Q/HC企業(yè)標準Q/HC001-油缸設計規(guī)范-08-25發(fā)布-09-01實施XX公司發(fā)布目錄TOC\o"1-4"\h\z\u1范圍 12規(guī)范性引用文件 13油缸基本構成 14油缸分類 35油缸設計原則 36油缸總體結構設計 36.1油缸主參數確定 36.1.1工作壓力確定 46.1.2油缸缸徑確定 46.1.2.1根據載荷力和油缸工作壓力計算油缸缸徑 46.1.2.2根據油缸運行速度和油缸油液流量計算油缸缸徑 46.1.3油缸桿徑確定 46.1.3.1根據強度要求計算油缸桿徑 46.1.3.2根據速比要求計算油缸桿徑 56.1.4行程、安裝距確定 66.2油缸安裝形式確定 66.3油缸內部結構確定 76.3.1活塞與活塞桿連接方式 76.3.2導向套與缸筒連接方式 86.4油缸密封系統(tǒng)確定 96.4.1動密封 96.4.1.1活塞密封方式 96.4.1.2活塞桿密封方式 96.4.1.3防塵密封方式 106.4.2靜密封方式 106.5油缸支撐系統(tǒng)確定 116.5.1支撐環(huán)材料確定 116.5.2支撐環(huán)參數確定 146.5.2.1支撐環(huán)厚度確定 146.5.2.2支撐環(huán)寬度確定 146.6油缸其它裝置確定 176.6.1緩沖裝置確定 176.6.1.1恒節(jié)流型緩沖裝置 176.6.1.2變節(jié)流型緩沖裝置 186.6.1.3浮動自調節(jié)流型緩沖裝置 206.6.1.4彈簧緩沖裝置 246.6.1.5卸壓緩沖裝置 256.6.2排氣裝置確定 266.7油缸內部油路及其接口件確定 266.7.1油缸進出油方式確定 266.7.2油路接口件確定 266.8油缸裝配總圖繪制規(guī)范 266.8.1總圖中包括的內容 266.8.2總圖繪制規(guī)范 267油缸標準零件設計 287.1缸筒設計 287.2缸底設計 327.3 安裝法蘭設計 347.4鉸軸設計 357.5油路接口件設計 367.6活塞桿設計 377.6活塞設計 417.7導向套設計 447.8其它小件設計 468油缸總體設計 488.1油缸組裝 488.2裝配工程圖繪制 488.3零部件校核計算 48附錄A(規(guī)范性目錄)油缸主要參數優(yōu)選表 49附錄B(規(guī)范性目錄)油缸常見材料性能及規(guī)格優(yōu)選表 49附錄C(規(guī)范性目錄)缸徑桿徑優(yōu)選表 52附錄D(規(guī)范性目錄)油缸標準零件命名規(guī)范 53附錄E(規(guī)范性目錄)圖號編制規(guī)定 63附錄F(規(guī)范性目錄)設計用螺紋規(guī)格 64附錄G(規(guī)范性目錄)環(huán)縫焊焊接坡口設計規(guī)范 65附錄H(規(guī)范性目錄)油缸標準零件技術要求 66附錄I(規(guī)范性目錄)產品圖樣設計補充規(guī)定 68油缸設計規(guī)范1范圍本標準規(guī)定了油缸設計的基本構成、分類、設計原則、總體結構設計、零件設計及關鍵零件強度校核方法。本標準適用于公司一般用途油缸設計,特殊用途油缸可參考執(zhí)行。2規(guī)范性引用文件下列文件中的條款經過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件,其隨后所有的修改單(不包含勘誤的內容)或修訂版均不適用于本標準,然而,鼓勵根據本標準達成協(xié)議的各方研究是否適用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本適用于本標準。GB/T321優(yōu)先數和優(yōu)先系數GB/T7938-1987液壓缸及氣缸公稱壓力系列GB/T2349-1980液壓氣動系統(tǒng)及元件—缸活塞行程系列GB/T6403.1-1986球面半徑GB/T3452.1-液壓氣動O形橡膠密封圈第一部分:尺寸系列及公差GB/T3452.3-液壓氣動O形橡膠密封圈溝槽尺寸GB/T2350-1980活塞桿外接螺紋尺寸系類GB/T15622-液壓缸試驗方法JB/T10205-液壓缸技術條件GB/T2348-1993液壓氣動系統(tǒng)及元件—缸內徑及活塞桿外徑QB/HC00-液壓缸設計計算3油缸基本構成見圖1。油塊油口油座閥座安裝法蘭缸底缸筒油路接口件鉸軸桿頭桿尾桿體活塞靜密封防塵密封活塞桿密封油塊油口油座閥座安裝法蘭缸底缸筒油路接口件鉸軸桿頭桿尾桿體活塞靜密封防塵密封活塞桿密封導向套防水密封導向套靜密封靜密封導向套防水密封導向套靜密封靜密封缸體缸體油咀油咀活塞桿活塞桿活塞活塞油缸油缸活塞密封導向套活塞密封導向套動密封動密封密封系統(tǒng)密封系統(tǒng)支撐系統(tǒng)支撐系統(tǒng)緩沖裝置緩沖裝置其它裝置其它裝置排氣裝置排氣裝置圖14油缸分類按油缸的使用功能兼顧油缸的使用工況,將油缸分為以下6類。見表1。表1油缸類別類別特點實例支撐油缸工作時負載、行程變化小、速度較慢臂架油缸、變幅油缸、頂升油缸、舉升油缸、伸縮油缸、提升油缸等支腿油缸承受主機重量、保壓、工作時行程變化小、多為球頭形式、承受較大偏載支腿油缸、垂直支腿油缸等推拉油缸往復、快速、定行程、工況惡劣、要求緩沖主油缸、擺閥油缸、挖機油缸(動臂油缸、斗桿油缸、鏟斗油缸、推土鏟油缸)等轉向油缸用于改變主機零部件的位置或方向轉向油缸、鏟刀擺動油缸、旋轉油缸等輔助油缸在主機工作前、后工作,工作中不工作支腿展開油缸、支腿伸縮油缸、水平油缸等特殊油缸不能歸入上述五類之外的油缸,如單作用缸(彈簧回程)、柱塞缸(自重回程)、多級缸等前置頂油缸、減振油缸、增壓缸、推板油缸5油缸設計原則油缸設計按以下原則:a)滿足工況和安裝要求;b)滿足作用力、行程、速度要求;c)零部件有足夠的強度、剛度,滿足使用壽命和可靠性要求;d)密封可靠;e)充分考慮零件加工和裝配工藝性;f)安裝、維修方便;g)油缸性價比高;h)輕量化設計;i)標準化設計。6油缸總體結構設計6.1油缸主參數確定主要確定的油缸主參數包括:工作壓力、缸徑、桿徑、行程和安裝距。6.1.1工作壓力確定根據系統(tǒng)壓力和負載需要計算油缸的工作壓力,再按照《油缸主要參數優(yōu)選表》(附錄A)確定油缸設計的工作壓力。6.1.2油缸缸徑確定6.1.2.1根據載荷力和油缸工作壓力計算油缸缸徑其中:F—載荷力,N;Pn—油缸工作壓力,MPa;D—油缸缸徑,mm6.1.2.2根據油缸運行速度和油缸油液流量計算油缸缸徑其中:Q—進入油缸無桿腔的流量,L/min;v—油缸運行速度,mm/s;D—油缸缸徑,mm將計算出的油缸缸徑值圓整為《油缸主要參數優(yōu)選表》(附錄A)中油缸缸徑優(yōu)選值。