【文章內容簡介】 ? 已知： KgM 4500? ； 1000S mm? ； 63D mm? ； 45d mm? ； 21 cm? ； 239。1 cmA ? ； 39。1 ?? AA? 。 求固有頻率 ?? 140 1 2EASM ??? ?? srad /? 式中 ： M — — 取起升總質量為 4500Kg； S —— 液壓缸行程 ()mm ； E —— 油彈性模量 (Kg cm 2)s ,查表取 721 .4 1 0E Kg c m s? ? ； ? —— 有桿腔面積與無桿腔面積比； 求最小加速時間 mint min 35t ??? = 求液壓缸的最大速度 maxV m ax m in()totV S t t?? =式中 tot —— 總循環(huán)時間 ()s ，據(jù)液壓手冊選??； 求最大加速度 maxa max max mina V t? 15 sm? 求液壓缸運動過程中需要達到的最大壓力 maxP ，其中： ? ? 1m ax AMgFP ?? ? ? 1m ax AMgM ?? ? = 三級同步液壓缸外形尺寸的校核 缸筒外徑強度校核 當 ~?D? 時，按下式校核強度，即 ? ? maxmax32 PDP?? ?? ??? 式中 ： []? —— 缸體材料的許用應力 ()MPa ，取 [ ] 110MPa? ? ； maxp —— 最高工作壓力 ()Pa ； yp —— 試驗壓力 ()MPa ，工作壓 力小于 20MPa 時， ? ， 10LP MPa? ； ? —— 液壓缸缸筒厚度 ()m ； D —— 液壓缸內徑 ()m ； ? —— 強度系數(shù)，對于無 縫鋼管， 1?? ； c —— 壁厚公差及腐蝕的附加厚度，通常圓整到標準厚度值； 通過以上計算，缸筒外徑 強度滿足設計要求。 活塞桿直徑強度及穩(wěn)定性校核 活塞桿直徑強度按下式檢驗強度，即 ? ??? LFd 4? ? 式中 ： LF —— 液壓缸負載 ()N ； []? —— 缸底材料的許用應力 ()MPa 。 16 當安裝桿長度 l 與其直徑 d之比 ld≥10，并且桿件承受壓載荷時，則需校驗穩(wěn)定性。液壓缸承受的壓負載 LF ，不能大于液壓缸保持工作穩(wěn)定性所允許的臨界負載 kF 。 液壓缸的穩(wěn)定條件為 ： kLkFF n? 式中 kF —— 液壓缸臨界負載 ()N ； kn —— 穩(wěn)定安全系數(shù)，通常取 2～ 4。 按等截面法，將活塞桿與缸體視為一個整體桿件，可按歐拉公式計算臨界負載，即： 22 Pk n EIF L?? N5104?? 則： kL kFF n? N5101?? 式中 pI —— 活塞桿截面二次極矩 4()m ， d 為活塞直徑 ()m 對于實心桿， 64pId?? ； E —— 活塞桿材料彈性模量，對于鋼材 10E Pa?? ； n —— 末端條件系數(shù)， 1n? ； L —— 活塞桿計算長度 ()m ； 根據(jù)以上計算 活塞桿直徑強度及穩(wěn)定性校驗滿足強度要求。 液壓缸 主要零件結構、材料及技術要求 缸體 缸體端部聯(lián)接模式 采用簡單的焊接形式，其特點：結構簡單，尺寸小，重量輕，使用廣泛。缸體焊接后可能變形，且內徑不易加工。所以在加工時應小心注意。主要用于柱塞式液壓缸。 缸體的材料 液壓缸缸體的常用材料為 3 45 號無縫鋼管。因 20 號鋼的機械性能略低，且不能調質，應用較少。當缸筒與缸底、缸頭、管接頭或耳軸等件需要焊接時，則應 17 采用焊接性能比較 好 的 35 號鋼，粗加工后調質。 本設計 采用 45 號鋼，并應調質到241~285HB。 缸體毛坯可采用鍛剛，鑄鐵或鑄鐵件。鑄 剛可采用 ZG35B 等材料，鑄鐵可采用HT200~HT350 之間的幾個牌號或球墨鑄鐵。特殊情況可采用鋁合金等材料。 缸體的技術要求 (1)缸體內徑采用 H H9 配合。表面粗糙度：當活塞采用橡膠密封圈時， Ra 為~ m? ，當活塞用活塞環(huán)密封時， Ra 為 ~ m? 。且均需衍磨。 (2)缸體內徑 D 的圓度公差值可按 10 或 11 級精度選取，圓柱度公差值應按 8級精度選取。 (3)缸體端面 T 的垂直度公差可 按 7 級精度選取。 (4)當缸體與缸頭采用螺紋聯(lián)接時，螺紋應取為 6 級精度的公制螺紋。 (5)當缸體帶有耳環(huán)或銷軸時，孔徑或軸徑的中心線對缸體內孔軸線的垂直公差值應按 9 級精度選取。 (6)為了防止腐蝕和提高壽命，缸體內表面應鍍以厚度為 30~40 m? 的鉻層，鍍后進行衍磨或拋光。 活塞 活塞與活塞桿的聯(lián)接型式 如 表 所示 表 活塞與活塞桿的聯(lián)接型式 聯(lián)接方式 備注說明 整體聯(lián)接 螺紋連接 半環(huán)聯(lián)接 用于工作壓力較大而活塞直徑又較小的情況 常用的聯(lián)接方式 用于工作壓力、機械震動較大的情況下 這里采用螺紋聯(lián)接。 活塞與缸體的密封結構 隨工作壓力、環(huán)境溫度、介質等條件的不同而不同。 常用的密封結構 如 表 所示。 18 表 常用的密封結構 密封形式 備注說明 間隙密封 活塞環(huán)密封 O 型密封圈密封 Y 型密封圈密封 用于低壓系統(tǒng)中的液壓缸活塞的密封 適用于溫度變化范圍大，要求摩擦力小、壽命長的活塞密封 密封性能好，摩擦系數(shù)??；安裝空間小，廣泛用于固定密封和運動密封 用在 20MPa 下、往復運動速度較高的液壓缸密封 結合本設計所需要求 ，采用 O 型密封圈密封比較合適。 活塞的材料 液壓缸常用的活塞材料為耐磨鑄鐵、灰鑄鐵（ HT300、 HT350）、鋼及鋁合金等，這里采用 45 號鋼。 活塞的技術要求 (1)活塞外徑 D 對內孔 D1的徑向跳動公差值，按 8 級精度選取。 (2)端面 T 對內孔 D1軸線的垂直度公差值，應按 7 級精度選取。 (3)外徑 D 的圓柱度公差值，按 10 或 11 級精度選取。 活塞桿 端部結構 活塞桿的端部結構分為外螺紋、內螺紋、單耳環(huán)、雙耳環(huán)、球頭、柱銷等多種形式。根據(jù)本設計的結構，為了便于拆卸維護，可選用內螺紋結構 外接單耳環(huán)。 活塞桿材料 活塞桿有實心和空心兩種。實心活塞桿的材料為 3 45 號鋼；空心活塞桿材料為3 45 號無縫鋼管。本設計采用實心活塞桿，選用 45 號鋼。 活塞桿的技術要求 (1)活塞桿的熱處理：粗加工后調質到硬度為 229~285HB，必要時，再經過高頻淬火，硬度達 HRC45~55。在這里只需調質到 230HB 即可。 (2)活塞桿的圓度公差值，按 9~11 級精度選取。這里取 10 級精度。 (3)活塞桿的圓柱度公差值，應按 8 級精度選取。 (4)活塞桿的徑向跳動公差值，應為 。 (5)端面 T 的垂 直度公差值，則應按 7 級精度選取。 (6)活塞桿上的螺紋，一般應按 6 級精度加工（如載荷較小，機械振動也較小時， 19 允許按 7 級或 8 級精度制造）。 (7)活塞桿上工作表面的粗糙度為 m? , 為了防止腐蝕和提高壽命，表面應鍍以厚度約為 40 m? 的鉻層，鍍后進行衍磨或拋光。 活塞桿的導向、密封和防塵 導向套 (1)導向套的導向方式、結構 如 表 所示。 表 導向套的導向方式 導向方式 備注說明 缸蓋導向 減少零件數(shù)量，裝配簡單，磨損相對較快 導向套導向 管通導套 可利用壓力油潤滑導向套，并使其處于密封狀態(tài) 可拆導向套 容易拆卸，便于維修。適用于工作條件惡劣、經常更換導向套的場合 球面導向套 導向套自動調整位置，磨損比較均勻 由于本設計主要用于 舉升上層活動底板 ，在工作過程中液壓缸伸縮的次數(shù)相對較少，所以磨損程度也相對較少。為了減少零件數(shù)量，降低成本可以采用缸蓋導向的導向方式。 (2)導向套材料 導向套的常用材料為鑄造青銅或耐磨鑄鐵。由于選用的是和缸蓋一體的導向套，所以材料和缸蓋也是相 同的，都選用耐磨鑄鐵。 (3)導向套的技術要求 導向套的內徑配合一般取為 H8/f9，其表面粗糙度則為 ~ m? 。 活塞桿的密封與防塵 這里仍采用 O 型密封圈，材料選擇薄鋼片組合防塵圈，防塵圈與活塞桿的配合可按 H9/f9 選取。