液壓缸主要尺寸地確定

實(shí)用文案液壓缸主要尺寸的確定液壓缸是液壓傳動(dòng)的執(zhí)行元件，它和主機(jī)工作機(jī)構(gòu)有直接的聯(lián)系，對(duì)于不同的機(jī)種和機(jī)構(gòu)，液壓缸具有不同的用途和工作要求。因此，在設(shè)計(jì)液壓缸之前，必須對(duì)整個(gè)液壓系統(tǒng)進(jìn)行工況分析，編制負(fù)載圖，選定系統(tǒng)的工作壓力(詳見第九章)，然后根據(jù)使用要求選擇結(jié)構(gòu)類型，按負(fù)載情況、運(yùn)動(dòng)要求、最大行程等確定其主要工作尺寸，進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定性和緩沖驗(yàn)算，最后再進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。1.液壓缸的設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟(1)選擇液壓缸的類型和各部分結(jié)構(gòu)形式。(2)確定液壓缸的工作參數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸。(3)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度的計(jì)算和校核。(4)導(dǎo)向、密封、防塵、排氣和緩沖等裝置的設(shè)計(jì)。(5)繪制裝配圖、零件圖、編寫設(shè)計(jì)說明書。下面只著重介紹幾項(xiàng)設(shè)計(jì)工作。2.計(jì)算液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸主要有三個(gè)：缸筒內(nèi)徑 D、活塞桿外徑 d和缸筒長度 L。(1)缸筒內(nèi)徑 D。液壓缸的缸筒內(nèi)徑 D是根據(jù)負(fù)載的大小來選定工作壓力或往返運(yùn)動(dòng)速度比， 求得液壓缸的有效工作面積， 從而得到缸筒內(nèi)徑 D，再從GB2348—80標(biāo)準(zhǔn)中選取最近的標(biāo)準(zhǔn)值作為所設(shè)計(jì)的缸筒內(nèi)徑。根據(jù)負(fù)載和工作壓力的大小確定 D：①以無桿腔作工作腔時(shí)(4-32)②以有桿腔作工作腔時(shí)(4-33)式中：pI為缸工作腔的工作壓力，可根據(jù)機(jī)床類型或負(fù)載的大小來確定； Fmax為最大作用負(fù)載。標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案(2)活塞桿外徑d?；钊麠U外徑d通常先從滿足速度或速度比的要求來選擇，然后再校核其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性。若速度比為λv，則該處應(yīng)有一個(gè)帶根號(hào)的式子：(4-34)也可根據(jù)活塞桿受力狀況來確定，一般為受拉力作用時(shí)， d=0.3～0.5D。受壓力作用時(shí)：pI＜5MPa時(shí)，d=0.5～0.55D5MPa＜pI＜7MPa時(shí)，d=0.6～0.7DpI＞7MPa時(shí),d=0.7D(3)缸筒長度 L。缸筒長度 L由最大工作行程長度加上各種結(jié)構(gòu)需要來確定，即：L=l+B+A+M+C式中：l為活塞的最大工作行程； B為活塞寬度，一般為(0.6-1)D;A 為活塞桿導(dǎo)向長度， 取(0.6-1.5)D;M 為活塞桿密封長度，由密封方式定； C為其他長度。一般缸筒的長度最好不超過內(nèi)徑的 20倍。另外，液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸還有最小導(dǎo)向長度 H。(4)最小導(dǎo)向長度的確定。當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到導(dǎo)向套滑動(dòng)面中點(diǎn)的距離稱為最小導(dǎo)向長度 H(如圖4-19所示)。