恒立高壓液壓缸樣本液壓缸

一、液壓缸設計的一般原則1.保證液壓缸往復運動的速度、行程和液壓缸推力(或拉力);4.活塞桿工作時最好承受拉力，以免產生縱向彎曲；凸緣位置設在液壓缸的徑向上，液壓缸底座的安裝面穿過液壓缸的軸線，工作時安裝螺釘僅部內法蘭式的法蘭設在活塞桿側的缸頭上，軸線擺動式包括軸銷式，耳環(huán)式和球頭式(可在一定圓錐角度內擺動，自由度較大，但穩(wěn)定性較差)三種。軸銷式又分頭部軸銷式(穩(wěn)定性較好，擺動幅度較小);中間軸銷式(穩(wěn)定性一般，擺動幅度中等)和尾部軸銷式(穩(wěn)定性最差，擺動幅度較大);耳環(huán)式又分單耳環(huán)除以上標準形式外，還有中間法蘭式，中間球鉸式，帶加強筋的法蘭式，法蘭底腳并用一、缸筒式中：D——缸筒內徑(厘米)p——液壓力(公斤力/厘米2)P——活塞推力(公斤力)內徑算出后，應按標準值圓整。見下表液壓缸內徑系列參安數(shù)2.缸筒強度的計算低壓系統(tǒng)或D/δ≥16時，缸筒壁厚按下式計算式中：δ——壁厚(厘米)p——液壓力(公斤力/厘米2)P——活塞推力(公斤力)[o]——缸筒材料許用應力(公斤力/厘米2)中高壓系統(tǒng)或D/δ<3.2時，按下式計算δ=D/2·{[[o]/([o]-1.73p)]"?-1}(塑性材料)δ=D/2·{[([σ]+0.5p)/([o]-1.25p)]"?-1}(3.缸筒材料和毛坯常用的鑄造毛坯有無縫鋼管、鑄件和鍛件。無縫鋼管準備周期短，加工余量小，工藝性好，適于大批量生產。一般常用45號調質鋼，需要焊接時可采用焊接性能較好的35號鋼。鍛造毛坯適用于內徑大，行程短，缸筒壁厚的缸筒。鑄件能獲得形狀復雜的缸筒毛坯，生產率高，但易出現(xiàn)氣孔、疏松、偏析、砂眼等缺陷。4.缸筒的技術條件它的橢圓度、錐形度、鼓形度不大于內徑公差的一半，彎曲度在500毫米長度上不大于0.03毫米，端面擺差在100毫米直徑上不大于0.04毫米。二、活塞桿1.活塞桿直徑的計算式中：d——活塞桿直徑(厘米)D——缸筒內徑(厘米)φ——液壓缸往復運動速比，一般采用2,1.46,1.33,1.25,1.15等數(shù)值?；钊麠U直徑計算后，應按標準值圓整。活塞桿、柱塞外徑系列參數(shù)2.活塞桿縱向彎曲強度的校核液壓缸的縱向彎曲強度與液壓缸的安裝形式，活塞桿直徑和長度有關。當活塞桿直徑D與液壓缸的安裝長度L之比D/L超過1:10時，必須進行縱向彎曲強度的校核。在沒有偏心載荷和撓曲的情況下，縱向彎曲強度的臨界載荷有等截面和非等截面兩種計算方法。當細長比L/K≥m·n1”時Pk=nπ2EI/L2(歐拉公式)P=1.02nd?·10?/L2(歐拉公式)式中：Pk——活塞桿縱向彎曲破壞的臨界載荷(公斤力)L——活塞桿安裝長度(厘米)K——活塞桿斷面回轉半徑(厘米),實心桿K=d/4;空心桿K=(d2+do2)12/4其m——柔性系數(shù)，鋼一般取85n——末端系數(shù)，見下表I材料彈性模數(shù)(鋼取E=2.1×10°I——活塞桿慣性矩，實心桿I=πd*/64;d——活塞桿直徑(厘米)公斤力/厘米2)空心桿I=π(d?-do?)/64液壓缸安裝形式n1124R當細長比L/K<m·n1“時式中：f——材料強度實驗值，鋼取f=4900(公斤力/厘米2)a——實驗常數(shù)，鋼取a=1/50002)非等截面計算法(該計算法所得數(shù)值近于實際情況)活塞桿縱向彎曲臨界值按下式計算Pk=kπ2EI/L2(公斤力)式中k為形狀系數(shù)(不是歐拉公式中的末端系數(shù)),可從《設計手冊》中查找。一般在實際使用時，為了保證活塞桿不產生縱向彎曲，活塞桿上的實際壓力P要比穩(wěn)定極限力Pk小，其關系為3.活塞桿的材料活塞桿一般使用35、45號鋼等材料，對沖擊振動很大的液壓缸，活塞桿也可以使用55號鋼或40Cr等合金材料。一般采用棒材，尤其是冷拉棒材。4.