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河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
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)也是對大學(xué)生四年來所學(xué)
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)。首先對液壓升降舞臺(tái)作了簡單的概述；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。最后簡單的說明了液壓升降舞臺(tái)的安裝與維護(hù)。目前，液壓升降舞臺(tái)正朝著長距離，高速度，低摩擦的方向發(fā)展，近年來出現(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,目前我國與國外先進(jìn)水平相比仍有較大差距,國內(nèi)在設(shè)計(jì)制造液壓升降舞臺(tái)過程中存在著很多不足。
Abstract
The 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。
目錄
前 言 1
1緒論 3
1.1液壓傳動(dòng)發(fā)展概況 3
1.2液壓技術(shù)的應(yīng)用與特點(diǎn) 4
1.2.1液壓技術(shù)的應(yīng)用 4
1.2.2液壓傳動(dòng)的特點(diǎn) 6
1.2.3液壓系統(tǒng)的組成 6
2液壓升降舞臺(tái)結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 8
2.1 升降舞臺(tái)簡介 8
2.2 升降舞臺(tái)投影圖 9
2.3液壓升降舞臺(tái)的方案的確定 10
2.3.1升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng) 10
2.3.2 常用升降機(jī)構(gòu)比較 10
2.3.3 升降臺(tái)機(jī)構(gòu)形式 11
2.3.4 臺(tái)面結(jié)構(gòu) 12
3單層升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算（左側(cè)） 13
3.1單層升降舞臺(tái)水平運(yùn)動(dòng)部分設(shè)計(jì) 13
3.1.1 確定液壓系統(tǒng)的工作要求 13
3.1.2 分析液壓系統(tǒng)的工況 13
3.2單層升降舞臺(tái)垂直部分的設(shè)計(jì) 14
3.2.1確定液壓系統(tǒng)的工作要求 14
3.2.2 分析液壓系統(tǒng)的工況 15
3.3確定液壓缸的主要參數(shù) 15
3.4 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 18
3.5 選擇液壓元件 19
3.6 液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算 21
3.6.1 系統(tǒng)壓力損失計(jì)算 21
3.6.2 系統(tǒng)發(fā)熱及溫升計(jì)算 25
4升降舞臺(tái)三層液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 29
4.1確定液壓系統(tǒng)的工作要求 29
4.2 分析液壓系統(tǒng)的工況 29
4.3確定液壓缸的主要參數(shù) 29
4.4 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 32
4.5 選擇液壓元件 32
4.6 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 34
5液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析 38
5.1液壓回路的選擇 38
5.1.1 確定供油方式 38
5.1.2 確定調(diào)速方法 38
5.1.3速度換接回路的選擇 38
5.1.4換向回路的選擇 39
5.1.5壓力控制回路的選擇 39
5.1.6其他回路的分析與選擇 39
5.1.7 舞臺(tái)升降液壓系統(tǒng)工作原理 41
5.1.8液壓系統(tǒng)組成及工作原理 41
5.2 液壓元件的選擇 42
5.2.1 液壓泵的選擇 42
5.2.2 液壓閥的選擇 43
5.2.3蓄能器的選擇 47
5.2.4其它輔助元件的確定 47
5.3 液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算 48
5.3.1 判斷流動(dòng)狀態(tài) 48
5.3.2 壓力損失 49
5.3.3 局部壓力損失（油液流經(jīng)閥的損失） 49
5.4 壓力閥的調(diào)整壓力及各壓力繼電器的調(diào)定值： 49
6升降舞臺(tái)液壓系統(tǒng)的安裝調(diào)試、使用與維護(hù) 51
6.1液壓系統(tǒng)的安裝 51
6.1.1系統(tǒng)安裝前注意事項(xiàng) 51
6.1.2 系統(tǒng)安裝時(shí)注意事項(xiàng) 51
6.1.3 系統(tǒng)的安裝方法 53
6.1.4 系統(tǒng)典型部件的安裝 54
6.2 液壓系統(tǒng)的調(diào)試 56
6.2.1調(diào)試的目的 56
6.2.2調(diào)試的步驟 56
6.2.3調(diào)試的主要內(nèi)容 57
6.3使用維修時(shí)的注意事項(xiàng) 59
7液壓系統(tǒng)污染的控制 62
7.1污染的控制 62
7.1.1污染物種類和來源 62
7.1.2油液污染的控制 63
7.2泄漏控制 64
7.3泄漏控制 67
8結(jié)束語 69
致 謝 71
參 考 書 目 72