6.1.3油缸桿徑確定6.1.3.1根據強度要求計算油缸桿徑a)穩(wěn)定狀態(tài)下活塞桿僅受軸向載荷,活塞桿直徑按拉、壓強度計算油缸桿徑d:式中:F—載荷力,N;［σs］—材料的許用屈服應力,MPa,;n—安全系數,n1.4;d—油缸桿徑,mmb)當活塞桿受到較大彎曲作用時,則按壓彎強度聯(lián)合計算油缸桿徑d:式中:σ—活塞桿所受應力,MPa;A—活塞桿截面積,mm2,其中:實心活塞桿空心活塞桿—活塞桿外徑,mm—活塞桿空心直徑,mm—活塞桿最大撓度,mm,,其中:F—載荷力,N;L—活塞桿完全伸出時,其外伸長度,mm;E—彈性模量,MPa,碳鋼彈性模量取為2.06×105;I—慣性矩,mm4,其中:實心活塞桿空心活塞桿W—活塞桿斷面的抗彎模量,mm3,其中:實心活塞桿空心活塞桿6.1.3.2根據速比要求計算油缸桿徑式中:—速比,即油缸兩端面積比,可按速比表進行選取。將計算出的桿徑值圓整為《油缸主要參數優(yōu)選表》(附錄A)中油缸桿徑優(yōu)選值。6.1.4行程、安裝距確定6.1.4.1油缸行程根據主機所要求的動作距離確定,推薦選用附錄A中的《油缸主要參數優(yōu)選表》中行程優(yōu)選值。6.1.4.2安裝距由油缸在主機上安裝要求確定,與油缸各零部件的長度尺寸相適應。6.2油缸安裝形式確定根據公況及其安裝環(huán)境選擇合適的油缸安裝形式,常見的共6種,見表二。表2油缸安裝方式安裝方式特點應用耳環(huán)式耳環(huán)內可配軸套或關節(jié)軸承,油缸可在垂直面內擺動;有頭部耳環(huán)、尾部耳環(huán)、兩端耳環(huán)三種形式,尾部耳環(huán)型活塞桿受彎曲作用較大。應用最為廣泛法蘭式包括頭部法蘭、中間法蘭、尾部法蘭;形狀有方形和圓形兩種;頭部法蘭型安裝時,安裝螺釘受拉力較大;尾部法蘭型安裝螺釘受力較小。廣泛應用于主機支腿油缸等。鉸軸式包括頭部鉸軸、中間鉸軸、尾部鉸軸;采用頭部鉸軸時,活塞桿受彎曲作用較小;中間鉸軸型次之;尾部鉸軸型最大。主要用于起重機油缸、環(huán)衛(wèi)車輛油缸、樁機油缸等。球頭式油缸可在一定空間范圍內擺動;能減少作用面不平整對油缸的影響。桿端球頭大量用于支腿油缸;缸底端球頭用于泵車擺閥油缸及TG型套筒缸?？ú凼脚c主機部件采用卡環(huán)連接。主要用于泵車主油缸等。底座式包括徑向底座、軸向底座、切向底座;徑向底座型油缸受傾翻力矩較小;其余兩種較大。主要用于轉向油缸等。6.3油缸內部結構確定6.3.1活塞與活塞桿連接方式a)螺紋連接常見的一種連接方式。防松措施采用將緊定螺釘涂抹螺紋緊固膠后鎖緊活塞。此種防松方法的缺點是配鉆時產生的碎屑不易清洗,建議采用《內螺紋式活塞防松的兩種新方法》中提到的兩種防松措施。b)卡鍵連接制造安裝簡單方便;卡鍵的使用會影響活塞桿的局部強度,需校核卡鍵槽強度;制造時應嚴格控制各配合零件的長度尺寸,以免使得裝配時活塞與卡鍵之間出現間隙或配合過緊現象;此種連接方式一般在桿徑較大時采用。如圖2所示。圖2c)整體結構當缸徑較小、缸徑與桿徑的相差不大、活塞桿較短時采用;整體強度較前兩種好;減少了零件數量,利于加工。如圖3所示。圖36.3.2導向套與缸筒連接方式a)卡鍵連接結構緊湊,重量輕;安裝時注意避免密封圈被卡鍵槽及油孔邊緣擦傷;設計時請參考《內卡鍵連接式液壓油缸的優(yōu)化設計》一文。b)螺紋連接在中小油缸中使用廣泛;缸筒上的安裝螺紋加工時確保與缸筒內孔同心,裝配時注意防止密封圈扭曲和被螺紋刮傷;設計時請參考《螺紋連接式缸筒與導向套設計及加工注意點》。c)螺紋壓蓋連接結構簡單,易保證裝配后的活塞桿與缸筒內孔同心;因增加螺紋壓蓋,徑向尺寸稍大。如圖4所示。圖4d)法蘭連接結構較簡單,易加工,易裝卸,使用廣泛;徑向尺寸大,缸筒需增加焊法蘭工序,用厚料時原材料浪費大,成本較高。如圖5所示。圖56.4油缸密封系統(tǒng)確定油缸密封系統(tǒng)由動密封和靜密封兩部分組成。6.4.1動密封動密封包括活塞密封和活塞桿密封兩類。6.4.1.1活塞密封方式見表3。表3活塞密封方式油缸類型密封方式應用場合實例支撐油缸U形圈+格萊圈單向保壓嚴格SUMPS+CKW山形圈雙向保壓、尺寸緊湊SZHTPM-5山形圈+U形圈行程特別長的油缸SZHTPM-5+SUMPS支腿油缸U形圈+格萊圈單向保壓嚴格SUMPS+CKW山形圈雙向保壓、尺寸緊湊SZHTPM-5雙U形圈(靠背裝)雙向保壓、大缸徑SUMPS+SUMPS推拉油缸格萊圈高壓、高速CKW組合圈高壓、高速、工況惡劣SZHSPGW-4轉向油缸格萊圈高壓、高速CKW組合圈高壓、高速、工況惡劣SZHSPGW-4山形圈雙桿雙作用油缸SZHTPM-5輔助油缸格萊圈高壓、高速CKW雙U形圈(靠背裝)雙向保壓、大缸徑SUMPS+SUMPS特殊油缸U形圈單作用缸、增壓缸SUMPS格萊圈多級缸CKW6.4.1.2活塞桿密封方式見表4。表4活塞桿密封方式使用條件密封方式實例P≤16MPaY形圈CKG16MPa＜P≤25MPaY形圈+斯特封CKG+CKP＞25MPaY形圈+擋圈+斯特封CKG+F4+CKS當對摩擦力要求極其嚴格,例如伺服缸;動作頻率快、性能要求高,例如精密機床用油缸;工作行程較短時,經常采用串聯(lián)斯特封的形式,如”CKS+CKS”。當大型油缸承受高壓、高溫、重載,工作環(huán)境惡劣,對速度穩(wěn)定性要求不高時,采用V形密封件,如大型冶金設備用油缸。6.4.1.3防塵密封方式見表5。表5防塵密封方式防塵方式圖例特點應用無骨架防塵圈結構簡單,安裝方便,成本低,但易發(fā)生翻轉,防塵效果欠佳一般安裝在桿頭或缸底孔內用于軸套防塵骨架防塵圈結構簡單,安裝方便,成本較高工作環(huán)境較差情況下使用,如挖機油缸雙作用防塵圈結構簡單,安裝方便,成本低,并兼有密封功能工作環(huán)境較好情況下使用,與串聯(lián)斯特封組合使用,效果尤佳防塵罩防塵效果好,成本低用于粉塵多的地方6.4.2靜密封方式見表6。表6靜密封方式類型方式活塞靜密封裝1個O形圈,空間足夠時,裝2個導向套靜密封工作壓力＜16MPa時,裝1個,空間足夠,裝2個;工作壓力≥16MPa時,加裝擋圈。導向套防水密封螺紋式導向套,在退刀槽處采用1個O形圈作防水密封;卡鍵式導向套,在卡鍵擋圈上設計1個O形圈作防水密封。國外油缸的靜密封大量采用一種啞鈴形密封件,倒8字形,其實質是兩個O形圈固結在一起,不用加擋圈,裝配時不會在溝槽里發(fā)生扭轉,穩(wěn)定性好,密封性能好,成本較低,設計時可考慮采用。6.5油缸支撐系統(tǒng)確定6.5.1支撐環(huán)材料確定油缸支撐系統(tǒng)由活塞支撐和活塞桿支撐兩部分組成。常見的支撐環(huán)材料見表7。表7常見支撐環(huán)材料材料名稱特征應用聚甲醛耐疲勞強度、剛性高于一般尼龍,強度、硬度較高。自潤滑性、耐磨性、尺寸穩(wěn)定性較好,吸收雜質顆粒的能力較夾布強,但不及聚四氟乙烯,不耐高溫,價格低。油缸中應用較普遍,可承受一定的載荷,無潤滑或少潤滑條件下仍能工作。夾布酚醛機械性能高,耐油性好,熱穩(wěn)定性好,使用溫度廣(-40~135C),但沖擊韌性低,質脆。