L1=(0.6~1)d=(0.6~1)40=24~40mm 取L1=40mm
为保证最小导向长度H,若过分增大L1和B都是不适宜的,必要时可在缸盖与活塞之间增加一隔套K来增加H的值。隔套的长度C有需要的最小导向长度H决定,即
,此设计不需要用隔套。
2.7 缸体长度的确定
液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还
要考虑到两端端盖的厚度。一般液压缸缸体长度不应大于内径的20~30倍。这里取:
内部长度为125+46=171mm。 外部长度为160+90+2?68?2?10=327mm
第三章 液压缸的结构设计及校核
3.1 缸体与缸盖的连接形式
缸体端部与缸盖的连结形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关。下表为液压缸缸体与缸盖的连接形式。
表3-1 液压缸缸体与缸盖的连接形式
连接方式 结 构 形 式 图 例 优点: 优 缺 点 1、结构简单,成本低 2、容易加工,便于安装 3、强度较大,能承受高压 法兰连接 缺点: 1、径向尺寸较大 2、重量比螺纹连接的大 3、工艺长度比较复杂些 优点: 1、外形尺寸较小 2、重量较轻 螺纹连接 缺点: 1、端部结构复杂,工艺要求高 2、装拆时需要用专用工具 优点: 1、结构简单 2、加工装配方便 外半径连接 缺点: 1、外形尺寸大 2、缸筒开槽,削弱了强度 连接方式 结 构 形 式 图 例 优点: 优 缺 点 1、外形尺寸较小 2、结构紧凑,重量较轻 内半径连接 缺点: 1、端部进入缸体内较长 2、缸筒开槽,削弱了强度
考虑到加工成本以及连接可靠性,选择法兰螺栓连接,此种方法连接强度较大,能承受高压。法兰与缸体无缝钢管采用了螺纹连接,这样加工既方便,成本又低,连接又可靠。
螺栓连接校核
选取的螺栓为M121.5
缸体与缸盖采用螺栓连接时螺纹处的拉压力为:
螺纹处的切应力为:
合应力为:
式中:K-----------螺纹拧紧洗漱(Pa)静载时取K=1.25~1.5,动载时取K=2.5~4; K1----------螺纹内摩擦系数,一般取K1=0.12; d0----------螺纹外径(m)
d1----------螺纹内径(m)采用普通螺纹时,
d1=d0-1.0825t=12-1.08252=9.835
t-----------螺纹螺距(m)
--------螺纹材料的许用压力(Pa)
==175MPa
n----------安全系数,通常取n=1.5~2.5;
--------螺纹材料的屈服极限点(Pa)
F----------缸体螺纹处的所受拉力(N)F= Z----------螺栓数量 Z=6 将各参数带入公式 所以
= MPa
p,p为系统最大工作压力。
=175MPa,其螺纹连接满足要求。
3.2 活塞与活塞杆的连接形式
考虑到成本、加工工艺、工作条件等因素,从以下连接形式中选择活塞杆与活塞的连接结构。
表3-2 活塞杆与活塞的连接结构
连接形式 结构形式图例 特点 整体式结构 结构简单,适用于缸径较小的液压缸 结构简单。在振动的工作条螺纹连接 件小容易松动,必须用锁紧 装置。 半环连接 结构简单,装拆方便,不易松动,但会出现轴向间隙。 结构可靠,用推销连接,销推销连接 孔必须配铰,销钉连接后必 须锁紧,多用于负载较小的场合。
本液压缸设计选择螺纹连接,此连接结构的特点为:结构简单,在振动的工作条件下容易松动,必须用锁紧装置,应用较多,如组合机床与工程机械上的液压缸。
1)活塞杆强度校核
活塞杆在稳定工况下,如果只受轴向拉力或推力,可近似按直杆承受拉压载荷的简单强度计算公式进行校核计算:
==59.68MPa=120MPa
如果液压缸工作时,活塞杆所受的弯曲力矩不可忽略时,应按照弯曲联合强度考虑,此时计算公式为:
式中:--------活塞杆压力(Pa)
F---------活塞杆输出力(N), F=5F合=7.5104N A1--------活塞杆面积(m2) d---------活塞杆直径(mm) ymax------活塞杆最大挠度(mm)
W--------活塞杆抗弯模量数(m3)实心圆截面活塞杆为W=因此活塞杆的强度满足要求。
2)活塞杆与活塞螺纹连接时的螺纹校核
活塞杆与活塞连接螺纹的强度按第四强度理论校核