液壓缸的設(shè)計和計算

1、液壓缸設(shè)計和計算液壓缸的設(shè)計和計算液壓缸的設(shè)計是整個液壓系統(tǒng)設(shè)計中的一部分 , 它是在對整個系 統(tǒng)進(jìn)行了工況分析 ,編制了負(fù)載圖 , 選定了工作壓力之后進(jìn)行的。一、設(shè)計依據(jù)：了解和掌握液壓缸在機(jī)械上的用途和動作要求；2)了解液壓缸的工作條件；了解外部負(fù)載情況；4)了解液壓缸的最大行程，運動速度或時間，安裝空間所允許的外形尺寸以及缸本身的動作；設(shè)計已知液壓系統(tǒng)的液壓缸， 應(yīng)了解液壓系統(tǒng)中液壓泵的工作壓力和流量的大小、 管路的通徑和布置情況、 各液壓閥的控制情況。了解有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范及參考資料。二、設(shè)計原則：保證缸運動的出力、速度和行程；2)保證剛沒各零部件有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐用性；保證以

2、上兩個條件的前提下，盡量減小缸的外形尺寸；4)在保證剛性能的前提下，盡量減少零件數(shù)量，簡化結(jié)構(gòu)；要盡量避免缸承受橫向負(fù)載，活塞桿工作時最好承受拉力， 以免產(chǎn)生縱向彎曲； 缸的安裝形式和活塞桿頭部與外部負(fù)載的連接形式要合理， 盡量減小活塞桿伸出后的有效安裝長度，增加缸的穩(wěn)定性；三、設(shè)計步驟：根據(jù)設(shè)計依據(jù)，初步確定設(shè)計檔案，會同有關(guān)人員進(jìn)行技術(shù) 經(jīng)濟(jì)分析；2）對缸進(jìn)行受力分析，選擇液壓缸的類型和各部分結(jié)構(gòu)形式；確定液壓缸的工作參數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸；4）結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度的計算和校核；5）根據(jù)運動速度、工作出力和活塞直徑， 確定泵的壓力和流量；6）審定全部設(shè)計計算資料，進(jìn)行修改補(bǔ)充； 7）導(dǎo)向、密封、防塵、排

3、氣和緩沖等裝置的設(shè)計； 8）繪制裝配圖、零件圖、編寫設(shè)計說明書。四、液壓缸設(shè)計中應(yīng)注意的問題液壓缸的設(shè)計和使用正確與否 , 直接影響到它的性能和是否易于 發(fā)生故障。所以 ,在設(shè)計液壓缸時 , 必須注意以下幾點 :1、盡量使液壓缸的活塞桿在受拉狀態(tài)下承受最大負(fù)載，或在受壓狀態(tài)下具有良好的穩(wěn)定性。2、考慮液壓缸行程終了處的制動問題和液壓缸的排氣問題。3、正確確定液壓缸的安裝、固定方式。4、液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)需根據(jù)推薦的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，盡可能做到結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、加工、裝配和維修方便。5、在保證能滿足運動行程和負(fù)載力的條件下，應(yīng)盡可能地縮小液壓缸的輪廓尺寸。6、要保證密封可靠，防塵良好。五

4、、計算液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸1、缸筒內(nèi)徑D 根據(jù)負(fù)載的大小來選定工作壓力或往返運動速度比，求得液壓缸的有效工作面積，從而得到缸筒內(nèi)徑D,再從GB2348-80標(biāo)準(zhǔn)中選取最近的標(biāo)準(zhǔn)值作為所設(shè)計的缸筒內(nèi)徑。液壓缸的有效工作面積為以無桿腔作工作腔時JI以有桿腔作工作腔時豪43 fi內(nèi)徑1的系列1的引(mm)K!10_ 4-112ifi132405090 , 100i1251W200250J204(X15002、活塞桿外徑d 通常先從滿足速度或速度比的要求來選擇,若速度比為v，則然后再校核其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性。>4-5輕 d »列(GBZ12J4H-1X)3)Cmm)4165 16A= t10

