液壓缸設(shè)計(jì)規(guī)范

1、液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算規(guī)范目錄: 一、 液壓缸的基本參數(shù)1、2、液壓缸內(nèi)徑及活塞桿外徑尺寸系列液壓缸行程系列( GB2349-1980)二、液壓缸類型及安裝方式1、液壓缸類型2、液壓缸安裝方式三、液壓缸的主要零件的結(jié)構(gòu)、材料、及技術(shù)要求1、缸體2、缸蓋(導(dǎo)向套)3、缸體及聯(lián)接形式4、活塞頭5、活寒桿6、活塞桿的密封和防塵7、緩沖裝置8、排氣裝置9、液壓缸的安裝聯(lián)接部分( GB/T2878)、液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算部驟2、液壓缸性能參數(shù)計(jì)算3、液壓缸幾何尺寸計(jì)算4、液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算5、液壓缸的聯(lián)接計(jì)算一、液壓缸的基本參數(shù)1.1 液壓缸內(nèi)徑及活塞桿外徑尺寸系列1.1.1 液壓缸內(nèi)徑系列（

2、 GB/T2348-1993）8101216 20253240506380（90）100（110）125140)160 (180)200220（250）（280）320（360）400450500括號(hào)內(nèi)為優(yōu)先選取尺寸1.1.2 活塞桿外徑尺寸 系列( GB/T2348-1993)4 5 6 8 10 12 14 16 1820 22 25 28 32 36 40 45 5056 63 70 80 90 100 110 125 140160 180 200 220 250 280 320 360 活塞桿連接螺紋型式按細(xì)牙，規(guī)格和長度查有關(guān)資料。1.2 液壓缸的行程系列( GB2349 1980)

3、1.2.1 第一系列25 50 80 100 125 160 200 250 320 400500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 40001.2.1 第二系列40 63 90 110 140 180 220 280 360 4502800550 700 900 1100 1400 1800 22003600二、液壓缸的類型和安裝辦法2.1 液壓缸的類型對(duì)江東機(jī)械公司而言2.1.1 雙作用式活塞式液壓缸2.1.2 單作用式柱塞式液壓缸2.2 液壓缸的安裝方式對(duì)江東機(jī)械公司而言2.2.1 對(duì)柱塞式 頭部法蘭螺紋聯(lián)接在梁上2.2.2 對(duì)活塞式三、液壓缸主

4、要零件的結(jié)構(gòu)、材料、技術(shù)要求3.1 缸體3.1.1 缸體材料A 焊接缸頭缸底等， 采用 35鋼 粗加工后調(diào)質(zhì) 110MPa鑄鋼采用 ZG31057 100MPa球墨鑄鐵（江東廠采用）QT507 80 90MPa無縫綱管調(diào)質(zhì)（35號(hào) 45 號(hào)） 110MPa般情況采用 45 鋼 HB241 285CDE 120MPa粗糙度（ 垳磨圓柱度 8 級(jí)3.1.2 缸體技術(shù)要求A內(nèi)徑 H8 H9 精度B內(nèi)徑圓度911 級(jí)3.2 缸蓋（導(dǎo)向套 ）3.2.1 缸蓋材料A 可選 35,45 號(hào)鍛鋼B 可選用 ZG35,ZG45鑄鋼C 可選用 HT200 HT300 HT350 鑄鐵D 當(dāng)缸蓋又是導(dǎo)向?qū)r(shí)選鑄鐵3

5、.2.2 缸蓋技術(shù)要求A直徑 d（同缸內(nèi)徑）等各種回轉(zhuǎn)面 （不含密封圈 ）圓柱度按 9 10 、11 級(jí)精度B 內(nèi)外圓同軸度公差 0.03mmC與油缸的配合端面按 7 級(jí)D導(dǎo)向面表面粗糙度3.2.3 聯(lián)接形式多種可按圖 133.2.4 活塞頭 （耐磨 ）A 材料 灰鑄鐵 HT200 HT300 鋼 35 、45B技術(shù)要求外徑 D（缸內(nèi)徑 ）與內(nèi)孔 D1按 7、8 級(jí)外徑 D 的圓柱度 9 、 10、11 級(jí)端面與內(nèi)孔 D1的按 7 級(jí)C 活塞頭與活塞桿的聯(lián)接方式按圖 3 形式D 活塞頭與缸內(nèi)徑的密封方式柱寒缸 40MPa以下 V 型組合移動(dòng)部分活塞缸 32MPa以下用 Yx 型移動(dòng)部分靜止部分

