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挖掘機(jī)固定式和軸線擺動(dòng)式兩大類介紹
2020/2/21
1.保證液壓缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度、行程和液壓缸推力（或拉力）；2.保證液壓缸每個(gè)零件有足夠的強(qiáng)度，剛度和耐久性；3.在合理選擇泵的供油壓力和流量的前提下，盡量減小液壓缸的尺寸；4.活塞桿工作時(shí)最好承受拉力，以免產(chǎn)生縱向彎曲；5.液壓缸盡量避免承受側(cè)向載荷；6.液壓缸的軸線應(yīng)與被拖動(dòng)機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向方向平行；7.長(zhǎng)行程液壓缸活塞桿伸出時(shí)應(yīng)盡量避免下垂；8.液壓缸各部密封可靠、泄漏少、摩擦力小、壽命長(zhǎng)；9.液壓缸特別是長(zhǎng)液壓缸因溫度變化膨脹伸長(zhǎng)時(shí)，不能因受限制而產(chǎn)生撓曲；10.根據(jù)液壓缸的工作條件和具體情況考慮緩沖、排氣和防塵措施；11.液壓缸各結(jié)構(gòu)要素應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)系列尺寸，盡量選擇經(jīng)常使用的標(biāo)準(zhǔn)件；12.液壓缸應(yīng)做到成本低、制造容易、維修簡(jiǎn)單。
液壓缸的安裝形式大致可分為軸線固定式和軸線擺動(dòng)式兩大類。軸線固定式包括底座式，法蘭式和拉桿式三種。底座式又分三種，1).徑向底座式的底座凸緣位置設(shè)在液壓缸的徑向上，液壓缸底座的安裝面穿過液壓缸的軸線，工作時(shí)安裝螺釘僅受剪切力；2).切向底座式的底座凸緣分布在液壓缸底部的左右兩側(cè)，工作時(shí)安裝螺釘除受剪切力外還要受傾翻力矩；3).軸向底座式的底座凸緣設(shè)在液壓缸底部的前后兩端，螺釘不僅受剪切力，而且比切向底座式的體面翻力矩還大。法蘭式又分三種，1).頭部外法蘭式的法蘭設(shè)在活塞桿側(cè)的缸頭上，它的外側(cè)面與機(jī)械安裝面緊貼，工作時(shí)安裝螺釘受較大的拉力；2).頭部?jī)?nèi)法蘭式的法蘭設(shè)在活塞桿側(cè)的缸頭上，它的內(nèi)側(cè)面與機(jī)械安裝面緊貼。
工作時(shí)安裝螺釘受的拉力較小；3).尾部外法蘭式的法蘭設(shè)置在無桿的缸底，用法蘭的外側(cè)與機(jī)械安裝面接觸，工作時(shí)安裝螺釘受的拉力較小。軸線擺動(dòng)式包括軸銷式，耳環(huán)式和球頭式（可在一定圓錐角度內(nèi)擺動(dòng)，自由度較大，但穩(wěn)定性較差）三種。軸銷式又分頭部軸銷式（穩(wěn)定性較好，擺動(dòng)幅度較小）；中間軸銷式（穩(wěn)定性一般，擺動(dòng)幅度中等）和尾部軸銷式（穩(wěn)定性最差，擺動(dòng)幅度較大）；耳環(huán)式又分單耳環(huán)式和雙耳環(huán)式。除以上標(biāo)準(zhǔn)形式外，還有中間法蘭式，中間球鉸式，帶加強(qiáng)筋的法蘭式，法蘭底腳并用式等特殊形式。設(shè)計(jì)液壓缸的安裝形式時(shí)應(yīng)考慮連接零件的受力情況和強(qiáng)度，并盡量提高它的穩(wěn)定性。內(nèi)徑算出后，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)值圓整。低壓系統(tǒng)或D/δ≥16時(shí)。
