【正文】 彎曲，因此，對(duì)于細(xì)長(zhǎng)比＞5的液壓缸，應(yīng)將其整體視作一根細(xì)長(zhǎng)的柔性桿，既在活塞桿全伸的狀態(tài)下，驗(yàn)算液壓缸承受最大軸向壓縮負(fù)載時(shí)的穩(wěn)定性，然后再按強(qiáng)度條件計(jì)算活塞桿直徑。(1)活塞桿強(qiáng)度驗(yàn)算在液壓缸處于穩(wěn)定工作狀態(tài)，即活塞桿受到的軸相壓力小于液壓缸穩(wěn)定臨界力時(shí)，由于初始撓度的存在，活塞桿將同時(shí)受到壓縮和彎曲。通常對(duì)于短行程液壓缸的活塞桿，可不考慮彎曲，按單純受壓縮進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。對(duì)于長(zhǎng)細(xì)比＞5的液壓缸，其活塞桿需同時(shí)考慮壓縮應(yīng)力和由于初始撓度及自重作用所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力，但要判別兩種情況：一種是 的情況，這時(shí)按偏心受壓強(qiáng)度條件計(jì)算，偏心值可取，是由間隙和自重所產(chǎn)生的初始撓度值，另一種是的情況，這是需要考慮缸體參數(shù)對(duì)活塞桿受力狀況的影響故偏心值采用按不等截面桿計(jì)算的最大撓度值 ，最大撓度點(diǎn)的位置取 ，以此驗(yàn)算活塞桿的偏心受壓強(qiáng)度。㈠在承受同心最大載荷下油缸的初撓度式中： 活塞桿與導(dǎo)向套的最大配合間隙 =( ) 活塞桿全部外伸時(shí)，導(dǎo)向套前端至活塞末端間距= 活塞和缸體的最大配合間隙 =( ) 活塞桿全部外伸時(shí)，活塞桿頭部銷孔至油缸尾部銷孔間隙 立柱總重420kg 油缸軸線與水平面的夾角83176。＝㈡油缸的最大撓度 當(dāng)時(shí)，式中： E鋼的彈性模量,E= ㈢活塞桿的合成應(yīng)力 （加長(zhǎng)桿和活柱配合間隙引起的偏距附加力）式中： 活塞桿的斷面面積, 活塞桿的斷面模量,252 考慮加長(zhǎng)桿和活柱配合間隙，當(dāng)單邊偏向受力時(shí)，所產(chǎn)生的最大偏距。加長(zhǎng)桿留在活柱內(nèi)長(zhǎng)度200mm時(shí)，則加長(zhǎng)桿全部外伸時(shí)，,安全活塞桿材料為45鋼, 一般最大取4㈣缸體強(qiáng)度驗(yàn)算① 油缸壁厚驗(yàn)算 時(shí)，按中等壁厚缸體公式計(jì)算式中： 油缸內(nèi)工作壓力， 計(jì)入管壁公差及侵蝕的附加厚度，一般取= 強(qiáng)度系數(shù)，當(dāng)無(wú)縫鋼管時(shí)Φ=1 缸體材料，27SiMn , 無(wú)縫鋼管＝980MPa 許用安全系數(shù)，把上列公式化為 ② 缸體與缸底焊縫強(qiáng)度計(jì)算焊縫應(yīng)力 式中： 立柱最大工作阻力為1000kN 環(huán)形焊縫外徑（即缸筒外徑） 焊條抗拉強(qiáng)度取539MPa ③ 缸口螺紋處和導(dǎo)向套螺紋處強(qiáng)度驗(yàn)算ⅰ缸筒螺紋處的強(qiáng)度（斷面強(qiáng)度）A：螺紋處拉應(yīng)力式中： 油缸初撐力 取為471KN 取為20cm 螺紋預(yù)緊力系數(shù) 取k= B： 螺紋處剪切力C： 合成應(yīng)力D： 安全系數(shù) 式中： 螺紋內(nèi)摩擦系數(shù)， 缸攻材料屈服限，材料27SiMn , =784MPa 