雙作用單桿活塞液壓缸設計

卅M陽哦訂fXK花0陽ON1 111bl伸縮XQI/ V /來源設計理念護.作0art2.Part3.L 4JU；，/NO：2009090921 185303370隨著科學進步和發(fā)展，人型機械漸漸地走上市場， 在各種各樣的大型機械中都可以看到液壓缸的身影。 例如：采煤機挖掘機選用雙作用單桿活塞式液壓缸,各個部分結構如下圖:131 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 11Image Wa, corn | 因蛙As-8 91011 1214 15.171877777719 20%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6.15k鍵7.14O形密上勺圈8.12Y形密寸圈9缸蓋兼導向會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動速度和推力都不相等，Image Wa, corn | 因蛙Image Wa, corn | 因蛙= A 2-p2-(D2-J2)-p2-D2Image Wa, corn | 因蛙設計原理ImageWa,corn |無桿腔進油仃桿腔進油ImageWa,corn |ImageWa,corn |推力FiRA 速應 vi=q/Ai推力FPA/ 連應 V2=<l/A服活寒紂活寒桿面積菱 單活塞桿液壓缸工作原理ImageWa,corn |(一) 、缸筒和缸蓋的設計(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行計算“a當d/.08時（可用薄壁缸筒的實用計算式）(23.3-3)最高允許壓力見表23.1.2和 s（23.i1）-（1）-（a）i缸簡材料的許用應力（Mp）2n6缸筒材料的屈服強度（MPT 5 n安全系數口Image*Aa,corn | 圉蛙（二）、活塞的設計1、活塞結構設計活塞分為整體式和組合式，組合式制作和使用比較復雜，所以在此選用整體式活蚩此整體式活塞中，密封環(huán)和導向套是分槽安裝的。ImageWa .corn | 圉蛙(3)、液壓缸缸徑的計算內徑D可按下列公式初步計算：液壓缸的負載為推力D =VX 10 5<m><23.3 - 1)液壓缸的負載為拉力/ 4 FD="* 10一五 J 説2(m) (23.3 2)注：雙活塞桿浪壓缸我缸簡內鉉Q由式23.3-2計算。式中 F町.F呢液壓缸實際使用推力-拉力(N”液生缸的$1載率見蚩：(23.1 -8)一般取 0 = 0.5 0.7;q液JE缸的總效率見式(23.1 -24)般取 7 = 0.70.9;P液壓缸的供油壓力，一般為系統(tǒng)壓 力。(MFR；<1活塞桿直(m>o2、活塞的密封選用Yx型圈，聚氨酯和聚四氟乙烯密封材料組合使用,町以顯著提高密封性鏈、降低摩擦阻力，無爬行現象；、具有良好的動態(tài)和靜態(tài)密圭寸性，耐磨損，使用壽命長 、安裝溝槽簡單，拆裝簡便。這種組合的特別之處就是允許活塞外園和缸筒內壁有較大間隙 因為組合式密封的密封圈能防止擠入間隙內，降低了活塞與缸 筒的加工要求，密封方式圖如下：3、活塞的材料選用高強度球墨鑄鐵QT600-34、活塞的尺寸及加工公差選擇活塞厚度為活塞桿直徑的1倍活塞的配合因為使用了組合形式的密封器件，所以要求不高, 這里不加敘述。活塞外徑對內孔的同軸度公差不大于0.02mm,斷面與軸線的 垂直度公差不大于0.04mm/100mm,外表面的圓度和圓柱度 不大于外徑公差之半。IrnageWa,corn | 因娃（三）、活塞桿的設計1、活塞活塞桿桿體的選擇此次設計選用的是實心桿件，形式如下圖:2、活塞桿與活塞的連接形式此次設計釆用的是卡環(huán)式連接，如下圖31;丿3、活塞桿材料和技術要求、因為沒有特殊要求,所以選用45號鋼作為活塞 桿的材料,本次設計中活塞桿只承受壓應力,所以 不用調制處理,但進行淬火處理是必要的,淬火深 度可以在05 1mm左右。安裝活塞的軸頸和外圓的同軸度公差不大于 0.01mm,保證活塞桿外圓和活塞外圓的同軸度, 避免活塞與缸筒、活塞桿和導向的卡滯現象。安裝 活塞的軸間端面與活塞桿軸線的垂直度公差不大于 0.04mm/100mm,保證活塞安裝不產生歪斜。、活塞桿外圓粗糙度選擇為03、因為是運行在低 載荷情況下,所以省去了表面處理。4、活塞桿的計算（1）、活塞桿直徑的計算活塞桿的直徑可以根據速比來確定，公式如下:武中 Dm) (23. 327)缸箱內狂（缸徑）（m）;P速度比積比）（見表23.1-6）.(2)、活塞桿強度的計算就用下式計算活塞桿強度心仁天 Z (23,3-28)式中F液壓缸的最大播力(或拉材料的屈服強度(MPa)j?(安會系數一般儀二24$d活塞桿直徑(m) oImage ；Va,comI蛙（四）、緩沖裝置緩沖目的：液壓缸的緩沖結構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以上應當選用緩沖機構）。緩沖方法： lil1緩沖裝置的工作原理:常用的緩沖結構是由活塞凸臺和缸蓋凹槽構成。當活塞移 近缸蓋時，逐漸進入凹槽，將凹槽內的油液經凸臺和凹槽 之間的縫隙擠出，增大了回油阻力，產生制動作用而實現 緩沖。5、活塞桿的導向、密封和防塵1、導向環(huán)選擇非金屬導向環(huán)，用高強度塑料制成，這種導向環(huán)的優(yōu)點是 摩擦阻力小、耐磨、使用壽命長、裝導向環(huán)的溝槽加工簡單， 并且磨損后導向環(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)行元件出現爬行， 噪聲和發(fā)熱等不正?，F象，需把缸中和系統(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次，空氣即可 通過排氣塞排出?？諝馀艃艉螅璋雅艢馊麛Q緊，再進行工作。23（六）、液壓缸的裝配1!裝配前必須對各零件仔細清洗；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，其唇邊應對著有壓力的油 腔。此外，因為是Yx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 配時應涂以適量的液壓油；螺紋聯接件擰緊時應使用專用扳手，扭力矩應符合標準要 活塞與活塞桿裝配后，須設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移動時應無阻滯感和阻力大小不勻等T數據計算(工作參數)1、液壓缸效率油缸的效率由以下三種效率組成:(A) 機械效率 仙由客運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生的反作 用力而造威。 2、流量的計算液壓缸流量根據下式計算 當活塞桿外推時=(m7s)(23.1 - 25)當活塞桿內拉時Image Wa, corn | 因蛙Image Wa, corn | 因蛙A 2偽(23,1 - 26)式中AA2分別為活塞無桿側及有桿側有效面Image Wa, corn | 因蛙Image Wa, corn | 因蛙積(品)；活塞平均線速度(nVs)o3、工作參數主要設計參數: 油缸工作行程 額定工作油壓 移動負載質量 負載移動阻力 移動速度控制設計中液壓油缸主要部件的其他參數:缸內徑： 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:(1)由于液壓缸兩腔承壓面積不等，當q定時，往 返運動的速度不等：_ qV1"a4qTro2q 二 4g(2)工作臺運動范圍約等于活塞行程的2倍。Image Wa, corn | 因蛙