雙作用單桿活塞液壓缸設(shè)計

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1、卅M陽哦訂fXK花0陽ON — ■ 1 1 11 bl ■ 伸縮 X QI / V / 來源 設(shè)計理念 護(hù)［.作 0art2. Part3. L 4 JU ；，^/NO：2009090921 185303370 隨著科學(xué)進(jìn)步和發(fā)展，人型機(jī)械漸漸地走上市場， 在各種各 樣的大型機(jī)械中都可以看到液壓缸的身影。 例如：采煤機(jī)挖掘機(jī) 選

2、用雙作用單桿活塞式液壓缸, 各個部分結(jié)構(gòu)如下圖: 13 1 ■端蓋；2 ■螺帽介活塞；4頜體疔活塞桿粧頭亍卡環(huán)：8-支承套：9 ■彈簧宿圈 1 "1 ■防塵圈;12存形密封圈;13.14-密封圈;15容封圈若圈 2 11 Image Wa, corn | 因蛙 A s- 8 91011 12 14 15.17 18 777777 19 20 \\\\ %

3、 Image Wa, corn | 因蛙 Image Wa, corn | 因蛙 1—耳壞2—螺母3—防塵圈4.17—彈賛扌出圈5—會6.15—k鍵 7.14—O形密上勺圈8.12—Y形密」寸圈9—缸蓋兼導(dǎo)向會10—缸筒 11 —活為E 13—耐磨壞16— K鍵帽18—活基桿19—襯套20—缸底 雙作用單活塞桿液壓缸，活塞桿只從液壓缸的一端伸出，液壓缸的活塞 在兩腔有效作用面積不相等，當(dāng)向液壓缸兩腔分別供油，且壓力和流量 都不變時，活塞在兩個方向上的運(yùn)動速度和推力都不相等， Image Wa, corn | 因蛙

4、Image Wa, corn | 因蛙 = A ^2-p2- (D2-J2)-p2-^D2 Image Wa, corn | 因蛙 設(shè)計原理 ImageWa,corn | 無桿腔進(jìn)油 仃桿腔進(jìn)油 ImageWa,corn | ImageWa,corn | 推力Fi^RA] 速應(yīng) vi=q/Ai 推力F^PA/ 連應(yīng) V2=

5、 ImageWa,corn | (一) 、缸筒和缸蓋的設(shè)計 (1)、使用焊接連接式的方法，工作壓力P較大，使用 鑄鋼或者鍛鋼"  （2）、缸筒壁厚的計算 缸筒壁厚使用下式進(jìn)行計算 “a 當(dāng)d/.08時（可用薄壁缸筒的實(shí)用計算式） (23.3-3) 最高允許壓力見表23.1.2和 s（23.i 1）-（1）-（a））i 缸簡材料的許用應(yīng)力（Mp^） [2 n 6—缸筒材料的屈服強(qiáng)度（MPT 5 n 安全系數(shù)口 Image*A^a,corn | 圉蛙 （二）、活塞的設(shè)計 1、活塞結(jié)構(gòu)設(shè)計 活塞分為整體式和組合式，組合式制作和使用比較復(fù)雜

6、，所以在此選用整體式活蚩 此整體式活塞中，密封環(huán)和導(dǎo)向套是分槽安裝的。 ImageWa .corn | 圉蛙 (3)、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(fù)載為推力 D =V X 10 5 <23.3 - 1) 液壓缸的負(fù)載為拉力 / 4 F D=" * 10一五 J 説2 (m) (23.3 — 2) 注：雙活塞桿浪壓缸我缸簡內(nèi)鉉Q由式23.3-2計算。 式中 F町.F呢——液壓缸實(shí)際使用推力-拉力(N” 液生缸的$1載率[見蚩：(23.1 -8)] 一般取 0 = 0.5 — 0.7; q 液JE缸的總效率[見式(23.1

7、- 24)]—般取 7 = 0.7—0.9; P——液壓缸的供油壓力，一般為系統(tǒng)壓 力。(MFR； <1 活塞桿直^(m>o 2、活塞的密封 選用Yx型圈，聚氨酯和聚四氟乙烯密封材料組合使用,町以顯著提高密封性鏈 ㈠、降低摩擦阻力，無爬行現(xiàn)象； ㈡、具有良好的動態(tài)和靜態(tài)密圭寸性，耐磨損，使用壽命長 ㈢、安裝溝槽簡單，拆裝簡便。 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?yàn)榻M合式密封的密封圈能防止擠入間隙內(nèi)，降低了活塞與缸 筒的加工要求，密封方式圖如下：  3、活塞的材料 選用高強(qiáng)度球墨鑄鐵QT600-3 4、活塞的尺寸及加工公差 選擇活塞厚度為活塞

8、桿直徑的1倍 活塞的配合因?yàn)槭褂昧私M合形式的密封器件，所以要求不高, 這里不加敘述。 活塞外徑對內(nèi)孔的同軸度公差不大于0.02mm,斷面與軸線的 垂直度公差不大于0.04mm/100mm,外表面的圓度和圓柱度 不大于外徑公差之半。 IrnageWa,corn | 因娃 （三）、活塞桿的設(shè)計 1、活塞活塞桿桿體的選擇 此次設(shè)計選用的是實(shí)心桿件，形式如下圖: 2、活塞桿與活塞的連接形式 此次設(shè)計釆用的是卡環(huán)式連接，如下圖 31;丿 3、活塞桿材料和技術(shù)要求 ㈠、因?yàn)闆]有特殊要求,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

