液壓缸培訓(xùn)資料

1、液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算規(guī)范一、液壓缸的基本參數(shù)1.1液壓缸內(nèi)徑及活塞桿外徑尺寸系列1.1.1液壓缸內(nèi)徑系列（GB/T2348-1993）8 10 12 16 20 25 3240 50 63 80 （90） 100 （110） 125 （140） 160 （180） 200 220 （250） （280） 320 （360） 400 450 500括號(hào)內(nèi)為優(yōu)先選取尺寸1.1.2活塞桿外徑尺寸 系列（GB/T2348-1993）4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180

2、 200 220 250 280 320 3601.1.3活塞桿連接螺紋型式一般按細(xì)牙設(shè)計(jì)，規(guī)格和長(zhǎng)度查有關(guān)資料或計(jì)算。1.2液壓缸的行程系列（GB23491980）1.2.1第一系列 25 50 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 40001.2.1第二系列 40 63 90 110 140 180 220 280 360 450 550 700 900 1100 1400 1800 2200 2800 36001.2.3按用戶(hù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)（核算活塞桿的壓桿穩(wěn)定性）二、液壓缸的類(lèi)型和

3、安裝辦法2.1液壓缸的類(lèi)型2.1.1雙作用式活塞式液壓缸2.1.2單作用式柱塞式液壓缸2.2液壓缸的安裝方式見(jiàn)樣本三、液壓缸主要零件的結(jié)構(gòu)、材料、技術(shù)要求3.1缸體3.1.1缸體材料 A焊接缸頭缸底等， 采用35鋼 粗加工后調(diào)質(zhì) 許用應(yīng)力取110MPa B一般情況 采用45鋼 HB241285 120MPa C鑄鋼 采用ZG31057 100MPa D無(wú)縫綱管調(diào)質(zhì)（35號(hào) 45號(hào)） 110MPaE 合金鋼（27SiMn等）3.1.2缸體技術(shù)要求A內(nèi)徑 H8 H9 精度 粗糙度（ 垳磨 ）B內(nèi)徑圓度 911級(jí) 圓柱度 8級(jí) 3.2導(dǎo)向套 3.2.1導(dǎo)向套材料（根據(jù)壓力等級(jí)及受力情況選擇） A可選

4、35,45號(hào)鍛鋼 B可選用ZG35,ZG45鑄鋼 C可選用HT200 HT300 HT350鑄鐵 3.2.2導(dǎo)向套技術(shù)要求A直徑d(同缸內(nèi)徑)等各種回轉(zhuǎn)面(不含密封圈)圓柱度按 9 、10 、11 級(jí)精度B內(nèi)外圓同軸度 公差0.03mmC與油缸的配合端面按7級(jí)D導(dǎo)向面表面粗糙度密封溝槽3.2，配合面6.3，其余12.53.2.3導(dǎo)向套聯(lián)接形式多種（看油缸類(lèi)型及用戶(hù)尺寸決定如：HSG系列、CD系列等）3.2.4活塞A材料HT300 鋼35 、45 、合金鋼（27SiMn等）B技術(shù)要求 支撐槽與內(nèi)孔同軸度，按7、8級(jí) 端面與內(nèi)孔D1的按7級(jí) （看油缸類(lèi)型如：HSG系列、CD系列等及用戶(hù)尺寸決定）

5、D活塞與缸內(nèi)徑的密封方式 柱寒缸 40MPa以下V型組合 ，滑環(huán) 移動(dòng)部分 活塞缸 32MPa以下用Yx型 滑環(huán) 移動(dòng)部分 靜止部分 32MPa以下用“O“型3.2.5 活塞桿 A 兩端連接形式 （看油缸類(lèi)型如：HSG系列、CD系列等及用戶(hù)尺寸決定） B活塞桿結(jié)構(gòu)空心桿 實(shí)心桿 C材料實(shí)心桿35、45鋼 40cr空心桿35、45無(wú)縫缸管 D技術(shù)要求粗加工后調(diào)質(zhì)HB248302 HB280-320可高頻淬火HRC4555外圓圓度 公差按9、10、11級(jí)精度 圓柱度 按8級(jí)兩外圓為0.01mm端面按7級(jí)工作表面粗糙度 < 渡后拋光3.2.6活塞桿的導(dǎo)向、密封、和防塵A（看油缸類(lèi)型如：HSG系

