专用卧式钻床液压系统的课程设计

液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。

液压缸的壁厚一般指缸体结构中最薄处的厚度。从参考文献可知，承受内压力的圆筒，其内应力的圆筒，其内应力分布规律因壁厚的不同而各异，一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。

当缸体壁厚与内径之比小于0.1时，称为薄壁缸体，薄壁缸体的壁厚按材料力学中计算公式:

PD,,(m) 2,,, ,,式中:缸体壁厚(m)

,P液压缸的最大工作压力(Pa) ,D缸体内径(m)

,,Pa缸体材料的许用应力() ,,

查参考文献[5]可得常见缸体材料的许用应力: 5,10Pa铸钢:=(1000,1100) ，,, 5,Pa无缝钢管:=(1000,1100)10 ，,, 5,10Pa锻钢:=(1000,1200) ，,, 5,10Pa铸铁:=(600,700) ，,, . .

63.75100.1，，PD选用铸钢作为缸体材料: ,,,,,0.00171.7mmm522110010，，,,,

在中低压机床液压系统中，缸体壁厚的强度是次要的，缸体壁厚一般由结构，工艺上的需要而定，只有在压力较高和直径较大时，才由必要校核缸体最薄处的壁厚强度。

当缸体壁厚与内径D之比值大于0.1时，称为厚壁缸体，通常按参考文献中第二强度理论计算厚壁缸体的壁厚:

，，,，0.4P,,D1,,,,,21.3,P,,,,,，， 56，，

1100100.43.75100.1，，，， ,,1,,,5621100101.33.7510，,，，,,，，

,0.00149m, ,1.49mm,

因此缸体壁厚应不小于1.7mm，又因为该系统为中低压液压系统，所以不必对缸体最薄处壁厚强度进行校核。

缸体的外径为:80+2*1.7=83.4mm 3.2.3液压缸工作行程的确定

液压缸的工作行程长度，可根据执行机构实际工作的最大行程来确定。以液压左滑台为例，因为左滑台的最大行程为150mm,由查参考文献液压缸活塞行程参数(GB2349-80)，选择液压缸的工作行程为160mm。 3.2.4缸盖厚度的确定

缸筒底部(即缸盖)有平面和拱形两种形式，由于该系统中液压缸工作场合的特点，缸盖宜选用平底形式，查参考文献可得其有效厚度t按强度要求可用下面两式进行近似计算:

PtDm,0.433()缸盖有孔时: 2,,,

PD2tDm,0.433()缸盖无孔时: 2,()Dd,,,20 ,式中:t缸盖有效厚度(m) ,Pa P液压缸的最大工作压力() . .

, 缸体材料的许用压力() ,Pa,, , 缸底内径(m) D2

, 缸底孔的直径(m) d0

查参考文献[5]缸盖的材料选用铸铁，所以: P 缸盖有孔时:tDm,0.433()2,,, t=10.2mm

PD2tDm,0.433()缸盖无孔时: 2,()Dd,,,20 t=18.972mm 缸盖的宽度:110mm 3.2.5最小导向长度的确定

当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到缸盖滑动支撑面中点的距离H称为最小导向长度，如果最小导向长度过小将使液压缸的初始挠度增大，影响液压缸的稳定性，因此设计时必须保证有一定的最小导向长度。 对一般的液压缸最小导向长度H应满足以下要求:

LDH,， 202 =120mm

式中:L-液压缸的最大行程

D-液压缸的内径 3.2.6缸体长度的确定

液压缸的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大于内径的20,30倍,即在本系统中缸体长度不大于2000-3000mm,现取缸体长度为450mm。

3.3液压缸的结构设计

液压缸主要尺寸确定以后，就进行各部分的结构设计。主要包括:缸. .

筒与缸盖的连接结构、活塞杆与活塞的连接结构、活塞杆导向部分结构、密封装置、缓冲装置、排气装置、及液压缸的安装连接结构等。 3.3.1缸筒与缸盖的连接形式

缸筒与缸盖的连接形式有多种，如法兰连接、外半环连接、内半环连接、外螺纹连接、拉杆连接、焊接、钢丝连接等。该系统为中低压液压系统，缸体材料为铸钢，液压缸与缸盖可采用拉杆式连接，该连接方式具有结构简单加工装配方便等特点。

3.3.2活塞

活塞在液体压力的作用下沿缸筒往复滑动，因此它于缸筒的配合应适当，即不能过紧，也不能间隙过大。设计活塞时，主要任务就是确定活塞的结构形式，其次还有活塞与活塞杆的连接、活塞材料、活塞尺寸及加工公差等。

(1)活塞的结构形式

活塞的结构形式分为整体活塞和组合活塞，根据密封装置形式来选用活塞结构形式，查参考文献活塞及活塞杆的密封圈使用参数，该系统液压缸中可采用O形圈密封。所以，活塞的结构形式可选用整体活塞，整体活塞在活塞四周上开沟槽，结构简单。

(2)活塞与活塞杆的连接

查参考文献活塞杆与活塞的连接结构分整体式结构和组合式结构，组合式结构又分为螺纹连接、半环连接和锥销连接。该系统中采用螺纹连接，该连接方式结构简单，在振动的工作条件下容易松动，必须用锁紧装置，多在组合机床上与工程机械的液压缸上使用。

(3)活塞的密封

查参考文献活塞与缸筒的密封采用O形圈密封活塞与缸体的密封采用O形圈密封，O形圈的代号为:64.5×4GB/T3452.1-1992。

查参考文献活塞与活塞杆的密封采用O形圈密封，因该系统为中低压液压系统(P),所以活塞杆上的密封沟槽不设挡圈,其沟槽尺寸与公,32Mpa

差由GB/T3452.3-98确定, O形圈代号为:48×7 G GB/T3452.1-92，具体说明从略。

(4)活塞材料

因为该系统中活塞采用整体活塞，无导向环结构，参考文献所以活塞材料可选用HT200,HT300或球墨铸铁，结合实际情况及毛坯材料的来源，.

.

活塞材料选用HT200。 (5)活塞尺寸及加工公差

查参考文献活塞的宽度一般取B=(0.6,1.0)D,缸筒内径为80mm,现取

B=0.6×80=48,活塞的外径采用f9,外径对内孔的同轴度公差不大于0.02mm,活塞的内孔直径D设计为48mm，精度为H8，查参考文献可知端面1

T对内孔D轴线的垂直度公差值按7级精度选取，活塞外径的圆柱度公差1 值按9级、10级或11级精度选取。外表面的圆度和圆柱度一般不大于外径公差之半，表面粗糙度视结构形式不同而各异。活塞的详细结构见附图。

3.3.3缸筒

缸筒材料一般要求有足够的强度和冲击韧性，对焊接的缸体还要求有良好的焊接性能，结合该系统中液压缸的参数、用途和毛坯的来源等，缸筒的材料可选用铸钢。在液压缸主要尺寸设计与计算中已设计出液压缸体壁厚最小厚度应不小于1.7mm，缸体的材料选用铸钢，查参考文献，缸体内径可选用H8、H9或H10配合，现选用H9配合，内径的表面粗糙度因为活塞选用O形圈密封取R为0.3,m，且需珩磨，缸筒内径的圆度和圆柱度a

可选取8级或9级精度具体结构见附图。