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液压缸选型设计与强度校核


液压缸选型设计与强度校核
液压缸的基本参数选择
1. 设计土压力选择 在以输出力为主的设计中,首先要选择设计(额定)工作压力。不同的液压 设备或不同负载下设计参考压力如表 4-4 和表 4-5 所列。选择的设计压力应 符合国家标准(见表 4-6) 。 表 4-4 各类液压缸设备常用的设计压力
设计压力/MPa 精加工机床(如各类磨床) 半精工机床(如组合机床) 机床类 龙门刨床 拉床 农业机械、小型工程机械、工程机械辅助机构 液压机、大中型挖掘机、中型机械、起重运输机械 (资料来源:液压传动) 0.8-2 3-5 2-8 8-10 10-16 20-32

表 4-5 不同负载下的设计参数压力
负载 /kN 设计压力 /MPa ≤5 <0.8~1 5~10 1.5~2 10~20 2.5~3 20~30 3~4 30~50 4~5 ≥50 ≥5

(资料来源:液压传动)

表 4-6 液压缸的公称压力 Pn( GB7938--1987)
Pn/MPa 1.0 1.6 2.5 4.0 6.3 10.0 16.0 25.0 31.5 40.0

(资料来源:液压传动)

2.

液压缸内径 D 与活塞杆直径 d 的选择

在选定适当的工作压力后,对于有杆腔(输出力为拉力) ,液压缸的内 径D为 D=
4 FL πp η M

+ d2

(4.7.1)

D=98.375 根据式(4.7.1)计算出 D 后,可根据速度的要求确定活塞杆直径 d。速 度比φ的含义是 φ= 根据式(7.72)有 d = D 1 ? φ ?1 d=73.782 在式(4.71)中,应根据速度比要求,将式(4.7.3)代入 D,进而求 出 d,液压缸速比φ取值应符合国家标准规定 GB/2348—1993 的规定 (φ=1.06,1.12,1.25,1.33,1.46,2,2.25) ,同时还要参考工作压力进行选 择,如表 4-7 所列。 表 4-7 液压缸速度比与工作压力的关系
工作压力 /MPa 速度比 < 1.33 12.5~20 1.46,1.61,2 > 2
u2 u1

=

Q A2 Q A1

=

A1 A2

=

D2 D 2 ?d 2

(4.7.2)

(4.7.3)

(资料来源:液压传动)

根据计算而选择的液压缸内径 D 与活塞杆直径 d 应圆整到国家技术标准 之规定,如表 4-8 和表 4-9 所列。 表 4-8 液压缸内径的系列尺寸( GB/T2348— 1993)
D/mm 括号内为非优选系 列 10,12,16,20,25,32,40,50,63,80,( 90) ,100 (110),125,(140),160,(180),200,(220),250,(280), 320,(360),400,(450),500 (资料来源:液压传动)

表 4-9 液压缸活塞杆系列尺寸( GB/T2348--1993)
d/ mm 4,5,6,8,10,12,14,16,18,20,22,25,28,32,36,40,45,50,56,63,70,80,90,100,110,12 5,140,160,180,220,250,280,320,360 (资料来源:液压传动)

根据表 4-8,4-9 选液压缸内径 D=100mm 与活塞杆直径 d=80mm 进行液压缸 的结构设计。 在设计过程中, 确定其他参数, 同时记性强度校核和缸体校核。

缸筒的设计与校核
1. 缸筒材料壁厚的选择与校核 缸筒应尽量选择冷拔与热轧无缝钢管;缸筒材料选用 45 号钢。参考类 似液压缸选择缸筒的壁厚δ按下式校核: δ ≥ 2 yσ 式中
P D

(4.7.6)

Py ----液压缸实验压力, MPa。当额定(设计)压力 PR ≤ 16MPa 时, Py = 1.5PR ; 当PR > 16时,Py = 1.25PR 。

σ ----缸筒材料许用应力, MPa; σ = σ /n,σb 为材料抗拉强度, n 为安全系数,一般 n=5。 当D = 0.08~0.3时为中厚壁缸,壁厚δ按下式校核: δ≥ Py D 2 σ ? 3Py
δ

dang σ/D > 0.3时为厚壁缸,壁厚σ按下式校核: δ≥2 2. 技术条件 缸体与活塞一般采用基孔制间隙配合。活塞用橡胶、皮革材质的密封件 时,缸筒内孔可采用 H8,H9 公差等级;采用活塞环密封式,缸筒内孔采用 H7 公差等级;采用间隙密封时,缸筒内孔擦用 H6 公差等级。缸筒内孔表面 粗糙度一般为R a =(0.10~0.05)μm。 缸筒内孔的圆度、锥度、圆柱度不大于内径公差的一半;轴线的直线度 不大于 0.03mm/10mm;缸筒断面对轴线的跳动不大于 0.04mm/100mm。 为防止腐蚀和提高寿命,缸筒内孔镀铬厚度 δ = (0.03~0.05)mm,并 研磨抛光。 缸筒端部与端面采用螺纹连接安装时, 螺纹采用 2a 级精度的公制螺纹; 采用法兰连接安装时,结合端面对轴线的垂直度不大于 0.04mm/100mm, 缸筒与法兰的合接的精度等级一般可选择 H8/f8, H9/f8。 缸体采用耳轴 (环) 轴线与缸筒轴线的位置度不大于 0.04mm
P σ +0.4P y σ ? 1.3P y

? 1 或δ ≥ 2

P

σ σ ? 3P y

?1


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