活塞桿的技術要求活塞桿一般采用D4/dc4級配合精度，橢圓度和錐度不大于直徑公差的一半，彎曲度在500mm長度上不大于0.03mm。安裝活塞的軸頸與活塞桿外徑的不同心度不大于0.01mm,軸肩對活塞桿外徑的外圓擺差在100mm上不大于0.04mm。光潔度一般在8~9級。活塞配合應適當，既不能過松，也不能間隙過大。配合過緊，不僅使最低動作壓力增大，降低液壓系統(tǒng)的機械效率，且容易損壞缸筒和活塞滑動配合表面；間隙過大，會引起液壓缸內部泄漏，降低液壓系統(tǒng)的容積效率?；钊鶕?jù)密封件的材料及結構的不同，大致可分為：橡膠圈密封活塞、活塞環(huán)活塞、間隙密封活塞、耐磨環(huán)活塞、燒焊銅合金活塞、裝配式活塞、整體式活塞。常用材料有HT15~32至HT21~40的灰鑄鐵，耐磨鑄鐵，35、45號鋼和鋁合金等?；钊鈴揭话悴捎肈4/dc4級配合，外徑對活塞內孔的跳動不大于外徑公差的一半，端面與軸線的不垂直度在100mm處不大于0.04mm,外徑的橢圓度、圓錐度不大于外徑公差的一半，光潔度為7~8級。四、缸蓋缸蓋(包括缸蓋與缸頭)一般分為螺釘連接、螺紋連接、卡鍵連接、鋼絲連接、連體缸蓋、焊接缸蓋、銷釘連接、拉桿連接等形式。1.缸頭厚度的計算1)平形缸頭(如右圖)缸頭有油孔時h=0.433d{pd/(d-d)[o]}2缸頭無油孔時h=0.433d{p/[o]}2式中：h——缸頭厚度(厘米)d——缸頭止口內徑(厘米)d?——油口直徑(厘米)p——液壓力(公斤力/厘米2)[σ]——材料許用應力(公斤力/厘米2)2)橢圓形缸頭(如下圖)h=VpD/(2[σ]-0.2p)(厘米)式中：D——缸頭內徑(厘米)a——橢圓半長軸(厘米)b——橢圓半短軸(厘米)3)準球形缸頭(如下圖)式中：n——轉角半徑(厘米)re——缸頭大半徑(厘米)4)半球形缸頭(如下圖)式中：re——半球內半徑(厘米)r;——缸筒外半徑(厘米)r?——缸筒內半徑(厘米)D——缸筒內徑(厘米)(公斤力/厘米2)1)螺釘連接法蘭(如右圖)式中：h——法蘭厚度(厘米)p——液壓力(公斤力/厘米2)P——法蘭受力總和(公斤力)P=P?+P?=0.785d2p+0.7q——附加密封力(公斤力/厘米2)采用金屬材料密封時q值取其屈服極限dg——密封環(huán)形端面外徑(厘米)d——密封環(huán)形端面內徑(厘米)D?——螺釘孔分布直徑(厘米)dp——密封環(huán)形端面平均直徑(厘米)[o]——材料許用應力(公斤力/厘米2)2)整體法蘭(見右圖)h=[3P(D?-D?)/πD?[o]]'2式中：P——液壓缸受力總和(公斤力)D?——螺釘孔分布直徑(厘米)D?——法蘭根部直徑(厘米)3)整體螺紋連接法蘭(如右圖)h=[3P(Do-d)/π(D-dep-2d?)式中：D?——螺釘孔分布直徑(厘米)D——法蘭外徑(厘米)dep—螺紋中徑(厘米)do——螺栓孔直徑(厘米)校核螺紋剪切應力和擠壓應力T=P/πdeK≤[t](公斤力/厘米2)式中：P——螺紋所受剪應力(公斤力)Z——螺紋工作圈數(shù)4)活套法蘭(如下圖)h=[3P(D?-dp)/π(D-d?-2dod?——法蘭內徑(厘米)d?——活套外徑(厘米)其它符號同上校核支承面擠壓應力活套法蘭5)橢圓形法蘭(如上圖)橢圓形法蘭式中：P——作用兩個螺釘上總的拉力(公斤力)X——B-B斷面彎曲力臂(厘米)b——B-B斷面長度(厘米)校核A-A斷面彎曲應力式中：d?——法蘭內徑(厘米)(公斤力/厘米2)dep——止口平均直徑(厘米)3.缸蓋連接強度的計算1)焊接強度的計算缸頭采用對焊時它的拉應力按下式計算(如下圖)式中：P——液壓缸推力(公斤力)D?——缸筒外徑(厘米)D——缸筒內徑(厘米)缸蓋采用角焊時它的應力按下式計算(如下圖)式中：h——焊角寬度(厘米)2)缸蓋連接螺栓的強度計算(如上圖)o=KP/π/4·d?2Z(公斤力/厘米2)T=K?KPd?/0.2d?3Z(公斤力/厘米2)式中：P——液壓缸最大推力(公斤力)D——液壓缸內徑(厘米)do——螺紋直徑(厘米)d?