液壓缸設(shè)計規(guī)范

1、液壓缸的設(shè)計計算規(guī)范目錄：-、 液壓缸的基本參數(shù)1、液壓缸內(nèi)徑及活塞桿外徑尺寸系列2、液壓缸行程系列（GB2349-198Q）二、液壓缸類型及安裝方式1、液壓缸類型2、液壓缸安裝方式三、液壓缸的主要零件的結(jié)構(gòu)、材料、及技術(shù)要求1、缸體2、缸蓋（導(dǎo)向套）3、缸體及聯(lián)接形式4、活塞頭5、活寒桿6、活塞桿的密封和防塵7、緩沖裝置8、排氣裝置9、液壓缸的安裝聯(lián)接部分（GB/T2878）四、液壓缸的設(shè)計計算1、液壓缸的設(shè)計計算部驟2、液壓缸性能參數(shù)計算3、液壓缸幾何尺寸計算4、液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)計算5、液壓缸的聯(lián)接計算一、液壓缸的基本參數(shù)1.1液壓缸內(nèi)徑及活塞桿外徑尺寸系列1.1.1液壓缸內(nèi)徑系列(GB/T

2、2348-1993)810121620253240506380(90)100(110)125(140)160(180)200220(250)(280)320(360)400450500括號內(nèi)為優(yōu)先選取尺寸1.1.2活塞桿外徑尺寸 系列(GB/T2348-1993)4 5 6 8 10 12 14 16 1820 22 25 28 32 36 40 45 5056 63 70 80 90 100 110 125 140160 180 200 220 250 280 320 360活塞桿連接螺紋型式按細(xì)牙，規(guī)格和長度查有關(guān)資料。1.2液壓缸的行程系列(GB2343 1980)1.2.1第一系列25

3、 50 80 100 125 160 200 250 320 400500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 40001.2.1第二系列40 63 90 110 140 180 220 280 360 450280055070090011001400180022003600二、液壓缸的類型和安裝辦法2.1液壓缸的類型對江東機(jī)械公司而言2.1.1雙作用式活塞式液壓缸2.1.2單作用式柱塞式液壓缸2.2液壓缸的安裝方式對江東機(jī)械公司而言2.2.1對柱塞式頭部法蘭螺紋聯(lián)接在梁上2.2.2對活塞式三、液壓缸主要零件的結(jié)構(gòu)、材料、技術(shù)要求3.1缸體3.1.1缸體

4、材料a = 110MPar = 120MPa= 100MPa=80- 90MPa= 110MPaA焊接缸頭缸底等，采用35鋼 粗加工后調(diào)質(zhì)B 一般情況采用45鋼 HB241 285 C鑄鋼采用ZG31O 57。D球墨鑄鐵（江東廠采用）QT5O 7 （T E無縫綱管調(diào)質(zhì)（35號45號） （T 3.1.2缸體技術(shù)要求0.2-CA內(nèi)徑H8 H9精度粗糙度（堵磨）B內(nèi)徑圓度° 9- 11級 圓柱度 & 8級3.2缸蓋（導(dǎo)向套）3.2.1 缸蓋材料A 可選35,45號鍛鋼B 可選用ZG35,ZG45W鋼C 可選用 HT200 HT300 HT350 鑄鐵D當(dāng)缸蓋又是導(dǎo)向?qū)r選鑄鐵3.2

5、.2 缸蓋技術(shù)要求A直徑d（同缸內(nèi)徑）等各種回轉(zhuǎn)面（不含密封圈）圓柱度按0 9、10、11級精度B內(nèi)外圓同軸度 公差0.03mmC與油缸的配合端面上按7級1.£5 /D導(dǎo)向面表面粗糙度V3.2.3聯(lián)接形式多種可按圖133.2.4活塞頭（耐磨）A材料灰鑄鐵HT200 HT300鋼35、45B技術(shù)要求外徑D（缸內(nèi)徑）與內(nèi)孔D1/按7、8級外徑D的圓柱度0 9、10、11級端面與內(nèi)孔D1的上按7級C活塞頭與活塞桿的聯(lián)接方式按圖3形式D活塞頭與缸內(nèi)徑的密封方式柱寒缸40MPa以下V型組合移動部分活塞缸32MPa以下用Yx型移動部分靜止部分32MPa以下用“ O “型3.2.5活塞桿A端部結(jié)構(gòu)

