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3.3.4.4 液压元件的选择
通过液压系统的参数计算查阅液压手册，液压元件选择如表3.4所示：
表3.4 液压元件明细表
序 号 1 2 4 5 6 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 22 25 26 27
3.4 液压系统零部件设计 3.4.1 液压机主缸设计
液 压 元 件 名 称 溢 流 阀 溢 流 阀 电磁换向阀 电磁换向阀 溢 流 阀 电磁换向阀 电磁换向阀 溢 流 阀 溢 流 阀 电磁换向阀 电磁换向阀 单向阀 溢 流 阀 电磁换向阀 电磁换向阀 溢 流 阀 电磁换向阀 电磁换向阀 充液阀 压力表 变量泵 过滤器 元 件 型 号 YEF3-E25B YEF3-E20B 34F3P-E16B 24F3-E16B YEF3-E25B 24F3-E16B 24F3-E16B YEF3-E25B YEF3-E20B 34F3O-E16B 24F3-E16B AF3-Eb20B YEF3-E25B 24F3-E16B 24F3-E16B YEF3-E25B 24F3-E16B 24F3-E16B YAF3-Ea20B KF3E6L 250YCY14-1B WU-250X180F 额定流量（L/min） 120 120 80 80 120 80 80 120 120 80 80 100 120 80 80 120 80 80 150 240 250 250
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通过3.3.4.1 液压缸基本尺寸的计算，可及主缸的内径、活塞杆直径等参数。下面对主缸的其它参数进行具体设计。
（1）主缸缸体材料选择及技术要求
液压缸的结构形式一般有两种形式，即：薄壁圆筒和厚壁圆筒。当液压缸的内径D与壁厚δ的比值满足D/δ≥10的圆筒称为薄壁圆筒。液压缸的制造材料一般有锻钢、铸钢（ZG25、ZG35）、高强度铸铁、灰铸铁（HT200、HT350）、无缝钢管（20、30、45）等。对于负载大的机械设备缸体材料一般选用无缝钢管制造，主缸缸体材料选用无缝钢管45。
液压缸内圆柱表面粗糙度为Ra0.4～0.8μm；内径配合采用H8～H9；内径圆度、圆柱度不大于直径公差的一半；缸体内表面母线的直线度500mm长度之内不大于0.03mm；缸体端面对轴线的垂直度在直径每100mm上不大于0.04mm；如果缸体与端盖采用螺纹连接，螺纹采用6H级精度。
（2）主缸壁厚的确定 壁厚计算公式如下：
??式中：
δ—液压缸壁厚（m）； D—液压缸内径（m）；
pyD2[?] （3.9）
Py—实验压力，一般取最大工作压力的（1.25～1.5）倍；
[σ]—缸筒材料的许用应力。锻钢：[σ]=110～120MPa ；铸钢：[σ]=100～
110MPa ；高强度铸铁：[σ]=60MPa ；灰铸铁：[σ]=25MPa ；无缝钢管：[σ]=100～110MPa 。
主缸壁厚δ计算，将D=0.32m ；[σ]= 110MPa ；Py=1.4×25.5MPa=35.7MPa代入公式（2.9）中，即：
??35.7MPa?0.32m?0.052m
2?110MPa液压缸缸体的外径D外计算公式如下：
D外≥D＋2δ
将参数代入公式（3.10），即：
(3.10)
D外≥0.32m＋0.104m＝0.426m
外径圆整为标准直径系列后，取主缸缸体外径D外＝430mm。
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（3）主缸缸盖材料、厚度的确定
缸盖常用制造材料有35钢、45钢、铸钢，做导向作用时常用铸铁、耐磨铸铁。缸盖材料选用35钢，缸盖厚度计算公式如下：
t?0.433D2（3.11）
式中：
t—缸盖的有效厚度(m)；
D2—缸盖止口直径；
Py[?]