中高壓系統(tǒng)或D/δ<3.2時(shí)，常用的鑄造毛坯有無縫鋼管、鑄件和鍛件。無縫鋼管準(zhǔn)備周期短，加工余量小，工藝性好，適于大批量生產(chǎn)。一般常用45號(hào)調(diào)質(zhì)鋼，需要焊接時(shí)可采用焊接性能較好的35號(hào)鋼。鍛造毛坯適用于內(nèi)徑大，行程短，缸筒壁厚的缸筒。鑄件能獲得形狀復(fù)雜的缸筒毛坯，生產(chǎn)率高，但易出現(xiàn)氣孔、疏松、偏析、砂眼等缺陷。它的橢圓度、錐形度、鼓形度不大于內(nèi)徑公差的一半，彎曲度在500毫米長(zhǎng)度上不大于0.03毫米，端面擺差在100毫米直徑上不大于0.04毫米。φ——液壓缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)速比，一般采用2，1.46，1.33，1.25，1.15等數(shù)值。活塞桿直徑計(jì)算后，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)值圓整。液壓缸的縱向彎曲強(qiáng)度與液壓缸的安裝形式。
活塞桿直徑和長(zhǎng)度有關(guān)。當(dāng)活塞桿直徑D與液壓缸的安裝長(zhǎng)度L之比D/L超過10時(shí)，必須進(jìn)行縱向彎曲強(qiáng)度的校核。在沒有偏心載荷和撓曲的情況下，縱向彎曲強(qiáng)度的臨界載荷有等截面和非等截面兩種計(jì)算方法。若活塞桿為實(shí)心桿并使用鋼鐵材料時(shí)，K——活塞桿斷面回轉(zhuǎn)半徑（厘米），實(shí)心桿K＝d/4；m——柔性系數(shù)，n——末端系數(shù)，Ｉ——活塞桿慣性矩，實(shí)心桿Ｉ＝πd4/64；式中：f——材料強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)值，a——實(shí)驗(yàn)常數(shù)，式中k為形狀系數(shù)（不是歐拉公式中的末端系數(shù)），可從《設(shè)計(jì)手冊(cè)》中查找。一般在實(shí)際使用時(shí)，為了保證活塞桿不產(chǎn)生縱向彎曲，活塞桿上的實(shí)際壓力P要比穩(wěn)定極限力Pk小，式中：nk——縱向彎曲強(qiáng)度安全系數(shù)，3.活塞桿的材料活塞桿一般使用45號(hào)鋼等材料。
對(duì)沖擊振動(dòng)很大的液壓缸，活塞桿也可以使用55號(hào)鋼或40Cr等合金材料。一般采用棒材，尤其是冷拉棒材。4.活塞桿的技術(shù)要求活塞桿一般采用D4/dc4級(jí)配合精度，橢圓度和錐度不大于直徑公差的一半，彎曲度在500mm長(zhǎng)度上不大于0.03mm。安裝活塞的軸頸與活塞桿外徑的不同心度不大于0.01mm，軸肩對(duì)活塞桿外徑的外圓擺差在100mm上不大于0.04mm。光潔度一般在8~9級(jí)?；钊浜蠎?yīng)適當(dāng)，既不能過松，也不能間隙過大。配合過緊，不僅使最低動(dòng)作壓力增大，降低液壓系統(tǒng)的機(jī)械效率，且容易損壞缸筒和活塞滑動(dòng)配合表面；間隙過大，會(huì)引起液壓缸內(nèi)部泄漏，降低液壓系統(tǒng)的容積效率?；钊鶕?jù)密封件的材料及結(jié)構(gòu)的不同，大致可分為：橡膠圈密封活塞、活塞環(huán)活塞、間隙密封活塞、耐磨環(huán)活塞、燒焊銅合金活塞、裝配式活塞、整體式活塞。
常用材料有HT15~32至HT21~40的灰鑄鐵，耐磨鑄鐵，45號(hào)鋼和鋁合金等?；钊鈴揭话悴捎肈4/dc4級(jí)配合，外徑對(duì)活塞內(nèi)孔的跳動(dòng)不大于外徑公差的一半，端面與軸線的不垂直度在100mm處不大于0.04mm，外徑的橢圓度、圓錐度不大于外徑公差的一半，光潔度為7~8級(jí)。缸蓋（包括缸蓋與缸頭）一般分為螺釘連接、螺紋連接、卡鍵連接、鋼絲連接、連體缸蓋、焊接缸蓋、銷釘連接、拉桿連接等形式。式中：dcp——支承面平均直徑，η——焊接效率，d1——螺紋內(nèi)徑（厘米），K——擰緊螺紋系數(shù)，K1——螺紋內(nèi)摩擦系數(shù)，[σ]——許用應(yīng)力，n——安全系數(shù)，式中符號(hào)同前。4.缸蓋材料缸蓋常用45#鋼等鍛造或鑄造毛坯。
