液压缸结构紧凑创新技术的研究与应用

　　1 前言

　　液压缸设计方案一般是根据已知条件,参照液压缸设计有关资料及以往的设计方案进行设计。但在实际工作中,往往会出现用户所给的条件很苛刻,如果此时按标准或按以往的方案设计,就会发生轴向尺寸或径向尺寸的干涉,此时作为一个设计者来说,就要与用户很好的沟通、协调,敢于用创新的思维打破常规,在保证液压缸性能的前提下,尽量将液压缸结构设计得紧凑,满足用户的要求。

　　2 液压缸结构紧凑的设计技术

　　一般设计资料及标准中,将材料的安全系数放得比较大,而在液压系统中,一般都设置有安全阀,这就为我们将液压缸的结构设计的紧凑,留下施展的余地[1]。径向尺寸紧凑:缸筒的厚度及导向套的单边厚度可尽量的小。轴向尺寸紧凑:活塞和柱塞的导向部分优选高可靠性的、窄的密封件,在保证密封性能的前提下,减少密封件的数量;缩短导向套及活塞的长度,活与活塞杆的连接可采用非常规方法,以缩短轴向尺寸。为了防止干涉,油口的位置也可非常规安置[2]。

　　3 设计示例

　　3.1 设计与分析

　　在铁道维修作业中,当铁轨长期使用或受外力变型时,就要将变型的铁轨修直,以确保火车运行安全。这时需要的维修机械就是直轨机。直轨机一般是野外作业,因此要求在确保直轨作用力的前提下,尽量使结构紧凑、重量轻,且方便操作。直轨机液压缸是直轨机的主要执行部件。直轨机液压缸工作原理如图1所示。

　　直轨机安置好后,手动泵压力油由控制阀进入液压缸进油口,推动活塞前进,活塞杆带动夹瓜前进时铁轨变形到需要的程度,再由手动阀控制压力油方向,进而控制活塞杆进或退,完成铁轨维修作业。

　　由于受直轨机总体结构限制,直轨机液压缸结构必须紧凑。据测算,在直轨机中所需液压缸推力为185×10³N,直轨机使用压力是可调的,设液压缸使用压力为p×10⁶Pa,液压缸内径为D则为:

　　当p=16时,D=121 mm;p=20时,D=108 mm;p=25时,D=97 mm。

　　从上述数据可看出不同的使用压力要求缸径也不同,从泵、缸、阀的设计寿命来均衡考虑最终确定缸径为100 mm。

　　这样实际需使用压力为:但实际使用时可能会有些浮动;缸筒壁厚简单测算为:,因使用压力偏高,因此结合实际选用13;检验缸筒拉应力:R拉=40@106Pa;以缸筒材料许用应力最低为200 MPa计算:安全系数=5。可见是足够安全的。

　　进油口:起初采用一个方形块,加工与焊接比较方便,但在试验和使用中发现:焊逢漏油现象比较严重,在加工中虚焊现象难以控制,往往造成退货。我们经过反复推敲,最后采用直角型结构,这样焊逢紧密,虚焊漏油现象比较容易把握。焊接时注意油口方向要与缸筒上的油口方向一致[1]。