一、油缸的设计计算1、变幅油缸设计计算1）缸筒内径D （单位mm）D其中 F为缸体最大受力，单位NP 为系统压力，单位 MP计算出缸筒内径 D 后，圆整到国家标准油缸参数（见起重机液压手册 1057 页） .2）活塞杆直径d（单位mm）根据国家标准油缸参数，找到缸筒内径D对应的活塞杆直径d,考虑 到减重及稳定性等参数，尽量选择对应较大速比的 d.3）缸筒外径D1（单位mm）根据国家标准油缸参数,找到缸筒内径D对应的缸筒外径D1（JB 106867），然后根据钢桶强度计算公式校对D1 （计算公式见第5项）,如不满足要求就要加大缸筒外径 D1.4）活塞杆内径d1（单位mm）考虑到减重一般活塞杆做成中空,dl的确定要根据活塞杆强度验算公式及稳定性公式验算（强度及稳定性公式分别见6、7 项）5）校验缸筒强度是否满足要求pDo — y式中，式中， o —缸筒应力，单位 MPa;p -试验压力， 单位 MPa， p 等于1 5 倍工作压力 p ; yyD - 缸筒内径，单位 mm;5 -缸筒壁厚,5 = （D -D）/2，单位 mm；［b ］一材料许用应力，［g］ = gb/n = 600/3 = 200MPa b —抗拉强度，材料选用45号钢b = 600MPa ； bbn -安全系数，一般取n = 3 —5.根据要求缸筒应力b应小于材料许用应力［b］。
6）校验活塞杆强度是否满足要求式中， b 一活塞杆应力,单位 MPa；F 一最大负载力,单位 N； d 一活塞杆外径,单位 mmd 一活塞杆内径单位 mm.1根据要求活塞杆应力b应小于材料许用应力［b］7）校验活塞杆稳定性是否满足要求液压缸承受轴向压缩载荷时,要计算活塞杆稳定性，活塞杆计算长度 L（全伸长度）与活塞杆直径d之比大于10时（即L/d）应计算活塞杆的稳定性.计算稳定性时一般按照无偏心载荷时计算1） 等截面算法①当细长比L/K2 m斤时,可按欧拉公式计算临界载荷Pk.此时 n 兀 2 EJP =k l 2式中Pk--—活塞杆纵向弯曲破坏的临界载荷（N）；n- 末端条件系数，此处n=1（根据固定类型而定：一端固定,一端自由n=l/4;两端铰接n=1； 一端固定，一端铰接n=2；两端固定 n=4）E—-活塞杆材料的弹性模量，对于钢E=21X1011PaJ -活塞杆截面的转到惯量（m4）, j =兀@4 —dh）/64L一活塞杆计算长度（m）K-活塞杆断面的回转半径，K = — d 2 + d124m-柔性系数，中碳钢取m=85f A c—al1 + (—)2n K② 当细长比L/KW m.n时,可按戈登一金兰公式计算临界载荷Pk。
此时P kP -极限载荷;kl1 一活塞杆计算长度，单位mK—活塞杆断面的回转半径,K = — x d2 + d12，单位m;4m —柔性系数，中碳钢取m=85;n一末端条件系数，n=0.25;f -材料强度实验值，中碳钢取f =49X108Pa;ccA—活塞杆截面积，A =，（d2 一d12）,单位m;a—实验常数，中碳钢取盘=0.0002；计算：如果P /F > [n]二2则油缸满足稳定性要求kF为缸体最大受力，单位KNn】安全系数（一般情况取2—4）. 注:变幅油缸一般着重考虑强度，稳定性次之2、 伸缩油缸设计计算1）缸筒内径D （单位mm）D 二 4~F兀p其中 F为缸体最大受力，单位N P为系统压力，单位MP计算出缸筒内径 D 后，圆整到国家标准油缸参数（见起重机液压手 册 1057 页 ） 2） 活塞杆直径d （单位mm）根据国家标准油缸参数,找到缸筒内径D对应的活塞杆直径d，考虑到减重及稳定性等参数，尽量选择对应较大速比的 d.3） 缸筒外径D1 （单位mm）根据国家标准油缸参数,找到缸筒内径D对应的缸筒外径D1（JB 1068 —67），然后根据钢筒强度计算公式校对D1 （计算公式见第5项）， 如不满足要求就要加大缸筒外径D1.4） 活塞杆内径d1（单位mm）考虑到减重一般活塞杆做成中空， d1 的确定要根据活塞杆强度验算 公式及稳定性公式验算（强度及稳定性公式分别见6、7项）。
5） 校验缸筒强度是否满足要求pD式中，b -缸筒应力，单位MPa；p -试验压力，单位MPa, p等于1. 5倍工作压力p ；D -缸筒内径，单位 mm；5 -缸筒壁厚，§二（D] — D）/2，单位 mm； [b ]一材料许用应力，= gb/n = 600/3 = 200MPa ； b —抗拉强度，材料选用45号钢b = 600MPa ； bbn—安全系数,一般取n二3根据要求缸筒应力应小于材料许用应力Q］6）校验活塞杆强度是否满足要求式中，o —活塞杆应力；F — 最大负载力d —活塞杆外径;d —活塞杆内径1 根据要求活塞杆应力O应小于材料许用应力［o］.7）校验活塞杆稳定性是否满足要求液压缸承受轴向压缩载荷时 ，要计算活塞杆稳定性 ，活塞杆计算长度L（全伸长度）与活塞杆直径d之比大于10时（即L/d）应计算活塞杆的 稳定性.计算稳定性时一般按照无偏心载荷时计算2） 等截面算法①当细长比L/K2 m斤时，可按欧拉公式计算临界载荷Pk.此时Pn 兀 2 EJk l 2式中Pk 活塞杆纵向弯曲破坏的临界载荷（N）;n 末端条件系数，此处n=2（根据固定类型而定：一端固定,一端自由n=1/4;两端铰接n=1; 一端固定，一端铰接n=2；两端固定n=4）E――活塞杆材料的弹性模量，对于钢E=2.1 X 10iiP .aJ 活塞杆截面的转到惯量（m4），j = “ （d4 —dh）/64。
