衬套压装液压缸的设计
1 前言
液压缸是各类设备上常用的执行机构。在其结构设计中,针对不同的用途进行设计创新,灵巧的构思往往能实现液压缸多样化的功能。此前,本人所在的某航空机械制造公司研制了一台衬套压装设备,它的执行元件是一只带弹簧复位的单作用活塞式液压缸,通过对缸体的巧妙设计,使其成为了一只专用于衬套压装的执行元件。与液压系统相配合,该液压缸能够准确地给多项产品提供衬套压装作业,很好地满足了使用要求。
2 设计要求
该设备的使用单位提出如下设计要求:液压缸的压载荷应不低于60 kN,行程应不小于120 mm;装夹部分应具有可换性,可为内径100~250 mm的衬套提供压装作业,重量不超过4.5 kg,以便于在工作台上手持操作。
3 结构与原理介绍
据上述要求,本人设计出了图1a所示的液压缸。图1a所示是一只带弹簧复位的单作用活塞式液压缸,由拉杆、可换压套、缸筒、活塞杆、端盖等组成。活塞杆4的轴心为通孔结构,拉杆螺栓1贯通其中,螺母5装在拉杆螺栓1的两端,以承受轴向拉载荷。在活塞杆4与端盖11之间装有螺旋压缩弹簧,在常态时使活塞杆保持收回状态。在端盖11上钻有一通孔,保证弹簧腔通大气。
了解过图1a液压缸的结构后,便于理解压装衬套的工作过程。以外径为120m6(mm)、内径为114H7(mm)的衬套为例,其压装过程是:松开螺母5,将预先处于冷却收缩状态下的衬套6(两件或单件)的小端引导部分对正在工件7的孔口;选择外径为114f6(mm)的可换压套8(不同规格的衬套对应各自的可换压套),按图1a所示给右端的衬套定位;在左端衬套端面处施加开口垫圈2,并紧固拉杆两端的螺母5。装夹结束后,给液压缸供入压力油,活塞杆4右移,开口垫圈2和可换压套8压缩两只衬套进入工件7的内孔。压力达到25 MPa时,压载荷为53 kN,衬套的凸缘与工件的端面紧密贴合。此时,卸掉油压,活塞杆4复位,松开螺母5,压装结束。
针对上述液压缸的结构特征,本人设计了与其相适应的液压原理图,如图1b所示。因原理简单,此处不作详细介绍。
4 液压缸设计参数的确定
依据该设备研制申请单的要求,经计算,确定缸筒内径为60H9(mm),活塞杆外径为30d9(mm),行程为120 mm,额定工作压力为28 MPa,可产生60kN的压载荷;缸筒、端盖、活塞杆、压套选用高强度硬铝,牌号为2A06,其中缸筒的壁厚为10 mm,经淬火并时效处理,Rb可达390 MPa,强度高且重量轻;拉杆、螺母选用高强度钢30CrMnSiA,拉杆的直径为20mm。因篇幅所限,此处省略计算过程。
5 使用时的注意事项
使用实践表明,该液压缸在压装衬套时必须注意以下事项:
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