加工精度對液壓油缸受力的影響

i液壓油缸結(jié)構(gòu)組成
    重慶液壓油缸維修隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，液壓傳動技術(shù)在交通道路工程機(jī)械行業(yè)中得到了極大應(yīng)用和發(fā)展。液壓傳動設(shè)備通常由動力、執(zhí)行、控制和輔助等四種元件組成，液壓缸是液壓系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛的主要執(zhí)行元件，液壓油缸的主要組成部件有缸體、活塞、活塞桿、導(dǎo)向套、卡鍵等，各部件之間的結(jié)構(gòu)配合關(guān)系如圖i，其中卡鍵結(jié)合處是其結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。

2油缸的使用行程
    在道路復(fù)拌機(jī)上應(yīng)用的液壓系統(tǒng)，主要用于頂升整個設(shè)備的重量，整個復(fù)拌設(shè)備與頂升橫梁相連接，當(dāng)整個設(shè)備需要被頂升時，液壓油泵工作，對油缸的無桿腔注油，活塞桿伸展上部結(jié)構(gòu)向上運動，此時，缸體的卡鍵槽底面不受力。當(dāng)油缸處于最大行程時，難以確定已達(dá)到最大行程，操作人員往往用溢流閥溢流作為判斷準(zhǔn)則，即無桿腔充油活塞桿伸展到底時，繼續(xù)加壓，系統(tǒng)壓力會上升直到溢流壓力，此時導(dǎo)向套在活塞作用下對卡鍵產(chǎn)生壓力，該壓力通過卡鍵傳遞到缸體的卡鍵槽底面上。整個液壓油缸的整個流程形式見圖2。

3卡鍵結(jié)合處配合[X31
    從目前多個油缸廠家的技術(shù)資料來看，各個廠家油缸卡鍵結(jié)合處配合尺寸略有不同，其配合的緊密程度會影響到卡鍵結(jié)合處受力情況，以下是兩家油缸廠家卡鍵結(jié)合處的配合尺寸對比。圖3為卡鍵結(jié)合處配合間隙較大，周向尺寸配合間隙理論最大值為0.40mm，公差配合要求較低，在卡鍵受力時，認(rèn)為其周向與油缸內(nèi)側(cè)面非接觸.不能為其提供限位;圖4為卡鍵結(jié)合處緊密配合情況，周向尺寸配合間隙理論最大值為0.2mm，公差配合要求較高，在卡鍵受力時，可認(rèn)為其周向與油缸內(nèi)側(cè)面接觸，為其提供限位。

  應(yīng)用通用有限元仿真軟件ALGOR對模型進(jìn)行受力分析，對于油缸卡鍵結(jié)合處周向間隙較大情況，因卡鍵為分離體，在外力的作用下將形成一定力矩使卡鍵繞某軸轉(zhuǎn)動趨勢，使鍵的兩端壓力大于中間，而且中間部分卜部會形成向下的壓力。這種情況在有限元分析時，很難進(jìn)行完全模擬一下面以卡鍵底面與油缸卡槽卜表面做粘合處理，卡鍵周l句不施加約束來進(jìn)行模擬。該種模擬存在一定的誤差，其計算應(yīng)力將比實際情況小油缸底槽的應(yīng)力分

布見圖6
    油缸底槽夕陋組Von Miles Stress最幻立力分布在290MPa區(qū)域，大于20鋼的，--245MPa，導(dǎo)致油缸底槽斷裂二油缸底槽內(nèi)側(cè)Von Mises Stress最大應(yīng)力分布在510MPa左右，遠(yuǎn)大于20鋼的擠壓應(yīng)力。=1.5Q} 367MPa，根據(jù)第四強(qiáng)度理論，材料產(chǎn)生塑性變形，導(dǎo)致油缸的擠壓破壞6、
4.2油缸卡鍵結(jié)合處周向間隙較小情況
    對于油缸卡鍵結(jié)合處周向間隙較小，卡鍵結(jié)合處公差配合要求較高情況，其外力形成的力矩由導(dǎo)向套和缸體形成的反力抵消，對缸體的受力影響較小?？ㄦI結(jié)合處公差配合要求較高。下面以卡鍵底面與油缸卡槽上表面做粘合處理，卡鍵的外圓周面限制其水平的位移和轉(zhuǎn)動。油缸底槽的應(yīng)力分布(見圖7)

    油缸底槽Von Mises Stress最大應(yīng)力分布在200MPs區(qū)域以上，接近20鋼的二廠245MPa，但不會導(dǎo)致油缸底槽斷裂。其Von Mises Stress應(yīng)力遠(yuǎn)小于20鋼的擠壓應(yīng)力，}=1.S}r,--367MPa，根據(jù)第四強(qiáng)度理論，不會導(dǎo)致油缸的擠壓破壞
    從對比中可以看出:卜鍵結(jié)合處緊密配合情況下，若周向尺寸配合間隙最大值小于0.2mm，在卡鍵受力時，可認(rèn)為卡鍵外圓周與油缸內(nèi)側(cè)面完全接觸，其油缸卜槽處的受力會明顯減小
5結(jié)論
    卡鍵處的加工精度影響卡鍵結(jié)合處受力情況，在油缸的設(shè)計和加工中應(yīng)保證周向配合間隙較小，建議周向尺寸配合間隙小于0.2mm，以確保外力形成的力矩由導(dǎo)向套和缸體形成的反力抵消