【文章內(nèi)容簡介】 接性能。根據(jù)液壓缸的參數(shù)、用途和毛坯來源等可選用以下材料:等；等。目前市場上還有采用退火冷拔或熱軋的無縫鋼管，國際市場上已有內(nèi)孔經(jīng)衍磨或內(nèi)孔精加工，只需按所要求的長度切割無縫鋼管[10]。其主要要求是：(1)要有足夠的強度，能長期承受最高工作壓力及短期動態(tài)實驗壓力而不至產(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向環(huán)的摩擦力作用下，能長期工作而磨損少，尺寸公差等級和形位公差等級足以保證活塞密封件的密封性。綜合以上各項要求初步確定缸筒材料選擇為35GrMo無縫鋼管，其材料參數(shù)為：1000MPa，==850MPa。 液壓缸缸筒的計算(1）缸筒內(nèi)徑的計算液壓缸內(nèi)徑通常根據(jù)液壓缸的牽引力F和有效工作壓力p來確定的。液壓缸的牽引力應(yīng)能克服所受到的阻力。總阻力包括公稱壓力；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，按各自公式計算，本次設(shè)計中采用密封裝置為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算比較繁瑣，實際應(yīng)用中所采用經(jīng)驗公式進行估算，一般取=（—）F，本次設(shè)計取=。③ 回油腔背油壓力多根據(jù)經(jīng)驗公式計算=，但本次設(shè)計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算中忽略不計。液壓缸有效工作壓力值由前述確定為25Mpa。代入原公式計算得： F 2700KN。則對于單活塞桿缸，無桿腔進油時，液壓缸內(nèi)徑D的計算式為： (39)有桿腔進油時，液壓缸內(nèi)徑D的計算公式為： (310)而本次設(shè)計中取回油壓力=0，此時可簡化內(nèi)徑D的計算公式為：無桿腔進油時 (311)代入數(shù)值得 D= 有桿腔進油時 (312)代入數(shù)值計算得 D 379最后將以上各式所求得的D值，選擇其中最大者，圓整到標準值（見《機械設(shè)計手冊》表1963）綜合以上計算結(jié)果，圓整最大值確定D=400 。(2）缸筒壁厚的計算 缸筒壁厚為： (313) 其中——缸筒材料強度要求的最小值，m ——為缸筒外徑公差余量，m ——腐蝕余量，m 關(guān)于的值，按下列情況分別進行計算：當/，用薄壁缸筒的實用計算公式： m (314)當/D=，可用實用公式 m (315)當/： (316) (317)綜合以上計算，查相關(guān)數(shù)據(jù)表，初步確定=60 。計算/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，符合強度要求。 (3）缸筒底部厚度計算缸筒低部為平面時，其厚度可以按照四周嵌住的圓盤強度公式進行近似計算： 代入數(shù)值計算得： 由于液壓缸底部需要連接油口等部件，有時還需要焊接等加工，本次設(shè)計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，采用薄壁缸筒進行較核計算。根據(jù)規(guī)定，在計算中對液壓缸壁厚應(yīng)加1，則 (319)= 而實際中壁厚為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)= 而實際設(shè)計中缸底部厚度為120，滿足設(shè)計要求。 缸筒螺紋連接部分計算缸筒與端部用螺紋連接時如圖，缸筒螺紋處的強度計算如圖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度要求。液壓缸的活塞在液體壓力作用下，沿缸筒往復運滑動，它與缸筒的配合應(yīng)適當，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)計活塞時，主要任務(wù)就是確定活塞的結(jié)構(gòu)形式[11]?；钊问竭x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，活塞材料采用高強度鑄鐵HT200300或球墨鑄鐵?；钊鈴降呐浜弦话悴捎胒9，，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、彎曲力和振動沖擊等多種作用力，必須有足夠的強度和剛度。對雙作用單邊活塞桿液壓缸，起活塞桿直徑通常根據(jù)往復運動速比（即面積比）來確定圖36 活塞與活塞桿連接結(jié)構(gòu)圖 (324)代入數(shù)值得 =280 活塞桿的強度計算活塞桿在穩(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載的簡單強度計算公式進行計算 (325)式中——液壓缸工作壓力 ，；——活塞桿直徑，代入數(shù)值得 所以活塞桿強度符合設(shè)計要求?；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截面，通常要進行計算。危險截面處的合成應(yīng)力應(yīng)滿足 (326)本次設(shè)計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)計活塞桿主要針對如圖AA，BB面按公式()進行驗算。對于AA面： 對于BB面： 所以AA，BB截面的強度符合要求。 活塞桿穩(wěn)定性驗算對于活塞桿的穩(wěn)定性驗算，通常在情況下按相關(guān)公式進行，本次設(shè)計活塞桿，活塞桿直徑為，則所以活塞桿直徑長度比值符合穩(wěn)定性要求，不必進行穩(wěn)定性驗算?；钊麠U導向套裝在液壓缸的有桿側(cè)端蓋內(nèi)，用以對活塞桿進行導向，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把雜質(zhì)、灰塵及水帶到密封裝置處，損壞密封裝置。 