【文章內(nèi)容簡介】 構(gòu)如圖42所示 1車架 2水平液壓缸 3垂直液壓缸圖41 H式支腿2.圖42 支腿結(jié)構(gòu)圖，切記務(wù)必將駕駛室中駐車制動手柄拉到制動位置，請確認(rèn)駐車制動起作用后再進(jìn)行支腿作業(yè)。水平支腿伸出工況有兩種位置：全伸和不伸。嚴(yán)禁支腿在其他位置作業(yè)。 液壓缸作用力的計算圖43 支腿受力分析圖起重機工作時，當(dāng)?shù)跗鹱畲蟮闹匚飼r，吊臂的轉(zhuǎn)矩M=1401KNm,，自重G=367598N,當(dāng)?shù)醣坜D(zhuǎn)到與A點或B點重合時，支腿的受力最大。支腿的支反力=580KN 水平支腿液壓缸的作用是將支腿臂在需要的時候推出固定支腿，使支腿的到一定的跨距，其作用力較小，參考同類設(shè)計，這里假定其所受的最大外負(fù)載力為40KN。 液壓缸的設(shè)計活塞外徑D和活塞桿直徑d是液壓缸的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)，D與d的選擇與液壓缸的負(fù)載和速度要求相關(guān)；選擇出適當(dāng)?shù)墓ぷ鲏毫凸┮毫髁繚M足負(fù)載和速度要求后，D和d可初步確定下來。除D和d外，液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)尚有活塞行程S、導(dǎo)向距離H和油口直徑d等。液壓缸的行程應(yīng)根據(jù)工作需要設(shè)定，為簡化制造工藝和節(jié)約制造成本，應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)化行程尺寸系列參數(shù)。為減小活塞桿伸出時與缸體軸線的偏斜，液壓缸應(yīng)有合理的導(dǎo)向長度。 缸筒設(shè)計與計算端蓋分為前端蓋和后端蓋。前端蓋將活塞桿（柱塞）腔封閉，并起著為活塞桿導(dǎo)向、密封和防塵之作用。后端蓋即缸底一端封閉，通常起著將液壓缸與其他機件連接的作用。缸筒與端蓋常見的連接方式有8種：拉桿式、法蘭式、焊接式、內(nèi)螺紋式、外螺紋式、內(nèi)卡環(huán)式、外卡環(huán)式和鋼絲擋圈式，其中焊接式只適應(yīng)缸筒與后端蓋的連接。選用法蘭式連接。缸筒是液壓缸的主要零件，有時還是液壓缸的直接做功部件（活塞桿或柱塞固定時）；它與端蓋、活塞（柱塞）構(gòu)成密封容腔，用以容納壓力油液、驅(qū)動負(fù)載而做功，因而對其有強度、剛度、密封等方面的要求。缸筒的毛坯普遍采用退火的冷拔或熱軋的無縫鋼管，市場上已有內(nèi)孔經(jīng)過珩磨或內(nèi)孔經(jīng)過精加工的半成品，只需要按所要求的長度切割無縫鋼管，材料有345號鋼和27SiMn合金鋼。本文選45號鋼。缸筒內(nèi)徑可由以下公式求得：= （41）式中:——垂直液壓油缸的作用力，=580KN；——系統(tǒng)壓力，=25MPa；則有 查標(biāo)準(zhǔn)，將其圓整為D=180mm，無桿腔面積為。同樣的方法可得到水平液壓缸的缸筒內(nèi)徑D=63mm，無桿腔面積為A=.5. 液壓缸缸筒壁厚的計算按薄壁計算缸筒壁厚，其計算公式為： （42）式中： ——最高允許壓力，=MPa； ——缸筒內(nèi)徑，=180mm。 ——缸筒材料的許用應(yīng)力，=MPa，其中為缸筒材料的屈服強度，缸筒材料為45鋼無縫鋼管，故=600MPa，為安全系數(shù)，取=2。圓整為=20mm。因小于10，故為薄壁缸。