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液壓油缸的設(shè)計-機械類論文
摘 要：本文主要論述液壓油缸的設(shè)計方法及密封選用，裝配及試驗，簡單，方便易懂。
關(guān)鍵詞：油缸，法蘭;緩沖;活塞桿;密封
1 設(shè)計參數(shù)給定
首先給定油缸直徑、活塞桿直徑、缸外徑、油缸行程、液壓系統(tǒng)壓力、法蘭厚、缸筒壁厚、工作介質(zhì)普通液壓油。
油缸活塞面積A=πd2/4 m2、油缸推力F=PA N
(1)法蘭安裝方式：油缸安裝方式為前端法蘭固定。
(2)緩沖機構(gòu)選用：在承壓10MPa以上應(yīng)當(dāng)選用緩沖機構(gòu)，本次設(shè)計工作壓力25MPa，因有鉆孔機構(gòu)，所以前端忽略，采用后緩沖。
(3)密封裝置的選用：選用Y型軸孔通用密封圈，材質(zhì)聚氨酯(PU)，因壓力超過16MPa，故Y形密封圈加擋圈。
2 液壓缸的裝配
裝配前先檢查各零件尺寸，然后對各零件去除飛邊，毛刺，然后用煤油清洗，清洗完后，放在干燥環(huán)境中自然風(fēng)干，或用氣泵風(fēng)吹干。裝配前各滑動部位涂抹潤滑油，裝配時要輕拿輕放，不允許劃傷和碰傷。
活塞與活塞桿裝配后，應(yīng)測量同軸度，圓度及圓柱度，直線度，不能超差。裝配完畢后各相對運動部件間運動靈活，無卡滯發(fā)生。
3 液壓缸各部的設(shè)計與計算方法
3.1 缸筒設(shè)計
�、俑淄步Y(jié)構(gòu)的選擇：選取卡鍵式連接，參照國家標(biāo)準(zhǔn)，外形尺寸小，結(jié)構(gòu)簡單。
�、诟淄驳囊螅焊淄惨话悴捎�20#或35#，特殊要求及強度的采用特殊材質(zhì)，要求在動態(tài)工作壓力下，長時間工作不變形;活塞桿要有足夠剛度，在伸出中不允許有彎曲及扭動;缸筒內(nèi)表面光滑，并鍍鉻。
�、鄹淄膊牧系倪x取及強度給定：材料的機械性能參照機械手冊，本次設(shè)計選20號鋼，從表中得到：缸筒材料的屈服強度=300MP;缸筒材料抗拉強度=480MP;進(jìn)而用屈服強度來計算得到，缸筒材料的許用應(yīng)力[]=/n=320/5=64MPa。安全系數(shù)取5，參照機械設(shè)計手冊。
�、芨淄驳挠嬎�。1)液壓缸的效率：油缸的效率由以下三種效率組成：(A)機械效率由各運動件摩擦損失所造成，在額定壓力下，通常可取≈0.9。(B)容積效率由各密封件泄漏所造成，通常容積效率為：裝彈性體密封圈時： ≈1。裝活塞環(huán)時：≈0.98。(C)作用力效率，由出油口背壓所產(chǎn)生的反作用力而造成。
=0.9、=1、=0.9 所以η=，所以總效率為0.8。
2)流量計算。液壓缸流量根據(jù)機械設(shè)計手冊計算。設(shè)計要求中給定了活塞的平均速度：初定油缸進(jìn)給量1-10 mm/s，所以=0.1m/s。容積效率：=1。根據(jù)機械設(shè)計手冊得到活塞桿外推時的流量：=AV=1.54*10-2m2x1*10-2*6*104=9.24L/min，因只使用推力，回程方向的流量忽略。3)缸筒壁厚的計算。缸筒壁厚可以根據(jù)機械設(shè)計手冊按薄壁缸筒進(jìn)行計算：根據(jù)缸徑查手冊預(yù)取=11，此時/D=11/140=0.10.789，滿足使用薄壁缸筒計算式的要求，缸筒最高允許使用壓力取額定壓力的1.5倍，根據(jù)給定參數(shù)P=25MP，所以：=251.5=37.5MPa許用應(yīng)力在選取材料的時候給出：[]=/n=320/2.5=128MP，根據(jù)機械設(shè)計手冊得到壁厚：=13.1mm，取壁厚為15mm。缸筒的加工要求：缸筒的內(nèi)表面先粗車，然后衍磨，表面粗糙度為0.16，最后進(jìn)行研磨;缸筒內(nèi)徑D的圓度、圓柱度不大于內(nèi)徑公差之半;缸筒直線度不大于0.03mm。