導向套結(jié)構(gòu)及相關(guān)計算本次主缸設(shè)計導向套采用軸套式導向套，該種導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)點是拆卸方便，拆卸時不用拆端蓋。導向套一般安裝在密封圈與缸筒油腔之間，以利缸內(nèi)的壓力油對導套進行潤滑。為了使密封圈的唇邊張開，在導向套內(nèi)可開軸向通溝。圖39 導套長度示意圖導向套長度不應(yīng)過大，特別是高速缸，以免摩擦力過大；導向長度過短，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)計必須保證有一定的最小導向長度，一般應(yīng)滿足 m （327）導向套滑動面的長度A，在缸徑小于80時，取活塞寬度 代入數(shù)值計算得 。圖38 導向套的結(jié)構(gòu)圖導向套的加工要求為，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)動下運動時具有很大的動量。在他們的行程終端，當桿頭進入液壓缸的端蓋和缸底部分時，會引起機械碰撞，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)油液通過節(jié)流把動能轉(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能；（2） 緩沖過程中盡量避免出現(xiàn)壓力脈沖及過高的緩沖腔壓力峰值，是壓力變化為漸變過程；（3） 緩沖腔內(nèi)壓力峰值應(yīng)為；（4） 動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苁褂鸵簻囟壬仙龝r，油液的最高溫度不能超過密封件的允許極限。圖310 縫隙節(jié)流式緩沖裝置示意圖設(shè)計液壓機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，從而使活動橫梁上下移動速度得到優(yōu)化，有效提高工作效率。而且能夠在活塞移動過程中，在始、末位置給予設(shè)定，起緩沖作用。 排氣閥的設(shè)計壓力油進入液壓缸后，缸內(nèi)仍會有空氣，由于空氣具有壓縮性和滯后擴張性，會造成液壓缸和整個液壓系統(tǒng)在工作中的顛振和爬行，影響液壓機的正常工作。為了避免這中現(xiàn)象的發(fā)生，出了防止空氣進入液壓系統(tǒng)外，必須在液壓缸上安裝排氣閥，對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 液壓缸與上橫梁連接結(jié)構(gòu)設(shè)計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，擰至上橫梁上適當位置時有鎖緊螺釘鎖緊，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)點是構(gòu)造簡單，所需零件數(shù)量較少，方便拆卸，并且結(jié)構(gòu)組合強度較高，適合較大噸位的液壓機應(yīng)用。缺點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，并且安裝過程中也需要專門的安裝工具，這就影響到實際應(yīng)用中的拆裝。圖 312 缸筒與上橫梁連接結(jié)構(gòu)圖 活塞桿與活動橫梁連接結(jié)構(gòu)設(shè)計活塞桿與活動橫梁連接結(jié)構(gòu)如下圖312所示，活塞桿與活動衡量間采用分體十法蘭盤安裝形式，法蘭盤由兩個半圓型部分組成，具體見液壓缸裝配圖，法蘭盤與活動橫梁用四個螺栓連接，并在活塞桿前端設(shè)計圓柱部分與活動橫梁的圓孔之間配合，方便定位。圖 312 活塞桿與活動橫梁連接結(jié)構(gòu)圖此結(jié)構(gòu)安裝方便，結(jié)構(gòu)簡單，并且強度相對較高，適合安裝在較大型的液壓機中。河北科技師范學院2011屆本科畢業(yè)設(shè)計4 液壓機的液壓系統(tǒng)設(shè)計液壓機主要是靠液體壓力來完成工作的，大多數(shù)屬于高壓、大流量的范疇。液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計是整機設(shè)計的一部分，它除了應(yīng)符合主機動作循環(huán)和靜、動態(tài)性能等方面的要求外，還應(yīng)當滿足結(jié)構(gòu)簡單，工作安全可靠，效率高，經(jīng)濟性好，使用維護方便等條件[12]。液壓機對液壓系統(tǒng)的基本要求可歸納如下：（1）在操作特點上，要求能實現(xiàn)對模時的微動調(diào)整操作、手動操作和半自動操作。（2）在行程速度上，要求能實現(xiàn)空程快速運動和回程快速運動，以節(jié)省輔助時間。（3）在工作液體壓力上，一般為20～30MPa，對公稱壓力較小而結(jié)構(gòu)空間較大的，取較低的工作壓力值；對工件單位變形壓力大，壓機公稱壓力大而臺面尺寸又不太大的，取較高的工作壓力值。（4）在工藝特點上，對于小型液壓機一般不進行壓力分級，對于中型以上液壓機，一般要求具有分級的公稱壓力，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，一般要求對主缸預卸壓，以減少回程時的沖擊振動等。對于工作過程的要求，應(yīng)根據(jù)所進行的不同工藝，區(qū)別對待并采用相應(yīng)的措施來滿足。根據(jù)論文設(shè)計要求，該液壓機為通用液壓機，可用于多種產(chǎn)品的加工，滿足不同工藝要求則設(shè)計液壓系統(tǒng)時，應(yīng)使液壓機具有如下特點：（1）在主機結(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）在傳動系統(tǒng)上，一般設(shè)有充液系統(tǒng)，