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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
4 m; Y: U& F9 r& x9 ~2 h$ l' z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。
: c1 C; U) H& r1 Z( z1 a/ w5 {
$ a6 B7 ?4 L9 v' i$ B) A6 S 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。
% r6 C) ?- a# Y' y
+ k6 W+ j" V0 p, Z8 e 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。
* J7 J" p2 f3 g0 }
. B4 C% Q# i! u- C7 v3.2.1液压缸工作压力的确定
. g2 U" S3 ~2 O* S, z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 A& l1 V; A0 X, P) X: v% T* v( w- s1 }! C% l; n; @9 k& h9 _. g
表3.2 液压缸的公称压力(单位:MPa,GB7938-87)
6 O9 O. w, s# P V" M" B- [, c* A. y% b/ T! I1 \" X, U8 I
0.63
' t; u& v, s5 z( A 1.05 {8 z) `3 v' c* F
1.69 a3 D: v1 D$ H* d3 e) K% V9 _# m
2.5
9 n- w0 P5 S/ X/ u3 G 4.02 u% m9 R5 D/ k" h& P/ l% V
6.3
( W& E* {; Y# U" E. w0 h/ {7 s 10.0
3 K' `' M+ s4 B& k 16.0
! \7 A+ a. d% K1 J1 ?$ r% u n0 { 25.0
% z3 C: {% j! N8 A$ I- J 31.5
8 [. C7 U, a7 N7 z5 ?. A) g 40.0' _2 [/ ^9 D, n1 }
6 n# m8 ~2 u8 K1 d3 b2 T
6 E) _$ J# w+ x" j) Y8 c
5 R% v/ I0 z. O+ ]: Y4 y/ k1 r, g7 |6 l) ^# `
表3.3 各类液压设备常用的工作压力(单位:MPa)+ v* Y/ E( z1 Q2 Z6 y
7 H$ Z! _8 c' j! c- ~" C) e 设备类型 : {9 Y: M) s& O- j8 b L D
一般机床 3 q+ k/ Z/ k( G/ M) m p( L
一般冶金设备4 O- w* p6 g1 n2 R% h, \
农业机械、
* K- u) N" ~& w2 Y3 k1 x% I
; j5 o ]! D# {4 X$ N( j8 w小型工程机械
5 [4 C( |# M3 v( w2 k5 J. V 液压机、重型机械、轧机压下、" E4 w& H, z# m# n
# K' ]$ |9 ~9 i+ u6 R6 F起重运输机械8 d* ^ G& |. z, A- O
" ]1 B3 v% w& Z* Z6 ?. f
工作压力(MPa)7 R) g# W: v) T2 V3 l$ Y( e$ F
1~6.3: {/ b- ]# }/ ~6 Y
6.3~16; x7 |7 h; J# R; T- W
10~163 @( U0 X& c" i7 e) j" e+ B
20~32
$ d$ |9 v) @8 K& G: y# L& x+ `; s
% B. S! h9 e b/ r4 i$ G
' N& o/ |% O2 r! [! S9 ^2 Q$ B 6 u* w: \# }% ^# T! Q: o( e
3.2.2液压缸主要尺寸的确定9 M- V: G% J6 W- Y$ I# S% g/ ?/ S
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)
; G- @! Q. B! U) ~+ _7 Z+ F# b; U9 }2 T: S$ _! g
(3.14)
$ j+ d5 A0 J i7 M
* s5 G0 I0 L* N9 I有杆腔进油并不考虑机械效率时,由式(3.6)可得
1 P5 ?3 L$ d" _6 ?" z9 Z
* s8 c+ Z$ e/ {% C [ (3.15)) ^5 l D, S' {# u+ U7 r
: a5 C$ Y! \2 ?6 l" K) ]% v9 |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
# k& ]- U9 q! r# j- s$ `3 I% R# r) s& Z% t$ C# y1 `0 |
(3.16)
9 | p' i, H+ f/ M" i+ r; ^" ?9 u8 f" ] m/ `
有杆腔进油时:% @8 b' t3 h, F# n1 r; m
! ~ l6 I$ V$ | M( H6 ^3 f3 { (3.17)/ b4 d7 i7 @! a2 S# g `, M
