恒立高壓液壓缸樣本液壓缸

一、液壓缸設(shè)計(jì)的一般原則1.保證液壓缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度、行程和液壓缸推力(或拉力);4.活塞桿工作時(shí)最好承受拉力，以免產(chǎn)生縱向彎曲；凸緣位置設(shè)在液壓缸的徑向上，液壓缸底座的安裝面穿過(guò)液壓缸的軸線，工作時(shí)安裝螺釘僅部?jī)?nèi)法蘭式的法蘭設(shè)在活塞桿側(cè)的缸頭上，軸線擺動(dòng)式包括軸銷式，耳環(huán)式和球頭式(可在一定圓錐角度內(nèi)擺動(dòng)，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(dòng)幅度較小);中間軸銷式(穩(wěn)定性一般，擺動(dòng)幅度中等)和尾部軸銷式(穩(wěn)定性最差，擺動(dòng)幅度較大);耳環(huán)式又分單耳環(huán)除以上標(biāo)準(zhǔn)形式外，還有中間法蘭式，中間球鉸式，帶加強(qiáng)筋的法蘭式，法蘭底腳并用一、缸筒式中：D——缸筒內(nèi)徑(厘米)p——液壓力(公斤力/厘米2)P——活塞推力(公斤力)內(nèi)徑算出后，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)值圓整。見(jiàn)下表液壓缸內(nèi)徑系列參安數(shù)2.缸筒強(qiáng)度的計(jì)算低壓系統(tǒng)或D/δ≥16時(shí)，缸筒壁厚按下式計(jì)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(yīng)力(公斤力/厘米2)中高壓系統(tǒng)或D/δ<3.2時(shí)，按下式計(jì)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(wú)縫鋼管、鑄件和鍛件。無(wú)縫鋼管準(zhǔn)備周期短，加工余量小，工藝性好，適于大批量生產(chǎn)。一般常用45號(hào)調(diào)質(zhì)鋼，需要焊接時(shí)可采用焊接性能較好的35號(hào)鋼。鍛造毛坯適用于內(nèi)徑大，行程短，缸筒壁厚的缸筒。鑄件能獲得形狀復(fù)雜的缸筒毛坯，生產(chǎn)率高，但易出現(xiàn)氣孔、疏松、偏析、砂眼等缺陷。4.缸筒的技術(shù)條件它的橢圓度、錐形度、鼓形度不大于內(nèi)徑公差的一半，彎曲度在500毫米長(zhǎng)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(jì)算式中：d——活塞桿直徑(厘米)D——缸筒內(nèi)徑(厘米)φ——液壓缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)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(jì)算后，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)值圓整?；钊麠U、柱塞外徑系列參數(shù)2.活塞桿縱向彎曲強(qiáng)度的校核液壓缸的縱向彎曲強(qiáng)度與液壓缸的安裝形式，活塞桿直徑和長(zhǎng)度有關(guān)。當(dāng)活塞桿直徑D與液壓缸的安裝長(zhǎng)度L之比D/L超過(guò)1:10時(shí)，必須進(jìn)行縱向彎曲強(qiáng)度的校核。在沒(méi)有偏心載荷和撓曲的情況下，縱向彎曲強(qiáng)度的臨界載荷有等截面和非等截面兩種計(jì)算方法。當(dāng)細(xì)長(zhǎng)比L/K≥m·n1”時(shí)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(zhǎng)度(厘米)K——活塞桿斷面回轉(zhuǎn)半徑(厘米),實(shí)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(jiàn)下表I材料彈性模數(shù)(鋼取E=2.1×10°I——活塞桿慣性矩，實(shí)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(dāng)細(xì)長(zhǎng)比L/K<m·n1“時(shí)式中：f——材料強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)值，鋼取f=4900(公斤力/厘米2)a——實(shí)驗(yàn)常數(shù)，鋼取a=1/50002)非等截面計(jì)算法(該計(jì)算法所得數(shù)值近于實(shí)際情況)活塞桿縱向彎曲臨界值按下式計(jì)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(shè)計(jì)手冊(cè)》中查找。一般在實(shí)際使用時(shí)，為了保證活塞桿不產(chǎn)生縱向彎曲，活塞桿上的實(shí)際壓力P要比穩(wěn)定極限力Pk小，其關(guān)系為3.