机电液综合课程设计 - 图文(5)

2019-01-12 15:47

缸筒与缸盖、缸底的连接形式很多,不少于60多种,把他们按连接方法分类,大致有以下几种。

法兰连接:缸筒端部设计有法兰,用螺栓将其与端盖连接起来。法兰连接结构简单,加工和装拆都很方便,只是外形尺寸和重量都较大。法兰与缸筒为整体式(见图11-a)的多为铸件和铸件缸筒,加工余量较大,浪费材料;焊接法兰式(见图11-b)多为钢质缸筒,将无缝钢管制成的缸筒与法兰焊接在一起,其焊缝要进行强度计算。法兰连接是液压缸中使用最普遍的结构形式。

(1) 螺钉连接

将缸盖用螺钉固定在缸筒端部(见图11-c)。这种连接方式简单,但因缸筒壁薄,需要数量较多的螺钉才能承受液压力。这种方式多用于柱塞液压缸和低压液压缸。

(2) 外螺纹连接

这种方式装拆方便,但需要专用工具。它使缸筒端部结构复杂化,螺纹要与缸筒的内径同心。螺纹对缸筒壁厚尺寸要求不大,很适合无缝钢管做缸筒的液压缸。密封槽一般都设置在缸筒端面或端盖上,以免削弱缸筒强度。为了防止螺纹因冲击震动而松动,往往增加锁紧螺母或紧定螺钉,如图11-d所示。

(3)内螺纹连接

在缸筒端部加工出内螺纹和退刀槽,虽然会削弱缸筒强度,而且螺纹与缸筒要求同心,但其结构紧凑,外形美观,不易损坏。连接螺纹可以设计在端盖上,也可以用螺纹压圈紧固,如图11-e所示。

(4)外卡键连接

这种连接的强度好,结构紧凑,重量轻,装拆容易,但缸筒端部要切出卡键槽,使强度有所降低。外卡键一般由两个半环卡键组成,固定卡键可以用卡键帽,如图11-f所示。

内卡键连接

这种连接方式的优缺点同外卡键差不多,但装拆不便。为了便于装拆,卡键一般由三瓣组成,第三瓣的剖切口平面必须与轴线平行,否则是装不进去的。装配卡键时,端盖外端面不能高出卡键槽,装好卡键后,端盖才能装到位,如图11-g所示。卡键与卡键槽的配合精度要适当,间隙过大,缸筒卡键槽处会因受到冲击而产生剪切破坏。

(6)弹性卡圈式

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弹性卡圈有孔用弹性卡圈和钢丝弹性卡圈两种,如图11-h和图11-i所示。由于它们都是标准件,因此使用方便,装拆容易。但因厚度较薄,只能用于中低压缸筒上。

(7)焊接式

如图11-j所示,将端盖直接焊在缸筒上,强度高,制造简单,但容易引起焊接变形,维修时需破坏端盖才行。

(8)销钉式

如图11-k所示,将端盖装入缸筒后,相配钻铰,装上销钉。这种连接方式简单方便,但销钉承受的剪切力较大,要校核强度和销钉数量。

(9)拉杆式

如图11-l所示,起结构简单,工艺性好,通用性大,但端盖的体积和重量较大,拉杆受力后会拉伸变长,影响密封效果,只适用于中低压液压缸。

除了缸筒与缸盖和缸底的结构形式外,安装液压缸时,如结构允许,进出油口位置必须在最上面。液压缸必须装成使其能自动放气或装有方便的放气口。缸筒上的进出油口和排气阀的阀座,一般都焊接在缸筒的最上面,以利于安装和空气的排除。

7.2.2缸筒的材料

缸筒常用20、35、45号无缝钢管,当缸筒上需要焊接缸底、耳轴或管接头时,多采用35号钢管。在承受的负载很大时,如液压支架中的立柱等,常用低合金无缝钢管,如27SiMn和30CrMnSi等。

7.2.3缸底

缸底的材料常用35号或45号钢。缸筒采用无缝钢管时,缸底与缸筒多采用焊接结构,它的特点是结构紧凑,加工简单,工作可靠,但容易产生焊接变形。通常缸底上口与缸筒内孔间采用过渡配合,以限制焊接后的变形。除焊接结构外,缸底与缸筒可采用螺纹连接、半环连接和法兰连接等多种连接方式。要根据具体设计要求灵活选择。

7.2.4缸盖

缸口部分一般由密封圈、导向套、防尘圈和锁紧装置等组成,用作活塞杆的导向和密封等。缸孔和活塞杆直径不同,缸口部分的结构也有所不同,缸盖与缸筒的典型连接结构有,外螺纹连接,它的外径小,质量轻,但结构工艺性较差;内半环连接,内卡环常由三个半环组成,其结构简单而且紧凑,拆装也较方便,但缸壁上的环槽削弱了缸筒的强度;法兰连接,特点是结构简单而且紧凑,拆装和加工容易。缺点是外形和质量都比较大;钢丝连接,这种连接方式的结构最简单、紧凑,已逐渐被推广使用。值得注意的是缸盖与缸筒的连接很少采用焊接结构。