缸筒底部厚度： (43)式中 ——缸底止口外徑() ；——油口直徑() ；——工作壓力()；——材料許用應(yīng)力安全系數(shù)（ ）()。代入數(shù)據(jù)得h=，圓整為h=25mm。用同樣的方法得到水平液壓缸的缸蓋和缸底的厚度為20mm。選擇螺釘連接法蘭，法蘭厚度 為 （44）式中 ——法蘭厚度() ；——法蘭受力總和，()； ；——密封環(huán)平均直徑，() ； ；——工作壓力，；——密封環(huán)內(nèi)徑,= ；——密封環(huán)外徑,= ；——附加密封壓力(),若采用金屬材料時， 值即屈服極限點；——螺釘孔分布圓直徑,=；——法蘭材料的許用應(yīng)力,=。代入數(shù)據(jù)得=圓整取25mm用同樣的方法得到水平液壓缸的法蘭厚度為20mm。 (45)式中——液壓缸負(fù)載()；——螺紋擰緊系數(shù)，k=—；——固定螺栓個數(shù)；——螺栓材料許用應(yīng)力，為材料屈服點。得選M30的螺釘，用同樣的方法得到水平液壓缸螺釘選M10的。 活塞組件設(shè)計（1）活塞的結(jié)構(gòu)形式和密封件形式活塞的密封件形式要根據(jù)液壓缸的設(shè)計（額定）壓力、速度和溫度等工作條件來選擇，而選擇的密封件形式則決定了活塞的結(jié)構(gòu)形式?；钊Ｓ玫慕Y(jié)構(gòu)形式可分為整體式和分體（組合）式兩種。整體式活塞要在活塞圓周上開溝槽以安裝密封件和支承環(huán)，結(jié)構(gòu)簡單，零件活塞加工困難，另外，密封件安裝時也容易拉傷和扭曲，影響密封性能和密封件使用壽命。分體（組合）式活塞大多數(shù)可以多次拆裝，密封件使用壽命長。在通常情況下，支承環(huán)是活塞件的不可缺少的結(jié)構(gòu)原件，它不但可以精確雕像，還可以吸收活塞運動時隨時產(chǎn)生的側(cè)向力，因而大多數(shù)密封件都與支承環(huán)聯(lián)合使用，大大降低了活塞加工成本。（2）活塞的常用材料活塞材料選用的依據(jù)主要從活塞結(jié)構(gòu)形式來考慮。對于有支承環(huán)的活塞，常用20號、35號及45號優(yōu)質(zhì)碳素鋼。對于未采用支承環(huán)的活塞多采用高強度鑄鐵HT200300、耐磨鑄鐵、球墨鑄鐵及錫青銅、鋁合金，一些連續(xù)工作的高耐久性活塞外表面長燒錫青銅合金或噴鍍尼龍等材料。選用分體式，其材料選用45號鋼?；钊c活塞桿的連接結(jié)構(gòu)有多種形式，常見的有螺紋型，其優(yōu)點是連接穩(wěn)固可靠，活塞與活塞桿之間無軸向公差要求，缺點是螺紋的加工和裝配比較麻煩。還有焊接型，這在結(jié)構(gòu)簡單，施工比較方便，但不易拆除，而且，對活塞內(nèi)外徑、活塞桿直徑及斷面接合處的四個面的同軸度。垂直度要求較高。另外有卡環(huán)式，這種結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，活塞借助徑向間隙有少量浮動，不易卡滯，但活塞與活塞桿之間有軸向公差，該軸向公差會造成活塞與活塞桿的不必要的竄動。該種結(jié)構(gòu)形式在低速液壓缸中得到廣泛使用。本文選用螺紋連接。（1）基本結(jié)構(gòu)活塞桿有實心桿和空心桿兩種，實心桿強度較高，加工簡單，應(yīng)用較多?？招幕钊麠U多用于活塞桿與缸徑比值d/D較大的大型液壓缸中，以減輕活塞桿的重量，或用于缸筒帶動工作機構(gòu)的場合如機床中，或用于活塞桿必須帶有傳感器的伺服液壓缸中。