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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 c6 g& ?9 n1 }6 q" \4 y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。
* Y$ K7 x# u P0 y' G% w( Y
l3 t0 I( y, X- t: V8 B' c. ?* g 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。/ C! @* f$ G" ]9 V) L: m) }
" Y: ~2 G7 K7 u! E' A( D* U; J
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。) O" z( n9 b* P# x4 A1 W' z+ T
5 J$ ~" h0 L; ~* R, ~# G+ {: `
3.2.1液压缸工作压力的确定
& a7 ?% c5 D, Y* |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。
; E2 c3 w7 a; r: j* | F/ s# ~8 s1 N3 w+ A7 h& I7 u! e
表3.2 液压缸的公称压力(单位:MPa,GB7938-87)" C: m8 C' M* R1 p7 m- X2 q. d1 z! G
x6 w# i9 W! }( _) G1 W
0.63% @/ [$ j7 e8 P/ j/ r) g
1.0) \4 {+ x! z' v$ Q/ O+ a3 z' g
1.6
' F/ l( v% s' p7 b2 O 2.5
t3 G1 r8 v. R; X/ l 4.0
; N0 _, p* a" G4 I! x3 x2 W 6.3$ r% [! f' ^5 J6 w0 k
10.04 d3 L% @1 r- ?6 E; @2 J
16.0
f5 F2 \! K# ?5 z 25.0
9 B9 |& K+ E ?, S; @ 31.5
' R$ ~3 I' O8 N: n: D" l 40.0% f; m/ s: Y$ `, a s% @
. Z$ F, u6 s) q! o/ u( m
. Q8 P- Z+ j9 n& n6 Q: ]) b . u0 q# S- i$ m, p2 h
; K* f( U% P0 [' @! f( E3 Y( o
表3.3 各类液压设备常用的工作压力(单位:MPa)
* ^0 W) e* h6 Z4 O$ u
( K' X! Y; l+ n/ D" z4 f4 W 设备类型 * \: i1 |$ \8 T( L/ _; X: k6 m
一般机床
! u0 ^' V; Z# s/ ^, x8 K6 K5 [& F' u 一般冶金设备% K% l2 N, r$ T3 l. V/ p
农业机械、7 [* b* u8 H! E
" H2 l5 j& `( x" d( L$ k9 }
小型工程机械
4 p, R! n' G1 k1 ?" u 液压机、重型机械、轧机压下、; V$ k' i/ ?2 k; [ Z1 A% _+ s
4 u, c) z" r* g4 ~6 T" W$ r- ~起重运输机械
% j5 `) }* Y2 |% y) M+ z2 P' Z0 ` $ V q5 F9 p% U
工作压力(MPa)
& D' B4 [ V l% A2 w! k* h 1~6.3
* i0 H* w2 o9 k# _0 ] 6.3~163 ^4 L- d3 S S" p! p& g
10~16
$ I2 G" n; G3 I0 r% C6 P* O 20~325 m$ l; p' R& G; e: u
# q; t. C, S' H. U/ E8 X, x5 S9 f$ I
( w$ x8 S. y! l: m5 Z/ l U & a3 u, S6 q* A$ \: ~7 C
3.2.2液压缸主要尺寸的确定 \: o: p7 e2 k D: C8 P
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)+ x% {, d8 M3 }0 ? M7 {
# H; V& x5 R* V/ O" h# ] (3.14)
& v. M; s6 [6 H, r* C9 E7 @" p2 Q
& M" {7 W# h1 m8 s a4 q9 g+ u有杆腔进油并不考虑机械效率时,由式(3.6)可得; R9 p8 o3 p9 u7 n" P: n% a
/ f. E+ l4 c: m$ Z ~( V
(3.15)3 S" i0 ]- J$ v6 C0 R; X
. \, N* ~# _/ H8 [# j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5 ]8 s. F! d# U2 r
, G, Z! Q% O$ U; E/ U6 E
(3.16) D4 t0 e! D2 l
m% e- _3 j0 G* s' M
有杆腔进油时:( p) Y/ B/ l# \: e, e' U' D$ t