3.2 法蘭設(shè)計
采用前法蘭，并鉆6-18孔，用來與部件連接法蘭厚度根據(jù)機械設(shè)計手冊計算：法蘭在最大內(nèi)壓的情況下受到的壓力F==369600N。
接下來選取其它參數(shù)：=135mm、=22mm、b=51mm。許用應(yīng)力在選取材料的時候給出：[]=/n=320/2.5=128MP，根據(jù)以上各量可以得到：h=40.7mm，為保證安全，取法蘭厚度為42mm。
3.3 活塞設(shè)計
�、倩钊Y(jié)構(gòu)的設(shè)計：采用分體式活塞，密封圈和導(dǎo)向環(huán)安裝后，兩端壓蓋夾緊。
�、诨钊拿芊猓哼x用進(jìn)口U形密封圈，材質(zhì)為橡塑復(fù)合材料和PTFE，優(yōu)質(zhì)的密封材質(zhì)，克服了缸筒，缸頭及活塞桿裝配的誤差，能有效減少摩擦及提高運性能。
�、刍钊牟牧希哼x用HT200。
④活塞的尺寸及加工公差：選擇活塞厚度為活塞桿直徑的0.8-1倍，所以計算活塞厚度近似為100mm�；钊芊馊讖郊庸ぞ�0.8�；钊鈴綄�(nèi)孔的同軸度公差不大于0.02mm，端面與活塞孔軸線的垂直度公差不大于0.04mm/100mm。
3.4 活塞桿的設(shè)計
為了加強桿的強度，采用空心桿，設(shè)計形式為空心兩端加堵，焊接后，先粗車，再精車，最后磨�；钊麠U與活塞采用卡鍵連接固定，最后用外用軸用彈性擋圈鎖緊，端部加鎖緊螺母鎖死。
活塞桿的材料選用40Cr調(diào)質(zhì)，調(diào)質(zhì)后回火，保證其性能，本次設(shè)計中活塞桿只承受推力，磨削后電鍍，鍍層深度為表面0.03，鍍后做拋光處理�；钊麠U表面粗糙度選擇為0.3。
1)活塞桿的計算�；钊麠U直徑的計算：活塞桿的直徑根據(jù)速比及具體工況而定，具體計算公式參見機械手冊，所以計算得出：d=74.83mm，也可以從機械設(shè)計手冊的表格中直接查取，但此油缸為非標(biāo)，所以計算得出。缸筒內(nèi)徑為140mm，選取活塞桿直徑是80mm;活塞桿強度的計算�；钊麠U端部的負(fù)載連接點與與液壓缸支撐之間的距離為，因活塞桿10d，不屬于細(xì)長桿，參見機械手冊計算活塞桿強度。根據(jù)最大推力F，得到活塞桿的直徑：d72mm，強度完全符合要求。
2)活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵的選用。導(dǎo)向環(huán)選用聚四氟乙烯，優(yōu)點是摩擦阻力小、耐側(cè)壓，強度高，耐用、且溝槽不需要高精度，拆換方便。密封：選用進(jìn)口U形密封圈，材質(zhì)為橡塑復(fù)合材料和PTFE，使摩擦阻力小，密封性能好，抗沖擊。防塵：使用J形加四氟防塵圈，材料是聚氨酯+PTFE。
3.5 緩沖裝置
由于油缸緩沖裝置要求不高，利用間隙困油即可，前端下行為慢速，無需緩沖裝置。
參考文獻(xiàn)：
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