双作用单杆活塞液压缸设计

卅M阳哦訂fXK花0阳ON1 111bl伸缩XQI/ V /来源设计理念护.作0art2.Part3.L 4JU；，/NO：2009090921 185303370随着科学进步和发展，人型机械渐渐地走上市场， 在各种各样的大型机械中都可以看到液压缸的身影。 例如：采煤机挖掘机选用双作用单杆活塞式液压缸,各个部分结构如下图:131 端盖；2 螺帽介活塞；4颌体疔活塞杆粧头亍卡环：8-支承套：9 弹簧宿圈1 "1 防尘圈;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耳坏2螺母3防尘圈4.17弹賛扌出圈5会6.15k键7.14O形密上勺圈8.12Y形密寸圈9缸盖兼导向会10缸筒11 活为E 13耐磨坏16 K键帽18活基杆19衬套20缸底双作用单活塞杆液压缸，活塞杆只从液压缸的一端伸出，液压缸的活塞 在两腔有效作用面积不相等，当向液压缸两腔分别供油，且压力和流量 都不变时，活塞在两个方向上的运动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 | 因蛙设计原理ImageWa,corn |无杆腔进油仃杆腔进油ImageWa,corn |ImageWa,corn |推力FiRA 速应 vi=q/Ai推力FPA/ 連应 V2=<l/A服活寒纣活寒杆面积菱 单活塞杆液压缸工作原理ImageWa,corn |(一) 、缸筒和缸盖的设计(1)、使用焊接连接式的方法，工作压力P较大，使用铸钢或者锻钢"（2）、缸筒壁厚的计算 缸筒壁厚使用下式进行计算“a当d/.08时（可用薄壁缸筒的实用计算式）(23.3-3)最高允许压力见表23.1.2和 s（23.i1）-（1）-（a）i缸簡材料的许用应力（Mp）2n6缸筒材料的屈服强度（MPT 5 n安全系数口Image*Aa,corn | 圉蛙（二）、活塞的设计1、活塞结构设计活塞分为整体式和组合式，组合式制作和使用比较复杂，所以在此选用整体式活蚩此整体式活塞中，密封环和导向套是分槽安装的。ImageWa .corn | 圉蛙(3)、液压缸缸径的计算内径D可按下列公式初步计算：液压缸的负载为推力D =VX 10 5<m><23.3 - 1)液压缸的负载为拉力/ 4 FD="* 10一五 J 説2(m) (23.3 2)注：双活塞杆浪压缸我缸简內铉Q由式23.3-2计算。式中 F町.F呢液压缸实际使用推力-拉力(N”液生缸的$1载率见蚩：(23.1 -8)一般取 0 = 0.5 0.7;q液JE缸的总效率见式(23.1 -24)般取 7 = 0.70.9;P液压缸的供油压力，一般为系统压 力。(MFR；<1活塞杆直(m>o2、活塞的密封选用Yx型圈，聚氨酯和聚四氟乙烯密封材料组合使用,町以显著提高密封性链、降低摩擦阻力，无爬行现象；、具有良好的动态和静态密圭寸性，耐磨损，使用寿命长 、安装沟槽简单，拆装简便。这种组合的特别之处就是允许活塞外园和缸筒内壁有较大间隙 因为组合式密封的密封圈能防止挤入间隙内，降低了活塞与缸 筒的加工要求，密封方式图如下：3、活塞的材料选用高强度球墨铸铁QT600-34、活塞的尺寸及加工公差选择活塞厚度为活塞杆直径的1倍活塞的配合因为使用了组合形式的密封器件，所以要求不高, 这里不加叙述。活塞外径对内孔的同轴度公差不大于0.02mm,断面与轴线的 垂直度公差不大于0.04mm/100mm,外表面的圆度和圆柱度 不大于外径公差之半。IrnageWa,corn | 因娃（三）、活塞杆的设计1、活塞活塞杆杆体的选择此次设计选用的是实心杆件，形式如下图:2、活塞杆与活塞的连接形式此次设计釆用的是卡环式连接，如下图31;丿3、活塞杆材料和技术要求、因为没有特殊要求,所以选用45号钢作为活塞 杆的材料,本次设计中活塞杆只承受压应力,所以 不用调制处理,但进行淬火处理是必要的,淬火深 度可以在05 1mm左右。