剪叉式液压升降台的设计计算

剪叉式液压升降台的设计计算 剪叉式液压升降台的设计计算 曾午平 卫良保 太原科技大学 太原 030024 摘 要 : 通过 将剪叉式液压升降台按其结构划分成不同的组件模块 推导建立各模块求解计算的理 论表达式 使结构整体计算得以简化 并用实例进行验证 。 关键词 : 液压升降台 设计计算 组件模块 中图分类号 : TH211 16 文献标识码 : A 文章编号 : 1001 - 0785 2010 01 - 0020 - 03 Abstract: The paper divides scissors hydraulic lift into different component modules according to its structure and derives the theoretical exp ressions for each module making the entire structural calculation simp lified1 Finally it verifies this method by examp le. Keywords: hydraulic lift design and calculation component module 剪叉式液压升降台不仅广泛应用于仓库 、机 低起升到高起升 组成剪叉臂杆的数目多 液压场 、车站 、码头和工厂等地的货物起升 、装卸及 缸的布置形式多样 。但不论何种形式 其主要由搬运作业 而且适用于各类工程的高空维护与维 底座 、液压缸支承的起升工作臂架和承载平台 3修 。因此从过去引进技术的合资生产到现在自主 部分组成 且为中心对称结构 。分析液压缸支承品牌的国产化发展迅速 。但产品开发中由于设计 的起升工作臂架 总体是依起升高度按基本构件计算方法不尽完善而导致产品笨重或过于精减引 组?隙 傻亩嗖憬峁沟氖芰μ?。如图 1 所示的单发安全事故 。本文针对剪叉式液压升降台的构造 侧剪叉臂架按液压缸层数可看成 1 液压缸推 3 分析机构受力特点 总结出共性组件模块 叉的 3 层结构 。因此通过副剪特征 归纳各种形式的液压剪推演出普遍适用的设计计算方法 。 叉升降台 依对称性按液压缸推动剪叉数量均可 划分为 1 液压缸推动 1 副剪叉 、 1 液压缸推动 2 副1 结构特征分析 剪叉和 1 液压缸推动 3 副剪叉的 3 种基本构件组 。 剪叉式液压升降台的结构型式多种多样 从 这种模块化的结构共性特征为程序化规范的设计 2 椭圆形截面是八边形截面的演化 具有 3 张质 文 虞 和 谦 王 金 诺 等 1 起 重 机 设 计 手 册很好的抗屈曲能力 所以吊臂自重得到了大大的 M 1北京 : 中国铁道出版社 19981 4 康海波 1基于 ANSYS的大吨位回转铁路起重机吊臂结减少 吊臂得到了更充分的应用 。 构分析与研究 D 1成都 : 西南交大出版社 20041 3 有限元优化吊臂间的连接关系的处理 5 王立彬 彭培英 靳慧 等 1铁路起重机伸缩臂模糊对优化结果精度影响很大 本文用自由度耦合是 可靠性 分 析 J 1 起 重 运 输 机 械 2003 9 : 12符合实际的 。 - 151 6 刘永 1NS100GT型 100 t伸缩臂式铁路起重机的设计 参考文献 J 1铁道车辆 2005 43 9 1 1 王金诺 于兰峰 1起重运输机金属结构 M 1北京 : 中国铁道出版社 20021 者 作 : 曾宪渊 2 黄文培 于兰峰 黄洪钟 1铁路救援起重机箱形伸缩 址 地 : 成都西南交通大学机械工程研究所 臂的优化设 计 J 1 起 重 运 输 机 械 2000 1 : 1 编 邮 : 610031 - 41 收稿日期 : 2009 - 02 - 11 — 20 — 《起重运输机械 》 2010 1 计算方法奠定了基础 也为计算机编程实现自动 — 平台自重 P2 ——化设计提供了便利 。 — 组件模块自重 P3 —— — 作用于 G、 H 2 销轴的液压缸推力 F —— 212 单液压缸推动 2 副剪叉数学模型的建立 如图 3 所示 : 下端耳环分别标记为 H i 、 J i 上 端耳环分别标记为 Gi 、 Ii 其中 i是液压缸的数 量 下端耳环的长度为 l1 上端耳环长度为 l2 以 A 点为坐标原点 AB 为 X 轴 AC 为 Y 轴建立 直角 坐 标 系 求 得 各 关 键 点 的 坐 标 表 示 及 虚 位移 。 