6、按江東廠常用結(jié)構(gòu)圖17、18B活塞桿結(jié)構(gòu)空心桿 實心桿C材料實心桿35、45鋼空心桿35、45無縫缸管D技術(shù)要求粗加工后調(diào)質(zhì)HB22卜285可高頻淬火HRC45 55外圓圓度° 公差按9、10、11級精度圓柱度勺按8級兩外圓/為0.01mm端面上按7級工作表面粗糙度V （江東鍍銘深度0.05mm）渡后拋光3.2.6活塞桿的導(dǎo)向、密封、和防塵A導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)圖9 （江東常用）導(dǎo)向桿材料可用鑄鐵、球鐵導(dǎo)向套技術(shù)要求內(nèi)徑H8/f8、H8/f9表面粗糙度、/ WB活塞桿的密封與防塵柱塞缸V型組合移動部分移動部分活塞缸Yx“b型（靜止密封）防塵，毛氈圈（江東常用）3.2.7液壓缸緩沖裝置多路節(jié)流形

7、式緩沖參考教科書3.2.8排氣裝置采用排氣螺釘L257-144. 7LW一畛點：mW8-44HRC WCrL3劇料制1己3.2.9液壓缸的安裝聯(lián)接部分的型式及尺寸可用螺紋聯(lián)接（細(xì)牙）油口部位可用法蘭壓板聯(lián)接油口部位液壓缸安裝可按圖84液壓缸的設(shè)計計算4.1液壓缸的設(shè)計計算部驟4.1.1 根據(jù)主機(jī)的運動要求定缸的類型選擇安裝方式4.1.2 根據(jù)主機(jī)的動力分析和運動分析確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸如推力速度 作用時間 內(nèi)徑 行程 桿徑注：負(fù)載決定了壓力。速度決定流量。4.1.3 根據(jù)選定的工作壓力，和材料進(jìn)行液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計如缸體壁厚缸底厚度、結(jié)構(gòu)、密封形式、排氣、緩沖等4 .1.4液壓缸的性

8、能驗算4.2液壓缸性能參數(shù)的計算4.2.1 液壓缸的輸出力A液壓缸單桿、活塞和柱塞缸推力Fi（液壓缸的輸出按負(fù)載F決定）3Fi=PiAi X 10Pi-工作壓力（MPa （按工作母機(jī)選定液壓機(jī)選 25MPaF 1推力（kN）A i活塞與柱塞的作用面積（itf）A i=兀 D2/4d 活塞直徑（mB）單桿活塞缸的拉力F2F 2= PAX 103p 2工作壓力（MPa液壓缸的拉力按拉F 2一液壓拉力（k負(fù)載F'決定A 2一有桿腔面積（itf）22A 2=兀（D d ） /4D 活塞直徑（md 一活塞桿直徑（而4. 2.2液壓卸的輸出速度速度按主機(jī)要求決定再選擇流雖A. 單桿活塞卸或柱塞卸外

9、伸時速度 1） =60（ 丫/ A2U活塞外伸速度（m/min）進(jìn)入液壓缶工流雖（m3/s）有時流H用L/min表示A1一活塞的作用面積（m2）B. 單桿活塞桿縮入時的速度2=60%/ A2V一活塞的縮小速度。（m/min）Cy流雖。進(jìn)入液壓缶工的流m （m3s）可用A2= 4D 2 d/4D 活塞直徑（m）d 一活塞桿直徑（m）C. 液壓缸的作用時間tt= 1）4次4t 一液壓缸的作用時間（s）U 一液壓缶工的容積（m3）A 一液壓缶工的作用面積（m2）米 活塞桿伸出時A=（ ti/4）D 2米活塞桿縮入時A= u（D2 d2）/4S 一液壓卸的行程（同（看1.2.1和1.2.2）進(jìn)入液壓缶

