液壓缸主要尺寸地確定

實用文案液壓缸主要尺寸的確定液壓缸是液壓傳動的執行元件，它和主機工作機構有直接的聯系，對于不同的機種和機構，液壓缸具有不同的用途和工作要求。因此，在設計液壓缸之前，必須對整個液壓系統進行工況分析，編制負載圖，選定系統的工作壓力(詳見第九章)，然后根據使用要求選擇結構類型，按負載情況、運動要求、最大行程等確定其主要工作尺寸，進行強度、穩定性和緩沖驗算，最后再進行結構設計。1.液壓缸的設計內容和步驟(1)選擇液壓缸的類型和各部分結構形式。(2)確定液壓缸的工作參數和結構尺寸。(3)結構強度、剛度的計算和校核。(4)導向、密封、防塵、排氣和緩沖等裝置的設計。(5)繪制裝配圖、零件圖、編寫設計說明書。下面只著重介紹幾項設計工作。2.計算液壓缸的結構尺寸液壓缸的結構尺寸主要有三個：缸筒內徑 D、活塞桿外徑 d和缸筒長度 L。(1)缸筒內徑 D。液壓缸的缸筒內徑 D是根據負載的大小來選定工作壓力或往返運動速度比， 求得液壓缸的有效工作面積， 從而得到缸筒內徑 D，再從GB2348—80標準中選取最近的標準值作為所設計的缸筒內徑。根據負載和工作壓力的大小確定 D：①以無桿腔作工作腔時(4-32)②以有桿腔作工作腔時(4-33)式中：pI為缸工作腔的工作壓力，可根據機床類型或負載的大小來確定； Fmax為最大作用負載。標準文檔實用文案(2)活塞桿外徑d。活塞桿外徑d通常先從滿足速度或速度比的要求來選擇，然后再校核其結構強度和穩定性。若速度比為λv，則該處應有一個帶根號的式子：(4-34)也可根據活塞桿受力狀況來確定，一般為受拉力作用時， d=0.3～0.5D。受壓力作用時：pI＜5MPa時，d=0.5～0.55D5MPa＜pI＜7MPa時，d=0.6～0.7DpI＞7MPa時,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構需要來確定，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徑的 20倍。另外，液壓缸的結構尺寸還有最小導向長度 H。(4)最小導向長度的確定。當活塞桿全部外伸時，從活塞支承面中點到導向套滑動面中點的距離稱為最小導向長度 H(如圖4-19所示)。如果導向長度過小，將使液壓缸的初始撓度 (間隙引起的撓度 )增大，影響液壓缸的穩定性，因此設計時必須保證有一最小導向長度。圖4-19油缸的導向長度標準文檔實用文案—隔套對于一般的液壓缸，其最小導向長度應滿足下式：H≥L/20+D/2 (4-35)式中：L為液壓缸最大工作行程 (m);D為缸筒內徑(m)。一般導向套滑動面的長度 A，在D＜80mm 時取A=(0.6-1.0)D, 在D＞80mm 時取A=(0.6-1.0)d ；活塞的寬度B則取B=(0.6-1.0)D 。為保證最小導向長度，過分增大 A和B都是不適宜的，最好在導向套與活塞之間裝一隔套 K，隔套寬度 C由所需的最小導向長度決定，即：C=H-(4-36)采用隔套不僅能保證最小導向長度，還可以改善導向套及活塞的通用性。3.強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，在高壓系統中必須進行強度校核。(1)缸筒壁厚校核。缸筒壁厚校核時分薄壁和厚壁兩種情況， 當D/δ≥10時為薄壁，壁厚按下式進行校核：δ＞=ptD/2［σ］ (4-37)式中：D為缸筒內徑；pt為缸筒試驗壓力，當缸的額定壓力pn≤16MPa時，取pt=1.5pn，pn為缸生產時的試驗壓力;當pn＞16MPa時，取pv=1.25 pn;［σ］為缸筒材料的許用應力，［σ］ =σb/n,σb為材料的抗拉強度， n為安全系數，一般取 n=5。當D/σ＜10時為厚壁，壁厚按下式進行校核：δ≥(4-38)在使用式(4-37)、式(4-38)進行校核時，若液壓缸缸筒與缸蓋采用半環連接，δ應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按下式進行校核：d≥(4-39)標準文檔實用文案式中：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算：d≥ (4-40)式中：F為液壓缸負載； Z為固定螺栓個數； k為螺紋擰緊系數， k=1.12～1.5,［σ］=σs/(1.2-2.5), σs為材料的屈服極限。