安装活塞的轴颈和外圆的同轴度公差不大于 0.01mm,保证活塞杆外圆和活塞外圆的同轴度, 避免活塞与缸筒、活塞杆和导向的卡滞现象。安装 活塞的轴间端面与活塞杆轴线的垂直度公差不大于 0.04mm/100mm,保证活塞安装不产生歪斜。、活塞杆外圆粗糙度选择为03、因为是运行在低 载荷情况下,所以省去了表面处理。4、活塞杆的计算（1）、活塞杆直径的计算活塞杆的直径可以根据速比来确定，公式如下:武中 Dm) (23. 327)缸箱内狂（缸径）（m）;P速度比积比）（见表23.1-6）.(2)、活塞杆强度的计算就用下式计算活塞杆强度心仁天 Z (23,3-28)式中F液压缸的最大播力(或拉材料的屈服强度(MPa)j?(安会系数一般仪二24$d活塞杆直径(m) oImage ；Va,comI蛙（四）、缓冲装置缓冲目的：液压缸的缓冲结构是为了防止活塞在行程终了时 和缸盖发生撞击（一般承压在10MP以上应当选用缓冲机构）。缓冲方法： lil1缓冲装置的工作原理:常用的缓冲结构是由活塞凸台和缸盖凹槽构成。当活塞移 近缸盖时，逐渐进入凹槽，将凹槽内的油液经凸台和凹槽 之间的缝隙挤出，增大了回油阻力，产生制动作用而实现 缓冲。5、活塞杆的导向、密封和防尘1、导向环选择非金属导向环，用高强度塑料制成，这种导向环的优点是 摩擦阻力小、耐磨、使用寿命长、装导向环的沟槽加工简单， 并且磨损后导向环易于更换。2、密封|=Yx型轴用密封圈加轴用阶梯圈组合使用，这样比起单独密封，可 以减小摩擦，减少泄漏量，增加寿命。3、防尘使用DH防尘圈，材料是聚氨酯，既有防尘作用，又 有润滑作用。（五）、排气装置液压缸在安装过程中或长时间停放重新工作时，液压缸里 和管道系统中会渗入空气，为了防止执行元件出现爬行， 噪声和发热等不正常现象，需把缸中和系统中的空气排出。工作前拧开排气塞，使活塞全行程空载往返数次，空气即可 通过排气塞排出。空气排净后，需把排气塞拧紧，再进行工作。23（六）、液压缸的装配1!装配前必须对各零件仔细清洗；要正确安装各处的密封装置：安装形密封圈时，要注意其 安装方向，避免因装反而漏油，其唇边应对着有压力的油 腔。此外，因为是Yx形密封圈，所以还要注意区分是轴用 还是孔用，不要装错；由于密封装置与滑动表面配合，装 配时应涂以适量的液压油；螺纹联接件拧紧时应使用专用扳手，扭力矩应符合标准要 活塞与活塞杆装配后，须设法测量其同轴度和在全长上的1 线度是否超差；装配完毕后活塞组件移动时应无阻滞感和阻力大小不匀等T数据计算(工作参数)1、液压缸效率油缸的效率由以下三种效率组成:(A) 机械效率 仙由客运动件摩擦损失所造成. 在额定力下，通常可取帕5.9*(B) 容积效率快，由各封密件泄漏所造成，通常 容积效率加/装弹性体密封圈时如心1"装活塞环时心、典(C)作用力效率由岀油口背压所产生的反作 用力而造威。 2、流量的计算液压缸流量根据下式计算 当活塞杆外推时=(m7s)(23.1 - 25)当活塞杆内拉时Image Wa, corn | 因蛙Image Wa, corn | 因蛙A 2伪(23,1 - 26)式中AA2分别为活塞无杆侧及有杆侧有效面Image Wa, corn | 因蛙Image Wa, corn | 因蛙积(品)；活塞平均线速度(nVs)o3、工作参数主要设计参数: 油缸工作行程 额定工作油压 移动负载质量 负载移动阻力 移动速度控制设计中液压油缸主要部件的其他参数:缸内径： 缸外径： 壁厚： 极限热力:速比： 活塞杆直径： 活塞外推流量:优点:(1)由于液压缸两腔承压面积不等，当q定时，往 返运动的速度不等：_ qV1"a4qTro2q 二 4g(2)工作台运动范围约等于活塞行程的2倍。Image Wa, corn | 因蛙