液壓缸培訓資料

1、液壓缸的設(shè)計計算規(guī)范一、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（GB/T2348-1993）8 10 12 16 20 25 3240 50 63 80 （90） 100 （110） 125 （140） 160 （180） 200 220 （250） （280） 320 （360） 400 450 500括號內(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 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180

2、 200 220 250 280 320 3601.1.3活塞桿連接螺紋型式一般按細牙設(shè)計，規(guī)格和長度查有關(guān)資料或計算。1.2液壓缸的行程系列（GB23491980）1.2.1第一系列 25 50 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 40001.2.1第二系列 40 63 90 110 140 180 220 280 360 450 550 700 900 1100 1400 1800 2200 2800 36001.2.3按用戶要求進行設(shè)計（核算活塞桿的壓桿穩(wěn)定性）二、液壓缸的類型和

3、安裝辦法2.1液壓缸的類型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液壓缸的安裝方式見樣本三、液壓缸主要零件的結(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) 許用應力取110MPa B一般情況 采用45鋼 HB241285 120MPa C鑄鋼 采用ZG31057 100MPa D無縫綱管調(diào)質(zhì)（35號 45號） 110MPaE 合金鋼（27SiMn等）3.1.2缸體技術(shù)要求A內(nèi)徑 H8 H9 精度 粗糙度（ 垳磨 ）B內(nèi)徑圓度 911級 圓柱度 8級 3.2導向套 3.2.1導向套材料（根據(jù)壓力等級及受力情況選擇） A可選

4、35,45號鍛鋼 B可選用ZG35,ZG45鑄鋼 C可選用HT200 HT300 HT350鑄鐵 3.2.2導向套技術(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D導向面表面粗糙度密封溝槽3.2，配合面6.3，其余12.53.2.3導向套聯(lián)接形式多種（看油缸類型及用戶尺寸決定如：HSG系列、CD系列等）3.2.4活塞A材料HT300 鋼35 、45 、合金鋼（27SiMn等）B技術(shù)要求 支撐槽與內(nèi)孔同軸度，按7、8級 端面與內(nèi)孔D1的按7級 （看油缸類型如：HSG系列、CD系列等及用戶尺寸決定）

5、D活塞與缸內(nèi)徑的密封方式 柱寒缸 40MPa以下V型組合 ，滑環(huán) 移動部分 活塞缸 32MPa以下用Yx型 滑環(huán) 移動部分 靜止部分 32MPa以下用“O“型3.2.5 活塞桿 A 兩端連接形式 （看油缸類型如：HSG系列、CD系列等及用戶尺寸決定） B活塞桿結(jié)構(gòu)空心桿 實心桿 C材料實心桿35、45鋼 40cr空心桿35、45無縫缸管 D技術(shù)要求粗加工后調(diào)質(zhì)HB248302 HB280-320可高頻淬火HRC4555外圓圓度 公差按9、10、11級精度 圓柱度 按8級兩外圓為0.01mm端面按7級工作表面粗糙度 < 渡后拋光3.2.6活塞桿的導向、密封、和防塵A（看油缸類型如：HSG系

6、列、CD系列等及用戶尺寸決定） 導向：支撐環(huán)或鑄件 導向套技術(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 滑環(huán) 移動部分 活塞缸Yx 滑環(huán) 移動部分 “O”型 （靜止密封） 防塵圈3.2.7 液壓缸緩沖裝置節(jié)流形式緩沖固定緩沖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（細牙） 油口部位可用法蘭壓板聯(lián)接 油口部位4 液壓缸的設(shè)計計算 4.1液壓缸的設(shè)計計算步驟 4.1.1根據(jù)主機的運動要求定缸的類型選擇安裝方式 4.1.2根據(jù)主機的動力分析和運動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 作用時間 內(nèi)徑 行

