油缸设计规范企业标准样本

Q/HC企业标准Q/HC001-油缸设计规范-08-25发布-09-01实施XX公司发布目录TOC\o"1-4"\h\z\u1范围 12规范性引用文件 13油缸基本构成 14油缸分类 35油缸设计原则 36油缸总体结构设计 36.1油缸主参数确定 36.1.1工作压力确定 46.1.2油缸缸径确定 46.1.2.1根据载荷力和油缸工作压力计算油缸缸径 46.1.2.2根据油缸运行速度和油缸油液流量计算油缸缸径 46.1.3油缸杆径确定 46.1.3.1根据强度要求计算油缸杆径 46.1.3.2根据速比要求计算油缸杆径 56.1.4行程、安装距确定 66.2油缸安装形式确定 66.3油缸内部结构确定 76.3.1活塞与活塞杆连接方式 76.3.2导向套与缸筒连接方式 86.4油缸密封系统确定 96.4.1动密封 96.4.1.1活塞密封方式 96.4.1.2活塞杆密封方式 96.4.1.3防尘密封方式 106.4.2静密封方式 106.5油缸支撑系统确定 116.5.1支撑环材料确定 116.5.2支撑环参数确定 146.5.2.1支撑环厚度确定 146.5.2.2支撑环宽度确定 146.6油缸其它装置确定 176.6.1缓冲装置确定 176.6.1.1恒节流型缓冲装置 176.6.1.2变节流型缓冲装置 186.6.1.3浮动自调节流型缓冲装置 206.6.1.4弹簧缓冲装置 246.6.1.5卸压缓冲装置 256.6.2排气装置确定 266.7油缸内部油路及其接口件确定 266.7.1油缸进出油方式确定 266.7.2油路接口件确定 266.8油缸装配总图绘制规范 266.8.1总图中包括的内容 266.8.2总图绘制规范 267油缸标准零件设计 287.1缸筒设计 287.2缸底设计 327.3 安装法兰设计 347.4铰轴设计 357.5油路接口件设计 367.6活塞杆设计 377.6活塞设计 417.7导向套设计 447.8其它小件设计 468油缸总体设计 488.1油缸组装 488.2装配工程图绘制 488.3零部件校核计算 48附录A(规范性目录)油缸主要参数优选表 49附录B(规范性目录)油缸常见材料性能及规格优选表 49附录C(规范性目录)缸径杆径优选表 52附录D(规范性目录)油缸标准零件命名规范 53附录E(规范性目录)图号编制规定 63附录F(规范性目录)设计用螺纹规格 64附录G(规范性目录)环缝焊焊接坡口设计规范 65附录H(规范性目录)油缸标准零件技术要求 66附录I(规范性目录)产品图样设计补充规定 68油缸设计规范1范围本标准规定了油缸设计的基本构成、分类、设计原则、总体结构设计、零件设计及关键零件强度校核方法。本标准适用于公司一般用途油缸设计,特殊用途油缸可参考执行。2规范性引用文件下列文件中的条款经过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包含勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否适用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。GB/T321优先数和优先系数GB/T7938-1987液压缸及气缸公称压力系列GB/T2349-1980液压气动系统及元件—缸活塞行程系列GB/T6403.1-1986球面半径GB/T3452.1-液压气动O形橡胶密封圈第一部分:尺寸系列及公差GB/T3452.3-液压气动O形橡胶密封圈沟槽尺寸GB/T2350-1980活塞杆外接螺纹尺寸系类GB/T15622-液压缸试验方法JB/T10205-液压缸技术条件GB/T2348-1993液压气动系统及元件—缸内径及活塞杆外径QB/HC00-液压缸设计计算3油缸基本构成见图1。油块油口油座阀座安装法兰缸底缸筒油路接口件铰轴杆头杆尾杆体活塞静密封防尘密封活塞杆密封油块油口油座阀座安装法兰缸底缸筒油路接口件铰轴杆头杆尾杆体活塞静密封防尘密封活塞杆密封导向套防水密封导向套静密封静密封导向套防水密封导向套静密封静密封缸体缸体油咀油咀活塞杆活塞杆活塞活塞油缸油缸活塞密封导向套活塞密封导向套动密封动密封密封系统密封系统支撑系统支撑系统缓冲装置缓冲装置其它装置其它装置排气装置排气装置图14油缸分类按油缸的使用功能兼顾油缸的使用工况,将油缸分为以下6类。见表1。表1油缸类别类别特点实例支撑油缸工作时负载、行程变化小、速度较慢臂架油缸、变幅油缸、顶升油缸、举升油缸、伸缩油缸、提升油缸等支腿油缸承受主机重量、保压、工作时行程变化小、多为球头形式、承受较大偏载支腿油缸、垂直支腿油缸等推拉油缸往复、快速、定行程、工况恶劣、要求缓冲主油缸、摆阀油缸、挖机油缸(动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸、推土铲油缸)等转向油缸用于改变主机零部件的位置或方向转向油缸、铲刀摆动油缸、旋转油缸等辅助油缸在主机工作前、后工作,工作中不工作支腿展开油缸、支腿伸缩油缸、水平油缸等特殊油缸不能归入上述五类之外的油缸,如单作用缸(弹簧回程)、柱塞缸(自重回程)、多级缸等前置顶油缸、减振油缸、增压缸、推板油缸5油缸设计原则油缸设计按以下原则:a)满足工况和安装要求;b)满足作用力、行程、速度要求;c)零部件有足够的强度、刚度,满足使用寿命和可靠性要求;d)密封可靠;e)充分考虑零件加工和装配工艺性;f)安装、维修方便;g)油缸性价比高;h)轻量化设计;i)标准化设计。6油缸总体结构设计6.1油缸主参数确定主要确定的油缸主参数包括:工作压力、缸径、杆径、行程和安装距。6.1.1工作压力确定根据系统压力和负载需要计算油缸的工作压力,再按照《油缸主要参数优选表》(附录A)确定油缸设计的工作压力。6.1.2油缸缸径确定6.1.2.1根据载荷力和油缸工作压力计算油缸缸径其中:F—载荷力,N;Pn—油缸工作压力,MPa;D—油缸缸径,mm6.1.2.2根据油缸运行速度和油缸油液流量计算油缸缸径其中:Q—进入油缸无杆腔的流量,L/min;v—油缸运行速度,mm/s;D—油缸缸径,mm将计算出的油缸缸径值圆整为《油缸主要参数优选表》(附录A)中油缸缸径优选值。