的知識(shí)系統(tǒng)總結(jié)和綜合應(yīng)用。現(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，可以說我們在做一次過渡性的嘗試。
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。為我們在以后的實(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)際問題打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),而且還有助于我們分析問題和創(chuàng)造性的解決問題的能力，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)相對于機(jī)械傳動(dòng)來說，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)末德國制成了液壓龍門刨床，美國制成了液壓轉(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，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，液壓行業(yè)對于計(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。
我國的液壓工業(yè)開始于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，后來又用于拖拉機(jī)和工程機(jī)械。自20世紀(jì)60年代開始，從國外引進(jìn)液壓元件生產(chǎn)技術(shù)，問時(shí)自行設(shè)計(jì)液壓產(chǎn)品。我國生產(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，我國在消化、推廣國外先進(jìn)液壓技術(shù)的同時(shí)，大力開展國產(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，我國的液壓元件和液壓產(chǎn)品與國外先進(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、吸收國外最先進(jìn)的液壓技術(shù)和產(chǎn)品，并對我國觀正生產(chǎn)的液壓產(chǎn)品進(jìn)行整頓，合理調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，大力開展產(chǎn)品國產(chǎn)化工作?？梢灶A(yù)見，我國的液壓技術(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，液壓技術(shù)發(fā)展非?？?，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)和國防等各個(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，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速度的無級(jí)凋節(jié)，而且調(diào)速范圍大，并且對速度的調(diào)節(jié)還可以在工作過程中進(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)過載保護(hù)．能實(shí)現(xiàn)自潤滑，使用壽命長；
(5)按壓裝置易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，可以很方便地對液體的流動(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，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)效率相對低；
(3)液壓傳動(dòng)對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)簡介
舞臺(tái)升降臺(tái)是劇場演出過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)能滿足劇場要求：靜載荷400kg/㎡，動(dòng)載荷200kg/㎡。
目前，國內(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，這對載人升降臺(tái)是一很好的優(yōu)點(diǎn)，或者說是必須。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定的絲杠長度較長，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，不能簡單套用，必須解決好以下問題：
（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)載變化對速度產(chǎn)生的影響，確保機(jī)構(gòu)無沖擊地平穩(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)過計(jì)算，得出上升過程中液壓缸無桿腔工作壓力約為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。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。
基于以上分析，本設(shè)計(jì)主要是對舞臺(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。
3.1.2 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：
（+)/
N
工進(jìn)階段：
N
快進(jìn)或快退階段：
653.3N
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
6553.3
3.2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。
