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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
- Y$ K9 c2 M7 E# @0 Q3 h* c" }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。 q* [0 r j6 w1 J5 `; ?
. r, [, h) G& i2 {! K5 C7 ^ 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。5 ~* V; [7 {: k K0 J5 V2 R* Q
: Y3 \6 A( G, a7 e! \/ y# p0 U
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。
( A& |$ ]4 Z1 P* }" C
7 y8 J/ h$ c+ E* w | N; z: u3.2.1液压缸工作压力的确定+ O8 [$ B0 b- E( D9 p
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。2 {# }) k; o. H) K9 q5 s) v
( W/ O1 m2 F4 k9 q表3.2 液压缸的公称压力(单位:MPa,GB7938-87)
, N" s u5 ?7 ?2 J s5 T: L1 s- K- Z1 D- M* K
0.632 ^3 K# j* k1 e |( C
1.0
# q5 k" X7 M' {$ l 1.6
8 E, @3 q5 H5 v 2.5) `! I2 Y* ^/ h% n" O; _
4.07 A$ `, g8 D6 }$ `" F
6.3
1 |" T* p3 c$ N c 10.0 {! |6 t+ {9 z' O' Y; g+ g
16.0
: i! F( X6 w) x5 ]9 Y p+ ? 25.0
/ L9 A& c3 R# { 31.5
3 m3 y2 |7 @& h, n; p3 s 40.09 |. [; h$ [/ C1 r' p' R( U
6 b% M2 z7 W4 L0 o4 c+ F
- w! F, [; P( i
0 B* g, @+ h2 h
1 O$ {/ M9 {5 a* ^表3.3 各类液压设备常用的工作压力(单位:MPa), e5 U3 h5 I, y5 @! g$ C
# S# Y# _, E" \8 {8 C, |
设备类型 5 H5 N* V$ V6 I" U, h: \. [
一般机床
( g0 _8 V" `" \8 P+ m 一般冶金设备+ }! `2 w; x4 E5 l; V; h3 f9 w5 z! f
农业机械、
' S' u% V: i9 f6 ~8 o
% x% o3 [4 i( I1 Z, Y6 @, x' \小型工程机械
- ?0 h5 A) D- A6 K) a, i 液压机、重型机械、轧机压下、1 U8 m2 P5 ^% B' O& ~& B+ M( i
1 Z t# O- m# `; @8 A& D0 a
起重运输机械5 L6 a! ]! J2 y( X
' H2 t5 q# b9 m9 ~# s4 ^工作压力(MPa)
+ V. f# x: w5 U- ] 1~6.3! [9 D- v6 x/ E! p8 Y; R
6.3~16
+ f! l7 s- R3 q# ^/ [' m2 o g 10~16
( p/ m) V$ v% l7 J- i1 r 20~32. b0 `3 W" k# ^: X* W3 z- ]
. }8 l8 k" Z# B5 l" U3 y! u
5 g: a' }0 G' B8 V% Q, d8 w4 M4 n9 L
+ X$ b% w4 w: _) e3.2.2液压缸主要尺寸的确定; r' c+ ?- h3 b: b) c
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)" D% _' ]6 t3 W/ Y# o
5 U7 [( l( i$ U7 d9 ^4 I$ z
(3.14)) x5 i- t7 n% c9 d/ r7 d
! D! R* X) l. R, t1 L有杆腔进油并不考虑机械效率时,由式(3.6)可得
4 _) a9 P. i6 x2 o* ~' ]! `& P1 w1 _7 o& ]- D
(3.15)5 `4 G; i2 f3 `! G* K1 p
$ n; m8 f& Q$ ]( `! h% L2 _9 |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& ]* A. L# l* E/ h0 z; c' ^
" `, }1 @5 e8 t) J1 |* ^
(3.16)( T5 }7 u) U; _8 \3 A
+ T% ^5 k+ n- L# y: @7 K有杆腔进油时:; \: L0 \0 }6 V5 _; \
7 x6 Z7 o) W) u' N% `
(3.17)4 }" N" u+ ^4 a6 C a% z
$ @; z! X& t6 K5 G/ u9 J
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
0 q0 ` B- s2 t& N" ]1 p4 {" n" w2 J9 p5 h/ i5 b8 n
(3.18)5 J; h5 J# k$ c
$ K& L+ T# J2 {9 a6 @推荐液压缸的速度比如表3.5所示。
. }2 ^' G" a* D% A0 X, {
/ d% ?) H& u! Z* E5 z
: V& G7 N; I8 Q
# m6 m) E; ]4 R \+ L& f' U表3.4 液压缸工作压力与活塞杆直径$ [: D, x8 T6 o" |( E: B/ q3 P
1 ~$ w' Q x& `# Z液压缸工作压力P(MPa)' r& w i0 \& ?