图 1 剪叉式液压升降台 结构示意图 11平台 21起升工作臂 31底座 2 数学模型的建立 211 单液压 缸推动 1 副剪叉数学模型 图 3 单液压缸推动 2 副剪叉数学模型 如图 2 所示 HG表示起升液压缸 该结构主要用于低起升的单层升降台 是最简单的形式 。 L建立以固定支点 A 为坐标原点的直角坐标系 计 H ix α α cos bcos 2算图中关 键点 G、 H、O、W 的虚位移 。 4 i - 3 L H iy α α sin - b sin 2 L J ix α α cos bcos - l1 cos φ - α 1 2 4 i - 3 L J iy α α sin - b sin - l1 sin φ1 - α 2 图 2 单液压缸推动 1 副剪叉数学模型 L Gix α - a cos 2 αα αα ΔxH - AH sin Δ ΔyH AH cos Δ α Giy 2 i - 1 L sin L α - a sin 2 αα αα αα ΔxG - AO sin Δ OG sin Δ ΔyG DGcos Δ L αα ΔyW AB cos Δ Iix α - a cos l2 cos φ α 2 2 αα ΔyO AO cos Δ L α Iiy 2 i - 1 L sin α - a sin 列虚功方程 2 - P yW F cos α βΔxG F sin α βΔyG - Δ l2 sin φ2 α F cos α βΔxH - F sin α βΔyH - P3ΔyO 0 α Δ αα yW i 2 iL sin yW i 2 iL cos Δ 1 L ΔxJ i - α α sin b sin - l1 sin φ1 - α Δα 2 AB α P × cos F 4 i - 3 L α α α β α α β - AO sin OG sin cos DGcos sin ΔyJ i cos - bcos - l1 cos 1 - α Δ α α φ α 2 AO α P3 × cos 2 L α α α AH sin cos α β - AH cos sin β ΔxH i - α αΔ sin - b sin α 2式中 P 015 ,016 P1 015 P2 4 i - 3 L ΔyH i α α α cos - bcos Δ — 举升载 荷 P1 —— 2 起重运输机械 》 2010 1 《 — 21 — 各层剪叉自重作用点坐 标变化 为单液压缸推动 3 副剪叉 当 n 2 时为 2 液压缸 αα ΔyP3 i 2 i - 1 L cos Δ 推动 6 副剪叉 。 在 Ii 点处 X 方向微位移与 X、 Y 微位移的合 3 应 用实例位移之间的夹角为 β J i 点处 X 方向微位移与 X、 iY 方向微位移的合位 移之间的夹角为 Ψ i 则 以 3 个液压缸推动 9 副剪叉为例 介绍按上述 L 计算 公式的求解和校核 。 α 2 i - 1 L cos α - a cos l2 cos φ2 α βtan i 2 1 基本参 数 额定载荷 Q 1 t 上平台自 L - 2 α - a sin - l2 sin φ2 α 重 550 kg 上平台最低 高度 2 523176 mm 上平台 4 i - 3 L 最大高度 19 422117 mm 剪叉与 X 轴的 原始角α α α cos - bcos - l1 cos φ - α 5103 ? 剪臂长度 L 3 200 mm 上耳环的长 度 l1 1 2 Ψ tan i L - α α sin - b sin - l1 sin φ - α 1 300 mm 安装角度 50 ? 安装 点距离剪叉臂杆中 2 点 1 300 mm 下端耳环长度 l2 300 mm 安装角 列虚功 方程 度 50 ? 安装点距离剪叉臂中点 1 300 mm。 n n 2 计算 将基本参数带 入到计算公式中可 Δ - P yW i - ?P Δy i 1 3 P3 i ?F co s Δx i 1 β i Ii 以求得 F 20 041103 N 通过分析各杆组的受力 n n 可以得到各铰点处的受力 ?F sinβΔy i Ii - ?F co s Δx Ψ i Ji i 1 .