7、程 桿徑 注：負載決定了壓力。速度決定流量。 4.1.3根據(jù)選定的工作壓力，和材料進行液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計如缸體壁厚缸底厚度、結(jié)構(gòu)、密封形式、排氣、緩沖等 41.4 液壓缸的性能驗算4.2液壓缸性能參數(shù)的計算 4.2.1液壓缸的輸出力 A液壓缸單桿、活塞和柱塞缸推力F1（液壓缸的輸出按負載F決定） F1=P1A1×103 P1-工作壓力（MPa）（按工作母機選定液壓機選25MPa） F1推力（kN） A1活塞與柱塞的作用面積（） A1D2/4 D活塞直徑（m）B）單桿活塞缸的拉力F2 F2P2A2×103 P2工作壓力（MPa） 液壓缸的拉力按拉 F2液壓拉力（kN） 負載F決定

8、 A2有桿腔面積（） A2（D2d2）/4 D活塞直徑（m） d活塞桿直徑（m）42.2 液壓缸的輸出速度速度按主機要求決定再選擇流量A. 單桿活塞缸或柱塞缸外伸時速度1=60q/A2 1活塞外伸速度（m/min） q進入液壓缸流量(m³/s) 有時流量用L/min表示 A1活塞的作用面積（m²）B.單桿活塞桿縮入時的速度 2=60q/A2 2活塞的縮小速度。（m/min） q流量。進入液壓缸的流量（m³/s）可用 A2=(D²d²)/4 D活塞直徑（m） d活塞桿直徑（m）C.液壓缸的作用時間t t=/q=As/q t液壓缸的作用時間（s）

9、液壓缸的容積（m³） A液壓缸的作用面積（m²） 活塞桿伸出時 A=(/4)D² 活塞桿縮入時 A=(D²d²)/4 S液壓缸的行程（m） (看1.2.1和1.2.2) q進入液壓缸的流量(m³/s)4.3 液壓缸主要幾何尺寸的計算。（D,d,S）4.3.1液壓缸內(nèi)徑D的計算 A根據(jù)負載大小選定系統(tǒng)壓力表計算D D=3.57×10-2F/P D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)行機構(gòu)的速度要求和選定的液壓泵流量來計算D D=8.74q/D液壓缸內(nèi)徑（m）q進入液壓缸的流量（m&

10、#179;/s）液壓缸輸出的速度 （m/min） 注：無論采用哪種方法計算出的液壓缸內(nèi)徑按1.1.1缸筒內(nèi)徑尺寸系列圓整為標準值。4.3.2 活塞桿直徑d的計算 A根據(jù)速度比的要求來計算d d=D(-1)/d活塞桿直徑（m）D油缸直徑（內(nèi)）（m）速度比=v2/v1=D²/ (D²d²)2. 活塞桿縮入速度 m/min1. 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 0.71D 選用速度比的方法。（也可以是工作機要求） 工作壓力 p/MPa 10 12.520 20 速度比 1

11、.33 1.462 2B活塞直徑d按強度要求計算 按簡單的拉壓強度計算 d3.57X10-2F/為許用應力 100-120MPa（碳鋼） F活塞桿輸出力 d計算出以后按1.1.2圓整為標準數(shù)另一確定活塞桿的方法： 當桿受拉力：d=(0.30.5)D 當桿受壓力：d=(0.50.55)D (P5MPa) d=(0.60.7)D (5MPP7.0MPa) d=0.7D (P7MPa) 必要時活塞桿的直徑d按下式進行強度校核： D4F/ F液壓缸的負載 活塞桿材料許用應力 = b(抗拉強度)/n(安全系數(shù)=1.4)4.3.3 液壓缸行程S的確定：根據(jù)工作機運動要求確定4.4 液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算：

12、缸壁、油口直徑、缸底、缸頭厚度等。4.4.1缸壁厚度：A. 當D/16時，按薄壁筒計算：PyD/2 缸壁厚度 (m)Py試驗壓力（MPa）當工作壓力16MPa時 Py=1.5p當工作壓力16MPa時 Yy=1.25p缸體材料的許用應力（MPa）按抗拉強度：b= b/nb nb =3.55 一般取5 鍛鋼=100120MPa鑄鋼=100110MPa球墨鑄鐵=8090MPa鑄鐵=60MPa鋼管=100110MPa推薦再校核按工程機械 P16MPa 無縫管20號，P16MPa無縫管45號缸徑P16MPa20MPa25MPa31.5MPa40505050545060606063.56376768383