10、工的流雖（m3/s）4.3液壓卸主要幾何尺寸的計算。（D,d,S）4.3.1液壓卸內(nèi)徑D的計算A.根據(jù)負(fù)載大小選定系統(tǒng)壓力表計算DD = 3.57 X 偵2 押D 一液壓缶工內(nèi)徑（m）F一液壓卸的推力（kN）P一選定的工作壓力（MPa ）B.根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度要求和選定的液壓泵流雖來計算DD 一液壓缶工內(nèi)徑（m）虬一進(jìn)入液壓缶工的流m （ m3s）。一液壓缶工輸出的速度（m/min ）注：無論采用哪種方法計算出的液壓卸內(nèi)徑按1.1.1卸筒內(nèi)徑尺寸系列圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。4.3.2活塞桿直徑d的計算A.根據(jù)速度比的要求來計算dd=Dd活塞桿直徑（m）D一油卸直徑（內(nèi)）（m）U一速度比u=v2/v1=D

11、2/ （D 2 d2）V'.活塞桿縮入速度m/minU.活塞桿伸出速度m/min速度比關(guān)系：U 1.151.251.331.462D 0.36D0.45D0.5D0.56D 0.71D濃 選用速度比的方法。（也可以是工作機(jī)要求）>202工作壓力 p/MPa < 10 12.5 20 速度比 u 1.331.462B.活塞直徑d按強(qiáng)度要求計算按簡單的拉壓強(qiáng)度計算d> 3.57X10-MTR1寸一為許用應(yīng)力100-120MPa （碳鋼）F 一活塞桿輸出力云d計算出以后按1.1.2圓整為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)另一確定活塞桿的方法：當(dāng)桿受拉力：d=（0.30.5）D當(dāng)桿受壓力：d=(0.5

12、0.55)D (P < 5MPa)d=（0.60.7）D （5MP < PV 7.0MPa）d=0.7D （P> 7MPa）必要時活塞桿的直徑 d按下式進(jìn)行強(qiáng)度校核：D>4F/naF一液壓缸的負(fù)載c一活塞桿材料許用應(yīng)力團(tuán)=席（抗拉強(qiáng)度）/n（安全系數(shù)=1.4）4.3.3液壓卸行程S的確定：根據(jù)工作機(jī)運動要求確定4.4 液壓卸的結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算：卸壁、油口直徑、卸底 、 卸頭厚度等。4.4.1卸壁厚度：aA.當(dāng)D/ 8 > 16時，按薄壁筒計算：a； PyD/2寸"卸壁厚度（m）Py試驗壓力（MPa）當(dāng)工作壓力< 16MPa時Py=1.5p當(dāng)工作壓力&

13、gt; 16MPa時Yy=1.25pd 一卸體材料的許用應(yīng)力（ MPa ）按抗拉強(qiáng)度：Ob喬°仙l】b =3.55 一般取5鍛鋼時=100120MPa鑄鋼時=100110MPa球墨鑄鐵4=8090MPa鑄鐵o=60MPa鋼管時=100110MPa推薦再校核按工程機(jī)械 P < 16MPa無縫管20號，P> 16MPa無縫管45號缶工徑PV 16MPa20MPa25MPa31.5MPa40505050545060606063.5637676838380959510210290108108108114100121121121127110133133133140125146146

14、146152140168168168168160194194194194180219219219219200245245245245重型機(jī)械無縫管45號P w=16MPa即內(nèi)徑20032 40 506080100 125150180即外徑 52 60 75 85 105 120B.按中等壁厚150 180 215 240當(dāng) 3.2V D/ a v 16滬（PyD/（2.3 o-P y）奶 +C。：強(qiáng)度系數(shù)對無縫管4=1C:計入壁厚公差及腐蝕的附加厚度，通常圓整到標(biāo)準(zhǔn)厚度值C .按厚壁筒計算對中、高壓D/ a V 3.2濃當(dāng)材料為塑性材料時，按第四強(qiáng)度理論塑性材料常用第四強(qiáng)度理論或如果知道卸外圓

