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发表于 2007-12-11 15:35:24
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来自: 中国北京
希望对搂住有帮助!
.2 液压缸的设计计算
8 Y: k% L. U$ s, w. a" E& W; E液压缸一般来说是标准件,但有时也需要自行设计。本节主要介绍液压缸主要尺寸的计算及强度,刚度的验算方法。5 F- ?, O4 I7 s* `/ H
5 W+ D9 a+ R3 Y
液压缸的设计是在对所设计的液压系统进行工况分析、负载计算和确定了其工作压力的基础上进行的。首先根据使用要求确定液压缸的类型,再按负载和运动要求确定液压缸的主要结构尺寸,必要时需进行强度验算,最后进行结构设计。
- Z& l0 y1 `6 u; v
4 Y' M) O, ~$ `4 c" L8 z 液压缸的主要尺寸包括液压缸的内径D、缸的长度L、活塞杆直径d。主要根据液压缸的负载、活塞运动速度和行程等因素来确定上述参数。8 x3 x. s5 _7 X- U
* S1 Y" q" ~! Z9 {3.2.1液压缸工作压力的确定1 s0 M0 I& t6 G+ L7 D
液压缸要承受的负载包括有效工作负载、摩擦阻力和惯性力等。液压缸的工作压力按负载确定。对于不同用途的液压设备,由于工作条件不同,采用的压力范围也不同。设计时,液压缸的工作压力可按负载大小及液压设备类型参考表3.2、表3.3来确定。
) |9 {# h z- V0 y/ y4 c: y, q$ v7 q. `* {2 H. x; l
表3.2 液压缸的公称压力(单位:MPa,GB7938-87)
4 Z0 f1 ^8 o0 A9 V( k' Y! m) x8 q9 R. a/ d6 B# A
0.631 c6 s+ p5 I. E2 J
1.0& A/ `0 M5 p0 Q y. l
1.6
) D) D3 B* W; k; w) D' C 2.5
: ^8 c# ?" I. H9 a# g5 n8 y5 U$ p 4.0$ T5 C5 F x$ s( X, s
6.3
) F9 p9 t; o/ ~# G9 f6 j5 f 10.0
% s$ B) e# ?! w" E* H! @ 16.01 H/ A% M: J8 y) c+ N5 F% f- L
25.0
7 ?9 F% @) a: b5 w0 s8 S 31.5! k2 T* l2 O, d" |$ S4 b- c
40.0
$ m' n+ u0 j; B/ m1 Y5 ~: `& u) z 9 \" V8 `# Z# t$ t$ a
" I1 }7 x/ l0 y+ v6 b0 N
$ C( f q2 B8 E# E
; S2 U, b o- e
表3.3 各类液压设备常用的工作压力(单位:MPa)
: H, ?# \- Z4 ]$ J
& n$ Y$ B* ~ n0 \ 设备类型 9 k! w' ]: p# n+ V/ [- ]# F
一般机床 : l' v2 H0 ~3 x
一般冶金设备
E1 X! w/ Z& T, U 农业机械、
* H7 ^9 G5 \; W& W$ M. ?3 ^- d. R8 F5 G# x
小型工程机械; Q. Q9 r$ v; @) E" y; a
液压机、重型机械、轧机压下、
7 }, N4 |. T2 \+ I4 D
6 I9 w6 e, X( t" l起重运输机械
5 M) |! z5 u, q 2 E; g' m1 ^/ [; x- \
工作压力(MPa)
$ R$ p: S& U# J% Z1 `9 M) c8 W 1~6.3" q( f; V [. c; b& X
6.3~16
& E7 d8 Y6 }2 S$ P8 s9 K/ }, n! y 10~16
' E; p$ {4 V- L3 u. z6 ?3 Q' _6 ~ 20~32
3 t+ h' S* T; h, I% _5 s " G( K# i [2 n
( D$ Q" E( M) p6 H# R. }
" {$ c9 ?+ I- h% x" i0 H3.2.2液压缸主要尺寸的确定
5 l+ e' _8 \/ {8 _; r+ D4 P液压缸内径D和活塞杆直径d可根据最大总负载和选取的工作压力来定,对单杆缸而言,无杆腔进油并不考虑机械效率时,由式(3.4)
" U& b l4 ^+ M7 p' U/ _/ J: M
(3.14)7 w* r3 ^7 e2 Q" J. i& f9 E
- P7 [8 R, u' W3 p! S1 g4 e
有杆腔进油并不考虑机械效率时,由式(3.6)可得+ |% t3 O- |1 |; q7 ]2 b& ?
