【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 接性能。根據(jù)液壓缸的參數(shù)、用途和毛坯來(lái)源等可選用以下材料:等；等。目前市場(chǎng)上還有采用退火冷拔或熱軋的無(wú)縫鋼管，國(guó)際市場(chǎng)上已有內(nèi)孔經(jīng)衍磨或內(nèi)孔精加工，只需按所要求的長(zhǎng)度切割無(wú)縫鋼管[10]。其主要要求是：(1)要有足夠的強(qiáng)度，能長(zhǎng)期承受最高工作壓力及短期動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)壓力而不至產(chǎn)生永久變形；(2）有足夠的剛度，能承受活塞側(cè)向力和安裝的反作用力而不致產(chǎn)生彎曲；圖33 液壓缸缸筒結(jié)構(gòu)圖 (3）內(nèi)表面與活塞密封件及導(dǎo)向環(huán)的摩擦力作用下，能長(zhǎng)期工作而磨損少，尺寸公差等級(jí)和形位公差等級(jí)足以保證活塞密封件的密封性。綜合以上各項(xiàng)要求初步確定缸筒材料選擇為35GrMo無(wú)縫鋼管，其材料參數(shù)為：1000MPa，==850MPa。 液壓缸缸筒的計(jì)算(1）缸筒內(nèi)徑的計(jì)算液壓缸內(nèi)徑通常根據(jù)液壓缸的牽引力F和有效工作壓力p來(lái)確定的。液壓缸的牽引力應(yīng)能克服所受到的阻力?？傋枇ΠüQ壓力；密封裝置的摩擦力；回油腔因背壓作用產(chǎn)生的阻力和活塞與活塞桿的重力等，即最大牽引力 (37)① 公稱壓力根據(jù)本次設(shè)計(jì)給定初始條件確定為2500KN。② 密封裝置的摩擦力根據(jù)所選擇密封裝置不同，按各自公式計(jì)算，本次設(shè)計(jì)中采用密封裝置為Y形密封圈 = (38)式中f——摩擦系數(shù)，取f=；p——密封處的工作壓力d——密封處的直徑——密封圈的有效高度由于計(jì)算比較繁瑣，實(shí)際應(yīng)用中所采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算，一般取=（—）F，本次設(shè)計(jì)取=。③ 回油腔背油壓力多根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算=，但本次設(shè)計(jì)中回油腔直接通油箱，故取=0。④ 活塞與活塞桿的重力本次計(jì)算中忽略不計(jì)。液壓缸有效工作壓力值由前述確定為25Mpa。代入原公式計(jì)算得： F 2700KN。則對(duì)于單活塞桿缸，無(wú)桿腔進(jìn)油時(shí)，液壓缸內(nèi)徑D的計(jì)算式為： (39)有桿腔進(jìn)油時(shí)，液壓缸內(nèi)徑D的計(jì)算公式為： (310)而本次設(shè)計(jì)中取回油壓力=0，此時(shí)可簡(jiǎn)化內(nèi)徑D的計(jì)算公式為：無(wú)桿腔進(jìn)油時(shí) (311)代入數(shù)值得 D= 有桿腔進(jìn)油時(shí) (312)代入數(shù)值計(jì)算得 D 379最后將以上各式所求得的D值，選擇其中最大者，圓整到標(biāo)準(zhǔn)值（見《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1963）綜合以上計(jì)算結(jié)果，圓整最大值確定D=400 。(2）缸筒壁厚的計(jì)算 缸筒壁厚為： (313) 其中——缸筒材料強(qiáng)度要求的最小值，m ——為缸筒外徑公差余量，m ——腐蝕余量，m 關(guān)于的值，按下列情況分別進(jìn)行計(jì)算：當(dāng)/，用薄壁缸筒的實(shí)用計(jì)算公式： m (314)當(dāng)/D=，可用實(shí)用公式 m (315)當(dāng)/： (316) (317)綜合以上計(jì)算，查相關(guān)數(shù)據(jù)表，初步確定=60 。計(jì)算/D=，所以采用公式為： (318)而式中為缸筒內(nèi)最高工作壓力，通常取=== ——缸筒材料許用應(yīng)力，===200 Mpa代入上式得 所取圓整值D=6057，符合強(qiáng)度要求。 (3）缸筒底部厚度計(jì)算缸筒低部為平面時(shí)，其厚度可以按照四周嵌住的圓盤強(qiáng)度公式進(jìn)行近似計(jì)算： 代入數(shù)值計(jì)算得： 由于液壓缸底部需要連接油口等部件，有時(shí)還需要焊接等加工，本次設(shè)計(jì)中液壓缸底部需固定充液箱，所以缸筒底部應(yīng)取足夠厚度值才能達(dá)到以上要求。