系数, 当P <7MPa 时,n=8,P ≤17.5Mpa 时,n=6,p >17.5Mpa,n=4 1.1.2缸筒验算
液压缸的额定压力Pn 值应低于一定的极限值,以保证工作安全
2
1
221)
(35
.0D D D P s n -≤σMPa
2
22073.0)
063.0073.0(60035.0-≤n P =52MPa 满足以上条件。
为了避免缸筒在工作时发生塑性变形,液压缸的额定压力n P 值应与塑性变形压力有一定的比便范围。
pl n P P )42.035.0(-≤=30.45MPa
D
D P s PL 1
log
3.2σ≤=87MPa 液压缸的额定压力完全满足以上条件
缸筒的径向变形D ∆值应在允许范围内,而不应超过密封件允许范围。
)(2
212
2
1ν+-+=∆D
D D D
E DP D T D ∆=0.04 在允许变化的范围之内。
为了确保液压缸安全的使用,缸筒的爆裂压力P E 应大于耐压试验压力P T
D
D P B
E 1
log
3.2σ= 063
.0073
.0log 6003.2⨯⨯= =87MPa P T 约为30MPa 。
T E P P >
式中 D ————缸筒内径(m ) D 1————缸筒外径(m )
Pn ————液压缸的额定压力(MPa )
PL P ————缸筒发生完全塑性变形的压力(MPa ) T P ————液压缸耐压试验压力(MPa ) E P ————缸筒发生爆裂时压力(MPa ) B σ————缸筒材料的屈服强度(MPa ) S σ————缸筒材料的弹性模数(MPa )
ν————缸筒材料的泊1桑系数
钢材:3.0=ν
1.1.3活塞杆稳定性验算 (1) 纵向弯曲极限力计算
根据资料计算
根据升降台的结构,可知液压缸为前端螺栓连接的形式,则可得n=1/4(n 为端点安装形式系数)。
因为l/k=0.14/0.25=0.56 k F = 2 fA a 11h k ⎛⎫ +⨯ ⎪⎝⎭ 式中:k F 为液压缸产生轴线弯曲时的极限力 N ; f 为材料强度实验值,对钢取f ≈490 MPa ; A 为活塞杆横截面的面积,2m ; a 为系数,对钢取 3 1510⨯; k 为活塞杆横截面回转半径,k = d/0.25 m. 由前面的计算可知,活塞杆的外径d=25mm,计算长度l=1.22m ,则可计算出 k F = 21850 (N) (2) 纵向弯曲强度验算 k F ≥ k S 1F (6-1 0) 式中:k S 为安全系数,一般取=2~4; 1F 为活塞杆的推力, N. 因为 1F =3600N 所以 k F <4×1F =4×3600N=14400N 应此活塞杆强度符合要求。 1.2、液压元件的选择与计算 1. 2.1、液压泵的选择: 已知:平台的最大位移速度v=0.3m/s ,活塞杆底面积为22 1256.02dm D A =⎪⎭⎫ ⎝⎛=π 得出系统需求的流量:min /6.226031256.0L Av Q =⨯⨯== 已知:整个液压系统的压力为7Mpa ,通过查力士乐液压柱塞泵选型手册,定液压泵的型号为:A10VSO45DFR/31R-PPA12NOO 1.2.2、电机的确定 根据液压源需要的功率对电动机进行选择,其具体参数如下: 电机功率:15KW 转速:1450r/min 级数:4 1.2.3、单向阀的选择 单向阀所能通过的流量必须大于等于主泵所能提供的最大流量,根力士乐液压元件样本可得型号为:S15A 1.0 1.2.4、过滤器的选择 根据参考资料,过滤器过滤精度的选择可知,对于高压系统一般要求推荐的过滤精度为10μm ,再根据滤油器的通过流量必须大于等于主泵所流过的最大流量。并且在进入伺服阀的时候要求精度更高。除此之外,还要考虑滤油器长时间工作可能因局部堵塞而减少通过的流量,因此要选择稍微大流量的滤油器。终确定选用HYPM110H51FD 。 1.2.5、伺服阀的选择 伺服阀的空载流量: min /1.396.22330L Q q =⨯=≥ 查阅产品样本,选出一个阀的压力p=7MPa 处额定流量为45L/min 的电液流量伺服阀。这样比计算出来的39.1L/min 大15%(在15%~30%范围内),符合要求,可以采用。选择力士乐4WSE3E16-1X 型电液伺服阀额定流量Qn=45L/min ,额