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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
: D+ ?- X9 @# |2 n9 ]- Z4 Z( D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。( U4 [( f) V( ?9 z$ M3 I
; d& S" @0 u: x/ A3 I
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。
* B; u4 y: }$ `. ^
% X* ~. y4 A/ M- H) S! P7 z: R 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。, V/ j. `5 f4 j) T8 }
) V5 ]1 G6 _1 [4 x( B3.2.1液压缸工作压力的确定
$ w; [' T1 D. ~) e0 C& M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。
* U% ^! R7 k. J
* c' o4 m! I7 j: g" A8 b* D$ }表3.2 液压缸的公称压力(单位:MPa,GB7938-87)" T. Y8 Y5 A/ j/ {. S* I' r
2 b/ D/ E7 m! A: [, ^0.63/ y/ y7 p8 s5 v/ f
1.03 h; j3 `8 x# N8 \5 y7 ], K; U0 W
1.6
! |3 g I# B+ R* }! c1 Y 2.5
$ y! Y+ R1 C7 Z4 m7 ~, a9 P5 W 4.0
0 H- f- T' H' Y1 b( J) m 6.3
+ J" k4 @6 I2 M" w 10.0
# { W% j: |7 e+ ?; h& S# p 16.0
" p: G( {2 n% X. w* c' w 25.0
4 x6 [; c. V2 ^3 ]3 f0 ?( f! A) L* m 31.5+ c) r; n7 l R+ g( ]6 h
40.0
, E* m- w" X, \6 p4 ~6 r 3 V) Q( W% F5 a( A! b: [
% d( O. S! h8 l7 f0 C
8 j3 x* f% F8 @* m) @- }" g
+ m( q( Q1 ]+ E. S" o" o表3.3 各类液压设备常用的工作压力(单位:MPa): J3 |5 D3 Y, F8 X2 k
9 H. O+ ~& c+ k8 _3 G0 k
设备类型 5 P1 X) c3 [/ k9 \" A
一般机床
& s# t0 C5 z* Q! K! [ 一般冶金设备
% w7 h4 Y w! n `7 y8 k1 l 农业机械、
9 U N @ \% ]3 L/ M* c" U8 |; j
小型工程机械
) o7 c) Q( P9 t! U* Z 液压机、重型机械、轧机压下、0 L2 G# F7 G. W, T7 ^0 n- f; `
) B' b# X) l* C; l8 E2 e起重运输机械
1 @# S( _, n9 n; j$ {
& a, j* g$ Z, h工作压力(MPa)
8 Z7 ~! p& h9 I* P: b& e 1~6.3% h! k% C9 O& J6 E% P; S
6.3~164 B' p3 r) J( j% C. u+ v& A5 {
10~16
y/ R+ r! v& H E 20~32
, u5 z5 {7 k* x/ G' o
, J6 i. c4 u$ f. O3 p7 o' Y# E# m$ S$ x$ W
, _% t- K5 f# H/ B9 E. y4 q3.2.2液压缸主要尺寸的确定 o, |: C; h2 e+ ~- ]
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)
% N, a5 k8 Q3 @, _9 ?; W) C# G y9 O' L
(3.14)
8 t/ ?( K2 k* x- v+ m+ {" I8 g- h0 v U a9 e
有杆腔进油并不考虑机械效率时,由式(3.6)可得1 a! M/ _5 @: J& w1 |& M2 y) |
0 Z9 e, T! [8 [ (3.15) }. Y5 F6 O, M" `$ k1 y8 Z7 k
' ?# l. [: _1 |8 w: K
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; B& n/ j4 C) T$ y: h& f5 T
$ j0 d8 G% ]) k" U9 W
(3.16)
* e. w5 k; K k& a& E/ a2 X
5 `7 l! R8 o }2 g有杆腔进油时:
& X' C w# Q; r+ ~5 d5 i% m, ^3 q: r* u, t' P2 M