用于重載荷、油溫較高、活塞桿表面經過熱處理的油缸中,一般在有潤滑的條件下使用。填充聚四氟乙烯(F-4)自潤滑性好,耐熱,耐寒(-180~250C),摩擦系數極小,機械性能低,剛性差,流動性大,可吸附一定的顆粒。用于輕載荷、側向力不大、行程較短、動作頻率較快、性能要求較高的場合,常作為油缸輔助支撐。鑄造銅合金(ZQAL9-4等)強度高,耐磨性、耐蝕性好,成本高用于重載、長行程、偏載大、性能要求高的油缸球磨鑄鐵(QT450等)強度高,耐磨性好,成本較低,但因其鑄造缺陷問題,易對油液形成污染重載荷、尺寸要求較緊湊的油缸中使用。無油軸承(三層復合自潤滑材料)該材料以鋼板為基體,青銅為中間層,以塑料為表面的自潤滑材料,既有金屬的剛性,又有塑料的自潤滑性,尺寸穩(wěn)定,干摩擦性能好,強度高,耐磨用在性能較高的場合(例如挖機油缸),可有效地克服因支撐環(huán)材料而造成的爬行抖動。降低啟動壓力,是替代非金屬支撐環(huán)的理想材料。設計時,應根據油缸實際使用工況選擇支撐環(huán)材料。a)工作時側向受力且缸徑≥360時,應在活塞外圓表面堆銅焊。如圖6所示。圖6(1環(huán)形墊圈槽,2活塞本體,3銅熔焊鍍層,4內螺紋,5焊接工藝環(huán)槽)其制造工藝包括以下步驟:在活塞本體外圓表面車環(huán)形墊圈槽和焊接工藝環(huán)槽;(2)在焊接工藝環(huán)槽上采用銅焊粘結劑和銅條在火焰槍的高溫條件下進行焊接,焊接溫度達到銅的熔點溫度,從而在焊接工藝環(huán)槽內形成一層銅熔焊鍍層,并使銅熔焊鍍層高于活塞本體外圓表面0.8mm-1.2mm(優(yōu)選1mm);(3)經過精加工,使銅熔焊鍍層表面光清潔度達到設計要求;(4)在環(huán)形墊圈槽中安放起密封作用的橡膠墊圈。焊接工藝環(huán)槽的結構如圖7所示。圖7采用銅條焊層的活塞外圓表面的承載能力是一般普通支承環(huán)的8倍,普通聚四氟乙稀材料支承環(huán)支承能力約為15N/mm2,采用銅條焊層處理技術后的承載能力達到120N/mm2。這種加工工藝使活塞表面成功獲得一層單邊厚度約3mm的銅材料組織結構,不論偏載的情況有多復雜,都能徹底解決液壓缸在運行時拉傷缸筒的問題,大大延長油缸的使用壽命。b)工作時側向受力且桿徑≥200時,應考慮采用內嵌銅套式導向套。如圖8、9所示。圖8(1緊定螺釘,2螺紋,3內嵌銅套,4密封墊圈槽,5支撐環(huán),6固定螺孔)圖9(6緊定螺孔,13半圓形螺旋油槽,12導向套本體)如圖8、9所示,導向套本體內壁設有內嵌銅套,內嵌銅套外端設有緊定螺釘,內嵌銅套內表面設有螺旋油槽,內嵌銅套內表面的螺旋油槽截面為半圓形,螺距、槽深分別優(yōu)先為24mm,0.8mm。其制造工藝包括以下步驟:(1)按圖紙要求加工好導向套本體;(2)按圖紙要求加工青銅套,注意內孔應留0.4-0.5mm左右的精加工量,外圓注意控制好尺寸,保證與導向套本體為過盈或過渡配合。(3)用油壓機將銅套壓人導向套本體內,端面打緊定螺釘;(4)精車銅套內孔,拉螺旋油槽。由于內嵌銅套內表面的螺旋油槽內充滿了潤滑油,對活塞桿和內嵌銅套的相對運動起到了潤滑作用,減少了活塞桿與內嵌銅套內表面之間的摩擦力,減少了活塞桿、內嵌銅套和支撐環(huán)的單邊磨損,削弱了單邊磨損效應;消除了滑動面間的斷油現象,解決了液壓油缸在側向載荷作用下的爬行和抖動問題,提高了活塞桿的最大載荷。c)工作時側向受力且桿徑＜200時,可考慮采用SF-1無油軸承,特別是當桿徑小時,安裝較方便。6.5.2支撐環(huán)參數確定6.5.2.1支撐環(huán)厚度確定非金屬支撐環(huán)的厚度一般為2.5mm,銅支撐環(huán)厚度一般取5mm。6.5.2.2支撐環(huán)寬度確定支撐環(huán)寬度的計算公式為:式中:T—導向環(huán)寬度,mm;f—安全系數,一般取2-3;d—活塞桿直徑,mm;pr—材料承載能力,N/mm2;常見非金屬支撐環(huán)材料的Pr值:填充聚四氟乙烯-15;聚甲醛-60;酚醛夾布-90Fc—側向載荷,mm,a)對于細長油缸,側向載荷主要由撓度引起L1—油缸最小導向長度,mm,;S—油缸工作行程,mm;D—油缸缸徑,mm;其它參數參照6.1.3.1b)b)對于活塞桿為球頭或耳環(huán)(內裝關節(jié)軸承)式時,Fc≈Fsin15°=0.26F。c)對于活塞桿為耳環(huán)(內裝襯套)式時,它的側向載荷主要由以下兩部分組成:1.耳環(huán)孔與銷軸間隙引起的側向力見圖10。圖10由圖10能夠得出:δ—單邊間隙,mm;F—載荷力,N;L—耳環(huán)寬度,mm由上式能夠看出:側向力的大小與載荷、間隙成正比,與耳環(huán)寬度成反比。因此設計加工時,在保證安裝方便的前提下,應盡量減少間隙、增加耳環(huán)寬度,以減少側向力。2.耳環(huán)孔中心與活塞桿中心不垂直引起的側向力見圖11。圖11由圖11能夠得出:F—銷軸對耳環(huán)的力,N;Fz—軸向分力,N;β—耳垂直度誤差偏角,°由上式能夠看出:側向力與誤差偏角成正比,因此設計加工時,垂直度誤差應控制在0.05-0.1,以減少側向力。當耳環(huán)與活塞桿采用焊接時,耳環(huán)孔因留加工余量,待焊接后,以活塞桿為基準加工到位;當耳環(huán)與活塞桿采用螺紋連接時,應控制螺紋加工精度為6-7級,必要的時候,添加定位止口配合以保證垂直度要求。如圖12所示。圖121活塞桿2耳環(huán)添加定位止口的另外一個好處是:改進耳環(huán)的受力狀況。當耳環(huán)由于偏載而受到較大彎矩作用的時候,把危險截面由原來的螺紋退刀槽A面轉移到了定位止口B面,大大提高了耳環(huán)的抗彎強度。綜上所述:一般地,當導向套或活塞長度尺寸足夠時,支撐環(huán)寬度應盡量取大值,且至少安排兩道。為少支撐環(huán)種類規(guī)格,增強通用性,現規(guī)定如下:對于活塞支撐部分,見表8:表8活塞支撐環(huán)推薦寬度缸徑寬度40、50、636.170、80、90、100、1109.4125、140、150、160、18014.7200、22019.7250、280、32024.7360以上29.7(銅支撐環(huán))或堆銅焊對于活塞桿支撐部分,見表9:表9活塞桿支撐環(huán)推薦寬度桿徑寬度20、22、25、28、32、366.1或SF-1無油軸承40、45、50、56、63、70、809.490、100、110、12514.7140、16019.7或SF-1無油軸承180、200、22024.7或鑲銅套250以上鑲銅套注:銅套的材料為ZCuAL10Fe3(ZQAL9-4)或ZCuPb10Sn10。6.6油缸其它裝置確定油缸其它裝置由緩沖裝置和排氣裝置兩部分組成。6.6.1緩沖裝置確定當活塞速度達到0.1-0.3m/s時,能夠考慮設置緩沖裝置;當活塞速度大于0.3m/s時,必須設置緩沖裝置。