許用安全系數(shù)，（2）導(dǎo)向套螺紋處強(qiáng)度驗(yàn)算A： 螺紋處拉應(yīng)力B： 螺紋處剪應(yīng)力C： 合成應(yīng)力D： 安全系數(shù)=式中： 油缸初撐力471KN 取256mm 導(dǎo)向套安裝環(huán)的內(nèi)徑 取240mm 、 導(dǎo)向套材料45＃（3）螺紋強(qiáng)度驗(yàn)算（連接強(qiáng)度）A：螺紋剪切強(qiáng)度B： 螺紋的彎曲強(qiáng)度=式中： 油缸初撐力 取471KN 螺紋形狀系數(shù)，60176。，三角函數(shù)螺紋,=1 螺紋有效長(zhǎng)度取4cm 螺距， 螺紋有效圈數(shù), 導(dǎo)向套材料45鋼的屈服極限，㈤卡環(huán)強(qiáng)度驗(yàn)算：①卡環(huán)與活柱端部擠壓強(qiáng)度活柱材料27SiMn,其中卡環(huán)材料45Mn 其中②卡環(huán)與加長(zhǎng)桿肩部擠壓強(qiáng)度 加長(zhǎng)桿材料為45 鋼,③卡環(huán)的剪切強(qiáng)度式中：許用剪切應(yīng)力㈥加長(zhǎng)桿銷軸許用剪切應(yīng)力剪切斷面積 后柱兩根銷軸共有4個(gè)斷面，總剪切面積銷軸材料為40Cr, 其中取安全系數(shù)n=2, 則許用剪切應(yīng)力二根后柱銷軸可承受剪切力單根銷軸承受剪切力二、短柱強(qiáng)度驗(yàn)算已知設(shè)計(jì)參數(shù)：短柱結(jié)構(gòu)及尺寸見(jiàn)上圖（1）短柱初撐力 =（2）短柱工作阻力 =393KN（3）短柱拉力 （4）油缸外徑： =159mm 油缸內(nèi)徑 =125mm（5）活塞桿直徑 =85mm（6）行程 =140mm油缸穩(wěn)定性驗(yàn)算 本缸行程不大，當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，活塞桿的計(jì)算柔度為 因?yàn)? 活塞桿顯然屬于短桿，所以穩(wěn)定性可不校核 式中 活塞桿的計(jì)算柔度 活塞桿橫斷面回轉(zhuǎn)半徑 長(zhǎng)度折算系數(shù)，兩端鉸接時(shí),=1活塞桿強(qiáng)度驗(yàn)算（1）油缸的初撓度 式中：活塞桿與導(dǎo)向套處的最大配合間隙=( ) 活塞和缸體的最大配合間隙= 活塞桿全部外伸時(shí),導(dǎo)向套前端至活塞末端之距= 活塞桿全部外伸時(shí)，活塞桿頭部銷孔至尾部銷孔間距 油缸總重為59kg 油缸軸線與水平面的交角 短柱水平安裝,（2）油缸的最大撓度當(dāng) 時(shí)式中： 活塞桿斷面慣性距 缸筒斷面慣性距缸筒斷面慣性距 鋼的彈性模量＝（3）活塞桿合成應(yīng)力 = 式中：活塞桿斷面積, 活塞桿截面模數(shù),= 許用安全系數(shù)， 活塞桿材料屈服限 45鋼,=35280N/cm=（4） 活塞桿端頭螺紋與壓緊帽連接強(qiáng)度驗(yàn)算 活塞桿螺紋退刀槽處拉應(yīng)力 活塞桿螺紋處的剪應(yīng)力 合成應(yīng)力 安全系數(shù) 式中： 螺紋外徑 螺紋內(nèi)摩擦系數(shù)取K= 螺紋內(nèi)徑 螺紋預(yù)緊力系數(shù) 活塞桿材料45 鋼的屈服極限=35280N/cm= 安全系數(shù)，一般取= 缸體強(qiáng)度驗(yàn)算⑴油缸壁厚驗(yàn)算 按中等壁厚公式計(jì)算式中： 油缸內(nèi)工作內(nèi)力,=38MPa 