動(dòng)力輸出設(shè)備設(shè)計(jì)2.1液壓泵的選用1.液壓泵的選用原則液壓泵的種類由齒輪泵、柱塞泵、葉片泵，根據(jù)本文題目設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)的收緊結(jié)構(gòu)時(shí)首先要考慮到其體積小且結(jié)構(gòu)簡單，且工作效率要高，并且要有耐用性特質(zhì)[3]。針對(duì)于這三種液壓泵，根據(jù)論文要求進(jìn)行了橫向?qū)Ρ?。柱塞泵雖可在高壓下進(jìn)行工作，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜并不適用于設(shè)計(jì)要求。葉片泵的結(jié)構(gòu)復(fù)雜且對(duì)油液污染比較敏感，所以也不符合設(shè)計(jì)要求。齒輪泵相對(duì)來說體積小結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好，對(duì)油液污染并不敏感，并且工作效率高，所以綜上所述齒輪泵更符合設(shè)計(jì)要求。2.計(jì)算液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率：P=KW(2.1)式中--液壓泵額定壓力；--液壓泵額定流量；--液壓泵總效率； --轉(zhuǎn)換系數(shù)；恒功率變量的液壓泵＝0.4。一般的液壓泵：＝(2.2)限壓式變量的葉片泵：＝(2.3)--液壓泵的實(shí)際使用的最大工作壓力；＝(2.4)F--活塞桿部分所受的拉力，--活塞無桿側(cè)的面積，--活塞有桿側(cè)的面積。＝＝19.9MPa(2.5)根據(jù)以上敘述，既要滿足液壓泵壓力數(shù)值大于液壓缸最大工作壓力數(shù)值大小20Mpa又要滿足節(jié)省成本、工作高效、質(zhì)量可靠等相關(guān)要求，所以本論文選擇了型號(hào)為CBN-E310的齒輪液壓泵。3.液壓泵的主要參數(shù)泵的型號(hào)CBN-E310泵的排量10mL/r額定壓力25Mpa額定轉(zhuǎn)速2000r-3000r/min驅(qū)動(dòng)功率9.6KW重量3.4Kg容積效率2.2電動(dòng)機(jī)的選用1.發(fā)動(dòng)機(jī)選型原則(1)根據(jù)負(fù)載活塞的特性和運(yùn)轉(zhuǎn)特性，選擇最適合的發(fā)動(dòng)機(jī)。達(dá)到在生產(chǎn)運(yùn)行過程中需要的要求[3]。(2)選擇具有適合環(huán)境的保護(hù)和冷卻方式的電機(jī)，其結(jié)構(gòu)可能適合發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)境[3]。(3)經(jīng)計(jì)算，得到發(fā)動(dòng)機(jī)容量。通常，經(jīng)過設(shè)計(jì)加工，發(fā)動(dòng)機(jī)在75%-100%的負(fù)載轉(zhuǎn)速下效率最高[4]。(4)選擇可靠性高、易于維護(hù)的電機(jī)。(5)考慮更換的可能性，選擇標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)。(6)應(yīng)綜合考慮電機(jī)極數(shù)和電壓等級(jí)，確保整個(gè)系統(tǒng)高效運(yùn)行。