【文章內(nèi)容簡介】 有關(guān)的系數(shù)系數(shù)和梁的彎曲剛度及基礎(chǔ) K； u —— 材料的泊松比 ； HF —— 壓力液壓缸理論上產(chǎn)生的總 由公式（ ）得： ? = 24 3 2 . 5 6 (1 0 . 3 )ln 2 7 . 5 ( 3 2 . 5 2 7 . 5 ) ( 3 2 . 5 2 7 . 5 )??? =； HF = 2 21 300 0 ? ? ? ?=； 5r =121()2 rr? = 1 ( )2 ? =； NF =52HFr? = ??= 3 4 21 ( 39。 )2r r r R? ? ?=12 ?（ 33++） =； 3532 451()11 l n22NF r rMh u h rrr?????? ???? ???? 式() 公式中 ? =（ ） =； 2h? = 2 ? =； 2512ur?? = 2?? ? =； 41lnrr = =； h? = 515 =3 故： ?M )(3 ???? ?? XXX 畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 =。 ? ?224 22161 0 [ ]Hz MFrr? ??? ? ? ? =[)( 2232 ???? ?]? 410 =[? 310? ]? 410 = 710? ap （四）缸底部分 在計算缸底的時候，將缸底看做一個圓板來計 算，它的受力是均衡的，整塊鋼板的剛性一定，如圖 25。 圖 25缸底受力模型 整個缸底是受一個力的，這個力是缸內(nèi)的液體給與的。那必然受到另外一個與他平衡的力，這個力是缸的四壁給與的。在缸底的外圍受到力就會發(fā)生形變，就有彎曲應(yīng)力，這個最大彎曲應(yīng)力的計算公式為： 21 prt? ?? XXX 畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 公式中： P— 缸內(nèi)液體壓力 ； r1— 缸的內(nèi)半徑 ； t — 缸底厚度 ； ? — 缸底 應(yīng) 底 應(yīng)開 孔而引入的削弱系數(shù) 11222 arrr? ?? ar — 進液孔的半徑。 則有： 55 2955? ??? ? =25 ? ??? = 在計算 []? 的時候， []? 取值比實際值低，所以要往大的取。取 []? 為 80Mpa時，滿足條件。所以 ? 〈 []? ，安全。 柱塞 柱塞的結(jié)構(gòu) 柱塞在要求不高的工作環(huán)境中，都是鍛造或者鑄造出來的，這能使它有較高的硬度。它可以是空心的也可以是實心的，根據(jù)不同的環(huán)境要求，再考慮成本，選擇最佳的方式?？招牡闹?，它的開口不能向著缸底。如果開口向缸底，柱塞里邊就會有容積裝有 一定的工作介質(zhì)。工作介質(zhì)在受壓的時候也會有一定的彈性，這不利于對加工工件進行控制。在柱塞的頂部裝有節(jié)流塞，當塞柱靠近缸底的時候，會減速下來，不會有劇烈的震動。 柱塞的表面質(zhì)量 柱塞是上下運動的，必然會與導向銅套有摩擦。過度的摩擦會使塞柱損壞掉，影響密封，使得缸中的液壓介質(zhì)泄露出來。這種現(xiàn)象在受到偏心載荷的時候尤其突出，所以塞柱的表面和銅套的內(nèi)表面要保持一定的光滑度。磨損掉就要更換零件，會停產(chǎn)，這影響生產(chǎn)效率。 柱塞在硬度和光潔度的要求比較高。柱塞是主要的運動部件，在選擇材料方面要選擇硬度較高的 材料。柱塞上下運動是液壓缸推動的，要保證密封性就要保持柱塞表面光潔，不能將銅套或者缸體劃壞。柱塞的表面要達到 ? 7，這就要對XXX 畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 塞柱的表面進行處理。采用調(diào)質(zhì)處理，但硬度會降低，容易斷；進行表面淬火處理，但這個方法會讓塞柱軟化；鍍駱，該方法效果很好，硬度可達 HRC50～ 55，也可以防銹。在鍍鉻的時候考慮度層的厚度，注意塞柱的直徑；滲氮處理，滲氮之后的硬度完全滿足柱塞對材料的要求。柱塞上下運動，避免不了的有摩擦，滲氮處理過后的材料在耐磨性上也有很大的提升。 立 柱設(shè)計、計算及校核 概述 機架是一個整體，內(nèi)部受力均衡。在理想狀況下，柱塞上下運動，所以受力也只有上下方向。但絕大多數(shù)時候，受力的不是均衡的，會有偏心。這使得機架要提供一個側(cè)向的力給它。在一般情況下，這個力都不是很大，所以忽略不計。如果多次受到比較大的偏心力，會使它的結(jié)構(gòu)變得不穩(wěn)定，機架會震動。在結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候要考慮這種因素的影響。 在研究立柱的毀壞的時候，對很多毀壞的原因進行統(tǒng)計，分析原因： 1)立柱毀壞大都是小液壓機，都是 25000KN 以下。這些液壓機使用頻繁，勞動強度高。因為小，所以在剛性上 沒有大型液壓機好，容易晃動，特別遇到偏心的情況，跟容易毀壞。 2)立柱斷裂的地方多半是有瑕疵的。有細小的裂紋或者表面不光滑長時間工作加工、磨損，最終導致立柱斷裂 3)立柱斷裂的地方多接近下橫梁的地方，這里受力較大且在螺紋到光滑立柱這之間不完整，特別容易斷裂。 受力分析 立柱機架是一個空間框架，受力分析比較復雜，所以我們采用減緩假設(shè)法，以簡單的力學模型來解決。