液压千斤顶毕业设计

新鄉 学 院 2012 届 毕业论文 (设计 ) 题目： 液压千斤顶的探究与设计 姓 名 姚再彬 学 号 0905023023 所在学院名 称 机电工程学院 专 业 名 称 机械制造与自动化 指导教师姓 名 贾焕丽 指导教师职 称 高级讲师 完成时间： 2012年 5 月 7日 2012 年新乡学院毕业论文 1 目录 内容摘要 2 关 键 词 2 2 2 引言 2 1液压千斤顶的总体设计方案 4 压千斤顶的结构图 4 压千斤顶的组成 4 压传动的优缺点 5 2液压千斤顶结构设计 6 液压缸的设计 6 液压缸的设计 13 塞杆及手柄的设计 16 箱及油管的设计 17 压控制阀的设计 18 3液压千斤顶常见的故障与维修 20 结论 22 参考文献 23 致谢 24 2012 年新乡学院毕业论文 2 内容摘要 :液压传动的基本原理是机械能与液压能的相互转换，液压千斤顶是典型的利用液压传动的设备，液压千斤顶具有结构紧凑、体积小、重量轻、携带方便、性能可靠等优点，被广泛应用于流动性起重作业，是维修汽车、拖拉机等理想工具。其结构轻巧坚固、灵活可靠，一人即可携带和操作，千斤顶是用刚性顶举件作为工作装置，通过顶部托座或底部托爪在小行程内顶升重物的轻小起重设备。 关 键 词 : 液压传动 工作原理 故障 维护 is to of is of is of of is u is to is of as a at or in of 2012 年新乡学院毕业论文 3 引言 液压技术发展趋势液压技术是实现现代化传动与控制的关键技术之一，世界各国对液压工业的发展都给予很大重视。 液压传动是以液体作为工作介质，利用液体的压力能进行能量的传递和控制的一门技术。液压传动具有许多优点，被广泛应用于机械、建筑、冶金、化工以及航空航天等领域。如今，随着微电子和计算机技术的发展，机、电、液技术的紧密结合，使液压技术的发展和应用又进入了一个崭新的阶段。 随着我国汽车工业的快速发展 ,汽车随车千 斤顶的要求也越来越高 ;同时随着市场竞争的加剧 ,用户要求的不断变化 ,将迫使千斤顶的设计质量要不断提高 ,以适应用户的需求。用户喜欢的、市场需要的千斤顶将不仅要求重量轻 ,携带方便 ,外形美观 ,使用可靠 ,还会对千斤顶的进一步自动化 ,甚至智能化都有所要求。如何充分利用经济、情报、技术、生产等各类原理知识 ,使千斤顶的设计工作真正优化 ?如何在设计过程中充分发挥设计人员的创造性劳动和集体智慧 ,提高产品的使用价值及企业、社会的经济效益 ? 如何在知识经济的时代充分利用各种有利因素 ,对资源进行有效整合等等都将是我们面临着又必须解决 的重要的问题。千斤顶与我们的生活密切相关，在建筑、铁路、汽车维修等部门均得到广泛的应用，因此千斤顶技术的发展将直接或间接影响到这些部门的正常运转和工作。 本次对液压千斤顶进行 设计可以了解液压千斤顶 的原理以及应用。通过查阅大量文献，和对千斤顶各部件进行 设计、绘制 不但熟悉了千斤顶内液压传动原理还使得我对一些绘图软件的操作更加熟练。同时也在以前书本学习的基础上对液压传动加深了理解。 2012 年新乡学院毕业论文 4 1 手柄 2 小活塞泵 3 活门 4 凸端 5 液 压活门 6 放液阀 7 高压液钢 8 储液室 9 大火花塞 图 压千斤顶设计方案示意图 液压千斤顶结构图 1所示，工作时通过上移 1手柄使 2小活塞向上运动从而形成局部真空，油液从 8 储液池通过活门 3被吸入小油缸，然后下压 1手柄使 2小活塞下压，把小油缸内的液压油通过 5液压活门压入 7高压液缸内，从而推动 9大活塞上移，反复动作顶起重物。使用完毕后扭转 6放液阀，连通 7高压液缸和 8 储液池，油液直接流回储液池， 9大活塞下落，大活塞下落速度取决于放液阀的扭转程度。 