一种双柱汽车举升机的设计_上官红喜

SHANGGUAN Hongxi
（ 临汾职业技术学院 机电系，山西 临汾 041000 ）
要： 针对普通汽车举升机利用双缸举升不能较好保持同步的弱点， 设计了一种同步举升系统。提出 了设计要求， 介绍了机械结构、 液压系统及液压系统 元 件 的 设计计 算 等。经 过试验 证 明， 该机 械 结构 及 液压 摘 系统能够满足使用要求， 彻底消除举升机不能同步的 现 象。该设计 的 研究 对 于 汽 车 举 升 机 的其 他 设计具 有 一定的借鉴意义。 关键词： 汽车举升机; 机械机构; 液压系统; 同步控制; 机械锁定; 冲顶保护 中图分类号： TH137 引言 近年来我国汽车业飞速发展， 多年来汽车进入普 通家庭的梦想已经成为现实， 汽车维修行业也随之得 到很大发展， 各种维修设备的需求迅速扩大。 汽车举 也是最重要的维修机械。 升机是汽车修理厂必备的， 其有剪式和柱式两种， 而双柱式液压举升机举升的重 能够满足小型汽车的举升， 其产品性质， 量不超过 3 t， 质量好坏直接影响维修人员安全 。双柱式汽车举升机 一般采取双缸同步举升， 但由于液压缸有制造误差以 及承受负载不均衡等原因， 从而引起液压缸的泄漏量 进而使各液压缸不能很好保持同步。 本 会有所差异， 研究开发的一种举升机可以很好地保持同步要求 ， 现 就这种举升机进行介绍。 1 设计要求 文献标志码： B 4858 （ 2013 ） 12010604 文章编号： 1000先保证拖动要求， 在此基础上， 考虑安全可靠， 结构简 单， 操作方便， 价格低廉等要求。举升机的升降运动由 通过钢 液压马达的旋转运动转化为起升平台的起降 ， 丝绳实行同步运动， 要求其工作平稳， 结构合理， 安全 性优良， 适用于小型汽车的举升。 汽车举升机必须保 不允许发生侧偏现象。 工人维修 证将汽车同步举升， 时， 汽车底盘下面必须是空的， 所以汽车举升机两侧的 举升装置必须保证完全同步。维修时为了保护维修人 员的安全， 要进行机械锁定， 举升到一定的位置进行冲 顶保护。 升降平台台面尺寸为 6 m × 2． 8 m， 举升重量为 3 t，
槡
4q πυ
100 5724
最大输出转矩 N·m
槡
30 钢丝缠绕液压胶管。 查表选择 A13X6S管接头
6． 2
液压泵的选择 NJM 系列液压马达， 容积效率取 η = 0． 95． 回路中
6． 6
的最大流量即液压马达的最大工作流量按下式计算 ： Q = Vn / η v = 1 ． 25 × 19 ． 1 / 0 ． 95 = 25 ． 1 mL / min — — 液压泵的最大工作流量， mL / min 式中，Q — V— — — 液压泵的排量， mL / r n— — — 液压泵转速， r / min — — 液压泵的容积效率 ηv — 1B 型轴向液压泵， 由此选用 25* CY14其主要参 数见表 2 。
0907 收稿日期： 2013作者简介： 上官红喜（ 1972 —） ， 男， 山西临汾人， 讲师， 硕士，
双柱式汽车举升机的设计从几个方面来考虑 ， 首 主要从事液压方面的教学和科研工作 。 櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄 （ 2 ） 功率键合图法可以有效地反映液压系统中的 非线性， 对系统分析更加方便， 仿真结果更准确。 （ 3 ） MATLAB / Simulink 软件提供许多模块及各种 仿真算法， 无需大量书写程序就可以构建出复杂的系 ， 统 节省了不少时间和精力。 利用该软件可以便捷地 修改仿真参数， 并可以直接导出结果， 对仿真结果进行 分析， 提高了仿真效率。
25* CY141B 32 1500
－1
马达分高速马达和低速马达， 本设计我们选用低 速液压马达。力臂为绞缆筒半径与钢丝绳半径之和即 由此得到最大提升速度 钢丝绳缠绕半径 Ｒ 为 0． 15 m， v = 0． 3 m / s 时， 对应液压马达的最大转速为： n = v × 60 / （ 2 πＲ ） — — 马达转速， r / min 式中，n — v— — — 钢丝绳运动速度， m /s Ｒ— — — 钢丝绳的缠绕半径， m 代入计算得： n = （ 0． 3 × 60 ） / （ 2 × 3． 14 × 0． 15 ） = 19． 1 r / min 取液压马达和绞车滚筒处的机械效率为 η = 0． 9 ， 不考虑起升平台的重量， 可得马达的最大转矩为： T = FＲ / η — — 马达的最大转矩， N·m 式中，T — F— — — 起吊重量， 取 30000 N Ｒ— — — 钢丝绳缠绕半径， m — — 马达的机械效率 η— T = FＲ / η = （ 30000 × 0 ． 15 ） / 0 ． 9 = 5000 N·m G1． 25 马达来驱动 结合以上计算结果， 选用 NJM具体参数见表 1 。 滚筒，
表1 NJMG1． 25 马达参数表
－1
额定流量 / L·min
－1
（ 1000 r·min
时）
25 13． 7 25
－1 功率 / kW（ 1000 r·min 时）
排量 / mL·r
－1
（ 1000 r·min － 1 时）
6． 3
泵电机的选择
由主油泵最高转速 1500 r / min， 我们选择三相异 4， 步电机 Y160L该电机功率 15 kW， 转速 1460 r / min。 6． 4 油箱容量的计算 按经验公式计算油箱容量： V = aq P — — 油箱的有效容量， L 式中，V — a— — — 经验系数， L / min， 取 10 qP — — — 液压泵的总额定流量， L 代入数据计算： V = 10 × 25 = 250 L 6． 5 液压管道计算 管道内径及壁厚是液压管道的两个主要参数 ， 计 算公式： d =
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升降高度为 2 m。 2 举升机的机械结构
液压与气动
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其工作原理： 举升： 启动液压泵 2 ， 手动换向阀 4 扳至左位。 进油路： 液压油由过滤器 1 进入液压泵 2 ， 通过调