（7）計(jì)算液壓泵所需電機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率。==0.995P==5.2KW(3.6)綜上所述，電動(dòng)機(jī)選擇應(yīng)在輸出為5.2kw時(shí)效率為75%-100%，并且滿足可靠性高、維修成本及難度低，且應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)。所以本文選擇了型號(hào)為Y132M-4的電動(dòng)機(jī)為液壓泵做配套電機(jī)。2.選擇電機(jī)型號(hào)電機(jī)型號(hào)Y132M-4滿載轉(zhuǎn)速2440r/min額定功率6.9kW額定轉(zhuǎn)矩2.2Nm最大轉(zhuǎn)矩2.2Nm同步轉(zhuǎn)速2500r/min3控制和執(zhí)行元件設(shè)計(jì)3.1閥體的選擇1.選擇電磁換向閥電磁換向閥稱為電磁閥。通過電磁鐵的吸力推動(dòng)滑閥的滑輪來改變油流的啟閉運(yùn)動(dòng)，從而了解發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)、啟停。通常，該設(shè)備分為兩種，分別為滑閥和球閥。電磁閥可直接用于控制液壓系統(tǒng)中主油路的點(diǎn)火和切換；或者用來操縱主油路的主閥，比如溢流閥、調(diào)速閥、插裝閥等。電磁止回閥種類繁多，按工作性質(zhì)可分為二位二通、二位四通、三位四通、三位五通等[5]。；根據(jù)復(fù)位類型，分為彈簧復(fù)位式、鋼球定位式等；按油路開關(guān)閥芯，根據(jù)臺(tái)肩分為二臺(tái)肩、三臺(tái)肩，根據(jù)閥體上的沉體槽分為三、五等槽式，根據(jù)閥體、電磁鐵連接型，有法蘭、螺紋等類型[6]；按磁組成結(jié)構(gòu)，分為干式和濕式[6]，有交流和直流兩種。最大的液壓缸壓力值為20Mpa，液壓泵最大工作壓力為19.9Mpa，所以油泵供給的液壓油經(jīng)電磁止回閥完全排出并溢流時(shí)，閥門流量為24L/min。參見《液壓元件產(chǎn)品樣本》，規(guī)格選用24DO-B10H-T，工作壓力20.58MPa≥20Mpa≥19.9Mpa，公稱流量30L/min，根據(jù)24L/min設(shè)計(jì)。如圖4所示。1推桿2閥體3閥芯4彈簧座5蓋板圖4電磁換向閥的結(jié)構(gòu)圖Fig.4Structurediagramofelectromagneticreversingvalve電磁閥油口數(shù)量為2，為進(jìn)油口P和出油口A，具有工作位置數(shù)量為2：當(dāng)其斷電時(shí)，復(fù)位彈簧將閥芯推向左側(cè)。向施加電壓時(shí)，將閥芯推到右側(cè)。圖中P和A連接，移至回位時(shí)，P、A被堵住，為正?；y。2、溢流閥選擇溢流閥是一種壓力控制閥，它允許系統(tǒng)中多余的流體通過溢流閥溢出，以保持入口壓力恒定。在液壓系統(tǒng)中，溢流閥可作為恒壓閥保持系統(tǒng)壓力、遠(yuǎn)程調(diào)壓、多極調(diào)壓；液壓系統(tǒng)可作為安全閥，防止過載。可作為制動(dòng)閥控制發(fā)動(dòng)機(jī)緩沖和制動(dòng)，可與電磁閥組成電磁溢流閥，控制系統(tǒng)的卸荷操作。根據(jù)結(jié)構(gòu)類型和工作原理，溢流閥可分為直動(dòng)式溢流閥和實(shí)驗(yàn)溢流閥[3]。本文選擇直動(dòng)式溢流閥，是因?yàn)樗苯油ㄟ^調(diào)壓彈簧的作用力來平衡作用在閥芯上的主油路的液壓壓力。