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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
7 b( X G2 `7 v3 I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。+ w: ~* T0 f! [! r' o3 U' X
# Z+ W; t7 b( K8 k' l5 y 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。
6 d" w# @+ c1 o* d, H7 [- h8 D. [6 J+ y* U: g" o
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。. x5 m f5 C2 ~' m, r# ]
1 O$ L1 t+ x- m2 H. I/ f$ `) `3.2.1液压缸工作压力的确定
1 p+ w! @* ~9 J- ]# f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。& a1 G& t* H& Z. J' F. e
3 H' E& Q; w9 u' p7 Z- A8 J
表3.2 液压缸的公称压力（单位：MPa,GB7938-87）
( j# E: K/ a% v9 n6 }, N& a) g; |2 l
0.63
2 F) f1 v" U1 S @! p- B, A 1.0
9 `' b/ q7 r+ o/ \0 { 1.6
- ~$ f. {9 v+ C, n4 U. z 2.5# j0 j6 [5 p) t3 ] n' p. ^
4.0$ [9 R4 n: O( A0 \8 G: `/ X
6.3: n M; P" L o2 g; v8 k, m
10.02 i5 Q. B: s2 J
16.0; Z- @3 y( H) M q7 Z) v
25.0
+ U" ^ T' S8 R, H 31.5
7 A; x7 o9 r9 l, z* r8 O; g 40.0* s% o8 R7 t+ T% i
9 a3 d) E$ ^( K! [
: `5 j8 F& P; u" j
8 J P: x8 ]( h, n9 h. E
1 {0 R( _0 J8 `$ C( M3 z% d
表3.3 各类液压设备常用的工作压力(单位：MPa)
! V& _4 P7 Q y+ C6 ]
, v" c% E9 z4 v- K 设备类型
2 Q, M' \/ M7 w- X 一般机床 , S! e. K" U. p) E1 j
一般冶金设备" ]3 J3 N4 K( r9 {
农业机械、
6 u6 Q, t8 B3 O! H
+ }3 w" x* x2 N% n* [* }( N小型工程机械 `. s0 Z. W4 y
液压机、重型机械、轧机压下、
% x* D8 R; U5 ^
/ N3 f3 d# z5 e( A( e起重运输机械
3 w& ]. K1 k, V2 T( v 2 d8 \8 }: o. ~# G
工作压力(MPa)
2 k/ {& H; ^1 z6 D! I( [ 1～6.3: |4 e4 v) {) ^$ T4 A, C F3 M7 ? U7 v
6.3～16
Y3 V7 u* }4 L* q" E& u; W; W1 F4 @" \ 10～16- ~+ D3 l) |& d& D# p7 @/ B0 ]
20～329 N, }: ^# k4 A/ ~& p' T& x
7 _* s, T; Y# R# x' s r2 l( [% w, e: B. @1 \
. |8 F7 {- ]( ^$ f* \' }
3.2.2液压缸主要尺寸的确定
( k5 i6 `. E8 }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）
. ^& X5 g R+ A. f k
0 q0 q+ S; n0 O- l: \/ _& B (3.14)
8 a1 N0 I! ]& v/ L8 V: n6 T3 e2 V, G- J5 ^( P H
有杆腔进油并不考虑机械效率时，由式（3.6）可得, j$ N; K. v6 P3 e! [1 i! w3 r
1 R% D5 M/ }, `1 H
(3.15)0 ^. _8 W* k& u/ f) i
' C- L7 W+ ~+ i9 P4 V( H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
4 w( I5 i) ^% T" `3 S( ~7 U: B, p& U1 L! d8 }
（3.16）
( f" @4 g% y4 Q/ P+ U( ]" z1 r/ _. C: j- e- W! x
有杆腔进油时：3 `" `! @+ P a. J8 g) w
! H! T8 v$ Y/ D @- M8 u/ H
(3.17)7 A" a$ P- ]/ r$ G