強(qiáng)度系數(shù)，當(dāng)無(wú)縫鋼管時(shí) Φ=1 缸體壁厚, 缸體材料2TSiMn，無(wú)縫鋼管=98000N/cm=980MPa 許用安全系數(shù)，把上列公式化為： =4（2）缸體與缸底焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算 焊縫應(yīng)力式中： 油缸最大工作阻力39300N 環(huán)形焊縫外徑 環(huán)形焊縫內(nèi)徑 焊接效率 焊條抗拉強(qiáng)度 取53900N/cm 許用安全系數(shù) （2） 活塞與導(dǎo)向套端面接觸時(shí)的擠壓強(qiáng)度（見(jiàn)圖）擠壓應(yīng)力＝式中： 油缸初撐力取306800N（） 擠壓接觸面積 導(dǎo)向套材料為20＃鋼，其＝24500N/cm 鋼絲擋圈和缸吸導(dǎo)向套的擠壓強(qiáng)度（1）鋼絲擋圈和缸口的擠壓強(qiáng)度 式中： 油缸初撐力 取306800N 擠壓面積 鋼絲擋圈中徑 為146 mm 鋼絲擋圈斷面直徑為5mm 許用擠壓應(yīng)力，缸筒材料2TSiMn＝(2)鋼絲擋圈與導(dǎo)向套的擠壓強(qiáng)度式中： 導(dǎo)向套與鋼絲擋圈斜面接觸點(diǎn)直徑 導(dǎo)向套與鋼絲擋圈接觸寬度 許用擠壓應(yīng)力，導(dǎo)向套材料為20＃鋼 ＝＝三、液控單向閥選擇及設(shè)計(jì) 掖控單向閥是控制閥的主要組成部分，用以使立柱和支架保持一定的工作阻力，是支架的關(guān)鍵性元件，支架動(dòng)作可靠與否，也基本上取決于液控單向閥。如果單向閥密封性能不好，鎖不往下腔的工作液體，則頂板來(lái)壓時(shí)，支架就會(huì)“自動(dòng)投降”。如果單向閥動(dòng)作不靈敏，則立柱的初撐力就達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，因此，要求液控單向閥必須密封可靠，動(dòng)作靈敏，并具有一定使用壽命。（一）基本類型液壓支架所用各種液控單向閥結(jié)構(gòu)原理基本相同，主要由單向閥和液控桿兩部分組成。按單向閥封閉元件形狀不同，有球閥式，錐閥式，平面密封式和圓柱滑閥式四種類型。一般來(lái)說(shuō)，球閥和錐閥的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，缺點(diǎn)是磨損大，對(duì)污物敏感性強(qiáng)。因此，在高壓系統(tǒng)中使用時(shí)，球閥和錐閥常采用閥套導(dǎo)向和塑料閥座，以提高其可靠性和密封性。平面密封閥采用橡膠閥墊，具有較寬的密封帶，利用閥座的限位作用，可使閥體與閥墊之間既保持足夠的接觸壓力，又可避免壓力太大而損壞閥墊。故工作可靠，密封性能較好?；y屬于圓柱密封，優(yōu)點(diǎn)是磨損小，對(duì)污物的敏感性較小，工作可靠，缺點(diǎn)的易于漏損，密封性能差，特別在采用低粘度的工作液體時(shí)尤為嚴(yán)重，故使用時(shí)應(yīng)在圓柱面加O形密封圈，以增強(qiáng)密封性。 影響單向閥工作性能的關(guān)鍵是密封性，因此用于高壓系統(tǒng)中的各種液控單向閥均集中于研究單向密封元件的結(jié)構(gòu)要素，材質(zhì)和工藝。（二）液壓支架中使用的液控單向閥：液壓支架中使用的液控單向閥很多，由于液壓支架都采用水包油型乳化液工作液體時(shí)，它的粘度很小，密封困難，一般不能采用上述球閥或錐閥式單向閥。目前液壓支架中應(yīng)用比較廣泛的是一種平面密封式KDF型液控單向閥。