6.1.3油缸杆径确定6.1.3.1根据强度要求计算油缸杆径a)稳定状态下活塞杆仅受轴向载荷,活塞杆直径按拉、压强度计算油缸杆径d:式中:F—载荷力,N;［σs］—材料的许用屈服应力,MPa,;n—安全系数,n1.4;d—油缸杆径,mmb)当活塞杆受到较大弯曲作用时,则按压弯强度联合计算油缸杆径d:式中:σ—活塞杆所受应力,MPa;A—活塞杆截面积,mm2,其中:实心活塞杆空心活塞杆—活塞杆外径,mm—活塞杆空心直径,mm—活塞杆最大挠度,mm,,其中:F—载荷力,N;L—活塞杆完全伸出时,其外伸长度,mm;E—弹性模量,MPa,碳钢弹性模量取为2.06×105;I—惯性矩,mm4,其中:实心活塞杆空心活塞杆W—活塞杆断面的抗弯模量,mm3,其中:实心活塞杆空心活塞杆6.1.3.2根据速比要求计算油缸杆径式中:—速比,即油缸两端面积比,可按速比表进行选取。将计算出的杆径值圆整为《油缸主要参数优选表》(附录A)中油缸杆径优选值。6.1.4行程、安装距确定6.1.4.1油缸行程根据主机所要求的动作距离确定,推荐选用附录A中的《油缸主要参数优选表》中行程优选值。6.1.4.2安装距由油缸在主机上安装要求确定,与油缸各零部件的长度尺寸相适应。6.2油缸安装形式确定根据公况及其安装环境选择合适的油缸安装形式,常见的共6种,见表二。表2油缸安装方式安装方式特点应用耳环式耳环内可配轴套或关节轴承,油缸可在垂直面内摆动;有头部耳环、尾部耳环、两端耳环三种形式,尾部耳环型活塞杆受弯曲作用较大。应用最为广泛法兰式包括头部法兰、中间法兰、尾部法兰;形状有方形和圆形两种;头部法兰型安装时,安装螺钉受拉力较大;尾部法兰型安装螺钉受力较小。广泛应用于主机支腿油缸等。铰轴式包括头部铰轴、中间铰轴、尾部铰轴;采用头部铰轴时,活塞杆受弯曲作用较小;中间铰轴型次之;尾部铰轴型最大。主要用于起重机油缸、环卫车辆油缸、桩机油缸等。球头式油缸可在一定空间范围内摆动;能减少作用面不平整对油缸的影响。杆端球头大量用于支腿油缸;缸底端球头用于泵车摆阀油缸及TG型套筒缸。卡槽式与主机部件采用卡环连接。主要用于泵车主油缸等。底座式包括径向底座、轴向底座、切向底座;径向底座型油缸受倾翻力矩较小;其余两种较大。主要用于转向油缸等。6.3油缸内部结构确定6.3.1活塞与活塞杆连接方式a)螺纹连接常见的一种连接方式。防松措施采用将紧定螺钉涂抹螺纹紧固胶后锁紧活塞。此种防松方法的缺点是配钻时产生的碎屑不易清洗,建议采用《内螺纹式活塞防松的两种新方法》中提到的两种防松措施。b)卡键连接制造安装简单方便;卡键的使用会影响活塞杆的局部强度,需校核卡键槽强度;制造时应严格控制各配合零件的长度尺寸,以免使得装配时活塞与卡键之间出现间隙或配合过紧现象;此种连接方式一般在杆径较大时采用。如图2所示。图2c)整体结构当缸径较小、缸径与杆径的相差不大、活塞杆较短时采用;整体强度较前两种好;减少了零件数量,利于加工。如图3所示。图36.3.2导向套与缸筒连接方式a)卡键连接结构紧凑,重量轻;安装时注意避免密封圈被卡键槽及油孔边缘擦伤;设计时请参考《内卡键连接式液压油缸的优化设计》一文。b)螺纹连接在中小油缸中使用广泛;缸筒上的安装螺纹加工时确保与缸筒内孔同心,装配时注意防止密封圈扭曲和被螺纹刮伤;设计时请参考《螺纹连接式缸筒与导向套设计及加工注意点》。c)螺纹压盖连接结构简单,易保证装配后的活塞杆与缸筒内孔同心;因增加螺纹压盖,径向尺寸稍大。如图4所示。图4d)法兰连接结构较简单,易加工,易装卸,使用广泛;径向尺寸大,缸筒需增加焊法兰工序,用厚料时原材料浪费大,成本较高。如图5所示。图56.4油缸密封系统确定油缸密封系统由动密封和静密封两部分组成。6.4.1动密封动密封包括活塞密封和活塞杆密封两类。6.4.1.1活塞密封方式见表3。表3活塞密封方式油缸类型密封方式应用场合实例支撑油缸U形圈+格莱圈单向保压严格SUMPS+CKW山形圈双向保压、尺寸紧凑SZHTPM-5山形圈+U形圈行程特别长的油缸SZHTPM-5+SUMPS支腿油缸U形圈+格莱圈单向保压严格SUMPS+CKW山形圈双向保压、尺寸紧凑SZHTPM-5双U形圈(靠背装)双向保压、大缸径SUMPS+SUMPS推拉油缸格莱圈高压、高速CKW组合圈高压、高速、工况恶劣SZHSPGW-4转向油缸格莱圈高压、高速CKW组合圈高压、高速、工况恶劣SZHSPGW-4山形圈双杆双作用油缸SZHTPM-5辅助油缸格莱圈高压、高速CKW双U形圈(靠背装)双向保压、大缸径SUMPS+SUMPS特殊油缸U形圈单作用缸、增压缸SUMPS格莱圈多级缸CKW6.4.1.2活塞杆密封方式见表4。表4活塞杆密封方式使用条件密封方式实例P≤16MPaY形圈CKG16MPa＜P≤25MPaY形圈+斯特封CKG+CKP＞25MPaY形圈+挡圈+斯特封CKG+F4+CKS当对摩擦力要求极其严格,例如伺服缸;动作频率快、性能要求高,例如精密机床用油缸;工作行程较短时,经常采用串联斯特封的形式,如”CKS+CKS”。当大型油缸承受高压、高温、重载,工作环境恶劣,对速度稳定性要求不高时,采用V形密封件,如大型冶金设备用油缸。6.4.1.3防尘密封方式见表5。表5防尘密封方式防尘方式图例特点应用无骨架防尘圈结构简单,安装方便,成本低,但易发生翻转,防尘效果欠佳一般安装在杆头或缸底孔内用于轴套防尘骨架防尘圈结构简单,安装方便,成本较高工作环境较差情况下使用,如挖机油缸双作用防尘圈结构简单,安装方便,成本低,并兼有密封功能工作环境较好情况下使用,与串联斯特封组合使用,效果尤佳防尘罩防尘效果好,成本低用于粉尘多的地方6.4.2静密封方式见表6。表6静密封方式类型方式活塞静密封装1个O形圈,空间足够时,装2个导向套静密封工作压力＜16MPa时,装1个,空间足够,装2个;工作压力≥16MPa时,加装挡圈。导向套防水密封螺纹式导向套,在退刀槽处采用1个O形圈作防水密封;卡键式导向套,在卡键挡圈上设计1个O形圈作防水密封。国外油缸的静密封大量采用一种哑铃形密封件,倒8字形,其实质是两个O形圈固结在一起,不用加挡圈,装配时不会在沟槽里发生扭转,稳定性好,密封性能好,成本较低,设计时可考虑采用。6.5油缸支撑系统确定6.5.1支撑环材料确定油缸支撑系统由活塞支撑和活塞杆支撑两部分组成。常见的支撑环材料见表7。表7常见支撑环材料材料名称特征应用聚甲醛耐疲劳强度、刚性高于一般尼龙,强度、硬度较高。自润滑性、耐磨性、尺寸稳定性较好,吸收杂质颗粒的能力较夹布强,但不及聚四氟乙烯,不耐高温,价格低。油缸中应用较普遍,可承受一定的载荷,无润滑或少润滑条件下仍能工作。夹布酚醛机械性能高,耐油性好,热稳定性好,使用温度广(-40~135C),但冲击韧性低,质脆。