剪叉式液压升降机.docx

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剪叉式液压升降机

摘要

剪叉式升降平台作为作为一种平面升降机械，主要用于抬升重物，在很多领域都有着广泛的用途，如用作货场装卸货物的升降台、各种工程中操作人员的工作平台等等。

剪叉式液压升降平台是一种结构比较简单、举升力大、升降平稳、噪音低、操作方便、维修简便，并可以停留在升降范围内的任意位置上的一种广泛应用的升降平台。

它目前广泛的应用在各行各业，是一种货物装卸流通领域中较为理想合理的升降平台。

液压系统是剪叉式液压升降平台的驱动和控制部分，通过液压缸驱动剪叉改变幅度，完成升降任务，通过平衡阀、调速阀和溢流阀的控制作用，完成调速、保压、制动、平衡的功能。

本次设计主要进行了升降平台功能特点分析求解，升降平台总体布局方案和主要性能参数确定，各机构和各部分的结构方案设计，主要控制方案设计，上、下台架机构、剪叉机构设计计算，整机稳定性、可靠性验算。

该课题属于横向课题。

为保证仓储区域属于易燃、易爆等场所。

要求安全、可靠，自动化程度高。

为保证仓储区域管理人员的人身安全和提高升降物品的安全性，采用无人化作业方式，安全装置及各种电器保护装置齐全、可靠、，便于操作和维修。

关键词：

液压升降平台；剪叉；液压缸；上平台；底座

ABSTRACT

Scissors-styletake-offandlandingplatformasaplanemovementsmachinery,mainlyusedforliftingheavyobjects,inmanyfieldshaveawiderangeofuses,suchasloadingandunloadingcargofreightyardfortheliftingplatform,operatinginvariousprojectsoftheworkplatform,andsoon.Scissorshydraulicliftingplatformisarelativelysimplestructure,theliftingforce,asmoothtake-offandlanding,lownoise,easytooperate,maintenanceissimple,andcanremaininthetake-offandlandinganywherewithinthescopeofawiderapplicationofthetake-offandlandingplatform.Itiscurrentlywidelyusedinvarioustradesandindustries,isacargoflowintheareamoredesirableandreasonabletake-offandlandingplatform.Hydraulicsystemisthescissors-tapehydraulicliftingplatformforthedriveandcontrolofthehydrauliccylindersdrivenliftingtasks,throughbalancevalve,reliefvalveandthegovernorvalvecontrolthegovernorcompleted,Packing,brakingandbalancefunction.Thedesignforthemainfeaturesofthetake-offandlandingplatformforanalysis,thetake-offandlandingplatformforthegenerallayoutprogramsandidentifykeyperformanceparameters,agenciesandpartsofthestructureoftheprogramdesign,themaincontrolprogramdesign,on-stepdown,scissorsmechanismdesignandcalculationWithtwostability,reliabilitychecking.

Thetopicofcross-cuttingissues.Thetake-offandlandingplatformforregionaloperationsareflammable,explosive,andotherplaces.Requiresafe,reliablehighdegreeofautomation.Inordertoensureregionalwarehousemanagementandimprovethepersonalsafetyofmovementsofgoodssafety,useofunmannedoperations,securityinstallationsandallkingsofelectricalprotectiondevicecomplete,reliableandeasytooperateandmaintenance.

Keywords:

hydraulicliftingplatform;scissors;hydrauliccylinder;ontheplatformbase.

一、前言

在这个科技大发展的时代下，许多企业为了提高生产速度，想法设计了可以减少人力物力并且能够更好完成任务的设备，其中就有许多地方用的双剪式液压升降平台。

双剪式液压升降平台是一种升降性能好，适用范围广的举升机构。

它的剪叉式机械结构，使升降台起升有较高的稳定性，可用于仓库装卸货物、机场装卸货物、与叉车配套使用等。

双剪式液压升降平台有很多优点：

1.首先液压式升降平台成本低，大部分的液压元件实现了标准化、系列化、通用化，可以直接从市场上买质量可靠的标准件。

2.液压装置相对来说体积小，重量轻，惯性小，结构紧凑，反应快，运行平稳。

3.液压装置可以实现自动化，可以平稳的停在其范围内的任意高度。

4.由于液压装置的体积小、重量轻，双剪式液压升降平台便于使用和移动。

液压传动虽然存在许多优点，但也存在一些缺点:

1、液压传动以液体作为工作介质，在液压元件相对运动中无法避免泄漏，再加上液体压缩性，难以实现严格的传动比。

2、液体传动的工作和温度有关，液压系统不宜在很高和很低的温度下工作。

3、液压系统的工作目前还不如电力和机械传动稳定。

4、液压元件的制造精度要求高，使用、维护要求有一定的专业知识和较高的技术水平，成本较高，故障原因较难确定。

近年来，我国的科技水平不断提高，但与世界上的水平还有一定差距，每年还要进口很多仪器。

新中国成立以后，我国的液压技术才开始发展起来，1952年，试制出我国第一个液压元件--齿轮泵，目前，我国已经可以为机械部门提供比较齐全的液压产品，但与国际水平还有不少差距。

在国外应用升降平台是很普及的，如日本、德国、美国、英国等国家已经有几十年的升降平台史。

在英国uk起重有限公司生产的配套笼车搬运装卸是一种先进的升降技术；在日本大多数升降平台应用在仓库中高站台运送叉车上下站用。

国内的升降平台起步比外国晚，主要用于高空作业和生产流水线中配套使用等。

国内生产剪式液压升降平台的厂家主要有广州高昌、福州强伦、汉麦克森等。

虽然升降平台的生产单位较多，但应用在商业系统装卸货物方面，据不完全了解还没有一家专业生产创造厂家。

所以，国内的升降平台还有很大的市场。

二、升降机的设计要求

1.剪叉式液压升降机的工作环境要求相对较高，其工作台面必须与地面保持相对水平，因此，所有的机场，码头都是平整的地面。

2.传动方式的选择。

传动方式分为机械传动和液压驱动。

纯机械的升降方式成本太高，液压传动相对来说便宜，液压传动的大部分零件都可以在市场上买到，当然，必须买质量可靠的。

机械传动和液压传动相比，安全性更高，但是机械传动需要更多的动力，各类固定零件损坏很严重，而且不好买。

当然，液压传动的液压升降机的研发难度相对较大。

3、升降机的安全保障

在这个现代化的快节奏中，各种运输装卸越来越多，飞机也越来越多，升降机的市场需求也越来越大。

升降机的安全受很多国家关注，有的国家还设定了专门的规章制度来预防此类事件的发生，或至少使此类安全事件发生的可能性降到最低。

该升降平台作业区域属于机场、码头、等场所。

要求安全、可靠，自动化程度高。

为保证仓储区域管理人员的人身安全和提高升降物品的安全性，安全装置及各种电器保护装置齐全、可靠，便于操作和维修。

为保证操作物品及周围环境的安全，要求该平台运行平稳、可靠性好。

该设计要在保证可靠性的前提下，尽量减轻机构重量和提高机构刚性为原则；在具体机构设计上贯彻标准化、通用化的原则。

在现代，有很多劣质产品，但升降机大部分都涉及到人身安全，所以我们要设计出更安全可靠的升降机。

以下列举了最重要的几项设计时应考虑的问题。

（1）升降机应能承受过载实验，我们设计的升降机在最大承载能力150%的载荷下，升降机无任何永久变形和损坏。

（2）升降机运行应采用两种控制机制，采用双保险，为了防止误操作，需设置总开关。

（3）所有的控制电路都采取保护装置，避免一个元件失效，升降机发生事故的危险。

（4）升降机的零件都装备上锁紧装置，避免零件损坏发生事故的危险。

4、液压系统的运行分析；

（1）查阅资料和调研，确定液压升降平台的总体方案设计；

（2）升降平台的结构和主要性能参数的确定；

（3）液压升降平台各个结构的设计；

（4）剪叉机构、液压机构的计算；

（5）安全性验证。

5、本课题的难点

（1）计算液压缸的最大推力和液压缸的位置；

（2）计算在极限载荷下剪叉和上平台的变形，校核它们的强度；

（3）为平台设计一个合格的、液压性能好的液压系统；

（4）选择材料及加工工艺。

6、本次设计技术参数如下：

双剪叉式，额定载重量1000kg，最低高度500mm，最高高度2000mm，工作台长1200mm，宽800mm。