如圖5所示。1調(diào)壓手輪2縮緊螺母3閥體4閥芯圖5直動(dòng)式溢流閥的原理圖Fig.5Schematicdiagramofdirectreliefvalve對(duì)于直接溢流閥，當(dāng)液壓力小于彈簧力時(shí)應(yīng)關(guān)閉閥口。閥芯靠彈簧力壓在閥座上，液體不會(huì)在溢流口溢出；當(dāng)液壓力大于彈簧力時(shí)，閥芯打開導(dǎo)致液體流出。隨著彈簧力的增加，開口增加。忽略滑輪重力、摩擦力和流體力時(shí)，穩(wěn)態(tài)下直動(dòng)閥力的平衡方程如下:P=K(X0+X)/A（4.1）式中P--進(jìn)口壓力（Pa）；A--閥芯的有效承壓面積（m2）；K--彈簧鋼度（N/m）；X0--彈簧預(yù)壓縮量（m）；X--閥開口量（m）。從上面的公式可以看出，如果XX0，P=K(X0+X)/AKX0/A為常數(shù)。這說明直接作用于溢流流量的溢流閥的入口壓力幾乎是恒定的。兩個(gè)溢流閥的工作壓力值均較大時(shí)，即超過20MPa和19.9MPa時(shí)，壓力油通過溢流閥完全排出時(shí)流量為24L/min。查閱《液壓元件產(chǎn)品樣品》，選用工作壓力6.86～22.78MPa、公稱流量30L/min的YE-L10H閥門。在液壓系統(tǒng)中，兩個(gè)溢流閥的工作壓力設(shè)置為20MPa、22MPa。3、液控單向閥的選擇液控單向閥是是一種單向閥，可以使流體單向流動(dòng)，但是當(dāng)反向啟動(dòng)后，由液壓控制。液控單向閥為二通單向閥使用；可用作泄壓閥或立式液壓缸支承閥；在一定條件下，兩個(gè)該閥可構(gòu)成“液壓鎖”。(1)工作原理隨著液控閥向前流動(dòng)，流體從A腔流向B腔；如果控制油通過控制油口K，則向內(nèi)推動(dòng)液控閥的活塞打開錐閥芯，在這過程后，可從B腔流向A腔，使液控閥反向作用[5]。如圖6如示。1錐閥芯2B腔3單向閥4A腔5控制油口K圖6工作原理圖Fig.6Workingschematicdiagra反向開啟需滿足：(4.2)式中--控制油壓力（Pa）；--A腔壓力（Pa）；--B腔壓力（Pa）；--控制活塞摩擦阻力（N）；--錐閥芯摩擦阻力（N）；--彈簧力（N）；G--閥芯重力（N）；--控制活塞面積（m2）；--閥座口面積（m2）。其中，控制活塞和錐閥芯的摩擦阻力，可忽略。上式可化為：(4.3)當(dāng)油箱接到Ａ口，即Pa=0，上式變?yōu)椋?4.4)這說明當(dāng)閥反向開啟時(shí)，其中的控制壓力不僅與A、B腔內(nèi)的壓力有關(guān)，還與閥座口與控制活塞的比值A(chǔ)/A*k相關(guān)。(2)性能要求除主要功能外，液壓控制閥還必須滿足：a.控制活塞的損耗小。b.反向開啟時(shí)控制壓力低。c.反向壓損耗少。結(jié)合泵體、液壓缸，考慮流量和壓力選擇液控單向閥，應(yīng)考慮溢流閥和換向閥的工作要求，控制活塞應(yīng)結(jié)合小滲透性和反向控制壓力。此外，還有較低的反向壓力損失。在選擇DFY-L10H液壓控制閥設(shè)計(jì)時(shí)，參閱《液壓設(shè)計(jì)指南》。此液控單向閥最小工作壓力為4.5Mpa最大工作壓力為25Mpa,符合工作要求的最大及最小壓力?；钊孤┝緽max≤0.6%，滿足最小活塞泄漏量。且反向開啟控制壓力及反向壓力損失也滿足設(shè)計(jì)要求。3.2其他組成元件的選擇1.