【文章內(nèi)容簡介】 Qv v? ? ????? ?32 ?? ?minm 當活塞收回時 ? ? 322 104 ???? dDQv v? ?= ? ? 322 ?????=? ?minm （ 3） 壓下 缸的計算 活塞伸出時 32 104 ??? DQv v? ?=G ???? ?32 ?9? ?minm 當活塞收回時 ? ? 322 104 ???? dDQv v? ?= ? ? 322 ???? ??G=? ?minm 速比 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 25 液壓缸活塞往復運動的速度之比 ? ? 222222442112dDDdDDAAvv?????? ??? 式 ? ?]5[ 計算速比主要是為了確定活塞桿的直徑和是否設置緩沖裝置。速比不宜過大或過小，以免產(chǎn)生過大的背壓或造成活塞桿太細穩(wěn)定性不好?？蓞⒖枷卤磉x定： 表 活塞往復運動的速比 ? 因為系統(tǒng)的壓力為 30Mpa，可選擇活塞的速比為 ? =2。 活塞的理論推力和拉力 油液作用在活塞上的液壓力，對于雙作用單活塞桿液壓缸來說，活塞受力如圖 ： 圖 活塞受力分析圖 （ 1） 水平輥調(diào)整缸的計算： 活塞桿伸出時的理論推力 F1 為 6211 104 ??? pDPAF ? N662 ?????? ? 式 ? ?]1[ 活塞桿縮回時的理論推力 F2 為 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 26 ? ? 622622 10410 ????? pdDPAF ? ? ? N662 ??????? ? 式 ? ? ]5[ 其中， A1—— 活塞無桿側(cè)有效面積，單位 2m ； A2—— 活塞有桿側(cè)有效面積，單位 2m ； P—— 供油壓力（工作油壓），單位 Mpa。 D—— 活塞直徑（液壓缸內(nèi)徑），單位 m； d—— 活塞桿直徑，單位 m。 （ 2）立輥調(diào)整缸的計算 活塞桿伸出時的理論推力 F1 為 6211 104 ??? pDPAF ? = N662 ????? 式 ? ? ]5[ 活塞桿縮回時的理論推力 F2 為 ? ? 622622 10410 ????? pdDPAF ?= ? ? N6622 ??????? 其中， A1—— 活塞無桿側(cè)有效面積，單位 2m ； A2—— 活塞有桿側(cè)有效面積，單位 2m ； P—— 供油壓力（工作油壓），單位 Mpa。 D—— 活塞直徑（液壓缸內(nèi)徑），單位 m； d—— 活塞桿直 徑，單位 m。 （ 3）壓下缸（夾緊缸） 活塞桿伸出時的理論推力 F1 為 6211 104 ??? pDPAF ? = N662 ????? 式 ? ? ]5[ 活塞桿縮回時的理論推力 F2 為 ? ? 622622 10410 ????? pdDPAF ? ? ? N6622 ?????? ? 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 27 其中， A1—— 活塞無桿側(cè)有效面積，單位 2m ； A2—— 活塞有桿側(cè)有效面積，單位 2m ； P—— 供油壓力（工作油壓），單位 Mpa。 D—— 活塞直徑（液壓缸內(nèi)徑），單位 m； d—— 活塞桿直徑，單位 m。 活塞允許的最大行程 （ 1） 水平輥調(diào)整缸的計算： 在初步確定活塞的行程時，主要是按照實際工作需要的長度來考慮，但這一工作行程并不一定是液壓缸的穩(wěn)定性所允許的行程。為了計算行程，應首先計算出活塞的最大允許長度 Lk[9]。因活塞桿一般為細長桿，當 Lk≥ （ 10~15） d 時，由歐拉公式推導出： kk FEIL 2?? （ mm） 式 ? ?]1[ 其中： Fk—— 活塞桿彎曲失穩(wěn)臨界壓縮力，單位 N， Fk≥ Fnk。 F—— 活塞桿縱向壓縮力，單位 N； nk—— 安全系數(shù)，通常 nk=~6； E—— 材料的彈性模數(shù)。鋼材 E= 105Mpa； I—— 活塞桿橫截面慣性矩，單位 4mm ，圓截面 I= 44 dd ?? 。 將上列數(shù)據(jù)代入并簡化后 kk FdL 2320? ? ? 62 ????? 