【正文】 剛度，又要減輕重量時，可用空心結(jié)構(gòu)。圖55 活塞桿及其頭部螺紋聯(lián)接本設(shè)計中選定的氣缸活塞桿的結(jié)構(gòu)形式為實心式，活塞桿的頭部與拉桿采用螺紋聯(lián)接的方法。缸蓋結(jié)構(gòu)活塞桿若伸出缸體組件之外，則缸蓋同時與缸體、活塞桿發(fā)生關(guān)系。往往為了簡化缸體結(jié)構(gòu)，寧可把許多結(jié)構(gòu)（諸如活塞桿的導(dǎo)向、密封、防塵裝置、緩沖、排氣裝置以及液壓缸的進、出油口等）集中在缸蓋內(nèi)。缸蓋是小件，即使結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜些，還是比較容易裝夾和加工。這里僅介紹如何在缸蓋內(nèi)安排活塞桿的導(dǎo)向裝置（其它裝置詳見后）。當(dāng)活塞桿的長徑比較大、行程長、運動精度高并承受偏心負載時，必須要在缸蓋內(nèi)考慮活塞桿的導(dǎo)向，如圖所示。（1）缸蓋材料為灰鑄鐵時，可由缸蓋本身導(dǎo)向，省去導(dǎo)向套（圖（1））。（2）一般應(yīng)設(shè)置導(dǎo)向套，便于在磨損后更換，其材料為鑄造青銅、尼龍、灰鑄鐵等，其安裝部位可在密封圈靠近壓力油腔的內(nèi)側(cè)〔（2）、（3）〕或在密封圈外側(cè)〔圖（4）〕。前者有利于導(dǎo)向套表面的潤滑，但對于靠壓力油作用于唇邊使其張開的密封圈（如Y 形密封圈），應(yīng)在導(dǎo)向套上開設(shè)貫穿的油槽〔圖（2）〕。后者有利于提高活塞桿的支承剛性，可略為增加活塞桿的支承跨度。（3）長行程時，可采用球面自位導(dǎo)向套〔（5）〕提高氣缸蓋剛度、強度的措施 氣缸蓋的變形會加速氣門座劇烈磨損、氣門導(dǎo)管咬死、氣缸密封性以及搖臂室與氣缸蓋結(jié)合面密封性破壞。因此，除要求氣缸蓋有良好的散熱性能外，還得有足夠的剛度。 提高氣缸蓋剛度、強度可采用下列措施： 1）防止熱變形。為防止熱變形和出現(xiàn)裂紋，使其溫度均勻，在設(shè)計時兩氣門之間的寬度不宜太小，應(yīng)在大于5mm，約為氣缸直徑的5％～12％。 2）造當(dāng)?shù)卦黾託飧咨w底面的厚度。適當(dāng)?shù)卦黾託飧咨w底面的厚度既可增加剛度，又可增大氣缸蓋底面熱流截面積，使螺栓的固緊力可以經(jīng)搖臂軸、搖臂座傳到氣缸蓋底面，而固定火花塞用的螺栓孔壁也應(yīng)與氣缸蓋底面相連，以免氣缸蓋底面變形。 3）氣缸蓋要有足夠的剛度。在螺栓作用下，氣缸蓋底部的壓力分布要均勻，保證氣缸蓋與氣缸體間的密封。 4）在鑄造條件允許時，應(yīng)盡可能使搖臂室、搖臂座、氣門間縱向散熱片、螺栓孔壁、火花塞座、進排氣管壁和氣缸蓋底面鑄成一體，形成剛度好的箱形結(jié)構(gòu)。5）為了布置更多的散熱片，進、排氣道可設(shè)計成高而窄的結(jié)構(gòu)，并使進、排氣道盡可能短些。氣動裝置的密封密封元件的材料：耐油橡膠、聚氨酯、夾織物橡膠、聚氯乙烯、灰鑄鐵或耐磨鑄鐵活塞和鉻鞣牛皮等。目前用得最廣的是耐油橡膠。密封元件的形狀：O形密封圈，Y形、L形、J形、U形和V形密封圈以及金屬活塞環(huán)等。O形密封圈工作可靠，摩擦系數(shù)小，活塞的結(jié)構(gòu)比較簡單，目前使用的范圍日益廣泛，但其使用壽命比后幾種稍低一些。對密封元件的要求：(1) 密封性好，耐磨損，使用壽命長；(2) 穩(wěn)定性好中，體積變化?。