【正文】 即：缸體內(nèi)部長度 90+90=180 。 對一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長度 H應(yīng)滿足： 式中： — 液壓缸的最大行程 (mm) 設(shè)計取 =90mm — 液壓缸內(nèi)徑 (mm) 取 =100mm 活塞寬度 B 的確定 活塞的寬度 一般取 即 =（ ） 150=（ 90150） 取 =90 缸體長度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部的長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞寬度的和。 所以取 =90mm 活塞進程和回程速度計算 液壓缸流量根據(jù)下式計算： 當活塞桿外推時： （ ） 當活塞桿內(nèi)拉時： （ ） 式中 = = ` 容積效率： =1 所以活塞桿外推 d?1dD??????1dD???? 6 1150 6?? 89mm?dd111vqv A?? 3/ms2212vqv AA?? ? 3/ms1A 2/4D? 2m222 / 4 0. 00 63 6A d m???v?31 0 . 8 7 5 1 0 1 0 . 0 5 0 /0 . 0 1 7 6v m s????? 29 活塞內(nèi)推 最小導(dǎo)向長度的確定 當活塞桿全部外伸時，從活塞支承面中點到缸蓋滑動支承面中點距離為 H，稱為最小導(dǎo)向長度。 105 / minQL?02 110F KN?m? v? d?0 .8m v d? ? ? ???6024 10FD P??? ??? 5 64 1 . 1 1 0 1 0 1 4 4 . 40 . 7 3 . 1 4 0 . 8 1 2 mm???? ? ?? ? ?02F N?? ? ?p MPa12p MPa? mm?150mm 28 活塞桿外徑 對于單桿活塞缸，其活塞桿的直徑可以根據(jù)往復(fù)運動的速度比 來計算，計算公式為 式（ 214） 由于速比 過大時會使無桿腔產(chǎn)生過大的回油壓力，過小時則活塞桿太細，穩(wěn)定性差，所以，當液壓缸沒有速比要求時，可根據(jù)液壓缸的工作壓力參照表 11 來確定速比，然后根據(jù)選擇的速比進行計算。 對焊前后液壓系統(tǒng) 設(shè)計 對焊前后液壓系統(tǒng) 的已知數(shù)據(jù) 要求 前面已經(jīng)設(shè)計好系統(tǒng)工作流量 工作負載 液壓缸的效率 液壓缸的效率（同剪切缸） 所以 = =1 = 總效率為 。后兩種排氣密封形式對高壓缸比較適用。螺塞擰松后，錐閥在壓力的 27 推動下脫離密封面而排出空氣。這種排氣裝置簡單方便，但螺紋與錐面密封處同心度要求較高，否則擰緊排氣塞后不能密封，會造成外泄漏。整體排氣 塞（圖 c、 e）由螺紋與缸筒或端蓋連接，靠頭部錐面起密封作用。 一般利用空氣比重較油輕的特點，在油缸內(nèi)腔的最高部位設(shè)置進出油口或?qū)ｉT的排氣裝置如排氣螺釘、排氣閥等，使積聚于缸內(nèi)的氣體排出缸外。 液壓系統(tǒng)在安裝過程中或長時間停止工作之后會滲入空氣，油中也會混入空氣，由于氣體具有較大的可壓縮性，將使油缸工作中產(chǎn)生振動、顫抖和爬行，并伴隨有噪聲和發(fā)熱等系列不正?，F(xiàn)象。 表 26 示節(jié)流口可調(diào)式和節(jié)流口變化式兩種緩沖裝置的主要性能。 最常用的是節(jié)流口可調(diào)式和節(jié)流口變化式兩種。 使用 DH 防塵圈，材料是聚氨酯，既有防塵作用，又有潤滑作用。 、密封和防塵 選擇非金屬導(dǎo)向環(huán)，用高強度塑料制成，這種導(dǎo)向環(huán)的優(yōu)點是摩擦阻力小、耐磨、使用壽命長、裝導(dǎo)向環(huán)的溝槽加工簡單，并且磨損后導(dǎo)向環(huán)易于更換。安裝活塞的軸間端面與活塞桿軸線的垂直度公差不大于 ，保證活塞安裝不產(chǎn)生歪斜。 這種組合的特別之處就是允許活塞外園和缸筒內(nèi)壁有較大間隙，因為組合式密封的密封圈能防 24 止擠入間隙內(nèi)，降低了活塞與缸筒的加工要求，密封方式圖如下： 圖 27 密封方式圖 活塞桿的設(shè)計 此次設(shè)計選用的是實心桿件，形式如下圖： 圖 28 活塞桿 此次設(shè)計采用的是鎖緊螺母型連接，如下圖： 圖 29 鎖緊螺母型 ，所以選用 45 號鋼作為活塞桿的材料，本次設(shè)計中活塞桿只承受壓應(yīng)力，所以不用調(diào)制處理，但進行淬火處理是必要的，淬火深度可以在 — 1mm 左右。