三、设计安排

3.1整体分析

该升降台主要有两部分组成：

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。

剪叉式液压升降机采的动力系统是电动机—液压泵，电动机在通电情况下带动液压泵向外做功，液压缸和剪叉结构组成了传动系统，其主要作用是将液压泵做的功传到升降平台上。

控制系统是整个升降机的控制部分，实现电动机的开关，控制升降平台的高低位置，使升降机便于工作人员方便安全使用。

升降平台用于载物或载人，在剪叉机构及控制系统的作用下，实现举升，下降或翻转，以完成其功能。

机架是整个升降机的框架，起支撑作用，用于支撑安装在上面的所有系统，从而构成一个完整的升降机。

还有的将液压升降机分为机械结构，液压系统和电气系统三个部分组成，机械结构由底座，架臂和工作台组成，而液压系统按其安装的方式又可分为内置和外置形式。

如图是双剪叉式液压升降平台的整体结构。

其中1是台面框架，2是上平台，3是剪叉，4是活动铰链，5是固定铰链，6为底座，7是液压缸。

在2和6的活动铰链处设有滑道，3和5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伸缩运动转化为平台的升降运动，2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。

3.2设计步骤

（1）台面框架的设计；

（2）上平台的设计；

（3）剪叉的设计和受力分析；

（4）液压系统的选择，液压泵的安装位置；

（5）下平台的设计；

（6）安全校检。

3.3工作原理

液压升降机的工作原理是：

在控制系统的控制下，电动机带动液压泵的工作，液压泵将电动机转化的机械能转化为液体的压力能。

通过液体作用在液压缸上，然后由液压缸转化为机械能作用在剪叉机构上。

通过剪叉机构将机械能作用在升降平台上，最终转化为物体的势能或动能，实现将人或重物举升或下放的功能。

其特点是：

工作运动快速平稳，安全系数大，结构轻便、噪音比较小，性能良好，便于维修，载重能力较大，适应范围广泛，能实现点动控制等[3]。

但是同时由于采用液压系统，安装时有不少的控制阀件，油路布局较复杂，在高压作用下油路有时还容易泄露等，使得生产成本较高。

四升降台的结构设计和计算

4.1上平台框架的设计

上平台框架是升降台平面的必不可少的一部分，主要用来保证工作人员的安全。

台面框架采用铝合金结构，这种结构具有重量轻，刚性好的特点。

铝合金台面由标准焊接而成,要求框架整齐。

台面框架的尺寸应与上平台相匹配，上平台的尺寸为1200mm*800mm，由于安全考虑台面宽架的尺寸应比台面小一点，所以台面框架的尺寸为1100mm*700mm。

4.2上平台的设计

平台应保证台面的平整性，对此，台面框架机械规范中对升降台平面的变形作了明确的规定:

升降台台面满载时，在长度方向的变形不得大于L/1OOOmm （L为长度尺寸），且其绝对变形量不大于12mm。

因此在设计平台时，首先应满足以上要求。

此外，平台的自身重量和高度也是必须考虑的因素。

为了减小驱动机功率，降低成本，尽量减轻平台自身重量就显得较为重要。

上平台采用1200mm*800mm*2mm的优质碳素结构热轧钢板，这种钢板具有重量轻，刚性好的特点。

本设备根据使用要求采用台面钢架结构。

上平台和框架由标准焊接而成,要求外框整齐,台面平整,台面对角线尺寸误差小于3mm。

用80mm×43mm×5mm的槽钢焊接成1100mm*700mm的框架，并将其点焊在上平台台面的下方，增加槽钢焊接框架是为了增加上平台强度及其抗弯能力，避免上平台因重物太重而发生弯曲或变形。