ú灰着蛎浖笆湛s），難于溶解，不易老化及軟化；(3) 復(fù)原性大，永久變形大；(4) 摩擦系數(shù)??；(5) 耐熱性和耐寒性好；(6) 結(jié)構(gòu)簡單，成本低；密封件工作表面應(yīng)平整，光滑，不許有氣泡、雜質(zhì)、凹凸不平等缺陷。密封元件的使用壽命將隨著被密封表面光潔度的提高而提高，因此被密封的表面光潔度應(yīng)在710的范圍內(nèi)?；钊拿芊?活塞有兩處地方需密封，一處是活塞與缸筒之間的動密封，除了用O行密封圈和唇形密封圈外，也有用W型密封。它是把活塞與橡膠硫化成一體的一種密封結(jié)構(gòu)，W形密封是雙向密封，軸向尺寸小。另一處是活塞與活塞桿連接處的靜密封，一般用O行密封圈。活塞桿的密封在缸蓋的溝槽里放置唇形密封圈和防塵密封圈，或防塵組合密封圈，保證活塞桿往復(fù)運動時的密封和防塵。緩沖柱塞的密封 有兩種方法：一種是在緩沖柱塞的溝槽里安放孔用唇形密封圈，另一種是在缸蓋上壓入氣缸緩沖專用密封圈。他是在圓形缸蓋上硫化一個唇形密封圈構(gòu)成?！?0℃之間，～ 之間。當(dāng)溫度在零下時，應(yīng)充分除水，以防水分結(jié)凍損壞元件。當(dāng)溫度過高時，密封的壽命會縮短。，進行耐壓實驗，檢查漏氣情況。，所有密封元件的相對運動工作表面應(yīng)涂以潤滑劑，如不是無給油氣動缸，應(yīng)在氣源進口處安裝油霧器。，不能使用伸縮防護套的場合，應(yīng)選用帶強力防塵圈的氣缸。不要將標準氣缸用于有腐蝕性的霧氣中或使密封圈發(fā)生膨脹的霧氣中。，安裝位置應(yīng)選擇在接管及調(diào)節(jié)緩沖方便的地方。，應(yīng)設(shè)計緩沖回路或外部增設(shè)緩沖機構(gòu)。氣缸作沖擊動作時，在驅(qū)動件和固定件之間，必須設(shè)計手足不會被夾住的裝置。被驅(qū)動物體應(yīng)加防護罩，不能直接接觸人體。要注意中途停止的氣缸，由于漏氣發(fā)生移動而造成事故。信號發(fā)生裝置宜設(shè)保護罩，以免誤觸造成氣缸誤動作而出現(xiàn)事故。，應(yīng)使用輸出力充裕的氣缸，并要附加緩沖裝置。，特別是當(dāng)活塞桿伸出時，不要使活塞與缸蓋相碰，否則容易引起活塞桿和外部連接處的載荷集中。，必須使缸體與臺架保持剛性聯(lián)結(jié)。用于工作頻率高、振動大的場合，安裝螺栓和各連接部分要采取防松措施。氣缸受力大時，氣缸的安裝臺要有防止變形和損壞的措施。，并掌握潤滑油的給油原則，即使無給油氣缸給油也會延長壽命。但一旦供油就不得再停止供油?；钊麠U滑動部位不得受損傷，以防損壞活塞桿密封圈，造成泄漏。氣缸若長期放置 不用，應(yīng)一個月動作一次，并涂油保護以防銹。氣缸的使用要求 ：(1)氣缸正常的工作條件：介質(zhì)、環(huán)境溫度一般為20～80℃，工作壓力一般為0．1～1．0ＭPａ。具體條件見各類氣缸技術(shù)參數(shù)表。 (2)安裝前，應(yīng)在1．5倍工作壓力下進行試驗，不應(yīng)漏氣。 (3)安裝的氣源進口處需設(shè)置油霧器，以利工作中潤滑。氣缸的合理潤滑極為重要，往往因潤滑不好而產(chǎn)生爬行，甚至不能正常工作。 (4)安裝時，要注意動作方向，活塞桿不允許承受偏心負載或橫向負載。 (5)負載在行程中有變化時，應(yīng)使用有足夠輸出力的氣缸，并要附加緩沖裝置。 (6)不使用滿行程，特別活塞桿伸出時，不要使活塞與缸蓋相碰擊。否則容易引起活塞和缸蓋等零件損壞。特別是：～50℃之間，～。當(dāng)溫度在零下時，應(yīng)充分除水，以防水分結(jié)凍損壞元件。當(dāng)溫度過高時，密封的壽命會縮短。，進行耐壓實驗，檢查漏氣情況。，所有密封元件的相對運動工作表面應(yīng)涂以潤滑劑，如不是無給油氣動缸，應(yīng)在氣源進口處安裝油霧器。，不能使用伸縮防護套的場合，應(yīng)選用帶強力防塵圈的氣缸。不要將標準氣缸用于有腐蝕性的霧氣中或使密封圈發(fā)生膨脹的霧氣中。，安裝位置應(yīng)選擇在接管及調(diào)節(jié)緩沖方便的地方。，應(yīng)設(shè)計緩沖回路或外部增設(shè)緩沖機構(gòu)。氣缸作沖擊動作時，在驅(qū)動件和固定件之間，必須設(shè)計手足不會被夾住的裝置。被驅(qū)動物體應(yīng)加防護罩，不能直接接觸人體。要注意中途停止的氣缸，由于漏氣發(fā)生移動而造成事故。信號發(fā)生裝置宜設(shè)保護罩，以免誤觸造成氣缸誤動作而出現(xiàn)事故。，應(yīng)使用輸出力充裕的氣缸，并要附加緩沖裝置。，特別是當(dāng)活塞桿伸出時，不要使活塞與缸蓋相碰，否則容易引起活塞桿和外部連接處的載荷集中。，必須使缸體與臺架保持剛性聯(lián)結(jié)。用于工作頻率高、振動大的場合，安裝螺栓和各連接部分要采取防松措施。氣缸受力大時，氣缸的安裝臺要有防止變形和損壞的措施。，并掌握潤滑油的給油原則，即使無給油氣缸給油也會延長壽命。但一旦供油就不得再停止供油。活塞桿滑動部位不得受損傷，以防損壞活塞桿密封圈，造成泄漏。氣缸若長期放置 不用，應(yīng)一個月動作一次，并涂油保護以防銹。工作環(huán)境1. 環(huán)境溫度通常規(guī)定氣缸的工作環(huán)境溫度5——60℃，氣缸在5℃一下場合使用，有時會因壓縮空氣中所含的水分凝結(jié)給氣缸帶來不利的影響。此外，要求空氣的露點溫度低于環(huán)境溫度5℃一下以防止空氣中水蒸氣凝結(jié)。同時要考慮在低溫下使用的密封件潤滑油。另外，在低溫環(huán)境中的空氣會在活塞桿上凍結(jié)。如果氣缸的工作頻度較低時，可在活塞桿上涂潤滑脂，這樣活塞桿上就不會結(jié)冰了。在高溫使用時可選用耐熱氣缸。同時注意，高溫空氣對行程開關(guān)、管件及換向閥的影響。氣缸通常用油霧潤滑，應(yīng)選用推薦的潤滑油，使密封圈不產(chǎn)生膨脹、收縮的影響，且與空氣中水分混合不產(chǎn)生乳化。無油潤滑缸可用于不含油霧的空氣下工作，若采用油霧潤滑工作后，就再也不能作為無油潤滑氣缸使用。 氣缸接入管道前，必須清除管道內(nèi)的贓物，防止雜物進入氣缸。維護保養(yǎng)使用中應(yīng)定期檢查氣缸各部分有無異常現(xiàn)象，各連接部位有無松動等。氣缸檢修及重新裝配時，零件必須清洗干凈，特別需防止密封圈的剪切及損壞，注意唇形密封圈的安裝方向。氣缸拆下長時不使用時，所有加工表面應(yīng)涂防銹油，進入氣口加防塵堵蓋。有小的損壞就要全面檢查修理。 氣壓缸的技術(shù)條件由于氣壓缸的應(yīng)用面廣，對速度、壓力、行程及工作性能的要求均不盡相同。因此，設(shè)計液壓缸時要依具體要求，在裝配圖上和零件圖上制訂相應(yīng)的技術(shù)條件。