如果導(dǎo)向長度過小，將使液壓缸的初始撓度 (間隙引起的撓度 )增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一最小導(dǎo)向長度。圖4-19油缸的導(dǎo)向長度標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案—隔套對(duì)于一般的液壓缸，其最小導(dǎo)向長度應(yīng)滿足下式：H≥L/20+D/2 (4-35)式中：L為液壓缸最大工作行程 (m);D為缸筒內(nèi)徑(m)。一般導(dǎo)向套滑動(dòng)面的長度 A，在D＜80mm 時(shí)取A=(0.6-1.0)D, 在D＞80mm 時(shí)取A=(0.6-1.0)d ；活塞的寬度B則取B=(0.6-1.0)D 。為保證最小導(dǎo)向長度，過分增大 A和B都是不適宜的，最好在導(dǎo)向套與活塞之間裝一隔套 K，隔套寬度 C由所需的最小導(dǎo)向長度決定，即：C=H-(4-36)采用隔套不僅能保證最小導(dǎo)向長度，還可以改善導(dǎo)向套及活塞的通用性。3.強(qiáng)度校核對(duì)液壓缸的缸筒壁厚δ、活塞桿直徑d和缸蓋固定螺栓的直徑，在高壓系統(tǒng)中必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。(1)缸筒壁厚校核。缸筒壁厚校核時(shí)分薄壁和厚壁兩種情況， 當(dāng)D/δ≥10時(shí)為薄壁，壁厚按下式進(jìn)行校核：δ＞=ptD/2［σ］ (4-37)式中：D為缸筒內(nèi)徑；pt為缸筒試驗(yàn)壓力，當(dāng)缸的額定壓力pn≤16MPa時(shí)，取pt=1.5pn，pn為缸生產(chǎn)時(shí)的試驗(yàn)壓力;當(dāng)pn＞16MPa時(shí)，取pv=1.25 pn;［σ］為缸筒材料的許用應(yīng)力，［σ］ =σb/n,σb為材料的抗拉強(qiáng)度， n為安全系數(shù)，一般取 n=5。當(dāng)D/σ＜10時(shí)為厚壁，壁厚按下式進(jìn)行校核：δ≥(4-38)在使用式(4-37)、式(4-38)進(jìn)行校核時(shí)，若液壓缸缸筒與缸蓋采用半環(huán)連接，δ應(yīng)取缸筒壁厚最小處的值。(2)活塞桿直徑校核?；钊麠U的直徑 d按下式進(jìn)行校核：d≥(4-39)標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案式中：F為活塞桿上的作用力；［σ］為活塞桿材料的許用應(yīng)力，［σ］ =σb/1.4。(3)液壓缸蓋固定螺栓直徑校核。 液壓缸蓋固定螺栓直徑按下式計(jì)算：d≥ (4-40)式中：F為液壓缸負(fù)載； Z為固定螺栓個(gè)數(shù)； k為螺紋擰緊系數(shù)， k=1.12～1.5,［σ］=σs/(1.2-2.5), σs為材料的屈服極限。4.液壓缸穩(wěn)定性校核 活塞桿受軸向壓縮負(fù)載時(shí)， 其直徑d一般不小于長度 L的1/15。當(dāng)L/d≥15時(shí)，須進(jìn)行穩(wěn)定性校核，應(yīng)使活塞桿承受的力 F不能超過使它保持穩(wěn)定工作所允許的臨界負(fù)載 Fk,以免發(fā)生縱向彎曲，破壞液壓缸的正常工作。 Fk的值與活塞桿材料性質(zhì)、截面形狀、直徑和長度以及缸的安裝方式等因素有關(guān)，驗(yàn)算可按材料力學(xué)有關(guān)公式進(jìn)行。5.緩沖計(jì)算 液壓缸的緩沖計(jì)算主要是估計(jì)緩沖時(shí)缸中出現(xiàn)的最大沖擊壓力， 以便用來校核缸筒強(qiáng)度、制動(dòng)距離是否符合要求。緩沖計(jì)算中如發(fā)現(xiàn)工作腔中的液壓能和工作部件的動(dòng)能不能全部被緩沖腔所吸收時(shí)，制動(dòng)中就可能產(chǎn)生活塞和缸蓋相碰現(xiàn)象。