完整版液壓缸設(shè)計(jì)規(guī)范

1、液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 標(biāo)準(zhǔn)目錄：-、液壓缸的根本參數(shù)1、 液壓缸內(nèi)徑及活塞桿外徑尺寸系列2、 液壓缸行程系列GB2349-198.二、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)接局部GB/T2878四、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、液壓缸的根本參數(shù)1.1 液壓缸內(nèi)徑及活塞桿外徑尺寸系列1.1.

2、1 液壓缸內(nèi)徑系列(GB/T2348-1993)810121620253240506380(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 1820 22 25 28 32 36 40 45 50 56 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(G

3、B2349- 1980)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 40001.2.2 第二系列40 63 90 110 140 180 220 280 360 450550700900110014001800220028003600二、液壓缸的類型和安裝方法2.1 液壓缸的類型對江東機(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江東機(jī)械公司而言2.2.1 對柱塞式頭部法蘭螺紋聯(lián)接在梁上2.2.2對活塞式三、液壓

4、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)r = 110MPaB 一般情況采用 45 鋼 HB241 -285 r=120MPaC 鑄鋼采用 ZG310-57 r = 100MPaD球墨鑄鐵江東廠采用QT50- 7 T =80- 90MPaE無縫綱管調(diào)質(zhì)35號45號 r=110MPa3.1.2 缸體技術(shù)要求A內(nèi)徑H8 H9精度粗糙度場磨B內(nèi)徑圓度0 911級 圓柱度 0 8級3.2 缸蓋導(dǎo)向套3.2.1 缸蓋材料A 可選35,45號鍛鋼B 可選用ZG35,ZG4潴鋼C 可選用 HT200 HT300 HT350 鑄鐵D 當(dāng)缸蓋又是

5、導(dǎo)向?qū)r(shí)選鑄鐵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0 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1 .£5 /D導(dǎo)向面外表粗糙度V1.3.3 聯(lián)接形式多種可按圖131.3.4 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級外徑D的圓柱度0 9、10、11級端面與內(nèi)孔D1的,按7級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)局部活塞缸32MPa以下用Yx型移動(dòng)局部靜止局部32MPa以下用“ O 型1.3.5 活塞桿A端部結(jié)構(gòu)按江東廠常用結(jié)

6、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)HB229- 285可高頻淬火HRC45 55外圓圓度° 公差按9、10、11級精度圓柱度G 按8級兩外圓/為0.01mm端面,按7級工作外表粗糙度 江東鍍銘深度0.05mm渡后拋光1.3.6 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外表粗糙度、/B活塞桿的密封與防塵柱塞缸V型組合移動(dòng)局部移動(dòng)局部活塞缸Yx靜止密封防塵,毛氈圈江東常用1.3.7 液壓缸緩沖裝置多路節(jié)流形式緩沖參考教科書1.3.8 排氣

7、裝置采用排氣螺釘L257 144. 726-精闔H觸燉 mW8-44HRCWCrl3或；耨割1己1.3.9 液壓缸的安裝聯(lián)接局部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)、密封形式、排氣、緩沖等4 . 1.4液壓缸的性能驗(yàn)算4.2液壓

8、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Fi液壓缸的輸出按負(fù)載F決定3Fi=PiAi X 10Pi-工作壓力MPa 按工作母機(jī)選定液壓機(jī)選 25MPaF 1推力kNA i活塞與柱塞的作用面積nfA i=兀 D2/4D 活塞直徑nB單桿活塞缸的拉力F2F 2=PAX103p 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itf22A 2=兀D-d /4d 活塞直徑nd 一活塞桿直徑ni4. 2.2液壓缸的輸由速度速度按主機(jī)要求決定再選擇流量A.單桿活塞缸或柱塞缸外伸時(shí)速度 U =60 丫/ A2兒一活塞外伸速度m/minQ

9、y一進(jìn)入液壓缸流量m3/s有時(shí)流量用L/min表示A1活塞的作用面積m2B.單桿活塞桿縮入時(shí)的速度V2=60 y/ A2立活塞的縮小速度.m/minCy一流量.進(jìn)入液壓缸的流量 mHs可用A2= MD 2- d?/4D 活塞直徑md 一活塞桿直徑mC.液壓缸的作用時(shí)間tt= MyAsat 一液壓缸的作用時(shí)間sI液壓缸的容積mJA 一液壓缸的作用面積m2X 活塞桿伸由時(shí)A="4D 2冰活塞桿縮入時(shí)A= uD2- d2/4S 一液壓缸的行程同看1.2.1和1.2.2Qy一進(jìn)入液壓缸的流量m3s4.3液壓缸主要幾何尺寸的計(jì)算.D,d,S4.3.1 液壓缸內(nèi)徑D的計(jì)算A .根據(jù)負(fù)載大小選定系

10、統(tǒng)壓力表計(jì)算DD = 3.57 X IO卿D液壓缸內(nèi)徑mF一液壓缸的推力kNP一選定的工作壓力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m1一進(jìn)入液壓缸的流量mHs|一液壓缸輸由的速度m/min 注：無論采用哪種方法計(jì)算由的液壓缸內(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=Dd一活塞桿直徑mD油缸直徑內(nèi)m小一速度比j/v產(chǎn)D2/ D 2 d2V活塞桿縮入速度m/minU.活塞桿伸由速度m/min速度比關(guān)系：巾 1.151.251.331.462D 0.36D0.45D0.5D0.56D 0.71D派