整個機械框架是對稱的，所以載荷也分成兩半，我們可以用平面框架來代替空間框架； 中心載荷作用下立柱強度計算 四根立柱支撐著整個機器 的上半部分，所以只存在拉伸應(yīng)力： 410 [ ]HP pnF??? ? ? ()Pa 公式里各個字母所代表的含義： P— 公稱壓力 )(N ； XXX 畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 F— 立柱最小直徑 （ 去螺紋退刀槽處的直徑 ） （ 2cm ）； n— 立柱數(shù)量 ； []? — 立柱許用應(yīng)力。一般的液壓機在 5(450 ~ 550) 10 Pa? ，只受拉伸應(yīng)力在 5(7 00 ~ 800) 10 Pa? 。 因此針對設(shè)計數(shù)據(jù)有： ? =43143150000? 410?=251? 105 pa 則有： []??? 故滿足要求。 上邊的計算是一種理想狀況，實際情況中不可能完全不 受其他力。機器本身在安裝的時候就不可能完全對等，工件表面不平，磨具擺放安裝不準確，這都會導致受力不均。取值的時候都要考慮這種狀況，所以取值要取得低一點。 偏心載荷作用下立柱強度 工件材料厚薄不均，磨具不對稱，工件形變不對稱就會產(chǎn)生偏心力。偏心力是作用在立柱上的，會對立柱產(chǎn)生彎矩和拉力。立柱會彎曲就會和活動梁上的導套發(fā)生擠壓。這個現(xiàn)象會加劇立柱的磨損。因此，應(yīng)仔細分析和計算。 考慮到不同的工藝條件及導套間隙等，現(xiàn)假使： 1)如果工件的尺寸較小，對活動梁沒有影響，則立柱不存在水平方向的力； 2)如果兩側(cè)的間隙一樣，活動梁就受到水平力方向的力，而這兩個力是相等的，也就是均衡受力； 機架是對稱的空間結(jié)構(gòu)，可以簡化計算，將空間框架改為平面框架。所以偏心力可?。?2F 。偏心距可取 e ；活動梁受到的偏心力矩為 2Fe ，給導套或者液壓缸的內(nèi)壁施加的力為 1F ，則有： 1 2( )FeF Z Y h? ? 式() 式中 Zh —— 上橫梁下表面到受力點之間的距離（柱塞式是導向套的受力點到上橫梁的距離，活塞式是活塞中點到上表面的距離）； Yh —— 活動梁上對導向套的支撐力的那個點到上橫梁下表面的距離。 在柱塞式液壓機中， Z 是常數(shù)， Y 隨活動梁的變化而變化。在活塞式液壓機中， Z+Y 是常數(shù)， Z隨活動梁的變化而變化。 在兩邊立柱上引起的側(cè)推力為 2T 。 如圖 26，這是空間框架簡化得到的平面框架。 現(xiàn)設(shè)定框架的寬度為 b，立柱中心線之間的距離為 e。 XXX 畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 1 c acu auEIK EI? 式() 2bc acbaEIK EI? 式() 公式中 K1—— 立柱與上橫梁的剛度比 。 K2—— 立柱與下橫梁的剛度比 cE 、 uE 、 bE —— 分別為立柱、上橫梁、 下橫梁的彈性模量； acI 、 auI 、 baI —— 分別為立柱、上橫梁、下橫梁的截面慣性矩。 框架高度 h和 K K2有關(guān)系。如果 K K2 比較大，就要參考剛度比，從而得出高度 h 取在上橫梁中間倒下橫梁中間的距離。如果 K K2 值較小，我們就把它認為零，就假設(shè)上、下橫梁高度為無窮大，得出高度 h取下橫梁的上表面到上橫梁的下表面之間的距離。 通常情況下 K K2 值不超過 ，所以我們一般把它近似認為零。 在這里假設(shè)上橫梁剛度為無窮大，如圖 26所示，作用在導向套上的水平方向的力 F1 就可以平移到上橫梁下表面，由此作用在上橫梁上的力矩就可以表示出來了，是 11M FZh? 。 圖 26 機架力學模型 力矩 M1會在立柱上作用一個軸向力 F2； R2( )TZh PeZb Z Y b?? ? 式() XXX 畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 軸向的力不會使立柱產(chǎn)生彎矩，所以在計算彎矩的時候不考慮軸向的力。如圖 27所示，這是受力的簡化圖。 圖 27立柱受力圖 圖 28立柱受力簡圖 AM —— A 點內(nèi)力彎矩 BM —— B 點內(nèi)力彎矩 AQ —— A 點剪力 BQ —— B 點剪力 AN —— A 點軸力 BN —— B 點軸力 這些力是平衡的，由此得出： 2ABT?? 式() 如圖 28 所示，立柱在彎矩 aM 及剪力 aF? 作用下， A點的轉(zhuǎn)角為： 22()44aAc a c c a c c a cM h Th T h Y hE I E I E I? ??? ? ? 式() 立柱和橫梁是垂直的，則有 a? = b? =0，帶入求得： 0 .2 5 (2 )AM Y Y hT?? 式() 將（ ）式帶入， 則得： ( 2 )8 ( )AB YYM M P eZY??? ? 式() XXX 畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 立柱其余各有關(guān) 結(jié)點處的彎矩為 ： 28 ( )c d e f YM M M M F eZY? ? ? ? ? ? 式() 各結(jié)點彎矩值 如下圖所示： 圖 28框架彎矩圖 從式（ ）和式（ ）可得出，彎矩值跟 Z 與 Y 有關(guān)，是一種函數(shù)關(guān)系。也就說明了機架內(nèi)部受力狀況與活動梁的位置有關(guān)。 假設(shè) aaM mM? ， ccM mM? 就可以得到： (2 )8( )a YYm ZY?? ? 式() 28( )c Ym ZY? ?