【文章內(nèi)容簡介】 =80mm 由 =2dD ，可求活塞桿的直徑 d ： d = 40mm ， D = 80mm 3．活塞桿彎曲穩(wěn)定性的驗(yàn)算 活塞桿完全伸出時(shí)需考慮活塞桿彎曲穩(wěn)定性，設(shè)定受力 1F 完全作用在活塞桿軸線上，主要驗(yàn)算： 設(shè)活塞桿縱向彎曲破壞的臨界載荷為 kP 取活塞桿的安全系數(shù)為 安n =3 根據(jù)保守的校核公式得 : 112 4k ??P 式中 :n— 末端條件系數(shù) ,把活塞桿兩端看作兩端絞支 ,查表得 :n =1 d活塞桿桿徑 l 活塞桿計(jì)算長度 , 故得 : 1124k ??P = 1124 . 02 ?? = ? 安全系數(shù)為 6 ??? 第 17 頁 由此可見 ,活塞桿滿足穩(wěn)定性要求 根據(jù)設(shè)計(jì)選取缸徑和活塞桿的直徑 ， 計(jì)算出活塞桿伸出時(shí)所需液壓油的壓力p ： ? ? . 0 8 04 7 2 3 221 MPAFp ???? ? 液壓缸處于工作行程時(shí)： 其活塞桿的行進(jìn)速度 v 為 : sv? ? ?22 dv4q D?? 式中： v— 活塞 桿的行進(jìn)速度 q―進(jìn)入有桿腔的流量 代入數(shù)據(jù)計(jì)算，得： ? ? ? ? LD 32222 ????? ?? 活塞桿的行進(jìn)速度 v為 : ? ? m / 223 ????? ??Av 液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算 液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來計(jì)算。 液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可知，承受壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律因壁厚不同而各異。一般設(shè)計(jì)可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。 液壓缸的內(nèi)徑 D 與其壁厚 ? 的比值 10/ ??D 的圓筒稱為薄壁圓筒。工程機(jī)械的液壓缸一般用無縫鋼管材料，大多數(shù)屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒公式計(jì)算： ][2?? Dpy? () 第 18 頁 式中 ?— 液壓缸的壁厚， m； D— 液壓缸的內(nèi)徑， m； yp — 試驗(yàn)壓力， MPa ,一般取最大工作壓力的（ ～ ）倍，設(shè)計(jì)取 yp =? = ； [ ? ]— 缸筒的材料的許用應(yīng)力 , MPa, 缸筒的材料選用無縫鋼[? ]=100～ 110 MPa,設(shè)計(jì)取 [? ]=110 MPa。 將各數(shù)據(jù)代入上式 ()，計(jì)算出液壓缸的壁厚 ? 為： ?? m 設(shè)計(jì)取 ? = mm。則液壓缸缸體的外徑 1D ： ??? ?DD mm 參照工程機(jī)械用標(biāo)準(zhǔn)液壓缸的外徑系列（ JB1068— 67） 將液壓缸外徑進(jìn)行圓整得 mm951 ?D 液壓缸壁厚的驗(yàn)算應(yīng)包括以下四個(gè)方面： （ 1）額定工作壓力 np 應(yīng)低于一定的極限值，以保證工作安全： 21221 )(D DDp sn ?? ? MPa () 式中 np — 額定工作壓力， MPa； s? — 缸筒材料的屈服強(qiáng)度， MPa，設(shè)計(jì)選用缸筒材料為： 45 鋼，則[ s? ]=335 MPa。 1D — 液壓缸缸體的外徑； D— 液壓缸缸體的內(nèi)徑； 將各已知數(shù)據(jù)代入上式 ()，得： 22295 )8095( ?? = MPa ﹥ np = MPa 第 19 頁 計(jì)算知：額定工作壓力 np 遠(yuǎn)小于一定的極限值。 （ 2）額定壓力 np 也應(yīng)與完全塑性變形壓力有一定的比例范圍，以避免塑性變形的發(fā)生： ?np （ ～ ） rLp 1 ????? DDp SrL ? MPa （ ～ ） rLp =（ ～ ） ? =（ ～ ） MPa ﹥ np = MPa 式中 rLp — 缸筒發(fā)生完全塑性變形的壓力， MPa； （ 3）驗(yàn)算缸筒徑向變形 D? 應(yīng)處在允許的范圍內(nèi)： D? = )(221221 ???? DD DDEDp r () 式中 rp — 缸筒耐壓試驗(yàn)壓力， MPa，設(shè)計(jì)取 rp = MPa； E — 缸筒材料的彈性模數(shù)， MPa，設(shè)計(jì)取 310210??E MPa； ? — 缸筒材料的泊松比，鋼材： ? =； 將已知各數(shù)據(jù)代入上式 ()，求得 D? ： ) 8095(210000 2222 ??????? D = mm 查手冊，變形量 D? 