式 ? ? ]5[ （ 2） 立輥調(diào)整缸的計算 在初步確定活塞行程時，主要是按實際工作需要的長度來考慮， 但 這一工作內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 28 行程并不一定是液壓缸的穩(wěn)定性所允許的行程。為了計算行程，應首先計算出活塞的最大允許長度 Lk。因活塞桿一般為細長桿，當 Lk≥ （ 10~15） d 時，由歐拉公式推導出： kk FEIL 2?? （ mm） 式 ? ? ]5[ 其中： Fk—— 活塞桿彎曲失穩(wěn)臨界壓縮力，單位 N， Fk≥ Fnk。 F—— 活塞桿縱向壓縮力，單位 N； nk—— 安全系數(shù)，通常 nk=~6； E—— 材料的彈性模數(shù)。鋼材 E= 105Mpa； I—— 活塞桿橫截面慣性矩，單位 4mm ，圓截面 I= 44 dd ?? 。 將上列數(shù)據(jù)代入并簡化后 kk FdL 2320? ? ? 62 ????? 式 ? ? ]5[ （ 3） 壓下缸的計算： 在初步確定活塞的行程時，主要是按照實際工作需要的長度來考慮，但這一工作行程并不一定是液壓缸的穩(wěn)定性所允許的行程。為了計算行程，應首先計算出活塞的最大允許長度 Lk[9]。因活塞桿一般為細長桿，當 Lk≥ （ 10~15） d 時，由歐拉公式推導出： kk FEIL 2?? （ mm） 式 ? ? ]5[ 其中： Fk—— 活塞桿 彎曲失穩(wěn)臨界壓縮力，單位 N， Fk≥ Fnk。 F—— 活塞桿縱向壓縮力，單位 N； nk—— 安全系數(shù)，通常 nk=~6； 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 29 E—— 材料的彈性模數(shù)。鋼材 E= 105Mpa； I—— 活塞桿橫截面慣性矩，單位 4mm ，圓截面 I= 44 dd ?? 。 將上列數(shù)據(jù)代入并簡化后 kk FdL 2320? = ? ? 62 ???? 式 ? ? ]5[ 液壓缸長度的計算 （ 1）水平輥調(diào)整缸的計算： 對于各種安裝導向條件的液壓缸，活塞桿計算長度 L= kLn ? ? ??? （ 2）立輥調(diào)整缸的計算： 對于各種安裝導向條件的液壓缸，活塞桿計算長度 L= kLn ? ?m40 ??? （ 3）壓下缸的計算： 對于各種安裝導向條件的液壓缸 ，活塞桿計算長度 L= kLn = ? ?m96 ?? 缸筒壁厚的計算 （ 1） 水平輥調(diào)整缸的計算： 缸筒材料選用常用的 ZG270500 的無縫鋼管，調(diào)質(zhì)硬度為 260HBW。查手冊【 5】表 21— 6— 7 查的該材料的 M p aM p a sb 3 6 0,6 1 0 ?? ?? 。由于系統(tǒng)壓力為30Mpa,所以壁厚應按厚壁筒計算， 參照手冊【 5】： 缸筒壁厚為： 210 cc ????? 關于 0? 的值，可按下列情況分 別計算： 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 30 當 ?D? 時，pDp?? 2max0 ? ； 當 ~?D? 時，maxmax0 pDpp ?? ??； 當 ?D? 時，?????????? ???? m a xm a x0 ppDpp??? 或 ?????????? ??? 132 m a x0 pDpp? ?? 式 ? ?]5[ 式中， maxp —— 缸筒內(nèi)最高工作壓力，當工作壓力 p≥ 16Mpa 時， maxp =,即 maxp =30Mpa； p? —— 缸筒材料的許用應力， p? = nb? ， n 為安全系數(shù)，通常取 n=5。 將數(shù)據(jù)代入上式中，得： 當 ?D? 時， ?? ； 當 ~?D? 時， ?? ； 當 ?D? 時， ?? 。實際上，當 ?D? 時，材料使用不夠經(jīng)濟，應改用高屈服強度的材料。 因此，由手冊【 5】表 — 50 選用壁厚系列中的 80mm。 （ 2） 立輥調(diào)整缸的計算： 缸筒材料選用常用的 ZG270500 的無縫鋼管，調(diào)質(zhì)硬度為 260HBW。查手冊【 5】表 21— 6— 7 查的該材料的 M p aM p a sb 3 6 0,6 1 0 ?? ?? 。由于系統(tǒng)壓力為30Mpa,所以壁厚應按厚壁筒計算，參照手冊【 5】： 缸筒壁厚為： 210 cc ????? 