——螺紋內徑(厘米),普通螺紋d?=do-1.224tt——螺距[o]——許用應力，[σ]=os/n(公斤力/厘米2)os——螺栓材料屈服極限(公斤力/厘米2)3)缸蓋連接螺紋強度的計算(如右圖)螺紋的拉應力o=KP/π/4·(d?2-D2)(公斤力/厘米2)T=K?KPd?/0.2(d3-D3)(公斤力/厘米2)合成應力式中符號同前。4)缸蓋卡鍵連接強度的計算(如下圖)外卡鍵連接強度的計算外卡鍵的剪切應力(a—a截面)外卡鍵擠壓應力(a-b側面)缸筒危險截面拉應力(A-A截面)式中：D?——缸筒外徑(厘米)D——缸筒內徑(厘米)h——卡鍵厚度(厘米)1——卡鍵寬度(厘米)其他符號同上式內卡鍵連接強度的計算內卡鍵剪切應力(a-a截面)T=PD/4I(公斤力/厘米2)內卡鍵擠壓應力(a-b側面)缸筒危險截面拉應力(A—A截面)式中符號同上4.缸蓋材料缸蓋常用35、45#鋼等鍛造或鑄造毛坯，也可以用HT20~40,HT25~47,HT30~54等灰鑄鐵等。5.缸蓋的技術要求缸蓋的活塞桿導向孔的配合精度一般為D4/dc4以上，如果需裝導向套，配合精度還應高些，導向孔d與止口外徑D的不同心度不大于0.03mm;橢圓度、圓錐度不大于直徑公差的一半；光潔度不低于6級；端面A、B對軸線的不垂直度在直徑100mm上不大于0.04mm。五、導向套導向套在活塞桿往復運動時起導向作用，它要求配合精度高，運動滑快、耐磨性好，并且能承受活塞桿因外力而引起的壓力、彎曲、沖擊、振動和自重力等作用。1.導向套的結構有些液壓缸不設導向套，直接用缸蓋孔導向，這樣減少的零件數(shù)量，裝配也簡單。但缸1)普通導向套這是一種普通軸套，安裝在密封圈與液壓缸的油腔之間，便于利用油腔3)球面導向套它用球面與缸蓋接觸。因此，導向套可自動調整位置，使導向套軸線始終與運動方向一致。這樣，不僅活塞桿運動4)靜壓導向套液壓缸運動速度很高(達1000毫米/秒以上)時，或者往返頻率高、振動大的場合，可采用靜壓導向套。它的活塞桿與導向套間有壓力油膜，不存在金屬之間的直接接觸，而是在壓力油液中浮動，所以摩擦系數(shù)很小，不容易磨損，剛性好，2.導向套的長度的0.6倍。柱塞液壓缸立式放置時，它的導向長度約為柱塞直徑的0.4~0.8倍，臥式放置時，為柱塞直徑的0.8~1.5倍。上，表面光潔度為7~8級。緩沖裝置是為了防止或減少液壓缸運動時的沖擊。它通常是將最后要排回油箱的部分油液封閉起來，使其在狹窄的通路中流出，從而產生內壓，以抵抗液壓缸運動的推力、慣性力并伴隨發(fā)生噪音，會影響機械的正常工作。為避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，除防止液壓系統(tǒng)混入空氣外，必要時還應設置排氣裝置。水平放置的液壓缸，其排氣裝置應設在缸筒兩腔端部的上液壓缸的活塞桿伸出時，常有灰塵污物或金屬粉末落在上面，當活塞桿回縮時會將其帶進液壓缸。這樣不僅會加劇相互運動表面間的磨損，有時還會研傷運動表面，使液壓元件無法工作。因此需要設置防塵裝置：防塵圈或防塵罩。防塵圈可用耐油橡膠、皮革、塑料或金爬行混入空氣增設排氣裝置，或使液壓缸以最大行程快速往復運動排除空氣運動密封件裝置過緊調整密封圈，使之松緊適當活塞桿與活塞不同心修正調整導向套與缸筒不同心修正調整活塞端面或活塞桿軸肩與軸線偏擺過大修正活塞端面或活塞桿軸肩活塞桿彎曲校直活塞桿液壓缸安裝不良，軸線與前進方向不一致重新安裝缸筒內徑直線性不良鏜磨修復，重配活塞或密封件缸筒銹蝕，拉毛除去銹蝕、毛刺或重新鏜磨雙活塞桿兩端螺帽擰得過緊，使其同心不良略松螺帽，使活塞桿處于自然狀態(tài)活塞桿剛性差加大活塞桿直徑液壓缸運動零件之間間隙過大減小配合間隙沖擊緩沖間隙過大減小緩沖間隙緩沖裝置單向閥失靈修理單向閥振動運動密封過緊調整密封件液壓缸相互運動零件制造裝配不良修理不合精度要求的零件，重新裝配推力不足或工作速度下降活塞配合間隙過大，或活塞密封件損壞，造成內泄漏減小配合間隙，更換密封件活塞配合間隙