沒有超出密封圈的允許范圍。 （ 4）驗(yàn)算缸筒的爆裂壓力 Ep 是否遠(yuǎn)大于耐壓試驗(yàn)壓力 rp ： Ep = 1 ???DDb? =﹥﹥ rp = MPa 式中 Ep — 缸筒的爆裂壓力； 第 20 頁 b? — 缸筒材料的抗拉強(qiáng)度， MPa，設(shè)計(jì)取 b? =610 MPa； 通過以上四方面的計(jì)算知：液壓缸壁厚滿足要求。 液壓缸缸蓋厚度的確定 液壓缸多為平底缸蓋， 其有效厚度按強(qiáng)度要求進(jìn)行近似計(jì)算： 無孔時(shí)： ][ 2 ?ypDt ? 有孔時(shí)： )]([ 02 22 dD DpDt y ?? ? 式中 t— 缸蓋的有效厚度， m； 2D — 缸蓋止口內(nèi)徑， m； 0d — 缸蓋孔的直徑， m； yp — 試驗(yàn)壓力， MPa ,設(shè)計(jì)取 yp = MPa； 則液壓缸無孔后缸蓋的厚度 1t ： ???t= mm 液壓缸前缸蓋的厚度 2t ： )4080(110 ?????t= mm 將計(jì)算的數(shù)據(jù)圓整設(shè)計(jì)取值：后缸蓋的厚度 1t =10 mm；前缸蓋的厚度2t =10mm。 液壓缸缸體長度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部長度 1L 應(yīng)大于活塞的行程 L 、缸蓋滑動(dòng)支承面的長度 l與活塞的寬度 B 之和。缸體外形長度還要考慮端蓋的厚度。 活塞 的行程 L 等于活塞桿的行程為： 320 mm； 缸蓋滑動(dòng)支承面的長度 l ：設(shè)計(jì)取 l =60 mm； 第 21 頁 活塞的寬度 B =48 mm。 則液壓缸缸體內(nèi)部長度 1L ： ?1L 320＋ 60＋ 48=428 mm 考慮實(shí)際，取液壓缸缸體內(nèi)部長度 1L =428mm，則缸體外形長度 2L =471 mm。 液壓缸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的裝置，它將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)的機(jī)械能。 液壓缸的分類： （ 1）按結(jié)構(gòu)形式分：活塞缸、柱塞缸、擺動(dòng)缸。 （ 2）按作用方式分：單作用液壓缸，即一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)依靠液壓作用力實(shí)現(xiàn)，另一個(gè)方向依靠彈簧力、重力等實(shí)現(xiàn)；雙作用液壓缸，即兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)都依靠液壓作用力來實(shí)現(xiàn)；復(fù)合式 缸，即活塞缸與活塞缸的組合、活塞缸與柱塞缸的組合、活塞缸與機(jī)械結(jié)構(gòu)的組合等。 液壓缸結(jié)構(gòu)簡圖如下： 1 2 3 5 6487液壓缸結(jié)構(gòu)簡圖 1— 活塞桿 ； 2— 法蘭蓋； 3— 缸蓋； 7— 密封圈； 5— 活塞； 6— 缸體； 8— 連接螺栓 第 22 頁 缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān)。 設(shè)計(jì)選用缸體與缸蓋的連接形式：法蘭連接，結(jié)構(gòu)形式簡圖如 下 圖 所示。 法蘭連接結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、成本低、易于加工、便于裝拆、強(qiáng)度較大、能承受高壓。 2. 活塞桿與活塞的連結(jié)形式 活塞桿與活塞的連接形式分：整體式結(jié)構(gòu)和組合式結(jié)構(gòu)；組合式結(jié)構(gòu) 又分為螺紋連接、半環(huán)連接和錐銷連接。 設(shè)計(jì)選用：螺紋連接形式。其特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、在振動(dòng)的工作條件下容易松動(dòng)，必須用鎖緊裝置、應(yīng)用較多。 法蘭連接結(jié)構(gòu)形式簡圖 3. 活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu) 活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)采用：端蓋整體式直接導(dǎo)向。