图2
液压举升机的液压系统图
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6 6． 1 举升机液压系统的参数设计 液压马达的选择
液压与气动
表2
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25 * CY141B 型轴向液压泵的主要参数 型号 额定压力 / MPa 额定转速 / r·min
－1

升降机的同步举升示意图如图 1 所示。升降台面 为焊接框架结构， 立柱为导轨结构 （ 未画出 ） ， 承重链 条 2 与平台上的 A 点相连。承重链条 3 与平台上的 B 点相连， 当马达转动使绞缆筒带动承重链条 2 向上运 动时， 平台在承重链条 2 和链轮组 4 和承重链条 3 的 作用下向上升起， 平台下降也一样。 这时承重链条 2 所受的力是举升平台与汽车的重量 ，承重链条 3 所受 的力是举升平台与汽车的重量的一半 。举升平台上安 装的大滚轮沿立柱滚动， 实现举升平台的上下移动。
采用卡套式管接头， 卡套式管接头用于高压， 其工 作可靠， 装卸方便。 6． 7 液压控制阀和液压辅助元件 根据液压系统的工作压力， 通过各液压控制阀和
部分辅助元件的最大流量， 选择的液压控制阀和液压 3 。 辅助元件型号规格见表 6． 8 液压油的选用 HM32 ， 选择液压油的牌号为 L该油品不仅具有 优异的抗磨性能， 还具有良好的抗氧化、 抗乳化、 抗泡、 防锈等性能，与丁腈橡胶和其他常用密封材料有良好
排量 / mL·r
1． 25 25 32
－1
额定压力 / MPa 最大压力 / MPa 最高转速 / r·min
— — 油管的内径， m 式中，d — q— — — 通过油管的最大流量， m3 / s v— — — 油管中的允许流速， m / s； 取 3 代入数据计算： d= 4 × 25 = 13． 3 × 10 － 3 m = 13． 3 mm 3． 14 × 60 × 3 × 1000
速阀 9 ， 手动换向阀 4 ， 液控单向阀 6 进入马达 5 。 回油路： 由马达 5 、 单向阀 7 ， 手动换向阀 4 进入 油箱。 下降： 启动液压泵 2 ， 手动换向阀 4 扳至右位。 进油路： 液压油由过滤器 1 进入液压泵 2 ， 通过调 速阀 9 ， 换向阀 4 ， 液控单向阀 7 进入马达 5 。 ： 回油路 由马达 5 、 单向阀 6 ， 手动换向阀 4 进入 油箱。 停止： 启动液压泵 2 ， 手动换向阀 4 扳至中位。 马 7 可靠封闭， 同时， 液压 达的两个油口被液控单向阀 6 、 泵 2 通过调速阀 9 ， 手动换向阀 4 卸荷。 4 保险机构 汽车举升机是一种对安全性能要求特别高的举升 除了液压自锁外， 还设有机械自锁装置， 当汽车 设备，
3
液压系统及其工作原理
汽车举升机液压系统原理图如图 2 所示， 系统执 行元件为液压马达 5 ， 系统采用定量泵 2 供油， 系统压 并由压力表 8 来显示。 马达正反 力由溢流阀 3 调节， 转、 停止由手动换向阀 4 控制， 马达 5 的转速由调速阀 9 调节， 7 当过载时， 由溢流阀 3 溢流。 液控单向阀 6 、 在马达 5 旋转时开启， 马达 5 停止旋转时能可靠锁紧， 防止举升机在维修时运动， 可起到安全保护作用， 同时 液压泵通过换向阀 4 卸荷。
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DOI： 10． 11832 / j． issn． 1000－4858． 2013． 12． 027
液压与气动
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一种双柱汽车举升机的设计
上官红喜
Design of a Double Column Car Lifting Machine
1 ～ 3． 承重链条 4． 链轮组 5． 马达上的绞缆筒
图1
平稳同步举升原理图
升起到一定位置进行维修时， 电磁铁通电自锁装置打 防止液压锁失效， 举升平台下降伤及维修人员， 从 开， 而起到安全保护作用。 自锁装置的组成， 在两立柱上 一定位置安装安全卡位条， 卡位条与电磁铁连接的支 电磁铁安全锁如图 3 所示， 由电磁 撑板构成自锁机构， 铁 1、 保险孔板 2 、 保险孔支撑座 3 组成。 当电磁铁断 电将保险孔板 2 吸住时， 此时举升机处于保险打开的 ， 状态 整个滑台可以自由地上下移动； 当电磁铁通电 时， 保险孔板处于图示状态， 此时的保险孔支撑座将举 升平台上的滚轮顶住， 使举升平台固定在一个位置而 不能向下移动， 起到保险作用。