[σ]—缸盖材料许用应力。 即：
t?0.433?220?圆整后取缸盖厚度t=60mm。 （4）主缸最小导向长度的确定
35.7MPa?0.057m
100MPa当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到缸盖滑动支承面中点的距离称为最小导向长度，用H表示。如果导向长度太小，会因为间隙引起的挠度而使液压缸的初始挠度增大，影响液压缸的稳定工作。一般而言，液压缸的最小导向长度应该满足如下要求：
H?LD?202
(3.12)
导向长度如图3.10所示
隔套活塞
图3.10 主缸导向长度简图
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式中：
L—液压缸的最大行程； D—液压缸的内径。
由表1.1可知主缸的最大行程H=700mm，液压缸内径D=320mm代入公式（3.12）中，求主缸的最小导向长度。
即：
H?700mm320mm??195mm 202为了保证最小导向长度H，不应过分增大l1和B的大小，必要时可以在缸盖和活
塞之间增加一个隔套来增加最小导向长度。隔套的长度C可有公式（3.13）求得，即： 1C?H?(l1?B)
2(3.13)
式中：
B—活塞的宽度，一般取B=（0.6～1.0）D；
l1—缸盖滑动支承面的长度，根据液压缸内径的不同有不同的算法，当D＜
80mm时，取l1=（0.6～1.0）D；当D＞80mm时，取l1=（0.6～1.0）d。
（5）主缸活塞材料、技术要求、外形尺寸及密封方案的确定
活塞制造材料一般选用灰铸铁(HT150、HT200)、当缸体内径较小时，整体式结构的活塞选用35钢、45钢。主缸活塞选用灰铸铁HT200。
活塞制造时外圆柱表面的粗糙度为Ra0.8～1.6μm；外径圆度、圆柱度不大于外径公差的一半；外径对内孔的径向跳动不大于外径公差的一半；端面对轴线垂直度在直径100mm上不大于0.04mm；外径用橡胶密封圈密封的公差配合取f7～f9，内孔与活塞杆的配合取H8/f7。
活塞宽度系数取0.8，即活塞的宽度B=0.8D=0.8×320mm =256mm。圆整后取活塞宽度B=260mm。
查表2-10[1],液压机主缸工况时的压力大，泄漏量也会随压力成正比升高，因此密封圈选用Y形密封圈，这种密封圈能承受的大的工作压力，泄漏量小。
（6）主缸活塞杆材料、技术要求及长度确定
活塞杆有空心和实心两种结构形式。空心时一般选用35钢、45钢的无缝钢管；实心结构选用35钢、45钢。主缸活塞杆选用45钢。
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活塞杆制造时外圆柱面粗糙度为Ra0.4～0.8μm；热处理要求调质20～25HRC；外径圆度、圆柱度不大于直径公差的一半；外径表面直线度在500mm上不大于0.03mm；活塞杆与导向套之间的配合公差采用H8/f7，与活塞连接的配合公差采用H7/g6。
由滑块的行程，确定活塞杆的长度L杆=1250mm。 （7）主缸长度的确定
液压缸缸体内部长度等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体的外形尺寸还应考虑两端端盖的厚度，总体而言，液压缸缸体的长度L不应该大于缸体内径D的20～30倍，即：L≤（20～30）D 。
由主缸行程为700mm，活塞宽度为260mm,缸盖厚度为60mm，通过计算可知，主缸的长度取L缸=1080mm。
（8）活塞杆稳定性校核
活塞杆工作中主要受压，当液压缸的支承长度Lb≥(10～15)d时，必须对活塞杆的弯曲稳定性进行校核,d为活塞杆直径。通过计算可知，Lb的最大值不可能大于L
杆+L缸=2330mm，而(10～15)d=2500～3750mm。
将参数代入Lb≥(10～15)d中，比较后Lb＜(10～15)d，活塞杆满足使用要求，工作时不会失稳。
（9）主缸结构设计 1）缸体与端盖的连接形式
查表2-7 [1]，缸体与端盖的连接形式通常有法兰连接、螺纹连接、外半环连接、内半环连接等形式。由于液压机工况时缸体内的压力很大，所以缸体与端盖的连接方式选用法兰形式。
2）活塞杆与活塞的连接形式
查表2-8 [1]，活塞与活塞杆的连接结构有整体式结构、螺纹连接、半环连接、锥销连接等连接形式。主缸活塞与活塞杆的连接选用螺纹连接形式。
3）活塞杆导向结构形式
活塞杆的导向部分包括端盖、导向套、密封、防尘和锁紧结构。工程机械中导向套一般安装在密封圈的内侧，有利于导向套的润滑。
4）缓冲与排气装置
液压机运动时的质量大，快进时的速度快，这样活塞在到达行程中点时，会产生液压冲击，甚至活塞与缸筒端盖会产生机械的碰撞。为防止这种现象的发生，在行程
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