活塞桿的材料活塞桿一般使用35、45號(hào)鋼等材料，對(duì)沖擊振動(dòng)很大的液壓缸，活塞桿也可以使用55號(hào)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(shù)要求活塞桿一般采用D4/dc4級(jí)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(zhǎng)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(duì)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(jí)?；钊浜蠎?yīng)適當(dāng)，既不能過(guò)松，也不能間隙過(guò)大。配合過(guò)緊，不僅使最低動(dòng)作壓力增大，降低液壓系統(tǒng)的機(jī)械效率，且容易損壞缸筒和活塞滑動(dòng)配合表面；間隙過(guò)大，會(huì)引起液壓缸內(nèi)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(jié)構(gòu)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(hào)鋼和鋁合金等?；钊鈴揭话悴捎肈4/dc4級(jí)配合，外徑對(duì)活塞內(nèi)孔的跳動(dòng)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(jí)。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(jì)算1)平形缸頭(如右圖)缸頭有油孔時(shí)h=0.433d{pd/(d-d)[o]}2缸頭無(wú)油孔時(shí)h=0.433d{p/[o]}2式中：h——缸頭厚度(厘米)d——缸頭止口內(nèi)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(yīng)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(nèi)徑(厘米)a——橢圓半長(zhǎng)軸(厘米)b——橢圓半短軸(厘米)3)準(zhǔn)球形缸頭(如下圖)式中：n——轉(zhuǎn)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(nèi)半徑(厘米)r;——缸筒外半徑(厘米)r?——缸筒內(nèi)半徑(厘米)D——缸筒內(nèi)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(shí)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(nèi)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(yīng)力(公斤力/厘米2)2)整體法蘭(見(jiàn)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(yīng)力和擠壓應(yīng)力T=P/πdeK≤[t](公斤力/厘米2)式中：P——螺紋所受剪應(yīng)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(nèi)徑(厘米)d?——活套外徑(厘米)其它符號(hào)同上校核支承面擠壓應(yīng)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(gè)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(zhǎng)度(厘米)校核A-A斷面彎曲應(yīng)力式中：d?——法蘭內(nèi)徑(厘米)(公斤力/厘米2)dep——止口平均直徑(厘米)3.缸蓋連接強(qiáng)度的計(jì)算1)焊接強(qiáng)度的計(jì)算缸頭采用對(duì)焊時(shí)它的拉應(yīng)力按下式計(jì)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(nèi)徑(厘米)缸蓋采用角焊時(shí)它的應(yīng)力按下式計(jì)算(如下圖)式中：h——焊角寬度(厘米)2)缸蓋連接螺栓的強(qiáng)度計(jì)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(nèi)徑(厘米)do——螺紋直徑(厘米)d?——螺紋內(nèi)徑(厘米),普通螺紋d?=do-1.224tt——螺距[o]——許用應(yīng)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(qiáng)度的計(jì)算(如右圖)螺紋的拉應(yīng)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(yīng)力式中符號(hào)同前。4)缸蓋卡鍵連接強(qiáng)度的計(jì)算(如下圖)外卡鍵連接強(qiáng)度的計(jì)算外卡鍵的剪切應(yīng)力(a—a截面)外卡鍵擠壓應(yīng)力(a-b側(cè)面)缸筒危險(xiǎn)截面拉應(yīng)力(A-A截面)式中：D?