3 g( g9 a3 G$ [4 s8 L$ W
(3.15)
9 l. W z0 {- n P7 Y
0 T# s) J4 R1 U/ a% k- a8 ?$ d) S" u1 @一般情况下,选取回油背压 ,这时,上面两式便可简化,即无杆腔进油时5 I7 F$ |6 c. S. k' e
, M2 S+ {, t: Z: @8 {; @ (3.16)
: r" N2 p9 h0 A) p7 t8 s
) U1 q2 ]; x# D1 c, j3 T有杆腔进油时:
- N# A5 ~8 f4 X& E' `& \0 `+ }$ n+ C" B+ j6 U
(3.17)& Z2 k' N3 T9 }. g9 p: c3 r2 U
3 l4 q# D1 b7 ?式(3.17)中的杆径d可根据工作压力选取,见表3.4;当液压缸的往复速度比有一定要求时,由式(3.7)得杆径为5 a+ L2 V) g7 M; |
e0 @; r4 a3 b) E8 H (3.18)
& V2 w: p' ~/ d/ k2 U: @+ X6 {, [. C7 X; o) r$ b5 ]
推荐液压缸的速度比如表3.5所示。& i- F- O0 n* O* W( Z
. W N% e- L4 s! g j
7 m4 P8 w8 ]! N; s( f; M/ s$ {, w8 P& b! W# d; ?* g* z
表3.4 液压缸工作压力与活塞杆直径) W+ V* V1 y% j. u7 U- t) [# [
# y% {* {2 z! x P
液压缸工作压力P(MPa)# S/ V) i& v2 o5 Y" u, w: {( R
£5
: H2 e. w5 J7 i6 r4 }, S4 i# a1 U: b 5~7
4 W; ]$ A" Y1 X, q8 d! g >7
0 R- ~% ~% f4 ? . A) X+ t) U' i4 ?
推荐活塞杆直径# w. v7 T1 X* y2 |/ Y3 p5 J6 M2 T
(0.5~0.55)D- Y( ~" ^2 F0 D8 ]5 K& H
(0.6~0.7)D4 H! X: `& u% }5 B) }- Z% F
0.7D
; }2 s' W, k0 r& E) k : W9 G+ I4 }' m2 k
5 J) m3 i+ y4 G' S6 V: m J
! H) B) D$ ]% J" s1 C! q$ t' @$ g; N7 n( e
表3.5 液压缸往复速度比推荐值
: `( j/ T! h! k+ T" Y# @9 K/ Q. Z7 A) G8 T
液压缸工作压力P(MPa); R" Q0 L$ ^" M; I. i
£10
& k( m! t/ g9 M9 A! i( d, t2 k7 \0 ? 1.25~20
: q3 M' e! ?" M/ f: p. F) P* q. ` >20. [" Z. w+ O& M1 I6 R
! w, F( b6 d; a0 I2 Z8 ^) b
往复速度比y h, ~/ t& T# G
1.33" [; _, y% E5 y G* r
1.46~2
/ x: c' X5 E7 s' j4 g 2. n! Y% y, b! N: i1 v3 }) l7 O8 X
" V0 P, U4 ~! J3 Q9 j
6 O- H. a( m" Q A" U4 K : X' ]' j0 I9 d+ {" M' E5 u
- W+ ^, r* @2 ^: @# ~+ e' v计算所得的液压缸内经D和活塞杆直经d应圆整为标准系列参见《新编液压工程手册》。
7 y" g5 k8 N0 \$ F3 U* s4 x& e0 I; Z* b% y7 U# N" [
液压缸的缸筒长度由活塞最大行程,活塞长度,活塞杆导向套长度,活塞杆密封长度和特殊要求的长度确定。其中活塞长度为(0.6~1.0)D;导向套长度为(0.6~1.5)d。为减少加工难度,一般液压缸缸筒长度不应大于内径的20~30倍。" A! V# M, R6 C6 {
6 V9 e. y5 l+ Z' |- R3.2.3液压缸的校核
; S L/ g H$ e0 y! x3.2.3.1缸筒壁厚的验算
* e& Y! Z% L% H; m4 Y
4 V, z# x6 e$ `. L/ @/ U& k中、高压液压缸一般用无缝钢管做缸筒,大多属薄壁筒,即d/D£0.08,此时,可根据材料力学中薄壁圆筒的计算公式验算缸筒的壁厚,即
3 H% m! ]& [7 T- _5 H8 [2 j
4 h8 I" F9 `! {4 o% D (3.19)
7 ?. P5 T: x, Z7 ^2 V3 m5 s" m7 Q; Q6 q+ y& {' b# ?2 K5 R
当d/D³0.3时,可用下式校核缸筒壁厚0 I% ~( Q2 t9 ]( S+ c+ F
4 J0 Z, q$ B2 L5 E# w2 D6 Q, z
(3.20)
. b0 t: x3 n+ _/ X, z1 m4 R
4 j3 e" Y, }8 N当液压缸采用铸造缸筒时,壁厚由铸造工艺确定,这时应按厚壁圆筒计算公式验算壁厚。当d/D=0.08~0.3时,可用下式校核缸筒的壁厚
* z; b' q3 r% L( I8 e- F# x# e* m# \# a3 ~7 i
(3.21)
+ {* [+ L# N4 H( A5 B4 b* T3 c* }8 i1 N C( I, T7 J
式中: ----缸筒内的最高工作压力: a3 v. x- |2 p2 z% I# ^! @3 a: [
) c' S5 b7 x& y$ I ——缸筒材料的许允应力
9 c" X8 q8 @# C9 z4 J) E$ w. m9 V2 w
3.2.3.2液压缸稳定性验算1 g E( A/ e2 x/ {9 \
7 t& v' `8 e6 i) D$ r1 e# z 活塞杆长度根据液压缸最大行程L而定。对于工作行程中受压的活塞杆,当活塞杆长度L与其直径d之比大于15时,应对活塞杆进行稳定性验算,关于稳定性验算的内容可查阅液压设计手册。 |
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