關于 0? 的值，可按下列情況分別計算： 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 31 當 ?D? 時，pDp?? 2max0 ? ； 當 ~?D? 時，maxmax0 pDpp ?? ??； 當 ?D? 時，?????????? ???? m a xm a x0 ppDpp??? 或 ?????????? ??? 132 m a x0 pDpp? ?? 式 ? ?]5[ 式中， maxp —— 缸筒內(nèi)最高工作壓力，當工作壓力 p≥ 16Mpa 時， maxp =,即 maxp =30Mpa； p? —— 缸筒材料的許用應力， p? = nb? ， n 為安全系數(shù)，通常取 n=5。 將數(shù)據(jù)代入上式中，得： 當 ?D? 時， ?? ； 當 ~?D? 時， ?? ； 當 ?D? 時， ?? 。實際上，當 ?D? 時，材料使用不夠經(jīng)濟，應改用高屈服強度的材料。 因此，由手冊【 5】表 — 50 選用壁厚系列中的 70mm。 活塞及活塞桿設計 由于活塞在液體壓力的作用下沿缸筒往復運動，因此，它與缸筒的配合應適當，既不能過緊，也不能間隙過大。配合過緊，不僅使最低啟動壓力增大，降低機械效率，而且容易損壞缸筒和活塞的滑動配合表面；間隙過大，會引起液壓缸內(nèi)部泄露，降低容積效率，使液壓缸達不到要求的設計性能。 液壓力的大小與活塞的有效工作面積 有關，活塞直徑應與缸筒內(nèi)徑一 致。設計活塞時，主要任務就是確定活塞的結(jié)構(gòu)形式。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 32 活塞及活塞桿的結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)密封裝置形式來選用活塞結(jié)構(gòu)形式（密封裝置按工作條件確定）。本設計選用整體活塞。因為整體活塞在活塞周圍上開溝槽，安裝密封圈，結(jié)構(gòu)簡單，但給活塞的加工帶來困難，密封圈安裝時也容易拉傷和扭曲。 根據(jù)【 5】表 21613，選擇桿體為實體桿。活塞桿的外端頭部與軋輥的拖動機構(gòu)相連接，為了避免活塞桿在工作中產(chǎn)生偏心承載力，適應液壓缸的安裝要求，提高其使用效率，應根據(jù)載荷的具體情況選擇適當?shù)臈U頭連接形式【 7】。因為缸工作時軸線固定不 動，所以采用大螺栓頭式。 根據(jù)【 5】表 21614，水平輥調(diào)整缸活塞的直徑為 380mm，長度 280mm，立輥調(diào)整缸 活塞桿的直徑為 300 mm，長度 305 mm。 根據(jù) [5]表 21614，壓下缸活塞桿的直徑為 90 mm，長度 300 mm。 活塞及活塞桿的密封 在液壓傳動系統(tǒng)及其元件中，安置密封裝置和密封元件的作用，在于防止工作介質(zhì)的泄露及外界塵埃和異物的侵入。設置于密封裝置中、起密封作用的元件稱為密封件。 液壓傳動的工作介質(zhì)，在系統(tǒng)及元件的容腔內(nèi)流動或暫存時，由于壓力、粘度、間隙等因素的變化，而導致少量工作介質(zhì)越過容腔邊界，由高壓腔向低壓腔或外界流出，這種“越界流出”現(xiàn)象稱為泄露。泄露分為外泄漏和內(nèi)泄漏兩類，內(nèi)泄漏是指在系統(tǒng)或元件內(nèi)部工作介質(zhì)由高壓腔向低壓腔的泄露。 由于液壓缸的進油腔和回油腔之間的液壓油不可以聯(lián)通，否則就會造成液壓缸爬行和內(nèi)部泄露， 而內(nèi)泄漏會引起系統(tǒng)容積效率的急劇下降，所以在活塞部分和液壓缸接觸區(qū)域的上部選擇氈圈油封進行密封，下部使用 O 型密封圈和 方內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 33 形同軸密封件進行密封，氈圈油封的型號選擇 φ 460 40，方形同軸密封件選擇4600， O 型密封圈的型號選擇 φ 460。 在活塞桿部分和液壓缸的接觸區(qū)域的上部選擇氈圈油封進行密封，中部使用 O 型密封圈和方形同軸密封件進行密封，出于防塵考慮還需防塵圈的密封，氈圈油封得型號選擇 φ 380 40，方形同軸密封件選擇 3800， O 型密封圈的型號選擇 φ 460，防塵圈選擇 C 型