15、Di,內(nèi)圓 D。校核按第四強(qiáng)度理論H =伽什（D； - D2）P <G（以能雖為判據(jù) ）第三強(qiáng)度（以最大切應(yīng)力為判據(jù)）暫不使用Di = D當(dāng)材料為脆性材料時（江東廠）按第二強(qiáng)度理論（以應(yīng)變?yōu)榕袚?jù)） 第一強(qiáng)度理論（以最大拉應(yīng)力）暫不使用脆性材料常用第二強(qiáng)度理論網(wǎng)+5一1）6 > D/2(，J ff "I. Py(13D?+04D2), 卜 色P同 = D咐料cj+0.4PvLdJ-d2底為試驗壓力當(dāng)缸的額定壓力時，"=1或當(dāng)缸的額定壓力時，畢1期當(dāng)選用無縫鋼管時， 計算的壁厚值應(yīng)圓整為符合標(biāo)準(zhǔn)的壁厚值(GB8713 1988)D.卸體外徑的計算D1=D+2 aD1

16、一缶工體外徑（參見4.4.1重型機(jī)械表）4.4.2液壓卸油口的直徑計算應(yīng)根據(jù)活塞的最高運動速度和油口最高流速Uq而定（Iq = O.lSDyV/UoUq 油 口流速（m/min）l",一液壓缶工口直徑（m）|一活塞輸出速度（m/min）D 一液壓缶工內(nèi)徑（m）。一液壓缶工最大輸出速度（m/min ）4.4.3卸底厚度計算無孔底h=0.433D 枷有孔底 h=0.433D <J/（Dd0一油口直徑4.4.4卸頭厚度計算A .螺釘連接法蘭，如圖h=j3F（D° - dcp）/ndcp（j圖 13 號F法蘭受力總和（N）F= d2p /4 + X d2h- d2）q /4d

17、 一密封環(huán)內(nèi)徑（m）dH一密封環(huán)外徑（m）P一系統(tǒng)工作壓力（Pa）q一附加密封力（Pa）D0一螺孔分布圓直徑（m）k 一密封環(huán)平均直徑（m）d 法蘭材料許用應(yīng)力（Pa）卸頭聯(lián)接形式多種，可按不同方法計算參考機(jī)械設(shè)計手冊第4 卷 23193 頁4.5液壓缸的聯(lián)接計算4.5.1卸蓋連接計算有多種卸底連接形式，常用焊接和螺栓聯(lián)接兩種A. 焊接聯(lián)接計算采用對焊，焊縫拉應(yīng)力為(=4F/ X Di2D22 nF一液壓卸輸出最大推力(N)F=tD2P/4D一缶工內(nèi)徑(m)p一系統(tǒng)最大工作壓力(Pa)D1缶工外徑(m)D2一焊縫底徑(m)*一焊接效率*=0.7如用角焊h一焊角寬度(m)B.螺栓聯(lián)接的計算螺紋處

18、的拉應(yīng)力為c=4kFZ 兀 d21 z螺紋的切應(yīng)力i=KiKFd 0Z0.2d31z合成應(yīng)力扁=1護(hù)+ 34決1,3。<何z為螺栓的個數(shù)K為螺紋擰緊系數(shù)靜載荷時 K=1.2 51.5動載荷時K=2.54Ki為螺紋內(nèi)摩擦系數(shù) K 1=0.12di為螺紋內(nèi)徑(m當(dāng)采用普通螺紋時 di= d 0-1.0825tdo螺紋外徑 (m>t 螺紋的螺距(mF一缶工體螺絲處所受拉力Z一螺栓數(shù)L螺紋處的切應(yīng)力4.5.2活塞與活塞桿的聯(lián)接計算A .采用螺紋聯(lián)接其危險截面（螺紋的退刀糟）處拉應(yīng) 力為o=4KF 1/旭12如圖切應(yīng)力為7=K1KF1do/0.2d13合成應(yīng)力為外=J（* + 3d） <