液压系统主要由： 动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质等五部分组成。 (1)动力元件（油泵） 它的作用是把液体利用原动机的机械能转换成液压力能，是液压传动中的动力部分。 (2)执行元件（油缸、液压马达） 它是将液体的液压能转换成机械能。其中，油缸做直线运动，马达做旋转运动。 2012 年新乡学院毕业论文 5 (3)控制元件 包括压力阀、流量阀和方向阀等，它们的作用是根据需要无级调节液压动机的速度，并对液压系统中工作液体的压力、流量和流向进行调节控制。 (4)辅助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括压力 表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件及邮箱等，它们同样十分重要。 (5)工作介质 工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液，它经过油泵和液动机实现能量转换。 (1)体积小、重量轻，例如同等功率液压马达的重量只有电动机的 10% 20%，因此惯性力较小。 (2)能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无级调速，且速度范围最大可达 1:2000（一般为 1:100） . (3)转向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换 。 (4)液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制。 (5)由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长。 (6)操纵控制简便，自动化程度高。 (7)容易实现过载保护。 (8)液压元件实现了标准化、系列化、通用化，便于设计、制造和使用。 (1)使用液压传动对维护的要求高，工作油要始终保持清洁。 (2)对液压元件制造精度要求高，工艺复杂，成本较高。 (3)液压元件维修较复杂，且需有较高的技术水平。 (4)液压传动对油温变化较敏感，这会影响它的 工作稳定性，因此液压传动不宜在很高或很低的温度下工作，一般工作温度在 60范围内较合适。 (5)液压传动在能量转化的过程中，特别是在节流调速系统中，其压力大，流量损失大，因此系统效率较低。 2012 年新乡学院毕业论文 6 （ 1）液压缸工作负载的计算 （ 2 （ 2 式中，压缸轴线方向上的外作用力 （ N） 压缸轴线方向上的重力 （ N） 动部件的摩擦力 （ N） 动部件的惯性力 （ N） R：液压缸的工作负载 （ N） 大液压缸参数： 外作用力： w 摩擦力： f 惯性力： 060/5() 9 6 00( （设其杆上升的速度为 5m/s） 故总负载力为： 7166 7392 0196 00 （ 2）液压缸工作压力的选定 由以上得到工作负载 R，再根据表 2 R 在 10000 到 20000N 之间，所以选择系统压力为 3 2012 年新乡学院毕业论文 7 表 2(3)活赛式液压缸内径及活赛杆直径的确定 （ 2 （ 2 其中： d 为活塞杆直径 所以： 1041032518746 4 71 0 422 （ 4）液压缸的推力和流量计 算 大液压缸的推力计算 当液压缸的基本参数确定后，可以通过以下计算实际工作推力。 P=N） 式中， A：活塞有效工处面积： P：液压缸工作压力。 所以， 在大液压缸的实际工作推力： 2408)10147(36 大液压缸的流量计算 在液压缸的基本参数确定后，可以通过以下计算实际工作流量。 