液壓缸主要尺寸地確定

液壓缸重要尺寸確實(shí)定液壓缸是液壓傳動的執(zhí)行元件，它和主機(jī)工作機(jī)構(gòu)有直接的聯(lián)絡(luò)，對于不一樣的機(jī)種和機(jī)構(gòu)，液壓缸具有不一樣的用途和工作規(guī)定。因此，在設(shè)計(jì)液壓缸之前，必須對整個(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)使用規(guī)定選擇構(gòu)造類型，按負(fù)載狀況、運(yùn)動規(guī)定、最大行程等確定其重要工作尺寸，進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定性和緩沖驗(yàn)算，最終再進(jìn)行構(gòu)造設(shè)計(jì)。1.液壓缸的設(shè)計(jì)內(nèi)容和環(huán)節(jié)(1)選擇液壓缸的類型和各部分構(gòu)造形式。(2)確定液壓缸的工作參數(shù)和構(gòu)造尺寸。(3)構(gòu)造強(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)闡明書。下面只著重簡介幾項(xiàng)設(shè)計(jì)工作。2.計(jì)算液壓缸的構(gòu)造尺寸液壓缸的構(gòu)造尺寸重要有三個(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來回運(yùn)動速度比，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原則中選用近來的原則值作為所設(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。(2)活塞桿外徑d?；钊麠U外徑d一般先從滿足速度或速度比的規(guī)定來選擇，然后再校核其構(gòu)造強(qiáng)度和穩(wěn)定性。若速度比為λv，則該處應(yīng)有一種帶根號的式子：(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多種構(gòu)造需要來確定，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。一般缸筒的長度最佳不超過內(nèi)徑的20倍。此外，液壓缸的構(gòu)造尺寸尚有最小導(dǎo)向長度H。(4)最小導(dǎo)向長度確實(shí)定。當(dāng)活塞桿所有外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到導(dǎo)向套滑動面中點(diǎn)的距離稱為最小導(dǎo)向長度H(如圖4-19所示)。假如導(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K—隔套對于一般的液壓缸，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，過度增大A和B都是不合適的，最佳在導(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)分薄壁和厚壁兩種狀況，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=1.25pn;［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。活塞桿的直徑d按下式進(jìn)行校核：d≥(4-39)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一般不不不小于長度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)定工作所容許的臨界負(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原因有關(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)算重要是估計(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、制動距離與否符合規(guī)定。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能不能所有被緩沖腔所吸取時(shí)，制動中就也許產(chǎn)生活塞和缸蓋相碰現(xiàn)象。小編推薦水泵控制柜、自動供水設(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企業(yè)

