双铰接剪叉式液压升降台的设计正文(2)

双铰接剪叉式液压升降台的设计正文

第2章 剪叉式升降台的应用及其受力分析的讨论

2.1剪叉式升降平台的三种结构形式

本讨论的目的通过分析气液动类的剪叉式升降平台机构特点，论述了设计时应注意的问题及其应用范围。气液动剪叉式升降平台具有制造容易、价格低廉、坚实耐用、便于维修保养等特点。在民航、交通运输、冶金、汽车制造等行业逐渐得到广泛应用。本设计中主要侧重于小型家用液压式的升降平台。在设计气液动剪叉式升降平台的过程中，一般我们会考虑如下三种设计方案，如简图2-1所示：

图2-1 三种剪叉式升降台结构简图

图中表示气液动剪叉式升降平台的三种结构形式。长度相等的两根支撑杆AB和MN铰接于二杆的中点E，两杆的M、A端分别铰接于平板和机架上，两杆的B、N端分别与两滚轮铰接，并可在上平板和机架上的导向槽内滚动。图中的三种结构形式的不同之处在于驱动件液压缸的安装位置不同。

图a中的驱动液压缸的下不固定在机架上，上部的活塞杆以球头与上平板球窝接触。液压缸通过活塞杆使上平板铅直升降。

图b中的卧式液压缸活塞杆与支撑杆MN铰接于N处。液压缸驱动活塞杆控制平台铅直升降。

图c中的液压缸缸体尾部与机架铰接于G处，活塞杆头部与支撑杆AB铰接于F处。液压缸驱动活塞杆可控制平台铅直升降。

按照液压缸的安装形式，称图a的形式为直立固定剪叉式结构，图b的形式为水平固定剪叉式，图c的形式为双铰接剪叉式结构。

直立固定剪叉式结构，液压缸的行程等于平台的升降行程，整体结构尺寸庞大，且球铰链加工负载，在实际种应用较少。

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水平固定剪叉式机构，通过分析计算可知，平台的升降行程大于液压缸的行程，在应用过程中可以实现快速控制升降的目的，但不足之处是活塞杆受到横向力的作用，影响密封件的使用寿命。而且活塞杆所承受的载荷力要比实际平台上的载荷力要大的多。所以实际也很少采用。

双铰接剪叉式结构避免了上述缺点。结构比较合理，平台的升降行程可以达到液压缸行程的二倍以上。因此，在工程实际中逐渐得到广泛的应用。本设计就重点对双铰接剪叉式结构形式加以分析、论述。

2.2 双铰接剪叉式升降平台机构的位置参数计算

由图2-2可知

图2-2位置参数示意图

CLsin CL(1 cos2 )1/2

H , （1） ll

(T2 C2 l2)cos ; （2） 2TC

上式中：

H——任意位置时升降平台的高度；

C——任意位置时铰接点F到液压铰接点G的距离；

L——支撑杆的长度；

l——支撑杆固定铰支点A到铰接点F的距离；

T——机架长度（A到G点的距离）；

——活塞杆与水平线的夹角。

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以下相同。

将（2）式代入（1）式，并整理得

HLT2 C2 l2

21/2 [l ()]。 （3） Cl2TC

设 C/C0, H/H0,代入（3）式得

H0LT2 ( C0)2 l2

1/2 [l ()2]。 （4） C0l2T C0

在（4）式中，

H0——升降平台的初始高度；

C0——液压缸初始长度。

双铰接剪叉式升降平台机构的运动参数计算：

图2-3 运动参数示意图

图中，VF是F点的绝对速度；VB是B点绝对速度； 1是AB支撑杆的速度；

V1是液压缸活塞平均相对速度；V2是升降平台升降速度。由图2-3可知：

VF 1l,

V1 VFsin( ) 1lsin( ),

V1L,lsin( )

VLcos V2 VBcos 1,lsin( )VB 1L

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V2Lcos （5） 。V1lsin( )

在（5）式中，

V1——液压缸活塞平均相对运动速度；

V2——升降平台升降速度；

——支撑杆与水平线的夹角。

以下相同。

2.3 双铰接剪叉式升降平台机构的动力参数计算

图2-4动力参数示意图

图中，P是由液压缸作用于活塞杆上的推力，Q是升降平台所承受的重力载荷。通过分析机构受力情况并进行计算（过程省略）得出：

升降平台上升时

P QLcos cos fsin Lcos b fbtan b[ b fbtan ( )( )]； lsin( )222cos fsin cos

（6）

升降平台下降时

P QLcos cos fsin Lcos b fbtan b[ b fbtan ( )( )]（6）、lsin( )222cos fsin cos

（7）式中，

P——液压缸作用于活塞杆的推力；

Q——升降平台所承受的重力载荷；

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f——滚动摩擦系数；

b——载荷Q的作用线到上平板左铰支点M的水平距离。

由于滚动轮与导向槽之间为滚动摩擦，摩擦系数很小（f=0.01）,为简化计算，或忽略不计，由（6）、（7）式简化为：

PLcos 。 （8） Qlsin( )