【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 由于采用的是金屬材料密封故取q值為其材料屈服點(diǎn)為230M pa所以 綜合考慮到缸頭還設(shè)有排氣閥緩沖裝置和導(dǎo)向套根據(jù)后面的設(shè)計(jì)可得緩沖裝置長(zhǎng)度C為20mm導(dǎo)向套長(zhǎng)度為48mm所以設(shè)計(jì)缸頭法蘭厚度為70mm⑤最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的計(jì)算 當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)從活塞支承面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支承面中點(diǎn)到的距離H稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度如果導(dǎo)向長(zhǎng)度過小將使液壓缸的初始撓度間隙引起的撓度增大影響液壓缸的的穩(wěn)定性因此 設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 對(duì)一般的液壓缸最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H應(yīng)滿足以下要求 式 58 式中 L液壓缸的最大行程 D液壓缸的內(nèi)徑所以 活塞的寬度B一般取根據(jù)實(shí)際需要現(xiàn)取圓整取B 65mm導(dǎo)向套支承面長(zhǎng)度根據(jù)液壓缸的內(nèi)徑D和液壓缸蓋孔來共同確定當(dāng)時(shí)取當(dāng)時(shí)取根據(jù)實(shí)際需要現(xiàn)取另外考慮到該液壓缸端蓋處還采用了緩沖裝置從而增加了導(dǎo)向長(zhǎng)度根據(jù)緩沖裝置的設(shè)計(jì)可知緩沖裝置長(zhǎng)度C為10mm根據(jù)最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的定義得 式 59 所以完全能滿足最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的要求⑥缸體長(zhǎng)度的確定液壓缸缸體的內(nèi)部長(zhǎng)度應(yīng)等于活塞的行程和活塞寬度之和缸體外形長(zhǎng)度還要考慮到兩端蓋的厚度同時(shí)液壓缸缸體的長(zhǎng)度不應(yīng)大于內(nèi)徑的2030倍所以缸體內(nèi)部長(zhǎng)度為 缸體外形長(zhǎng)度為 式 510 液壓缸長(zhǎng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于缸體內(nèi)徑的2030倍因此滿足設(shè)計(jì)要求52主液壓缸活塞的設(shè)計(jì)由于活塞在液體壓力的作用下沿缸筒往復(fù)滑動(dòng)因此它與缸筒的配合應(yīng)適當(dāng)既不能過緊也不能間隙過大配合過緊不僅使最低啟動(dòng)壓力增大降低機(jī)械效率而且容易損壞缸筒和活塞的滑動(dòng)配合表面間隙過大會(huì)引起液壓缸內(nèi)部泄漏降低容積效率使液壓缸達(dá)不到要求的設(shè)計(jì)性能程的確定因?yàn)樗鹦兜能囕喛偤穸葹?18mm再考慮到拉推爪缸長(zhǎng)度機(jī)械結(jié)構(gòu)中容腔縫隙鋼板厚度等因素現(xiàn)由文獻(xiàn)[2]23．