小編推薦水泵控制柜、自動(dòng)供水設(shè)備、無負(fù)壓給水設(shè)備、無負(fù)壓供水設(shè)備、變頻恒壓供水設(shè)備、水泵變頻控制柜、水泵變頻控制箱、變頻水泵控制箱首選上海市三星水泵廠上海意海耐腐蝕泵制造有限公司上海市新三星給排水設(shè)備有限公司轉(zhuǎn)自：國際泵閥貿(mào)易網(wǎng)液壓缸在緩沖時(shí)，緩沖腔內(nèi)產(chǎn)生的液壓能 E1和工作部件產(chǎn)生的機(jī)械能 E2分別為：E1=pcAclc (4-41)E2=ppAplc+mV2-Fflc(4-42)式中：pc為緩沖腔中的平均緩沖壓力；pp為高壓腔中的油液壓力；Ac、Ap為緩沖腔、高壓腔的有效工作面積；Lc為緩沖行程長度；m為工作部件質(zhì)量；v0為工作部件運(yùn)動(dòng)速度；Ff為摩擦力。式(4-42)中等號(hào)右邊第一項(xiàng)為高壓腔中的液壓能，第二項(xiàng)為工作部件的動(dòng)能，第三項(xiàng)為摩擦能。當(dāng)E1=E2時(shí)，工作部件的機(jī)械能全部被緩沖腔液體所吸收，由上兩式得：Pc=E2/Aclc(4-43)如緩沖裝置為節(jié)流口可調(diào)式緩沖裝置，在緩沖過程中的緩沖壓力逐漸降低，假定緩沖壓力線性地降低，則最大緩沖壓力即沖擊壓力為：Pcmax=Pc+mυ02/2Aclc(4-44)標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案如緩沖裝置為節(jié)流口變化式緩沖裝置，則由于緩沖壓力 Pc始終不變，最大緩沖壓力的值如式 (4-43)所示。6.液壓缸設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題 液壓缸的設(shè)計(jì)和使用正確與否， 直接影響到它的性能和易否發(fā)生故障。在這方面，經(jīng)常碰到的是液壓缸安裝不當(dāng)、活塞桿承受偏載、液壓缸或活塞下垂以及活塞桿的壓桿失穩(wěn)等問題。所以，在設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)，必須注意以下幾點(diǎn)：(1)盡量使液壓缸的活塞桿在受拉狀態(tài)下承受最大負(fù)載，或在受壓狀態(tài)下具有良好的穩(wěn)定性(2)考慮液壓缸行程終了處的制動(dòng)問題和液壓缸的排氣問題。缸內(nèi)如無緩沖裝置和排氣裝置，系統(tǒng)中需有相應(yīng)的措施，但是并非所有的液壓缸都要考慮這些問題。(3)正確確定液壓缸的安裝、固定方式。如承受彎曲的活塞桿不能用螺紋連接，要用止口連接。液壓缸不能在兩端用鍵或銷定位。只能在一端定位，為的是不致阻礙它在受熱時(shí)的膨脹。如沖擊載荷使活塞桿壓縮。定位件須設(shè)置在活塞桿端，如為拉伸則設(shè)置在缸蓋端。(4)液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)需根據(jù)推薦的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡可能做到結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、加工、裝配和維修方便。(5)在保證能滿足運(yùn)動(dòng)行程和負(fù)載力的條件下，應(yīng)盡可能地縮小液壓缸的輪廓尺寸。(6)要保證密封可靠，防塵良好。液壓缸可靠的密封是其正常工作的重要因素。如泄漏嚴(yán)重，不僅降低液壓缸的工作效率，甚至?xí)蛊洳荒苷９ぷ?如滿足不了負(fù)載力和運(yùn)動(dòng)速度要求等)。良好的防塵措施，有助于提高液壓缸的工作壽命?？傊?，液壓缸的設(shè)計(jì)內(nèi)容不是一成不變的，根據(jù)具體的情況有些設(shè)計(jì)內(nèi)容可不做或少做，也可增大一些新的內(nèi)容。設(shè)計(jì)步驟可能要經(jīng)過多次反復(fù)修改，才能得到正確、合理的設(shè)計(jì)結(jié)果。在設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)，正確選擇液壓缸的類型是所有設(shè)計(jì)計(jì)算的前提。