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1、2013年5月機(jī)床與液壓Mav20l3第41卷第1O期MACHINET0OL&HYDRAULICSVo1．41No．10DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．10．039大型液壓缸缸筒的新型設(shè)計(jì)研究龐雨花，侯軍府(1．常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系，江蘇常州213164；2．博世力士樂(lè)(常州)有限公司，江蘇常州213161)摘要：針對(duì)長(zhǎng)行程大缸徑的液壓缸，從材料成分、機(jī)械性能、焊接性能3方面論證將需要焊接的大型液壓缸缸筒的材料由45鋼替換為Q345的必要性。對(duì)比4種標(biāo)準(zhǔn)的缸筒強(qiáng)度校核方法，計(jì)算其差別，并用有限元法得到詳細(xì)的應(yīng)力、應(yīng)變分布云圖。根據(jù)結(jié)
2、果，分析最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，使設(shè)計(jì)最大程度滿(mǎn)足要求。關(guān)鍵詞：大型液壓缸；缸簡(jiǎn)；材料；強(qiáng)度校核；有限元法中圖分類(lèi)號(hào)：TH123+．3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1001-3881(2013)1O一116-3ResearchofNewDesignofLargeHydraulicCylinderCylinderPANGYuhua．HOUJunfu(1．ChangzhouInstituteofMechatronicTechnology，ChangzhouJiangsu213164，China；2．BoschRexrothGroup(Changzhou)，ChangzhouJiangsu21316
3、1，China)Abstract：Inviewofhydrauliccylinderswithlargediameterandlongstroke，thenecessityofcylindermaterialreplacementof45steelbyQ345wasdemonstratedaccordingtomaterialcomposition，mechanicalpropertiesandweldingperformance．Comparingfourkindsofstandardcylinderstrengthcheckmethod，thediferencewascal
4、culated．Usingthefiniteelementmethod，thedetailstress，straindistributionsweregotten．Accordingtotheresults，theoptimaldesignwaywaganalyzedtomeetdesignrequirements．Keywords：Largehydrauliccylinder；Cylinder；Material；Strengthchecking；Finiteelementmethod液壓缸是液壓系統(tǒng)中最重要的執(zhí)行元件，缸筒是的大缸徑、大行程缸筒毛坯。因此，缸筒的焊接已不液壓缸
5、的主體零件，它與缸蓋、活塞等零件構(gòu)成密閉可避免。的容腔，通過(guò)油壓，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)今的一些相關(guān)液壓標(biāo)準(zhǔn)(如《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》近年來(lái)，隨著工業(yè)設(shè)備的大型化，液壓系統(tǒng)的工單行本20—289頁(yè)、《液壓手冊(cè)》)，和一些行業(yè)規(guī)范作壓力越來(lái)越高、行程越來(lái)越長(zhǎng)，這對(duì)缸筒的各方面(如《DIVT516％2002)24頁(yè)，《SL41-93》13頁(yè))參數(shù)提出新的要求，其中最重要的就是材料選取和強(qiáng)中，對(duì)不需焊接的缸筒材料推薦使用45鋼，對(duì)需要度校核?，F(xiàn)市場(chǎng)上大量采用的缸筒材料是45鋼，由于焊接的缸筒推薦使用35鋼。而35鋼由于強(qiáng)度太差，其焊接性能差，逐漸無(wú)法滿(mǎn)足有焊接需求的長(zhǎng)行程大無(wú)法應(yīng)用于大型缸筒，因
6、此市場(chǎng)上的大型液壓缸，其徑缸筒設(shè)計(jì)；另一方面，現(xiàn)階段的缸筒強(qiáng)度校核方法缸筒材料都以45鋼為主。但45鋼焊接性能不佳，在也逐漸無(wú)法滿(mǎn)足長(zhǎng)行程大型液壓缸的穩(wěn)定性需求。因此作者提出用Q345代替45鋼作為有拼焊需求的缸筒此，尋求一種新的材料，選擇更精確的強(qiáng)度校核方法，的原材料，具體從化學(xué)成分、機(jī)械性能、焊接性能方是大型液壓缸面臨的一個(gè)不得不研究的新的課題。面詳細(xì)論證如下。1材料選型1．1材料成分對(duì)比目前，缸筒的主要原材料為熱軋無(wú)縫管或鍛鋼由文獻(xiàn)[2]可以查出45鋼和Q345的含碳量區(qū)管。基于目前的國(guó)內(nèi)加工工藝，不可能直接獲得完整別，如表1所示。表145鋼、Q345主要化學(xué)成分區(qū)別(質(zhì)
7、■分?jǐn)?shù))收稿日期：2012—03—22作者簡(jiǎn)介：龐雨花(1982一)，女，研究生，講師，研究方向?yàn)橐簤合到y(tǒng)。E—mail：pyhua2003@163．com。第10期龐雨花等：大型液壓缸缸筒的新型設(shè)計(jì)研究·117·從表1可以看到：低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼Q345比作者分別用文獻(xiàn)[1]、文獻(xiàn)[2]、文獻(xiàn)[7]、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼45鋼的含碳量低了一半多，而含碳力士樂(lè)水利通用計(jì)算等4種方法校核缸筒的強(qiáng)度。量的高低，直接造成兩種材料在加工制造方面的區(qū)CDH1缸筒的厚度比系數(shù)：別。相比45鋼，Q345塑性和韌
