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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
5 V' U8 O/ [" z3 P& R* F$ 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。) l! [: s: N+ ~* V" A: V# e$ b7 p
1 u- X/ ?' k$ 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。
0 L; O. {; Q7 _ B3 y
7 T9 ^( {9 i5 ^8 D4 _% [- X 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。
4 D1 R# M6 U: _) U8 d4 x
/ _/ a v8 @/ Z8 Z3.2.1液压缸工作压力的确定+ [9 {! G/ S, W, I! ~
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。
7 o: ^, O- [' V0 q; {$ |) `* Q0 ~3 P A% k5 @
表3.2 液压缸的公称压力(单位:MPa,GB7938-87)' U6 c! q7 Y! ^' b5 H5 k. @ q
* o7 U( K. F9 E
0.63! D7 Y+ q9 l1 G: ]0 N
1.0+ A% c. y: i0 |/ P. R
1.6; q; |5 @0 q7 S4 j* h+ U5 y
2.5
: O/ { X1 t' V% T 4.0
X4 e' O {/ @: b) ?5 Y8 T. @ 6.3
' Q0 {+ K5 H) k3 b1 } 10.0: c, f1 J5 h: G% `. r7 l `9 s
16.06 Z. F) b1 B2 X$ m. o# c
25.0
1 m5 A# g3 n: v8 w" ?. K 31.56 t$ `% h9 G4 P: g4 z4 T* C, _ b6 o1 Q# [
40.0( a6 k4 N- W/ \. P- A+ r7 D
* K I$ w/ n; q8 L- _
/ {$ P5 ~; v# _5 E+ v0 s' @$ { , ^% `9 {- S% k8 i5 r
$ c5 ?0 I; e* {6 P5 q! _" U4 ^& K; N
表3.3 各类液压设备常用的工作压力(单位:MPa)
$ ~. O% h y0 S) K% z- u' p9 m" v5 d9 L- M0 F4 z
设备类型 4 A6 J0 _6 P, C) r& Q- e" } `+ o
一般机床
! W! U. e# X' J$ [0 m t7 L4 ] 一般冶金设备 D- n; ] _1 v8 }7 W
农业机械、
! x2 g3 `# [& z& j7 [5 g/ L5 x/ r2 c( n$ {
小型工程机械
! k0 A8 R# z: N& D# t' V: k 液压机、重型机械、轧机压下、7 T1 ]# A* i, Y P( M
6 x8 Z- }. _! {, n, y
起重运输机械4 s' T- [% ?. E, e* A5 E
2 q+ Q8 w/ Z- ~* o6 ]4 B4 T
工作压力(MPa)
9 T; T3 |5 A0 t7 } 1~6.3
* g0 W: w( r6 \% X ]' o 6.3~16% I% O% t4 v% W/ S
10~165 T8 k0 O" n7 x/ ^; r1 ?& i
20~32
0 O: v# x- u% h
4 o4 v* J) T4 ^- \; C. B0 ?% e$ H+ f, s' H+ }
9 L, a1 S4 ?* G6 n3.2.2液压缸主要尺寸的确定8 h* ~1 T$ l; S- N$ H
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)+ o8 A2 q$ R6 } P
9 Q/ l0 n( C3 w! n
(3.14)
# W$ p3 q& r( T4 j. v6 P/ ?& A2 ~/ ]" w9 W6 L/ M
有杆腔进油并不考虑机械效率时,由式(3.6)可得
R% ]6 ^2 @$ t5 e3 f" Z& R5 B! ]0 h: u. ?# X4 j
(3.15)
) E' Z1 ?. P$ z' l }8 U6 x# C3 c. x
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. t& u( l7 B9 [
1 l: Y, F, c* z$ J
(3.16)
3 s5 L4 J' m, J; \3 m/ c/ w; C5 t& n c5 [! z" d4 T
有杆腔进油时:
- Z4 ]# W9 J' w; ^" X
2 ?! A7 f2 M8 A' n# z& V. l (3.17)