11、選用速度比的方法.也可以是工作機(jī)要求>202工作壓力 p/MPa <10 12,5 20速度比 巾 1.331.462B.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d33.57Xio-MT同同一為許用應(yīng)力 100-120MPa 碳鋼F 一活塞桿輸生力X d計(jì)算由以后按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=0.30.5D當(dāng)桿受壓力：d=(0.5 0.55)D (P <5MPa) d=(0.60.7)D (5MP<PW7.0MPa)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：D>4F/naF一液壓缸的負(fù)載4活

12、塞桿材料許用應(yīng)力4=、(抗拉強(qiáng)度)/n(平安系數(shù)=1.4)4.3.3液壓缸行程S確實(shí)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：8A.當(dāng)D/ 6 A 16時(shí),按薄壁筒計(jì)算：PyD/2同缸壁厚度(m)Py一試驗(yàn)壓力(MPa)當(dāng)工作壓力w 16MPa時(shí)Py=1.5p當(dāng)工作壓力A 16MPa時(shí)Yy=1.25pd 一缸體材料的許用應(yīng)力( MPa )按抗拉強(qiáng)度：0b= ffj/iijjI =3.5 5般取5鍛鋼=100 120MPa鑄鋼同=100110MPa球墨鑄鐵4=8090MPa鑄鐵=60MPa鋼管=100 110MPa推薦再

13、校核按工程機(jī)械 P W16MPa無縫管20號,P> 16MPa無縫管45號缸徑P< 16MPa20MPa25MPa31.5MPa40505050545060606063.5637676838380959510210290108108108114100121121121127110133133133140125146146146152140168168168168160194194194194180219219219219200245245245245重型機(jī)械無縫管45號P< 16MPa缸內(nèi)徑 32 40 506080100 125150180200缸外徑 52 60 75 8

14、5 105 120 150 180 215 240B.按中等壁厚當(dāng) 3.2W D/ 8 < 16加PyD/2.3 d-P y.+C肌強(qiáng)度系數(shù) 對無縫管少=1C：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)算對中、高壓D/ 8 <3,2派當(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Di,內(nèi)圓 D.校核按第四強(qiáng)度理論.=由附Db D2P < g以能量為判據(jù)第三強(qiáng)度以最大切應(yīng)力為判據(jù)暫不使用Di = D-L73R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6 >

15、 D/2( + O.4PVV、同- 1. 3Py-1)(1.3DJ+0,4D2；DJ-D2p< ff Dj = Dcj+0,4PvLq 同一L3Py匕為試驗(yàn)壓力當(dāng)缸的額定壓力R«16Mpa時(shí),*=1或當(dāng)缸的額定壓力Pn16MpM,(,=1洲中選用無縫鋼管時(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D產(chǎn)D+2 8D1一缸體外徑參見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 D和油口最高流速 %而定d.= 0.13D師Uq 油 口 流速m/min小一液壓缸口直徑m|一活塞輸由速度m/minD液壓缸內(nèi)徑m.一

16、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 師有孔底 h=0.433D,；D八D d0油口直徑4.4.4 缸頭厚度計(jì)算A.螺釘連接法蘭,如圖h=/3F(I)Q f)/叫 p同圖13號處頭,d匚口 tluh法蘭厚度mF法蘭受力總和NF=也即/4 + X d2h- d2q /4d 密封環(huán)內(nèi)徑m心-密封環(huán)外徑mP一系統(tǒng)工彳壓力Paq附加密封力PaD0一螺孔分布圓直徑m!而一密封環(huán)平均直徑mLrd 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)算有多種缸底連接形式,常用焊接和

17、螺栓聯(lián)接兩種A. 焊接聯(lián)接計(jì)算采用對焊,焊縫拉應(yīng)力為=4F/ WDi2D20 nF一液壓缸輸由最大推力NF= tD2P/4D一缸內(nèi)徑mp一系統(tǒng)最大工作壓力PaD1一缸外徑mD2焊縫底徑m刀一焊接效率產(chǎn)0.7如用角焊h一焊角寬度mB.螺栓聯(lián)接的計(jì)算螺紋處的拉應(yīng)力為o=4kFZ 兀 dZ z螺紋的切應(yīng)力1=K 1KFd 0Z0.2d31z合成應(yīng)力% = * ：d + 3F饒 1,3Zgz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 51.5動(dòng)載荷時(shí)K=2.54Ki為螺紋內(nèi)摩擦系數(shù)K 1=0.12-1.0825tdi為螺紋內(nèi)徑m當(dāng)采用普通螺紋時(shí) di= d 0do螺紋外徑rnjt螺紋的螺距mF一缸體螺絲處所受拉力Z一螺栓數(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o=4KF 1/412如圖切應(yīng)力為有K1KF 1do/0.2d13合成應(yīng)力為g = J伊+ 3心aF1液壓缸輸由拉力NFi=tt D2-d 2 p