初步確定缸筒底部厚度 .(1)液壓缸缸筒壁厚的較核本次設(shè)計(jì)中液壓缸缸筒壁厚與缸筒內(nèi)徑比值較小，采用薄壁缸筒進(jìn)行較核計(jì)算。根據(jù)規(guī)定，在計(jì)算中對(duì)液壓缸壁厚應(yīng)加1，則 (319)= 而實(shí)際中壁厚為60 ，所以壁厚符合規(guī)定要求。(2)液壓缸底部厚度較核 本次設(shè)計(jì)液壓缸底部為平底結(jié)構(gòu)，根據(jù)規(guī)定，較核如下： (320)= 而實(shí)際設(shè)計(jì)中缸底部厚度為120，滿足設(shè)計(jì)要求。 缸筒螺紋連接部分計(jì)算缸筒與端部用螺紋連接時(shí)如圖，缸筒螺紋處的強(qiáng)度計(jì)算如圖34所示：圖34 螺紋連接結(jié)構(gòu)示意圖螺紋處的拉應(yīng)力 (321)式中——螺紋連接處承受的最大推力，； ——缸筒內(nèi)徑，；——螺紋外徑，；——擰緊螺紋系數(shù)，不變載荷取，變載荷取代入數(shù)值得 = 螺紋處的剪應(yīng)力 (322)式中——螺紋連接的摩擦系數(shù)，平均值取=代入數(shù)值得 = 合成應(yīng)力 (323)許用應(yīng)力=代入數(shù)值得 所以螺紋連接部分符合強(qiáng)度要求。液壓缸的活塞在液體壓力作用下，沿缸筒往復(fù)運(yùn)滑動(dòng)，它與缸筒的配合應(yīng)適當(dāng)，液壓力的大小與活塞有效面積有關(guān)，活塞直徑與缸筒內(nèi)徑一致。所以設(shè)計(jì)活塞時(shí)，主要任務(wù)就是確定活塞的結(jié)構(gòu)形式[11]。活塞形式選擇如圖35所示：圖35 活塞結(jié)構(gòu)圖活塞與活塞桿連接形式如圖36所示：活塞的密封采用Y型橡膠密封圈，活塞材料采用高強(qiáng)度鑄鐵HT200300或球墨鑄鐵。活塞外徑的配合一般采用f9，，外表面的圓度和圓柱度一般不大于外徑公差的一半?；钊麠U是液壓缸傳遞力的重要零件，它承受拉力、壓力、彎曲力和振動(dòng)沖擊等多種作用力，必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。對(duì)雙作用單邊活塞桿液壓缸，起活塞桿直徑通常根據(jù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)速比（即面積比）來(lái)確定圖36 活塞與活塞桿連接結(jié)構(gòu)圖 (324)代入數(shù)值得 =280 活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算活塞桿在穩(wěn)定工況下，如果只受到軸向推力或拉力，可以近似的用直桿承受拉壓負(fù)載的簡(jiǎn)單強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算 (325)式中——液壓缸工作壓力 ，；——活塞桿直徑，代入數(shù)值得 所以活塞桿強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求?；钊麠U表面的螺紋、退刀槽等結(jié)構(gòu)，往往是活塞桿上的危險(xiǎn)截面，通常要進(jìn)行計(jì)算。危險(xiǎn)截面處的合成應(yīng)力應(yīng)滿足 (326)本次設(shè)計(jì)所用活塞桿具體形式及主要尺寸如下圖所示：圖37 活塞桿結(jié)構(gòu)圖本次設(shè)計(jì)活塞桿主要針對(duì)如圖AA，BB面按公式()進(jìn)行驗(yàn)算。對(duì)于AA面： 對(duì)于BB面： 所以AA，BB截面的強(qiáng)度符合要求。 活塞桿穩(wěn)定性驗(yàn)算對(duì)于活塞桿的穩(wěn)定性驗(yàn)算，通常在情況下按相關(guān)公式進(jìn)行，本次設(shè)計(jì)活塞桿，活塞桿直徑為，則所以活塞桿直徑長(zhǎng)度比值符合穩(wěn)定性要求，不必進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算?；钊麠U導(dǎo)向套裝在液壓缸的有桿側(cè)端蓋內(nèi)，用以對(duì)活塞桿進(jìn)行導(dǎo)向，內(nèi)裝有密封裝置一保證缸筒有桿腔的密封。外側(cè)裝有防塵裝圈，以防止活塞桿在后退時(shí)把雜質(zhì)、灰塵及水帶到密封裝置處，損壞密封裝置。 