6、 32MPa以下用“ O“型3.2.5 活塞桿A 端部結(jié)構(gòu)按江東廠常用結(jié)構(gòu)圖 17、18B 活塞桿結(jié)構(gòu)空心桿 實(shí)心桿C 材料實(shí)心桿 35、45 鋼空心桿 35、45 無縫缸管D 技術(shù)要求粗加工后調(diào)質(zhì) HB229285可高頻淬火 HRC45 55 外圓圓度公差按 9、10、11 級(jí)精度圓柱度 按 8 級(jí)兩外圓為 0.01mm工作表面粗糙度江東鍍鉻深度 0.05mm）渡后拋光3.2.6 活塞桿的導(dǎo)向、密封、和防塵 A 導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)圖 9（江東常用） 導(dǎo)向桿材料可用鑄鐵、球鐵 導(dǎo)向套技術(shù)要求內(nèi)徑 H8/f8 、 H8/f9 表面粗糙度B活塞桿的密封與防塵柱塞缸 V 型組合移動(dòng)部分活塞缸 Yx移動(dòng)部分端

7、面按 7 級(jí)O”型靜止密封）防塵，毛氈圈（江東常用）3.2.7 液 壓缸緩沖裝置 多路節(jié)流形式緩沖 參考教科書3.2.8 排 氣裝置采用排氣螺釘3.2.9 液壓缸的安裝聯(lián)接部分的型式及尺寸 可用螺紋聯(lián)接（細(xì)牙）油口部位可用法蘭壓板聯(lián)接油口部位液壓缸安裝可按圖 84 液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算部驟4.1.1 根據(jù)主機(jī)的運(yùn)動(dòng)要求定缸的類型選擇安裝方式4.1.2 根據(jù)主機(jī)的動(dòng)力分析和運(yùn)動(dòng)分析確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸 如推力速度 作用時(shí)間 內(nèi)徑 行程 桿徑 注：負(fù)載決定了壓力。速度決定流量。4.1.3 根據(jù)選定的工作壓力， 和材料進(jìn)行液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如缸體壁厚缸底厚度、結(jié)構(gòu)、密封

8、形式、排氣、緩沖等4 1.4 液壓缸的性能驗(yàn)算4.2 液壓缸性能參數(shù)的計(jì)算4.2.1 液壓缸的輸出力A 液壓缸單桿、活塞和柱塞缸推力 F（1 液壓缸的輸出按負(fù)載 F 決定）3F1=P1A1103P1- 工作壓力（ MPa）（按工作母機(jī)選定液壓機(jī)選 25MPa）F 1推力（ kN）A 1活塞與柱塞的作用面積（）A 1 D/4D 活塞直徑（ m）B）單桿活塞缸的拉力 F2F 2P2A2103P 2工作壓力（ MPa）液壓缸的拉力按拉F 2液壓拉力（ kN）負(fù)載F決定A 2有桿腔面積（）A 2（ D2d2）/4D 活塞直徑（ m）d 活塞桿直徑（ m）4 2.2 液壓缸的輸出速度 速度按主機(jī)要求決定

9、再選擇流量A. 單桿活塞缸或柱塞缸外伸時(shí)速度 =60 / A2活塞外伸速度（ m/min ）進(jìn)入液壓缸流量 （m3/s） 有時(shí)流量用 L/min 表示A 1活塞的作用面積（ m2）B. 單桿活塞桿縮入時(shí)的速度=60 / A2活塞的縮小速度。 （ m/min ）流量。進(jìn)入液壓缸的流量（ m3/s）可用 A2=（D2d2）/4D 活塞直徑（ m）d 活塞桿直徑（ m）C. 液壓缸的作用時(shí)間 tt= / =As/t 液壓缸的作用時(shí)間（ s ）液壓缸的容積（ m3）A 液壓缸的作用面積（ m2） 活塞桿伸出時(shí) A=（ /4）D 2 活塞桿縮入時(shí)A= （D2 d2）/4S 液壓缸的行程（ m） （ 看