本文選用實心桿。（2）活塞桿的材料和技術(shù)要求實心活塞桿多采用優(yōu)碳素鋼冷拔料35號鋼、45號鋼、55號鋼制成，以減少切削加工。本文選用45號鋼（3）活塞桿外端（頭部）結(jié)構(gòu)形式活塞桿外端是液壓缸與負(fù)載的連接部位，結(jié)構(gòu)形式有多種。活塞桿端部最常用的結(jié)構(gòu)形式為螺紋式、單耳環(huán)式和帶球鉸的單式環(huán)式。本文選用螺紋式。（4）活塞桿的導(dǎo)向在液壓缸的前端蓋的內(nèi)部，安裝有對活塞桿導(dǎo)向的導(dǎo)向套（環(huán)）和對缸筒有桿腔進(jìn)行密封的密封件及防止活塞桿內(nèi)縮時將灰塵、水分和雜質(zhì)帶入密封圈的防塵圈。1）導(dǎo)向套（環(huán)式）的結(jié)構(gòu)形式活塞桿的導(dǎo)向的結(jié)構(gòu)形式有三種：無導(dǎo)向套（環(huán)）、金屬導(dǎo)向套（環(huán)）和非金屬導(dǎo)向套（環(huán)）。本課題選用金屬導(dǎo)向套。2）導(dǎo)向套（環(huán)）的長度導(dǎo)向支承長度是端蓋長度減去防塵圈溝槽的長度值后的剩余部分。3）導(dǎo)向套（環(huán)）的材料和加工要求導(dǎo)向套（環(huán)）外圓與端蓋內(nèi)孔配合多為H8/f7，內(nèi)孔與活塞桿的配合多為H9/f9。（5）活塞桿的密封與防塵活塞桿處的密封圈和防塵圈都是標(biāo)準(zhǔn)零件，密封圈的方程圈溝槽的設(shè)計要符合國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。由離地間隙和液壓缸的行程系列表確定豎直液壓缸的行程為400mm。由車寬和支腿的跨距及液壓缸的行程系列表得到，水平液壓缸的行程為1800mm。當(dāng)活塞桿全部伸出時，從活塞支撐面中點到導(dǎo)向套滑動面中點的距離稱為最小導(dǎo)向長度。如果導(dǎo)向長度過短，將使液壓缸因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，在設(shè)計時必須保證液壓缸有一定的最小導(dǎo)向長度。對于一般液壓缸，最小導(dǎo)向長度應(yīng)滿足下式要求： (46)式中 L——最大工作行程（m）；D——缸筒內(nèi)徑（m）。代入數(shù)得H110mm導(dǎo)向套滑動面的長度A,在缸徑大于80mm時取A=（—）d=75—125mm，取100mm。同樣的方法得到水平液壓缸導(dǎo)向套的滑動面長度為200mm。6 .活塞桿直徑的設(shè)計及校核活塞桿直徑為 (47)式中——速比由于系統(tǒng)壓力大于20MPa，取2所以d=127取標(biāo)準(zhǔn)值125mm，=同樣的方法得到水平液壓缸的活塞桿直徑為45mm?；钊麠U強度得驗算活塞桿工作時，一般主要受軸向拉壓作用力，因此活塞桿的強度驗算可按直桿拉壓力公式計算，即 (48)式中——活塞桿內(nèi)應(yīng)力（pa）；F——液壓缸負(fù)載（N)；——活塞桿材料須用應(yīng)力（pa），=/n，為材料的抗拉強度，n為安全系數(shù),一般取n3—5液壓缸材料為45無縫鋼，=440Mpa 經(jīng)計算滿足要求活塞寬度B=（—)D=108—180mm，取120mm。水平液壓缸的活塞厚度為40mm。