13、80959510210290108108108114100121121121127110133133133140125146146146152140168168168168160194194194194180219219219219200245245245245重型機械 無縫管45號 P16MPa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 240B. 按中等壁厚 當3.2D/16=（PyD/(2.3-Py)）+C：強度系數(shù) 對無縫管=1C：計入壁厚公差及腐蝕的附加厚度，通常圓整到標準厚度值C

14、 按厚壁筒計算 對中、高壓D/3.2 當材料為塑性材料時，按第四強度理論塑性材料常用第四強度理論D/2(-1.73Py-1）或如果知道缸外圓D1，內(nèi)圓D。校核按第四強度理論 =3D12/（D12-D2)P（以能量為判據(jù) ） 第三強度（以最大切應力為判據(jù)）暫不使用D1=D-1.73Py 當材料為脆性材料時（江東廠）按第二強度理論（以應變?yōu)榕袚?jù)） 第一強度理論（以最大拉應力）暫不使用脆性材料常用第二強度理論D/2(+0.4Py-1.3Py-1） =1.3D12+0.4D2D12-D2 p D1=D+0.4Py-1.3PyPy為試驗壓力當缸的額定壓力Pn16Mpa時, Py=1.5Pn當缸的額定壓力

15、Pn>16Mpa時, Py=1.25Pn 當選用無縫鋼管時，計算的壁厚值應圓整為符合標準的壁厚值（GB87131988）D缸體外徑的計算 D1=D+2 D1缸體外徑 （參見4.4.1重型機械表 ）4.4.2 液壓缸油口的直徑計算 應根據(jù)活塞的最高運動速度和油口最高流速o而定。 do=0.13D/oo油口流速（m/min）do液壓缸口直徑（m）活塞輸出速度（m/min）D液壓缸內(nèi)徑 （m）液壓缸最大輸出速度 （m/min）4.4.3 缸底厚度計算無孔底 h=0.433DPy/有孔底 h=0.433DPyD/(D-do)d0油口直徑4.4.4 缸頭厚度計算A 螺釘連接法蘭，如圖 h=3F(D

16、o-dcp)/dcp 圖13號h法蘭厚度（m）F法蘭受力總和（N）F=d²p/4 + (d²h- d²)q /4d 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）dcp密封環(huán)平均直徑（m）法蘭材料許用應力 (Pa)缸頭聯(lián)接形式多種，可按不同方法計算參考機械設(shè)計手冊第4卷23193頁4.5 液壓缸的聯(lián)接計算 4.5.1 缸蓋連接計算 有多種缸底連接形式，常用焊接和螺栓聯(lián)接兩種A 焊接聯(lián)接計算采用對焊，焊縫拉應力為=4F/（D1²-D2²） F液壓缸輸出最大推力（N）F=D²P/4

17、D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=2F/D1hh焊角寬度 （m）B螺栓聯(lián)接的計算 螺紋處的拉應力為 =4kF/²d²1 z螺紋的切應力=K1KFd0/0.2d³1z合成應力n=(2+32)1.3 z 為螺栓的個數(shù)K為螺紋擰緊系數(shù) 靜載荷時 K=1.251.5 動載荷時 K=2.54K1為螺紋內(nèi)摩擦系數(shù) K1=0.12d1為螺紋內(nèi)徑 （m）當采用普通螺紋時d1= d0-1.0825td0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)螺紋處的切應力4.5.2 活塞與活塞桿的聯(lián)接計算 A采用螺紋聯(lián)接其危險截面（螺紋的退刀槽）處拉應力為 =4KF1/d1² 如圖切應力為 =K1KF1d0/0.