10、1.2.1 和 1.2.2） 進(jìn)入液壓缸的流量 （m3/s）4.3 液壓缸主要幾何尺寸的計(jì)算。 （ D,d,S）4.3.1 液壓缸內(nèi)徑 D 的計(jì)算A 根據(jù)負(fù)載大小選定系統(tǒng)壓力表計(jì)算DD 液壓缸內(nèi)徑（ m）F液壓缸的推力（ kN ） P選定的工作壓力（ MPa ）B. 根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度要求和選定的液壓泵流量來計(jì)算 DD 液壓缸內(nèi)徑（ m）進(jìn)入液壓缸的流量（ m3/s）液壓缸輸出的速度 （ m/min ） 注：無論采用哪種方法計(jì)算出的液壓缸內(nèi)徑按1.1.1 缸筒內(nèi)徑尺寸系列圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。4.3.2 活塞桿直徑 d 的計(jì)算A 根據(jù)速度比的要求來計(jì)算 dd=D d活塞桿直徑（ m ）D油缸直徑（內(nèi)）

11、 （ m） 速度比 =v 2/v 1=D2/ （D 2d2）. 活塞桿縮入速度 m/min . 活塞桿伸出速度 m/min速度比關(guān)系： 1.15 1.25 1.33 1.46 2D 0.36D 0.45D 0.5D 0.56D 0.71D202 選用速度比的方法。 （也可以是工作機(jī)要求） 工作壓力 p/MPa 10 12.5 20 速度比 1.331.46 2B活塞直徑 d 按強(qiáng)度要求計(jì)算 按簡單的拉壓強(qiáng)度計(jì)算 d3.57X 為許用應(yīng)力 100-120MPa （碳鋼）F 活塞桿輸出力 d 計(jì)算出以后按 1.1.2 圓整為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)另一確定活塞桿的方法：當(dāng)桿受拉力： d=（0.3 0.5）D當(dāng)桿受壓

12、力： d=(0.5 0.55)D (P 5MPa) d=(0.6 0.7)D (5MP P7.0MPa) d=0.7D (P 7MPa)必要時(shí)活塞桿的直徑 d 按下式進(jìn)行強(qiáng)度校核：F 液壓缸的負(fù)載活塞桿材料許用應(yīng)力= b(抗拉強(qiáng)度 )/n( 安全系數(shù)=1.4)4.3.3 液壓缸行程 S 的確定：根據(jù)工作機(jī)運(yùn)動(dòng)要求確定4.4 液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算：缸壁、油口直徑、缸底 、 缸頭厚度等。4.4.1 缸壁厚度： A. 當(dāng) D/ 16 時(shí)，按薄壁筒計(jì)算： PyD/2 缸壁厚度 (m)Py 試驗(yàn)壓力( MPa ) 當(dāng)工作壓力 16MPa 時(shí) Py=1.5p 當(dāng)工作壓力 16MPa 時(shí) Yy=1.25p

13、 缸體材料的許用應(yīng)力( MPa ) 按抗拉強(qiáng)度： b =/=3.55 一般取 5 鍛鋼 =100 120MPa 鑄鋼 =100 110MPa 球墨鑄鐵 =80 90MPa 鑄鐵 =60MPa 鋼管 =100 110MPa 推薦再校核按工程機(jī)械 P 16MPa 無縫管 20 號(hào)，P 16MPa無縫管45 號(hào)缸徑P16MPa20MPa25MPa31.5MPa40505050545060606063.56376768383809595102102901081081081141001211211211271101331331331401251461461461521401681681681681601

14、94194194194180219219219219200245245245245重型機(jī)械 無縫管 45 號(hào) P 16MPa缸內(nèi)徑 32 40 50 60 80 100 125 150 180 200缸外徑 52 60 75 85 105 120 150 180 215 240 B. 按中等壁厚當(dāng) 3.2D/ 16 =( PyD/(2.3 -P y) +C ：強(qiáng)度系數(shù) 對(duì)無縫管 =1 C：計(jì)入壁厚公差及腐蝕的附加厚度，通常圓整到標(biāo)準(zhǔn)厚度 值C 按厚壁筒計(jì)算對(duì)中、高壓 D/ 3.2 當(dāng)材料為塑性材料時(shí)，按第四強(qiáng)度理論 塑性材料常用第四強(qiáng)度理論或 如果知道缸外圓D1，內(nèi)圓 D。校核按第四強(qiáng)度理論以