负载（ N） 10d 时，要进行稳定性验算： 式中，压缸稳定临界力 P：液压缸最大推力 定性安性系数，2活塞杆计算柔 度 ：安装形式系数，取 0.7 l: 活塞杆长度 A：活塞杆的横截面积， )52(4 710) 所以， 21 为柔度系数， 102 ，因此只需校核强度。 则按压缩强度计算： 2 10355)4/(2 5 1 8 7/ 所以取 04 。 （ 6）液压缸壁厚的确定 一般，低压系统用的液压缸都是薄壁缸，缸壁可用下式计算： 2012 年新乡学院毕业论文 9 )62(）（)2/( p 式中， 缸壁厚度 试验压力 当额定压力 6时， %150 6时， %125 液压缸内径 , o n 安全系数，一般取 n=5 注：如果计算出的液压缸壁厚较薄时，要按结构需要适当加厚。 由 ，所以用 6， M P p 50 由上述已算出 D=147101 2 05/6 0 0/ 01202/(2/(66 所以液压缸壁厚度为 。 （ 7） 液压缸缸底 和缸盖的计算 缸底厚度的计算 对于大缸底有油孔的： )72)(222 中 h 缸底的厚度（ 2D 缸底止口内径 （ P 缸内最大工作压力 )10( 6 材料许用应力 )10( 6 2012 年新乡学院毕业论文 10 0d 缸底开口的直径（ 所以 。0147()10147( 缸盖厚度 缸盖厚度的设计与缸底的厚度一样： h=接方式：把缸底与缸盖焊接在缸体上，这样的方法比较简单方便。 （ 8）液压缸外径的计算 液压缸的长度一般由工作行程长度确定，但还要注意制造工艺性和经济性。 D。：是缸体外径。 由 638214720 由上面可以知液压缸的长度过 0+D/2 式中， H：最小导向长度（ m） L:液压缸最大工作行程（ m） D：液压缸内径（ m） 所以 H 0+=m) 取 H=活塞与缸体的密封方式 密封方式采用 O 形密封，这类密封为挤压密封，结构简单，安装方便，空间小，使用范围广，适用所选系统的工作压力。 活塞与缸体的密封图如下图 图 封 (11)活塞杆的导向装置 活塞杆的导向装置如下图 2012 年新乡学院毕业论文 12 104225118,5147图 （ 12） 液压缸主要零件的材料和技术要求 液压缸主要零件的材料和技术要求如表 2 表 2零件名 材料 技术要求 缸体 45 号无缝钢管 表面镀铬，层厚30 50盖 45号钢 D2 塞 耐磨铸铁 质硬度 要时高频焠火 45 50 B. 表面直线度在 500塞杆 45号钢 2012 年新乡学院毕业论文 13 （ 1）活赛式液压缸内径及活赛杆直径的确定 由连通器原理：221 （ 2 设 1F =100N NR 00 NR NR m 960/5)( 0 0( 总负载力： 299201000 由（ 1得 )92(1291042518722 D所以 18 71 291 04 2 （ 2）小液压缸的推力计算 由上述计算大液压缸的方法： 同理可得 为 00总负载力： 39 由表 2以 )102(小 7 6)36 （ 3）小液压缸的流量计算 2012 年新乡学院毕业论文 14 同理上面大液压缸流量的计算，可把其工作流量计算出来： 12(32小（ 4）活塞杆直径的验算 其验算方法和大液压缸的活塞杆直径验算同理： )122( 同理 710) 所以 )132( r （上面 为 10） 此只需要校核强度，则按压缩强度计算 )142(10355)4(139 62 解得 ： 所以， d= （ 5）小液压缸壁厚的确定 同上面的大液压缸的设计也采用薄壁缸，缸壁可以用以下方式： )2/( DP p (m) （ 2 其中， 当额定压力 6时，用 %150 6时，用 %125所以用 6得 M P 50 2012 年新乡学院毕业论文 15 所以， ， )162(101205/600/ 60 0 0 0 3 1 2 01202(72)(2/(66 所以，其壁厚为 。 （ 6）液压缸缸底和缸盖的计算 缸底厚度的计算 对于小缸底有油孔的： )182)(222 中 h 缸底的厚度（ 2D 缸底止口内径 （ P 缸内最大工作压力 )10( 6 材料许用应力 )10( 6 0d 缸底开口的直径（ 所以 因为有些小，所以取 h=10 缸盖厚度 缸盖厚度与缸底的厚度一样： h=10接方式：把缸底与缸盖焊接在缸体上，这样的方法比较简单方便。 （ 7）小液压缸外径的计算 由 52小0 由上面得知，小液压缸的长度 L 错误 ! 未 找 到 引 用 源 。 (2所以 错误 !未找到引用源。 (2把 D=147 H=800 代入得 错误 !未找到引用源。 >207 大液压缸壁厚 h=8 取 错误 !未找到引用源。 =管壁厚和大液压缸相同 h=8料和液压缸相同。 （ 1）方向控制阀 方向控制阀是控制液压系统中油液流动方向的，它为单向阀和换向阀两类。单向阀有普通单向阀和液控单向阀两种。 （ 2）普通单向阀 普通单向阀简称单向阀，它的作用是使用油液只能沿一个方向流动，不许反向倒流。图 示，为直通式单向阀的结构及图形符号。压力油从 入时，克服弹簧 3作用在阀 芯 2上的力，使阀芯 2向右移动，打开阀口，油液从 流向 压力油从 流人时，液压力和弹簧力将阀芯压紧在阀座上，使阀口关闭，液流不能通过。 2012 年新乡学院毕业论文 19 1 2a b 3P 1 P 2P 2P 1(a) 结构原理图 (b) 图形符号1 2 3图 单向阀的弹簧主要用来克服阀芯的摩擦阻力和惯性力，使阀芯可靠复位，为了减小压力损失，弹簧钢度较小，一般单向阀的开启为 换上刚度较大的弹簧，使阀的开启压力达到 可当背压阀 使用）。 （ 3）背压阀 为了液压缸不超过最高允许压力 要在回油路上并联一个 需将 阀的开启压力达到 可当背压阀使用。这样，当压力超过 压阀自动打开泄荷，使液压缸免受损坏。 2012 年新乡学院毕业论文 20 3液压千斤顶常见的故障与维修 液压千斤顶在生活中非常普遍，也经常性会出现故障，本文结合日常生活所遇到的问题给出了解决的方案如下表 3 表 3液压千斤顶常见故障及处理方法 问 题 原 因 解 决 方 式 千斤顶无法顶升， 顶升缓慢或急速 泵浦油箱 油量太少 依照泵浦型号添加所需液压油 泵浦泄压阀 没有上紧 上紧泄压阀 油压接头 没有上紧 确定上紧油压接头 负载过重 依照千斤顶额定负载使用 油压千斤顶 组内有空气 将空气排出 千斤顶柱塞 卡死不动 分解千斤顶检修内壁及油封 千斤顶顶升但无法持压 油路间没有锁紧 漏油 上紧油路间所有接头 从油封处漏油 更换损坏油封 泵浦内部漏油 检修油压泵浦 千斤顶无法回缩， 回缩缓慢及不正常 泵浦泄压阀 没有打开 打开泵浦泄压阀 泵浦油箱 油量过多 依照泵浦型号 存放所需液压油 油压接头 没有上紧 确定上紧油压接头 油压千斤顶 将空气排出 2012 年新乡学院毕业论文 21 组内有空气 油管内径太小 使用较大内径油管 千斤顶回缩 弹簧损坏 分解千斤顶检修 电动油压泵浦无法起动 电源没接或开 检查电源、开关 继电器、开关 或碳刷可能损坏 检查更换损坏零件 电源安培数不够 增加另一个电源回路 马达电流安培数过高 马达损坏 更换马达 泄压阀设定不当 重新设定泄压阀压力 齿轮泵浦 内部损坏 检修齿轮泵浦 液压油流入马达部位 齿轮泵浦轴心 油封损坏 拆开马达及齿轮泵浦更换损坏油对 泵浦无法轮油、 使千斤顶柱塞完全伸出或柱塞伸出有抖动现象 泵浦油箱 油量太少 在千斤顶完全缩回时， 依照泵浦型号添加所需液压油 泵浦油位内有异物阻塞或过滤器 检查并清洁过滤器 阻塞从泄压阀 没有上紧 油压接头 没有上紧 确定上紧油压接头 液压油温度太低或黏度太高 更换适当液压油 