【文章內(nèi)容簡介】 20MPa時使用無縫鋼管， P≥ 20MPa 時使用鑄鋼或鍛鋼。缸蓋常用 35 鋼、 45鋼的鍛件或鑄造毛坯。 缸蓋技術(shù)要求如下： I 缸蓋內(nèi)控尺寸公差一般取 H8，粗糙度不低于 um ； II 缸蓋內(nèi)孔與止口外徑 D的圓柱度誤差不大于直徑公差的一半，軸線的圓跳動，在直徑 100 ㎜上不大于 ㎜。 ② 缸筒：缸筒毛坯材料可選用 25鋼， 35 鋼， 45鋼等，普遍采用退火的冷拔或熱軋無縫鋼管，對于工作溫度低于 50度的液壓缸缸筒，必須用 35鋼、 45 鋼，且要調(diào)質(zhì)處理 ，對于較厚壁的毛坯仍用鑄鐵或鍛件。 缸筒技術(shù)要求如下： I 用足夠的強度，能長期承受最高工作壓力及短期動態(tài)試驗壓力而不致產(chǎn)生永久變形。 沈陽理工大學學士學位論文 13 II 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。 III 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。 ③ 活塞：活塞材料用高強度鑄鐵 HT200— HT300 或球墨鑄鐵。 活 塞的技術(shù)要求如下： I 活塞的外徑基本偏差一般采用 f、 g、 h 等；橡膠密封活塞公差等級可選用 9 級 ； II 缸筒與活塞一般采用基孔制的間隙配合； III 外徑對內(nèi)孔的同軸度公差不大于 ㎜，端面與軸線的垂直度公差不大于 ㎜ /10 ㎜，外表面的圓度和圓柱度一般不大于外徑公差的一半，表面粗糙 度視結(jié)構(gòu)形式不同而各異。 ④ 活塞桿：一般用中碳鋼（如 45 鋼、 40Cr 等），調(diào)質(zhì)處理 241— 286HB。對活塞桿通常要求淬火 52— 58HRC，淬火深度一般為 — 1㎜，或活塞桿直徑每毫米淬深 ㎜，再校直，再 磨，再鍍鎳鍍鉻，再拋光。 活塞桿技術(shù)要求如下 ： I 其圓柱度和圓度公差大于直徑公差的一半。安裝活塞的軸頸與外圓的同軸度公差不大于 ㎜。安裝活塞的軸肩端面 與活塞桿軸線的垂直度公差不大于 ㎜ /10㎜； II 活塞桿外圓粗糙度值 Ra 值一般為 — ，活塞桿表面需進行鍍鉻處理，鍍層厚為 — ㎜，并進行拋光和磨削加工。 ⑤ 導向套：金屬導向套一般采用摩擦因數(shù)小，耐磨性好的青銅材料制作。端蓋式直接導向型的導向套材料用灰鑄鐵、球墨鑄鐵、氧化鑄鐵等。 導向套技術(shù)要求如下： I 導向套外圓與端蓋內(nèi)孔的配合為 H8/f7，內(nèi)孔與活塞桿外圓的配合多為 H9/f9，外圓與內(nèi)孔的同軸度公差不大于 ㎜，圓度和圓柱度公差不大于直徑公差的一半，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。 鏟斗缸的尺寸設計 鏟斗缸各部件尺寸確定 (1) 根據(jù)鏟斗缸的最大外負載，可以設計計算鏟斗缸的結(jié)構(gòu)尺寸： 沈陽理工大學學士學位論文 14 當推力驅(qū)動工作負載時： F=Wmax=π/4[D2（ P－ P0）＋ d2P0]η 由此可求出 缸筒內(nèi)徑為： 其中 Wmax=43200 N， P 為系統(tǒng)最高壓力 P=30MPa 因為上式中系統(tǒng)背壓，所以取 P0為 1MPa， 取速比ψ =2， η為機械效率，取 η=， 將各值代入上式中，得 D=44 ㎜， 根據(jù)查表 GB/T2348— 1993，得到 D=50 ㎜ (2) 活塞桿的直徑為： 所以直徑 d= ㎜ , 查表 GB/T23481993 規(guī)定的活塞桿尺寸圓整為 d=36 ㎜ (3) 最大工作行程為： 當 ψ =2 時，行程 S=10D=500 ㎜， 根據(jù)國家標準 GB/T1980 規(guī)定的液壓缸行程系列圓整到 S=500 ㎜ (4) 活塞有效計算長度 液壓缸的安裝尺寸，可查設計手冊得： 沈陽理工大學學士學位論文 15 安裝尺寸 =L1＋ S =280+500 =780 ㎜ 當液壓缸的活塞桿全部滲出來時，有效計算長度為： L=L1+2S =280+500+500 =1280 ㎜ S液壓缸的安裝尺寸（查設計手冊得到） （ 5） 活塞寬度： 查表得 B=（ ~） D =(30~50)㎜ 此時選取活塞桿的寬度 B=40 ㎜ 式中 D 為液壓缸缸筒的內(nèi)徑 (6) 最小導向長度 當 S=10D 時， 查設計手冊，得最小導向距離 H≥ 50 ㎜ (7) 缸筒壁厚： 因為缸筒材料選用無縫鋼管 45＃ ，所以 б b=800MPa, 沈陽理工大學學士學位論文 16 n安全系數(shù)，一般取 n=5 該材料的許用應力計算為： [б ]=б b/n =800/5 =160MPa 由壁厚計算公式 所以查標準壁厚表，取φ =9㎜ (8) 缸筒外頸 De=D+2φ =68 ㎜ 因為液壓缸的缸筒是無縫鋼管，因此加工內(nèi)部要留出（ 5~10）㎜的加工余量 （ 9） 鏟斗缸的流量計算：（設計要求每缸伸縮速度 Vmax=6000 ㎜ /min） 當活塞桿前進時： Q= πD2V/4 = L/min 當活塞桿后退時： Q= π(D2－ d2)V/4 沈陽理工大學學士學位論文 17 = L/min (10) 鏟斗缸運動時間計算： a. 