图5—2 流量循环图(Q—t)
通过对压力循环图和流量循环图分析得知: 最大流量值Q最大压力值P
max=156L/min=0.0026 m3/s =20.5MPa
max5.5 液压缸主要零件的结构材料及技术要求
5.5.1液压缸的基本参数
由以上设计得到液压缸内径尺寸D=0.250m,活塞杆直径d=0.18m。 液压缸活塞的最大行程系数,根据参考文献[1]查得S=0.5m。
5.5.2液压缸的类型和安装方式
液压缸是液压系统中的执行元件,能够实现直线往复运动。本液压缸活塞两端面积差较大,使活塞往复运动时输出速度及差值较大。所以本液压缸采用双作用无缓冲式。
5.5.3液压缸的主要零件及技术要求
1.缸体
液压缸缸体的常用材料一般为20、35、45号无缝钢管,一般情况下均采用45号钢,并调质到241—285HB。铸铁可采用HT200—HT350间的几个牌号或球墨铸铁。由于球墨铸铁具有较高的抗拉强度和弯曲疲劳强度,也具有良好的塑性和韧性,其屈服度比钢高。因此,球墨铸铁制造承受静载荷的构件比铸钢节省材料,重量也轻。所以本设计的液压缸采用QT450—10。铸件需进行正火消除内应力处理。
16
由参考文献[1]得缸体的技术要求:
(1)缸体的内径因为须与活塞配合,防止漏油,所以要尽量减少表面粗糙度,可采用H8、H9配合。当活塞采用橡胶密封圈时,Ra为0.1—0.4μm,当活塞用活塞环密封时,Ra为0.2—0.4μm,且均需珩磨。
(2) 缸体内径D的圆度公差值可按9、10、11级精度选取,圆柱度公差应按8级精度选取。
(3) 缸体端面的垂直度公差可按7级精度选取。
(4) 缸体与缸头采用螺纹连接时,螺纹应用6级精度的米制螺纹。 (5)当缸体带有耳环或轴销时,孔径D或轴径d的中心线对缸体内孔轴线垂直公差值按9级精度选取。
此液压缸体的外径需要与机架配合,应进行加工,且与中心线同轴度的要求。装卸时需把吊环螺栓吊起。所以缸体端部选用螺纹连接,螺纹连接径向尺寸小,质量轻,使用广泛。装卸需用专用工具,安装是应防止密封圈扭曲。
2.缸盖
本液压缸采用在缸盖中压入导向套,缸盖选用HT200铸铁,导向套选用铸铁HT200,以使导向套更加耐用。
3.活塞
液压缸活塞常用的材料为耐磨铸铁,灰铸铁,钢及铝合金等。本设计冶压缸活塞材料选用45号钢,需要经过调质处理。
由参考文献[1]得活塞的技术要求:
(1)活塞外径D对内孔d的径向跳动公差值,按7、8级精度选取。 (2)端面T对内径d轴线的垂直度公差值,应按7级精度选取。 (3)外径D的圆柱度公差值,按9、10、11级精度选取。 (4)活塞与缸体的密封结构由前可以选用Y型密封圈。
5.6 液压缸结构参数的计算
液压缸的结构参数的计算包括缸管厚度,油口直径,缸底厚度等等。
17
5.6.1计算液压缸的厚度
首先利用薄壁筒公式计算液压缸的壁厚:
D/2[?]=P?=PyyD/(2?b/n) (5—11)
式中 ?——液压缸壁厚度(m)
Py——实验压力(MPa)。当P≤16MPa时,Py=1.5P;当
P≥16MPa时,PPyy=1.25P;所以在此
=1.25P=1.25×20.5=25.625MPa
D——液压缸的内径(m) [?]——材料的许用应力(MPa)
?b——材料的抗拉强度,在此取600(MPa) n——安全系数,在此取n=5 由公式(5—11)得:
?=PyD/2[?]=PyD/(2?b/n)
=25.625×250/(2×600/5)
=26.7mm
因为当D/?〉16时,薄壁公式才成立,
而在此D/?=250/26.7=9.4〈16。所以液压缸不是薄壁。 故此式不成立。
再利用中壁计算公式计算:
?=[PyD /(2.3[?]-Py)?]+C (5—12)
式中 ?——液压缸壁厚度(m)
Py——实验压力(MPa)。当P≤16MPa时,Py=1.5P;当
P≥16MPa时,PP
yy=1.25P;所以在此
=1.25P=1.25×20.5=25.625MPa
18
D——液压缸的内径(m) [?]——材料的许用应力(MPa) ?——强度系数,当为无缝钢管时?=1
C——计入壁厚公差和腐蚀的附加厚度,通常圆整到标准厚
度
由公式(5—12)得:
?=[PyD/(2.3[?]-Py)?]+ C
=[25.625×250/(2.3×120-25.625)×1]+ C =6406.25/250.375+C
=25.6+C
由参考文献[3]里 R5优先系列查得: 把?圆整到标准值?=40mm;
缸体的外径D1=D+2?=250+2×40=330mm=0.33m
5.6.2液压缸油口的计算
液压缸油口的直径计算应根据活塞最高的速度V和油口最高液流速度而定。
当油口是进油口时:
d0=0.13D(V/V0)1/2 (5—13)
式中 d0——液压缸油口直径(m)
D——液压缸内径(m)
V——液压缸最大输出速度(m/s) V0——油口的液流速度(m/s)
0根据文献[5],液压缸的进油液流速度V由公式(5—13)得:
=2 m/s;
19
d1/20=0.13×250×(3.6/2)
=43.6mm 取一整数d0=50mm=0.05m。
当油口是出油口时:
根据文献[5],液压缸的进油液流速度V0=5 m/s;
由公式(5—14)得:
d0=0.13×250×(3.6/5)1/2
= 27.6
取一整数d0=32mm=0.032m。
5.6.3缸底厚度的计算
本设计采用缸底无油孔,所以采用公式:
h=0.433D(Py/[?])1/2 式中 D——液压缸内径(m) Py——实验压力(MPa) h——缸底厚度(m)
[?]——缸底材料的许用应力(m/s) 由公式(5—14)得:
h=0.433×0.25×(20.5/120)1/2 =45mm
参考同类液压缸的制造经验取h=0.05m
5.7 液压缸的校合
5.7.1液压缸中背压力的校合
20
5—14)(