4.液壓缸穩定性校核 活塞桿受軸向壓縮負載時， 其直徑d一般不小于長度 L的1/15。當L/d≥15時，須進行穩定性校核，應使活塞桿承受的力 F不能超過使它保持穩定工作所允許的臨界負載 Fk,以免發生縱向彎曲，破壞液壓缸的正常工作。 Fk的值與活塞桿材料性質、截面形狀、直徑和長度以及缸的安裝方式等因素有關，驗算可按材料力學有關公式進行。5.緩沖計算 液壓缸的緩沖計算主要是估計緩沖時缸中出現的最大沖擊壓力， 以便用來校核缸筒強度、制動距離是否符合要求。緩沖計算中如發現工作腔中的液壓能和工作部件的動能不能全部被緩沖腔所吸收時，制動中就可能產生活塞和缸蓋相碰現象。小編推薦水泵控制柜、自動供水設備、無負壓給水設備、無負壓供水設備、變頻恒壓供水設備、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備有限公司轉自：國際泵閥貿易網液壓缸在緩沖時，緩沖腔內產生的液壓能 E1和工作部件產生的機械能 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為工作部件質量；v0為工作部件運動速度；Ff為摩擦力。式(4-42)中等號右邊第一項為高壓腔中的液壓能，第二項為工作部件的動能，第三項為摩擦能。當E1=E2時，工作部件的機械能全部被緩沖腔液體所吸收，由上兩式得：Pc=E2/Aclc(4-43)如緩沖裝置為節流口可調式緩沖裝置，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)標準文檔實用文案如緩沖裝置為節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.液壓缸設計中應注意的問題 液壓缸的設計和使用正確與否， 直接影響到它的性能和易否發生故障。在這方面，經常碰到的是液壓缸安裝不當、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等問題。所以，在設計液壓缸時，必須注意以下幾點：(1)盡量使液壓缸的活塞桿在受拉狀態下承受最大負載，或在受壓狀態下具有良好的穩定性(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。缸內如無緩沖裝置和排氣裝置，系統中需有相應的措施，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的膨脹。如沖擊載荷使活塞桿壓縮。定位件須設置在活塞桿端，如為拉伸則設置在缸蓋端。(4)液壓缸各部分的結構需根據推薦的結構形式和設計標準進行設計，盡可能做到結構簡單、緊湊、加工、裝配和維修方便。(5)在保證能滿足運動行程和負載力的條件下，應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。如泄漏嚴重，不僅降低液壓缸的工作效率，甚至會使其不能正常工作(如滿足不了負載力和運動速度要求等)。良好的防塵措施，有助于提高液壓缸的工作壽命。總之，液壓缸的設計內容不是一成不變的，根據具體的情況有些設計內容可不做或少做，也可增大一些新的內容。設計步驟可能要經過多次反復修改，才能得到正確、合理的設計結果。在設計液壓缸時，正確選擇液壓缸的類型是所有設計計算的前提。在選擇液壓缸的類型時，要從機器設備的動作特點、行程長短、運動性能等要求出發，同時還要考慮到主機的結構特征給液壓缸提供的安裝空間和具體位置。如：機器的往復直線運動直接采用液壓缸來實現是最簡單又方便的。對于要求往返運動速度一致的場合，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，并可考慮用差動連接。行程較長時，可采用柱塞缸，以減少加工的困難；行程較長但負載不大時，也可考慮采用一些傳動裝置來擴大行程。