上海市新三星給排水設(shè)備有限企業(yè)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)動速度；Ff為摩擦力。式(4-42)中等號右邊第一項(xiàng)為高壓腔中的液壓能，第二項(xiàng)為工作部件的動能，第三項(xiàng)為摩擦能。當(dāng)E1=E2時(shí)，工作部件的機(jī)械能所有被緩沖腔液體所吸取，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減少，假定緩沖壓力線性地減少，則最大緩沖壓力即沖擊壓力為：Pcmax=Pc+mυ02/2Aclc(4-44)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一直不變，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)和使用對的與否，直接影響到它的性能和易否發(fā)生故障。在這方面，常常碰到的是液壓缸安裝不妥、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。因此，在設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)，必須注意如下幾點(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)中需有對應(yīng)的措施，不過并非所有的液壓缸都要考慮這些問題。(3)對的確定液壓缸的安裝、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)液壓缸各部分的構(gòu)造需根據(jù)推薦的構(gòu)造形式和設(shè)計(jì)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡量做到構(gòu)造簡樸、緊湊、加工、裝配和維修以便。(5)在保證能滿足運(yùn)動行程和負(fù)載力的條件下，應(yīng)盡量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原因。如泄漏嚴(yán)重，不僅減少液壓缸的工作效率，甚至?xí)蛊洳荒苷９ぷ?如滿足不了負(fù)載力和運(yùn)動速度規(guī)定等)。良好的防塵措施，有助于提高液壓缸的工作壽命?？傊簤焊椎脑O(shè)計(jì)內(nèi)容不是一成不變的，根據(jù)詳細(xì)的狀況有些設(shè)計(jì)內(nèi)容可不做或少做，也可增大某些新的內(nèi)容。設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)也許要通過多次反復(fù)修改，才能得到對的、合理的設(shè)計(jì)成果。在設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)，對的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)備的動作特點(diǎn)、行程長短、運(yùn)動性能等規(guī)定出發(fā)，同步還要考慮到主機(jī)的構(gòu)造特性給液壓缸提供的安裝空間和詳細(xì)位置。如：機(jī)器的往復(fù)直線運(yùn)動直接采用液壓缸來實(shí)現(xiàn)是最簡樸又以便的。對于規(guī)定來回運(yùn)動速度一致的場所，可采用雙活塞桿式液壓缸；若有迅速返回的規(guī)定，則宜用單活塞桿式液壓缸，并可考慮用差動連接。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)，也可考慮采用某些傳動裝置來擴(kuò)大行程。往復(fù)擺動運(yùn)動既可用擺動式液壓缸，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)。液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算由于液壓執(zhí)行元件與主機(jī)構(gòu)造有著直接關(guān)系，因此所需要的液壓缸和氣缸在構(gòu)造上千變?nèi)f化。盡管有某些原則件可供選用，但有時(shí)還必須根據(jù)實(shí)際需要自行設(shè)計(jì)。下面簡介液壓缸和氣缸的設(shè)計(jì)計(jì)算。（一）重要尺寸的計(jì)算液壓缸的重要尺寸包括缸筒內(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)液壓缸的不一樣構(gòu)造形式計(jì)算出缸筒的內(nèi)徑。活塞桿直徑是按受力狀況決定的，可按表4.1初步選用。缸筒長度確實(shí)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原因。一般狀況L≤(20~30)d。計(jì)算成果要圓整成國標(biāo)中的推薦值。重要尺寸初步確定后，還要按速度規(guī)定進(jìn)行驗(yàn)證。同步滿足力和速度的規(guī)定后才可以確定下來。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

<5

5～7

>7推薦活塞桿直徑d

(0.5～0.55)D

(0.6～0.7)D

0.7D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、經(jīng)典構(gòu)造、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。1.

缸筒壁厚1.

缸筒壁厚δ在中、低壓系統(tǒng)中，缸筒壁厚由構(gòu)造工藝決定，一般不做校核。在高壓系統(tǒng)中需按下列狀況進(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。3.

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)。Δ（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；

A—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；

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。同步，還應(yīng)校核制動距離與否符合規(guī)定。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)械能所有被緩沖腔液體吸取，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)規(guī)定、進(jìn)行工況分析＜本節(jié)內(nèi)容：明確設(shè)計(jì)規(guī)定、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

概述液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)液壓傳動系統(tǒng)的種類諸多，用途和設(shè)計(jì)規(guī)定也不盡相似，因此設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)沒有固定格式。下圖是液壓傳動系統(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，這些環(huán)節(jié)互相關(guān)聯(lián)，交替進(jìn)行，甚至要通過多次反復(fù)才能完畢。9.2

明確設(shè)計(jì)規(guī)定、進(jìn)行工況分析設(shè)計(jì)規(guī)定是做任何設(shè)計(jì)的根據(jù)。液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般要考慮如下幾方面的問題：（一）理解主機(jī)的基本狀況液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般是主機(jī)設(shè)計(jì)的一部分，設(shè)計(jì)規(guī)定重要是由主機(jī)根據(jù)工藝過程提出的。因此要理解下列基本狀況。

主機(jī)的工藝流程、作業(yè)環(huán)境和重要技術(shù)參數(shù)；

主機(jī)的總體布局和對