油压千斤顶 组内有空气 将空气排出 泄压阀松动 检查并上紧 2012 年新乡学院毕业论文 22 结论 ： 毕业设计是大学学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的学习机会，通过这次对液压千斤顶理知识和实际设计的相结合，锻炼了我的综合运用所学专业知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高了我查阅文献资料、设计手册、设计规范能力以及其他专业知识水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力以及耐力也都得到了不同程度的提升。 这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在，提高是有限的但却是全面的，正是这一次毕业设计让我积累了许多 实际经验，使我的头脑更好的被知识武装起来，也必然让我在未来的工作学习中表现出更高的应变能力，更强的沟通力和理解力。 顺利如期的完成本此毕业设计给了我很大的信心，让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心，但同时也发现了自己的许多不足与欠缺，留下了些许遗憾，不过不足与遗憾不会给我打击只会更好的鞭策我前行，今后我更会关注新科技新设备新工艺的出现，并争取尽快的掌握这些先进知识，更好的为祖国的四化服务。 2012 年新乡学院毕业论文 23 参考文献 : 1胡世超 .液压与气动技术，郑州：郑州大学出版社 ， 2周亚，程友斌等 .机械设计基础，上海：化学工业出版社， 3魏增菊，李莉等 .机械制图，北京：科学出版社， 2007. 4刘建华 ,杜鑫等 .机械设计课程设计指导，上海：化学工业出版社， 5肖珑 .液压与气压传动技术，西安：西安电子科技大学出版社， 2007. 6丁树模 ,丁问司等 .液压传动，北京：机械工业出版社， . 7李洪人 .液压控制系统，北京：国防工业出版社， 1990. 8邹建华，吴定智，许晓明等 .液压与 气动技术基础，武汉：华中科技大学出版社， 2006. 9张群生 .液压与气压传动， 北京： 机械工业出版社， 2008. 10张利平 .液压与气动技术实用问答，上海：化学工业出版社， 2007. 11周士昌 .液压系统设计图集，北京：机械工业出版设， 2005. 12雷天觉 .液压工程手册 M，北京 1990. 2012 年新乡学院毕业论文 24 致谢： 大学三年即将结束，在这短短的三年里，让我结识了许许多多热心的朋友、工作严谨教学相帮的教师。毕业设计的顺利完成也脱离不了他们的热心帮 助及指导老师的精心指导，在此向所有给予我此次毕业设计指导和帮助的老师和同学表示最诚挚的感谢。 首先，向本设计的指导老师 贾焕丽老师表示最诚挚的谢意。在自己紧张的工作中，仍然尽量抽出时间对我们进行指导，时刻关心我们的进展状况，督促我们抓紧学习。老师给予的帮助贯穿于设计的全过程，从借阅参考资料到现场的实际操作，她都给予了指导，不仅使我学会书本中的知识，更学会了学习操作方法。也懂得了如何把握设计重点，如何合理安排时间和论文的编写，同时在毕业设计过程中，她和我们在一起共同解决了设计中出现的各种问题。 其次，要向给 予此次毕业设计帮助的老师们，以及同学们以诚挚的谢意，在整个设计过程中，他们也给我很多帮助和无私的关怀，更重要的是为我们提供不少技术方面的资料，在此感谢他们，没有这些资料就不是一个完整的论文。 另外，也向给予我帮助的所有同学表示感谢。 总之，本次的设计是老师和同学共同完成的结果，在设计的一个月里，我们合作的非常愉快，教会了大我许多道理，是我人生的一笔财富，我再次向给予我帮助的老师和同学表示感谢！