——缸筒外徑(厘米)D——缸筒內(nèi)徑(厘米)h——卡鍵厚度(厘米)1——卡鍵寬度(厘米)其他符號(hào)同上式內(nèi)卡鍵連接強(qiáng)度的計(jì)算內(nèi)卡鍵剪切應(yīng)力(a-a截面)T=PD/4I(公斤力/厘米2)內(nèi)卡鍵擠壓應(yīng)力(a-b側(cè)面)缸筒危險(xiǎn)截面拉應(yīng)力(A—A截面)式中符號(hào)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(shù)要求缸蓋的活塞桿導(dǎo)向孔的配合精度一般為D4/dc4以上，如果需裝導(dǎo)向套，配合精度還應(yīng)高些，導(dǎo)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(jí)；端面A、B對(duì)軸線的不垂直度在直徑100mm上不大于0.04mm。五、導(dǎo)向套導(dǎo)向套在活塞桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)起導(dǎo)向作用，它要求配合精度高，運(yùn)動(dòng)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(dòng)和自重力等作用。1.導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)有些液壓缸不設(shè)導(dǎo)向套，直接用缸蓋孔導(dǎo)向，這樣減少的零件數(shù)量，裝配也簡(jiǎn)單。但缸1)普通導(dǎo)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(dǎo)向套它用球面與缸蓋接觸。因此，導(dǎo)向套可自動(dòng)調(diào)整位置，使導(dǎo)向套軸線始終與運(yùn)動(dòng)方向一致。這樣，不僅活塞桿運(yùn)動(dòng)4)靜壓導(dǎo)向套液壓缸運(yùn)動(dòng)速度很高(達(dá)1000毫米/秒以上)時(shí)，或者往返頻率高、振動(dòng)大的場(chǎng)合，可采用靜壓導(dǎo)向套。它的活塞桿與導(dǎo)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(dòng)，所以摩擦系數(shù)很小，不容易磨損，剛性好，2.導(dǎo)向套的長(zhǎng)度的0.6倍。柱塞液壓缸立式放置時(shí)，它的導(dǎo)向長(zhǎng)度約為柱塞直徑的0.4~0.8倍，臥式放置時(shí)，為柱塞直徑的0.8~1.5倍。上，表面光潔度為7~8級(jí)。緩沖裝置是為了防止或減少液壓缸運(yùn)動(dòng)時(shí)的沖擊。它通常是將最后要排回油箱的部分油液封閉起來(lái)，使其在狹窄的通路中流出，從而產(chǎn)生內(nèi)壓，以抵抗液壓缸運(yùn)動(dòng)的推力、慣性力并伴隨發(fā)生噪音，會(huì)影響機(jī)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(shí)還應(yīng)設(shè)置排氣裝置。水平放置的液壓缸，其排氣裝置應(yīng)設(shè)在缸筒兩腔端部的上液壓缸的活塞桿伸出時(shí)，常有灰塵污物或金屬粉末落在上面，當(dāng)活塞桿回縮時(shí)會(huì)將其帶進(jìn)液壓缸。這樣不僅會(huì)加劇相互運(yùn)動(dòng)表面間的磨損，有時(shí)還會(huì)研傷運(yùn)動(dòng)表面，使液壓元件無(wú)法工作。因此需要設(shè)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(shè)排氣裝置，或使液壓缸以最大行程快速往復(fù)運(yùn)動(dòng)排除空氣運(yùn)動(dòng)密封件裝置過(guò)緊調(diào)整密封圈，使之松緊適當(dāng)活塞桿與活塞不同心修正調(diào)整導(dǎo)向套與缸筒不同心修正調(diào)整活塞端面或活塞桿軸肩與軸線偏擺過(guò)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(jìn)方向不一致重新安裝缸筒內(nèi)徑直線性不良鏜磨修復(fù)，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(guò)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(yùn)動(dòng)零件之間間隙過(guò)大減小配合間隙沖擊緩沖間隙過(guò)大減小緩沖間隙緩沖裝置單向閥失靈修理單向閥振動(dòng)運(yùn)動(dòng)密封過(guò)緊調(diào)整密封件液壓缸相互運(yùn)動(dòng)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(guò)大，或活塞密封件損壞，造成內(nèi)泄漏減小配合間隙，更換密封件活塞配合間隙