组合式多用途救援工具设计-推顶机构设计【文献综述】.doc

1、毕业论文文献综述机械设计制造及其自动化组合式多用途救援工具设计推顶机构设计1、文献综述的主要来源说明本文的材料主要来源于有关国内外的文献资料、期刊、学术论文、报纸、专业性网站以及相关的评论文章。2、文献综述正文由于液压传动装置具有推力大、重量轻、结构紧凑、工作平稳可靠等特点，所以目前在涉及到有关顶升的机构设计时均采用液压顶升。例如在周福成1新型遥控液压千斤顶的设计和戴志玉2可长久支撑的液压千斤顶等文章中所使用的发明和论文均使用了液压原理来实现工具的顶升。在传统的救援工具中，液压装置在其中的应用也十分广泛，以千斤顶为例，液压装置的应用使得千斤顶的体积和重量缩减了许多，相对于螺纹千斤顶来说，其携带

2、和操作的方便性大大提升。传统液压千斤顶在实现顶升时的工作原理如下（参考严桃平，王建胜3液压千斤顶的结构与油路的改进设计）。1手柄2活塞3活塞缸4单向阀15单向阀26邮箱7截止阀8柱塞缸9柱塞图1传统液压千斤顶工作原理简化示意当手柄向上抬起时，带动活塞上行，单向阀1关闭，活塞缸的工作容积扩大形成真空，在大气压的作用下，油箱中的液体经油管打开单向阀2流入活塞缸中；当压下手柄时带动活塞下行，单向阀2关闭，活塞中的油液推开单向阀1，油液进入柱塞缸，是柱塞上升，顶起重物做功。当需柱塞停止时，停止压杆运动，柱塞中的油压是单向阀1关闭，柱塞自锁不动；需要柱塞向下返回时，打开截止阀，在一向下的外力作用下，柱塞

3、即可复位。此即传统的液压千斤顶的工作原理。目前为了提高空载阶段的效率，设计了几种新型的油路结构。1手柄2活塞3活塞缸4单向阀15单向阀26液控单向阀7油箱8截止阀9单向阀310单向阀411柱塞缸12柱塞图2高效安全液压千斤顶工作原理简化结构示意图图2几位其中的一类。如图2所示，液控单向阀在压下手柄时工作，由于液控单向阀的控制油口有油压，液控单向阀反向被打开，压力油经单向阀1和液控单向阀到达柱塞内的A腔，由于A腔的截面积与活塞的截面积相近，因此空行阶段快速上升，与传统的液压千斤顶相比，可以大大提高液压工具的效率。如图3所示，是高效千斤顶油路的另外一种结构。（参考马笠4高效液压千斤顶）当手摇泵（液

4、压泵）的压杆向上抬起时，活塞1上行，单向阀3关闭。泵缸2的工作容积扩大，形成真空。在大气压的作用下，油箱5中的液体经油管打开单向阀4流入缸2中；当压杆向下运动带动活塞1下行时，单向阀4关闭，缸2中的液体推开单向阀3，油液进入柱塞10内的A腔，由于A腔的截面积与活塞1的截面积相近，因此柱塞10在空行程段作快速上升；与此同时，柱塞的下部与B腔（缸9内）的工作容积扩大，形成真空。在大气压作用下，油箱5中液体推开单向阀7流入缸9中。当柱塞10的顶部接触到载荷后，A腔内油液压力升高，液体推开单向阀8，油液分两路同时进入A腔和缸9中，阀7被压力油关闭。此时高效千斤顶与传统千斤顶在克服重物做功的效果上一样，

5、变成传统千斤顶。当需柱塞10停止时，停止压杆运动，缸9中的油压使单向阀3和7关闭，柱塞10就自锁不动；需要柱塞10向下返回时，打开截止阀6，在一向下的外力作用下，缸9中的液体直接回油箱，而A腔中的油液推开单向阀8后回油箱，使柱塞10复位。这就是高效液压千斤顶的工作原理。图3高效液压千斤顶由上所诉，在传统的液压千斤顶中，柱塞、柱塞缸及柱塞缸内的液体组成了一个简单的顶升机构。柱塞缸内的液体产生的液压力提供了柱塞向上顶升的动力，柱塞缸控制了柱塞缸的行程和位移，柱塞作为顶升重物的直接承载机构。工作时，液压力推动柱塞向上顶升，实现顶升功能，目前市场上的千斤顶多为单级柱塞，也有部分的两级柱塞，以实现千斤顶