635液壓缸活塞第一行程系列選取活塞行程為250mm結(jié)構(gòu)形式根據(jù)密封裝置的形式來選用活塞的結(jié)構(gòu)形式密封裝置則按工作條件選 定通常分為整體活塞和組合活塞兩類整體活塞在活塞周圍上下開溝槽安裝密封圈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但給活塞的加工帶來難度密封圈安裝時(shí)也容易拉傷和扭曲組合式活塞結(jié)構(gòu)多樣主要受密封型式?jīng)Q定組合式活塞大多數(shù)可以多次拆裝密封件使用壽命長(zhǎng)隨著耐磨的導(dǎo)向套環(huán)的大量使用多數(shù)密封圈與導(dǎo)向套環(huán)聯(lián)合使用大大降低了活塞的加工成本所以在該設(shè)計(jì)中選用組合式活塞活塞與活塞桿的連接液壓缸的活塞與活塞桿的連接方式有很多種型式所有型式均需要鎖緊措施以防止工作時(shí)由于往復(fù)運(yùn)動(dòng)而松開同時(shí)在活塞與活塞桿之間需要設(shè)置靜密封油缸在一般的工作條件下活塞與活塞桿的連接采用螺紋連接但當(dāng)油缸工作壓力較大工作機(jī)械振動(dòng)較大時(shí)采用半環(huán)連接根據(jù)具體情況也有把活塞與活塞桿做成一個(gè)整體所以根據(jù)系統(tǒng)工作條件選用采用螺母型螺紋連接方式同時(shí)采用銷釘鎖緊方式如下圖51所示圖51 活塞與活塞桿的連接圖根據(jù)后面液壓元件的設(shè)計(jì)中密封件的設(shè)計(jì)活塞與活塞桿的密封選用O型密封圈密封見圖52 圖52 O型密封圈由文獻(xiàn)[2]表238110至表238113選根據(jù)表238111查得溝槽寬度b 48mm槽底圓角半徑R1 06mm溝槽深度h 285mm料無導(dǎo)向套環(huán)活塞用高強(qiáng)度鑄鐵HT200300或墨鑄鐵有導(dǎo)向套環(huán)活塞用優(yōu)質(zhì)碳素鋼20號(hào)35號(hào)及45號(hào)因在設(shè)計(jì)為有導(dǎo)向環(huán)活塞故選用45號(hào)鋼寸及加工公差 活塞寬度一般為活塞外徑的0610倍根據(jù)設(shè)計(jì)要求取 64mm活塞外徑的配合一般采用f9外徑對(duì)內(nèi)孔的同軸度公差不大于002mm端面與軸線的垂直度公差不大于004mm100mm外表面的圓度和圓柱度一般不大于外徑公差之差表面粗糙度結(jié)構(gòu)型式不同而異圓整取 65f9mm 53主液壓缸活塞桿的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)活塞桿要通過螺紋連接拉 推 爪缸且其傳遞的拉 推 力也較大所以選用實(shí)心活塞桿活塞桿的外端頭部與拉 推 爪缸螺紋連接同時(shí)活塞桿的外端頭部還要設(shè)計(jì)拉 推 爪缸進(jìn)出油口和行程開關(guān)用螺釘為了適應(yīng)液壓缸的安裝要求提高作用效率根據(jù)載荷的具體情況設(shè)計(jì)活塞桿結(jié)構(gòu)草圖如下圖53 圖53 活塞桿結(jié)構(gòu)圖活塞桿兩頭螺紋根據(jù)設(shè)計(jì)要求和由文獻(xiàn)[12]附表25分別選用M25和M32的材料和技術(shù)要求 由文獻(xiàn)[2]23181敘述選用45號(hào)鋼需要淬火淬火深度為051mm活塞桿要在導(dǎo)向套中滑動(dòng)一般采用H8h7太緊了摩擦力大太松了容易引起卡滯現(xiàn)象和單邊磨損其圓度和圓柱度公差不大于直徑公差之半安裝活塞的軸頸與外圓的同軸度公差不大于001mm取001mm活塞桿的外圓粗糙度Ra取16活塞桿內(nèi)端的卡環(huán)槽螺紋和緩沖柱塞也要保證與軸線同心的強(qiáng)度計(jì)算由文獻(xiàn)[2]塞桿直徑 式 511 式中 d活塞桿直徑F液壓缸負(fù)載空心活塞桿孔徑實(shí)心桿取 0[]活塞桿材料的許用應(yīng)力由文獻(xiàn)[10]表1445鋼為610Mpa 取n 5[] Mpa所以 157mm 前面計(jì)算得活塞桿直徑d 45 157mm滿足設(shè)計(jì)要求穩(wěn)定性驗(yàn)算當(dāng)液壓缸支承長(zhǎng)度即活塞桿桿直徑d與活塞桿長(zhǎng)度L之比大于10Ld 10時(shí)需要驗(yàn)算活塞桿彎曲穩(wěn)定性活塞桿長(zhǎng)度大約為行程約為液壓缸外形長(zhǎng)度即取L 