在選擇液壓缸的類型時(shí)，要從機(jī)器設(shè)備的動(dòng)作特點(diǎn)、行程長短、運(yùn)動(dòng)性能等要求出發(fā)，同時(shí)還要考慮到主機(jī)的結(jié)構(gòu)特征給液壓缸提供的安裝空間和具體位置。如：機(jī)器的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)直接采用液壓缸來實(shí)現(xiàn)是最簡單又方便的。對(duì)于要求往返運(yùn)動(dòng)速度一致的場(chǎng)合，可采用雙活塞桿式液壓缸；若有快速返回的要求，則宜用單活塞桿式液壓缸，并可考慮用差動(dòng)連接。行程較長時(shí)，可采用柱塞缸，以減少加工的困難；行程較長但負(fù)載不大時(shí)，也可考慮采用一些傳動(dòng)裝置來擴(kuò)大行程。往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)既可用擺動(dòng)式液壓缸，也可用直線式液壓缸加連桿機(jī)構(gòu)或齒輪——齒條機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算由于液壓執(zhí)行元件與主機(jī)結(jié)構(gòu)有著直接關(guān)系，因此所需要的液壓缸和氣缸在結(jié)構(gòu)上千變?nèi)f化。盡管有一些標(biāo)準(zhǔn)件可供選用， 但有時(shí)還必須根據(jù)實(shí)際需要自行設(shè)計(jì)。 下面介紹液壓缸和氣缸的設(shè)計(jì)計(jì)算。（一）主要尺寸的計(jì)算液壓缸的主要尺寸包括缸筒內(nèi)徑 D、活塞桿直徑 d和缸筒長度 L。根據(jù)負(fù)載大小和液壓缸的工作壓力確定活塞的有效工作面積，再根據(jù)液壓缸的不同結(jié)構(gòu)形式計(jì)算出缸筒的內(nèi)徑?；钊麠U直徑是按受力情況決定的， 可按表 4.1初步選取。缸筒長度的確定要考慮活塞最大行程、活塞厚度、導(dǎo)向和密封所需長度等因素。通常情況L≤(20~30)d 。計(jì)算結(jié)果要圓整成國家標(biāo)準(zhǔn)中的推薦值。主要尺寸初步確定后，還要按速度要求標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案進(jìn)行驗(yàn)證。同時(shí)滿足力和速度的要求后才可以確定下來。表4.1 液壓缸工作壓力與活塞桿直徑液壓缸工作壓力p/MPa<55～7>7推薦活塞桿直徑d(0.5～0.55)D(0.6～0.7)D0.7D您的位置：＜第 4章執(zhí)行元件＜4.1液壓缸＜本節(jié)內(nèi)容：類型及基本參數(shù)計(jì)算、 典型結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)計(jì)算 、特殊液壓缸工作原理（二）強(qiáng)度校核強(qiáng)度校核的項(xiàng)目包括缸筒壁厚δ、活塞桿直徑 d和缸蓋固定螺栓的直徑 ds。缸筒壁厚缸筒壁厚δ在中、低壓系統(tǒng)中，缸筒壁厚由結(jié)構(gòu)工藝決定，一般不做校核。在高壓系統(tǒng)中需按下列情況進(jìn)行校核。當(dāng)D/δ>10 時(shí)為薄壁，δ按下式校核式中，D-缸筒內(nèi)徑；[σ]—缸筒材料的許用應(yīng)力， [σ]=σb/n，σb是材料的抗拉強(qiáng)度，一般取安全系數(shù) n=5；py—試驗(yàn)壓力，當(dāng)缸的額定壓力 pn≤16MPa 時(shí)，py=1.5pn ；pn>16MPa 時(shí)，py=1.25pn 。當(dāng)D/δ<10 時(shí)為厚壁，δ按下式校核2. 活塞桿直徑 d標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案式中，F(xiàn)—活塞桿上的作用力；[σ]—活塞桿材料的許用應(yīng)力， [σ]= σb/1.4。