用于重载荷、油温较高、活塞杆表面经过热处理的油缸中,一般在有润滑的条件下使用。填充聚四氟乙烯(F-4)自润滑性好,耐热,耐寒(-180~250C),摩擦系数极小,机械性能低,刚性差,流动性大,可吸附一定的颗粒。用于轻载荷、侧向力不大、行程较短、动作频率较快、性能要求较高的场合,常作为油缸辅助支撑。铸造铜合金(ZQAL9-4等)强度高,耐磨性、耐蚀性好,成本高用于重载、长行程、偏载大、性能要求高的油缸球磨铸铁(QT450等)强度高,耐磨性好,成本较低,但因其铸造缺陷问题,易对油液形成污染重载荷、尺寸要求较紧凑的油缸中使用。无油轴承(三层复合自润滑材料)该材料以钢板为基体,青铜为中间层,以塑料为表面的自润滑材料,既有金属的刚性,又有塑料的自润滑性,尺寸稳定,干摩擦性能好,强度高,耐磨用在性能较高的场合(例如挖机油缸),可有效地克服因支撑环材料而造成的爬行抖动。降低启动压力,是替代非金属支撑环的理想材料。设计时,应根据油缸实际使用工况选择支撑环材料。a)工作时侧向受力且缸径≥360时,应在活塞外圆表面堆铜焊。如图6所示。图6(1环形垫圈槽,2活塞本体,3铜熔焊镀层,4内螺纹,5焊接工艺环槽)其制造工艺包括以下步骤:在活塞本体外圆表面车环形垫圈槽和焊接工艺环槽;(2)在焊接工艺环槽上采用铜焊粘结剂和铜条在火焰枪的高温条件下进行焊接,焊接温度达到铜的熔点温度,从而在焊接工艺环槽内形成一层铜熔焊镀层,并使铜熔焊镀层高于活塞本体外圆表面0.8mm-1.2mm(优选1mm);(3)经过精加工,使铜熔焊镀层表面光清洁度达到设计要求;(4)在环形垫圈槽中安放起密封作用的橡胶垫圈。焊接工艺环槽的结构如图7所示。图7采用铜条焊层的活塞外圆表面的承载能力是一般普通支承环的8倍,普通聚四氟乙稀材料支承环支承能力约为15N/mm2,采用铜条焊层处理技术后的承载能力达到120N/mm2。这种加工工艺使活塞表面成功获得一层单边厚度约3mm的铜材料组织结构,不论偏载的情况有多复杂,都能彻底解决液压缸在运行时拉伤缸筒的问题,大大延长油缸的使用寿命。b)工作时侧向受力且杆径≥200时,应考虑采用内嵌铜套式导向套。如图8、9所示。图8(1紧定螺钉,2螺纹,3内嵌铜套,4密封垫圈槽,5支撑环,6固定螺孔)图9(6紧定螺孔,13半圆形螺旋油槽,12导向套本体)如图8、9所示,导向套本体内壁设有内嵌铜套,内嵌铜套外端设有紧定螺钉,内嵌铜套内表面设有螺旋油槽,内嵌铜套内表面的螺旋油槽截面为半圆形,螺距、槽深分别优先为24mm,0.8mm。其制造工艺包括以下步骤:(1)按图纸要求加工好导向套本体;(2)按图纸要求加工青铜套,注意内孔应留0.4-0.5mm左右的精加工量,外圆注意控制好尺寸,保证与导向套本体为过盈或过渡配合。(3)用油压机将铜套压人导向套本体内,端面打紧定螺钉;(4)精车铜套内孔,拉螺旋油槽。由于内嵌铜套内表面的螺旋油槽内充满了润滑油,对活塞杆和内嵌铜套的相对运动起到了润滑作用,减少了活塞杆与内嵌铜套内表面之间的摩擦力,减少了活塞杆、内嵌铜套和支撑环的单边磨损,削弱了单边磨损效应;消除了滑动面间的断油现象,解决了液压油缸在侧向载荷作用下的爬行和抖动问题,提高了活塞杆的最大载荷。c)工作时侧向受力且杆径＜200时,可考虑采用SF-1无油轴承,特别是当杆径小时,安装较方便。6.5.2支撑环参数确定6.5.2.1支撑环厚度确定非金属支撑环的厚度一般为2.5mm,铜支撑环厚度一般取5mm。6.5.2.2支撑环宽度确定支撑环宽度的计算公式为:式中:T—导向环宽度,mm;f—安全系数,一般取2-3;d—活塞杆直径,mm;pr—材料承载能力,N/mm2;常见非金属支撑环材料的Pr值:填充聚四氟乙烯-15;聚甲醛-60;酚醛夹布-90Fc—侧向载荷,mm,a)对于细长油缸,侧向载荷主要由挠度引起L1—油缸最小导向长度,mm,;S—油缸工作行程,mm;D—油缸缸径,mm;其它参数参照6.1.3.1b)b)对于活塞杆为球头或耳环(内装关节轴承)式时,Fc≈Fsin15°=0.26F。c)对于活塞杆为耳环(内装衬套)式时,它的侧向载荷主要由以下两部分组成:1.耳环孔与销轴间隙引起的侧向力见图10。图10由图10能够得出:δ—单边间隙,mm;F—载荷力,N;L—耳环宽度,mm由上式能够看出:侧向力的大小与载荷、间隙成正比,与耳环宽度成反比。因此设计加工时,在保证安装方便的前提下,应尽量减少间隙、增加耳环宽度,以减少侧向力。2.耳环孔中心与活塞杆中心不垂直引起的侧向力见图11。图11由图11能够得出:F—销轴对耳环的力,N;Fz—轴向分力,N;β—耳垂直度误差偏角,°由上式能够看出:侧向力与误差偏角成正比,因此设计加工时,垂直度误差应控制在0.05-0.1,以减少侧向力。当耳环与活塞杆采用焊接时,耳环孔因留加工余量,待焊接后,以活塞杆为基准加工到位;当耳环与活塞杆采用螺纹连接时,应控制螺纹加工精度为6-7级,必要的时候,添加定位止口配合以保证垂直度要求。如图12所示。图121活塞杆2耳环添加定位止口的另外一个好处是:改进耳环的受力状况。当耳环由于偏载而受到较大弯矩作用的时候,把危险截面由原来的螺纹退刀槽A面转移到了定位止口B面,大大提高了耳环的抗弯强度。综上所述:一般地,当导向套或活塞长度尺寸足够时,支撑环宽度应尽量取大值,且至少安排两道。为少支撑环种类规格,增强通用性,现规定如下:对于活塞支撑部分,见表8:表8活塞支撑环推荐宽度缸径宽度40、50、636.170、80、90、100、1109.4125、140、150、160、18014.7200、22019.7250、280、32024.7360以上29.7(铜支撑环)或堆铜焊对于活塞杆支撑部分,见表9:表9活塞杆支撑环推荐宽度杆径宽度20、22、25、28、32、366.1或SF-1无油轴承40、45、50、56、63、70、809.490、100、110、12514.7140、16019.7或SF-1无油轴承180、200、22024.7或镶铜套250以上镶铜套注:铜套的材料为ZCuAL10Fe3(ZQAL9-4)或ZCuPb10Sn10。6.6油缸其它装置确定油缸其它装置由缓冲装置和排气装置两部分组成。6.6.1缓冲装置确定当活塞速度达到0.1-0.3m/s时,能够考虑设置缓冲装置;当活塞速度大于0.3m/s时,必须设置缓冲装置。根据缓冲过程中油液通道是否改变其节流面积,缓冲装置常分为恒节流型,变节流型和自调节流型三大类,其中恒节流型应用最为普遍。6.6.1.1恒节流型缓冲装置恒节流型缓冲装置包括以下两种:a)圆柱头环隙缓冲装置见图13。