缸盖材料一般用35、45号钢锻件。当缸盖兼作导向套时,应采用铸铁并在其工作表面堆焊青铜,黄铜或其它耐磨材料,导向套也可单独制成后压入缸盖内孔。

7.2.5缸体与外部的连接结构

油缸依与机器的设置与固定方式可分为两大类: a、刚性固定:采用底座或法兰连接 b、铰接固定:采用耳环或铰轴

油缸的安装一般是通过两端的耳环或中部铰轴与工作机构连接。缸底耳环通常做成整体或焊接。活塞杆耳环可做成整体或采用焊接或螺纹连接。铰轴可根据工作机构的要求焊接在缸体的头部、尾部或任意中间位置,其中以头部铰轴对活塞杆的弯曲作用最小。耳环与铰轴的材料可采用45号钢或ZG35铸钢。

7.2.6活塞

活塞材料通常用钢或铸铁,也有用铝合金制成的,它的结构上主要考虑的问题是:活塞与缸筒的滑动和密封,活塞与活塞杆之间的连接与密封。

7.2.7活塞杆

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活塞杆是油缸的主要传力零件,必须有足够的强度和刚性。活塞杆有空心和实心两种结构。空心活塞杆的一端留有透气孔,使焊接和热处理时能排出热气。实心活塞杆的材料多用35、45号钢,空心活塞杆一般用35、45号无缝钢管。有特殊用途的油缸(如液压支架)应按照使用条件来选定材料、结构和尺寸。活塞杆头部与工作机械的连接,根据不同的要求,选择符合要求的结构型式。

7.2.8缓冲装置

一般的油缸可以不考虑缓冲要求。当活塞的运动速度很高和运动部分质量很大时,就有很大的惯性力。如果活塞在行程终端与缸底(或缸盖)产生机械碰撞,会出现冲击和噪声,甚至导致油缸、管路以及阀类元件的破坏,为了防止或缓和这种冲击,可以在液压回路中设置减速阀和制动阀,使活塞减速制动,也可在液压缸内部设置缓冲装置。

排气装置的形式和结构见图12,一般有整体排气塞和组合排气塞两种。整体排气塞(图c、e)由螺纹与缸筒或端盖连接,靠头部锥面起密封作用。排气时,拧松螺纹,缸内空气从锥面空隙中挤出并经斜孔排出缸外。这种排气装置简单方便,但螺纹与锥面密封处同心度要求较高,否则拧紧排气塞后不能密封,会造成外泄漏。组合排气塞一般由螺塞和锥阀组成。螺塞拧松后,锥阀在压力的推动下脱离密封面而排出空气。锥阀可以采用图a所示的锥面密封,也可以采用图b所示的锥面密封,还可以采用图g所示的钢珠密封。后两种排气密封形式对高压缸比较适用。

7.2.10耳环和铰轴

耳环和铰轴是液压缸的安装连接零件,见图13,液压缸的全部出力和负载重力 全靠耳环或铰轴承载或传递,所以要保证其有足够的强度。

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7.2.11油口

油口有油口孔和油口连接螺纹。油口孔是压力油进出的直接通道,如果孔小了,不仅造成进油时流量供不应求,影响液压缸的活塞运动速度,而且会造成回油时受阻,形成背压,影响活塞的退回速度,减少液压缸的负载能力。

7.2.12密封件的选用

(1)对密封件的要求

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在液压元件中,液压缸的密封要求是比较高的,特别是一些特殊液压缸,如摆动液压缸等。液压缸不仅有静密封,更多的部位是动密封,而且工作压力高,这就要求密封件的密封性能要好,耐磨损,对温度的适应范围大,要求弹性好,永久变形小,有适当的机械强度,摩擦阻力小,容易制造和装拆,能随压力的升高而提高密封能力和利于自动补偿磨损。密封件一般以断面形状分类,有O形、Y形、U形、V形和Yx形等。除O形外,其他都属于唇形密封件。

(2)O形密封圈的选用

液压缸的静密封部位主要有活塞内孔与活塞杆、支撑座外圆与缸筒内孔、端盖与缸体端面等处。静密封部位使用的密封件基本上都是O形密封圈。

(3)动密封部位密封圈的选用

由于O型密封圈用于往复运动存在起动阻力大的缺点,所以用于往复运动的密封件一般不用O形圈,而使用唇形密封圈或金属密封圈。

液压缸动密封部位主要有活塞与缸筒内孔的密封、活塞杆与支撑座(或导向套)的密封等。 活塞环是具有弹性的金属密封圈,摩擦阻力小,耐高温,使用寿命长,但密封性能差,内泄漏量大,而且工艺复杂,造价高。对内泄漏量要求不严而要求耐高温的液压缸,使用这种密封圈较合适。

V形圈的密封效果一般,密封压力通过压圈可以调节,但摩擦阻力大,温升严重。因其是成组使用,模具多,也不经济。对于运动速度不高、出力大的大直径液压缸,用这种密封圈较好。

U形圈虽是唇形密封圈,但安装时需用支撑环压住,否则就容易卷唇,而且只能在工作压力低于10MPa时使用,对压力高的液压缸不适用。

比较而言,能保证密封效果,摩擦阻力小,安装方便,制造简单经济的密封圈就属Yx型密封圈了。它属于不等高双唇自封压紧式密封圈 ,分轴用和孔用两种。

7.3确定基本参数

7.3.1缸筒内径

对于负载较大的工程、矿山机械用的油缸,在系统给定的工作压力情况下,常以保证油缸有足够的牵引力,能驱动工作负载为确定缸筒内径的重要条件,如果尚有运动速度要求时,则往往在校核时通过选择适当流量油泵的办法来解决。

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