《液压缸设计计算》由会员分享，可在线阅读，更多相关《液压缸设计计算（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、液压缸设计计算第一部分 总体计算1、压力油液作用在单位面积上的压强p = % Pa式中.F作用在活塞上的载荷，NA活塞的有效工作面积，m2从上式可知，压力值的建立是载荷的存在而 产生的。在同一个活塞的有效工作面积上， 载荷 越大，克服载荷所需要的压力就越大。换句话说， 如果活塞的有效工作面积一定，油液压力越大， 活塞产生的作用力就越大。额定压力（公称压力）PN,是指液压缸能用以长期工作的压力。最咼允许压力 Pmax ，也是动态实验压力， 是液压缸在瞬间所能承受的极限压力。 通常规定 为：Pmax +P MPa。耐压实验压力Pr，是检验液压缸质量时需承 受的实验压力，即在此压力下不出现变形、裂缝
2、 或破裂。通常规定为：pi.5pn MPa。液压缸压力等级见表1。表1液压缸压力等级单位MPa压力范围0 2.5 2.5 8 8 16 16 32 32级另U低压中压中高压高压超高压2、流量单位时间内油液通过缸筒有效截面的体积：Q 二 Vt L/min由于 V h：At 103 L贝yQUAD2 1034L/min对于单活塞杆液压缸：当活塞杆伸出时Q二D2. 1034当活塞杆缩回时Q (D2 d2)、. 1034式中：V液压缸活塞一次行程中所消耗的油液 体积，L；t液压缸活塞一次行程所需的时间，min ；D液压缸缸径，md活塞杆直径，m、活塞运动速度， m/min。3、速比液压缸活塞往复运动时
3、的速度之比：vi D2 -d2式中：vi活塞杆的伸出速度， m/mi n;V2活塞杆的缩回速度，m/min ；d液压缸缸径，md活塞杆直径，m计算速比主要是为了确定活塞杆的直径和 是否设置缓冲装置。速比不宜过大或过小，以免 产生过大的背压或造成因活塞杆太细导致稳定 性不好。4、液压缸的理论推力和拉力活塞杆伸出时的理推力：FAp 106 D2p 106 N4活塞杆缩回时的理论拉力：F2 二 F2P 106(D2 -d2)p 106 N4式中：A 活塞无杆腔有效面积，m2 ；A活塞有杆腔有效面积，亦；p工作压力，MPad 液压缸缸径，md 活塞杆直径，m5、液压缸的最大允许行程活塞行程S,在初步确
4、定时，主要是按实际 工作需要的长度来考虑的，但这一工作行程并不 一定是油缸的稳定性所允许的行程。为了计算行 程，应首先计算出活塞的最大允许计算长度。因 为活塞杆一般为细长杆，由欧拉公式推导出：式中：Fk 活塞杆弯曲失临界压缩力，N;E 材料的弹性模量。钢材的E=2.1X105MPaI 活塞杆横截面惯性矩，mm ；圆截面I d 0.049d4。642将上式简化后Lk : 320 d- mm由于旋挖钻机液压缸基本上是一端耳环、一端缸底安装，所以油缸的最大计算长度（安全系数取3)Lk=208.4d2D P式中：P油缸的工作压力;油缸安装形式如图1。安裝距二4图1液压缸安装形式L= Lk= 208.4
5、d2D - P行程 S-li-h)26液压缸主要参数A. 液压缸产品启动压力起动时，记录下的油缸起动压力为最低起动 压力.判断基准起动：压力0.6MPaB. 内泄漏输入额定压力1.31.5倍的压力,保压5分 钟,测定经活塞泄至未加压腔的泄漏量。C. 外泄漏全程往复运行多次，观察焊接各处及活塞杆 密封处及各结合面处的漏油、挂油、带油。D. 耐压输入额定压力1.31.5倍的压力,保压5分 钟.所有零件均无松动、异常磨损、破坏或永久 变形异常现金蝉脱壳的外渗漏现象。E. 缓冲调整溢流阀使其试验压力为公称压力的50%使液压缸作全行程动作，同时，观看缓冲 效果和缓冲长度。第二部分 缸筒计算1、缸筒结构缸