其特點(diǎn)：端蓋與活塞桿直接接觸導(dǎo)向，結(jié)構(gòu)簡單，但磨損后只能更換整個(gè)端蓋。 4. 活塞及活塞桿處密封圈的選用 活塞及活塞桿處的 密封圈的選用，應(yīng)根據(jù)密封的部位、使用壓力、溫度、運(yùn)動(dòng)速度的范圍不同而選擇不同類型的密封圈。 選用密封圈密封的優(yōu)點(diǎn)： （ 1）結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，成本低； （ 2）能自動(dòng)補(bǔ)償磨損； （ 3）密封性能可隨壓力加大而提高，密封可靠； （ 4）被密封的部位，表面不直接接觸，所以加 工精度可以放低 （ 5）既可用于固定件，也可用于運(yùn)動(dòng)件。 設(shè)計(jì)選用： O 型密封圈，其截面結(jié)構(gòu)簡圖如 下 圖 所示。 第 23 頁 O 型密封圈截面簡圖 5. 液壓缸的安裝連結(jié)結(jié)構(gòu) 液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)包括液壓缸的安裝結(jié)構(gòu)、液壓缸進(jìn)出油口的連接等。 裝形式 根據(jù)設(shè)計(jì)的工作要求和安裝位置，選用：尾部后耳環(huán)的安裝形式。即缸體固定，活塞桿運(yùn)動(dòng)。其安裝結(jié)構(gòu)簡圖如下圖 耳環(huán)的安裝形式簡圖 、出油口形式及大小的確定 液壓缸進(jìn)、出油口設(shè)計(jì)布置在缸體上，液壓缸設(shè)計(jì)無專用的排氣裝置，進(jìn)、出油口設(shè)在液壓缸的最處，以便空氣能首先從液壓缸排出。 進(jìn)、出油口的形式選用：螺孔連接，安裝尺寸： M18。 6. 液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求 液壓缸主要零件如缸體、活塞、活塞桿、缸蓋的材料和技術(shù)要求如下： 1.） 缸體 材料： QT60002； 第 24 頁 主要表面粗糙度： 液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為 aR =； 技術(shù)要求：（ 1）內(nèi)徑用 H9 的配合；（ 2）內(nèi)徑圓度、圓柱度不大于直徑公差之半；（ 3）缸體與端蓋采用螺紋連接時(shí)，螺紋采用 H6 級精度；（ 4）為防止腐蝕和提高壽命，內(nèi)徑表面可以鍍 ～ mm 厚的硬鉻，再進(jìn)行拋光，缸體外涂耐腐蝕油漆。簡圖如圖 2.） 活塞 材料： 45 鋼； 主要表面粗糙度：活塞外圓柱表面粗糙度為 Ra= ； 技術(shù)要求：（ 1）外徑 D 的圓度、圓柱度不大于外徑公差之半 ；（ 2）活塞外徑用橡膠密封圈密封時(shí)可取 f7f9 配合，內(nèi)徑與活塞桿的配合可取 H8。 3.） 活塞桿 材料： 45 鋼； 主要表面粗糙度：桿外圓柱表面粗糙度為 Ra= ； 技術(shù)要求：（ 1）材料熱處理：調(diào)質(zhì) 2025HRC；（ 2）外徑表面直線度在500mm長度不大于 ；（ 3）與活塞的連接可采用 H8/h8 配合。其簡圖如圖 d2(h8)d 活塞桿簡圖 4.） 缸蓋 材料： HT200； 主要表面粗糙度：配 合表面粗糙度為 Ra= um； 技術(shù)要求：（ 1）配合表面的圓度、圓柱度不大于直徑公差之半；（ 2）端面 A、B 對孔軸線的垂直度在直徑 1000 mm上不大于 mm；（ 3） 23dd、 對 D 的同軸度不大于 mm 第 25 頁 4. 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 清車機(jī)動(dòng)力的選擇 目前礦車清車機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式有液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)、電力驅(qū)動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)四種。 液壓驅(qū)動(dòng)礦車清車機(jī)的工作原理是以壓力油作為驅(qū)動(dòng)力而進(jìn)行工作的，被驅(qū)動(dòng)件（如臂 部 等）的運(yùn)動(dòng)速度，決定于油液在油缸（ 直線油缸或回轉(zhuǎn)油缸）內(nèi)容積變化的快慢，而驅(qū)動(dòng)力的大小，則決定于油液的單位壓力及作用的有效面積。 液壓驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn) 輸出力大體積小。作為傳力介質(zhì)的液壓油，其可壓縮性不大（高壓研究