液壓缸結構參數(shù)確定下來之后(最終定下來至少要反復一次)便可進行結構的具體設計:零件的形狀、尺寸和加工要求、材料、連接方式并進行強度校核,為做到設計合理化,這時涉及安全系數(shù)的選擇。
安全系數(shù)的選擇并沒有硬性規(guī)定,但必須在保證安全的條件下,盡量選擇較小的數(shù)值。安全系數(shù)過大,不僅造成不必要的浪費,提高了成本,而且導致所設計的液壓缸外形尺寸大,重量也較大,常常不能適應工作要求。但安全系數(shù)也不能取得太低,以免發(fā)生事故。
影響液壓缸安全性因素多,可大致歸為五個方面:
(1)液壓沖擊。高壓或高速液壓缸急劇換向、液壓缸進入緩沖行程瞬間、液壓缸運行中突然制動(或油路突然阻切斷),都會產(chǎn)生液壓沖擊。假設靜負荷時液壓沖擊因素所決定的安全系數(shù)為1,那么有輕度液壓沖擊時安全系數(shù)取1.25 - 1.5,較強液壓沖擊取安全系數(shù)2~3,特強液壓沖擊安全系數(shù)可取3-5。
(2)機械沖擊。液壓缸承受強的沖擊載荷(如鍛壓機)或活塞一活塞桿承受較大的慣性力負載運動到行程末端時(無緩沖裝置),容易發(fā)生機械沖擊。輕度的機械沖擊安全系數(shù)可取1.1~1.5,沖擊較大時安全系數(shù)可取1.5~4。
(3)材料。液壓缸零件的材料是決定液壓缸安全系數(shù)的重要因素之一。脆性材料(如鑄鐵)承受沖擊的能力差,安全系數(shù)要取大一些,一般可取2。塑料材料承受沖擊的能力優(yōu)于脆性材料,在斷裂之前要經(jīng)過塑性變形,安全系數(shù)可取低些,一般為1.5。如果采用鍛造或冷擠壓的材料,安全系數(shù)可取更小些。
(4)其他因素。如液壓缸的工作溫度較低時,材料性質變脆,在高溫下零件容易發(fā)生蠕變;液壓缸尺寸較大時,安全系數(shù)可小些,小型零件的安全系數(shù)要取大些;液壓缸承受偏心或橫向負載時安全系數(shù)要取大些等。
(5)不可預見的因素。除前面所列的影響液壓缸安全的因素外,液壓缸的破壞因素尚有許多不可預見的因素。由不可預見的因素決定的安全系數(shù)一般可取1.5~2。上述的諸多因素也不一定對每一個零件都產(chǎn)生影響,這需要對每一個零件的工作情況作具體分析,但液壓缸的關鍵零件及連接部位的安全系數(shù)要取大些。