根據緩沖過程中油液通道是否改變其節(jié)流面積,緩沖裝置常分為恒節(jié)流型,變節(jié)流型和自調節(jié)流型三大類,其中恒節(jié)流型應用最為普遍。6.6.1.1恒節(jié)流型緩沖裝置恒節(jié)流型緩沖裝置包括以下兩種:a)圓柱頭環(huán)隙緩沖裝置見圖13。圖13工作原理:當開始進入導向套凹腔時,緩沖腔油液只能經過間隙δ擠壓出去。因此,活塞受到一個很大的阻力,缸的運動速度減慢。這種緩沖裝置的特點是:結構簡單,開始緩沖時效果顯著,但整個緩沖過程中緩沖效果逐漸減弱;對零部件的加工精度要求高,特別是δ值既不能太大也不能太小,太大無緩沖效果,太小則緩沖柱塞容易”憋勁”。適用于慣性較小、速度較低的場合。設計時,一般取δ=0.1,其它緩沖參數按《油缸緩沖設計計算》進行設計選取。b)單向節(jié)流閥緩沖裝置見圖14。圖14工作原理:當緩沖柱塞進入缸蓋內孔時,排油腔被封堵,油液只能經過節(jié)流閥排油,排油腔緩沖壓力升高,使活塞制動減速。調節(jié)節(jié)流閥的通流面積,能夠改變回油流量,從而改變活塞速度。單向閥的作用是當活塞返程時,能迅速向油缸供油,以避免活塞推力不足而啟動緩慢或困難的現象發(fā)生。由于安裝了節(jié)流閥,制動力可根據負載進行調節(jié),因此適用范圍廣。但它同樣有圓柱形環(huán)隙式緩沖裝置的缺點,且加裝了單向節(jié)流閥,成本較圓柱頭環(huán)隙緩沖裝置高。設計時,緩沖柱塞與缸蓋應為滑動配合,δ值應較圓柱頭環(huán)隙緩沖裝置小。在系列化的油缸設計中,由于事先無法知道活塞的運行速度以及運動部分的質量和載荷,因此為了使結構簡單,降低成本,多采用恒節(jié)流型緩沖裝置。特別是單向節(jié)流閥緩沖裝置,應用更為普遍,如力士樂油缸。圖14為這種裝置在拖泵擺閥油缸上的應用。6.6.1.2變節(jié)流型緩沖裝置在恒節(jié)流緩沖裝置的基礎上,為了使節(jié)流面積隨緩沖行程的增大而減小,使動能的吸收更加均勻,經過改進緩沖柱塞,可實現變節(jié)流緩沖。常見的主要有拋物線、銑槽、圓錐形、雙圓錐形、兩級緩沖、多級缸筒、多孔柱塞等結構型式。見圖15。拋物線(b)銑槽(c)階梯形(d)圓錐形(e)雙圓錐形(f)兩級緩沖(g)多孔缸筒(f)多孔柱塞圖15其中,(a)拋物線緩沖效果最好,需要數控機床或仿形車床加工,成本較高,應用較少;(b)節(jié)流槽形,直接由銑床銑出,加工方便,應用較多;(c)階梯形,車床上車出三個臺階,加工方便,緩沖壓力峰值較小,不及恒節(jié)流圓柱形的一半,國外Parker油缸無桿腔緩沖經常采用;(d)圓錐形,緩沖效果和階梯型差不多,應用較少;(e)雙圓錐形,緩沖效果好于圓錐形,挖機油缸上經常采用;(f)多孔缸筒和(g)多孔柱塞用于對精度要求更高的液壓設備,合理布置小孔的數量和各排間的距離,緩沖效果可更接近于理想拋物線的水平。其中(g)多孔柱塞的原理已應用于我司客戶重慶新明和的產品設計中,并加以改進,后面將做重點介紹。圖16為節(jié)流槽和雙圓錐形組合的變節(jié)流型在挖機油缸上的應用。圖16從圖16能夠看出,緩沖銷的形狀為雙圓錐形,而且銑出3條軸向溝槽,節(jié)流面積隨緩沖行程的增大而逐漸減小,緩沖壓力變化較平穩(wěn),緩沖效果較好。在重慶新明和油缸設計中,采用了一種新型的節(jié)流型緩沖裝置,見圖17。圖17這種新型的節(jié)流緩沖機構,根據應用場合的不同可設計成恒節(jié)流緩沖與變節(jié)流緩沖兩種型式,如圖17,在圖17a中,當活塞3向缸蓋7方向運動時,緩沖塊5在擋圈6和彈簧4的作用下也隨著活塞3向缸蓋方向運動。當緩沖塊與缸蓋平面復合時,無桿腔內形成緩沖油腔。被封閉的油液只能從節(jié)流孔排出,從而實現節(jié)流緩沖。圖17b是在圖17a的基礎上加以改進的,在緩沖塊的進油管上增設小孔,當活塞3向缸蓋7方向運動時,經過改變節(jié)流孔的數量來改變節(jié)流面積,從而達到變節(jié)流的效果。從圖17能夠看出,當活塞反向運動時,活塞也不會因推力不足而產生起動緩慢或困難的現象。新型節(jié)流型緩沖裝置的特點:①采用圓錐形彈簧與變節(jié)流緩沖結構。圓錐形彈簧與圓柱形彈簧相比,具有較大的橫向穩(wěn)定性。振動頻率是變值,可防止共振現象的產生。避免了出現壓力脈沖和過高的緩沖腔壓力峰值,使壓力的變化為漸變過程;②結構緊湊。由于圓錐形彈簧的可壓縮性,節(jié)省了傳統(tǒng)緩沖柱塞的橫向尺寸,減少了緩沖行程。這一特點在結構較緊湊的工程液壓缸中有非常大的優(yōu)勢;③從圖17能夠看出,這種緩沖裝置結構簡單,加工性優(yōu)良,成本低。在以后的油缸設計中,此種緩沖裝置能夠大力推廣。6.6.1.3浮動自調節(jié)流型緩沖裝置一般有如下三種結構:浮動圈式緩沖結構見圖18。圖18如圖18(a)所示,浮動圈式緩沖結構主要由緩沖柱塞、浮動圈、卡鍵、缸蓋等組成。浮動圈為一圓環(huán),采用青銅或40Cr制成,外徑比缸蓋內孔小1mm,厚度比安裝槽小1mm,能夠徑向和軸向浮動。緩沖柱塞為圓錐形,并銑有多條縱向斜槽,斜槽深度由前向后逐漸遞減,斜槽數一般為3條,材料應具有一定的硬度,一般采用40Cr經表面淬火處理得到。浮動圈內徑與緩沖柱塞外徑滑配。如圖18(b)、(c)所示,當緩沖柱塞1的頭部剛進入浮動圈2內時(A向移動),節(jié)流面積較大,浮動圈2尚未移動,Pc壓力很低,此時,緩沖柱塞1因慣性力的作用繼續(xù)前進,緩沖腔壓力Pc隨之上升,當Pc值達到一定數值以后,浮動圈2軸向移動,隨即靠位在缸蓋5的臺肩上,若活塞動能尚未被大部吸收,則緩沖柱塞繼續(xù)伸入浮動圈2內,使油液幾乎全部經過斜槽排出,節(jié)流面積因斜槽深度的變化逐漸縮小,Pc值較平緩地維持在相應的數值間,活塞動能大量而均勻地被吸收,直至緩沖過程結束。當活塞反向運動時,見圖18(a)、(b)所示B向移動,工作壓力油將緩沖柱塞1和浮動圈2一齊推動,浮動圈2被推開后,油液不但經過斜槽,還經過浮動圈的徑向浮動間隙和卡鍵的小孔流入缸筒,推動活塞,加速了返程運動的啟動,從而可取消恒節(jié)流型緩沖裝置中的快速補油單向閥。在液壓系統(tǒng)中,因各種因素會引起油液溫度的升高,從而油液粘度隨之發(fā)生較大的減小,油液粘度下降后吸收能量會顯著減少,為此,恒節(jié)流型緩沖器和變節(jié)流型緩沖裝置的緩沖性能均會明顯下降;與此顯著不同的是浮動自調節(jié)流型緩沖裝置,油液粘度變化因素對其緩沖性能的影響很小,這是因為浮動圈的移動是取決于一定的Pc值。油液稠也好,稀也好,不達到一定的Pc值浮動圈2不移動,只有浮動圈2移動后才真正進一步產生緩沖作用,也就是緩沖柱塞真正開始了有效行程Sc,浮動圈2的移動快慢、時間、隨負載不同,而具一定的自動調節(jié)作用。浮動圈式緩沖結構廣泛用于無桿腔的緩沖中,例如挖機油缸。浮動襯套式緩沖結構見圖19。