3.2.2 分析液壓系統(tǒng)的工況
工進(jìn)階段：
F===6553.3N
工退階段：
F==6553.3N
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
6553.3
3.3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
m
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。
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
mm
查得，符合活塞桿標(biāo)準(zhǔn)直徑系列，由mm, mm。算
出液壓缸無桿腔有效工作面積為cm2，有桿腔有效工作面積為
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)速度
則
< <
能滿足低速穩(wěn)定性要求。
3.計(jì)算液壓缸得工作壓力 流量和功率
（1）計(jì)算工作壓力
根據(jù)有關(guān)資料，系統(tǒng)的背壓在0.5～0.8MPa范圍內(nèi)選取。暫定：工進(jìn)的背壓
=0.8MPa;快速時(shí)背壓＝0.5MPa。液壓缸在工作循環(huán)各階段的工作壓力P按
下面的公式計(jì)算得出。
工作進(jìn)給階段：
MPa
快速退回階段：
MPa
差動(dòng)快進(jìn)階段：
MPa
（2）計(jì)算液壓缸的輸入量
根據(jù)快進(jìn)快推速度0.075m/s，計(jì)算液壓缸各階段所應(yīng)輸入的流量。
工進(jìn)階段：
m3/s
L/min
快退階段：
cm2/s、
=18L/min
快退階段：
-)
=0.00029cm2 /s
=17.3L/min
（3）計(jì)算液壓缸的輸入功率
工進(jìn)階段：
P=pQ=0.49×16=7.84W=0.00784kW
快退階段：
P=pQ=1.11×0.3×1000=33W=0.333kW
快進(jìn)階段：
P=pQ=0.69×0.23×1000=200.1W=0.2kW
將以上計(jì)算得出的壓力，流量和功率值列在表三中
表3－4壓缸在各工作階段的壓力，流量和功率
階段
工作壓力P/MPa
輸入流量Q/(L/min)
輸入功率P/kW
工進(jìn)階段
0.49
0.94
0.00784
快速退回
1.11
18
0.333
快速前進(jìn)
0.69
17.3
0.2
3.4 擬定液壓系統(tǒng)原理圖
圖3-1左側(cè)液壓缸工作示意圖
3.5 選擇液壓元件
1. 選擇液壓泵
已知液壓缸的工作壓力在快退階段最大。設(shè)進(jìn)油路壓力損失∑?p=0.5MPa，則液壓泵的最高工作壓力為：
MPa
將表二中的流量值代入公式中，（其中為系統(tǒng)的泄漏修正系數(shù)，一般取為=1.1~1.3)分別求出快進(jìn)及工進(jìn)階段的供油量。
快進(jìn)快退時(shí)泵的供油量為：
=1.1×18L/min=19.8L/min
工進(jìn)時(shí)泵的流量為：
=1.1×0.94L/min=1.04L/min
考慮到節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，溢流閥的性能特點(diǎn)。應(yīng)加上溢流閥穩(wěn)定工作時(shí)的最小溢流量一般取為3L/min。
選擇=25ml/min的TB1型的單聯(lián)葉片泵，額定轉(zhuǎn)速=960r/min。則泵的額定流量為：
==25×960×0.9×0.001 L/min =21.62L/min
由表二看出，快退階段的功率最大。所以根據(jù)快退階段功率計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率。設(shè)快退時(shí)進(jìn)油路的壓力損失??p＝0.21MPa。液壓泵的總效率為p=0.7,則電動(dòng)機(jī)功率為：
=
=673w
查電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品樣本，選用Y901－6型異步電動(dòng)機(jī)P＝1.11W,n=910r/min
圖3-2液壓泵站示意圖
2. 選擇液壓閥
根據(jù)所畫液壓系統(tǒng)圖，計(jì)算分析通過各液壓閥的最大油壓和最大流量，選擇各液壓閥的規(guī)格型號(hào)。
表3－4 液壓元件的規(guī)格型號(hào)
序 號(hào)
元件名稱
通過流量Q/(L/min)
規(guī)格型號(hào)
12
三位五通電磁換向閥
38
3SEF3Y-E10B
14
壓力繼電器
DP-63B
10
調(diào)速閥
13.82
AF3-Ea10B
11
背壓閥
0.48
YF3-10B
3. 選擇輔助元件
油管內(nèi)徑可參照所接元件的接頭尺寸確定，也可以根據(jù)管路的允許流速計(jì)算。
系統(tǒng)采18mm×1.6mm無縫鋼管。
油箱容量定位：
=(5~7)×19=95~133L
3.6 液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算
3.6.1 系統(tǒng)壓力損失計(jì)算
（1）快速退回時(shí)
快速退回階段的流量最大，并且液壓缸有桿腔進(jìn)油，故回油流量最大，是進(jìn)油量的1/c倍，即：1/C=1/0.44=2.27倍，進(jìn)回油路壓力損失應(yīng)分別計(jì)算。
1）進(jìn)油路
已知：管長≈2m;流量Q＝1050cm2/s=62.9L/min;管徑d=32mm;粘度v=0.20m2/s;密度ρ=900kg/m2。單向閥一個(gè)，=0.2MPa；換向閥一個(gè)，=0.2MPa；單向順序閥（反向流）一個(gè)，＝0.2MPa；直角彎頭一個(gè)，＝1.12。
由此可算得：
流速 v===131cm/s=1.31m/s
雷諾數(shù) Re= = =2096，屬層流；
沿程阻力系數(shù) λ＝ =0.036
沿程壓力損失
===0.002MPa
局部壓力損失
=?