壓力繼電器的選擇壓力繼電器是一種液壓電信號(hào)轉(zhuǎn)換元件，當(dāng)壓力信號(hào)達(dá)到給定值時(shí)發(fā)出電信號(hào)。它通常用于泵加載、順序電機(jī)操作以及系統(tǒng)安全保護(hù)和鎖定。當(dāng)液壓達(dá)到壓力繼電器的設(shè)定壓力時(shí)，發(fā)出電信號(hào)，達(dá)到控制電磁、電磁離合器、繼電器等電器元件行為的功能。它降低油路中的壓力，改變壓力，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行一系列操作；電動(dòng)機(jī)關(guān)閉以關(guān)閉系統(tǒng)，作為安全預(yù)防措施。（1）分類及原理：壓力繼電器在通常情況下，有多種類型，如柱塞式、彈簧管式、膜片式和波紋管式等4種。當(dāng)然，最常用的為柱塞式壓力繼電器。相比于其他三種壓力繼電器柱塞式壓力繼電器具有工作可靠、壽命長、容積量大、工作精度高等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)結(jié)構(gòu)分類，有單、雙柱塞式，其中，單活塞式有柱塞式、差動(dòng)柱塞式和柱塞加杠桿等類型。根據(jù)電信號(hào)功能，有單觸點(diǎn)和雙觸點(diǎn)。(2)壓力繼電器的性能要求為：a.壓力調(diào)節(jié)范圍大。其壓力控制限值為可以傳輸電信號(hào)的最小工作壓力和最大工作壓力。b.靈敏度。壓力開關(guān)相對(duì)于開啟和關(guān)閉時(shí)的壓力差進(jìn)行調(diào)整。c.高重現(xiàn)性。所謂再現(xiàn)性就是系統(tǒng)壓力相對(duì)于設(shè)定壓力的最大差值的百分比，即使壓力繼電器多次開啟或關(guān)閉。d.瞬態(tài)特性好，開關(guān)時(shí)間短。選擇壓力繼電器時(shí)，在滿足其工作需求的同時(shí)，要考慮到其體積大小、成本大小、性能強(qiáng)弱、使用壽命等要求。所以本文選擇了單注塞式雙觸點(diǎn)壓力繼電器。1底座2柱塞3微動(dòng)開關(guān)4彈簧座5殼體6壓力彈簧7調(diào)節(jié)裝置8阻尼孔圖7單柱塞式壓力繼電器Fig.7PlungerPressureRelay由液壓系統(tǒng)可知，壓力繼電器的工作壓力為20MPa。且需滿足其為單柱塞雙觸點(diǎn)式壓力繼電器。基于壓力范圍廣、高靈敏度、瞬態(tài)特性好等特點(diǎn)，所以根據(jù)選用HD-HED80A1X型號(hào)的單柱塞雙觸點(diǎn)式電壓220V，壓力0-25Mpa。2.選擇壓力表壓力表測得的為19.9Mpa和20Mpa，故選擇0-30Mpa的HC-Y820。3.過濾器的選用(1)選用原則進(jìn)出水口直徑：理論上過濾器的進(jìn)出水口直徑不應(yīng)小于相應(yīng)泵的進(jìn)水口直徑，一般與進(jìn)水管徑相同。公稱壓力：根據(jù)過濾器管路最大壓力決定過濾器的壓力水平?？讛?shù)的選擇：根據(jù)混合物的粒徑，環(huán)境中的工藝要求確定?！盀V網(wǎng)規(guī)格”表中列出了屏幕的各種參數(shù)可以捕獲的顆粒大小。過濾器材料：通常選用與所連接的工藝管道一致的材料。對(duì)于各種使用條件，可能需要由鑄鐵、低合金鋼或不銹鋼等材料制成的過濾器。計(jì)算過濾器阻力損失。濾水器按公稱流量的一般設(shè)計(jì)壓降為0.52～1.2kpa。3.過濾器的選用（2）重要的過濾器性能參數(shù):納垢容量、過濾精度a.