5、 -J2L4L6JS2022 125283236404550566370SO '90100HU125嚴(yán)一 11601802(W22025i2H052r*!顧400-11I1v ?v也可根據(jù)活塞桿受力狀況來確定：受拉力作用時，d二。受壓力作用時，則有液叢址力加刖ii尸磊35 <7P > 7(0,5 F 僅,力”(0, 6 4 7H>a 7f)3、缸筒長度L 缸筒長度L由最大工作行程長度加上各種結(jié)構(gòu)需要來確定，即:I 活塞的最大工作行程；B活塞寬度，一般為1)D;M C卜”十_A活塞桿導(dǎo)向長度，取D；M活塞桿密封長度，由密封方式定;C其他長度。/注意：從制造工藝考慮，缸筒

6、的長度最好不超過其內(nèi)徑的20倍。六、強(qiáng)度校核對液壓缸的缸筒壁厚 S、活塞桿直徑d和缸蓋固定螺栓的直徑,在高壓系統(tǒng)中必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。1、缸筒壁厚校核S 缸筒壁厚校核分薄壁和厚壁兩種情況。當(dāng)D S > 10時為薄壁,壁厚按下式進(jìn)行校核:?> 2?當(dāng)D SV 10時為厚壁,壁厚按下式進(jìn)行校核:pt? ? + ?2(咕T空?- -1.3?)缸筒試驗壓力，隨缸的額定壓力的不同取不同的值缸筒材料許用應(yīng)力缸筒內(nèi)徑2、活塞桿直徑校核活塞桿的直徑d按下式進(jìn)行校核:3、液壓缸蓋固定螺栓直徑校核液壓缸蓋固定螺栓直徑按下式計算:液壓缸負(fù)載 螺紋擰緊系數(shù) 固定螺栓個數(shù)螺栓材料許用應(yīng)力七、液壓缸穩(wěn)定性校核活

7、塞桿軸向受壓時，其直徑d 一般不小于長度L的1/15。當(dāng)L/d> 15時，須進(jìn)行穩(wěn)定性校核，應(yīng)使活塞桿承受的力F不能超過使它保持穩(wěn)定工作所允許的臨界負(fù)載 Fk,以免發(fā)生縱向彎曲，破壞液壓缸的正常工作。Fk的值與活塞桿材料性質(zhì)、截面形狀、直徑和長度以及缸的安裝方式等因素有關(guān)，驗算可按材料力學(xué)有關(guān)公式進(jìn)行。nk?當(dāng)活塞桿細(xì)長比l/rk2時，則F 2 2EJFk12?當(dāng)活塞桿細(xì)長比l/rk1廠且1廠 20120FfAFk 2l12 rkl -安裝長度,其值與安裝方式有關(guān);屮1 -柔性系數(shù), 對鋼取屮185;屮2 -末端系數(shù)，由液壓缸支承方式?jīng)Q定;E -活塞桿材料的彈性模量，對鋼取 E=x 10

8、11 Pa;J -活塞桿橫截面慣性矩;A -活塞桿橫截面面積;由材料強(qiáng)度決定的實驗數(shù)值，對鋼取 f= X 108 N / m2a -系數(shù)，對鋼取a =1/5000。rk -活塞桿橫截面的最小回轉(zhuǎn)半徑;八、緩沖計算液壓缸的緩沖計算主要是估計緩沖時缸中出現(xiàn)的最大沖擊壓力,以便用來校核缸筒強(qiáng)度、制動距離是否符合要求。液壓缸在緩沖時，緩沖腔內(nèi)產(chǎn)生的液壓能E1和工作部件產(chǎn)生的機(jī)械能E2分別為:E1PcAJc1 2E2 PpAp'c 尹0 Ff>c當(dāng)E1=E2時,工作部件的機(jī)械能全部被緩沖腔液體所吸收，則有九、油缸的試驗1.油缸試驗壓力，低于16MPa乘以工作壓力的，高于16乘以工作壓力的。2. 最低啟動壓力： 是指液壓缸在無負(fù)載狀態(tài)下的最低工作壓力， 它是 反映液壓缸零件制造和裝配精度以及密封摩擦力大小的綜合指標(biāo)；3. 最低穩(wěn)定速度