图13工作原理:当开始进入导向套凹腔时,缓冲腔油液只能经过间隙δ挤压出去。因此,活塞受到一个很大的阻力,缸的运动速度减慢。这种缓冲装置的特点是:结构简单,开始缓冲时效果显著,但整个缓冲过程中缓冲效果逐渐减弱;对零部件的加工精度要求高,特别是δ值既不能太大也不能太小,太大无缓冲效果,太小则缓冲柱塞容易”憋劲”。适用于惯性较小、速度较低的场合。设计时,一般取δ=0.1,其它缓冲参数按《油缸缓冲设计计算》进行设计选取。b)单向节流阀缓冲装置见图14。图14工作原理:当缓冲柱塞进入缸盖内孔时,排油腔被封堵,油液只能经过节流阀排油,排油腔缓冲压力升高,使活塞制动减速。调节节流阀的通流面积,能够改变回油流量,从而改变活塞速度。单向阀的作用是当活塞返程时,能迅速向油缸供油,以避免活塞推力不足而启动缓慢或困难的现象发生。由于安装了节流阀,制动力可根据负载进行调节,因此适用范围广。但它同样有圆柱形环隙式缓冲装置的缺点,且加装了单向节流阀,成本较圆柱头环隙缓冲装置高。设计时,缓冲柱塞与缸盖应为滑动配合,δ值应较圆柱头环隙缓冲装置小。在系列化的油缸设计中,由于事先无法知道活塞的运行速度以及运动部分的质量和载荷,因此为了使结构简单,降低成本,多采用恒节流型缓冲装置。特别是单向节流阀缓冲装置,应用更为普遍,如力士乐油缸。图14为这种装置在拖泵摆阀油缸上的应用。6.6.1.2变节流型缓冲装置在恒节流缓冲装置的基础上,为了使节流面积随缓冲行程的增大而减小,使动能的吸收更加均匀,经过改进缓冲柱塞,可实现变节流缓冲。常见的主要有抛物线、铣槽、圆锥形、双圆锥形、两级缓冲、多级缸筒、多孔柱塞等结构型式。见图15。抛物线(b)铣槽(c)阶梯形(d)圆锥形(e)双圆锥形(f)两级缓冲(g)多孔缸筒(f)多孔柱塞图15其中,(a)抛物线缓冲效果最好,需要数控机床或仿形车床加工,成本较高,应用较少;(b)节流槽形,直接由铣床铣出,加工方便,应用较多;(c)阶梯形,车床上车出三个台阶,加工方便,缓冲压力峰值较小,不及恒节流圆柱形的一半,国外Parker油缸无杆腔缓冲经常采用;(d)圆锥形,缓冲效果和阶梯型差不多,应用较少;(e)双圆锥形,缓冲效果好于圆锥形,挖机油缸上经常采用;(f)多孔缸筒和(g)多孔柱塞用于对精度要求更高的液压设备,合理布置小孔的数量和各排间的距离,缓冲效果可更接近于理想抛物线的水平。其中(g)多孔柱塞的原理已应用于我司客户重庆新明和的产品设计中,并加以改进,后面将做重点介绍。图16为节流槽和双圆锥形组合的变节流型在挖机油缸上的应用。图16从图16能够看出,缓冲销的形状为双圆锥形,而且铣出3条轴向沟槽,节流面积随缓冲行程的增大而逐渐减小,缓冲压力变化较平稳,缓冲效果较好。在重庆新明和油缸设计中,采用了一种新型的节流型缓冲装置,见图17。图17这种新型的节流缓冲机构,根据应用场合的不同可设计成恒节流缓冲与变节流缓冲两种型式,如图17,在图17a中,当活塞3向缸盖7方向运动时,缓冲块5在挡圈6和弹簧4的作用下也随着活塞3向缸盖方向运动。当缓冲块与缸盖平面复合时,无杆腔内形成缓冲油腔。被封闭的油液只能从节流孔排出,从而实现节流缓冲。图17b是在图17a的基础上加以改进的,在缓冲块的进油管上增设小孔,当活塞3向缸盖7方向运动时,经过改变节流孔的数量来改变节流面积,从而达到变节流的效果。从图17能够看出,当活塞反向运动时,活塞也不会因推力不足而产生起动缓慢或困难的现象。新型节流型缓冲装置的特点:①采用圆锥形弹簧与变节流缓冲结构。圆锥形弹簧与圆柱形弹簧相比,具有较大的横向稳定性。振动频率是变值,可防止共振现象的产生。避免了出现压力脉冲和过高的缓冲腔压力峰值,使压力的变化为渐变过程;②结构紧凑。由于圆锥形弹簧的可压缩性,节省了传统缓冲柱塞的横向尺寸,减少了缓冲行程。这一特点在结构较紧凑的工程液压缸中有非常大的优势;③从图17能够看出,这种缓冲装置结构简单,加工性优良,成本低。在以后的油缸设计中,此种缓冲装置能够大力推广。6.6.1.3浮动自调节流型缓冲装置一般有如下三种结构:浮动圈式缓冲结构见图18。图18如图18(a)所示,浮动圈式缓冲结构主要由缓冲柱塞、浮动圈、卡键、缸盖等组成。浮动圈为一圆环,采用青铜或40Cr制成,外径比缸盖内孔小1mm,厚度比安装槽小1mm,能够径向和轴向浮动。缓冲柱塞为圆锥形,并铣有多条纵向斜槽,斜槽深度由前向后逐渐递减,斜槽数一般为3条,材料应具有一定的硬度,一般采用40Cr经表面淬火处理得到。浮动圈内径与缓冲柱塞外径滑配。如图18(b)、(c)所示,当缓冲柱塞1的头部刚进入浮动圈2内时(A向移动),节流面积较大,浮动圈2尚未移动,Pc压力很低,此时,缓冲柱塞1因惯性力的作用继续前进,缓冲腔压力Pc随之上升,当Pc值达到一定数值以后,浮动圈2轴向移动,随即靠位在缸盖5的台肩上,若活塞动能尚未被大部吸收,则缓冲柱塞继续伸入浮动圈2内,使油液几乎全部经过斜槽排出,节流面积因斜槽深度的变化逐渐缩小,Pc值较平缓地维持在相应的数值间,活塞动能大量而均匀地被吸收,直至缓冲过程结束。当活塞反向运动时,见图18(a)、(b)所示B向移动,工作压力油将缓冲柱塞1和浮动圈2一齐推动,浮动圈2被推开后,油液不但经过斜槽,还经过浮动圈的径向浮动间隙和卡键的小孔流入缸筒,推动活塞,加速了返程运动的启动,从而可取消恒节流型缓冲装置中的快速补油单向阀。在液压系统中,因各种因素会引起油液温度的升高,从而油液粘度随之发生较大的减小,油液粘度下降后吸收能量会显著减少,为此,恒节流型缓冲器和变节流型缓冲装置的缓冲性能均会明显下降;与此显著不同的是浮动自调节流型缓冲装置,油液粘度变化因素对其缓冲性能的影响很小,这是因为浮动圈的移动是取决于一定的Pc值。油液稠也好,稀也好,不达到一定的Pc值浮动圈2不移动,只有浮动圈2移动后才真正进一步产生缓冲作用,也就是缓冲柱塞真正开始了有效行程Sc,浮动圈2的移动快慢、时间、随负载不同,而具一定的自动调节作用。浮动圈式缓冲结构广泛用于无杆腔的缓冲中,例如挖机油缸。浮动衬套式缓冲结构见图19。图19如图19所示,与传统圆柱头环隙缓冲装置相似,只是缓冲柱塞被浮动衬套取代。浮动衬套外径与端盖孔滑动配合,内径与活塞杆由较大间隙存在(单边0.5mm),且轴向尺寸也比衬套安装槽尺寸短1mm,使浮动衬套在活塞杆上可沿径向和轴向作小范围的运动。浮动衬套左端是光整平面,右端有若干通油槽。工作原理:当活塞向左运动进入缓冲行程时,经过端盖与浮动衬套上的圆角,使浮动衬套自动对中,进入端盖。