納垢容量濾網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，壓差增大，壓差達(dá)到規(guī)定極值時(shí)，濾網(wǎng)壽命因超載而終止。濾芯總截獲量應(yīng)根據(jù)濾芯承受能力或在濾芯使用壽命期間的濾芯總截獲量。體積越大，壽命越長過濾器的濾量與表面孔隙度及濾料大小成比例。當(dāng)外徑確定為圓柱形彎曲筒體時(shí)，彎管量和彎管深度可增大過濾面。b.過濾精度控制水平越高的污染系統(tǒng)，過濾越精確，油污越干凈。當(dāng)前評(píng)定濾波精度的方法有：額定濾波精度，絕對(duì)值過濾精度：最大球狀顆粒直徑。對(duì)于此次設(shè)計(jì)來說，選用絕緣油過濾器過濾精度選1～5μm；內(nèi)燃機(jī)油、齒輪油濾芯過濾精度選20～50μm。4.蓄能器的選擇蓄能器是設(shè)計(jì)用來維持和釋放壓力的裝置。液壓系統(tǒng)中的功能包括能量存儲(chǔ)、脈沖壓力吸收和沖擊壓力降低。用途最多，主要有：(1)輔助電源存在液壓系統(tǒng)執(zhí)行器不連續(xù)運(yùn)行，并且運(yùn)行時(shí)間非常短?；蛘叽嬖谶\(yùn)行速度在工作循環(huán)之間變化很大。針對(duì)以上情況，通過蓄能器，減少液壓泵的排量，降低發(fā)動(dòng)機(jī)功率，節(jié)約能源。(2)用于補(bǔ)償損失和保持恒定壓力發(fā)動(dòng)機(jī)長時(shí)間不運(yùn)轉(zhuǎn)，但可以利用蓄能器來補(bǔ)償損失以保持壓力恒定，從而使壓力恒定。(3)應(yīng)急電源在液壓泵發(fā)生故障或突然故障時(shí)，蓄能器作為應(yīng)急電源提供所需的油量，使發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)進(jìn)行必要的操作，以確保安全。(4)用作熱膨脹補(bǔ)償器用于一些溫度變化較大的封閉式液壓系統(tǒng)。隨著系統(tǒng)加熱溫度的升高，管道和液壓油的體積都會(huì)膨脹。由于大多數(shù)液體的膨脹系數(shù)大于管道材料的膨脹系數(shù)，液體的膨脹體積增加了整個(gè)系統(tǒng)的壓力[10]。有時(shí)，超出安全區(qū)壓力限制可能會(huì)很危險(xiǎn)。在這種情況下，安裝合適容量的蓄能器可以吸收系統(tǒng)流體體積的增加，并通過限制安全來限制系統(tǒng)壓力。隨著系統(tǒng)冷卻，液體量減少，蓄能器可以向系統(tǒng)供應(yīng)所需的流體。(5)用作液體置換劑在封閉的液壓系統(tǒng)中，蓄能器為液體填充裝置。當(dāng)液壓缸活塞桿受到外力時(shí)，在這過程中，在節(jié)流閥泵基礎(chǔ)上，油液從活塞腔內(nèi)入液壓缸活塞桿腔內(nèi)[8]?；钊麅啥嗣娣e不同，下降時(shí)，會(huì)產(chǎn)生油到蓄能器中，進(jìn)而產(chǎn)生壓力。當(dāng)外力消失時(shí)，活塞桿伸展，釋放能量。(6)消除液壓脈沖，降低噪音使用活塞泵或齒輪泵的液壓系統(tǒng)具有壓力和流量脈沖。如果系統(tǒng)中安裝了電池，則可以將脈沖降至最低。因此，對(duì)振動(dòng)敏感的工具和部件的損壞大大減少，并降低了噪音。