(3.17)6 f/ |5 N& p3 ~$ ~! k; x
" j, F% n9 Y' ?7 c
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
- T. m9 h% n0 ^5 \- Q2 e9 C3 o g0 _( H# z
(3.18): B2 V) ]4 z$ }+ x; h9 W
) f/ _$ f) e! @ w$ t
推荐液压缸的速度比如表3.5所示。
# X0 I% \6 Y1 w5 b6 \% @' g" b9 n5 q2 L
: Z0 }- L C5 }1 I) d- l
- C9 Q; [% x. b- U. p) K表3.4 液压缸工作压力与活塞杆直径# U) g3 a3 w+ ?3 |5 ]3 d5 {
: `0 t g. Z' y6 x" j4 Z$ O5 Z液压缸工作压力P(MPa)
6 M# [$ C; L0 t/ N j £50 d& W6 Q( T8 w" g$ o; r6 i
5~7$ ?- S1 Y* d0 n8 {, s
>7) M- M. Z0 z7 S+ e3 \
, s% W4 Y7 T" v
推荐活塞杆直径& _# O& }9 K8 R; K' o3 E. x
(0.5~0.55)D
. }/ [" ~& }- |+ R+ `( U/ j) y (0.6~0.7)D
; p4 Z3 W# V! b( n) w; y- q2 c 0.7D1 `, a D5 m" [# u3 K2 }3 N f
$ o; H! C+ R5 X8 u9 [# U9 h% h( V; e5 Z
, c" }- j/ e6 {' }) |: Y7 O
: T, D0 _; ]+ m- Q( Q
表3.5 液压缸往复速度比推荐值* u; y- y. Z" Q0 o: q, F! Q
& z$ x+ b2 `& y3 A液压缸工作压力P(MPa)+ `- p0 Z/ s! B1 x' l
£10
5 X* u. f. D) u7 A% U: V F. M1 M; V 1.25~20' p- ~( E9 o, n
>20
e/ M6 K- k& i" C( k! k " a+ T7 g# E/ T6 |5 J
往复速度比y
9 M5 U; R+ |; v- R0 Q7 b/ [ 1.33
F, G* ^3 H6 k 1.46~2
7 H7 M: L- ^# D& U( x 2
2 J4 u6 y5 s2 A6 q! N # `! {& Y4 D1 ?" W8 C4 g
! v+ S- S# l8 E& E ) L. T! w M _: m3 |7 h3 E# k
8 p1 K% U( V4 e
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》。
+ P4 o9 z4 z0 l- b9 [" b' u
2 e4 T* z) {3 I% }! t2 g; \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。8 N: \" f: H' ^
, C# C K, c4 G
3.2.3液压缸的校核 W5 s K5 Y" o
3.2.3.1缸筒壁厚的验算
o5 W# M* H5 X' l6 U
1 c4 u" ~( J7 `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
& n3 F( U Q% q& L0 u. K$ }1 H3 E! e" t; a l' ^2 R8 R% \7 L
(3.19)
4 p8 {; L/ x6 N" y; A9 G. W! F H* N- }8 G# e
当d/D³0.3时,可用下式校核缸筒壁厚
6 {/ T3 Q4 f& m9 {: e. o
; }, q2 L4 c# V) k/ F$ [' [( B (3.20)
# Y: u4 l0 x9 E j* Y9 R+ }5 F4 K }7 |% P$ a% [1 j0 `1 e6 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8 `! w% d3 j7 A
: s. _6 w2 Z7 p- A2 c' W (3.21)
7 Q2 c1 C, x; }* `: D- e
9 A, F0 T2 h7 O0 |% O& e式中: ----缸筒内的最高工作压力
! W& V+ a* Z$ K7 f; q- v3 Z& ~; x( n" E; n) C& m* k
——缸筒材料的许允应力7 A9 D* M' Y8 R* n9 Z
: W9 s: I& ^8 r7 j4 v$ C2 Q0 g3.2.3.2液压缸稳定性验算
2 _% L( \5 a( o2 u! h3 X7 d& e: F
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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