6、筒结构见表2。表2缸筒结 构缸头法兰连接缸头内螺纹连接优点：结构简单，易加工，易拆装。优点：重量轻，外径较小缺点：重量比螺纹连接的大缺点：装卸时要用专用的工具，拧端部时，有可能把0形圈拧扭曲。缸筒跟缸底采用焊接连接2、缸筒材料缸筒材料要求有足够的强度和冲击韧性， 对 焊接缸筒还要求有良好的焊接性能，缸筒主要材 料有，45、27SiMn。缸筒毛坯采用退火的冷拔或 热扎无缝钢管。缸筒材料无缝钢管的机械性能见o表3缸筒材料无缝钢管的机械性能材料% 亠/MPaa/MPa6 /%456103601427SiMn |1000850123、缸筒计算缸筒要有足够的强度，能长期承受最高工作 压力及短期动态实验压
7、力而不致产生永久变形； 有足够的刚度，能承受侧向力和安装的反作用力 而不致产生弯曲；内表面与活塞密封件及导向环 的摩擦力作用下，能长期工作而磨损少。A、 缸筒内径当油缸的作用力F（Fi推力、F2拉力）及工作压 力p压力为已知时，则无杆腔的缸筒内径D为4Fl io，mP 二有杆腔的缸筒内径D为最后将以上各式所求得的 D值，选择其中最 大者，圆整到标准值。B 缸筒壁厚、：0在不考虑缸筒外径公差余量和腐蚀余量的 情况下，缸筒壁厚可按下式计算PmaxD0 - _23 p -3pmax式中:Pmax 缸筒内最高工作压力， MPa6 缸筒材料的许用应力， MPa最后将以上式所求得的o值，圆整到标准值。 对
8、最终采用的缸筒壁厚应作三方面的验算 额定工作压力Pn应低于一定的极限值，以保 证工作安全：2 2Pn5+MPa式中：Di缸筒外径；额定工作压力也应与完全塑性变形压力有 一定的比例范围，以避免塑性变形的发生：Pn 乞(0.35 0.42) PrLPrL /MPaS 3/ MPa右/%热处理4560034013调质40Cr9007009调质42CrMo100090012调质3、活塞杆的计算A、慨述活塞杆是液压缸传递力的重要零件，它承受 拉力、压力、弯曲力和震动冲击等多种力，必须 有足够的强度和刚度。B、活塞杆杆径计算旋挖钻机液压缸一般都是差动缸，其活塞杆 直径d可根据往复运动速比来确定：m式中：
9、d 液压缸缸径，m液压缸活塞往复运动时的速度之比 计算出活塞杆直径后，应将尺寸圆整到标准值 并校核其稳定性。c、活塞杆的强度计算压桩机液压缸工作时，活塞杆承受的弯曲力 矩很大，则按下式计算活塞杆的应力。F M I。(A W丿a式中：F活塞杆的作用力，N;A 活塞杆横断面积，m2 ；M 活塞杆承受的弯曲力矩，N m ；W 活塞杆断面模数，m3。活塞杆与活塞一般都靠螺纹连接，所以都设 有螺纹、退刀槽等结构。这些部位往往是活塞上 的危险截面，也要进行计算。当活塞各参数确定 好后，可以对活塞杆进行三维建模，利用有限元 分析软件对活塞杆进行应力分析。D 活塞杆技术要求活塞杆技术要求如下：a) 活塞杆在导
10、向套中滑动，一般采用 H8/f7配合。太紧了，摩擦力大，太松 了，容易引起卡滞现象和单边磨损；b) 其圆度和圆柱度不大于直径公差的三 分之一，.外圆直线度公差在1000mn长 度上不大于0.02mmc) 安装活塞的轴劲与外圆的同轴度公差不大于0.02mm轴肩端面与活塞杆轴线的垂直度公差不大于 0.04mm/100mm以 保证活塞安装后不产生歪斜；d) 活塞杆外圆粗糙度一般在0.2昨左右，太 光滑了，表面形成不了油膜，反而不利 于润滑；e) 活塞杆表面需进行镀铬处理，镀层后(0.040.05 ) mm,镀铬前活塞杆表面 需要高频淬火处理；f) 活塞杆端的螺纹和缓冲柱塞也要保证 与轴线的同轴度。便于装配和不损坏密封件，活塞杆安装缸头的一端倒20角，宽度根据内径大小来选取，过度 处需抛光，以免划伤密封件。台阶尖角处需到圆。
