抢险救援消防车液压系统设计说明书(6)

图 3.2

查阅相关资料[1]可知臂处于水平状态时举升力与竖直方向成?度角，因此此时的作用力F0的竖直方向的分力F1可由如下公式表述出来：

F1=G1L2/L1 (3.2) F0=F1/COS? (3.3)

式中 G1－臂铰接点右端即臂的重量(N) l1－举升油缸作用力对铰点的力臂(m)

l2－铰接点右端即臂的质心到铰接点的水平距离(m) 3.1.3 外摩擦负载的分析计算

外摩擦负载是指液压缸在运动时所拖动的机构与导向或支撑件之间的摩擦力，泵车四臂油没有外摩擦力。 3.1.4 惯性负载的分析

液压缸和运动过程并不是匀速运动,它必须经过启动?加速运动?匀速运动?减速运动?制动这样一个过程,在变速过程必然会产生惯性力,即惯性负载。由于在此液压缸工作中，缸筒运动的速度慢，所以惯性负载可以忽略。

3.2 总承载力的计算

液压缸在启动时承载力最大,因为它不但要克服工作负载、静摩擦力,而且还

要克服惯性力。但此液压缸在实际工作时不是同时承受这三种力，它没有外摩擦力。所以只受重力和惯性力的影响。由于在此液压缸工作中，缸筒运动的速度慢，所以惯性负载可以忽略。

通过以上对举升油缸作用力的计算，得出了举升油缸的主要技术数据，间接的为下面的举升机构液压系统的设计部分作基础。

3.3 各臂架液压缸参数计算

3.3.1 液压缸承载力的计算

查阅相关资料[1]，及设计要求可得各液压缸所受外力。 3.3.2 液压缸内径尺寸与活塞杆直径的确定

工作压力是确定执行元件结构参数的主要依据，它的大小影响执行元件的尺寸和成本，乃至整个系统性能。工作压力选得高，执行元件和系统的结构紧凑，但对元件的强度、刚度及密封要求高，且要采用较高压力的液压泵；反之，如果工作压力选得低，就会增大执行元件及整个系统的尺寸，使结构变得庞大。所以应根据实际情况选取适当的工作压力。执行元件工作压力可以根据总负载值或者主机设备类型选取，如表3.1，表3.2所示。

由负载值大小查表3.1，参考同类型抢险救援消防车，取各臂液压缸工作压力。

负载F/KN 工作压力 0.8-1.5 P/MPa 1.5-2 2.5-3 3.0-4.0 4.0-5.0 ≥5.0 <5 5-10 10-20 20-30 30-50 ＞50 表3.1 负载和工作压力之间的关系

机床 设备类型 磨床 组合机床 龙门刨床 拉床 农业机械、小液压机、重型型工程机械、机械、大中型工程机械辅助机构 工作压力0.8-2 P/MPa 3-5 2-8 8-10 10-18 20-32 挖掘机、起重运输机械 表3.2 各类液压设备常用的工作压力 油缸受最大载荷F0，活塞杆是工作在受压状态，如图3.4所示:

图3.3 活塞杆受压状态图

0

根据设计要求，所使用液压缸型号差不多，所以在此只就举升液压缸进行参数计算和尺寸设计。

所受外载液压缸 结构简图 荷F0/N P/MPa V/(mm/s) 工作压力工作速度 L1=0.4m L=1.8m 臂架1 G1=200G=95000N 00N F0=442546N ?=15? 25 20 表3.3 液压缸结构参数

⑴缸筒

由液压缸的结构图如图3.4所示可知

图3.5

图3.4 液压缸结构图

①内径D。液压缸的缸筒内径D是根据负载的大小来选定工作压力或往返运动速度比，求得液压缸的有效工作面积，从而得到缸筒内径D，再从

GB2348—80标准中选取最近的标准值作为所设计的缸筒内径。

根据负载和工作压力的大小确定D： 以无杆腔作工作腔时?

D?4Fmax (3.4)

???以有杆腔作工作腔时?

?d2 (3.5) D?4Fmax???式中：pI为缸工作腔的工作压力，可根据机床类型或负载的大小来确定；

Fmax为最大作用负载。

因为臂架上升时工作腔为无杆腔，又已知油缸受的最大载荷，根据公式3.4和表3.3可得

缸筒内径D = 150mm ②缸筒壁厚

对于高压系统或3.2?D/?<16时，液压缸缸筒厚度一般按中等壁厚筒计算，公式如下：

???D?c (3.6)

(2.3[?]??)?yy式中 ?－液压缸缸筒厚度

Py－试验压力(Mpa)，当工作压力P≤16 Mpa时，Py=1.5P，当工作压力P≥16 Mpa时，Py=1.25P，这里应取Py=1.25P

D－液压缸内径(m)

?－缸体材料的许用应力（Mpa），可通过下面公式求得：

[?]??bn (3.4)

?b－缸体材料的抗拉强度(Mpa)

n－安全系数，n=3.5～5，一般取n=5

但对于锻钢45的许用应力[?]一般都取[?]=110(Mpa)

?-强度系数，对于无缝钢管，?=1； C-计入壁厚公差及腐蚀的附加厚度，

D1?D+2?，通常圆整到标准厚度值再根据《机械设计手册》，取液压

外缸直径D1如表3.4

液压缸 Py/MPa ?/mm 22 D1/mm 194 31.25 表 3.4 ③缸筒长度L6

缸筒内有导向套、缓冲柱塞、活塞故其长度为

L6=L-L1-L5+C=L2+S+L4+C (3.5) 式中： L-液压缸的总长

L1-左耳环离缸筒的距离

L2-导向套长度 S-行程

L3-缓冲柱塞长度 L4-活塞长度

L5-右端盖的安装长度 C-与后端盖连接长度

缸筒长度L6具体如表3.9所示。 ⑵活塞杆

①活塞杆的连接方式

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