它屬于不等高雙唇自封壓緊式密封圈 ，分軸用和孔用兩種。 U 形圈雖是唇形密封圈，但安裝時需用支撐環(huán)壓住，否則就容易卷唇，而且只能在工作壓力低于 10MPa 時使用，對壓力高的液壓缸不適用。因其是成組使用，模具多，也不經(jīng)濟。對內(nèi)泄漏量要求不嚴而要求耐高溫的液壓缸，使用這種密封圈較合適。 液壓缸動密封部位主要有活塞與缸筒內(nèi)孔的密封、活塞桿與支 撐座（或?qū)蛱祝┑拿芊獾?。靜密封部位使用的密封件基本上都是 O 形密封圈。除 O 形外，其他都屬于唇形密封件。液壓缸不僅有靜密封，更多的部位是動密封，而且工作壓力高，這就要求密封件的密封性能要好，耐磨損，對溫度的適應(yīng)范圍大，要求彈性好，永久變形小，有適當?shù)臋C械強度，摩擦阻力小，容易 制造和裝拆，能隨壓力的升高而提高密封能力和利于自動補償磨損。 活塞外徑對內(nèi)孔的同軸度公差不大于 ，斷面與軸線的垂直度公差不大于 ，外表面的圓度和圓柱度不大于外徑公差之半。 選用高強度球墨鑄鐵 QT6003 選擇活塞厚度為活塞桿直徑的 1 倍，因為活塞桿直徑是 56mm（這個在后面的活塞桿設(shè)計中會給出解釋），所以活塞的厚度為 56mm。屈服極限強度 =1100MP； 不妨取安全系數(shù) n=2 可以得到許用應(yīng)力值： [ ]= /n=1100/2=550MP 再次使用式 — 22得到： [ ]成立 證明選用螺栓等級合適。變載荷取 =~4； — 材料許用應(yīng)力， , 為材料的屈服極限， n為安全系數(shù)，一般取 n=~； Z— 螺栓個數(shù)。 圖 24 缸底 本設(shè)計選取有孔平面缸底；油口直徑 2 2 2 2 6 2 2 63 . 1 4 3 . 1 4( ) 0 . 2 6 1 2 1 0 ( 0 . 2 8 0 . 2 6 ) 1 2 1 04 4 4 4HF d p d d q??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ?04 ( ) cpcpF D dh d???? 3 64 7 3 8 .5 1 0 ( 0 .3 0 .2 7 )3 .1 4 0 .2 7 7 0 .6 1 0? ? ?? ? ?hh? ? phd??dh? ? 00 .4 3 3 ()pDhD Dd?? ?0d0d 20 缸的油口直徑 可用公式⑤計算。本次設(shè)計選擇法蘭式端蓋 （缸筒端部）法蘭厚度 根據(jù)下式進行計算： 式中， 法蘭厚度（ m）； — 密封環(huán)內(nèi)經(jīng) d=260（ m）； 密封環(huán)外徑（ m）； =280mm 系統(tǒng)工作壓力（ pa）； =12MPa 附加密封力（ Pa）； 值取其材料屈服點 353MPa； 螺釘孔分布圓直徑（ m）； =300mm 密封環(huán)平均直徑（ m）； =270mm 法蘭材料的許用應(yīng)力（ Pa）； [ ]= /n=353/5= — 法蘭受力總合力（ m） D aR?D? ?04 ( ) cpcpF D dh d???hdHd? Hdp? pq? q0D? 0Dcpd? cpd???? ? s?F 19 所以 =38mm 為了安全取 =40mm 缸底厚度設(shè)計 A．缸底無孔時，缸底厚度 為 式中， — 緩沖槽直徑。 以上所用公式中各量的意義解釋如下： 式中 : — 缸筒內(nèi)徑（ ）； — 缸筒外徑（ ）； — 液壓缸的額定壓力（ ） — 液壓缸發(fā)生完全塑形變形的壓力（ ）； — 液壓缸耐壓試驗壓力（ ）； — 缸筒發(fā)生爆破時壓力（ ）； — 缸筒材料抗拉強度（ ）； — 缸筒材料的屈服強度（ ； — 缸筒材料的彈性模量（ ）； — 缸筒材料的泊桑系數(shù) 鋼材： = 16np MPa??Ep Tp12 .3 lo gEb Dp D??b? MPa? 18TP P M Pa? ? ?D m1D mnp MPaplp MPaTp MPaEp MPab? MPas? MPaE MPa?? 18 缸筒的加工要求 缸筒內(nèi)徑 采用 H7級配合，表面粗糙度 為 ，需要進行研磨； 熱處理：調(diào)制， HB 240； 缸筒內(nèi)徑 的圓度、錐度、圓柱度不大于內(nèi)徑公差之半； 剛通直線度不大于 ； 油口的孔口及排氣口必須有倒角，不能有飛邊、毛刺； 在缸內(nèi)表面鍍鉻，外表面刷防腐油漆。