) d& g9 l4 [1 Z8 B (3.17)' q6 m5 E4 W& }* w
% k8 O* h+ q1 d- f$ k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$ B& Q& x9 W1 W2 \: z% V5 G
4 \, K& d1 b) I (3.18)
- o$ |9 `0 H2 C( E
" i! F3 E/ ^" m% ]5 G推荐液压缸的速度比如表3.5所示。
* w4 E* m! Y6 P8 A! o0 c1 j$ w( j0 D2 S d' V! j; p$ R' Y
- w7 ^* i$ e( W/ m9 W
: ^" ^/ L/ s$ `, A8 L3 k+ i" T3 Z表3.4 液压缸工作压力与活塞杆直径. {& u% c: N3 |* S! G( Q5 Z+ X1 \
4 U* K4 |3 U7 [3 A
液压缸工作压力P(MPa)5 B1 O7 ^ O% B7 ^5 i: F% B* g$ a
£5
% e% j8 W- D) m4 P( `4 L. Q( I# G 5~7( G6 F8 j! s" l" v% d4 X
>7; ? w9 N4 m7 b! P
( U3 u/ q# x/ w* t
推荐活塞杆直径
# B* \- w* Q$ E; z3 x- i (0.5~0.55)D- Q2 V0 E; y7 S9 Y1 _: W9 l
(0.6~0.7)D/ p7 _3 T. N0 [$ `
0.7D
$ d% H g# i: u$ ]9 X % E2 ^8 {- x0 Y# O
# ?, p& A/ M( I% R1 u3 A# e
6 j4 `* w6 b8 `2 w3 I" \3 x+ ^4 e1 C6 s% W
表3.5 液压缸往复速度比推荐值
) z( U! F7 V5 [$ }
( |5 j. J# G& P j液压缸工作压力P(MPa)6 M0 i. X6 G8 E$ z
£10
# b3 Q" H# n( T `2 x% x 1.25~20
r+ T L. {( Y5 r" A4 n- f* ]4 L) R >20
, M3 }( M' l t9 R% Q
3 m; A) j7 Z8 n% u. ?$ C% w往复速度比y
6 z6 O1 v! x. c# t 1.338 T% x$ J( ?3 w+ A
1.46~2
; q# G! G- y8 r- p; u9 m8 l0 Z! i 21 O6 e& {- f% \3 v* m0 F" @" |
& X# I0 W9 \. Z9 ]. B: P
: F8 f" N0 ?1 F8 D; \+ x. \
/ Y; a; H; B. b2 z; L: @+ o2 N. l& m$ F8 C. M4 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》。& h( o+ X/ O. _8 ?7 {9 o
' ^: |" v' z1 S! @+ e. l! B
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。0 Q( J6 K2 I% S5 E0 e4 z7 v a2 q
! D9 ^* L5 C w2 h3.2.3液压缸的校核5 e2 T$ V0 A* w4 U! m* z
3.2.3.1缸筒壁厚的验算
( d: E6 |! C8 M# |5 Z) K; H, t3 x$ s* B: a8 y% b7 t- n
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8 r$ K# a0 ?9 C0 P4 i8 ?9 J0 u
0 F1 e% ~% Y/ K$ M
(3.19)
, H' V' k7 M' S% A0 R( z
( S9 A; z9 g5 t& M当d/D³0.3时,可用下式校核缸筒壁厚
5 q$ _( t0 [2 S# x6 n
8 W3 Z( E- _* _1 g3 h! E+ x (3.20)
# e. x- b j& e) Q+ B, x" X9 a/ U' T7 {0 Y$ ?
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
) D6 N8 ?% `/ z9 ~' i: i0 ?; A: q- ^$ |# j3 \: g/ v
(3.21)4 J# X! }# k3 K0 y5 I! b+ V/ i8 o1 [
6 t. i+ u, {1 ~; T/ M: A9 f式中: ----缸筒内的最高工作压力
( o6 z/ f: Y) E$ ~4 k
6 T5 `, R4 P# G1 t ——缸筒材料的许允应力0 s" W3 }4 T8 _6 d. v
! D3 j) }( q9 S, A3.2.3.2液压缸稳定性验算/ ^/ x: G& Q5 k4 k4 l$ j# j2 v) l. I
9 W2 h6 J0 c# u4 A9 I q 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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