（7）蓄能器總?cè)莘e的計(jì)算(4.5)式中ΔV=每秒鐘所排放的或所儲(chǔ)存的液體的容積(L/s)；P0--預(yù)充氮?dú)鈮毫?bar)；P1--最小工作壓力(bar)；P2--最大工作壓力(bar)；n--可變指數(shù)【若等溫n=1，若絕熱n=1.4】；P2=200bar；因?yàn)閴毫Σ▌?dòng)≤3bar/s，故P1=(P2-3)bar；P0=最大工作壓力P2*60%；因?yàn)榈葴兀蕁=1；考慮備泵啟動(dòng)時(shí)間為10s，則ΔV=0.25m3，即25L。根據(jù)之前的要求，最終選擇了兩個(gè)容量為25L的電池。（8）蓄能器的充氣壓力的確定P0=最大工作壓力P2*60%；由于蓄能器的設(shè)計(jì)是為了減震、降噪、消除脈動(dòng)，因此蓄能器的充氣壓力應(yīng)等于蓄能器設(shè)定值處的工作壓力。考慮到液壓缸的最大工作壓力為20Mpa=200bar。所以將蓄能器的最大壓力值設(shè)定為200bar。算出P0=120bar。根據(jù)以上設(shè)定以及蓄能器需選擇隔膜式蓄能器的選擇本論文選擇蓄能器型號(hào)為NXQ-A-25/20LA。5.液壓管路的選擇（1）管道內(nèi)徑管道內(nèi)徑主要取決于管道類型和管道內(nèi)的流動(dòng)速度。對(duì)于給定的流量，較小的內(nèi)徑會(huì)導(dǎo)致較高的流量和較大的壓力損失，并可能引起噪聲;較大的內(nèi)徑更難安裝，占用更多的空間，質(zhì)量更大。管道內(nèi)徑由下式確定。d4.61式中d--管路內(nèi)徑（mm）；Q--流量（L/min）；V--流速（m/s）。吸油管道內(nèi)徑d4.61=17.9mm(4.6)內(nèi)徑d取20mm，外徑D取28mm。壓油管道內(nèi)徑d4.61=8.9mm(4.7)內(nèi)徑d可取10mm，外徑D可取18mm。泄油管道內(nèi)徑d4.61=17.9mm(4.8)內(nèi)徑d可取20mm，外徑D可取28mm。（2）管路的選擇依據(jù)《輸送流體用無縫鋼管》和管道內(nèi)徑計(jì)算,選擇了液壓設(shè)備中常見的表面光潔的10號(hào)和15號(hào)冷拔無縫管用于高壓管路[9]。4執(zhí)行設(shè)備即液壓缸設(shè)計(jì)4.1液壓缸的類型和安裝形式在600KN左右，選用單作用液壓缸，氣缸安裝采用樞軸類型，連接方式為前蓋固定方式和后蓋法蘭連接方式。4.2液壓缸主要零部件結(jié)構(gòu)、材料和技術(shù)要求1.缸筒與缸蓋（1）結(jié)構(gòu)活塞分為前塞子和后塞子兩種，前塞子和后塞子分別關(guān)閉液壓缸活塞腔，起著導(dǎo)引、防塵和密封作用。后端關(guān)閉缸底的空腔，把液壓缸和其它部件連接起來。汽缸和汽缸蓋通常是通過法蘭和拉桿等結(jié)構(gòu)連接到汽缸的。圖9缸筒缸蓋零件圖Fig.9Partdrawingofcylinderhead（2）材料和技術(shù)要求液壓缸的材質(zhì)必須足夠堅(jiān)固，抗休克和變形小來抵抗高工作壓力和工作壓力的波動(dòng),并且有足夠剛性[10]。材料的力學(xué)性能如下表所示。a.缸筒壁厚及驗(yàn)算：表1缸筒壁厚Table1Thicknessofcylinderwall材料最小值最小值45610360b.缸筒底部厚度計(jì)算：由于單作用液壓缸的設(shè)計(jì)，無桿側(cè)無油壓，前法蘭用于液壓缸的耦合形式。底部應(yīng)具有足夠的抗液壓沖擊能力，不考慮厚度。c.缸筒頭部法蘭厚度：具體尺寸見表2：表2法蘭尺寸Tab.2Flangedimensions公稱通徑法蘭焊端外徑法蘭外徑螺栓孔中心圓直徑螺栓孔徑螺栓數(shù)量螺紋8089270203338M30密封圈法蘭厚度法蘭高度法蘭外徑法蘭內(nèi)徑dXYf24811827070138127128065d.