=
+
=0.14MPa
進(jìn)油路總壓力損失：
＝+=0.002+0.14=0.142MPa
2) 回油路
已知：流量Q===2386cm3=143L/min;管長l≈1m;換向閥一個(gè)，
=0.2MPa;直角彎頭一個(gè)，＝1.12；其余與進(jìn)油路一樣。
由此可算得：
流速 =297cm/s=2.97m/s
雷諾數(shù) 4752,紊流；
沿程阻力系數(shù) λ＝0.3164Re?=0.3164×4752-=0.038
沿程壓力損失
=4713.7Pa=0.0047MPa
局部壓力損失
=＋
=
=0.12MPa
回油路總壓力損失
＝+=0.0047+0.12=0.125MPa
（2）慢速折彎時(shí)
從快速退回行程的壓力損失計(jì)算可看出，沿程壓力損失與局部壓力損失相比很小。在慢速折彎行程，流量更小，使得沿程壓力損失更小，故可忽略不計(jì)，只考慮局部壓力損失。
進(jìn)油路：
已知：流量Q=542cm2/s=32.5L/min；其余與前相同。
由此可算得：
進(jìn)油路壓力損失為
= + ?+
+
=0.2×+0.2×
+
=0.03MPa
2) 回油路
已知：流量Q=542×0.44=238cm2/s=14.28L/min，單向順序閥（正向流），＝0.3,其余從前。
由此可算得：
回油路壓力損失為:
=
=++
=0.2×+
+0.3×
=0.004MPa
3) 系統(tǒng)壓力的調(diào)節(jié)
對工作行程（慢速折彎）時(shí)系統(tǒng)壓力的調(diào)節(jié)如下：
安全閥調(diào)節(jié)壓力為
>++
=+0.004×
=Pa=24.35MPa
單向順序閥調(diào)節(jié)壓力為：
P>-
=-4000=0.75×Pa=0.75MPa
3.6.2 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；
慢速折彎
啟動(dòng)時(shí)初壓 ==1.25s
終壓 ===0.83s
快速退回 ＝=3.77s
循環(huán)周期 T=+++
=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 ≈0
慢速，初壓
≈ ==0.3kW
終壓 該段較復(fù)雜，可從速度，負(fù)載循環(huán)圖來求均值：
=Fv
=（1000000+5×10000)×（0.012＋0）×2×2
=3150w=3.15kw
快速退回≈0.87=0.87×0.91=0.79kW
從壓力，流量循環(huán)圖求各階段液壓泵輸入流量。
快速下降：=1.1×62=68.2L/min=1137cm2/s
=+=0+0.142=0.14MPa
(近似用快退工況壓力損失數(shù)據(jù)）
===187W
慢速折彎，初壓
==1.1×32.5=35.75L/min=596cm2/s
==0.61+0.04=0.65MPa
===456W
終壓
=
==17.88L/min=298cm2/s
=
=12.76+0.03=12.8MPa
==4488W
快速退回：
=
=0.83+0.142=0.97MPa
=
=1.1×62.9=62.19L/min=1153cm2/s
==1316W
系統(tǒng)的發(fā)熱量為：
H=[(-)+(-)+(-)
+(-)]/T
=[(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
=0.347kW
2）系統(tǒng)熱平衡溫度計(jì)算
設(shè)油箱邊長比為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/m2
室內(nèi)環(huán)境溫度為30攝氏度，系統(tǒng)熱平衡溫度為
=+ =30+=43
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)
=0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)為=0.1。
4.2 分析液壓系統(tǒng)的工況
工進(jìn)階段：
F===6553.3N
工退階段：
F==6553.3N
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
6553.3
4.3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=110mm
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算出液壓缸無桿腔有效工作面積為
＝==50.24cm2
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
==25cm2<<
能滿足低速穩(wěn)定性要求。
3.計(jì)算液壓缸的工作壓力 流量和功率
1）計(jì)算工作壓力
根據(jù)有關(guān)資料，系統(tǒng)的背壓在0.5～0.8MPa范圍內(nèi)選取。暫定：工進(jìn)時(shí)背壓=0.8MPa;液壓缸在工組循環(huán)各階段的工作壓力P按下面的公式計(jì)算得出。
工作進(jìn)給階段：
=+
=+=1.1MPa
工作退回階段
=+＝＋94.99×0.5××50.24
=2.3MPa
2）計(jì)算液壓缸的輸入流量
根據(jù)最大工進(jìn) 工退速度V=0.002m/s。計(jì)算液壓缸各階段所應(yīng)輸入
的流量。
工進(jìn)階段：
==94.99×0.0001×0.002=0.02×0.001m/s=1.2L/min
工退階段：
==94.99×0.0001×0.002=0.02×0.001m/s=1.2L/min
3）計(jì)算液壓缸的輸入功率
工進(jìn)階段
==1.11×0.02×1000=22.2W=0.0222kW
工退階段
==1.11×0.02×1000=22.2W=0.0222kW
將以上計(jì)算得出的壓力 流量和功率值列于表二中
表4-2 液壓缸在各工作階段的壓力 流量和功率
階段
工作壓力P/Ma
輸入流量Q/(L/min)
輸入功率P/kw
工作進(jìn)給
1.11
1.2
0.0222
工作退回
1.11
1.2
0.0222
4.4 擬定液壓系統(tǒng)原理圖