9、,但進(jìn)行淬火處理是必要的,淬火深 度可以在0?5— 1mm左右。 ◎安裝活塞的軸頸和外圓的同軸度公差不大于 0.01mm,保證活塞桿外圓和活塞外圓的同軸度, 避免活塞與缸筒、活塞桿和導(dǎo)向的卡滯現(xiàn)象。安裝 活塞的軸間端面與活塞桿軸線的垂直度公差不大于 0.04mm/100mm,保證活塞安裝不產(chǎn)生歪斜。 ㈢、活塞桿外圓粗糙度選擇為0?3㈣、因?yàn)槭沁\(yùn)行在低 載荷情況下,所以省去了表面處理。 4、活塞桿的計算 （1）、活塞桿直徑的計算 活塞桿的直徑可以根據(jù)速比來確定，公式如下: 武中 D m) (23. 3 27) 缸箱內(nèi)狂（缸徑）（m）; P——速度比■積比）（見表23.1-6）

10、. (2)、活塞桿強(qiáng)度的計算 就用下式計算活塞桿強(qiáng)度 心仁天 Z (23,3-28) 式中F——液壓缸的最大播力(或拉 材料的屈服強(qiáng)度(MPa)j ??( 安會系數(shù)一般儀二2~4$ d——活塞桿直徑(m) o Image ；Va,com I蛙 （四）、緩沖裝置 緩沖目的：液壓缸的緩沖結(jié)構(gòu)是為了防止活塞在行程終了時 和缸蓋發(fā)生撞擊（一般承壓在10MP以上應(yīng)當(dāng)選用緩沖機(jī)構(gòu)）。 緩沖方法： ■ ■ ■ li l1 緩沖裝置的工作原理: 常用的緩沖結(jié)構(gòu)是由活塞凸臺和缸蓋凹槽構(gòu)成。當(dāng)活塞移 近缸蓋時，逐漸進(jìn)入凹槽，將凹槽內(nèi)的油液經(jīng)凸臺和凹槽 之間的縫隙擠

11、出，增大了回油阻力，產(chǎn)生制動作用而實(shí)現(xiàn) 緩沖。 5、活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵 1、導(dǎo)向環(huán) 選擇非金屬導(dǎo)向環(huán)，用高強(qiáng)度塑料制成，這種導(dǎo)向環(huán)的優(yōu)點(diǎn)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。 2、 密封 |= Yx型軸用密封圈加軸用階梯圈組合使用，這樣比起單獨(dú)密封，可 以減小摩擦，減少泄漏量，增加壽命。 3、 防塵 使用DH防塵圈，材料是聚氨酯，既有防塵作用，又 有潤滑作用。 （五）、排氣裝置 液壓缸在安裝過程中或長時間停放重新工作時，液壓缸里 和管道系統(tǒng)中會滲入空氣，為了防止執(zhí)行元件出現(xiàn)爬行， 噪聲和發(fā)熱等不正?，F(xiàn)象，需把缸中和系

12、統(tǒng)中的空氣排出。 工作前擰開排氣塞，使活塞全行程空載往返數(shù)次，空氣即可 通過排氣塞排出。空氣排凈后，需把排氣塞擰緊，再進(jìn)行工作。 2 3  （六）、液壓缸的裝配 1! 裝配前必須對各零件仔細(xì)清洗； 要正確安裝各處的密封裝置：安裝形密封圈時，要注意其 安裝方向，避免因裝反而漏油，其唇邊應(yīng)對著有壓力的油 腔。此外，因?yàn)槭荵x形密封圈，所以還要注意區(qū)分是軸用 還是孔用，不要裝錯；由于密封裝置與滑動表面配合，裝 配時應(yīng)涂以適量的液壓油； 螺紋聯(lián)接件擰緊時應(yīng)使用專用扳手，扭力矩應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要〉 活塞與活塞桿裝配后，須設(shè)法測量其同軸度和在全長上的1 線度是否超差； 裝配完畢后活塞組件

13、移動時應(yīng)無阻滯感和阻力大小不勻等T 數(shù)據(jù)計算(工作參數(shù)) 1、液壓缸效率 油缸的效率由以下三種效率組成: (A) 機(jī)械效率 仙由客運(yùn)動件摩擦損失所造成. 在額定｝力下，通?？扇∨?.9* (B) 容積效率快，由各封密件泄漏所造成，通常 容積效率加/ 裝彈性體密封圈時如心1 " 裝活塞環(huán)時 心、?典 (C)作用力效率由岀油口背壓所產(chǎn)生的反作 用力而造威。 ■ ■ 2、流量的計算 液壓缸流量根據(jù)下式計算 當(dāng)活塞桿外推時 =(m7s) (23.1 - 25) 當(dāng)活塞桿內(nèi)拉時 Image Wa, corn | 因蛙 Image Wa, corn | 因蛙

14、 A 2⑴偽 (23,1 - 26) 式中A^A2 分別為活塞無桿側(cè)及有桿側(cè)有效面 Image Wa, corn | 因蛙 Image Wa, corn | 因蛙 積(品)； 活塞平均線速度(nVs)o 3、工作參數(shù) 主要設(shè)計參數(shù): 油缸工作行程? 額定工作油壓? 移動負(fù)載質(zhì)量? 負(fù)載移動阻力? 移動速度控制? 設(shè)計中液壓油缸主要部件的其他 參數(shù): 缸內(nèi)徑： 缸外徑： 壁厚： 極限熱力: 速比： 活塞桿直徑： 活塞外推流量: 優(yōu)點(diǎn): (1)由于液壓缸兩腔承壓面積不等，當(dāng)q—定時，往 返運(yùn)動的速度不等： _ q V1"a 4q Tro2 q 二 4g (2)工作臺運(yùn)動范圍約等于活塞行程的2倍。 Image Wa, corn | 因蛙