6、列、CD系列等及用戶(hù)尺寸決定） 導(dǎo)向：支撐環(huán)或鑄件 導(dǎo)向套技術(shù)要求 內(nèi)徑H8/f8、H8/f9表面粗糙度 B活塞桿的密封與防塵 柱塞缸V型組合 滑環(huán) 移動(dòng)部分 活塞缸Yx 滑環(huán) 移動(dòng)部分 “O”型 （靜止密封） 防塵圈3.2.7 液壓缸緩沖裝置節(jié)流形式緩沖固定緩沖3.2.8 排氣裝置采用排氣螺釘3.2.9液壓缸的安裝聯(lián)接部分的型式及尺寸可用螺紋聯(lián)接（細(xì)牙） 油口部位可用法蘭壓板聯(lián)接 油口部位4 液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟 4.1.1根據(jù)主機(jī)的運(yùn)動(dòng)要求定缸的類(lèi)型選擇安裝方式 4.1.2根據(jù)主機(jī)的動(dòng)力分析和運(yùn)動(dòng)分析確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸 如推力速度 作用時(shí)間 內(nèi)徑 行

7、程 桿徑 注：負(fù)載決定了壓力。速度決定流量。 4.1.3根據(jù)選定的工作壓力，和材料進(jìn)行液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如缸體壁厚缸底厚度、結(jié)構(gòu)、密封形式、排氣、緩沖等 41.4 液壓缸的性能驗(yàn)算4.2液壓缸性能參數(shù)的計(jì)算 4.2.1液壓缸的輸出力 A液壓缸單桿、活塞和柱塞缸推力F1（液壓缸的輸出按負(fù)載F決定） F1=P1A1×103 P1-工作壓力（MPa）（按工作母機(jī)選定液壓機(jī)選25MPa） F1推力（kN） A1活塞與柱塞的作用面積（） A1D2/4 D活塞直徑（m）B）單桿活塞缸的拉力F2 F2P2A2×103 P2工作壓力（MPa） 液壓缸的拉力按拉 F2液壓拉力（kN） 負(fù)載F決定

8、 A2有桿腔面積（） A2（D2d2）/4 D活塞直徑（m） d活塞桿直徑（m）42.2 液壓缸的輸出速度速度按主機(jī)要求決定再選擇流量A. 單桿活塞缸或柱塞缸外伸時(shí)速度1=60q/A2 1活塞外伸速度（m/min） q進(jìn)入液壓缸流量(m³/s) 有時(shí)流量用L/min表示 A1活塞的作用面積（m²）B.單桿活塞桿縮入時(shí)的速度 2=60q/A2 2活塞的縮小速度。（m/min） q流量。進(jìn)入液壓缸的流量（m³/s）可用 A2=(D²d²)/4 D活塞直徑（m） d活塞桿直徑（m）C.液壓缸的作用時(shí)間t t=/q=As/q t液壓缸的作用時(shí)間（s）

9、液壓缸的容積（m³） A液壓缸的作用面積（m²） 活塞桿伸出時(shí) A=(/4)D² 活塞桿縮入時(shí) A=(D²d²)/4 S液壓缸的行程（m） (看1.2.1和1.2.2) q進(jìn)入液壓缸的流量(m³/s)4.3 液壓缸主要幾何尺寸的計(jì)算。（D,d,S）4.3.1液壓缸內(nèi)徑D的計(jì)算 A根據(jù)負(fù)載大小選定系統(tǒng)壓力表計(jì)算D D=3.57×10-2F/P D液壓缸內(nèi)徑（m） F液壓缸的推力（kN） P選定的工作壓力（MPa） B. 根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度要求和選定的液壓泵流量來(lái)計(jì)算D D=8.74q/D液壓缸內(nèi)徑（m）q進(jìn)入液壓缸的流量（m&