在規(guī)定的時間內(nèi)，液壓缸在此壓力 下，全部零件不得有破壞或永久變形等異?，F(xiàn)象。 所以 取 則 m iE 211 / mNE ?? Af ?iimm20lk?1/4i?223 . 1 4 0 . 1 8 0 . 0 2 544dA ? ?? ? ?40 0 0. 4l mm m?? / / 5 4k l A? ? ? 16 由于 ，此缸已經(jīng)足夠穩(wěn)定，不需要進行穩(wěn)定性校核。 表 24 液壓缸支承方式和末端系數(shù) 的值 支承方式 支承說明 末端系數(shù) 一端自由一端固定 1/4 兩端鉸接 1 一端鉸接一端固定 2 兩端固定 4 表 25 f 、 ? 、 的值 材料 28 /10 mNf ? ? 鑄鐵 1/1600 80 鍛鐵 1/9000 110 鋼 1/5000 85 時 ,缸已經(jīng)足夠穩(wěn)定，不需要進行校核?；钊麠U穩(wěn)定性的校核依下式進行 kknFF? 式中， kn 為安全系數(shù)，一般取 kn =2~4。 kF 的值與活塞桿材料性質(zhì)、截面形狀、直徑和長度以及液壓缸的安裝方式等因素有關(guān)。 缸體外徑尺寸的計算 缸體 外徑 查機械手冊表：外徑 取 340mm ?? ? ?max2pD? ??maxp??? ??? /b n? b??? 5n? ???? ?m a x m a x2 .3 3pDp? ?? ??300 .0 8 0 .1 0 7 0 .3280D?? ? ? ?12P MPa? maxP ?? ?m a x m a x 1 8 2 8 0 2 8 . 62 . 3 3 2 . 3 1 0 0 3 1 8pD mmp? ? ?? ? ?? ? ?1 2 2 8 0 2 4 0 3 6 0D D m m?? ? ? ? ? ?1D 14 活塞桿強度和液壓缸穩(wěn)定性計算 活塞桿的直徑 按下式進行校核 ][4?? Fd? 式中， 為活塞桿上的作用力； ][? 為活塞桿材料的許用應(yīng)力， ][? = ,n 一般取 。 = , 為材料的抗拉強度， n 為安全系數(shù)，當時，一般取 。但是，當液壓缸的工作壓力較高和缸筒內(nèi)徑較大時，必須進行強度校核。缸體外部尺寸還要考慮到兩端端蓋的厚度，一般液壓缸缸體的長度不應(yīng)大于缸體內(nèi)徑 的 2030 倍。如果導(dǎo)向長度過小，將使液壓缸的初始撓度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此在設(shè)計時必須保證有一定的最小導(dǎo)向長度。所以本次設(shè)計查表可選速比 =； 表 22液壓缸的工作壓力與速比 液壓缸工作壓力 /MPa 小于等于 10 10～ 20 大于等于 20 速比 ～ 2 2 所以由式 （ 22） 得： 0 .8m v d? ? ? ???566014 4 4 . 0 1 01 0 1 0 2 7 5 . 30 . 7 3 . 1 4 0 . 8 1 2FD m mP? ? ? ????? ? ? ? ?? ? ?01F?? ? ?ppDd?1dD??????1p?1dD???? 1280 ?? ? 11 計算得到的活塞桿直徑 應(yīng)按照表 12 圓整為標準值。 液壓缸缸徑的計算 內(nèi)徑 D 可按下列公式初步計算： 液壓缸的負載為推力 式（ 21） 式中 — 液壓缸實際使用推力（ N）； — 液壓缸的負載效率，一般取 ～ 07； — 液壓缸的總效率，一般取 =07～ 09；計算 =； — 液壓缸的供油壓力，一般為系統(tǒng)壓力（ MPa） 本次設(shè)計中液壓缸已知系統(tǒng)壓力 =12MPa； 根據(jù)式 （ 21） 得到內(nèi)徑： = 查缸筒內(nèi)徑系列 /mm(GB/T 23481993)可以取為 280mm。 剪切系統(tǒng)設(shè)計 剪切系統(tǒng) 工況 要求 工作負載 =400KN 液壓缸的工作行程 S=200mm 工進速度 =系統(tǒng)工作壓力 P=12MPA 01Fmv 9 液壓缸 結(jié)構(gòu)