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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+ i% | p2 Y: u2 V. 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。; w8 c7 K' h/ |, B9 B
* W. k: i/ T" i# y b
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 L$ Q$ C" r0 i; I. c
* k( N+ b* I- t* \, M5 | 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。
e/ e& W( q) x% @% y7 b' `: U ^4 X% f8 T
3.2.1液压缸工作压力的确定
& a: I5 m: I" b5 e0 g( @+ [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。
8 N7 m3 b8 s0 W' r" r% D1 f
$ ?6 }7 O9 s" V4 V, i, v表3.2 液压缸的公称压力(单位:MPa,GB7938-87)% v! c9 }+ d- R' T' r9 J9 d# D, I
7 I7 S/ G5 \8 H; Z5 W0.63
! Q7 [/ g* G; q5 M 1.05 T# b. J3 m: A& @! W
1.6
, P1 E0 ~2 \; O. H2 Y- J$ Q0 r& L$ t 2.5' `: e6 Y! a; a) D" o
4.0
P7 O& V1 E9 a 6.3
1 g/ a" d% w; e# X' j 10.0
) t# }% y4 ?" z( S( e 16.0. ?4 P5 f4 B: ?8 ?, M4 G2 ?9 A; l
25.0) L+ i7 O/ W- J& }7 `% ~4 L
31.5/ V! y: h7 v+ q8 l. x
40.0
' l( B0 h* w8 i) P0 N / f* l: N$ \2 F# i1 d# I0 {
6 O Y N! s( T: ?
2 [" C) I/ n4 o6 k9 T+ m! [. Z0 G8 O. X! Z- n; `
表3.3 各类液压设备常用的工作压力(单位:MPa)
4 ~4 P7 q3 \+ b
' e2 u' Y" U0 M& @ 设备类型
4 h$ ~2 K! C7 A/ _- E 一般机床 9 x3 L0 N2 z' Z4 @& V
一般冶金设备- s) R" x" G, I- s; {8 i4 {
农业机械、( D) d- N# n# u9 O
# c3 @ n7 k# b" R, b- L" B' S6 K$ Q小型工程机械. R$ y8 L6 T/ v$ C8 G- |# l: _) r" _
液压机、重型机械、轧机压下、' \* g3 M! n: k. [/ q
2 F" N% P9 m# u, U6 u/ F/ Q起重运输机械
9 K8 q! Z% p7 _! h& d
! `2 c7 Z4 U I- ?# b' e工作压力(MPa)
9 g. X+ k3 @5 M" x$ | 1~6.3
* x7 O: P$ c9 ?: w6 {, y" w 6.3~16
& Z8 B4 s' u' V8 t( w8 X" f 10~16 L) r* w( v7 ?( L! M) ~. A6 f/ I) _
20~32
" n$ }0 t" A* y: k' g/ P7 C$ M0 Z
2 J6 G( D# E& N0 v7 q, M% I/ Y% E9 m5 f$ [. f
* f w- s% u# ~ P8 e2 E
3.2.2液压缸主要尺寸的确定
0 e6 A) j1 m7 N) k8 _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)
* I, h& R0 w3 J J* z0 d8 i! p0 R$ f4 U
(3.14)
4 w, ~9 S7 T7 ^- u
) \. l. {3 ?8 P4 @' Y$ J+ p7 n有杆腔进油并不考虑机械效率时,由式(3.6)可得
3 z+ B9 o+ G8 s- f% p! }; ?1 I9 l% e* |
(3.15)
4 n5 Y( A j: v b$ p: v+ e) j+ ^
7 A% a( f, ~* |0 Z: j! R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1 @$ z$ x' C6 T
* J! P5 k6 i# t/ y
(3.16)1 v4 ^0 W, E4 F6 ~ A
! [/ i' v5 r: U0 r& k
有杆腔进油时:
) \4 W+ h9 L' Y, k( f
+ X: ~- v6 C" |9 }5 b2 k (3.17)
* O6 P' a% K3 ~( S4 K9 g) O: U" S8 i8 j4 Q1 I! P
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! `: p9 L0 @' d6 o/ Z9 c' ?