圖19如圖19所示,與傳統(tǒng)圓柱頭環(huán)隙緩沖裝置相似,只是緩沖柱塞被浮動襯套取代。浮動襯套外徑與端蓋孔滑動配合,內徑與活塞桿由較大間隙存在(單邊0.5mm),且軸向尺寸也比襯套安裝槽尺寸短1mm,使浮動襯套在活塞桿上可沿徑向和軸向作小范圍的運動。浮動襯套左端是光整平面,右端有若干通油槽。工作原理:當活塞向左運動進入緩沖行程時,經過端蓋與浮動襯套上的圓角,使浮動襯套自動對中,進入端蓋。進入端蓋后,油液只能經過襯套與活塞桿的間隙流出,使緩沖腔壓力上升,推動襯套向左運動,左端面與活塞桿臺階端面貼合,阻斷襯套與活塞桿間的油液流動,使油液只能從襯套與端蓋間的緩沖節(jié)流間隙流過,達到預期的緩沖效果。反向啟動時,油液從左腔進入液壓缸,液壓力首先推動襯套向右運動,襯套右端貼在活塞上,油液可流經襯套與活塞桿的間隙,從襯套右端上的通油槽流入緩沖腔,實現反向快速啟動。浮動襯套結構如圖20。圖20c)帶單向密封圈的浮動襯套式緩沖結構見圖21。圖21如圖21所示,增加了一個單向密封圈,活塞桿上開有楔形溝槽,溝槽寬度相對于密封圈寬度是大很多的,單向密封圈的外徑與浮動襯套內徑配合,內徑與活塞桿溝槽有較大間隙,可在溝槽內運動,浮動襯套左端開有通油槽。工作原理:進入緩沖行程后,油液經過襯套和單向密封圈與活塞桿的間隙流出,緩沖腔壓力上升,從而推動單向密封圈向右運動緊貼在溝槽右側楔形面上,油液流動受阻,只能經過襯套與端蓋間的緩沖節(jié)流通道流出。反向啟動時,油壓先推動單向密封圈向左運動,打開浮動襯套與活塞桿形成的通油道,實現快速啟動。圖22為這種緩沖結構在挖機動臂油缸上的應用。圖22綜上所述,浮動自調節(jié)流型緩沖裝置有如下特點:1.有浮動件。浮動件可在徑向及軸向作適當的運動。在徑向的運動,可用來彌補油缸因制造、使用出現的不同軸誤差。2.浮動件沿軸向運動到兩個極限位置,可改變油路的通斷情況,起著傳統(tǒng)緩沖結構中的單向閥作用。3.采用傳統(tǒng)緩沖結構的節(jié)流緩沖原理,可用原有成熟的緩沖設計方法。4.只要將襯套加工成不同的節(jié)流形式,如變截面的槽,沿軸向鉆若干節(jié)流孔等,就可達到不同的緩沖效果。設計、加工都極便利,且可靠。在設計時,應注意:1.由于存在較大徑向間隙,應考慮浮動件進人緩沖行程的引導問題,解決浮動件的自動對中,浮動件與缸蓋的倒角高度應大于單邊徑向間隙。2.浮動件與安裝部位的間隙應適中,間隙太小,不能有效地補償不同軸及解決反向啟動問題,不利于充分發(fā)揮浮動緩沖的優(yōu)勢。間隙過大,不但會使浮動件進入緩沖行程時的引導出現困難,也會在緩沖起始過程中,浮動件作單向閥使用的單向關閉時間延長,影響緩沖有效行程。間隙一般取單邊0.5mm。3.進人緩沖行程時,浮動件需沿軸向運動一定距離后,才能切斷浮動間隙內的流動,進入緩沖節(jié)流,這時活塞已有一定位移,也就是說,浮動緩沖的上述優(yōu)點,是在略有犧牲緩沖行程的基礎上獲得的。為此,進行緩沖設計時,浮動緩沖結構的緩沖行程應比傳統(tǒng)緩沖結構的行程長一些。正式由于浮動緩沖的上述優(yōu)點,要求在今后設計中,盡量采用此種緩沖結構。除了節(jié)流型緩沖裝置外,常見的還有彈簧緩沖裝置和卸壓緩沖裝置,下面作簡要介紹。6.6.1.4彈簧緩沖裝置節(jié)流型緩沖裝置和彈簧緩沖裝置都是利用能量轉換方法來實現緩沖,不同的是,節(jié)流型緩沖裝置是將動能轉換成油液的熱能,再隨油液流動流回油箱;而彈簧緩沖裝置則是動能轉換成彈簧壓力能。由于活塞的運行速度以及運動部分的質量和載荷一般很大,因此,需要彈簧有很大的剛度,才能盡可能多的吸收掉動能,這必然給裝配帶來困難;在實際應用中,因負載等工作參數及使用條件、環(huán)境等的不可預知性,很難對彈簧參數進行精確計算,彈簧的緩沖效果同樣不可預知;由于國內彈簧材料以及熱處理等方面的缺陷,彈簧緩沖裝置的壽命一般很短。因此,在設計中除客戶要求(并提供彈簧相應參數)外,盡量不要采用。6.6.1.5卸壓緩沖裝置當活塞運動到終端,使油缸高壓腔油液流回油箱的緩沖方法,稱為卸荷緩沖法,見圖23。如圖23所示,當活塞4向左側運動時,且活塞4左側端面未經過節(jié)流孔1,無桿腔泄壓,腔內壓力無法打開單向閥2,從而油液無法從節(jié)流孔1經過油管抵達緩沖腔3,此時無桿腔無緩沖效果。但當圖示位置活塞4右側端面經過節(jié)流孔1時,有桿腔油液壓力大于單向閥的開啟壓力,(單向閥的開啟壓力一般設定很小的壓力值具體根據系統(tǒng)壓力而定)。單向閥2開啟,油液經過節(jié)流孔1經過油管進人緩沖腔(高壓腔與低壓腔相通),同時作用在活塞4上,阻止活塞4向終端運動,從而達到緩沖的目的。圖24為卸壓緩沖裝置在混凝土泵車主油缸上的應用。在我司客戶重慶新明和的同步缸設計中,也應用到了卸壓緩沖裝置,工作原理同上。以上對常見緩沖裝置進行了詳細闡述,其中浮動式緩沖裝置和變節(jié)流型緩沖裝置應是往后我司油缸設計中優(yōu)先采用的(客戶有具體要求的除外)。6.6.2排氣裝置確定國內雙作用油缸一般未設置排氣裝置,試壓時直接經過油口排氣;靠重力回程的多級套筒缸一般應單獨設置排氣口,并用螺塞與組合墊密封好。國外油缸常見的排氣裝置還有緊定螺釘與鋼球組合的形式。6.7油缸內部油路及其接口件確定6.7.1油缸進出油方式確定油缸內部油路取決于進出油孔的位置。進出油孔位置一般布置在缸筒尾部(含缸底)、缸筒頭部及活塞桿頭部3個部位。油缸的進出油方式有3種:缸筒兩端進出油;缸筒、活塞桿分別進出油;活塞桿進出油。6.7.2油路接口件確定為避免缸筒焊接變形,油缸上應盡可能減少油路接口件的焊接,原則上不允許有過油鋼管的焊接。油路接口件包括以下5種:油咀—經過螺紋與外部油管接頭相連;油口—經過螺紋與外部油管接頭相連,螺紋與油孔成90°;油塊—經過標準法蘭和螺釘固緊油管,與外部油路連接;閥座—直接與平衡閥(液壓鎖)相連接;油座—油管的中間過渡接口件。6.8油缸裝配總圖繪制規(guī)范6.8.1總圖中包括的內容a)應具有足以表明裝配結構和位置關系的主視圖及其它視圖。必要時,畫出油缸與外部連接件的連接示意圖;b)油缸的主要參數(如:缸徑、桿徑、行程、安裝距、工作壓力、試驗壓力等);c)主要裝配尺寸和關鍵零部件之間的配合尺寸;d)需要在裝配時加工保證的尺寸、公差和其它要求;e)油缸外形輪廓尺寸;f)技術要求和零部件明細表。6.8.2總圖繪制規(guī)范繪制總圖時,在執(zhí)行國家制圖標準的同時,另特殊規(guī)范如表10所示。表10總圖繪制要求項目內容或示意圖主視圖放置要求缸底端至于圖紙左側,桿頭端至于圖紙右側主要參數放置位置置于裝配總圖右上角,緊靠圖幅邊框,如右圖所示主參數表缸徑/mm桿徑/mm行程/mm安裝距/mm工作壓力/MPa試驗壓力/MPa起動壓力/MPa內泄露量MPa/5min內容缸徑桿徑行程安裝距工作壓力試驗壓力起動壓力內泄露量尺寸標注重要尺寸(附公差)主尺寸缸徑、桿徑、行程、安裝距等裝配尺寸1.