薄鋼片厚度為 。 液壓缸的排氣裝置 排氣閥用于排除液壓缸內的空氣，使其工作穩(wěn)定。通常將排氣閥安裝在液壓缸的端部。 20 液壓缸安裝連接部分的形式和尺寸 液壓缸進出油口接頭的聯(lián)接螺紋尺寸，按表 3778 選取標準值 。 液壓缸為 尾部法蘭 型安裝的主要尺寸（按 P37231 選?。?。 缸蓋的材料 。 液壓缸的缸蓋可選用 3 45 號鍛鋼或 ZG3 ZG45 鑄鋼或 HT200、 HT300、 HT350鑄鐵等材料。在這里選擇 ZG45 鑄鋼。缸蓋按 10 或 11 級精度選取。 本章小結 本章主要 進行上層活動底板的參數(shù)計算及校核，通過以上的結構設計和力學分析，該上層活動底板已經符合力學性能的要求；同時 對 三級同步 液壓缸整體進行設計，通過確定液壓缸的技術要求，從而計算出 三級同步 液壓缸 各級缸筒 直徑及行程，液壓缸活塞桿直 徑，液壓缸壁厚、外徑，液壓缸外形尺寸，液壓缸缸體長度等參數(shù)。且對液壓缸各個參數(shù)進行校核。 并 完成對液壓缸主要零件結構、材料及技術要求， 液壓 缸的導向、密封和防塵，液壓缸的排氣裝置，以及液壓缸安裝聯(lián)接部分的形式及尺寸。讓三級同步液壓缸 能夠達到工作穩(wěn)定，運行平穩(wěn)， 安全等要求。 21 第 3章 液壓泵 選擇與 設計 液壓泵的工作原理 液壓泵是將機械能轉換為流體壓力能的設備。主要涉及以下幾個方面： 液壓泵是一個或幾個密封腔油腔容積作周期變化來進行工作的。泵的輸出油量取決于密封容積的 體積變化和變化頻率。 為了保證密封容積變大時只與排油管相連接，容積變小時只與吸油管相連接，根據(jù)本系統(tǒng)需要，設置兩個單向閥。 容積式油泵的排油壓力取決于排油管道中油液所受到的負載大小，吸油時容積增大，形成一定的真空，油液在泵內的壓力差有作用下進行了密封容積。 液壓泵的形式 液壓泵的分類： 液壓油泵的形式包括定量泵和變量泵兩種。選擇油泵時考慮的主要因素有：打擊頻率和打擊能量對系統(tǒng)流量的要求、流量波動變化范圍、泵本身的可靠性及穩(wěn)定性等。 定量泵 與變量泵相比，定量泵具有價格低廉、耐沖擊、 承受最高工作壓力高、可靠性好等優(yōu)點。如果工作過程中流量變化 范圍不大，系統(tǒng)流量變化可以通過蓄能器來均衡，則可以考慮用定量泵 。 變量泵 采用變量泵可以滿足液壓舉升 系統(tǒng) 各種不同工況對打擊頻率和打擊能量的要求。同時調節(jié)變量泵排量可以滿足 液壓缸 工作過程中系統(tǒng)流量變化的要求。相同行程的條件下，舉升高頻率越大則變量泵排放的流量越大，采用變量泵來調節(jié)打擊頻率和打擊能量。變量泵適合于工作過程中流量變化范圍大的場合。 液壓泵主要參數(shù)及型號 根據(jù)主機工況、功率大小和系統(tǒng)對工作性能的要求，首先確定液壓泵的類型，然后按系統(tǒng)所要求的壓力、流量大小確定其規(guī)格和型號。主要考慮以下幾個方面： 液壓泵的類型選擇 ； 液壓泵的工作壓力 ； 液壓泵的流量 。 舉升機構常用油泵分為齒輪油泵與柱塞泵兩類。齒輪泵多為外嚙合式，在相同體 22 積下齒輪泵比柱塞泵流量大但油壓低。柱塞泵最大特點是油壓高（油壓范圍 16～35MPa），且在最低轉速下仍能產生全油壓，固可縮短舉升時間。中輕型舉升機構上多采用齒輪泵，常用系列有 CB、 CBX、 CG、 CN 等；重型舉升機構常采用柱塞泵。 液壓泵主要參數(shù)的確定 液壓泵工作壓力的計算 AFP ?? 6max10MPa （ ） 式中 maxF —— 油缸最大作用力， (N)； A —— 油缸橫截面積， (m2)。 代入式（ ）則： MpaAFP 6m a x ?? 液壓泵 理論流量 的計算 液壓泵的理論流量是指泵在單位時間內理論上可排出的液體體積。 smudAQ Ar ???? ? m in1061 43 Lsm ??? LQ r ?? 液壓泵排量的計算 310?? nQq T mL/r （ ） 式中 TQ —— 油泵流量， (L/min)； n—— 油泵額定轉速， (r/min)；