进入端盖后,油液只能经过衬套与活塞杆的间隙流出,使缓冲腔压力上升,推动衬套向左运动,左端面与活塞杆台阶端面贴合,阻断衬套与活塞杆间的油液流动,使油液只能从衬套与端盖间的缓冲节流间隙流过,达到预期的缓冲效果。反向启动时,油液从左腔进入液压缸,液压力首先推动衬套向右运动,衬套右端贴在活塞上,油液可流经衬套与活塞杆的间隙,从衬套右端上的通油槽流入缓冲腔,实现反向快速启动。浮动衬套结构如图20。图20c)带单向密封圈的浮动衬套式缓冲结构见图21。图21如图21所示,增加了一个单向密封圈,活塞杆上开有楔形沟槽,沟槽宽度相对于密封圈宽度是大很多的,单向密封圈的外径与浮动衬套内径配合,内径与活塞杆沟槽有较大间隙,可在沟槽内运动,浮动衬套左端开有通油槽。工作原理:进入缓冲行程后,油液经过衬套和单向密封圈与活塞杆的间隙流出,缓冲腔压力上升,从而推动单向密封圈向右运动紧贴在沟槽右侧楔形面上,油液流动受阻,只能经过衬套与端盖间的缓冲节流通道流出。反向启动时,油压先推动单向密封圈向左运动,打开浮动衬套与活塞杆形成的通油道,实现快速启动。图22为这种缓冲结构在挖机动臂油缸上的应用。图22综上所述,浮动自调节流型缓冲装置有如下特点:1.有浮动件。浮动件可在径向及轴向作适当的运动。在径向的运动,可用来弥补油缸因制造、使用出现的不同轴误差。2.浮动件沿轴向运动到两个极限位置,可改变油路的通断情况,起着传统缓冲结构中的单向阀作用。3.采用传统缓冲结构的节流缓冲原理,可用原有成熟的缓冲设计方法。4.只要将衬套加工成不同的节流形式,如变截面的槽,沿轴向钻若干节流孔等,就可达到不同的缓冲效果。设计、加工都极便利,且可靠。在设计时,应注意:1.由于存在较大径向间隙,应考虑浮动件进人缓冲行程的引导问题,解决浮动件的自动对中,浮动件与缸盖的倒角高度应大于单边径向间隙。2.浮动件与安装部位的间隙应适中,间隙太小,不能有效地补偿不同轴及解决反向启动问题,不利于充分发挥浮动缓冲的优势。间隙过大,不但会使浮动件进入缓冲行程时的引导出现困难,也会在缓冲起始过程中,浮动件作单向阀使用的单向关闭时间延长,影响缓冲有效行程。间隙一般取单边0.5mm。3.进人缓冲行程时,浮动件需沿轴向运动一定距离后,才能切断浮动间隙内的流动,进入缓冲节流,这时活塞已有一定位移,也就是说,浮动缓冲的上述优点,是在略有牺牲缓冲行程的基础上获得的。为此,进行缓冲设计时,浮动缓冲结构的缓冲行程应比传统缓冲结构的行程长一些。正式由于浮动缓冲的上述优点,要求在今后设计中,尽量采用此种缓冲结构。除了节流型缓冲装置外,常见的还有弹簧缓冲装置和卸压缓冲装置,下面作简要介绍。6.6.1.4弹簧缓冲装置节流型缓冲装置和弹簧缓冲装置都是利用能量转换方法来实现缓冲,不同的是,节流型缓冲装置是将动能转换成油液的热能,再随油液流动流回油箱;而弹簧缓冲装置则是动能转换成弹簧压力能。由于活塞的运行速度以及运动部分的质量和载荷一般很大,因此,需要弹簧有很大的刚度,才能尽可能多的吸收掉动能,这必然给装配带来困难;在实际应用中,因负载等工作参数及使用条件、环境等的不可预知性,很难对弹簧参数进行精确计算,弹簧的缓冲效果同样不可预知;由于国内弹簧材料以及热处理等方面的缺陷,弹簧缓冲装置的寿命一般很短。因此,在设计中除客户要求(并提供弹簧相应参数)外,尽量不要采用。6.6.1.5卸压缓冲装置当活塞运动到终端,使油缸高压腔油液流回油箱的缓冲方法,称为卸荷缓冲法,见图23。如图23所示,当活塞4向左侧运动时,且活塞4左侧端面未经过节流孔1,无杆腔泄压,腔内压力无法打开单向阀2,从而油液无法从节流孔1经过油管抵达缓冲腔3,此时无杆腔无缓冲效果。但当图示位置活塞4右侧端面经过节流孔1时,有杆腔油液压力大于单向阀的开启压力,(单向阀的开启压力一般设定很小的压力值具体根据系统压力而定)。单向阀2开启,油液经过节流孔1经过油管进人缓冲腔(高压腔与低压腔相通),同时作用在活塞4上,阻止活塞4向终端运动,从而达到缓冲的目的。图24为卸压缓冲装置在混凝土泵车主油缸上的应用。在我司客户重庆新明和的同步缸设计中,也应用到了卸压缓冲装置,工作原理同上。以上对常见缓冲装置进行了详细阐述,其中浮动式缓冲装置和变节流型缓冲装置应是往后我司油缸设计中优先采用的(客户有具体要求的除外)。6.6.2排气装置确定国内双作用油缸一般未设置排气装置,试压时直接经过油口排气;靠重力回程的多级套筒缸一般应单独设置排气口,并用螺塞与组合垫密封好。国外油缸常见的排气装置还有紧定螺钉与钢球组合的形式。6.7油缸内部油路及其接口件确定6.7.1油缸进出油方式确定油缸内部油路取决于进出油孔的位置。进出油孔位置一般布置在缸筒尾部(含缸底)、缸筒头部及活塞杆头部3个部位。油缸的进出油方式有3种:缸筒两端进出油;缸筒、活塞杆分别进出油;活塞杆进出油。6.7.2油路接口件确定为避免缸筒焊接变形,油缸上应尽可能减少油路接口件的焊接,原则上不允许有过油钢管的焊接。油路接口件包括以下5种:油咀—经过螺纹与外部油管接头相连;油口—经过螺纹与外部油管接头相连,螺纹与油孔成90°;油块—经过标准法兰和螺钉固紧油管,与外部油路连接;阀座—直接与平衡阀(液压锁)相连接;油座—油管的中间过渡接口件。6.8油缸装配总图绘制规范6.8.1总图中包括的内容a)应具有足以表明装配结构和位置关系的主视图及其它视图。必要时,画出油缸与外部连接件的连接示意图;b)油缸的主要参数(如:缸径、杆径、行程、安装距、工作压力、试验压力等);c)主要装配尺寸和关键零部件之间的配合尺寸;d)需要在装配时加工保证的尺寸、公差和其它要求;e)油缸外形轮廓尺寸;f)技术要求和零部件明细表。6.8.2总图绘制规范绘制总图时,在执行国家制图标准的同时,另特殊规范如表10所示。表10总图绘制要求项目内容或示意图主视图放置要求缸底端至于图纸左侧,杆头端至于图纸右侧主要参数放置位置置于装配总图右上角,紧靠图幅边框,如右图所示主参数表缸径/mm杆径/mm行程/mm安装距/mm工作压力/MPa试验压力/MPa起动压力/MPa内泄露量MPa/5min内容缸径杆径行程安装距工作压力试验压力起动压力内泄露量尺寸标注重要尺寸(附公差)主尺寸缸径、杆径、行程、安装距等装配尺寸1.关键零部件之间的配合尺寸:活塞与活塞杆的配合尺寸、导向套与缸筒的配合尺寸等。2.重要的相对位置尺寸:油路接口件相对于缸筒的位置尺寸等。