" G& B0 K }; H# E. y# k
(3.18)
: U' N" @/ {3 M, y/ `3 c' `7 ]
; V7 z8 p8 K1 H* q6 V. i推荐液压缸的速度比如表3.5所示。) D- i- _/ H4 {( f) }5 R, `
& Z* z. Y3 Y' F( ^% K( T- z & r! @. k6 I2 s! _5 f
8 N' W3 ~5 }% K! D A* n/ n, \表3.4 液压缸工作压力与活塞杆直径% c1 C- D. [1 g; O7 B
& i; `4 ?: E D+ w% f! H5 n. z
液压缸工作压力P(MPa)9 [# @0 A% _. E- E+ Z7 [: P
£50 I' c" Y7 u; R0 v
5~7
+ f+ x" n6 ]" t! m >7% z w5 q5 e* D* `
3 h0 Q3 t& [7 Q; q# o推荐活塞杆直径
3 o$ M: f3 O+ u% c& P J (0.5~0.55)D7 b; u6 p/ |6 C2 `
(0.6~0.7)D% f' p& G/ q7 Q4 G7 p
0.7D0 d+ S) { v' n5 D# K' m9 x' d0 k
+ T: x+ U- C9 p9 d
$ j$ i# }4 S/ a# q" O8 r. A/ F - ^: C; K; V( c, @5 R2 ~+ X
# k% r9 p* C' g9 g3 ~4 E表3.5 液压缸往复速度比推荐值
0 `, C8 C" X H, |; ]2 [5 n- j
9 L1 b, x& ~7 ]$ c; b' }8 F+ r" |' f液压缸工作压力P(MPa)) N2 ^6 c& _4 f+ T9 I5 H$ q2 B- u
£10/ o/ U: Q$ J: t8 {
1.25~20
9 S- S7 n) j* m! ]: [# O >20: o$ E) C3 X% b* y" x
& [6 Q0 ]: w: _3 c* ?往复速度比y
8 R0 I: r: ?8 y: @% p5 ~' r- d3 h 1.339 S8 F8 R. e( c. j( ]
1.46~2
! {! Q. P* b6 N9 F 2* t$ W6 R3 i, u
. ]" S0 P3 t& W$ s3 E
- i+ I U1 d; \. T! I% Q3 W9 H% n 5 O; a9 W5 f9 [& M
6 r& U5 m9 w2 U& D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》。- T' r; N2 a" x9 g- a
/ d9 W( [6 |6 m1 s) z* ^
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。
/ \$ {4 @% O" a6 Q1 o+ Q: u
" W2 Q' h) S* e3.2.3液压缸的校核
, @0 q" q, Z3 I/ u0 Y0 I3.2.3.1缸筒壁厚的验算
% l& x7 |6 Y. G! s( d9 Q6 [( k( Q/ W' ~" P
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
2 [3 b" u5 S% |. f. V6 m' {4 n
3 P. Q% w. x s1 o5 ]/ O8 e (3.19)
3 W' S- n( G" a' L; A! ^" u' _; j+ G; `
当d/D³0.3时,可用下式校核缸筒壁厚 \' X1 U' P: N' F, G+ W" n8 |
8 K3 | _; e% w/ m' [8 j
(3.20)
" F/ `6 h8 m8 K3 V7 H, A) ^# l" ?+ S/ O1 u* Q9 ^
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
2 N o$ G( \, `
% \) G0 | r l: `# F) n4 p# V8 F (3.21)
9 O \2 V1 D2 [, q, B& W$ |8 ~0 M7 k
式中: ----缸筒内的最高工作压力
/ e" T) U' x: U
) Y3 O6 Y2 x* Z- q j ——缸筒材料的许允应力" m7 `" C: S7 ~- t9 p1 o( ^
, R o# a( |2 W$ |! T! R9 h
3.2.3.2液压缸稳定性验算, F5 g% r+ n7 g. V% J- q9 |
( K7 L9 z# S& U& {2 a- } 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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