435mm則所以活塞桿穩(wěn)定性不需要驗(yàn)算的導(dǎo)向套密封和防塵①結(jié)構(gòu)活塞導(dǎo)向套裝在液壓缸的有桿側(cè)缸頭內(nèi)用以對(duì)活塞進(jìn)行導(dǎo)向同時(shí)導(dǎo)向套旁還應(yīng)裝有密封裝置以保證缸筒有桿腔的密封內(nèi)應(yīng)裝密封圈以防泄漏外側(cè)應(yīng)裝防塵圈以防止活塞桿在后退時(shí)把雜質(zhì)灰塵及水分帶到密封裝置處損壞密封裝置當(dāng)導(dǎo)向套采用非耐磨材料時(shí)其內(nèi)圈還可以裝設(shè)導(dǎo)向環(huán)用作活塞的導(dǎo)向?qū)蛱椎牡湫徒Y(jié)構(gòu)型式有軸套式和端蓋式選用軸套式導(dǎo)向套如下圖54②導(dǎo)向套的材料根據(jù)文獻(xiàn)[2]采用金屬導(dǎo)向套選用摩擦系數(shù)小耐磨性好的青銅材料制作③導(dǎo)向套的長(zhǎng)度的確定圖54 活塞桿的導(dǎo)向密封防塵結(jié)構(gòu)圖1導(dǎo)向套的尺寸配置導(dǎo)向套的主要尺寸是支承長(zhǎng)度按活塞桿直徑導(dǎo)向套的型式導(dǎo)向套材料的承壓能力可能遇到的最大側(cè)向負(fù)載等因素來考慮導(dǎo)向套的長(zhǎng)度已由前面算出為L(zhǎng)1 48mm2加工要求導(dǎo)向套外圓與端蓋內(nèi)徑的配合取H8f7內(nèi)孔與活塞桿外圓的配合取H9f9外圓與內(nèi)孔的同軸度公差不大于003mm取002mm圓度和圓柱度公不大于直徑公差之半內(nèi)孔中的環(huán)形油槽和直油槽要淺而寬以保證良好的潤滑54液壓缸緩沖裝置的設(shè)計(jì)置作用當(dāng)液壓缸驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)的質(zhì)量較大并作快速往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)所具有的動(dòng)量很大由于慣性往往會(huì)使活塞到達(dá)終點(diǎn)時(shí)與端蓋發(fā)生機(jī)械碰撞產(chǎn)生很大的沖擊和噪音嚴(yán)重影響機(jī)械精度甚至引起破壞性事故為此在高速高精度及大型的液壓設(shè)備中常常需要采取緩沖措施緩沖裝置一般是利用對(duì)油液的節(jié)流原理來實(shí)現(xiàn)的利用活塞將要達(dá)到行程終點(diǎn)時(shí)使回油腔的回油阻力增大活塞在回油腔受到較大的反壓力從而減緩了活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度達(dá)到避免撞擊缸蓋的目的置結(jié)構(gòu)緩沖裝置的形式很多常用的有間隙緩沖和閥式緩沖兩種①間隙緩沖 　間隙緩沖裝置是利用活塞頂端的凸臺(tái)和缸蓋上的凹槽夠成的其縫隙大小和緩沖力是不可調(diào)節(jié)的當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到靠近缸蓋時(shí)凸合逐漸進(jìn)入凹槽將存于凹槽中的油液經(jīng)凸臺(tái)與凹槽間的間隙逐漸擠出凹槽由于內(nèi)部油液受到擠壓產(chǎn)生反壓力活塞受到這個(gè)壓力的作用使運(yùn)動(dòng)速度減慢下來間隙緩沖裝置的緩沖效果與間隙的大小有關(guān)間隙過大起不到緩沖作用間隙過小則緩沖時(shí)間太長(zhǎng)效果也不好一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定通常取間隙 ②閥式緩沖這種緩沖裝置的特點(diǎn)是在液壓缸的兩端裝上單向閥和節(jié)流閥如圖55所示當(dāng)活塞運(yùn)行到行程末端接近缸蓋時(shí)將缸蓋的回油道堵死這時(shí)活塞凸臺(tái)與缸蓋間的油液只有經(jīng)缸蓋上的節(jié)流閥流回油箱由于節(jié)流閥的阻尼作用使活塞緩慢地接近缸蓋避免了撞擊并且改變節(jié)流閥開口大小就可改變緩沖作用的大小圖55 