要求钢结构台面连接叉架平衡杆系销轴孔的同轴度0.6mm。

钢结构台面上的叉架平衡杆系导轮轨道应加工，平面度0.1mm。

滑道的作用就是使滑轮在滑道内来回滑动，使升降台完成举升和回落动作，下底板也如此。

叉架钢结构平衡杆系，由钢板焊成的箱型结构的杆系与销轴组装而成。

叉架钢结构平衡杆系销轴孔的同轴度允差为0.6mm，平行度0.5 mm，两端销轴孔对中间销轴孔的对称度小于0.5mm。

升降台在整个升降运行中，上平台水平方向偏移小于3mm。

4.3剪叉的设计

在机械传动单元中，叉架机构是一个十分重要的机构，它的作用是将叉架的上下运动转化为升降台升降的直线运动。

从液压驱动升降台的整体结构可以看出，升降台的全部载荷是由叉架承担，台面升降时，叉架不仅要传递很大的转矩，而且还要起到导向作用。

4.31剪叉数的确定

1.液压升降平台的载荷P=1000kg；

台面尺寸1200mm*800mm

垂直行程2000mm

最低高度500mm

起升速度5米/分

下降速度5米/分

2.铰臂的计算

摘自机械工程手册——剪叉式升降平台的设计。

（1）根据台面长度选铰臂中心距。

根据平台长度选臂叉中心距。

臂叉最大中心距L中=A-（C1+C2）;C1为固定铰耳侧距离；C2为滚轮侧距离。

（2）根据垂直行程确定叉数叉数n=（L行+L低）/Lsin55（n为整数）。

已知A=1200mm，C1=100mm，C2=100mm-500mm。

由公式可知L中=600mm-1000mm。

L行=2000mm，L低=500mm，L中=1000mm时，由公式计算可得n=2.048>2，故取n=3。

（3）因上平台尺寸为1200mm*800mm，所以剪叉臂的长度不大于1100mm，为了使液压缸的行程和受力达到最优经反复选取最后选择铰臂的尺寸为1000mm.

受力分析

假设最大载荷1000kg集中在上平台中间，对上平台的受力分析（摩擦力忽落不计）∑Fx=0∑∑∑

4.32剪叉和液压泵的连接方式

方案一如图所示液压伸缩臂连接在最下层剪叉臂上

方案二如图所示液压伸缩臂连接在中间的剪叉臂上

方案三如图所示液压伸缩臂连接在最上层剪叉臂上

方案分析

本次设计选用方案二，方案二比方案一能够更加有效的使用液压泵，方案二比方案一和三更加稳定、安全。

4.33剪叉臂的选材与设计

剪叉臂的材料选用1000mm*100mm*8mm空心矩形钢管，为了避免剪叉臂在起升和下降过程中与上平台或底座发生干涉，因此要将空心矩形钢管的头部做一下处理。

剪叉臂的一端通过支座与上平台和底座铰接在一起，另一端通过滚轮轴安装滚轮，以便在以100mm*48mm*5.3mm做成的轨道上行走，从而完成剪叉臂的变幅。

因剪叉臂要与上平台和底座铰接，为了增加其强度及刚度，应在剪叉臂各铰接连接孔处均增加轴套。

 底座采用80mm*43mm*5mm的槽钢焊接成所需的框架即可。

在底座的四个角上加四个由80mm*43mm*5mm*700mm的槽钢做成的立柱。

加立柱的目的是：

（1）当升降平台处于最低位置时，液压缸卸荷，不再提供推力来支撑升降平台，这时立柱就起了支撑升降平台的作用。

（2）在升降平台工作过程中，液压缸损坏突然卸荷，升降平台的上平台就可以直接落在立柱上，既起到支撑作用，也防止了液压原件或升降平台各部件的损坏。

（3）在工作人员检修过程中，立柱还可以防止升降平台突然落下而导致人员的伤亡。

根据所需的最大液压缸推力选择合适的液压缸，在中间的内剪叉臂之间位置安装油缸。

在内剪叉臂和外剪叉臂之间分别焊接一根无缝钢管，在钢管的中间部位分别连接两个连接板，作为液压缸的支撑，通过液压缸的举升与伸缩带动与剪叉臂连接的滚轮在轨道上行走，从而改变剪叉臂的变幅，从而完成升降平台的升降。

各销轴和滚轮均采用调质处理的45钢制成。

4.4液压设计

4.41液压控制原理

升降平台的升降是依靠液压缸的伸缩来实现的，下面是液压控制系统原理说一下。

如图为液压控制系统的原理图图

1-液压缸2-平衡阀3-调速阀4-三位四通换向阀5、9、10-单向阀6-液压泵7-过滤器8-溢流阀

设液压泵的额定压力为10MPa

（1）当系统压力过高时，液压回路为：

油箱→过滤器→液压泵→溢流阀→油箱

（2）当系统压力不超过液压泵额定压力时若要实现升降平台的上升过程，其液压回路为：

油箱→过滤器→液压泵→单向阀5→三位四通电池换向阀的左位→单向阀9→单向阀10→液压缸→三位四通电池换向阀的左位→油箱

（3）若要实现升降平台的下降，液压回路为：

油箱→过滤器→液压泵→单向阀5→三位四通电池换向阀左位→单向阀9→单向阀10→液压缸→三位四通电池换向阀的右位→油箱

（4）若使升降台处于静止状态，液压回路为：

油箱→过滤器→液压泵→单向阀5→三位四通电池换向阀的中位→油箱

4.42液压要求

升降台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0-1500Kg，负载平稳，工作过程中无冲击载荷作用，运行速度较低，液压执行元件又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。

