液压缸设计与密封.ppt

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1、§4-3液压缸的设计和计算与使用1、选择结构类型2、确定主要工作尺寸3、进行强度验算4、进行稳定性验算5、进行缓冲验算6、进行结构设计7、密封装置8、液压缸的安装、调整与维护9、液压缸常见故障和排除方法液压缸设计中应注意的问题尽量使活塞杆受拉状态下承受最大负载，或受压状态下具有良好的纵向稳定性；考虑制动和排气问题；正确确定液压缸的安装、固定方式考虑热变形，只能一端固定。尽量作到结构简单、紧凑、加工、装配和维修方便。BACK1、基本参数计算（1）总阻力：一、液压缸的设计计算式中：Fl——工作载荷Ff——摩擦阻力Fa——惯性阻力速比：λv的选择：p↑，选λv

2、↑;p↓,选λv↓.（2）速度和速比对速度要求高时：由v、q,确定D；或已知v、D,确定q。对速度没有要求：由q、D、d确定v。v2、d由速比λv确定二、主要尺寸的确定缸筒内径D：根据负载大小和选定的工作压力，或运动速度和输入流量，经计算后从GB2348—80标准中选取最近的标准值BACK1、缸筒内径D按推力计算：按拉力计算：※按国标圆整为标准尺寸。活塞杆直径d按工作时受力情况决定。单杆缸按缸筒内径和速比来确定。推荐速比<=1.6。2、活塞杆直径d1）按λv确定2）按工作压力确定※按国标圆整为标准尺寸。缸筒长度由最大工作行程确定，缸筒长度一般不超过内径的

3、20倍。三、强度校核壁厚：薄壁：时，壁厚按下式校核厚壁：时，壁厚按下式校核时，为薄壁筒（无缝钢管）式中：py—实验压力（1）.缸筒壁厚δ结构计算和校核n—安全系数n=5pn—缸的额定压力[σ]—许用应力，σb—抗拉强度注意：圆整为标准壁厚1）铸造：满足最小尺寸2）无缝钢管：查手册(无缝钢管外径不需加工）时，为厚壁筒（铸造）缸筒外径：2、活塞杆直径的校核3、缸盖螺栓直径的校核BACK（2）.活塞杆的校核1）强度校核式中：[σ]—活塞杆材料的许用应力n—安全系数n=1.4~2σb—抗拉强度四、稳定性校验活塞杆受轴向压缩负载时，它所承受的力不能超过保持稳定工作

4、的临界负载，否则会发生纵向弯曲当活塞杆的细长比时，当活塞杆的细长比时，且时，1、稳定性校核时，强度校核即可时，要进行稳定性计算稳定条件：式中：F—活塞杆所受最大压力Fk—活塞杆的稳定临界力nk—稳定安全系数nk=2~4dF式中：l—活塞杆的计算长度rk—活塞杆截面最小回转半径当细长比时：ψ1—柔性系数ψ2—末端系数（由液压缸的支承方式决定）E—弹性模量J—活塞杆截面惯性矩A—活塞杆横截面积2、稳定临界力Fk的确定：当时：式中：f—由材料强度决定的实验值a—系数液压缸支承方式和末端系数五、缓冲计算计算缓冲时最大冲击压力，校核缸筒强度、制动距离缓冲时，背压腔

5、内液压能E1和工作部件机械能E2分别为当E1=E2时，工作部件机械能全部被吸收若缓冲装置为节流口可调式装置时若缓冲装置为节流口变化式装置时BACK六、拉杆计算拉杆上预加压力与拉杆的变形量（伸长量）之间的关系为拉杆上预加压力与缸筒的变形量（压缩量）之间的关系为液压缸工作时，拉杆中的拉力增大至FT，拉杆的变形量的增量为缸筒变形量的减少量为拉力压力负载系数为当液压缸内的压力达到规定的分离压力时，缸盖和缸筒分离，由此得到拉杆上的预加载荷为此式适用于活塞到达全行程的终端，活塞力全由缸盖来承受的场合。零行程处缸筒与缸盖分离所需的压力比规定的要高。1、间隙密封间隙密封

6、是一种常用的密封方法。它依靠相对运动零件配合面间的微小间隙来防止泄漏。由第3章中环形缝隙流量公式可知，泄漏量与间隙的三次方成正比，因此可用减小间隙的办法来减小泄漏。一般间隙为0.01~0.05mm，这就要求配合面加工有很高的精度。在活塞的外圆表面一般开几道宽0.3~0.5mm，深0.5~1mm、间距2~5mm的环形沟槽，称平衡槽。七、密封装置间隙密封(2/2)平衡槽的作用是：（a）由于活塞的几何形状和同轴度误差，工作中压力油在密封间隙中的不对称分布将形成一个径向不平衡力，称液压卡紧力，它使摩擦力增大。开平衡槽后，槽中各向油压趋于平衡，间隙的差别减小，使活

7、塞能够自动对中，减小了摩擦力，同时减小偏心量，这样就减少了泄漏量。（b）增大油液泄漏的阻力，提高了密封性能。（c）储存油液，使活塞能自动润滑。间隙密封的特点是结构简单、摩擦力小、耐用，但对零件的加工精度要求较高，且难以完全消除泄漏，故只适用于低压、小直径的快速液压缸中。活塞环密封(1/1)2、活塞环密封活塞环密封是依靠装在活塞环形槽内的弹性金属环紧贴缸筒内壁实现密封。如图5.12所示。它的密封效果较间隙密封好，适应的压力和温度范围很宽，能自动补偿磨损和温度变化的影响，能在高速中工作，摩擦力小，工作可靠，寿命长，但在活塞环的接口处不能完全密封。活塞环的加工

8、复杂，缸筒内表面加工精度要求高，一般用于高压、高速和高温的场合。图5.12活塞环