一、裝配圖上技術(shù)條件（一）標明氣壓缸工作的公稱參數(shù)：最大輸出推力（或最大工作壓力）、最高最低速度（最大最小流量）、有效工作行程、工作液品種和工作溫度；（二）氣壓缸的空載試驗：在空載壓力作用下，全程往復(fù)5～10次，應(yīng)移動乎穩(wěn)、靈活，無阻滯現(xiàn)象?？蛰d壓力流取決于密封型式，一般可取p =（三）氣壓缸的負載試驗：缸在承受最大負載力時（此時缸內(nèi)壓力為最大工作壓力）, 全程往復(fù)5～10次，應(yīng)移動乎穩(wěn)、靈活，各零部件無永久變形；（四）氣壓缸的強度試驗。在試驗壓力（視用途而異，～ 倍）作用下，試壓2分鐘，無永久變形和強度破壞。對某些高壓缸，要求抽樣進行壓力容器的爆破試驗；（五）泵漏試驗：在最大負載力作用下，活塞在某行程位置上保持10分鐘，（這是指采用橡膠密封圈的活塞），也可用泄漏流量（單位為ml/min）的大小來評定內(nèi)泄漏的質(zhì)量指標。對于外泄漏，～，活塞全程往復(fù)5～10次，各密封、焊縫處，不得漏油，但在活塞桿處允許少量滲出；（六）緩沖試驗：在公稱負載力作用下，行程端點應(yīng)有明顯緩沖，無撞缸現(xiàn)象；（七）試驗結(jié)束，各零件表面要涂上防銹油、缸體外壁涂耐油漆；（八）在裝配圖上，沿著缸的軸線方向，要標注封閉的尺寸鏈。在圖上還要注明：有效工作行程、最大運動范圍尺寸，中心高、最大外形尺寸、缸的進口和出口的通徑、定位銷和安裝螺釘?shù)拈_擋尺寸、安裝螺釘?shù)囊?guī)格，各相配零件的配合尺寸（如活塞與缸體、缸蓋與缸體、活塞與缸蓋、活塞桿與導(dǎo)向套、導(dǎo)向套與缸蓋等）。5 機架的總體設(shè)計 機架的概念及分類 機架的概念 機器（或儀器）中支撐或容納零、部件的零件稱為機架。如支撐貯罐的塔架、固定發(fā)動機的機架、容納傳動齒輪的減速器殼體、機床的床身等統(tǒng)稱為機架。 機架按外形分類機架按外形分類包括網(wǎng)架式（如貯罐塔架）、框架式（如柱式壓力機機身）、梁柱式（如鋼絲纏繞機架）、板塊式（如搖臂鉆床底座）、箱殼式（如機械傳動箱體）。 機架按制造方法和材料分類按制造方法，機架可分為鑄造機架、焊接機架和螺栓連接或鉚接機架。按機架材料可分為金屬機架、非金屬機架。非金屬機架又可分為混凝土機架、素混凝土機座平臺、花崗巖機架、塑料機架或其他材料的機架。鑄造機架常用材料為鑄鐵、鑄鋼和鑄鋁。 機架按力學(xué)模型分類桿系結(jié)構(gòu)：由桿件組成，而桿件（直桿或曲桿）長度遠大于其他兩個方向的尺寸，如網(wǎng)架式機架、多數(shù)框架式和梁柱式機架。板殼結(jié)構(gòu)：由薄壁構(gòu)件組成，而薄壁構(gòu)件（薄板或薄殼）厚度遠小于其他兩個方向的尺寸，如多數(shù)板塊式和箱殼式機架。實體結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)三個方向的尺寸是同一數(shù)量級的，如少數(shù)板塊式、框架式和箱殼式機架。 機架設(shè)計的準則 工況要求 的設(shè)計首先必須保證機器的特定工作要求。例如，保證機架上安裝的零部件能順利運轉(zhuǎn)，機架的外形或內(nèi)部結(jié)構(gòu)不致有阻礙運動件通過的突起；設(shè)置執(zhí)行某一工況所必需的平臺；保證上下料的要求、人工操作的方便及安全等。在必須保證特定外形條件下，對機架的主要要求是剛度。