8密封件的選用(1）O形密封圈 O形密封圈的主要特點是：，安裝部位緊湊，裝拆方便；，無需經(jīng)常調(diào)整；、動密封都可用；作靜密封時，幾乎沒有泄露；用于動密封時，阻力比較小，但很難做到不泄露；，可對兩個方向起密封作用；，容易造成O形圈被剪切、扭曲等故障，導(dǎo)致密封失效，故動密封時一般需加保護(hù)擋圈；。（2）Ｖ形密封圈 Ｖ形密封圈的密封性能較好，可根據(jù)工作壓力的大小來確定所用密封圈的數(shù)目，通常須借助于壓蓋的調(diào)整來補償密封圈的磨損量，其致命的弱點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，通常須由支承環(huán)、密封圈和壓環(huán)三部分組成，其摩擦阻力較大并隨工作壓力和密封圈數(shù)目的增大而增大。因此Ｖ形密封圈僅適宜于運動速度較低而工作壓力較高的液壓缸采用。 （3）Ｕ形密封圈 Ｕ形密封圈的密封性能較好，但單獨使用是極易翻滾，因此需與錫青銅質(zhì)支承環(huán)配套使用，其摩擦阻力較大并隨工作壓力的升高而增大。因此Ｕ形密封圈僅適宜于工作壓力較低或運動速度較低的液壓缸采用。 （4）Ｙ形密封圈 Ｙ形密封圈是依靠其張開的唇部緊貼于密封表面而保持密封的，通常可單獨使用，其密封性能較好，摩擦阻力較小，耐壓性能好，工作穩(wěn)定性好，使用壽命長。因此Ｙ形密封圈適宜于高速變壓、大缸徑、大行程的液壓缸采用。 （5）Yx形密封圈 Yx形密封圈是截面高度與寬度之比大于２并且工作唇于非工作唇不等高的Ｙ形密封圈，它分為孔用Yx形密封圈和軸用Yx形密封圈，其密封性能一樣，除具有Ｙ形密封圈的一切優(yōu)點外，Yx形密封圈單獨使用時決不翻滾，進(jìn)一步提高了其耐壓性及工作穩(wěn)定性。因此Yx形密封圈特別適宜于高壓、高速變壓及快速運動的液壓缸采用。 因為豎直液壓缸壓力大，水平液壓缸壓力小。所以豎直液壓缸活塞用U型密封圈動密封，端蓋用O形密封圈靜密封，水平液壓缸活塞兩端用Y形密封圈，中間用O形密封圈動密封，端蓋用O形密封圈靜密封。壓蓋中間有防塵圈。另外還有排氣裝置和防塵圈。9各種液壓缸尺寸各液壓尺寸如表41所示：表41 各種液壓缸的尺寸 液壓缸 作用力（KN） 缸筒內(nèi)徑(mm） 活塞桿直徑（mm） 活塞厚度（mm） 液壓缸行程（mm） 導(dǎo)向套長度（mm） 缸底厚度（mm） 法蘭厚度（mm） 螺栓大小壁厚（mm） 垂直液壓缸5801801251204001002525M3020 水平液壓缸4063454018002102020M107水平液壓缸結(jié)構(gòu)如圖44所示，豎直液壓缸結(jié)構(gòu)如圖45所示：圖44 水平液壓缸結(jié)構(gòu)圖圖45豎直液壓缸結(jié)構(gòu)圖 支腿梁的設(shè)計與校核水平梁為箱型，材料為35號鋼，水平伸出梁為600x600mm，厚度為15mm，水平固定梁為615x615mm，厚度為15mm。結(jié)構(gòu)如46圖：圖46 水平活動橫梁結(jié)構(gòu)圖水平伸出梁的強度校核如圖47所示：圖47水平橫梁彎矩圖 （49) (410) (411) (412) (413) (414) (415)符號意義及單位P —— 集中載荷(N)；R —— 支座反力，作用方向向上者為正(N)；M —— 彎矩，使截面上部受壓，下部受拉者為正(Nm)；Q —— 剪力，對鄰近截面所產(chǎn)生的力矩沿順時針方向者為正(N)；f —— 撓度，向下變位者為正(mm)；θ —— 轉(zhuǎn)角，順時針方向旋轉(zhuǎn)者為正(176。)； 已知條件：懸臂梁總長 l = m集中載荷 P = 580KN彈性模量 E = 212GPa截面的長、寬，壁厚