采煤車主液壓缸活塞桿的設計

衛彩絨

（三門峽中等專業學校，河南 三門峽 472000）

由于活塞在液體壓力的作用下沿缸筒往復滑動，因此，它與缸筒的配合應適當，既不能過緊，也不能間隙過大。配合過緊，不僅使最低啟動壓力增大，降低機械效率，而且容易損壞缸筒和活塞的滑動配合表面；間隙過大，會引起液壓缸內部泄漏，降低容積效率，使液壓缸達不到要求的設計性能。

1 活塞行程的確定

因為所拆卸的車輪總厚度為118mm，再考慮到拉（推）爪缸長度、機械結構中容腔縫隙、鋼板厚度等因素，現由文獻[2]23.6～35液壓缸活塞第一行程系列選取活塞行程為250mm。

2 活塞的結構形式

根據密封裝置的形式來選用活塞的結構形式（密封裝置則按工作條件選定）。通常分為整體活塞和組合活塞兩類。整體活塞在活塞周圍上下開溝槽，安裝密封圈，結構簡單，但給活塞的加工帶來難度，密封圈安裝時也容易拉傷和扭曲。組合式活塞結構多樣，主要受密封型式決定，組合式活塞大多數可以多次拆裝，密封件使用壽命長。隨著耐磨的導向套環的大量使用，多數密封圈與導向套環聯合使用，大大降低了活塞的加工成本。

3 活塞桿結構

活塞桿要通過螺紋連接拉(推)爪缸，且其傳遞的拉(推)力也較大，所以選用實心活塞桿。

活塞桿的外端頭部與拉(推)爪缸螺紋連接，同時活塞桿的外端頭部還要設計拉(推)爪缸進出油口和行程開關用螺釘，為了適應液壓缸的安裝要求，提高作用效率，根據載荷的具體情況，設計活塞桿結構草圖如下圖1所示。

圖1 活塞桿結構圖

4 活塞桿的材料

活塞桿要在導向套中滑動，一般采用H8/h7。太緊了，摩擦力大，太松了，容易引起卡滯現象和單邊磨損，其圓度和圓柱度公差不大于直徑公差之半。安裝活塞的軸頸與外圓的同軸度公差不大于0.01mm，取0.01mm。活塞桿的外圓粗糙度Ra取1.6，活塞桿內端的卡環槽、螺紋和緩沖柱塞也要保證與軸線同心。

4.1 活塞桿的強度計算

式中，d為活塞桿直徑；F為液壓缸負載；d1為空心活塞桿孔徑，實心桿取d1=0；[σ]為活塞桿材料的許用應力，由文獻[10]表 1-4，45鋼 σb為 610MPa，取 n=5，[σ]=σb/n=610/5=122Mpa。所以。

前面計算得活塞桿直徑d=45>15.7mm，滿足設計要求。

4.2 活塞桿穩定性驗算

當液壓缸支承長度，即活塞桿桿直徑d與活塞桿長度L之比大于10（L/d>10）時，需要驗算活塞桿彎曲穩定性。

活塞桿長度大約為行程約為液壓缸外形長度，即取L=435mm

所以活塞桿穩定性不需要驗算。

4.3 活塞桿的導向套、密封和防塵

①結構。活塞導向套裝在液壓缸的有桿側缸頭內，用以對活塞進行導向，同時導向套旁還應裝有密封裝置以保證缸筒有桿腔的密封。內應裝密封圈，以防泄漏，外側應裝防塵圈，以防止活塞桿在后退時把雜質、灰塵及水分帶到密封裝置處，損壞密封裝置。當導向套采用非耐磨材料時，其內圈還可以裝設導向環，用作活塞的導向。導向套的典型結構型式有軸套式和端蓋式。選用軸套式導向套，如下圖2。②導向套的材料，采用金屬導向套，選用摩擦系數小、耐磨性好的青銅材料制作。③導向套的長度的確定。導向套的主要尺寸是支承長度，按活塞桿直徑、導向套的型式、導向套材料的承壓能力、可能遇到的最大側向負載等因素來考慮。導向套的長度已由前面算出為L1=48mm.

圖2 活塞桿的導向、密封、防塵結構圖

5 結論

主液壓缸活塞桿是采煤車動力裝置的主要部分，根據選定的工作壓力和材料進行液壓缸的結構設計、參數計算，現場試驗結果表明，采煤車主液壓缸活塞桿的設計完全符合生產實際需要。