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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
. {, @* j9 S, L$ T8 q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。
% i' E; O3 a1 I% [, M- b
. L* T$ y% `- Q; m& W% M 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。* g! b+ l9 F. [0 f: q( M5 J7 o
/ v7 j5 i" y$ K) O+ N1 C# | 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* G+ R( `% Z# ]7 o
: f* u2 Z7 @# E" s7 ?+ i3.2.1液压缸工作压力的确定" a+ v; G3 S: T, T
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。
# t5 N# A5 O$ B
0 A' s, R( T, \8 {) [( F表3.2 液压缸的公称压力(单位:MPa,GB7938-87)% Q r7 c8 u1 e3 Y/ J
( n9 f% s G* t: N. i! M3 ~1 d0.63
" n% s' d9 l. ^7 W; j 1.09 Y. v- X/ ^1 S, D( s6 G
1.6
- m" Z. Y8 O" B8 w0 M 2.56 ]( B) U1 J7 M$ M7 O. w \0 E
4.0+ v8 j- K5 n2 i
6.36 z/ j, {9 |' t5 t! ]0 E) l
10.0) T# H, c; f5 b# K e( @% h' v' v
16.0# i. P4 O ?# \4 }/ H& o% o
25.0
. m5 T9 A' w; k& ]- W6 M( i/ t 31.58 B7 H' o) E n' [- {
40.0
6 y; U6 q2 N3 b! D9 U: O
8 |4 R- [, X! n5 J
3 |& d1 Z+ R& |! L & a& \# c) a9 o4 i) ^
1 ~( D/ @0 d( F7 L* n# B& C+ j表3.3 各类液压设备常用的工作压力(单位:MPa)
6 I" Q* {. J! u9 Q" R4 o9 x" V, F- p; Z
设备类型
/ N/ \+ \1 z5 z 一般机床 , a$ i" B: ~' a- S, Z# o: a
一般冶金设备( h3 E! N% C; M G# [. e
农业机械、
, m6 `+ c# l9 p/ T* r. y
3 r$ u4 B: g6 ?4 L- ~- Q小型工程机械0 H2 A6 a( R- n6 V3 E: |, E) G
液压机、重型机械、轧机压下、* f2 \* J+ M8 ^8 z" n& S; {
+ A. k2 X1 j: ?, }* F起重运输机械
" Q) L+ U& _9 x& y
/ _9 {+ q/ B# u R工作压力(MPa) Y/ {5 y6 O- S+ ]0 p& z8 s
1~6.3
* P' \; n/ X; I3 N b* J* p 6.3~16
" d* P4 A4 t$ Z$ a7 |* L1 v0 b. ? 10~16
( }+ C+ c8 V3 ^* d 20~32
2 k5 R% q! b# b2 M- `. z& ]) ~# `1 g
# s, x$ \, ^8 b+ f! i) A, b0 C% M0 H% i+ [& ]# b' w% ^# p
$ P0 m# G) i- p
3.2.2液压缸主要尺寸的确定7 u/ ?+ F \2 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), [" q$ }4 L2 F8 Y% Y* i
3 Y6 A' H$ C8 U7 \% [! x: B
(3.14)
. J2 F1 }' W, {7 S" L8 ?$ K
- a7 c% z! d6 f Q+ I. ~( t6 c有杆腔进油并不考虑机械效率时,由式(3.6)可得
2 w) k4 r% [& K* V$ T/ ?% `
) |1 e- S9 d" i; \ (3.15)
3 N/ t( s% F1 N) c6 V
8 `. U4 E/ r7 a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3 b1 \6 m" z: B2 w3 v. Q0 e$ K5 G8 E
* ~# p2 \# R [$ @) W4 U
(3.16) x8 U, N4 p8 Q; }' B# M y+ \5 L y
& A- Y3 o8 m: T# `9 Y# ^: ^1 q
有杆腔进油时:8 V( j0 Z/ u8 j& B. t# y
( b6 L/ E! {" Q6 q7 W; i1 M' X (3.17)6 E/ u: W# V. }1 J. a