6、的多级顶升，扩大其顶升范围。但是在采用纯液压力顶升时，两级柱塞的液压千斤顶在柱塞级间的密封性要求高，因此成本较高，随着柱塞的上升，操作的效率也会降低，而且采用两级柱塞会使柱塞缸的储油量大大增加，增大了工具的体积和质量。因此在设计顶升机构时，特别是要实现其多级顶升时，需要考虑机械机构和液压结合的方式，既可以利用液压的推力大和工作平稳等特点，又可以控制工具的成本和体积。除传统的液压千斤顶外，塔式顶升机构等类似的顶升机构也可以作为本设计的参考。肖学全，刘大宝，毛瑞年5在塔式起重机液压顶升机构的设计与改进和孟晓凤6自升式塔式起重机顶升防脱安全装置等文中针对塔式机构外顶升的顶升机构进行了分析，针对外顶升

7、不同的方式提出了不同的方案和改进方法。其分析的思路和设计方法十分值得借鉴，设计原理和思路如下。塔式机构的外顶升的方式可分为标准节踏步顶升和套架踏步顶升两种方式。标准节踏步的顶升工作过程如下图所示。1塔身2套架3爬升销轴4油缸5踏步6顶升横梁图4标准节踏步的顶升过程外套架上端以销轴连接下支座，标准节上焊接踏步，液压油缸安装在外套架的横梁上。油缸产生的推力通过顶升横梁作用在踏步上，靠反作用力将套架及套架以上部件向上抬起，超过标准节一半的高度后，靠爬升销轴卡在踏步上，将套架固定。油缸缩回带动顶升横梁跨在上1个踏步上，取下爬升销轴继续顶升。当下支座和已安装的标准节之间的空间足以放下1个标准节时，在外套

8、架外部引入标准节，并与下一标准节连接紧固。为了防止顶升横梁的横向位移，设计了1种装置，图5是该装置的结构图，在主肢上焊接定位挡块，在顶升横梁上刨出1道槽，靠挡块限制顶升横梁的水平位移，由于顶升时水平侧向力的作用，不用担心顶升横梁划过挡块。1定位挡块2塔身主肢图5为了防止鼎盛横梁横向位移结构在对爬升销轴设计时，考虑到其所受到的弯曲应力较大，因此采用了如图3的卡爪机构，以减少机构的尺寸。图6卡爪机构套架顶升机构的顶升工作原理是液压油缸产生的推力通过顶升横梁直接作用在塔身的水平腹杆上，靠反作用力将套架及套架以上部件向上抬起，超过标准节一半的高度后，靠踏步将套架撑住。油缸缩回，顶升横梁跨在上一层水平腹

9、杆上继续顶升。液压顶升机构如下图所示。1塔身2套架3踏步4液压油缸5顶升横梁图7液压顶升机构当顶升横梁卡在塔身的水平腹杆上，如果卡不到位，油缸活塞杆中心线落在塔身的水平腹杆上平面以外，存在顶升横梁滑落的隐患，会酿成事故。设计时我们在结构上采取了如图8所示的措施在顶升横梁的外侧加一挡板，如果顶升横梁卡不到位，挡板会探在水平腹杆上，可以有效地杜绝此类隐患。1油缸活塞缸2顶升横梁3挡板4塔身水平腹杆图8顶升横梁外侧挡板上诉所涉及的顶升机构均采用了液压装置，以获得较大的推力和减轻工具的重量，但在仅仅采用液压装置时，机构的功能和结构又会变的十分单一，而且其实用性会受到极大地限制，就以两级柱塞的液压千斤顶

10、为例，液压系统的使用使千斤顶相对于纯机械机构的螺纹顶来讲，其使用和携带的方便性大大提高，但是液压装置受其储油量等等各方面的影响，在一定的体积下，其所能实现的顶升高度十分有限。而对于采用了机械结构和液压系统相结合的机构来讲，就如上文的塔式顶升机构，机构即减小了体积和重量，又使得顶升的高度没有受液压系统的限制。参考文献1周福成新型遥控液压千斤顶的设计液压与气动，2009（3）40452戴志玉可长久支撑的液压千斤顶中国发明与专利,200810123433严桃平，王建胜液压千斤顶结构与油路的改进设计液压液力，2002（3）38394马笠高效液压千斤顶机床与液压，2001（4）82825肖学全，刘大宝，毛瑞年塔式起重机液压顶升机构的设计与改进中国特种设备安全，2009（10）476孟晓凤自升式塔式起重机顶升防脱安全装置建筑机械，2009（7）94957刘华仟塔式起重机顶升机构维普资讯，2009（6）18198赵海，郭爱东随车液压千斤顶的结构与工作原理及其正确使用百科之窗，2010（7）31329尚久明，李国斌，赵歧华一种新型千斤顶的设计起重运输机械，2007，（12）10210310孙恒，傅则绍，机械原理M,7版，北京高等教育出版社，2005155189