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)：（1）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；（3）了解外部負(fù)載情況；（4）了解液壓缸的最大行程，運(yùn)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；（5）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。（6）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：（1）保證缸運(yùn)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

2、度和耐用性；（3）保證以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)；（5）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；（6）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：（1）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；（3）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(yùn)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

3、算資料，進(jìn)行修改補(bǔ)充；（7）導(dǎo)向、密封、防塵、排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(diǎn):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(yùn)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

4、尺寸。6、要保證密封可靠，防塵良好。五、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(yùn)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 以有桿腔作工作腔時 2、活塞桿外徑d 通常先從滿足速度或速度比的要求來選擇，然后再校核其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性。若速度比為，則 也可根據(jù)活塞桿受力狀況來確定:受拉力作用時，d=0.30.5D。 受壓力作用時，則有 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：l 活塞的最大工作行程；B 活塞寬度，

5、一般為(0.61)D；A 活塞桿導(dǎo)向長度，取(0.61.5)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、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 缸筒壁厚校核分薄壁和厚壁兩種情況。當(dāng)D/10時為薄壁，壁厚按下式進(jìn)行校核：ptD2當(dāng)D/10時為厚壁，壁厚按下式進(jìn)行校核：D2+0.4Pt-1.3Pt-1pt 缸筒試驗(yàn)壓力，隨缸的額定壓力的不同取不同的值D 缸筒內(nèi)徑 缸筒材料許用應(yīng)力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

6、 液壓缸蓋固定螺栓直徑按下式計算：F 液壓缸負(fù)載k 螺紋擰緊系數(shù)(1.121.5)Z 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/d15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(yàn)算可按材料力學(xué)有關(guān)公式進(jìn)行。 當(dāng)活塞桿細(xì)長比 時，則 當(dāng)活塞桿細(xì)長比且 l - 安裝長度，其值與安裝方式有關(guān)；1 - 柔性系數(shù)，對鋼取1=85；2 - 末端系數(shù)，由液壓缸支承方式?jīng)Q定；E -

7、活塞桿材料的彈性模量，對鋼取E=2.06× 1011Pa；J - 活塞桿橫截面慣性矩；A - 活塞桿橫截面面積；f - 由材料強(qiáng)度決定的實(shí)驗(yàn)數(shù)值，對鋼取f=4.9×108 Nm2；-系數(shù)，對鋼取=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： 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(yàn)1.油缸試驗(yàn)壓力，低于16MPa乘以工作壓力的1.5，高于16乘以工作壓力的1.25。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：是指液壓缸在滿負(fù)