15、能量為判據(jù) ) 第三強(qiáng)度(以最大切應(yīng)力為判據(jù))暫不使用 當(dāng)材料為脆性材料時(shí)（江東廠）按第二強(qiáng)度理論（以應(yīng)變?yōu)榕袚?jù)） 第一強(qiáng)度理論（以最大拉應(yīng)力） 暫不使用 脆性材料常用第二強(qiáng)度理論為試驗(yàn)壓力當(dāng)缸的額定壓力時(shí) , =1.5當(dāng)缸的額定壓力 16 時(shí) , =1.25當(dāng)選用無縫鋼管時(shí)， 計(jì)算的壁厚值應(yīng)圓整為符合標(biāo)準(zhǔn)的壁 厚值（ GB8713 1988）D缸體外徑的計(jì)算D1=D+2 D1缸體外徑 （參見 4.4.1 重型機(jī)械表 ）4.4.2 液壓缸油口的直徑計(jì)算應(yīng)根據(jù)活塞的最高運(yùn)動(dòng)速度 和油口最高流速 而定油口流速（ m/min ）液壓缸口直徑（ m ）活塞輸出速度（ m/min ）D 液壓缸內(nèi)徑 （

16、m）液壓缸最大輸出速度 （ m/min ）4.4.3 缸底厚度計(jì)算無孔底 h=0.433D有孔底 h=0.433Dd0油口直徑4.4.4 缸頭厚度計(jì)算A 螺釘連接法蘭，如圖h= 圖 13 號(hào)h 法蘭厚度（ m） F法蘭受力總和（ N ）F= d2p /4 + （ d2h- d2）q /4 d 密封環(huán)內(nèi)徑（ m） dH密封環(huán)外徑（ m） P系統(tǒng)工作壓力（ Pa） q附加密封力（ Pa） D0螺孔分布圓直徑（ m）密封環(huán)平均直徑（ m ） 法蘭材料許用應(yīng)力 （Pa）缸頭聯(lián)接形式多種， 可按不同方法計(jì)算參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第 4卷 23193頁4.5 液壓缸的聯(lián)接計(jì)算4.5.1 缸蓋連接計(jì)算有多種缸底連

17、接形式，常用焊接和螺栓聯(lián)接兩種A 焊接聯(lián)接計(jì)算采用對(duì)焊，焊縫拉應(yīng)力為=4F/ （ D12-D22）F液壓缸輸出最大推力（ N ）F=D2P/4D缸內(nèi)徑（ m ） p系統(tǒng)最大工作壓力（ Pa）D1缸外徑（ m ）D2焊縫底徑 （ m） 焊接效率 =0.7 如用角焊F/ hh焊角寬度（ m）B螺栓聯(lián)接的計(jì)算螺紋處的拉應(yīng)力為 =4kF/ d221 z 螺紋的切應(yīng)力 =K 1KFd 0/0.2d31z 合成應(yīng)力z 為螺栓的個(gè)數(shù)K 為螺紋擰緊系數(shù) 靜載荷時(shí) K=1.2 5 1.5 動(dòng)載荷時(shí) K=2.5 4K1 為螺紋內(nèi)摩擦系數(shù) K 1=0.12d1為螺紋內(nèi)徑 （ m）當(dāng)采用普通螺紋時(shí) d1= d 0-1.0825t d0螺紋外徑 （ m）t 螺紋的螺距（ m） F缸體螺絲處所受拉力 Z螺栓數(shù)螺紋處的切應(yīng)力4.5.2 活塞與活塞桿的聯(lián)接計(jì)算A 采用螺紋聯(lián)接其危險(xiǎn)截面（螺紋的退刀槽）處拉應(yīng) 力為合成應(yīng)力為F1液壓缸輸出拉力（ N）F 1=（ D2-d 2） p /4P液壓系統(tǒng)壓力 Pa