本设备是小型设备，占地面积小，适用于室外，总体结构布局简洁。

4.5底座的设计

升降机底座在整个机构中支撑着平台的全部重量，并将其传递到地基上，它的设计重点是满足强度要求即可，保证在升降机升降过程中不会发生过太大变形。

升降机底座的尺寸应大于上平台尺寸，本次设计采用的底座长度为1500mm*1000mm.底部与40mm*40mm*、厚度为4mm的方形空心钢管焊接而成。

五强度校核

臂管强度校核

QSF*（L中-k）/Wx

QS--材料屈服极限

F--臂管最大受力

Wx--臂管截面模量

F=（P+M台+M臂/2）/2

P--载荷

M台--台面模量

M臂--臂架重量

油缸受力F油计算

F油=（P+M台+M臂/2）*L行/L油*0.6

F油--油缸受力

L行--垂直行程

L油--油缸行程

吕梁学院

毕业设计开题报告

题目：

双剪叉式液压升降平台的结构设计

姓名:

杨凯

学院：

吕梁学院

专业:

机械设计制造及其自动化

班级：

1303

学号：

20131804329

指导教师：

李瑾

二零一七年三月十日

一、前言（拟开展研究项目的研究目的、意义等）

在这个科技大发展的时代下，许多企业为了提高生产速度，想法设计了可以减少人力物力并且能够更好完成任务的设备，其中就有许多地方用的双剪式液压升降平台。

双剪式液压升降平台是一种升降性能好，适用范围广的举升机构。

它的剪叉式机械结构，使升降台起升有较高的稳定性，可用于仓库装卸货物、机场装卸货物、与叉车配套使用等。

双剪式液压升降平台有很多优点：

1.首先液压式升降平台成本低，大部分的液压元件实现了标准化、系列化、通用化，可以直接从市场上买质量可靠的标准件。

2.液压装置相对来说体积小，重量轻，惯性小，结构紧凑，反应快，运行平稳。

3.液压装置可以实现自动化，可以平稳的停在其范围内的任意高度。

4.由于液压装置的体积小、重量轻，双剪式液压升降平台便于使用和移动。

二、国内外同类研究或同类设计的概况综述（在充分收集研究主题相关资料的基础上，分析国内外研究现状，提出问题，找到研究主题的切入点，附主要参考文献）

近年来，我国的科技水平不断提高，但与世界上的水平还有一定差距，每年还要进口很多仪器。

新中国成立以后，我国的液压技术才开始发展起来，1952年，试制出我国第一个液压元件--齿轮泵，目前，我国已经可以为机械部门提供比较齐全的液压产品，但与国际水平还有不少差距。

在国外应用升降平台是很普及的，如日本、德国、美国、英国等国家已经有几十年的升降平台史。

在英国uk起重有限公司生产的配套笼车搬运装卸是一种先进的升降技术；在日本大多数升降平台应用在仓库中高站台运送叉车上下站用。

国内的升降平台起步比外国晚，主要用于高空作业和生产流水线中配套使用等。

国内生产剪式液压升降平台的厂家主要有广州高昌、福州强伦、汉麦克森等。

虽然升降平台的生产单位较多，但应用在商业系统装卸货物方面，据不完全了解还没有一家专业生产创造厂家。

三、研究方案（研究内容、目标、研究方法、技术路线、拟解决的问题、特色或创新点等）

（1）液压升降平台的3D仿真模型或者3张以上二维图纸（其中至少一张A0图纸，包括装配图、零件图）；

（2）开题报告以及完整的设计计算说明书

（3）液压升降平台性能要求:

双剪叉式，额定载重量1000kg，最低高度500mm，最高高度2000mm，工作台尺寸1200*800mm。

（4）中英文摘要各200字，设计说明书不少于10000字

四、进程计划（各研究环节的时间安排、实施进度、完成进度等）

2017.02.02-2017.03.10调研与开题报告

2017.03.11-2017.03.31设计计算与选型

2017.04.01-2017.04.15建模及绘制图纸

2017.04.15-2017.04.30攥写设计说明书

2017.05.01-2017.05.07准备毕业设计答辩

五、导师评语

年月日