安装尺寸耳环安装孔尺寸、法兰安装孔尺寸、铰轴安装尺寸、安装螺纹尺寸、球头直径等外形尺寸油缸外形轮廓尺寸零件编号标注样式在指引线的水平线上注写序号排列顺序所有零部件必须按照顺时针方向编号,并排列整齐;自制件与外购件(标准件、密封件等)采用分层排序;焊接件、组合件只占用一个序号,各子件在装配图中不单独列序;对称件应各自列序并命名,不得公用一个序号;部分件如卡键等均以整体名义列序,数量为1。明细表内容要求1)借用件应在备注栏注明,被借用产品应是本企业在制成熟产品,不得借用试制产品或一次性产品;2)无图件应注明,密封件应标注制造厂家;3)零件单件净重。技术要求文本样式1)参照国家标准规定;2)各条内容以分号隔开,最后以句号结尾。通用要求装配前各零件必须清洗干净,不得有飞边、毛刺、焊渣、铁锈等残留物质;各滑动表面不允许有碰伤、损伤、和划伤等缺陷;2.所有密封件密封表面不允许有挂伤、擦伤、拉毛等缺项;3.序号()紧定螺钉装配前应涂抹螺纹锁固胶,装配后点铆防松;试验检测装配完成后,按标准GB/T15622-《液压缸试验方法》进行试验(应注明试验的压力、持续时间、应达到的目的);防护要求5.油缸试验合格后应将腔内油液排尽,密封好所有油口;涂装要求6.外露配合面涂油防锈,非配合面先涂()底漆,再涂()面漆;特殊要求7.如标记的位置及标记内容,出厂运输防护要求等。7油缸标准零件设计7.1缸筒设计设计要求见表11。表11缸筒设计要求项目设计要求示意图定义形成油缸密封腔体的主零件,活塞的运行通道命名见《油缸标准零件命名规范》(附录D)设计原则1、缸径一般由客户提供,如客户未提供,则应根据所提供的参数计算并圆整至《油缸主参数优选表》(附录A)中油缸缸径系列优选值;2、缸径确定后,以缸径、工作压力等为设计依据,根据标准QB/HC00-《液压缸设计计算》计算出缸筒壁厚和外径理论值,对照《缸筒材料规格优选表》(附录B)确定油缸外径、选择合适的标准材料规格;3、缸筒外圆原则上不加工(三种情况除外:a、有减重要求的;b、与其它零件如铰轴、法兰等有配合要求的配合面;c、客户提供原图外径与标准材料有出入且不可协调时)项目设计要求示意图设计原则4、缸筒内孔一般不镀铬,但当活塞上装有活塞环或工作介质为油水混合时,需镀铬以提高耐磨和耐腐蚀性能,且镀铬前缸筒需珩磨处理以提高铬层附着力(如泵车主油缸);5、缸尾端焊接剖口按《环缝焊接坡口设计规范》(附录G)设计;6、根据缸径选择选择缸筒头部结构形式:1)缸径＜90时,只采用螺纹结构(一般内螺纹,缸筒壁厚薄时采用外螺纹);2)90≤缸径＜125时,采用卡键式或内螺纹结构;3)125≤缸径≤200时,采用卡键式或内螺纹结构(应增加台阶孔或采用分体式);4)200＜缸径≤320时,采用卡键式结构;5)缸径＞320时,采用法兰式结构。7、当缸筒上油路接口件为油咀时,油孔直径根据油咀大小选择:1)M14×1.5或G1/4,孔径取φ6或φ8,依缸径大小而定;2)M18×1.5或G3/8,孔径取φ10;3)M22×1.5或G1/2,孔径取φ12;4)M27×2或G3/4,孔径取φ16;5)M33×2或G1,孔径取φ20;6)M42×2或G1-1/4,孔径取φ25;7)M48×2或G1-1/2,孔径取φ30;8)M50×2,孔径取φ32;9)M60×2或G2,孔径取φ38。当缸筒上油路接口件为油块或阀座时,缸筒油孔直径不应小于油路接口件孔的直径;缸筒上油管的通径同样不能小于油路接口件孔的直径,且管的壁厚≥1.5。8、油孔内侧须倒圆R0.5并抛光,且当缸筒车有台阶孔时,尽量使油孔与台阶孔相交;9、配置螺纹式导向套时,须在缸筒上设计螺纹防水装置及导向套防松装置;10、缸头端密封件入口处必须倒角20°并抛光R0.5,表面光洁度Ra1.6,倒角宽度为:1)缸径≤40时,宽度取3;3)125＜缸径≤320时,宽度取6-8;2)40＜缸径≤125时,宽度取5;4)缸径＞320时,宽度取10。11、缸筒上油孔处应锪平,以便于油咀或油管的焊接;12、同缸径、同外径、同结构类型的缸筒,除长度尺寸外,其余应完全相同;项目设计要求示意图设计原则13、缸筒材料为45时一般不调质,如需调质,调质硬度:225HB-255HB;27SiMn材料均须调质,调质硬度:255HB-285HB;缸筒上焊有大型结构件时,应焊后整体调质。14、缸筒上焊有油路接口件(阀座不直接与缸筒过油孔相通时除外)或大型结构件时,应焊后加工内孔;对未安排调质的缸筒,大型结构件焊后应保温(局部)回火去除应力。材料1、采用20、45、16Mn、27SiMn四种材质。2、材料规格从《缸筒材料规格优选表》(附录B)中选取。图纸设计(内螺纹连接的缸筒)缸径D尺寸公差取H8或H9缸筒口部设计一光滑面(用于防水O形圈贴合)以配合防水O形圈实现防水密封,倒角30°,倒角处最大直径必须大于螺纹底径。缸筒和导向套配合的螺纹尺寸M按以下原则取值:1)缸径D=40,50,63,70,80,90,100,110,120时,M=46,56,68,76,87,98,108,118,128;2)缸径＜125时,M=D+5;3)125≤缸径＜200时,M=D+10;4)缸径≥200时,M=D+15;5)M应符合《设计用螺纹规格表》(附录F),精度为7H。螺纹两端必须倒角过牙底,并砂光螺纹牙定顶,粗糙度Ra6.3缸筒上内螺纹退刀槽底径=M+1or0.5,宽度根据螺距大小而定。螺距为2时,宽度取4;螺距为3时,宽度取5;螺距为4时,宽度取6项目设计要求示意图图纸设计(内螺纹连接的缸筒)在距缸筒口部2mm处统一切宽3mm、深≥2.5mm的防松槽,用于导套防松内孔表面粗糙度Ra0.4内孔表面圆度10级,直线度每500mm长度不大于0.03mm,每1000mm长度不大于0.1mm。内螺纹对缸筒轴线同轴度8级,粗糙度Ra6.3缸筒两端面对缸筒轴线垂直度7级,粗糙度Ra6.3其余参数取值见示意图图纸设计(外螺纹连接的缸筒)与上述缸筒相同的设计要素,其设计要求相同外螺纹对缸筒轴线同轴度8级,粗糙度Ra6.3外螺纹长度Lm比用于车螺纹的台阶长度L至少短5mm(如右图所示)螺纹压盖采用紧定螺钉锁紧,组装时配作紧定孔图纸设计(卡键连接的缸筒)与上述缸筒相同的设计要素,其设计要求相同卡键槽的尺寸根据标准卡键得出卡键槽底径公差取H9卡键槽两侧均须倒角20°并抛光R0.5,倒角宽度与缸头端(活塞密封入口处)取值规则相同缸筒卡键槽底必须倒圆R0.5-1项目设计要求示意图图纸设计(卡键连接的缸筒)卡键槽宽L公差取D9或H10。