缸筒與端部焊接應(yīng)力計(jì)算：由于單作用液壓缸的設(shè)計(jì)，無桿側(cè)無油壓，前法蘭用于液壓缸的耦合形式。因此，不需要計(jì)算，只需要一般的焊接。缸筒制造加工要求：圓柱體的直線度公差不應(yīng)超過0.03mm。氣缸T面相對(duì)于內(nèi)徑的垂直度不應(yīng)超過0.04mm/100mm。2.活塞（1）活塞結(jié)構(gòu)型式：選擇組合活塞。密封環(huán)可與導(dǎo)向環(huán)結(jié)合使用，降低活塞加工成本。組合活塞的結(jié)構(gòu)變化很大，可以拆卸和安裝多次，密封壽命長。（2）活塞與活塞桿的連接：選擇鎖緊裝置是為了防止在工作過程中通過交替運(yùn)動(dòng)釋放[10]。（3）活塞的密封：采用車氏組合密封角形滑環(huán)式。（4）活塞尺寸與加工公差：活塞的寬度等于活塞外徑的0.8倍。（5）活塞的材料液壓缸活塞常用的材料有耐磨鑄鐵、鋼、鋁合金等。液壓缸活塞材料的選擇。3.活塞桿活塞桿的端部結(jié)構(gòu)形式選擇外螺紋。由于液壓缸體積過大，所需要的強(qiáng)度過高，所以為了滿足設(shè)計(jì)要求所需的強(qiáng)度，本次設(shè)計(jì)選擇了實(shí)心活塞桿作為液壓缸所需活塞桿。實(shí)心活塞桿相比于空心活塞桿。更便于安裝和拆卸、有更高的強(qiáng)度、便于加工、徑向尺寸也更為緊湊。（1）活塞桿結(jié)構(gòu)實(shí)心活塞桿結(jié)構(gòu)如圖10所示。圖10實(shí)心活塞桿Fig.10Solidpistonrod（2）活塞桿材料實(shí)心鋼筋由35無縫鋼和45無縫鋼制成。由于45鋼的機(jī)械性能更好更適合于機(jī)械設(shè)備，而35鋼由于有更好的塑性且強(qiáng)度不高。所以在本設(shè)計(jì)中，選用45鋼作為柱塞材料。4.3活塞桿的導(dǎo)向套、密封和防塵導(dǎo)軌長度的確定:一般采用兩段導(dǎo)軌，每段導(dǎo)軌寬度為d/3，兩段導(dǎo)軌中心線之間的距離為2d/3。力分析:導(dǎo)軌手柄力分析。由于比材料的允許壓縮應(yīng)力低得多，因此不需要進(jìn)行驗(yàn)證計(jì)算。導(dǎo)軌長度的確定:如果導(dǎo)軌長度過短，會(huì)影響液壓缸的工作性能：H為導(dǎo)軌長度，A為導(dǎo)向面長度其中，H≥A在缸徑<80mm時(shí)，A=(0.6～1.0)d。當(dāng)缸徑>80mm時(shí)，A=(0.6~1.0)d。這種設(shè)計(jì)的液壓缸直徑為220毫米。因此，第二個(gè)公式被A=(0.6~1.0)d所取代。A=0.8d=0.8×70=56mm加工要求:導(dǎo)套外圈與蓋內(nèi)孔配合一般為H8/f7，內(nèi)孔與活塞桿外圈的配合一般為H9/f9。5.4油口油孔包括油孔和連接油孔的螺紋。液壓缸被設(shè)計(jì)成一個(gè)單作用缸，因此只有一個(gè)油孔可以設(shè)置在蓋子和液壓缸上。表3油口尺寸Tab.3SizeofoilorificeD(螺紋精度6H)J（min）K+0.4EP（min）S（max）U+0.1Y（min）ZM18×1.514.52.422.016.52.019.829.01504.5密封圈、防塵圈的選用為了減少或避免環(huán)在運(yùn)動(dòng)過程中的變形，用于動(dòng)態(tài)密封的環(huán)的截面直徑大于靜態(tài)封閉的環(huán)的截面直徑。