缸蓋固定螺栓直徑ds式中，F(xiàn)—活塞桿上的作用力； k—螺紋擰緊系數(shù)， k=1.12~1.5 ；z—固定螺栓個(gè)數(shù)；[σ]—螺栓材料的許用應(yīng)力， [σ]= σs/（1.22~2.5 ），σs為材料的屈服點(diǎn)。（三）活塞桿穩(wěn)定性校核當(dāng)活塞桿受軸向壓縮負(fù)載時(shí)有壓桿穩(wěn)定性問題，即壓縮力 F超過某一臨界 Fk值時(shí)活塞桿就會(huì)失去穩(wěn)定性?；钊麠U穩(wěn)定性按下式進(jìn)行校核式中，nk—安全系數(shù)，一般取 nk=2~4 。當(dāng)活塞桿的細(xì)長比 時(shí)，當(dāng)活塞桿的細(xì)長比 ，且 時(shí)，式中，l—安裝長度，見表4.2；rk—活塞桿截面最小回轉(zhuǎn)半徑，；ψ1—柔性系數(shù)，見表4.3；ψ2—由液壓缸支承方式?jīng)Q定的末端系數(shù)，見表4.2；E—活塞桿材料的彈性模量，鋼材：；J—活塞桿橫截面慣性矩；—活塞桿橫截面積；f—由材料強(qiáng)度決定的試驗(yàn)值，見表 4.3；標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案α—系數(shù)，見表 4.3。液壓缸的緩沖計(jì)算緩沖計(jì)算是估計(jì)緩沖時(shí)液壓缸內(nèi)出現(xiàn)的最大沖擊力，以便校核缸筒強(qiáng)度。同時(shí)，還應(yīng)校核制動(dòng)距離是否符合要求。液壓缸緩沖時(shí)，背壓腔內(nèi)的液壓能 E1和工作部件的機(jī)械能 E2分別為式中，pc-緩沖腔中平均緩沖壓力； pp—高壓腔中的壓力；Ac、Ap—緩沖腔、高壓腔的有效工作面積； lc—緩沖行程長度；m—工作部件質(zhì)量； v—工作部件速度； Ff—摩擦力。當(dāng)E1=E2時(shí)，工作部件的機(jī)械能全部被緩沖腔液體吸收，即您的位置：＜第 9章系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算＜ 9.2明確設(shè)計(jì)要求、進(jìn)行工況分析＜本節(jié)內(nèi)容：明確設(shè)計(jì)要求、執(zhí)行元件的工況分析您的位置：＜第 9章系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算＜ 9.1概述9.1 概述液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的種類很多，用途和設(shè)計(jì)要求也不盡相同，因此設(shè)計(jì)步驟沒有固定格式。下圖是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和一般流程， 不是設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。 在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中， 這些步驟相互關(guān)聯(lián)，交替進(jìn)行，甚至要經(jīng)過多次反復(fù)才能完成。標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案9.2 明確設(shè)計(jì)要求、進(jìn)行工況分析設(shè)計(jì)要求是做任何設(shè)計(jì)的依據(jù)。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)通常要考慮以下幾方面的問題：（一）了解主機(jī)的基本情況液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)通常是主機(jī)設(shè)計(jì)的一部分，設(shè)計(jì)要求主要是由主機(jī)根據(jù)工藝過程提出的。因此要了解下列基本情況。主機(jī)的工藝流程、作業(yè)環(huán)境和主要技術(shù)參數(shù)；主機(jī)的總體布局和對(duì)液壓系統(tǒng)在空間尺寸上的限制。（二）明確液壓系統(tǒng)