關鍵零部件之間的配合尺寸:活塞與活塞桿的配合尺寸、導向套與缸筒的配合尺寸等。2.重要的相對位置尺寸:油路接口件相對于缸筒的位置尺寸等。安裝尺寸耳環(huán)安裝孔尺寸、法蘭安裝孔尺寸、鉸軸安裝尺寸、安裝螺紋尺寸、球頭直徑等外形尺寸油缸外形輪廓尺寸零件編號標注樣式在指引線的水平線上注寫序號排列順序所有零部件必須按照順時針方向編號,并排列整齊;自制件與外購件(標準件、密封件等)采用分層排序;焊接件、組合件只占用一個序號,各子件在裝配圖中不單獨列序;對稱件應各自列序并命名,不得公用一個序號;部分件如卡鍵等均以整體名義列序,數量為1。明細表內容要求1)借用件應在備注欄注明,被借用產品應是本企業(yè)在制成熟產品,不得借用試制產品或一次性產品;2)無圖件應注明,密封件應標注制造廠家;3)零件單件凈重。技術要求文本樣式1)參照國家標準規(guī)定;2)各條內容以分號隔開,最后以句號結尾。通用要求裝配前各零件必須清洗干凈,不得有飛邊、毛刺、焊渣、鐵銹等殘留物質;各滑動表面不允許有碰傷、損傷、和劃傷等缺陷;2.所有密封件密封表面不允許有掛傷、擦傷、拉毛等缺項;3.序號()緊定螺釘裝配前應涂抹螺紋鎖固膠,裝配后點鉚防松;試驗檢測裝配完成后,按標準GB/T15622-《液壓缸試驗方法》進行試驗(應注明試驗的壓力、持續(xù)時間、應達到的目的);防護要求5.油缸試驗合格后應將腔內油液排盡,密封好所有油口;涂裝要求6.外露配合面涂油防銹,非配合面先涂()底漆,再涂()面漆;特殊要求7.如標記的位置及標記內容,出廠運輸防護要求等。7油缸標準零件設計7.1缸筒設計設計要求見表11。表11缸筒設計要求項目設計要求示意圖定義形成油缸密封腔體的主零件,活塞的運行通道命名見《油缸標準零件命名規(guī)范》(附錄D)設計原則1、缸徑一般由客戶提供,如客戶未提供,則應根據所提供的參數計算并圓整至《油缸主參數優(yōu)選表》(附錄A)中油缸缸徑系列優(yōu)選值;2、缸徑確定后,以缸徑、工作壓力等為設計依據,根據標準QB/HC00-《液壓缸設計計算》計算出缸筒壁厚和外徑理論值,對照《缸筒材料規(guī)格優(yōu)選表》(附錄B)確定油缸外徑、選擇合適的標準材料規(guī)格;3、缸筒外圓原則上不加工(三種情況除外:a、有減重要求的;b、與其它零件如鉸軸、法蘭等有配合要求的配合面;c、客戶提供原圖外徑與標準材料有出入且不可協(xié)調時)項目設計要求示意圖設計原則4、缸筒內孔一般不鍍鉻,但當活塞上裝有活塞環(huán)或工作介質為油水混合時,需鍍鉻以提高耐磨和耐腐蝕性能,且鍍鉻前缸筒需珩磨處理以提高鉻層附著力(如泵車主油缸);5、缸尾端焊接剖口按《環(huán)縫焊接坡口設計規(guī)范》(附錄G)設計;6、根據缸徑選擇選擇缸筒頭部結構形式:1)缸徑＜90時,只采用螺紋結構(一般內螺紋,缸筒壁厚薄時采用外螺紋);2)90≤缸徑＜125時,采用卡鍵式或內螺紋結構;3)125≤缸徑≤200時,采用卡鍵式或內螺紋結構(應增加臺階孔或采用分體式);4)200＜缸徑≤320時,采用卡鍵式結構;5)缸徑＞320時,采用法蘭式結構。7、當缸筒上油路接口件為油咀時,油孔直徑根據油咀大小選擇:1)M14×1.5或G1/4,孔徑取φ6或φ8,依缸徑大小而定;2)M18×1.5或G3/8,孔徑取φ10;3)M22×1.5或G1/2,孔徑取φ12;4)M27×2或G3/4,孔徑取φ16;5)M33×2或G1,孔徑取φ20;6)M42×2或G1-1/4,孔徑取φ25;7)M48×2或G1-1/2,孔徑取φ30;8)M50×2,孔徑取φ32;9)M60×2或G2,孔徑取φ38。當缸筒上油路接口件為油塊或閥座時,缸筒油孔直徑不應小于油路接口件孔的直徑;缸筒上油管的通徑同樣不能小于油路接口件孔的直徑,且管的壁厚≥1.5。8、油孔內側須倒圓R0.5并拋光,且當缸筒車有臺階孔時,盡量使油孔與臺階孔相交;9、配置螺紋式導向套時,須在缸筒上設計螺紋防水裝置及導向套防松裝置;10、缸頭端密封件入口處必須倒角20°并拋光R0.5,表面光潔度Ra1.6,倒角寬度為:1)缸徑≤40時,寬度取3;3)125＜缸徑≤320時,寬度取6-8;2)40＜缸徑≤125時,寬度取5;4)缸徑＞320時,寬度取10。11、缸筒上油孔處應锪平,以便于油咀或油管的焊接;12、同缸徑、同外徑、同結構類型的缸筒,除長度尺寸外,其余應完全相同;項目設計要求示意圖設計原則13、缸筒材料為45時一般不調質,如需調質,調質硬度:225HB-255HB;27SiMn材料均須調質,調質硬度:255HB-285HB;缸筒上焊有大型結構件時,應焊后整體調質。14、缸筒上焊有油路接口件(閥座不直接與缸筒過油孔相通時除外)或大型結構件時,應焊后加工內孔;對未安排調質的缸筒,大型結構件焊后應保溫(局部)回火去除應力。材料1、采用20、45、16Mn、27SiMn四種材質。2、材料規(guī)格從《缸筒材料規(guī)格優(yōu)選表》(附錄B)中選取。圖紙設計(內螺紋連接的缸筒)缸徑D尺寸公差取H8或H9缸筒口部設計一光滑面(用于防水O形圈貼合)以配合防水O形圈實現防水密封,倒角30°,倒角處最大直徑必須大于螺紋底徑。缸筒和導向套配合的螺紋尺寸M按以下原則取值:1)缸徑D=40,50,63,70,80,90,100,110,120時,M=46,56,68,76,87,98,108,118,128;2)缸徑＜125時,M=D+5;3)125≤缸徑＜200時,M=D+10;4)缸徑≥200時,M=D+15;5)M應符合《設計用螺紋規(guī)格表》(附錄F),精度為7H。螺紋兩端必須倒角過牙底,并砂光螺紋牙定頂,粗糙度Ra6.3缸筒上內螺紋退刀槽底徑=M+1or0.5,寬度根據螺距大小而定。螺距為2時,寬度取4;螺距為3時,寬度取5;螺距為4時,寬度取6項目設計要求示意圖圖紙設計(內螺紋連接的缸筒)在距缸筒口部2mm處統(tǒng)一切寬3mm、深≥2.5mm的防松槽,用于導套防松內孔表面粗糙度Ra0.4內孔表面圓度10級,直線度每500mm長度不大于0.03mm,每1000mm長度不大于0.1mm。內螺紋對缸筒軸線同軸度8級,粗糙度Ra6.3缸筒兩端面對缸筒軸線垂直度7級,粗糙度Ra6.3其余參數取值見示意圖圖紙設計(外螺紋連接的缸筒)與上述缸筒相同的設計要素,其設計要求相同外螺紋對缸筒軸線同軸度8級,粗糙度Ra6.3外螺紋長度Lm比用于車螺紋的臺階長度L至少短5mm(如右圖所示)螺紋壓蓋采用緊定螺釘鎖緊,組裝時配作緊定孔圖紙設計(卡鍵連接的缸筒)與上述缸筒相同的設計要素,其設計要求相同卡鍵槽的尺寸根據標準卡鍵得出卡鍵槽底徑公差取H9卡鍵槽兩側均須倒角20°并拋光R0.5,倒角寬度與缸頭端(活塞密封入口處)取值規(guī)則相同缸筒卡鍵槽底必須倒圓R0.5-1項目設計要求示意圖圖紙設計(卡鍵連接的缸筒)卡鍵槽寬L公差取D9或H10?？