用于動(dòng)態(tài)密封的O形環(huán)也可用于靜態(tài)密封[10]。與其他密封件相比，O型密封件具有以下優(yōu)點(diǎn):1．密封性好，單環(huán)可雙向密封性;2．密封區(qū)域結(jié)構(gòu)簡單，便于拆卸和安裝;3．良好的流體、壓力和溫度適應(yīng)性;4．在動(dòng)態(tài)摩擦阻力較低的情況下，可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)密封和靜態(tài)密封。4.6銷軸的安裝表4安裝的液壓缸為銷軸的主要尺寸(mm)Tab.4Mounthydrauliccylinderaremaindimensionsofpinshaft(mm)直徑銷軸結(jié)構(gòu)尺寸壓力20MPa220 TD60TL604.7液壓缸的主要性能參數(shù)1.壓力p（1）公稱壓力本次設(shè)計(jì)選用公稱壓力為=20Mpa。（2）最高允許壓力通常規(guī)定為≤1.5，此最高額定壓力為=25Mpa（3）耐壓試驗(yàn)壓力額定壓力≤16Mpa時(shí)，=1.5，額定壓力>16Mpa時(shí)，=1.25，對(duì)軍用產(chǎn)品規(guī)定=(2-2.5)，顯然此處耐壓的試驗(yàn)壓力30Mpa。2.液壓缸活塞之理論推力圖11活塞桿受力示意圖Fig.11Schematicdiagramofpistonrodforce當(dāng)活塞桿向外伸出時(shí)的理論推力=Ap=p實(shí)際推力為=20≈760000N=760KN（5.2）當(dāng)活塞縮回時(shí)的理論拉力=p==(-)20≈600000N=600KN（5.3）3.液壓缸負(fù)載率為實(shí)際推力與額定推力的比值：=（5.4）通常取=0.5～0.7,也可取=0.45～0.75。這里取=0.7。4.單活塞桿液壓缸兩腔面積之比(速度比)：===（5.5）式中，--活塞無桿側(cè)的有效作用面積；--活塞有桿側(cè)的有效作用面積；--塞桿伸出的速度；--活塞桿退回的速度；D活塞直徑(或缸筒內(nèi)徑)；d--活塞桿直徑。單柱塞液壓缸兩室表面比應(yīng)符合要求，轉(zhuǎn)速比不應(yīng)過大或過小;5.液壓缸往返速度和當(dāng)無桿腔進(jìn)油時(shí): =（5.6）實(shí)際速度:==0.008m/s（5.7）當(dāng)有桿腔在進(jìn)油時(shí):=實(shí)際速度:==0.01m/s（5.8）6.活塞作用力FF=(5.9)式中--外負(fù)載阻力；--回油阻力。當(dāng)油直接回油箱時(shí),0；--活塞密封和活塞桿密封的摩擦阻力之和,即=f(D+d)(5.10)式中f--密封圈摩擦系數(shù),取f=0.05-0.2；p--密封圈兩側(cè)壓力差；--活塞,密封圈寬度；--活塞,摩擦修正系數(shù)。通常，O型密封圈:k0.15，壓緊型密封圈:k0.2唇型密封圈k0.25，--活塞的慣性力。=5341N(5.11)7.效率（1)機(jī)械效率，額定壓力下,通常取=0.9～0.95；（2)容積效率，彈性密封時(shí),1,活塞環(huán)密封時(shí),；（3)作用力效率，由回油背壓導(dǎo)致，活塞外伸時(shí)：=(5.12)活塞退回時(shí)：=(5.13)當(dāng)回油口接油箱時(shí),1式中--活塞無桿側(cè),有桿側(cè)壓力；--活塞無桿側(cè),有桿側(cè)有效作用面積?？傂剩?