鏟斗油缸全伸 最短時間 T1計算： T1 = πD2S/ 4Q = (秒 ) b. 鏟斗油缸全縮最短時間 T2計算： T2 = π（ D2－ d2） S/4Q = (秒 ) 缸筒、活塞桿強度校核 （ 1） 已知尺寸參數(shù)如下： 缸筒內(nèi)徑 D=50 ㎜ , 活塞桿直徑 d= 36 ㎜， 行程 S=500 ㎜， 缸 筒內(nèi)壁厚 φ = 9 ㎜， 有效計算長度 L=1280 ㎜ (2) 活塞桿應力校核： б = PgD2/ d2 （ Pg 為油缸最大閉鎖壓力） = 活塞桿的材質(zhì)采用 45＃ 調(diào)質(zhì)處理，查表得該材料的強度極限 [б b] = 800MPa ， 所以該材料的許用應力為： [б ] = б b/n =800/5 =160MPa (n 為安全系數(shù)，一般 n=5) 由此可見， б [б ] ，應力狀況滿足要求。 沈陽理工大學學士學位論文 18 （ 3） 缸筒強度驗算： 因為壁厚 φ = 9 ㎜，缸筒內(nèi)徑 D = 50 ㎜，所以壁厚與缸筒內(nèi)徑之比： ≤ D/φ = ≤ 16 ,屬于中等壁厚缸筒，可按材料學第二強度理論驗算。 = ㎜ ， 上式中 P為系統(tǒng)最高壓力 P = 30MPa， 所以 φ 1 ≤ φ，該缸筒強度滿足要求。 缸筒、活塞桿穩(wěn)定性校核 （ 1） 活塞桿的壓穩(wěn)定性校核： ① 活塞桿斷面最小慣性矩： = 106 （ m4） ② 活塞桿橫斷面的回轉(zhuǎn)半徑： 沈陽理工大學學士學位論文 19 = m = ㎜ ③ 活塞桿柔性系數(shù)： = ≈ 147 式中 υ 為長度折算系數(shù)，對于兩端鉸接約束方式υ一般取 1， L為有效計算長度 ④ 鋼材柔度極限值： =≈ 式中 б P45 號鋼材的比例極限； E為材料的彈性模量， E = 105MPa； ⑤ 根據(jù)上面的計算可知，λ≥λ 1 時，用歐拉公式計算臨界力 FK = 105 (N) 式中 υ 為長度折算系數(shù)，對于兩端鉸接約束方式υ一般取 1， 沈陽理工大學學士學位論文 20 L為有效計算長度 ⑥ 油缸最大閉鎖力： = 104 （ N） 式中 Pg油缸最大閉鎖壓力 D為缸筒內(nèi)徑 ⑦ 求該活塞桿穩(wěn)定性系數(shù)： = ≥ 1 所以，該活塞桿的穩(wěn)定性滿足要求。 斗桿缸的尺寸設計及校核 斗桿缸各部件尺寸確定 (1) 根據(jù)斗桿缸的最大外負載，可以設計計算鏟斗缸的結(jié)構(gòu)尺寸： 當推力驅(qū)動工作負載時： F=Wmax=π/4[D2（ P－ P0）＋ d2P0]η 由此可求出缸筒內(nèi)徑為： 沈陽理工大學學士學位論文 21 其中 Wmax=31500 N， P 為系統(tǒng)最高壓力 P=30MPa 因為上式中系統(tǒng)背壓，所以取 P0為 1MPa， 取速比ψ =2， η為機械效率，取 η=， 將各值代入上式中，得 D= ㎜， 根據(jù)查表 GB/T2348— 1993，得到 D=40 ㎜ (2) 活塞桿的直徑為： 所以直徑 d= ㎜ , 查表 GB/T23481993 規(guī)定的活塞桿尺寸圓整為 d=28 ㎜ (3) 最大工作行程為： 當 ψ =2 時，行程 S=10D=400 ㎜， 根據(jù)國家標準 GB/T1980 規(guī)定的液壓缸行程系列圓整到 S=400 ㎜ (4) 活塞有效計算長度 液壓缸的安裝尺寸，可查設計手冊得： 安裝尺寸 =L1＋ S =255+400 沈陽理工大學學士學位論文 22 =655 ㎜ 當液壓缸的活塞桿全部滲出來時，有效計算長度為： L=L1+2S =255+400+400 =1055 ㎜ S液壓缸的安裝尺寸（查設計手冊得到） （ 6） 活塞寬度： 查表得 B=（ ~） D =(24~40)㎜ 此時選取活塞桿的寬度 B = 35 ㎜ 式中 D 為液壓缸缸筒的內(nèi)徑 (7) 最小導向長度 當 S=10D 時， 查設計手冊，得最小導向距離 H≥ 50 ㎜ (7) 缸筒壁厚： 因為缸筒材料選用無縫鋼管 45＃ ，所以 б b=800MPa, n安全系數(shù)，一般取 n=5 該材料的許用應力計算為： 沈陽理工大學學士學位論文 23 [б ]=б b/n =800/5 =160MPa 由壁厚計算公式 所以查標準壁厚表，取φ = ㎜ (8) 缸筒外頸 De=D+2φ =57 ㎜ 因為液壓缸的缸筒