h?0.433Dpmax (3.6) [?] 其中:h—缸盖厚度; D—液压缸内径;
pmax—最大工作压力(MPa);
[?]—缸盖材料的许用应力,45号钢[?]=100~110MPa。 代入数据得:
h?0.433?250?(4)确定最小导向长度
对一般的液压缸,最小导向长度H应满足以下要求:
LD? H?202(3.7)
式中:L—液压缸的最大行程;
D—液压缸的内径。
代入数据得:
H?(800250?)mm?165mm 2021.25?42mm?76.5mm 105活塞宽度B一般取B=l?(0.6~1.0)D,此设计中B?0.6D?0.6?250mm?150mm。缸盖滑动支承面长度l?(0.6~1.0)d,此设计l?0.87d?0.87?180mm?156mm。
2.5.2液压缸的结构设计
2.5.2.1缸体
(1)缸体结构和连接形式
端盖的连接方式与液压缸的工作压力、缸体材科以及工作条件有关。常用的缸体连接结构有六类:
法兰连接结构简单,易加工、装卸,强度较大,能承受高压。但其外径较大,重量较重。
螺纹连接(包括内、外):重量较轻,外径较小,但其端部结构复杂,装卸时要用专用的工具。
外半环连接:重量较轻,但其半环削弱了缸体,要相应加厚壁体。 内半环连接:结构紧凑,重量轻,但安装时密封圈有可能被进油孔边缘擦伤。 拉杆连接:缸体最易加工,最易装卸,但其外形大,重量较重。
焊接:结构简单,外形小,但缸内零件损坏时不易拆装维修,且其有可能变形。
结合各连接形式的优缺点及现有液压机所采用的形式,在此设计中选择法兰连接形式。如图2.6所示:
图2.6 缸体连接形式
(2)缸体加工工艺要求:
1)缸筒内径采用H7、H8配合,表面粗糙度Ra取0.4um,且需珩磨。 2)缸筒内径D的圆度公差值可按9、10或11级精度选取,圆柱度公差可按8级精度选取。
3)缸筒端面的垂直度公差值可按7级精度选取。
4)为了防止腐蚀和提高寿命,缸筒内表面应镀以厚度为35um左右的铬层,镀后进行珩磨和抛光。 2.5.2.2 活塞
由于活塞在液体压力的作用下沿缸筒往复运动,因此,它与缸筒的配合应适当,既不能过紧,也不能间隙过大。配合紧密不仅使最低启动压力增大,降低机械效率,而且容易损坏缸筒和活塞的配合表面;间隙过大会引起液压缸内部泄露,降低容积效率,使液压缸达不到要求的设计性能。
液压力的大小与活塞的有效工作面积有关,活塞直径应与缸筒内径一致。所以设计活塞时,主要任务就是确定活塞的结构形式。活塞与活塞杆的结构如图2.7所示。
图2.7 活塞与活塞杆的结构
(1)活塞的结构形式
根据密封装置型式来选用活塞的结构形式。通常分为整体活塞和组合活塞两类。整体活塞在活塞圆周上开沟槽安置密封圈,其结构简单,因此本设计中选用整体式活塞。
(2)活塞与活塞杆的连接
活塞与活塞杆的连接有多种型式,所有的型式均需要锁紧措施以防止工作时由于往复运动而松开。同时在活塞与活塞杆之间需设置静密封。本设计中采用的连接型式为半环型,两个半环卡入半环槽,然后再套上半环帽,再装上弹性挡圈。这种连接型式结构简单,装拆方便,不易松动,应用较为广泛。
(3)活塞的密封
密封的型式与活塞的结构有关,可根据液压缸不同的作用和不同工作压力来选择。在此活塞与缸筒间采用V型密封圈、活塞与活塞杆之间采用O型密封圈来实现静密封。
(4)活塞的材料
由于采用的是无导向环的活塞结构,故选用HT300作为活塞的材料。
(5)活塞尺寸及加工工艺要求
活塞宽度一般为活塞外径的0.6~1.0倍,但也要根据密封件的型式,数量和安装导向环的沟槽而。活塞宽度B=0.6D=150mm。活塞外径的配合一般采用f8,外径对内孔的同轴度公差不大于0.02mm,在此取0.02mm。端面与轴线的垂直度公差不大于0.04mm100mm,外径的圆度和圆柱度一般不大于外径公差之半。外径对内孔的径向圆跳动不大于外径公差之半。
图2.8 活塞杆外端形式
(2)活塞杆的材料和技术要求
一般用中碳钢调质处理后作为活塞杆的材料,本设计中活塞杆的材料选用45钢,调质20~25HRC。
活塞杆要在导向套中滑动,一般采用H8/h7或H8/f7配合,在此采用H8/f7的配合;与活塞的连接可采用H7/g6配合。安装活塞的轴颈与外圆的同轴度公差为0.025mm。外径圆柱度不大于直径公差之半、直线度在500mm上不大于0.03mm。活塞杆加工完成后,在其表面进行镀铬处理,镀层厚度不大于0.02mm,并进行抛光。
2.5.2.4 导向套
活塞杆导向套装在液压缸有杆侧盖内,用以对活塞进行导向,内装有密封装置以保证缸筒有杆腔的密封。其外侧装有防尘圈,以防止活塞杆在后退时把杂质灰尘及水分带到密封装置处,损坏密封装置,选用摩擦系数小。耐磨性好的青铜作为导向套的材料。导向套结构如图2.9所示。
图2.9 导向套结构
(1)导向套的材料
导向套是活塞杆在往复运动时起导向作用的零件,要求它具有良好的耐磨性和一定的机械性能,材料硬度不能太高。常用的材料有:青铜、耐磨铸铁、球墨铸铁、聚四氟乙稀和夹布酚醛树酯等,可根据载荷的性危价格和用途来选择。本设计采用青铜作为导向套的材料。
(2)导向套的配合精度与表面粗糙度
导向套内径尺寸的允许公差,一般推荐采用H7,表面粗糙度值为Ra0.8um。 (3)导向套的技术要求
导向套的滑动面长度,随缸径的大小和活塞杆密封种类及用途而异,一般取活塞杆直径的0.6—1.0倍。导向套的外径与内孔的同轴度不大于公差之半。 2.5.2.5 端盖
(1)缸盖的材料
常用端盖的材料有铸铁和35号、45号钢。本设计采用45号钢。 (2)缸盖的配合精度与表面粗糙度
缸盖与缸体的配合面起定位和防止泄漏作用,一般采用H7/h6。配合表面的粗糙度值Ra1.6um。兼导向套的缸盖与活塞的配合采用H8/f8。内孔的表面粗糙度值为Ra0.8um。
(3)缸盖的技术要求
1)配合表面的圆住度和圆度不大于相应直径公差之半。 2)内外圆表面的同轴度不大于0.03mm。