£5
9 r# {+ G8 b4 c. @! K- D- D 5~72 l3 h/ ?) u2 C& \
>72 I) n( S3 ?6 B. e- R1 j2 W
0 }$ s1 Z0 ]" Q$ W% `. D- {
推荐活塞杆直径. R# m8 s P! X. c4 c1 b
(0.5~0.55)D
; s# X7 Q: w0 A& `: Z/ M3 t- Q (0.6~0.7)D/ Z, O: s) s# C. h$ C
0.7D
$ r$ S- i6 a! ]# k3 \% @( B3 B
% s5 f8 t; l3 k, q/ r4 b
" H9 b+ x d$ J
+ z; b! h7 R6 l! r& k! g: m$ w' Y% k6 K `, {) Y
表3.5 液压缸往复速度比推荐值- _ V$ g* w7 V2 F( |
- [3 j3 B2 d9 w$ r% v$ T6 Q
液压缸工作压力P(MPa)
# I/ k1 [2 E5 e: B £10( g3 E" ]) A- A
1.25~20: D5 ?1 t; J+ I8 U; V
>20# M, V& \) v% T, B
" p9 T$ W7 X3 ^1 Z往复速度比y* M4 ^8 L" `3 C4 h+ D6 Q. U
1.33( J/ }% U2 j5 R! |' L7 E, n
1.46~2
K' c8 ^/ g7 Y8 k% U! w, } 2 E: P) l, Z3 p( C- C5 |
& F5 J' W" ?! | J4 O+ |
3 E7 f& w$ d: A! |" N/ c
Z. W2 i9 T2 ]0 `' ?0 K0 @# j% s$ S. O
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》。
6 n8 l5 B! Q- L1 V" W: m( I1 a& F/ _" k; E- g) C2 S9 E
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。- P. v; m a. h/ X- H. k
- Q0 X4 c% @5 y) i3.2.3液压缸的校核; E U3 i7 h' }
3.2.3.1缸筒壁厚的验算
! X& M( P( e1 a4 k
" d2 f. Q2 g. X' H n) \0 x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( x* O( D, r: Z: S; W
4 `/ z8 C2 \" B9 j% K (3.19)# A- T' ?1 V4 |$ ^; i
. h. _3 I# {7 V+ i
当d/D³0.3时,可用下式校核缸筒壁厚2 M. ]& y2 R* C2 t6 [: E3 }
& H" W( V# r* U& B0 F- F4 u
(3.20)
! x, D4 t6 | t$ b& U
! a' U- U! s1 r4 Q5 g/ j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
$ R7 z8 ~! C' [" e+ T' o: `: ^: O' v. E5 K
(3.21)
" ~. `1 r R* m4 L1 ?2 m* f" I. |$ E7 E/ l( Y& K% o8 G, x
式中: ----缸筒内的最高工作压力0 Z( K( p( }+ G0 F& `0 O. f2 N1 G7 H! e* ?
[; ?" H; J) R6 L% x ——缸筒材料的许允应力
9 q+ _& `; k% Z5 D3 |3 _$ ~& K$ U- w6 Y# q
3.2.3.2液压缸稳定性验算
9 D# C; ?$ K9 h, `8 E5 H1 d! C9 C
' u- \5 o: G+ X" H+ V& {, O! } 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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