例如機床的零部件中，床身的剛度則決定了機床的生產(chǎn)率和加工產(chǎn)品的精度；在齒輪減速其中，箱殼的剛度決定了齒輪的嚙合性及運轉(zhuǎn)性能。對于一般設(shè)備的機架，剛度達到要求，同時也能滿足強度要求。但對于重載設(shè)備的強度要求必須引起足夠的重視。其準則是在機器運轉(zhuǎn)中可能發(fā)生的最大載荷情況下，機架上任何點的應(yīng)力都不大于允許應(yīng)力。此外，還要滿足疲勞強度的要求。對于某些機器的機架尚需滿足振動或抗振的要求。例如振動機械的機架；受沖擊的機架；考慮地震影響的高架等。對于細長的或薄壁的受壓結(jié)構(gòu)及受彎—壓結(jié)構(gòu)存在失穩(wěn)問題，某些板殼結(jié)構(gòu)也存在失穩(wěn)問題或局部失穩(wěn)問題。失穩(wěn)對結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生很大的破壞，設(shè)計時必須校核。目前對機器的要求不僅要能完成特定的工作，還要使外形美觀。如散熱的要求；防腐蝕及特定環(huán)境的要求；對于精密機械、儀表等熱變形小的要求等。 機架設(shè)計的一般要求在滿足機架設(shè)計準則的前提下，必須根據(jù)機架的不同用途和所處壞境，考慮下列各項要求，并有所偏重。①． 機架的重量輕，材料選擇合適，成本低。②． 結(jié)構(gòu)合理，便于制造。③． 結(jié)構(gòu)應(yīng)使機架上的零部件安裝、調(diào)整、修理和更換都方便。④． 結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，工藝性好，還應(yīng)使機架本身的內(nèi)應(yīng)力小，由溫度變化引起的變形應(yīng)力小。⑤． 抗振性能好。⑥． 耐腐蝕，使機架結(jié)構(gòu)在服務(wù)期限內(nèi)盡量少修理。⑦． 有導(dǎo)軌的機架要求導(dǎo)軌面受力合理，耐磨性良好。 機架的設(shè)計步驟初步確定機架的形狀和尺寸。根據(jù)設(shè)計準則和一般要求，初步確定機架結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸，以保證其內(nèi)外部零件能正常運轉(zhuǎn)。根據(jù)機架的制造數(shù)量、結(jié)構(gòu)形狀及尺寸大小，初定制造工藝。例如非標準設(shè)備單件的機架、機座，可采用焊接代替鑄造。分析載荷情況，載荷包括機架上的設(shè)備重量、機架本身重量、設(shè)備運轉(zhuǎn)的動載荷等。對于高架結(jié)構(gòu)，還要考慮風(fēng)載、雪載和地震載荷。確定結(jié)構(gòu)的形式，例如，采用桁架結(jié)構(gòu)還是板結(jié)構(gòu)等。再參考有關(guān)資料，確定結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)（即高、寬、板厚與材料等）。畫出結(jié)構(gòu)簡圖。參照類似設(shè)備的有關(guān)規(guī)程、規(guī)范，確定本機架結(jié)構(gòu)所允許的撓度和應(yīng)力。進行計算，確定其尺寸。有必要時，進行詳細計算，并校核或做模型試驗，對設(shè)計進行修改，確定最終尺寸。 機架結(jié)構(gòu)選擇的一般原則根據(jù)前面的準則和要求，進行機架結(jié)構(gòu)形式的選擇，