閥式緩沖緩沖裝置結(jié)構(gòu)原理圖在該設(shè)計(jì)中活塞的運(yùn)動(dòng)速度不大動(dòng)力部件的質(zhì)量較小慣性就小且液壓系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了蓄能器吸收沖擊鑒于間隙緩沖經(jīng)濟(jì)實(shí)用且液壓缸的加工工藝簡(jiǎn)單所以通過比較選用間隙緩沖裝置由文獻(xiàn)[5]表356取間隙為07mm55液壓缸排氣閥的設(shè)計(jì)作用液壓缸中或液壓系統(tǒng)混入了空氣會(huì)產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象引起活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)的爬行和振動(dòng)產(chǎn)生噪聲甚至使整個(gè)系統(tǒng)不能正常工作因此在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)必須考慮排氣裝置為了排除積留在液壓缸內(nèi)的空氣可在缸的兩端各裝一只排氣塞圖56圖57為排氣塞的結(jié)構(gòu)啟動(dòng)液壓系統(tǒng)時(shí)擰開排氣塞返行程時(shí)再關(guān)閉排氣塞使活塞空載全行程往復(fù)數(shù)次液壓缸內(nèi)空氣通過排氣塞錐部縫隙和小孔排出空氣排完后需把排氣塞緊緊關(guān)死結(jié)構(gòu)排氣閥分為組合式排氣閥圖56和整體式排氣閥圖57①組合式排氣閥閥體與閥針為兩個(gè)不同零件擰松閥體螺母后錐閥在壓力的推動(dòng)下脫離密封面而排出空氣 ②整體式排氣閥閥體與閥針合為一體用螺紋與缸筒或缸蓋連接靠頭部錐面起密封作用排氣時(shí)擰松螺母缸內(nèi)空氣從錐面間隙中擠出并經(jīng)斜孔派出缸外閥的材料用35或45號(hào)碳素鋼錐部熱處理硬度3844HRC整體排氣閥的實(shí)結(jié)構(gòu)尺寸如下圖57圖56 組合式排氣閥圖57 整體式排氣閥因整體式排氣閥簡(jiǎn)單方便所以選用整體式排氣閥56拉推爪缸的設(shè)計(jì)推爪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)拉爪可以有多種設(shè)計(jì)常采用的是彈簧拉鉤的形式其制作只需用彈簧鋼做成大小合適的拉鉤形狀然后將拉鉤連接到主液壓缸活塞桿頭即可實(shí)現(xiàn)拆卸軸承外圈的功能此種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但考慮到車輪內(nèi)孔上有兩個(gè)軸承外圈方向相反若采用此結(jié)構(gòu)則需要拉兩次同時(shí)還要翻轉(zhuǎn)車輪這樣不僅效率低而且又增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度在此設(shè)計(jì)一種利用液壓缸來實(shí)現(xiàn)拆卸功能的復(fù)合拉推爪同時(shí)具有拉推拆卸的功能這樣不僅可以一個(gè)回程就拆卸掉兩個(gè)軸承外圈效率高還可以減輕工人因翻轉(zhuǎn)車輪的勞動(dòng)強(qiáng)度其原理是將液壓缸活塞的軸向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為拉爪的伸縮的運(yùn)動(dòng)然后再增強(qiáng)拉爪的強(qiáng)度即可實(shí)現(xiàn)既拉又推的功能為簡(jiǎn)化液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)活塞在液壓力的作用下前進(jìn)在彈簧的作用下后退并將缸內(nèi)的液壓油壓回油箱同時(shí)活塞的軸向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為拉爪的伸縮的運(yùn)動(dòng)可以采用錐面燕尾槽錐面T型槽等結(jié)構(gòu)由于錐面燕尾槽加工較錐面T型槽簡(jiǎn)單且可以減小整體尺寸因此采用錐面燕尾槽結(jié)構(gòu)綜上所述設(shè)計(jì)拉推爪的結(jié)構(gòu)如下圖58所示圖58 拉爪結(jié)構(gòu)圖根據(jù)鋼與鋼的摩擦系數(shù)現(xiàn)選用錐面與水平夾角為15176。