) q8 _( p5 I6 w
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
9 }" G7 i ?# }
- y6 x& d, e1 ]! q& J0 K: d5 ~$ j (3.18)6 W" m" Y l7 l$ W: U# {7 k Y
2 u5 Z I' O7 j2 |6 R$ z/ |& Q* |: c推荐液压缸的速度比如表3.5所示。
" _ ~& Q' b q* u7 j* D6 S' [( A; p6 O- I! Y0 L3 E- h& O
8 L+ f( G! |+ q) ]* K% m
R2 P, t, V6 V8 n
表3.4 液压缸工作压力与活塞杆直径* Y: A( g9 Q3 a6 R1 R% l
) P) F9 ?- d6 }: i. _# G
液压缸工作压力P(MPa)2 D( d9 z, _& a0 h' w
£5
4 R0 M2 @8 E' R1 } 5~7
* @( J3 A- d; F >7! F! w# [8 j. M+ n L/ H3 q* n
0 ] U6 P* x3 ?* _( g6 v
推荐活塞杆直径- X+ L# V9 G* t4 R8 h
(0.5~0.55)D3 k7 m1 d: U! ]! ~3 x" T2 Z
(0.6~0.7)D, g% k$ t: {. [4 F0 M
0.7D
2 z1 O: m# X+ i9 v+ ^: w" o6 p 4 E6 h7 E" }8 J9 G! I
6 |9 W. |' \+ J D7 |$ U
: r' f5 j! k* s* l6 y# ~
$ h- U/ u9 w& K B; v表3.5 液压缸往复速度比推荐值
( F" U- c* [' r9 f3 y- D0 M
4 R4 w0 S6 J% {9 x6 o8 Z液压缸工作压力P(MPa); J+ B- }' ~) J* b* r% \
£10
. [: U5 l# N- o; |7 j4 r 1.25~20 b- L! m/ T# \
>200 `9 I- U w9 W8 q
$ T5 d. V: f( a9 z8 \- _往复速度比y
& ~, O, A) u( z. Q( Q6 P! Y. s9 ` 1.33( H) x& m, J+ n. L. B D' }2 n/ A
1.46~2
7 g: M/ @0 M& u" Z2 X1 m4 T) @% | 2. T0 Y; V" l5 i3 @, d* Y
u9 o9 P7 a* N4 t L2 W& ]. q7 a; ~/ k0 b6 C) {9 s5 x6 v
" c! \1 p' V. R. g" e5 o: C5 a( J- m. X! P6 w. M3 B5 Z( ]9 `
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》。
: M1 U5 N( {+ W' L5 f; z% \0 G4 y- o/ b5 o5 P; K# {+ q
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。
& C' o& h4 M) T9 c
# H7 P" c9 C- n+ A+ t3.2.3液压缸的校核6 c. p( V* z4 h, D% v! G/ s' m3 G
3.2.3.1缸筒壁厚的验算5 ~2 J+ i9 Q, ^3 X5 d
. {! W% P' p$ Z, G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 q, ~1 y3 B9 Q: `6 @! ?
$ ^* y& k$ Z. y0 [8 P9 J; W; F (3.19)
" k% s+ ?8 v( `4 j/ h/ d; C1 J& w2 u4 N
当d/D³0.3时,可用下式校核缸筒壁厚) M: \8 s. c# t1 A' ?# y
5 x: t. X9 q; R- U5 t
(3.20)
0 T' T0 k; S8 ?8 `# `( x+ f! I% ?
A7 f! k: [ B4 l9 p0 m# `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
, K6 _# C% _( ~* r7 y2 b
* w4 m2 P$ l2 f (3.21)2 I: m) F% v6 b" T* f, q7 l& [) F
y( H: b% m/ m5 b: G' E/ C' W式中: ----缸筒内的最高工作压力+ e* Z2 x# T3 u6 j1 X m
) R' Z% B" Y) {3 k/ C, M3 K; S0 m
——缸筒材料的许允应力
/ c W- |3 O+ `8 g* i2 [& l% _5 |# z
3.2.3.2液压缸稳定性验算$ {2 _* F4 U5 k+ D* X
G! ?! W+ B" t: ^+ }' F+ i 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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