L—活塞杆计算长度（m）K—活塞杆断面的回转半径,K = 4 Jd 2 + d12m -柔性系数，中碳钢取 m=85fA1 a / l、1 + （一）2n K②当细长比L/KWm品时,可按戈登-金兰公式计算临界载荷Pk•此 时P kP —极限载荷;kl1 一活塞杆计算长度;；K—活塞杆断面的回转半径，k =卜柔性系数,中碳钢取 m=85；n一末端条件系数，此处n=2 （根据固定类型而定：一端固定，一端自由n=1/4；两端铰接n=1； 一端固定，一端铰接n=2;两 端固定 n=4）；f -材料强度实验值，中碳钢取 f =490MPa； ccA—活塞杆截面积,a = ±（d2 — d12）；a—实验常数，中碳钢取鲁=00002;计算：如果P /F> [n]二2则油缸满足稳定性要求kF、为油缸全伸时所承受的负载力，单位KNn】安全系数（一般情况取 2）. 注:伸缩油缸一般着重考虑稳定性，强度次之3、 水平油缸设计计算1）根据稳定性计算活塞杆直径水平油缸所需压力很小，一般情况只要是稳定性满足条件就可 以根据稳定性计算公式P =加2EJ （欧拉公式）及p = fA （金兰公式） k 12 k 1 + a （£）2nK计算d。
假如全伸长度为4072mm,4、 垂直油缸设计计算垂直油缸设计计算方法同变幅油缸,只是末端条件系数 n=0 25二、起升机构的设计计算1、 确定钢丝绳直径 d钢丝绳直径由钢丝绳破断拉力确定，钢丝绳破断拉力＞4 （其中单绳最 最大单绳拉力X 1.1 —大拉力总体负债人提供，其公式为T=Qg/mn其中Q为额定起重量,mSS为倍率,n为滑轮组总效率，SSn =（1—n m）/m（1-n ），其中n为滑轮组效率，一般为0.985）；根据SS S S S钢丝绳单绳最大拉力就可以查出相应品种的钢丝绳直径2、 确定马达A、定量马达马达是和卷筒连在一起的，卷筒的计算很麻烦，在起重机上一般 都是固定的1） 滚筒的扭矩M = FR，其中F:最大单绳拉力,单位N；jR：卷筒加上钢丝绳的最大半径，单位m°n为卷筒的机j械效率2) 马达的扭矩 MiiMM 二—i ini其中M为滚筒的扭矩，单位N.M； i为减速比，n.马达至减速器输出 i端机械效率，n =0.932确定马达的排量 VMAX3)其中：2兀MV = jMAX APqmVMAX 马达的排量,单位 m3/r,P 系统压力,单位 Pa马达的机械效率,齿轮马达取 0。
75—085，轴向柱塞马达 m取 0.80 —0 注:马达排量的推导公式:P功率=P压力Q即M"2nnM=P4) 确定马达的转速 ni 压力 nV由v = R①=2兀n Rin = n ii其中：n为马达的转速，单位r/s，ni 为卷筒的转速,单位为 r/s； v为单绳速度，单位 m /s,R 为滚筒半径,单位 m.5) 确定马达的流量 =空m 耳vm其中Qm为马达的流量，单位m3/r, n为马达的转速，单位r/s,耳马vm达的机械效率，约为 0 85—0.98，齿轮马达取低值，柱塞马达取高值.B、变量马达马达是和卷筒连在一起的，卷筒的计算很麻烦，在起重机上一般都是固定的.1) 滚筒的扭矩m = FR，其中F：最大单绳拉力，单位N； R：j卷筒加上钢丝绳的最大半径，单位m°n j为卷筒的机械效率2) 马达的扭矩 Miii ini其中M为滚筒的扭矩，单位No M； i为减速比，叫马达至减速器输出 端机械效率，n =0o 93o23) 确定马达的最大排量 Vmaxmax2兀M i—maxm其中：V 马达的排量，单位ma/r, A P系统压差，单位Pa,max耳马达的机械效率，齿轮马达取0.75-0。
85，轴向柱塞马达取 m0o 80-0o 92.注:马达排量的推导公式：P =P Q 即M. 3=2nnM二P nV 功率 压力 i i 压力4) 确定马达的最小排量 Vminmin在泵最大流量和马达最高转速情况下马达的最小排量Q nV = max Vmin nmax其中Q :泵的最大流量，单位ma/r； nV:马达的容积效率(一般取max V0o 96，根据不同厂家而定)，n 为马达的最高转速，单位r/somax注：如果卷扬机容许的最高转速小于n ，那就取马达的最高容许转ma速5) 确定马达的变量起点压力确定完马达的最大、最小排量后，设确定完马达最大排量后选定的马达的最大排量为V 则由公式3)推导出马达压差A P (扭矩不zmax变)应小于系统压力,此压力就为马达最大排量时的压力，由此可根据马达厂家提供的变量马达压差范围确定马达变量起点压力.注：选择变量马达时要注意马达最小摆角不能大于14 度(即选择的最小排量V .对应的马达斜盘摆角)，一般摆角范围是7――25度,min也可调到14—-25度，如果最小摆角过大即马达变量范围过小，选择变量马达就失去意义了。