$ D$ s; A3 Q1 C: W. o1 m c9 }- L
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5 M# V# w6 V- E8 W7 a
7 s6 \9 o% H2 {+ G' D (3.18)
) h2 e+ g8 m! k" h! W0 d6 j
$ r* v' H5 d. t3 `4 `推荐液压缸的速度比如表3.5所示。5 Z% R6 z8 H9 l9 `
l5 N. V7 D$ z& u |
5 ]$ P6 T% s: i6 u$ h/ `8 f* h! a5 `# \# ~: [0 v5 a! S3 {
表3.4 液压缸工作压力与活塞杆直径& [1 y2 T) a- X
7 _' ?2 H0 D. A; I( g
液压缸工作压力P（MPa）
+ m* V* y( F- l% B- | £5& I& x- N# ^! j4 m- J
5~76 ?. a0 j: r( ]* H# l
>7 S0 F0 X) ^$ k+ X% n; u
- p+ l6 `1 C2 s6 G4 {0 C
推荐活塞杆直径- w+ z) N5 C/ Z! s) c1 h0 Y
(0.5~0.55)D
/ f% h- [% g% h0 U$ E! S (0.6~0.7)D( M& Y/ I) R7 I/ k1 w
0.7D
$ y6 J; Y2 c( l! Q' S 1 y) M- v" E0 X' ]: l7 w0 a
) U4 I' O0 v+ l, C( E: @% c: L
. x& n% X$ \3 | j1 C3 D
. c1 R: J: r9 h/ J! \" h表3.5 液压缸往复速度比推荐值
) T! [! r+ V2 O8 ^! N( J! `9 M, Z" [! [* B
液压缸工作压力P（MPa） A0 [7 E* D/ h5 v2 C" X7 V
£10
- p8 u- j6 G1 D6 | 1.25~20- v1 _' [0 L1 q. g, t
>209 Z. F9 h% g; H
0 v4 u8 i' P; a, f; `往复速度比y
; n. `3 l1 l: S 1.33: _3 a* \8 ^4 _* Z( p: u7 z) ~
1.46~2
0 V* @+ Z& N$ c; }' c5 ?% E 2& v, H6 a0 D7 ~# G
1 ~- T8 y( ?9 U& t$ O
/ {! X2 S2 w0 [# K7 c! c ! i; k$ R, P5 z/ j7 b7 T* ^4 J
d: H* R8 q. K0 S& ^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》。
1 P9 G) b9 m k. C; P
, L$ x9 O2 q- j7 w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。 |2 ?$ ]3 i) w8 d
. N. E7 D+ C1 A U
3.2.3液压缸的校核
* z- n+ {9 `8 _9 R) g3.2.3.1缸筒壁厚的验算1 Y3 I# n( m! U- w+ Y$ `6 P
* n2 s* P2 D4 M- x) ^" m! \) v3 |
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) _; j! P& Y) t9 @) o% W
2 t& G, K7 X+ u9 \& {
（3.19）, O; v) Y% h8 E6 y
% Y* |& Y) H; H% d0 K
当d/D³0.3时，可用下式校核缸筒壁厚
$ A0 o2 j5 C4 p8 q" ~ f
! d4 [( J: M4 C5 E5 G! W! { (3.20)! \) Y) b+ W5 t c8 i
# Y0 [* }# h6 ]0 }
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' [6 V& C$ q8 ~' \! R, ]9 l7 J
% ]# c- n2 V& E9 v) }& W
(3.21)
( k$ H) z2 A" G4 w7 t8 e" C, F/ `. H6 Y* [2 L3 f1 I* I3 m
式中: ----缸筒内的最高工作压力
7 q5 L7 ~9 H" z/ n4 t9 w5 H; }; U/ J4 q' L$ C5 }8 s
——缸筒材料的许允应力! k% Y1 r* G$ ]" u
6 c$ T/ x m/ F5 k* v9 X3.2.3.2液压缸稳定性验算
6 Y5 t0 k+ I* Y8 q( d8 I$ e$ }0 T2 l! R/ ~1 X* 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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