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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% a: T3 P% _0 h; P6 m* ], x( U
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。
9 q7 _7 G7 s/ S# H- q1 ~" ?& B! j" O# {, ^; [* x ~
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。3 Y5 T$ R: V- X' D
2 l8 w3 c$ l0 p- @6 u1 X% j: f
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。) H9 R" q! Z( \5 W9 n
( U* a7 a, P6 f6 r- P3.2.1液压缸工作压力的确定
: J9 y# |+ B5 d$ F# Q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。- X' N, Y: U7 b3 ~1 ~
) t/ ^& ?" l/ W2 H( T& S' v) o `) c( J表3.2 液压缸的公称压力(单位:MPa,GB7938-87). S9 d6 v' A7 B/ N, R
5 m% L5 T8 V/ N! P( q
0.638 R* H \( M# F2 Y7 {
1.0
3 ?- P+ G J' e# Y! o4 W- ^0 ~* y 1.6
j' O- ~+ d) `& j: {2 ` 2.51 F/ {' s1 s v$ T
4.08 Q5 a1 y3 k# Z2 i6 J
6.3! M+ C" r$ f* j) B. U
10.0
9 ^' C# p) h& K" c 16.0
+ G) L# _" ?6 U( D: z" y 25.0% a& z' u3 Z8 N. L3 f& G s/ k+ ^+ _
31.5' g: \- s: k$ m+ ~( u6 P- K
40.0
) P8 u0 X6 l/ ~+ F! h, {
: B/ Z0 R9 l' l* [- v8 [! w8 V* R% f$ W
& r+ \' s: Q8 z3 n+ V: @7 ]' Y
: k$ \0 X7 u3 `" ?2 L# {8 a表3.3 各类液压设备常用的工作压力(单位:MPa)' x0 t, `; o, M/ N. l2 \
. i/ v% v" y) Y H 设备类型
6 K t% g W% ]' U* g 一般机床
1 H0 `( X1 t: M" J* ? 一般冶金设备
. B! }4 P; c G; n" h1 ? 农业机械、
% r2 c+ l0 K' n: q9 X- b- [8 `" c8 q& X+ O
小型工程机械
. Q9 @8 P; F! S 液压机、重型机械、轧机压下、
d' X5 M0 V4 P# |# H9 w+ E7 n- }% A1 ~8 I
起重运输机械* }0 }0 }, j' l5 m
: w, J0 k" _' Q工作压力(MPa)
1 s. e& c! J* [. ?6 h" p 1~6.38 m) o! g' Y S0 f" g
6.3~16' i9 i$ X$ _0 l6 k
10~16# ~, O) Q3 p& t4 e8 H) B+ O
20~32
3 A6 m! i9 @: q
0 a1 V4 H9 z9 s6 m
; j+ \8 u& X: O 5 J# T3 f- Z, p; A+ j& l
3.2.2液压缸主要尺寸的确定
+ `# }" x7 s* Y+ T+ S5 Z, r# m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) O* E( y; d7 a& Z3 F
0 J6 b+ @! [' o! V/ w8 p (3.14)
. h: ? o+ I% B y1 R a% f% J+ }
有杆腔进油并不考虑机械效率时,由式(3.6)可得( W% X# z, i4 `
{ W+ S0 ^: m; r0 v. q8 I4 a
(3.15)
% {$ n& t+ L; r/ f5 y5 M6 j( F) e
) u# w! G( K* n8 G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' _( u* _8 n- `4 Q
7 S2 U A6 i0 x: f (3.16)
/ B) I6 j# ], o# m# _- l, @' S1 F+ \" x* ^& T
有杆腔进油时:
3 r- E, v* o2 ^2 n: {8 A4 y- @1 X& ]: ^" N; j
(3.17)& O7 l& r! [3 K* x Q [" p
0 R+ |8 B' o m
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
D" p; j. f" O7 i9 v* q& Z, J2 j X& S, v
(3.18)
3 [9 i3 s( m2 h/ ^# ^% \& Q7 y. s+ \& V( N# \
推荐液压缸的速度比如表3.5所示。' [7 Y% m1 y& W. Y9 Y0 i; o
& r$ d! |* n! C- Y
3 Q/ i% Z' d. Z1 H* R! e$ U6 s7 O/ R
4 Z% a' O, Y; |5 S8 Y; x/ L4 t表3.4 液压缸工作压力与活塞杆直径
- n6 P# K% o, F5 D0 r
5 q8 w4 g. q! X. o6 R1 M/ m液压缸工作压力P(MPa)1 `4 ]- s$ I' i: c4 ?