導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)及相關(guān)計(jì)算本次主缸設(shè)計(jì)導(dǎo)向套采用軸套式導(dǎo)向套，該種導(dǎo)套主要是耐磨材料制成，也有用鋼制成并內(nèi)裝有耐磨套或?qū)颦h(huán)的。其優(yōu)點(diǎn)是拆卸方便，拆卸時(shí)不用拆端蓋。導(dǎo)向套一般安裝在密封圈與缸筒油腔之間，以利缸內(nèi)的壓力油對(duì)導(dǎo)套進(jìn)行潤(rùn)滑。為了使密封圈的唇邊張開，在導(dǎo)向套內(nèi)可開軸向通溝。圖39 導(dǎo)套長(zhǎng)度示意圖導(dǎo)向套長(zhǎng)度不應(yīng)過(guò)大，特別是高速缸，以免摩擦力過(guò)大；導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)短，將使缸因配合間隙引起的初始撓度增大，影響液壓缸的工作性能和穩(wěn)定性，因此，設(shè)計(jì)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度，一般應(yīng)滿足 m （327）導(dǎo)向套滑動(dòng)面的長(zhǎng)度A，在缸徑小于80時(shí)，取活塞寬度 代入數(shù)值計(jì)算得 。圖38 導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)圖導(dǎo)向套的加工要求為，外圓與端蓋內(nèi)孔的配合多為H8/f7，內(nèi)孔與活塞桿的配合多為H9/f9。，圓度和圓柱度公差不大于直徑公差之半，內(nèi)孔中的環(huán)行油槽和直油槽要淺而寬，保證良好的潤(rùn)滑。 緩沖裝置液壓缸的活塞桿具有一定的質(zhì)量，在液壓力的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)時(shí)具有很大的動(dòng)量。在他們的行程終端，當(dāng)桿頭進(jìn)入液壓缸的端蓋和缸底部分時(shí)，會(huì)引起機(jī)械碰撞，產(chǎn)生很大的沖擊壓力和噪聲。采用緩沖裝置，就是為了避免這種機(jī)械碰撞，緩沖裝置的工作原理是使液壓缸低壓腔內(nèi)油液通過(guò)節(jié)流把動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，熱能由循環(huán)的油液帶到液壓缸外。緩沖裝置的一般技術(shù)要求為：（1） 緩沖裝置要能以較短的緩沖行程吸收最大的動(dòng)能；（2） 緩沖過(guò)程中盡量避免出現(xiàn)壓力脈沖及過(guò)高的緩沖腔壓力峰值，是壓力變化為漸變過(guò)程；（3） 緩沖腔內(nèi)壓力峰值應(yīng)為；（4） 動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苁褂鸵簻囟壬仙龝r(shí)，油液的最高溫度不能超過(guò)密封件的允許極限。圖310 縫隙節(jié)流式緩沖裝置示意圖設(shè)計(jì)液壓機(jī)部分采用整體行程限位開關(guān)形式并輔助以縫隙節(jié)流式緩沖裝置，具體見裝配圖，限位開關(guān)不僅在形成位置上起到限制作用，從而使活動(dòng)橫梁上下移動(dòng)速度得到優(yōu)化，有效提高工作效率。而且能夠在活塞移動(dòng)過(guò)程中，在始、末位置給予設(shè)定，起緩沖作用。 排氣閥的設(shè)計(jì)壓力油進(jìn)入液壓缸后，缸內(nèi)仍會(huì)有空氣，由于空氣具有壓縮性和滯后擴(kuò)張性，會(huì)造成液壓缸和整個(gè)液壓系統(tǒng)在工作中的顛振和爬行，影響液壓機(jī)的正常工作。為了避免這中現(xiàn)象的發(fā)生，出了防止空氣進(jìn)入液壓系統(tǒng)外，必須在液壓缸上安裝排氣閥，對(duì)于垂直安裝的液壓缸，排氣閥應(yīng)設(shè)在端蓋的上方，均與壓力腔相通。本次設(shè)計(jì)液壓缸采用排氣閥具體形式如圖311： 與液壓缸相關(guān)的連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓缸與上橫梁連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缸筒與上橫梁采用缸肩與背緊螺母鎖緊連接結(jié)構(gòu)，其背緊螺母與缸筒采用螺紋連接，擰至上橫梁上適當(dāng)位置時(shí)有鎖緊螺釘鎖緊，下端缸肩與缸筒用螺紋連接為一體，并用鎖緊螺釘鎖緊，缸肩上留有油孔。