卡键槽对缸筒轴线的同轴度取8级卡键槽侧面对缸筒轴线垂直度取7级卡键槽侧面和底面粗糙度取Ra3.2卡键槽到缸筒端面的距离L1与卡键槽宽L的关系:L1-L≥2(如右图所示)卡键槽右侧直径D1与缸径D的关系:D1-D=1(如右图所示)图纸设计(法兰连接的缸筒)与上述缸筒设计相同的设计要素,其设计要求相同缸筒与法兰采用轴向U形或V形焊缝,焊后加工螺钉孔与法兰配合处缸筒外径车小2～3mm,尺寸公差取f9,粗糙度Ra3.2,当缸径较大时,可车螺纹旋紧后焊接技术要求见《油缸标准零件技术要求规范》(附录H)7.2缸底设计设计要求见表12。表12缸底设计要求项目设计要求示意图定义在缸筒尾部与缸筒焊接形成油腔的零件命名见《油缸标准零件命名规范》(附录D)设计原则除特殊油缸外,缸底与缸筒只允许采用焊接连接;焊接坡口按《环缝焊焊接坡口设计规范》(附录G)设计,与对应缸筒焊接坡口一致;根据油缸的安装形式确定缸底的结构形式,规定为耳环式、法兰式、平板式三种;同缸径、同壁厚(外径)、同结构形式时,缸底半成品(除安装孔外)尺寸应唯一确定;项目设计要求示意图设计原则5、根据油缸安装形式和受力情况确定耳环孔径和厚度、法兰厚度和安装螺钉孔大小及数量(客户有提供的除外);6、活塞杆全收时,要求缸底与活塞之间的空腔尽量小;7、在保证强度的前提下,应尽量优化外形,造型美观,降低成本。对耳环式缸底,尽量设计成SR圆弧(客户有特殊要求且无法协调时除外);当缸底最大外圆直径与最小外圆直径相差较大时,应设计成分体式再焊接;8、缸底上油孔处应锪平,以便于油咀或油管的焊接。材料45,35结构形式1、耳环式,又分为三类:1)光孔耳环式—安装孔为光孔;2)衬套耳环式—安装孔压铜套、钢背轴承或酚醛夹布等;3)关节轴承耳环式—安装孔压关节轴承。2、法兰式—利用止口、螺钉与主机相连;3、平板式—端面为平板图纸设计(耳环式)与缸筒焊接部位必须设计一段定位止口,公差取m7,长度≥10,粗糙度取Ra3.2油孔边缘与焊接坡口的距离≥5为避免应力集中,各棱边应尽可能倒圆角定位止口前端内外棱边均倒角≥C1,与缸筒的接触面对其轴向的垂直度取7级,粗糙度取Ra6.3缸底端面对轴线的垂直度取7级,粗糙度取Ra6.3耳环安装孔轴线对缸底轴线垂直度≤φ0.1(关节轴承安装孔除外)耳环安装孔两端面对缸底轴线对称度≤0.2粗糙度取Ra6.3耳环厚度尺寸公差统一规定上偏差为-0.2,项目设计要求示意图图纸设计(耳环式)下偏差-0.5安装衬套或关节轴承时,其安装孔按相应要求设计,内孔尺寸公差取H7;安装孔为光孔时,内孔尺寸公差取H10;粗糙度取Ra3.2安装油杯的螺纹孔应锪沉孔,大小如下:1)M6,孔径取φ12;2)M8×1,孔径取φ15;3)M10×1,孔径取φ18。在保证油杯安装空间前提下,孔深≥5油杯应尽量相对于耳环安装孔轴线偏斜一定角度或距离安装,且安装面应与耳环弧面相切(如右图所示)法兰法兰式缸底应综合缸底和法兰的设计要求一并设计与耳环式缸底相同的设计要素,其设计要求相同平底与耳环式缸底相同的设计要素,其设计要求相同技术要求参照《油缸标准零件技术要求规范》(附录H)安装法兰设计设计要求见表13。表13安装法兰设计要求项目设计要求示意图定义与缸筒焊接在一起,经过止口、螺钉等零件将油缸与主机零件相连的盘形零件命名见《油缸标准零件零件命名规范》(附录D)设计原则根据与之匹配的缸筒外径确定法兰内径:法兰内径=缸筒外径-2或3;法兰一般应设计定位止口,大小按缸筒外径设计并统一;3、根据油缸安装和受力情况,合理设计法兰尺寸、螺钉安装孔尺寸及数量,并按缸径大小统一(客户有提供的除外);4、同外径、同结构类型的法兰应唯一确定项目设计要求示意图材料45结构形式圆形法兰方形法兰法兰位置头部法兰中部法兰尾部法兰,与缸底一体设计图纸设计法兰与缸筒焊接处开轴向U形或V形坡口,焊接坡口底部至少应有3-4mm宽,坡口角为30-35°,焊后应车削倒圆,有清根要求的应注明内径与缸筒采用H10/f9配合;对内径较大的法兰应适当放大配合间隙(0.2-0.3)法兰外安装配合端面对轴线垂直度≤0.1定位止口对轴线的同轴度≤φ0.1法兰上有油管经过时,应钻孔或铣缺口法兰一般只出半成品图,定位止口及法兰外安装配合端面应留加工余量(1-2mm)焊后加工;当焊后需回火去应力时,为保证美观,法兰其余面也应留光刀余量技术要求见《油缸标准零件技术要求规范》(附录H)7.4铰轴设计设计要求见表14。表14铰轴设计要求项目设计要求示意图定义与缸筒焊接,经过铰轴将油缸与主机连接的零件命名见《油缸标准零件命名规范》(附录D)项目设计要求示意图设计原则外形结构及尺寸在现有铰轴基础上进行统一,每种缸径原则上只取一种缸筒外径确定铰轴内径(取较大壁厚缸筒),一般铰轴内径比缸筒外径小2-3mm;2、同缸径、同壁厚(外径)的油缸其铰轴应唯一确定。材料45(板料割料或采用分体焊接;特大型铰轴应整体锻打)结构形式凸铰轴—最常见的结构,例如自卸车前置顶油缸、举升油缸等凹铰轴—应用较少,一般对称焊接在缸筒上,常见于起重机伸缩油缸图纸设计铰轴轴颈公差取e8或e9参考我司多级套筒缸内径与缸筒采用H10/f9配合;对内径较大的铰轴应适当放大配合间隙(0.2-0.3)两边轴颈需设计润滑油孔对工况恶劣的铰轴,轴颈表面应安排高频淬火,淬火要求应统一两边轴颈同轴度≤φ0.04两边轴颈对铰轴内孔轴线垂直度≤φ0.1技术要求见《油缸标准零件技术要求规范》(附录H)7.5油路接口件设计设计要求见表15。表15油路接口件设计要求项目设计要求示意图定义油缸油路与主机液压系统油路连接需要的附件命名见《油缸标准零件命名规范》(附录D)材料35、45油咀定义圆柱形,中间孔直接通缸筒油孔,焊接于缸筒或缸底等部位,经过螺纹与外部油管接头相接底部内外倒角,保证最小处壁厚L≤1.5D、M根据相接的油管管接头确定端面粗糙度Ra3.2项目设计要求示意图油咀螺纹对其端面的垂直度≤φ0.1油口定义功能与油咀一样,方形,螺纹与油孔成90°油孔需钻通并用统一系列的工艺堵头堵焊R与缸筒外径贴合,四周应倒角C4端面粗糙度Ra3.2螺纹对其端面的垂直度≤φ0.1油块定义方形板式,中间有油孔,焊接于缸筒或缸底等部位,经过法兰压板及螺钉与外部油管相接,常见于高压大流量场合油孔及螺纹孔的大小和位置按相应的外部连接法兰设计,底部R等于缸筒外圆半径,四周倒角C4阀座定义类似于油块,直接与平衡阀(液压锁)相接底部R等于缸筒外圆半径,四周倒角C4,其余尺寸根据配置的阀设计油座定义为了避免油管直接与缸筒焊接而增加的中间过渡接口件设计要求参考油口,一般设计成圆柱形设计原则油路接口件焊接端外形应尽量设计成圆形,以利形成连续焊缝,当非圆形不可避免时,应将相交处倒圆角;在保证强度的前提下,油路接口件外形尺寸应尽量小,以尽量减小变形。