液压缸的设计计算.doc

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1、液压缸的设计计算  由于液压执行元件与主机结构有着直接关系，因此所需要的液压缸和气缸在结构上千变万化。尽管有一些标准件可供选用，但有时还必须根据实际需要自行设计。下面介绍液压缸和气缸的设计计算。    （一）主要尺寸的计算    液压缸的主要尺寸包括缸筒内径D、活塞杆直径d和缸筒长度L。    根据负载大小和液压缸的工作压力确定活塞的有效工作面积，再根据液压缸的不同结构形式计算出缸筒的内径。活塞杆直径是按受力情况决定的，可按表4.1初步选取。缸筒长度的确定要考虑活塞最大行程、活塞厚度、导向和密封所需长度等因素。

2、通常情况L≤(20~30)d。计算结果要圆整成国家标准中的推荐值。主要尺寸初步确定后，还要按速度要求进行验证。同时满足力和速度的要求后才可以确定下来。表4.1 液压缸工作压力与活塞杆直径液压缸工作压力p/MPa<55～7>7推荐活塞杆直径d(0.5～0.55)D(0.6～0.7)D0.7D您的位置：＜第4章执行元件＜4.1液压缸＜本节内容：类型及基本参数计算、典型结构、设计计算、特殊液压缸工作原理（二）强度校核    强度校核的项目包括缸筒壁厚δ、活塞杆直径d和缸盖固定螺栓的直径ds。1.缸筒壁厚 1.  缸筒

3、壁厚δ   在中、低压系统中，缸筒壁厚由结构工艺决定，一般不做校核。在高压系统中需按下列情况进行校核。    当D/δ>10时为薄壁，δ按下式校核         式中，D-缸筒内径；      [σ]—缸筒材料的许用应力，[σ]=σb/n，σb是材料的抗拉强度，一般取安全系数n=5；      py—试验压力，当缸的额定压力pn≤16MPa时，py=1.5pn；pn>16MPa时，py=1.25pn。    当D/δ<10时为厚壁，δ按下式校核2.  活塞杆直径d式中，F—活塞杆上的作用力；         

4、[σ]—活塞杆材料的许用应力，[σ]=σb/1.4。 3.  缸盖固定螺栓直径ds式中，F—活塞杆上的作用力；k—螺纹拧紧系数，k=1.12~1.5；z—固定螺栓个数；         [σ]—螺栓材料的许用应力，[σ]=σs/（1.22~2.5），σs为材料的屈服点。Δ（三）活塞杆稳定性校核    当活塞杆受轴向压缩负载时有压杆稳定性问题，即压缩力F超过某一临界Fk值时活塞杆就会失去稳定性。活塞杆稳定性按下式进行校核      式中，nk—安全系数，一般取nk=2~4。    当活塞杆的细长比时，    当活

5、塞杆的细长比，且时，式中，l—安装长度，见表4.2；      rk—活塞杆截面最小回转半径，；      ψ1—柔性系数，见表4.3；      ψ2—由液压缸支承方式决定的末端系数，见表4.2；      E—活塞杆材料的弹性模量，钢材：；      J—活塞杆横截面惯性矩；      A—活塞杆横截面积；      f—由材料强度决定的试验值，见表4.3；      α—系数，见表4.3。液压缸的缓冲计算    缓冲计算是估计缓冲时液压缸内出现的最大冲击力，以便校核缸筒强度。同时，还应校核制动距离是否符合

6、要求。    液压缸缓冲时，背压腔内的液压能E1和工作部件的机械能E2分别为式中，pc-缓冲腔中平均缓冲压力；      pp—高压腔中的压力；      Ac、Ap—缓冲腔、高压腔的有效工作面积；      lc—缓冲行程长度；      m—工作部件质量；      v—工作部件速度；      Ff—摩擦力。    当E1=E2时，工作部件的机械能全部被缓冲腔液体吸收，即您的位置：＜第9章系统的设计计算＜9.2明确设计要求、进行工况分析＜本节内容：明确设计要求、执行元件的工况分析您的位置：＜第9章系统的设

7、计计算＜9.1概述 9.1 概述液压传动系统的设计步骤    液压传动系统的种类很多，用途和设计要求也不尽相同，因此设计步骤没有固定格式。下图是液压传动系统设计的基本内容和一般流程，不是设计准则。在实际设计过程中，这些步骤相互关联，交替进行，甚至要经过多次反复才能完成。　9.2 明确设计要求、进行工况分析   设计要求是做任何设计的依据。液压传动系统的设计通常要考虑以下几方面的问题：（一）了解主机的基本情况   液压传动系统设计通常是主机设计的一部分，设计要求主要是由主机根据工艺过程提出的。因此要了解下列基本情

8、况。     主机的工艺流程、作业环境和主要技术参数；     主机的总体布局和对液压系统在空间尺寸上的限制。（二）明确液压系统的任务与要求     液压系统应该完成的运动方式（移动、转动或摆动）；     液压执行元件承受负载的大小和性质、运动速度的大小和变化范围；     液压执行元件的动作顺序和联锁关系，各动作的同步要求；     液压系统的自动化程度、运动平稳性、定位精度、工作