10、#179;/s）液壓缸輸出的速度 （m/min） 注：無(wú)論采用哪種方法計(jì)算出的液壓缸內(nèi)徑按1.1.1缸筒內(nèi)徑尺寸系列圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。4.3.2 活塞桿直徑d的計(jì)算 A根據(jù)速度比的要求來(lái)計(jì)算d d=D(-1)/d活塞桿直徑（m）D油缸直徑（內(nèi)）（m）速度比=v2/v1=D²/ (D²d²)2. 活塞桿縮入速度 m/min1. 活塞桿伸出速度 m/min 速度比關(guān)系： 1.15 1.25 1.33 1.46 2D 0.36D 0.45D 0.5D 0.56D 0.71D 選用速度比的方法。（也可以是工作機(jī)要求） 工作壓力 p/MPa 10 12.520 20 速度比 1

11、.33 1.462 2B活塞直徑d按強(qiáng)度要求計(jì)算 按簡(jiǎn)單的拉壓強(qiáng)度計(jì)算 d3.57X10-2F/為許用應(yīng)力 100-120MPa（碳鋼） F活塞桿輸出力 d計(jì)算出以后按1.1.2圓整為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)另一確定活塞桿的方法： 當(dāng)桿受拉力：d=(0.30.5)D 當(dāng)桿受壓力：d=(0.50.55)D (P5MPa) d=(0.60.7)D (5MPP7.0MPa) d=0.7D (P7MPa) 必要時(shí)活塞桿的直徑d按下式進(jìn)行強(qiáng)度校核： D4F/ F液壓缸的負(fù)載 活塞桿材料許用應(yīng)力 = b(抗拉強(qiáng)度)/n(安全系數(shù)=1.4)4.3.3 液壓缸行程S的確定：根據(jù)工作機(jī)運(yùn)動(dòng)要求確定4.4 液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算：

12、缸壁、油口直徑、缸底、缸頭厚度等。4.4.1缸壁厚度：A. 當(dāng)D/16時(shí)，按薄壁筒計(jì)算：PyD/2 缸壁厚度 (m)Py試驗(yàn)壓力（MPa）當(dāng)工作壓力16MPa時(shí) Py=1.5p當(dāng)工作壓力16MPa時(shí) Yy=1.25p缸體材料的許用應(yīng)力（MPa）按抗拉強(qiáng)度：b= b/nb nb =3.55 一般取5 鍛鋼=100120MPa鑄鋼=100110MPa球墨鑄鐵=8090MPa鑄鐵=60MPa鋼管=100110MPa推薦再校核按工程機(jī)械 P16MPa 無(wú)縫管20號(hào)，P16MPa無(wú)縫管45號(hào)缸徑P16MPa20MPa25MPa31.5MPa40505050545060606063.56376768383

13、80959510210290108108108114100121121121127110133133133140125146146146152140168168168168160194194194194180219219219219200245245245245重型機(jī)械 無(wú)縫管45號(hào) P16MPa缸內(nèi)徑 32 40 50 60 80 100 125 150 180 200缸外徑 52 60 75 85 105 120 150 180 215 240B. 按中等壁厚 當(dāng)3.2D/16=（PyD/(2.3-Py)）+C：強(qiáng)度系數(shù) 對(duì)無(wú)縫管=1C：計(jì)入壁厚公差及腐蝕的附加厚度，通常圓整到標(biāo)準(zhǔn)厚度值C