技术要求见《油缸标准零件技术要求规范》(附录H)7.6活塞杆设计设计要求见表16。表16活塞杆设计要求项目设计要求示意图定义油缸对外传递力的主要零部件命名见《油缸标准零件命名规范》(附录B)设计原则1、杆径一般由客户提供,如未提供,则应计算后圆整至《油缸主参数优选表》(附录A)中活塞杆系列优选值,并与《缸径杆径优选表》(附录C)中的缸径对应;2、杆头类型(安装形式)由客户提供;3、根据杆径大小确定活塞杆类型:1)杆径＜140,杆头类型为螺纹、球头或卡槽时,设计整体式活塞杆(内部需过油时除外),杆头类型为耳环或法兰时,设计成分体式活塞杆(螺纹连接或焊接);2)杆径≥140时,设计成分体式活塞杆(螺纹连接或焊接)4、根据杆径大小确定杆尾形式:1)杆径＜40时,只设计螺纹式杆尾;2)40≤杆径≤180时,设计螺纹式和卡键式杆尾;3)杆径＞180时,只设计螺纹式杆尾5、杆头与杆体采用螺纹连接时,应尽量设计成杆头内螺纹、杆体外螺纹的结构(球头除外);6、杆径≥140的焊接式活塞杆不允许采用实心活塞杆;7、相同杆径的空心活塞杆体,最多允许有两种不同壁厚的钢管规格供选择;8、原则上空心活塞杆体内孔不加工(特殊情况除外);9、同杆径、同杆体内径的活塞杆体除长度尺寸外其余尺寸应完全相同;10、对长行程的油缸,当稳定性不够时,应将活塞杆腔与无杆腔想通(杆体和杆尾空心);11、焊接式活塞杆的各焊接坡口遵照《环缝焊焊接坡口设计规范》(附录G)设计;12、活塞杆上密封入口端必须倒角20°,倒圆R0.5并抛光,表面粗糙度Ra1.6,以免装配时损坏密封件,倒角宽度为:杆径≤40时,宽度取3;40＜杆径≤125时,宽度取5;125＜杆径≤320时,宽度取6-8;杆径＞320时,宽度取1013、卡键槽底径和宽度参照《轴用卡键与卡键帽标准》设计;14、卡键槽到杆尾端面距离等于卡键槽宽度(特殊情况除外),槽底须倒圆R0.5;项目设计要求示意图设计原则15、焊接式活塞杆的各零件除了采用焊接方式外,从安全角度考虑,可增加螺纹连接段,但须焊后整体调质处理;16、焊接定位止口面配合公差采用H8/m7或H8/h7,止口长度≥10mm;17、杆头或杆尾为螺纹式时,螺纹退刀槽设计:退刀槽底径=螺纹大径-螺距-1,非螺纹侧底角根据直径大小倒圆角R1,R1.5,R2,棱边倒角45°;18、杆头为螺纹式的活塞杆,其螺纹尺寸应符合《活塞杆外接螺纹尺寸系列(GB/T2350-1980)》规定(客户提供时除外);19、所有螺纹式杆头必须设计用于活塞安装固紧的结构:1)杆径＞80时,先将活塞杆台阶部位杆径单边车小1mm,再铣扁方;2)杆径≤80时,除铣扁方外,还能够对称钻两个φ8×8的孔20、焊接式活塞杆的杆头为装关节轴承的耳环时,直接做成成品杆头(无需设计排气口);21、球头式杆头的球头尺寸综合客户提供尺寸和《球面半径(GB/T6403.1-86)》确定;22、杆头和缸底均为耳环式时,两端耳环孔的大小、宽度均应相等(客户要求时除外);23、焊后需热处理的焊接式活塞杆(空心),杆头必须设置排气孔,以避免热处理时封闭腔气体膨胀导致安全事故发生;24、排气孔设计方法:1)轴向、径向钻φ5的孔(空间不够时,也可只钻轴向);2)径向(或轴向)外端扩φ6×16的孔;3)杆头为螺纹式时,车台阶直径比杆径小1mm(单边),然后钻排气孔;当杆径较大时,在焊接处及连接螺纹部位挖空以减重25、热处理后,将φ6×12的销钉装入排气孔中,然后堵焊排气孔;26、杆尾和活塞为螺纹连接时必须考虑杆尾和活塞的锁紧防松,防松采用紧定螺钉,现场配钻,对于油液清洁度要求高的油缸,尽量采用《内螺纹式活塞防松的两种新方法》推荐的方案;27、活塞杆静密封采用1-2个GB3452.1的O形圈,其尺寸按照GB/T3452.1-《液压气动O形橡胶密封圈第一部分:尺寸系列及公差》选取,沟槽尺寸按GB/T3452.3-《液压气动O形橡胶密封圈沟槽尺寸》设计;28、两个O形圈之间的距离为1.2-2个O形圈断面直径;29、压力高,压力冲击大或O形圈沟槽开在活塞上且直接与杆径配合时,O形圈后应增加挡圈;项目设计要求示意图设计原则30、一般情况下,活塞杆需要调质,调质硬度:HB255-285;31、活塞杆杆体表面镀硬铬,厚度0.03-0.05mm,硬度＞800HV;对在海水等强腐蚀性环境下工作的活塞杆还需增加镀镍,一般先镀镍0.02mm,后镀铬0.03mm;32、在有机械性撞击的环境下工作的活塞杆表面需高频淬火处理,厚度1.5-2mm,硬度:HRC46-52;对稳定性不够的活塞杆增加中频淬火处理,厚度2.5-3mm,硬度:HRC42-48,能够提高其抗弯强度和稳定性;在某些场合下,直径较大的活塞杆可用表面淬火代替调质处理。材料杆体45、40Cr、35CrMo、42CrMo杆尾45杆头类型实心杆多数在小直径情况下使用空心杆大型油缸的活塞杆为了减重;为了增加活塞杆的抗弯能力;杆心需装有如位移传感器和油管等图纸设计整体式活塞部位螺纹规格按《设计用螺纹规格表》(附录F)选取,卡键在同等受力情况下必须通用活塞杆直径的尺寸公差取f8,圆柱度公差取9级,粗糙度取Ra0.2活塞杆静密封处直径的尺寸公差取f8,同轴度公差取8级,粗糙度取Ra3.2螺纹公差取6g(一般不标),同轴度公差取8级,粗糙度取Ra6.3安装活塞的轴肩端面对轴线的垂直度公差取7级,粗糙度取Ra6.3活塞杆端面与缸底接触时,端面对轴线的垂直度公差取7级,粗糙度取Ra6.3活塞位凹角处根据直径大小倒圆角R0.5,R1O形圈沟槽底面粗糙度取Ra1.6,槽侧面粗糙度取Ra3.2,槽棱倒圆R0.2,槽底倒圆R项目设计要求示意图0.5-0.8,砂光保证圆滑过渡,O形圈槽底对轴线的同轴度公差取8级当杆尾螺纹M＜30,应尽量将O形圈沟槽开在活塞上,与活塞杆外圆合,由活塞杆外圆充当静密封台阶,能提高螺纹处强度及螺纹对活塞杆轴线的同轴度杆尾为卡键式时,卡键槽宽公差取H10或D9;底径公差取f9;卡键槽到活塞的轴肩端面距离公差取H10;卡键槽到挡圈槽的距离公差取0～+0.2;L1≥L,轴端倒角≥C2,如右图所示,其余要求参考缸筒卡键槽设计杆头(缸底)为装有关节轴承的耳环时,当关节轴承孔径≤φ40时,耳环安装孔应设计成台阶式,使用一个挡圈限位,以方便加工和安装焊接式焊接式活塞杆与整体式活塞杆相同的设计要素,其设计要求也相同如果杆头、杆体、杆尾是焊后加工,则均只需设计半成品图纸;当活塞杆有内置油管时,油管可不出图纸,但需提供管材型号及长度如果杆头、杆体、杆尾焊