£5" ]6 v& W+ g$ Y
5~7
, ?: r$ o' W/ X( } >7
: |: c A2 y1 c2 z3 `. H" W " g6 L+ t7 F9 u5 y2 X; t6 H
推荐活塞杆直径
- J4 Q+ c0 y" E1 f6 O$ \* g (0.5~0.55)D
8 i- v9 h9 b( r (0.6~0.7)D
; O" o5 i5 p* U. T 0.7D6 \- P6 W6 r K) {% v& I) M
6 k6 ]/ {& b+ p
' G5 J1 d" j- u# o/ n" k( D: W( [" Y0 d
3 y6 K0 s* p( ?2 f
) c3 q4 t F. c0 l3 i, g2 K9 l2 \: s表3.5 液压缸往复速度比推荐值6 y C2 g! J: f5 x% s% w" g! F
1 ]7 ]: {1 I% ~. z- M液压缸工作压力P(MPa)$ e6 |4 S. ?( h& R- ? c
£10
- @9 ~! h: Q4 g 1.25~203 ~: S+ T# Z+ j# |6 ^
>20
9 X' K$ ^. ^" Q: k# F0 |
N- h5 N7 S" L$ _2 _往复速度比y
" m$ q, `5 J, ^- R* e 1.33/ ~( y( o$ l4 z: l
1.46~2! }; W& I$ P- K
2
K4 {- z O1 S4 k: ]& a3 F
# I. V- {8 ^6 [9 I/ Q4 D$ p5 M+ o1 {7 w
# Z% C) c% v" [; z8 n) ]
8 ?& u0 T/ z _; B* z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》。- ?& F1 f# D! W, l
% Y# E2 y: ~" d. i" _) C9 c
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。9 _3 K" s5 x& |0 t& Q) z& z
; A. l6 y# H7 H. z1 X
3.2.3液压缸的校核1 A" t( W1 X: W; j% D
3.2.3.1缸筒壁厚的验算% h4 G* X. L7 v
2 K5 B1 ?' V7 Z# r
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: |' @) V2 S! N5 P( f) Z7 R5 l
/ r9 e2 \" h" ~# V
(3.19)% p9 F. Q9 Q- \+ \
# a# F d! m- a1 M# `当d/D³0.3时,可用下式校核缸筒壁厚+ A% s2 L( L' |# L
; |0 T6 w/ N Z2 S/ \; }! ^
(3.20)
2 s/ E; U3 z3 ?$ K7 y
' c( f! ^1 E, }* w& F+ @1 s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
1 I' D) X: F/ i5 K- V4 J1 u6 g+ g; `4 j: Q( M) P
(3.21)
! O- U; q! A. A: W* |( N
1 I$ R9 I1 T! @( U) I式中: ----缸筒内的最高工作压力% w j9 y; S$ m8 Q+ f, x
' Z9 z9 a% l* R; _7 X9 V! s ——缸筒材料的许允应力: v9 B* b& m: j
. v) e& l, y* \, X* z$ V, t9 @
3.2.3.2液压缸稳定性验算
" R/ L9 Z4 s2 E3 Y0 I) H/ z1 G) X+ P1 ]0 M4 l& R/ _" b3 E5 R8 C
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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