14、 按厚壁筒計(jì)算 對(duì)中、高壓D/3.2 當(dāng)材料為塑性材料時(shí)，按第四強(qiáng)度理論塑性材料常用第四強(qiáng)度理論D/2(-1.73Py-1）或如果知道缸外圓D1，內(nèi)圓D。校核按第四強(qiáng)度理論 =3D12/（D12-D2)P（以能量為判據(jù) ） 第三強(qiáng)度（以最大切應(yīng)力為判據(jù)）暫不使用D1=D-1.73Py 當(dāng)材料為脆性材料時(shí)（江東廠）按第二強(qiáng)度理論（以應(yīng)變?yōu)榕袚?jù)） 第一強(qiáng)度理論（以最大拉應(yīng)力）暫不使用脆性材料常用第二強(qiáng)度理論D/2(+0.4Py-1.3Py-1） =1.3D12+0.4D2D12-D2 p D1=D+0.4Py-1.3PyPy為試驗(yàn)壓力當(dāng)缸的額定壓力Pn16Mpa時(shí), Py=1.5Pn當(dāng)缸的額定壓力

15、Pn>16Mpa時(shí), Py=1.25Pn 當(dāng)選用無(wú)縫鋼管時(shí)，計(jì)算的壁厚值應(yīng)圓整為符合標(biāo)準(zhǔn)的壁厚值（GB87131988）D缸體外徑的計(jì)算 D1=D+2 D1缸體外徑 （參見(jiàn)4.4.1重型機(jī)械表 ）4.4.2 液壓缸油口的直徑計(jì)算 應(yīng)根據(jù)活塞的最高運(yùn)動(dòng)速度和油口最高流速o而定。 do=0.13D/oo油口流速（m/min）do液壓缸口直徑（m）活塞輸出速度（m/min）D液壓缸內(nèi)徑 （m）液壓缸最大輸出速度 （m/min）4.4.3 缸底厚度計(jì)算無(wú)孔底 h=0.433DPy/有孔底 h=0.433DPyD/(D-do)d0油口直徑4.4.4 缸頭厚度計(jì)算A 螺釘連接法蘭，如圖 h=3F(D

16、o-dcp)/dcp 圖13號(hào)h法蘭厚度（m）F法蘭受力總和（N）F=d²p/4 + (d²h- d²)q /4d 密封環(huán)內(nèi)徑（m）dH密封環(huán)外徑（m）P系統(tǒng)工作壓力（Pa）q附加密封力（Pa）D0螺孔分布圓直徑（m）dcp密封環(huán)平均直徑（m）法蘭材料許用應(yīng)力 (Pa)缸頭聯(lián)接形式多種，可按不同方法計(jì)算參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第4卷23193頁(yè)4.5 液壓缸的聯(lián)接計(jì)算 4.5.1 缸蓋連接計(jì)算 有多種缸底連接形式，常用焊接和螺栓聯(lián)接兩種A 焊接聯(lián)接計(jì)算采用對(duì)焊，焊縫拉應(yīng)力為=4F/（D1²-D2²） F液壓缸輸出最大推力（N）F=D²P/4

17、D缸內(nèi)徑（m） p系統(tǒng)最大工作壓力（Pa） D1缸外徑（m） D2焊縫底徑 （m） 焊接效率 =0.7如用角焊=2F/D1hh焊角寬度 （m）B螺栓聯(lián)接的計(jì)算 螺紋處的拉應(yīng)力為 =4kF/²d²1 z螺紋的切應(yīng)力=K1KFd0/0.2d³1z合成應(yīng)力n=(2+32)1.3 z 為螺栓的個(gè)數(shù)K為螺紋擰緊系數(shù) 靜載荷時(shí) K=1.251.5 動(dòng)載荷時(shí) K=2.54K1為螺紋內(nèi)摩擦系數(shù) K1=0.12d1為螺紋內(nèi)徑 （m）當(dāng)采用普通螺紋時(shí)d1= d0-1.0825td0螺紋外徑 （m）t螺紋的螺距（m）F缸體螺絲處所受拉力Z螺栓數(shù)螺紋處的切應(yīng)力4.5.2 活塞與活塞桿的聯(lián)接計(jì)算 A采用螺紋聯(lián)接其危險(xiǎn)截面（螺紋的退刀槽）處拉應(yīng)力為 =4KF1/d1² 如圖切應(yīng)力為 =K1KF1d0/0.