豎直升降液壓系統(tǒng)原理圖
4.5 選擇液壓元件
1.選擇液壓泵
已知：液壓缸的工作壓力在工作進(jìn)給階段最大。設(shè)進(jìn)油路壓力損失=0.5MPa，則液壓泵的最高工作壓力為
≥+=(1.11+0.5)MPa=1.61MPa
在泵的最高工作壓力上，則考慮再加上25%的壓力儲(chǔ)備，所以泵的額定壓力應(yīng) 為
＝1.61＋1.11×25%＝1.88MPa
將表4-2中的流量值代入公式≥中（其中k為系統(tǒng)的泄漏修正系數(shù)，一般取為=1.1~1.3)分別求工進(jìn)與工退階段的供油量。
工進(jìn)時(shí)泵的流量為：
≥=1.1×1.2=1.32L/min
工退時(shí)泵的流量為：
≥=1.1×1.2=1.32L/min
考慮到節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中溢流閥的性能特點(diǎn)，應(yīng)加上溢流閥穩(wěn)定工作時(shí)的最小溢流量。溢流量一般取為3L/min。
查產(chǎn)品樣本選用排量為V=6ml/r的PB1型的單聯(lián)葉片泵。則泵的額定流量為：
==6×0.001×960×0.9=5.18L/min
設(shè)工進(jìn)時(shí)進(jìn)油路的壓力損失為=0.2MPa，液壓泵的總效率為=0.7，則電動(dòng)機(jī)的功率為：
=
==161.57W
查電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)手冊，選用YB801-24的異步電動(dòng)機(jī)p=0.55k n=1390 r/min 。
液壓泵站工作原理圖
2.選擇輔助元件
油箱內(nèi)徑可參照所接元件的接頭尺寸確定，也可以根據(jù)管路的允許流速計(jì)算。本系統(tǒng)采用18mm×1.6mm無縫鋼管。
油箱容量定為：
=(5~7)×6=30~42L
4.6 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算
1 系統(tǒng)壓力損失估算
1）快進(jìn)時(shí)液壓缸差動(dòng)連接，進(jìn)油路壓力總損失為
=+
+
=0.2×+0.5×+0.3×
有桿腔與無桿腔的壓力差：
=-
=0.5×+0.2×+0.3× =0.046+0.029+0.199
=0.274MPa
2）工進(jìn)
進(jìn)油路的總損失為：
=0.5×＋0.5×+0.3×
=0.8MPa
液壓缸回油腔的壓力P2為
=0.5×+0.6+0.3×=0.637MPa
考慮到壓力繼電器的動(dòng)作壓力比系統(tǒng)工作壓力髙0.5MPa，因此溢流閥的調(diào)定
壓力為：
>+ + =3.75+0.5×+0.5+0.5
=4.75MPa
3）快退
進(jìn)油路壓力總損失為：
=0.2×+0.5×=0.082MPa
回油路總壓力損失為：
=0.2×+0.5×
+0.2×
=0.592MPa
則快退階段，液壓泵的工作壓力Pp為
=+=(1.5+0.082)=1.582MPa
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：
==0.0278kW
發(fā)熱功率為：
=0.556-0.0278=0.529kW
油箱散熱面積 A=6.5V=2.85m2
溫升：==22.8
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。
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、對污染敏感度小、噪聲低，但粘度對效率的影響較大結(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，缸2無桿腔的油液經(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)簡單、工作可靠，但只適用于兩缸載荷相差不大的場合，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)工作過程中的壓力變化來使執(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)行元件開始動(dòng)作。行程控制可利用行程閥和行程開關(guān)來實(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、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)換向閥5用于卸荷，過濾器6的過濾精度為10，用于回油過濾，當(dāng)回油壓力超過0.3時(shí)系統(tǒng)報(bào)警，此時(shí)應(yīng)更換過濾器的濾芯。
5.1.8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，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，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)場場地有限，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)對液壓系統(tǒng)的工況分析來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）=4.2
（2）液壓泵的最大供油量：
取K=1.1 則：=1.1=1.1×39.1=43
查《液壓元件產(chǎn)品樣本》手冊，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 KW
（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，。
則：
式中：——液壓泵的總效率，查表取=0.7
——液壓泵的最大工作壓力（）
——液壓泵的額定流量（）
所以：=4.7 （KW）
查手冊選擇Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，Y132M—4型，額定功率=7.5 KW
同步轉(zhuǎn)速。
5.