也可以用HT20~40，HT25~47，HT30~54等灰鑄鐵等。5.缸蓋的技術(shù)要求缸蓋的活塞桿導(dǎo)向孔的配合精度一般為D4/dc4以上，如果需裝導(dǎo)向套，配合精度還應(yīng)高些，導(dǎo)向孔d與止口外徑D的不同心度不大于0.03mm；橢圓度、圓錐度不大于直徑公差的一半；光潔度不低于6級(jí)；端面A、B對(duì)軸線的不垂直度在直徑100mm上不大于0.04mm。導(dǎo)向套在活塞桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)起導(dǎo)向作用，它要求配合精度高，運(yùn)動(dòng)滑快、耐磨性好，并且能承受活塞桿因外力而引起的壓力、彎曲、沖擊、振動(dòng)和自重力等作用。有些液壓缸不設(shè)導(dǎo)向套，直接用缸蓋孔導(dǎo)向，這樣減少的零件數(shù)量，裝配也簡(jiǎn)單。但缸蓋易損壞，造成浪費(fèi)。1)普通導(dǎo)向套這是一種普通軸套。
安裝在密封圈與液壓缸的油腔之間，便于利用油腔的壓力油潤(rùn)滑導(dǎo)向套。在軸套上開有軸向通槽，這樣壓力油可流過通槽打開密封圈的唇邊，使其處于密封狀態(tài)。2)容易拆卸的導(dǎo)向套這種導(dǎo)向套裝在液壓缸的外部，用螺釘緊固在缸蓋上，容易拆卸。適用于工作條件惡劣，需經(jīng)常更換導(dǎo)向套的密封件而又不允許拆卸液壓缸的場(chǎng)合下。3)球面導(dǎo)向套它用球面與缸蓋接觸。因此，導(dǎo)向套可自動(dòng)調(diào)整位置，使導(dǎo)向套軸線始終與運(yùn)動(dòng)方向一致。這樣，不僅活塞桿運(yùn)動(dòng)滑快，而且導(dǎo)向套磨損也比較均勻。4)靜壓導(dǎo)向套液壓缸運(yùn)動(dòng)速度很高（達(dá)1000毫米/秒以上）時(shí)，或者往返頻率高、振動(dòng)大的場(chǎng)合，可采用靜壓導(dǎo)向套。它的活塞桿與導(dǎo)向套間有壓力油膜，不存在金屬之間的直接接觸。
而是在壓力油液中浮動(dòng)，所以摩擦系數(shù)很小，不容易磨損，剛性好，能吸收振動(dòng)，且活塞桿與導(dǎo)向套的同心度很高，但制造復(fù)雜，需要專用的靜壓系統(tǒng)。導(dǎo)向套的長(zhǎng)度對(duì)活塞桿、柱塞的支承剛性有很大影響。一般活塞桿的導(dǎo)向長(zhǎng)度約為桿徑的0.6倍。柱塞液壓缸立式放置時(shí)，它的導(dǎo)向長(zhǎng)度約為柱塞直徑的0.4~0.8倍，臥式放置時(shí)，為柱塞直徑的0.8~1.5倍。導(dǎo)向套常用鑄造青銅或耐磨鑄鐵，內(nèi)徑的配合精度一般為D4/dc4級(jí)，外徑在D4/dc4以上，表面光潔度為7~8級(jí)。緩沖裝置是為了防止或減少液壓缸運(yùn)動(dòng)時(shí)的沖擊。它通常是將最后要排回油箱的部分油液封閉起來，使其在狹窄的通路中流出，從而產(chǎn)生內(nèi)壓，以抵抗液壓缸運(yùn)動(dòng)的推力、慣性力和負(fù)載。
并通過節(jié)流作用，降低液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度。它包括間隙節(jié)流式、V形溝節(jié)流式和小孔節(jié)流式三種形式。液壓缸殘留的空氣有時(shí)不能自行排出，因此液壓裝置在工作中會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)、顫抖和爬行，并伴隨發(fā)生噪音，會(huì)影響機(jī)械的正常工作。為避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，除防止液壓系統(tǒng)混入空氣外，必要時(shí)還應(yīng)設(shè)置排氣裝置。水平放置的液壓缸，其排氣裝置應(yīng)設(shè)在缸筒兩腔端部的上方。液壓缸的活塞桿伸出時(shí)，常有灰塵污物或金屬粉末落在上面，當(dāng)活塞桿回縮時(shí)會(huì)將其帶進(jìn)液壓缸。這樣不僅會(huì)加劇相互運(yùn)動(dòng)表面間的磨損，有時(shí)還會(huì)研傷運(yùn)動(dòng)表面，使液壓元件無法工作。因此需要設(shè)置防塵裝置：防塵圈或防塵罩。防塵圈可用耐油橡膠、皮革、塑料或金屬材料等制造；防塵罩可防止污物落在活塞桿上。
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