液壓缸

設計和計算液壓缸的設計和計算液壓缸的設計是整個液壓系統設計中的一部分,它是在對整個系統進行了工況分析,編制了負載圖,選定了工作壓力之后進行的。一、設計依據：（1）了解和掌握液壓缸在機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；（5）設計已知液壓系統的液壓缸，應了解液壓系統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）了解有關國家標準、技術規范及參考資料。二、設計原則：（1）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度、剛度和耐用性；（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，盡量減少零件數量，簡化結構；（5）要盡量避免缸承受橫向負載，活塞桿工作時最好承受拉力，以免產生縱向彎曲；（6）缸的安裝形式和活塞桿頭部與外部負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，增加缸的穩定性；三、設計步驟：（1）根據設計依據，初步確定設計檔案，會同有關人員進行技術經濟分析；（2）對缸進行受力分析，選擇液壓缸的類型和各部分結構形式；（3）確定液壓缸的工作參數和結構尺寸；（4）結構強度、剛度的計算和校核；（5）根據運動速度、工作出力和活塞直徑，確定泵的壓力和流量；（6）審定全部設計計算資料，進行修改補充；（7）導向、密封、防塵、排氣和緩沖等裝置的設計；（8）繪制裝配圖、零件圖、編寫設計說明書。四、液壓缸設計中應注意的問題液壓缸的設計和使用正確與否，直接影響到它的性能和是否易于發生故障。所以，在設計液壓缸時,必須注意以下幾點：1、盡量使液壓缸的活塞桿在受拉狀態下承受最大負載，或在受壓狀態下具有良好的穩定性。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、液壓缸各部分的結構需根據推薦的結構形式和設計標準進行設計，盡可能做到結構簡單、緊湊、加工、裝配和維修方便。5、在保證能滿足運動行程和負載力的條件下，應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、計算液壓缸的結構尺寸1、缸筒內徑D 根據負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，從而得到缸筒內徑 D,再從GB2348-80標準中選取最近的標準值作為所設計的缸筒內徑。F」丁液壓缸的有效工作面積為……A-/-4D以無桿腔作工作腔時然后再校核其結構強度和穩定性。受拉力作用時，d=0.3?以無桿腔作工作腔時然后再校核其結構強度和穩定性。受拉力作用時，d=0.3?0.5D。 受壓力作用時，則有液壓趾工作JK力戶/M隕口隹55< 7口下7活塞桿直徑d(0.5~0.55)1)(0.6~0.7)1；0.第3頁共6頁

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構需要來確定，即:L=l+B+A+M+Cl——活塞的最大工作行程；B——活塞寬度，一般為(0.6?1)D；A——活塞桿導向長度，取(0.6?1.5)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徑的20倍。六、強度校核對液壓缸的缸筒壁厚8、活塞桿直徑d和缸蓋固定螺栓的直徑，在高壓系統中必須進行強度校核。1、缸筒壁厚校核8缸筒壁厚校核分薄壁和厚壁兩種情況。當D/8三10時為薄壁，壁厚按下式進行校核:5>當D/8<10時為厚壁，壁厚按下式進行校核：D(/團+0.4尸 \pt——缸筒試驗壓力，隨缸的額定壓力的不同取不同的值D 缸筒內徑［。］——缸筒材料許用應力2、活塞桿直徑校核活塞桿的直徑d按下式進行校核:dd>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:dd>液壓缸負載k——螺紋擰緊系數(1.12?1.5)Z——固定螺栓個數［。］——螺栓材料許用應力七、液壓缸穩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L/d三15時，須進行穩定性校核，應使活塞桿承受的力F不能超過使它保持穩定工作所允許的臨界負載Fk,以免發生縱向彎曲，破壞液壓缸的正常工作。Fk的值與活塞桿材料性質、截面形狀、直徑和長度以及缸的安裝方式等因素有關，驗算可按材料力學有關公式進行。F=F

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k?當活塞桿細長比1/相>中仆工時，則FU2EJk12?當活塞桿細長比1/rk<T1網且乎仆”=20~120

fAF=fAk1+N▼2Irjl-安裝長度，其值與安裝方式有關；匕--柔性系數，對鋼取中1=85；中2--末端系數，由液壓缸支承方式決定；E--活塞桿材料的彈性模量，對鋼取E=2.06X1011Pa；J--活塞桿橫截面慣性矩；A--活塞桿橫截面面積；f--由材料強度決定的實驗數值，對鋼取f=4.9X108N/m2；a--系數，對鋼取a=1/5000。rk--活塞桿橫截面的最小回轉半徑；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的最大沖擊壓力，以便用來校核缸筒強度、制動距離是否符合要求。液壓缸在緩沖時，緩沖腔內產生的液壓能E1和工作部件產生的機械能E2分別為：i - 1E=pAl+—mv2—Fl2ppc2 0fc當E1=E2時,工作部件的機械能全部被緩沖腔液體所吸收,則有E

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Alcc九、油缸的試驗.油缸試驗壓力，低于16MPa乘以工作壓力的1.5,高于16乘以工作壓力的1.25。.最低啟動壓力：是指液壓缸在無負載狀態下的最低工作壓力，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；.最低穩定速度