" R9 T9 o2 ]$ R6 i$ ^7 ~1 r8 S" T7 Q1 ~; Q" Z0 z- U; e
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 J8 b% ~( a+ |7 v. Y( R' ^+ J+ M" u4 w6 `& T
(3.18), a$ N% A7 Y/ q! l/ H# X: |- S
8 W% [% y1 Y% T& q
推荐液压缸的速度比如表3.5所示。+ M) X* j5 E' M A) N
0 ` r% |7 N$ x3 `& x9 J' F% u5 C
! J1 a9 K# {) S. J1 \' L# K
$ z4 y" Z$ R9 W1 G! w表3.4 液压缸工作压力与活塞杆直径5 V9 o; f, I& r# e0 V6 m/ |
! t' ?0 `4 @4 z/ P液压缸工作压力P(MPa)
, B) G+ X5 ^+ e$ n7 T £5, e2 z5 ~2 t5 }: `, _
5~7* I8 u! J) j3 {7 o- q
>7
) C; z2 A% l" L/ R9 {1 U
# K6 ]3 t1 k. Q5 S2 ]推荐活塞杆直径
) B% H$ L! f" P7 y+ m (0.5~0.55)D
4 _; t! j/ I! U& C& e (0.6~0.7)D
5 s2 w: @6 c5 ]% F p2 L r; m 0.7D* p* d! z- ~; z' D% x
" I/ {4 S5 A$ s. {/ ?
+ o" e9 w! [( y2 l% z+ ?9 }
4 t( t4 q0 ?) J
# B+ X0 w# _3 J" `# E# k+ Y* O表3.5 液压缸往复速度比推荐值
7 q" C- l1 s0 x: _- j& F9 `8 ?+ K- s; d. ^) ]' `( z: x; F
液压缸工作压力P(MPa)
1 p$ r1 f+ C/ E# A! l £10* N3 R0 N9 w6 D+ I
1.25~20* E/ L7 K2 I3 o7 ?! v3 e# c
>20
) t/ n/ w1 ~; k
+ K2 w- m: O5 u8 K2 e" d往复速度比y
0 A2 t1 P' v, ^) _- n' A2 y 1.33: y2 c- k; d, v9 ^4 s& k3 m |) s
1.46~2
4 H2 \% c, D% m. j8 b' u 2: p. x0 M, U$ w# E8 o$ j* c
* Z" X" \/ e1 h" n4 N0 P, y" Z' q; G7 X# w, s
& Q. Z' i$ E# x) v7 z$ c) `
$ C# R6 Z, t2 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》。
) n ^% U8 b# j5 l, I3 |
# G, M2 f, V1 f r9 N$ 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。( b5 w3 v! I: d% E( J) c' \
6 N9 q/ m! M9 d1 J9 `3.2.3液压缸的校核' }- Q s8 p# p7 c+ k! j' a
3.2.3.1缸筒壁厚的验算
9 J$ B: t( e3 T" N7 [: C5 k% [: b7 k* l8 h# D' I
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
) U1 a" W4 r( Z* B* m6 a0 P8 i7 p( k1 {9 l/ u
(3.19)
7 S4 n {6 ?- \; v! P; M3 N8 t- N& \4 ]
当d/D³0.3时,可用下式校核缸筒壁厚
/ j: d$ p& s" w5 m1 {
7 ?+ e3 i2 p& G" x* _ (3.20); v k5 E* Q! Z& ?) h
" U, M4 y1 h- p7 t5 Z+ K7 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
& d" P+ l0 n {: B: Y2 j- H p7 \3 ^6 b: l& W( x x* h
(3.21)
, \0 q- b/ w; l& n1 R; M: v: Z8 c. z% H/ M$ H& h
式中: ----缸筒内的最高工作压力
7 ^ a }- L4 ?0 L$ H# e' h
/ m: S: d2 t, N5 I. B. X9 h ——缸筒材料的许允应力7 A+ h6 @% s4 P7 i5 x. g8 j( R
L" v) D! D) C7 n" y
3.2.3.2液压缸稳定性验算
+ r$ R: ~7 _' {4 n4 \8 b
+ U+ }/ u; A* Z2 \0 p 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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