【文章內(nèi)容簡介】 弱其強度。圖圖 23 (b)和 (c)所示為卡環(huán)式連接方式。圖 23 (b)中活塞桿 5 上開有一個環(huán)形槽，槽內(nèi)裝有兩個半圓環(huán) 3 以夾緊活塞 4，半環(huán) 3由軸套 2套住，而軸套 2的軸向位置用彈簧卡圈 1來固定。圖 23 (c)中的活塞桿，使用了兩個半圓環(huán) 4，它們分別由兩個密封圈座 2套住，半圓形的活塞 3 安放在密封圈座的中間。圖 23 (d)所示是一種徑向銷式連接結(jié)構(gòu)，用錐銷 1把活塞 2固連在活塞桿 3上。這種連接方式特別適用于雙出桿式活塞。 圖 23 常見的活塞組件結(jié)構(gòu)形式 焦作大學(xué) 機電工程學(xué)院 6 第 3 章 液壓缸的設(shè)計 簡介 液壓缸是液壓系統(tǒng)中活塞桿作往復(fù)運動的工作機構(gòu)。其結(jié)構(gòu)形式均為單活塞桿雙作用耳環(huán)安裝式。主要用于 工程機械、運輸機械、礦山機械及車輛等的液壓傳動。液壓缸結(jié)構(gòu)如下 圖 31: 圖 31 液壓缸結(jié)構(gòu) 液壓缸的設(shè)計 液壓缸的設(shè)計計算： 由于液壓執(zhí)行元件與主機結(jié)構(gòu)有著直接關(guān)系，因此所需要的液壓缸和在結(jié)構(gòu)上千變?nèi)f化。盡管有一些標(biāo)準(zhǔn)件可供選用，但有時還必須根據(jù)實際需要自行設(shè)計。下面介紹液壓缸的設(shè)計計算。 (一 )主要尺寸的計算 液壓缸的主要尺寸包括缸筒內(nèi)徑 D、活塞桿直徑 d和缸筒長度 L。 根據(jù)負載大小和液壓缸的工作壓力確定活塞的有效工 作面積，再根據(jù)液壓缸的不同結(jié)構(gòu)形式計算出缸筒的內(nèi)徑。活塞桿直徑是按受力情況決定的，可按表 31初步選取。缸筒長度的確定要考慮活塞最大行程、活塞厚度、導(dǎo)向和密封所需長度等因素。通常情況 L≤ (20~30)d。計算結(jié)果要圓整成國家標(biāo)準(zhǔn)中的推薦值。主要尺寸初步確定后，還要按速度要求進行驗證。同時滿足力和速度的要求后才可以確定下來。 表 31 液壓缸工作壓力與活塞桿直徑 液壓缸工作壓力 p/MPa 5 5～ 7 7 焦作大學(xué) 機電工程學(xué)院 7 推薦活塞桿直徑 d (～ )D (～ )D D （ 二）強度校核 強度校核的項目包括缸筒壁厚 δ 、活塞桿直徑 d 和缸蓋固定螺栓的直徑 ds。 在中、低壓系統(tǒng)中，缸筒壁厚由結(jié)構(gòu)工藝決定，一般不做校核。在高壓系統(tǒng)中需按下列情況進行校核。 .1缸筒 壁厚 的校核 當(dāng) D/δ10 時為薄壁， δ 按下式校核 : δ 31 式中， D缸筒內(nèi)徑； [σ ]— 缸筒材料的許用應(yīng)力， [σ ]=σ b/n， σ b 是材料的抗拉強度，一般取安全系數(shù) n=5； py— 試驗壓力，當(dāng)缸的額定壓力 pn≤ 16Mpa 時， py =； pn16Mpa 時， py=。 當(dāng) D/δ10 時為厚壁， δ 按下式校核 : 32 因此次設(shè)計的液壓缸缸體材料球墨鑄鐵，所以 [σ ]=310MPa， Py=34MPa，δ =，圓整后 δ =7mm .2 活塞桿的設(shè)計 (1)活塞桿直徑 d 33 式中， F— 活塞桿上的作用力； [σ ]— 活塞桿材料的許用應(yīng)力， [σ ]= σ b/。 活塞桿根據(jù)液壓缸的工作環(huán)境及其使用性能，應(yīng)選用 45鋼， F=120KN, [σ ]=475MPa，數(shù)據(jù)代入 d=，圓整后 d=80mm （ 2）活塞桿長度 L 焦作大學(xué) 機電工程學(xué)院 8 根據(jù)液壓缸行程，以及液壓缸結(jié)構(gòu)可知，活塞桿的長多為 1950mm。 (3)活塞桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計 活塞桿的外端頭部與負載的拖動機構(gòu)相連接，為了避免活塞桿在工作中產(chǎn)生偏心負載力，適應(yīng)液壓缸的安裝要求，提高其作用效率，根據(jù)工作參數(shù)，此次液壓缸設(shè)計活塞桿頭部應(yīng)設(shè)計為階梯軸的螺紋結(jié)構(gòu)，這樣可以挺高加工性能，便于安裝，端部設(shè)計螺紋連接。 頭部結(jié)構(gòu)如圖 端部連接如下圖 （ 4） 活塞桿的密封與防塵 參考正規(guī)液壓缸生產(chǎn)廠家以及此液壓缸功用，次活塞桿與活塞連接選用兩個 Yx軸用密封圈，兩個 O 型密封圈。與導(dǎo)向套選用一個 O型密封圈密封，與端蓋連接選用 A型防塵圈，和一個 U型密封圈！詳見 液壓缸總圖。 （ 5）、 活塞桿強度的計算 活塞桿端部的負載連接點與與液壓缸支撐之間的距離為 BL ，如果： BL ? 10d（顯然這個是成立的） 就用 下式計算活塞桿強度： 焦作大學(xué) 機電工程學(xué)院 9 實際上式中的 s? /n 就是材料的許用應(yīng)力，之前已經(jīng)給出了 45 號鋼的許用應(yīng)力為： [? ]= s? /n=310/5=62MP 最大推力 F=118400N 于是根據(jù)式 — 28 得到活塞桿的直徑： d? 可知 強度符合要求。 （ 6） 活塞桿 的加工工序卡 表 33活塞桿的加工工序卡 焦作大學(xué)機電工程學(xué)院 機械加工工藝過程卡片 零件圖號 零件名稱 活塞桿 共 頁 第 1頁 材 料 牌 號 45 鋼 毛 坯 種 類 鑄件 每毛坯 件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 1 備 注 工 序 號 工 名 序 稱 工 序 內(nèi) 容 設(shè) 備 工 藝 裝 備 鑄造 時效 涂底漆 10 車端面、打中心孔 C6140 三爪卡盤 焦作大學(xué) 機電工程學(xué)院 10 20 粗車外圓到 C6140 三爪卡盤、游標(biāo)卡尺 30 粗精車 N 面及其 S 端面 C6140 三爪卡盤 40 粗精車 M 面及 R 端面 C6140 三爪卡盤、游標(biāo)卡尺 50 割螺紋退刀槽 C6140 三爪卡盤、游標(biāo)卡尺 60 車螺紋 C6140 三爪卡盤、游標(biāo)卡尺、 塞規(guī) 70 檢驗 游標(biāo)卡尺、 塞規(guī) 80 鍍后拋光 二次檢驗 入庫 根據(jù) 液壓缸的承載能力可以確定其活塞桿的直徑為 80mm，因為活塞桿在工作過程中和導(dǎo)向套之間作相對運動，其表面粗糙度很高，達到 ，因此在精加工后還要做拋光處理。其工序 表如表 33所示 .3 缸蓋 固定螺栓 的設(shè)計 直徑 ds 的設(shè)計 34 式中， F— 活塞桿上的作用力； k— 螺紋擰緊系數(shù) ， k=~； z— 固定螺栓個數(shù)； [σ ]— 螺栓材料的許用應(yīng)力， [σ ]= σ s/（ ~）， σ s為材料的屈服點。 [σ ]— 活塞桿材料的許用應(yīng)力， [σ ]= σ b/。 在這次設(shè)計中，螺栓選擇的材料為 20鋼； [σ ]=350MPa F=120KN,Z=6 代入以上數(shù)據(jù)ds= 圓整后 ds =26mm 長度 L的設(shè)計 根據(jù)材料的剪切應(yīng)力及其功用 L1=110mm 底端 L2=18mm 連接螺栓的強度計算 連接圖如下： 焦作大學(xué) 機電工程學(xué)院 11 螺栓強度根據(jù)下式計算： 最大推力為： F=118400N 使用 6 個螺栓緊固缸蓋，即： Z=6 螺紋外徑和底徑的選擇： 0d =628mm 1d =22mm 系數(shù)選擇： 考慮到載荷可能有變化，為了安全，選取： 焦作大學(xué) 機電工程學(xué)院 12 K=3 1K = 根據(jù)式 — 20 得到螺紋處的拉應(yīng)力為： ? =33