由文獻(xiàn)[1]表1119得鋼與鋼的摩擦系數(shù)為 015則摩擦角為該機(jī)構(gòu)存在兩個(gè)移動(dòng)副一個(gè)為小缸活塞與拉爪構(gòu)成此移動(dòng)副在活塞前進(jìn)后退方向可能存在自鎖另一個(gè)為拉爪和缸筒壁構(gòu)成此移動(dòng)副在拉爪移動(dòng)方向上也可能存在自鎖下面就這兩個(gè)方向?qū)σ苿?dòng)副是否存在自鎖進(jìn)行驗(yàn)算①在活塞運(yùn)動(dòng)方向上對(duì)活塞進(jìn)行受力分析圖59 前進(jìn)時(shí)活塞的受力分析圖510 后退時(shí)活塞的受力分析因主動(dòng)力F不處于摩擦角范圍內(nèi)所以活塞在前進(jìn)后退時(shí)不會(huì)自鎖②在拉爪運(yùn)動(dòng)方向上對(duì)拉爪進(jìn)行受力分析圖511 活塞前進(jìn)時(shí)拉爪的受力分析圖512 活塞后退時(shí)拉爪的受力分析因拉爪在力FR的推動(dòng)或拉動(dòng)下將發(fā)生傾斜而與缸筒壁在AB兩點(diǎn)處接觸在該兩點(diǎn)處將產(chǎn)生正壓力FN1FN2和摩擦力Ff1Ff2根據(jù)所有力在水平方向上的投影和應(yīng)為零的條件有根據(jù)所有的力對(duì)A點(diǎn)取矩之和應(yīng)為零的條件有 式 512 式中 LFR對(duì)A點(diǎn)的力臂 當(dāng)活塞前進(jìn)時(shí)L 758sin15176。 543mm 當(dāng)活塞后退時(shí)L 758sin15176。 957mm所以后退時(shí)自鎖的可能性更大故取L 957mm 缸筒壁厚根據(jù)前面設(shè)計(jì)可知為16mm 拉爪厚度為15mm因?yàn)樗杂幸估Σ话l(fā)生自鎖必須滿足下式所以 因?yàn)樯鲜綏l件滿足所以活塞在伸縮運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)自鎖推爪缸的主要參數(shù)計(jì)算①前面已設(shè)計(jì)出液壓缸內(nèi)徑D為50mm將拉推爪缸的斜面機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為與豎直方向成再根據(jù)軸承外圈內(nèi)徑約為88mm和車輪內(nèi)徑為100mm將拆卸機(jī)拉推爪缸的伸縮行程設(shè)計(jì)為8mm則要求豎直方向活塞的行程S為 考慮到拉推爪的整體設(shè)計(jì)取活塞行程為35mm②液壓缸厚度的設(shè)計(jì)根據(jù)軸承外圈內(nèi)徑約為88mm同時(shí)考慮到拉推爪缸插入車輪內(nèi)孔應(yīng)該留一定的間隙故將其外徑設(shè)計(jì)為82mm則厚度為 式 513 選取后還應(yīng)按以下進(jìn)行校核 式 514 式中 液壓缸缸筒的厚度 試驗(yàn)壓力Mpa當(dāng)工作壓力時(shí)工作壓力時(shí) D液壓缸內(nèi)徑m 缸體的許用應(yīng)力Mpa 式中缸體材料的抗拉強(qiáng)度Mpa 安全系數(shù)一般取n 5 由文獻(xiàn)[2]選取拉推爪缸缸體也為無縫鋼管材料20鋼由文獻(xiàn)[10]表14得20鋼的抗拉強(qiáng)度為 420Mpa 所以由于上不等式成立故所選壁厚遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足要求③液壓