0 D1 l O1 n$ q
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7 M/ g9 l9 C$ }- f
9 A( P$ q( p5 z) l, f Z0 u* A
(3.18)# I# T U% T, m8 m7 G
! Q% n" f' v4 I7 C7 l. n7 l推荐液压缸的速度比如表3.5所示。# h: w% {; X3 p7 L% I8 v
, M% r/ o, o* E( g. q o
5 K" u! G, L1 `# Z3 O* j
) [1 @5 q3 b1 ` x. z; `+ A
表3.4 液压缸工作压力与活塞杆直径
4 y/ n: O6 ^0 Q/ n# I; Q) J% Z4 ^# ]2 c" M, a
液压缸工作压力P(MPa)
& s% Q* C, ^, i+ M8 n b" Q. z £5% \" P/ U& X* I! g) v; L
5~7
6 E, c7 o" ^' i >7: ?+ e8 n" M9 v& ^: b) a& [
3 }: p Y2 N2 p
推荐活塞杆直径
" g, E7 ^1 z$ J/ I. u6 V' |; l, H (0.5~0.55)D
( C9 m4 }8 P: X: {( w& ` (0.6~0.7)D5 y+ Q* j4 i8 ], Z; X& M0 Z8 @
0.7D
$ [) l) s+ w7 E+ G7 L7 G: n 3 @& G2 L* @4 X4 J0 N% f
7 [" z6 `5 S" E0 F( P
: ^6 _# c M9 s: k! A& E( x
' `. @7 ^$ O. |1 n. B! I9 M. H表3.5 液压缸往复速度比推荐值
6 u' j: k# _4 X$ L8 o' Z. s$ T; Z
+ ^- G" j2 U$ B4 F+ E; ]液压缸工作压力P(MPa)- T: y7 j) c2 l) i' q! P, j7 o
£10
% N& W# h4 |+ P0 e3 ^ 1.25~20
) n5 e9 `( q+ `( E' K6 D >20
- V2 x4 d% a* }" X
x. Y% d2 c% }6 T7 f) v8 U; w. C往复速度比y
, D# i3 \0 b& E% d 1.338 l( p( z* u3 h& ~" s. _5 Y8 K1 C
1.46~22 C( a4 F" F) r( X0 `
2
1 S0 n P2 \7 I C: T; J 9 B* I7 ~/ g1 U: \" Z7 `' D% {8 d
' Z A @5 X3 x8 @
- ?+ L3 Q6 c: v6 H6 V- H8 G
* T" |4 I4 S: \" Q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 D. m E/ j( b$ z
. U9 E+ T# }( H* R5 f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。
% U+ h" J0 T' c* O, k: e0 e0 }. c* `& h; {
3.2.3液压缸的校核9 k5 ^) O3 W# {3 L9 k" m
3.2.3.1缸筒壁厚的验算
8 R% l. L4 A; q
2 z( P/ f2 l/ n. _+ k- L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
$ t- H8 k# p: I: h/ R$ {# L3 d4 ^6 Y) Z
(3.19)
+ c, E6 V& C5 e$ b" ?$ i! e, ?1 O% x* A
当d/D³0.3时,可用下式校核缸筒壁厚0 K7 t: X# S% q u3 F( f
! E) _3 s( l/ ^. y- {* W
(3.20)
$ M, }5 l e4 s1 t+ D' O
5 w1 |6 U: t+ k9 q/ R' i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- y2 ?$ H; d( n4 Q6 ?9 [
4 i& z' S' J7 A9 I) `" K! j' D (3.21)
+ b! d3 i/ y: I- e$ v
6 A5 ?. d" {: C$ u4 [6 W3 o. Z式中: ----缸筒内的最高工作压力# ^* }& [* T: Q
8 M8 o" a+ [! U% u( T! A2 N( ] ——缸筒材料的许允应力
) y0 B) ]& f: v& K# q" D( k- c
A7 p: l+ z$ R: M7 g3.2.3.2液压缸稳定性验算 K' B- o6 j+ ?7 `& H/ `
. V! d% r) H+ [) O( i
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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