ㄦI槽對缸筒軸線的同軸度取8級卡鍵槽側面對缸筒軸線垂直度取7級卡鍵槽側面和底面粗糙度取Ra3.2卡鍵槽到缸筒端面的距離L1與卡鍵槽寬L的關系:L1-L≥2(如右圖所示)卡鍵槽右側直徑D1與缸徑D的關系:D1-D=1(如右圖所示)圖紙設計(法蘭連接的缸筒)與上述缸筒設計相同的設計要素,其設計要求相同缸筒與法蘭采用軸向U形或V形焊縫,焊后加工螺釘孔與法蘭配合處缸筒外徑車小2～3mm,尺寸公差取f9,粗糙度Ra3.2,當缸徑較大時,可車螺紋旋緊后焊接技術要求見《油缸標準零件技術要求規(guī)范》(附錄H)7.2缸底設計設計要求見表12。表12缸底設計要求項目設計要求示意圖定義在缸筒尾部與缸筒焊接形成油腔的零件命名見《油缸標準零件命名規(guī)范》(附錄D)設計原則除特殊油缸外,缸底與缸筒只允許采用焊接連接;焊接坡口按《環(huán)縫焊焊接坡口設計規(guī)范》(附錄G)設計,與對應缸筒焊接坡口一致;根據油缸的安裝形式確定缸底的結構形式,規(guī)定為耳環(huán)式、法蘭式、平板式三種;同缸徑、同壁厚(外徑)、同結構形式時,缸底半成品(除安裝孔外)尺寸應唯一確定;項目設計要求示意圖設計原則5、根據油缸安裝形式和受力情況確定耳環(huán)孔徑和厚度、法蘭厚度和安裝螺釘孔大小及數量(客戶有提供的除外);6、活塞桿全收時,要求缸底與活塞之間的空腔盡量小;7、在保證強度的前提下,應盡量優(yōu)化外形,造型美觀,降低成本。對耳環(huán)式缸底,盡量設計成SR圓弧(客戶有特殊要求且無法協(xié)調時除外);當缸底最大外圓直徑與最小外圓直徑相差較大時,應設計成分體式再焊接;8、缸底上油孔處應锪平,以便于油咀或油管的焊接。材料45,35結構形式1、耳環(huán)式,又分為三類:1)光孔耳環(huán)式—安裝孔為光孔;2)襯套耳環(huán)式—安裝孔壓銅套、鋼背軸承或酚醛夾布等;3)關節(jié)軸承耳環(huán)式—安裝孔壓關節(jié)軸承。2、法蘭式—利用止口、螺釘與主機相連;3、平板式—端面為平板圖紙設計(耳環(huán)式)與缸筒焊接部位必須設計一段定位止口,公差取m7,長度≥10,粗糙度取Ra3.2油孔邊緣與焊接坡口的距離≥5為避免應力集中,各棱邊應盡可能倒圓角定位止口前端內外棱邊均倒角≥C1,與缸筒的接觸面對其軸向的垂直度取7級,粗糙度取Ra6.3缸底端面對軸線的垂直度取7級,粗糙度取Ra6.3耳環(huán)安裝孔軸線對缸底軸線垂直度≤φ0.1(關節(jié)軸承安裝孔除外)耳環(huán)安裝孔兩端面對缸底軸線對稱度≤0.2粗糙度取Ra6.3耳環(huán)厚度尺寸公差統(tǒng)一規(guī)定上偏差為-0.2,項目設計要求示意圖圖紙設計(耳環(huán)式)下偏差-0.5安裝襯套或關節(jié)軸承時,其安裝孔按相應要求設計,內孔尺寸公差取H7;安裝孔為光孔時,內孔尺寸公差取H10;粗糙度取Ra3.2安裝油杯的螺紋孔應锪沉孔,大小如下:1)M6,孔徑取φ12;2)M8×1,孔徑取φ15;3)M10×1,孔徑取φ18。在保證油杯安裝空間前提下,孔深≥5油杯應盡量相對于耳環(huán)安裝孔軸線偏斜一定角度或距離安裝,且安裝面應與耳環(huán)弧面相切(如右圖所示)法蘭法蘭式缸底應綜合缸底和法蘭的設計要求一并設計與耳環(huán)式缸底相同的設計要素,其設計要求相同平底與耳環(huán)式缸底相同的設計要素,其設計要求相同技術要求參照《油缸標準零件技術要求規(guī)范》(附錄H)安裝法蘭設計設計要求見表13。表13安裝法蘭設計要求項目設計要求示意圖定義與缸筒焊接在一起,經過止口、螺釘等零件將油缸與主機零件相連的盤形零件命名見《油缸標準零件零件命名規(guī)范》(附錄D)設計原則根據與之匹配的缸筒外徑確定法蘭內徑:法蘭內徑=缸筒外徑-2或3;法蘭一般應設計定位止口,大小按缸筒外徑設計并統(tǒng)一;3、根據油缸安裝和受力情況,合理設計法蘭尺寸、螺釘安裝孔尺寸及數量,并按缸徑大小統(tǒng)一(客戶有提供的除外);4、同外徑、同結構類型的法蘭應唯一確定項目設計要求示意圖材料45結構形式圓形法蘭方形法蘭法蘭位置頭部法蘭中部法蘭尾部法蘭,與缸底一體設計圖紙設計法蘭與缸筒焊接處開軸向U形或V形坡口,焊接坡口底部至少應有3-4mm寬,坡口角為30-35°,焊后應車削倒圓,有清根要求的應注明內徑與缸筒采用H10/f9配合;對內徑較大的法蘭應適當放大配合間隙(0.2-0.3)法蘭外安裝配合端面對軸線垂直度≤0.1定位止口對軸線的同軸度≤φ0.1法蘭上有油管經過時,應鉆孔或銑缺口法蘭一般只出半成品圖,定位止口及法蘭外安裝配合端面應留加工余量(1-2mm)焊后加工;當焊后需回火去應力時,為保證美觀,法蘭其余面也應留光刀余量技術要求見《油缸標準零件技術要求規(guī)范》(附錄H)7.4鉸軸設計設計要求見表14。表14鉸軸設計要求項目設計要求示意圖定義與缸筒焊接,經過鉸軸將油缸與主機連接的零件命名見《油缸標準零件命名規(guī)范》(附錄D)項目設計要求示意圖設計原則外形結構及尺寸在現有鉸軸基礎上進行統(tǒng)一,每種缸徑原則上只取一種缸筒外徑確定鉸軸內徑(取較大壁厚缸筒),一般鉸軸內徑比缸筒外徑小2-3mm;2、同缸徑、同壁厚(外徑)的油缸其鉸軸應唯一確定。材料45(板料割料或采用分體焊接;特大型鉸軸應整體鍛打)結構形式凸鉸軸—最常見的結構,例如自卸車前置頂油缸、舉升油缸等凹鉸軸—應用較少,一般對稱焊接在缸筒上,常見于起重機伸縮油缸圖紙設計鉸軸軸頸公差取e8或e9參考我司多級套筒缸內徑與缸筒采用H10/f9配合;對內徑較大的鉸軸應適當放大配合間隙(0.2-0.3)兩邊軸頸需設計潤滑油孔對工況惡劣的鉸軸,軸頸表面應安排高頻淬火,淬火要求應統(tǒng)一兩邊軸頸同軸度≤φ0.04兩邊軸頸對鉸軸內孔軸線垂直度≤φ0.1技術要求見《油缸標準零件技術要求規(guī)范》(附錄H)7.5油路接口件設計設計要求見表15。表15油路接口件設計要求項目設計要求示意圖定義油缸油路與主機液壓系統(tǒng)油路連接需要的附件命名見《油缸標準零件命名規(guī)范》(附錄D)材料35、45油咀定義圓柱形,中間孔直接通缸筒油孔,焊接于缸筒或缸底等部位,經過螺紋與外部油管接頭相接底部內外倒角,保證最小處壁厚L≤1.5D、M根據相接的油管管接頭確定端面粗糙度Ra3.2項目設計要求示意圖油咀螺紋對其端面的垂直度≤φ0.1油口定義功能與油咀一樣,方形,螺紋與油孔成90°油孔需鉆通并用統(tǒng)一系列的工藝堵頭堵焊R與缸筒外徑貼合,四周應倒角C4端面粗糙度Ra3.2螺紋對其端面的垂直度≤φ0.1油塊定義方形板式,中間有油孔,焊接于缸筒或缸底等部位,經過法蘭壓板及螺釘與外部油管相接,常見于高壓大流量場合油孔及螺紋孔的大小和位置按相應的外部連接法蘭設計,底部R等于缸筒外圓半徑,四周倒角C4閥座定義類似于油塊,直接與平衡閥(液壓鎖)相接底部R等于缸筒外圓半徑,四周倒角C4,其余尺寸根據配置的閥設計油座定義為了避免油管直接與缸筒焊接而增加的中間過渡接口件設計要求參考油口,一般設計成圓柱形設計原則油路接口件焊接端外形應盡量設計成圓形,以利形成連續(xù)焊縫,當非圓形不可避免時,應將相交處倒圓角;在保證強度的前提下,油路接口件外形尺寸應盡量小,以盡量減小變形。