它的主要零件是橡膠密封墊，閥芯和活塞推桿。閥芯端面的平面與密封墊接觸起密封作用，效果良好。此外，為了加強(qiáng)活塞的密封，在活塞上還裝有O密封圈，但因此增大了活塞的移動(dòng)阻力，于是又設(shè)置復(fù)位彈簧幫助活塞復(fù)位，可見(jiàn)它的結(jié)構(gòu)的比較復(fù)雜的。（三）液控單向閥參數(shù)計(jì)算圖，如圖所示 升柱時(shí)液控單向閥開(kāi)啟力為: 相應(yīng)的開(kāi)啟壓力為：，MPa式中： 閥芯彈簧力 KN 閥芯移動(dòng)摩擦阻力KN 閥前孔直徑 , 8mm 根據(jù)上式，在忽略摩擦力的情況下可計(jì)算出閥芯彈簧力卸載開(kāi)啟力為式中： 控制壓力， 頂桿活塞直徑，mm ， 35mm= 頂桿活塞移動(dòng)摩擦阻力N 采用密封圈或活塞環(huán)等接觸式密封時(shí)，因?yàn)槊芊庠o貼在運(yùn)動(dòng)零件的表面上，因此要產(chǎn)生阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的摩擦力，當(dāng)需要比較準(zhǔn)確地確定液壓缸的推力時(shí)，應(yīng)當(dāng)計(jì)入密封裝置的摩擦阻力。摩擦阻力的大小與液壓力密封接觸面積以及材料的摩擦系數(shù)有關(guān)。 O形密封圈的摩擦阻力 式中： 密封裝置的直徑（m） 密封裝置的接觸寬度（m）O形密封圈,壓縮率 初始?jí)毫Γ≒a）, =0 工作壓力（Pa）, =25MPa 摩擦系數(shù), ==設(shè)計(jì)閥芯彈簧（根據(jù)）根據(jù)移架速度，單向閥流量一般不大于35L/min ，但與所控制的立柱數(shù)目和缸徑有關(guān)，常為1835L/min，在閥前孔和閥內(nèi)其它通道里流速，一般為512m/s閥芯開(kāi)口高度：平面閥 h≥（）閥口直徑設(shè)閥口直徑為d 則h=Q=Vdh 取 v=5m/s Q==25() (泵站流量100L/min) 計(jì)算得d= 圓整d=10mm經(jīng)校核，流速V＝5～12m/s使用圓柱螺旋壓縮彈簧計(jì)算如下：項(xiàng)目代號(hào)單位公式或數(shù)據(jù)原始條件最小工作負(fù)荷kg=工作行程mm=3負(fù)荷種類Ⅱ類端部型式端部并緊并磨平，支承圈為1圈制造精度主要參數(shù)的制造精度為2級(jí)彈簧材料碳素彈簧鋼絲Ⅱ初選彈簧查表911《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》D彈簧要求剛度Kg/mm＝ 有效圈數(shù)n 取n=計(jì)算項(xiàng)目彈簧實(shí)際剛度Kg/mm＝ 與要求剛度接近總?cè)?shù)自由高度mm= 圓整為標(biāo)準(zhǔn)值12彈簧實(shí)際節(jié)距tmm工作極限負(fù)荷下的變形mm，等于同樣規(guī)格彈簧的Ⅲ類彈簧的最大工作負(fù)荷，最大工作負(fù)荷下的變形mm最小工作負(fù)荷下的變形mm最大工作負(fù)荷下高度mm最小工作負(fù)荷下的高度mm工作極限負(fù)荷下的高度mm展開(kāi)長(zhǎng)度Lmm細(xì)長(zhǎng)比b,故穩(wěn)定。頂桿復(fù)位彈簧工作行程 h=5毫米 計(jì)算如下項(xiàng)目代號(hào)單位公式或數(shù)據(jù)原始條件最小工作負(fù)荷kg=工作行程mm=5負(fù)荷種類Ⅱ類端部型式端部并緊并磨