其結(jié)構(gòu)如圖312所示：此種連接方式的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，所需零件數(shù)量較少，方便拆卸，并且結(jié)構(gòu)組合強(qiáng)度較高，適合較大噸位的液壓機(jī)應(yīng)用。缺點(diǎn)是此中連接方式中的背緊螺母等零件尺寸較大， 圖311 整體式排氣閥結(jié)構(gòu)圖需要特殊的螺紋加工工序，并且安裝過(guò)程中也需要專門的安裝工具，這就影響到實(shí)際應(yīng)用中的拆裝。圖 312 缸筒與上橫梁連接結(jié)構(gòu)圖 活塞桿與活動(dòng)橫梁連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)活塞桿與活動(dòng)橫梁連接結(jié)構(gòu)如下圖312所示，活塞桿與活動(dòng)衡量間采用分體十法蘭盤安裝形式，法蘭盤由兩個(gè)半圓型部分組成，具體見液壓缸裝配圖，法蘭盤與活動(dòng)橫梁用四個(gè)螺栓連接，并在活塞桿前端設(shè)計(jì)圓柱部分與活動(dòng)橫梁的圓孔之間配合，方便定位。圖 312 活塞桿與活動(dòng)橫梁連接結(jié)構(gòu)圖此結(jié)構(gòu)安裝方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且強(qiáng)度相對(duì)較高，適合安裝在較大型的液壓機(jī)中。河北科技師范學(xué)院2011屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)4 液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)液壓機(jī)主要是靠液體壓力來(lái)完成工作的，大多數(shù)屬于高壓、大流量的范疇。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整機(jī)設(shè)計(jì)的一部分，它除了應(yīng)符合主機(jī)動(dòng)作循環(huán)和靜、動(dòng)態(tài)性能等方面的要求外，還應(yīng)當(dāng)滿足結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作安全可靠，效率高，經(jīng)濟(jì)性好，使用維護(hù)方便等條件[12]。液壓機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的基本要求可歸納如下：（1）在操作特點(diǎn)上，要求能實(shí)現(xiàn)對(duì)模時(shí)的微動(dòng)調(diào)整操作、手動(dòng)操作和半自動(dòng)操作。（2）在行程速度上，要求能實(shí)現(xiàn)空程快速運(yùn)動(dòng)和回程快速運(yùn)動(dòng)，以節(jié)省輔助時(shí)間。（3）在工作液體壓力上，一般為20～30MPa，對(duì)公稱壓力較小而結(jié)構(gòu)空間較大的，取較低的工作壓力值；對(duì)工件單位變形壓力大，壓機(jī)公稱壓力大而臺(tái)面尺寸又不太大的，取較高的工作壓力值。（4）在工藝特點(diǎn)上，對(duì)于小型液壓機(jī)一般不進(jìn)行壓力分級(jí)，對(duì)于中型以上液壓機(jī)，一般要求具有分級(jí)的公稱壓力，以滿足不同工藝的需要。（5）在工作行程結(jié)束，回程將要開始之前，一般要求對(duì)主缸預(yù)卸壓，以減少回程時(shí)的沖擊振動(dòng)等。對(duì)于工作過(guò)程的要求，應(yīng)根據(jù)所進(jìn)行的不同工藝，區(qū)別對(duì)待并采用相應(yīng)的措施來(lái)滿足。根據(jù)論文設(shè)計(jì)要求，該液壓機(jī)為通用液壓機(jī)，可用于多種產(chǎn)品的加工，滿足不同工藝要求則設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)使液壓機(jī)具有如下特點(diǎn)：（1）在主機(jī)結(jié)構(gòu)上，一般結(jié)構(gòu)空間較大，設(shè)有活塞式主工作缸，供壓制和回程用，并設(shè)有頂出缸，供頂出工件、反向拉延、液壓壓邊和起液壓墊作用。（2）在傳動(dòng)系統(tǒng)上，一般設(shè)有充液系統(tǒng)，