技術要求見《油缸標準零件技術要求規(guī)范》(附錄H)7.6活塞桿設計設計要求見表16。表16活塞桿設計要求項目設計要求示意圖定義油缸對外傳遞力的主要零部件命名見《油缸標準零件命名規(guī)范》(附錄B)設計原則1、桿徑一般由客戶提供,如未提供,則應計算后圓整至《油缸主參數優(yōu)選表》(附錄A)中活塞桿系列優(yōu)選值,并與《缸徑桿徑優(yōu)選表》(附錄C)中的缸徑對應;2、桿頭類型(安裝形式)由客戶提供;3、根據桿徑大小確定活塞桿類型:1)桿徑＜140,桿頭類型為螺紋、球頭或卡槽時,設計整體式活塞桿(內部需過油時除外),桿頭類型為耳環(huán)或法蘭時,設計成分體式活塞桿(螺紋連接或焊接);2)桿徑≥140時,設計成分體式活塞桿(螺紋連接或焊接)4、根據桿徑大小確定桿尾形式:1)桿徑＜40時,只設計螺紋式桿尾;2)40≤桿徑≤180時,設計螺紋式和卡鍵式桿尾;3)桿徑＞180時,只設計螺紋式桿尾5、桿頭與桿體采用螺紋連接時,應盡量設計成桿頭內螺紋、桿體外螺紋的結構(球頭除外);6、桿徑≥140的焊接式活塞桿不允許采用實心活塞桿;7、相同桿徑的空心活塞桿體,最多允許有兩種不同壁厚的鋼管規(guī)格供選擇;8、原則上空心活塞桿體內孔不加工(特殊情況除外);9、同桿徑、同桿體內徑的活塞桿體除長度尺寸外其余尺寸應完全相同;10、對長行程的油缸,當穩(wěn)定性不夠時,應將活塞桿腔與無桿腔想通(桿體和桿尾空心);11、焊接式活塞桿的各焊接坡口遵照《環(huán)縫焊焊接坡口設計規(guī)范》(附錄G)設計;12、活塞桿上密封入口端必須倒角20°,倒圓R0.5并拋光,表面粗糙度Ra1.6,以免裝配時損壞密封件,倒角寬度為:桿徑≤40時,寬度取3;40＜桿徑≤125時,寬度取5;125＜桿徑≤320時,寬度取6-8;桿徑＞320時,寬度取1013、卡鍵槽底徑和寬度參照《軸用卡鍵與卡鍵帽標準》設計;14、卡鍵槽到桿尾端面距離等于卡鍵槽寬度(特殊情況除外),槽底須倒圓R0.5;項目設計要求示意圖設計原則15、焊接式活塞桿的各零件除了采用焊接方式外,從安全角度考慮,可增加螺紋連接段,但須焊后整體調質處理;16、焊接定位止口面配合公差采用H8/m7或H8/h7,止口長度≥10mm;17、桿頭或桿尾為螺紋式時,螺紋退刀槽設計:退刀槽底徑=螺紋大徑-螺距-1,非螺紋側底角根據直徑大小倒圓角R1,R1.5,R2,棱邊倒角45°;18、桿頭為螺紋式的活塞桿,其螺紋尺寸應符合《活塞桿外接螺紋尺寸系列(GB/T2350-1980)》規(guī)定(客戶提供時除外);19、所有螺紋式桿頭必須設計用于活塞安裝固緊的結構:1)桿徑＞80時,先將活塞桿臺階部位桿徑單邊車小1mm,再銑扁方;2)桿徑≤80時,除銑扁方外,還能夠對稱鉆兩個φ8×8的孔20、焊接式活塞桿的桿頭為裝關節(jié)軸承的耳環(huán)時,直接做成成品桿頭(無需設計排氣口);21、球頭式桿頭的球頭尺寸綜合客戶提供尺寸和《球面半徑(GB/T6403.1-86)》確定;22、桿頭和缸底均為耳環(huán)式時,兩端耳環(huán)孔的大小、寬度均應相等(客戶要求時除外);23、焊后需熱處理的焊接式活塞桿(空心),桿頭必須設置排氣孔,以避免熱處理時封閉腔氣體膨脹導致安全事故發(fā)生;24、排氣孔設計方法:1)軸向、徑向鉆φ5的孔(空間不夠時,也可只鉆軸向);2)徑向(或軸向)外端擴φ6×16的孔;3)桿頭為螺紋式時,車臺階直徑比桿徑小1mm(單邊),然后鉆排氣孔;當桿徑較大時,在焊接處及連接螺紋部位挖空以減重25、熱處理后,將φ6×12的銷釘裝入排氣孔中,然后堵焊排氣孔;26、桿尾和活塞為螺紋連接時必須考慮桿尾和活塞的鎖緊防松,防松采用緊定螺釘,現場配鉆,對于油液清潔度要求高的油缸,盡量采用《內螺紋式活塞防松的兩種新方法》推薦的方案;27、活塞桿靜密封采用1-2個GB3452.1的O形圈,其尺寸按照GB/T3452.1-《液壓氣動O形橡膠密封圈第一部分:尺寸系列及公差》選取,溝槽尺寸按GB/T3452.3-《液壓氣動O形橡膠密封圈溝槽尺寸》設計;28、兩個O形圈之間的距離為1.2-2個O形圈斷面直徑;29、壓力高,壓力沖擊大或O形圈溝槽開在活塞上且直接與桿徑配合時,O形圈后應增加擋圈;項目設計要求示意圖設計原則30、一般情況下,活塞桿需要調質,調質硬度:HB255-285;31、活塞桿桿體表面鍍硬鉻,厚度0.03-0.05mm,硬度＞800HV;對在海水等強腐蝕性環(huán)境下工作的活塞桿還需增加鍍鎳,一般先鍍鎳0.02mm,后鍍鉻0.03mm;32、在有機械性撞擊的環(huán)境下工作的活塞桿表面需高頻淬火處理,厚度1.5-2mm,硬度:HRC46-52;對穩(wěn)定性不夠的活塞桿增加中頻淬火處理,厚度2.5-3mm,硬度:HRC42-48,能夠提高其抗彎強度和穩(wěn)定性;在某些場合下,直徑較大的活塞桿可用表面淬火代替調質處理。材料桿體45、40Cr、35CrMo、42CrMo桿尾45桿頭類型實心桿多數在小直徑情況下使用空心桿大型油缸的活塞桿為了減重;為了增加活塞桿的抗彎能力;桿心需裝有如位移傳感器和油管等圖紙設計整體式活塞部位螺紋規(guī)格按《設計用螺紋規(guī)格表》(附錄F)選取,卡鍵在同等受力情況下必須通用活塞桿直徑的尺寸公差取f8,圓柱度公差取9級,粗糙度取Ra0.2活塞桿靜密封處直徑的尺寸公差取f8,同軸度公差取8級,粗糙度取Ra3.2螺紋公差取6g(一般不標),同軸度公差取8級,粗糙度取Ra6.3安裝活塞的軸肩端面對軸線的垂直度公差取7級,粗糙度取Ra6.3活塞桿端面與缸底接觸時,端面對軸線的垂直度公差取7級,粗糙度取Ra6.3活塞位凹角處根據直徑大小倒圓角R0.5,R1O形圈溝槽底面粗糙度取Ra1.6,槽側面粗糙度取Ra3.2,槽棱倒圓R0.2,槽底倒圓R項目設計要求示意圖0.5-0.8,砂光保證圓滑過渡,O形圈槽底對軸線的同軸度公差取8級當桿尾螺紋M＜30,應盡量將O形圈溝槽開在活塞上,與活塞桿外圓合,由活塞桿外圓充當靜密封臺階,能提高螺紋處強度及螺紋對活塞桿軸線的同軸度桿尾為卡鍵式時,卡鍵槽寬公差取H10或D9;底徑公差取f9;卡鍵槽到活塞的軸肩端面距離公差取H10;卡鍵槽到擋圈槽的距離公差取0～+0.2;L1≥L,軸端倒角≥C2,如右圖所示,其余要求參考缸筒卡鍵槽設計桿頭(缸底)為裝有關節(jié)軸承的耳環(huán)時,當關節(jié)軸承孔徑≤φ40時,耳環(huán)安裝孔應設計成臺階式,使用一個擋圈限位,以方便加工和安裝焊接式焊接式活塞桿與整體式活塞桿相同的設計要素,其設計要求也相同如果桿頭、桿體、桿尾是焊后加工,則均只需設計半成品圖紙;當活塞桿有內置油管時,油管可不出圖紙,但需提供管材型號及長度如果桿頭、桿體、桿尾焊