119 敞口油桶搬运车—液压系统解析

1 绪论

1.1引言

现有油桶搬运机仅适用于搬运封闭油桶，他是通过卡钩卡住上盖和桶边进行吊装，这种吊装油桶搬运机对敞口油桶无法进行吊装运输。敞口油桶是一种上口无盖的油桶，广泛用于化工、冶金等生产领域中。其内通常都装有高温液体或腐蚀性液体，搬运困难，目前，敞口油桶的搬运通常是油桶置于小平板推车上进行搬运的，工作很不可靠，往往会造成内装物溅出而伤人及浪费原料等生产事故。现根据生产实际的功能要求，采用液压技术，研制了一种结构简单，成本低廉的敞口油桶搬运机，，并已在江西星火化工厂投入使用，一年多生产应用实践证明，该机构操纵灵活、动作准确、性能可靠、生产效率高。

2 总体方案及工作原理

总体方案确定的依据：完成敞口油桶的搬运，保证桶内的高温液体或腐蚀性

液体不往外溅出。既可以节约成本，而且不会造成桶内装物溅出而伤人及浪费原

料等生产事故。

2.1总体设计条件

（1）拟定油桶直径为Φ580mm，油桶高度1000mm;

（2）油桶及胶渣重量为200kg；

（3）胶渣温度为180°到200°；

（4）运输距离为30m；

（5）工作可靠，操作方便，节约成本。

2.2液压系统技术要求

（1）拟定油桶夹紧后的直径为Φ574mm，上升行程H不低于300mm。

（2）液压缸活塞杆顶升力F=3000Ｎ.

（3）夹杆座管液压缸内弹簧最大弹力产生的压强需要小于吊架对顶杆液压缸产生的压强，以确保当液压缸内压强升高时，先克服弹簧的弹力，再克服

吊架的重力。

（4）最大脚踏力不超过300N。

2.3液压系统工作要求

液压系统动作过程：

脚踩踏板，使液压系统油压上升→在比较小的压强下，液压油驱动夹杆座管活

塞杆，使弹簧受压，夹杆座管活塞杆水平移动→抱桶手臂在液压系统的作用下夹紧油桶→由于手臂被导向键挡住，达到手臂夹紧油桶的极限位置→夹杆座管活塞杆停止运动→液压系统的压强继续增大→当压强大到可以驱动活塞杆带动整个吊架时→活塞杆带动座管机架上升→使手臂上升直到碰到油桶的上边缘被挡住不能再上升→液压系统油压继续增大→当压力大到可以驱动活塞杆、吊架和油桶的总重量时→夹紧的油桶将提升，并到离地约250的高度→一定时长的保压，使油桶高度保持不变→踩放油杆，释放有压力的液压油→活塞杆缓慢下降，被夹紧的油桶缓慢达到地面→活塞杆继续下降，直到吊架落到支撑的筋板上→手臂在弹簧的作用下缓慢张开→松掉放油杆。

2.4负载分析

（1）工作负载Fg

工作负载为油桶及其内装物重量，按2500N 计算，即：Fg=2500N （2）吊架、抱桶手臂、活塞杆重量

吊架、抱桶手臂、活塞杆重量按F q =250N 计算，即： （3）摩擦阻力及其它因素阻力F f

阻力及其它因素阻力按F f =250N 计算。 （4）总工作负载 F=3000N

2.5液压系统原理图的拟定

1

23

4

5

6

1、油箱

2、单向阀

3、活塞缸

4、液压缸

5、杠杆

6夹杆座管液压缸

3 顶杆液压缸设计与计算

3.1顶杆液压缸内缸的设计与计算

液压缸内缸选用内径为Φ35mm ，壁厚为ϕ3.5mm ，长度为474mm 的45号钢的无缝液压钢管。

3.1.1顶杆液压缸内缸的校核

校核内缸强度： 缸内压力62

2

43000

3.1210a 3.12a 0.035

2F F P P MP S

D ππ⨯=

==

=⨯=⨯⎛⎫ ⎪⎝⎭

673.12100.035 1.5610a 15.6a 2h 220.0035P S P D P MP σϕϕ⨯⨯⨯⨯====⨯=⨯⨯

查表[]σ=100~110MPa

[]σσ≤

所以液压缸内缸强度符合要求。

3.1.2顶杆液压缸内缸的设计要求

（1）缸体的材料

液压缸内缸缸体用45号钢，并应调质到241~285HB ， （2）缸体技术要求：

1）缸体内径采用H9配合。表面粗糙度：由于活塞采用橡胶密封圈密封，a R 为0.1~0.4μm 。

2）缸体内径D 的公差值按10级精度选取，圆柱度公差按8精度选取。 3）缸体端面T 的垂直度公差值按7级精度选取。

D (H 9)

（3）为保护液压内缸，限制活塞杆的行程，当活塞杆达到极限行程后，压力不超过极限压力，在离内缸顶部部65mm 的缸壁上挖一个Φ5的通孔，那么当活塞杆活塞运动到孔的上部时，液压油会从孔泄到外缸。而且当活塞的密封圈有液压油泄漏时，液压油也可以随活塞杆的上升从小孔里流到外缸。

（4）为了更充分的是液压缸简单，所以在液压内缸上端车削螺纹，来连接缸盖，

从而固定外缸的位置，又达到了装配简单，维修方便的作用。

（5）液压内缸车削出了阶梯形方便液压内缸的定位，液压缸内缸和底板采用角焊

联接。

3.2顶杆液压缸活塞杆的设计与计算

液压缸的活塞杆选用直径为Φ30mm ，长度为540mm 的45号钢实杆

3.2.1顶杆液压缸活塞杆的校核

（1）对活塞杆的进行强度校核：

[]

6

443000

d 0.00593.1411010F

πσ⨯≥

=

=⨯⨯mm

所选的直径符合要求。 （2）对活塞杆的稳定性校核

活塞杆受轴向压缩负载时，它所承受的力不能超过使他保持稳定工作所允许的临界负载K F 。

因为l >10d

所以要对活塞杆进行稳定性校核 由公式22

cr EI

F l π=

得:

其中4

483.140.037.95103232

D I π-⨯===⨯，4321l l l l l +++==20+30+396.5+513=959.5mm

1l --底板支撑的高度 2l --底板厚度

3l --液压内缸的有效高度 4l 活塞杆升高高度

()292985

2

2

3.1421010 3.14210107.9510 1.79100.9595

cr I

F l -⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=

==⨯N