往復擺動運動既可用擺動式液壓缸，也可用直線式液壓缸加連桿機構或齒輪——齒條機構來實現。標準文檔實用文案液壓缸的設計計算由于液壓執行元件與主機結構有著直接關系，因此所需要的液壓缸和氣缸在結構上千變萬化。盡管有一些標準件可供選用， 但有時還必須根據實際需要自行設計。 下面介紹液壓缸和氣缸的設計計算。（一）主要尺寸的計算液壓缸的主要尺寸包括缸筒內徑 D、活塞桿直徑 d和缸筒長度 L。根據負載大小和液壓缸的工作壓力確定活塞的有效工作面積，再根據液壓缸的不同結構形式計算出缸筒的內徑。活塞桿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、導向和密封所需長度等因素。通常情況L≤(20~30)d 。計算結果要圓整成國家標準中的推薦值。主要尺寸初步確定后，還要按速度要求標準文檔實用文案進行驗證。同時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章執行元件＜4.1液壓缸＜本節內容：類型及基本參數計算、 典型結構、設計計算 、特殊液壓缸工作原理（二）強度校核強度校核的項目包括缸筒壁厚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、低壓系統中，缸筒壁厚由結構工藝決定，一般不做校核。在高壓系統中需按下列情況進行校核。當D/δ>10 時為薄壁，δ按下式校核式中，D-缸筒內徑；[σ]—缸筒材料的許用應力， [σ]=σb/n，σb是材料的抗拉強度，一般取安全系數 n=5；py—試驗壓力，當缸的額定壓力 pn≤16MPa 時，py=1.5pn ；pn>16MPa 時，py=1.25pn 。當D/δ<10 時為厚壁，δ按下式校核2. 活塞桿直徑 d標準文檔實用文案式中，F—活塞桿上的作用力；[σ]—活塞桿材料的許用應力， [σ]= σb/1.4。缸蓋固定螺栓直徑ds式中，F—活塞桿上的作用力； k—螺紋擰緊系數， k=1.12~1.5 ；z—固定螺栓個數；[σ]—螺栓材料的許用應力， [σ]= σs/（1.22~2.5 ），σs為材料的屈服點。（三）活塞桿穩定性校核當活塞桿受軸向壓縮負載時有壓桿穩定性問題，即壓縮力 F超過某一臨界 Fk值時活塞桿就會失去穩定性。活塞桿穩定性按下式進行校核式中，nk—安全系數，一般取 nk=2~4 。當活塞桿的細長比 時，當活塞桿的細長比 ，且 時，式中，l—安裝長度，見表4.2；rk—活塞桿截面最小回轉半徑，；ψ1—柔性系數，見表4.3；ψ2—由液壓缸支承方式決定的末端系數，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—由材料強度決定的試驗值，見表 4.3；標準文檔實用文案α—系數，見表 4.3。液壓缸的緩沖計算緩沖計算是估計緩沖時液壓缸內出現的最大沖擊力，以便校核缸筒強度。同時，還應校核制動距離是否符合要求。液壓缸緩沖時，背壓腔內的液壓能 E1和工作部件的機械能 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—工作部件質量； v—工作部件速度； Ff—摩擦力。當E1=E2時，工作部件的機械能全部被緩沖腔液體吸收，即您的位置：＜第 9章系統的設計計算＜ 9.2明確設計要求、進行工況分析＜本節內容：明確設計要求、執行元件的工況分析您的位置：＜第 9章系統的設計計算＜ 9.1概述9.1 概述液壓傳動系統的設計步驟液壓傳動系統的種類很多，用途和設計要求也不盡相同，因此設計步驟沒有固定格式。下圖是液壓傳動系統設計的基本內容和一般流程， 不是設計準則。 在實際設計過程中， 這些步驟相互關聯，交替進行，甚至要經過多次反復才能完成。標準文檔實用文案9.2 明確設計要求、進行工況分析設計要求是做任何設計的依據。液壓傳動系統的設計通常要考慮以下幾方面的問題：（一）了解主機的基本情況液壓傳動系統設計通常是主機設計的一部分，設計要求主要是由主機根據工藝過程提出的。因此要了解下列基本情況。主機的工藝流程、作業環境和主要技術參數；主機的總體布局和對液壓系統在空間尺寸上的限制。（二）明確液壓系統