液壓缸設(shè)計規(guī)范

1、液壓缸 的設(shè)計計算 規(guī)范目錄:一、液壓缸的基本參數(shù)1、 液壓缸內(nèi)徑及活塞桿外徑尺寸系列2、 液壓缸行程系列（GB2349-1980）二、液壓缸類型及安裝方式1、 液壓缸類型2、 液壓缸安裝方式三、液壓缸的主要零件的結(jié)構(gòu)、材料、及技術(shù)要求1、 缸體2、 缸蓋（導(dǎo)向套）3、 缸體及聯(lián)接形式4、 活塞頭5、 活寒桿6、 活塞桿的密封和防塵7、 緩沖裝置8、 排氣裝置9、 液壓缸的安裝聯(lián)接部分（GB/T2878）四、液壓缸的設(shè)計計算1、 液壓缸的設(shè)計計算部驟2、 液壓缸性能參數(shù)計算3、 液壓缸幾何尺寸計算4、 液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)計算5、 液壓缸的聯(lián)接計算一、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

2、系列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括號內(nèi)為優(yōu)先選取尺寸4 5 6 8 10 12 14 16 1820 22 25 28 32 36 40 45 5056 63 70 80 90 100 110 125 140160 180 200 220 250 280 320 360活塞桿連接螺紋型式按細(xì)牙，規(guī)格和長度查有關(guān)資料。1.2液壓缸的行程系列（GB23491980）25 50 80 100 125 160 200 2

3、50 320 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 400040 63 90 110 140 180 220 280 360 450 550 700 900 1100 1400 1800 2200 2800 3600二、液壓缸的類型和安裝辦法2.1液壓缸的類型對江東機械公司而言 2.2液壓缸的安裝方式對江東機械公司而言 三、液壓缸主要零件的結(jié)構(gòu)、材料、技術(shù)要求3.1缸體A焊接缸頭缸底等， 采用35鋼 粗加工后調(diào)質(zhì) 110MPa B一般情況 采用45鋼 HB241285 120MPa C鑄鋼 采用ZG31057 100MPa D球墨鑄鐵 （江

4、東廠采用）QT507 8090MPa E無縫綱管調(diào)質(zhì)（35號 45號） 110MPaA 內(nèi)徑 H8 H9 精度 粗糙度（ 垳磨 ）B 內(nèi)徑圓度 911級 圓柱度 8級3.2缸蓋(導(dǎo)向套A可選35,45號鍛鋼B可選用ZG35,ZG45鑄鋼C可選用HT200 HT300 HT350鑄鐵D當(dāng)缸蓋又是導(dǎo)向?qū)r選鑄鐵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10 、11 級精度B 內(nèi)外圓同軸度 公差0.03mmC 與油缸的配合端面按7級D 導(dǎo)向面表面粗糙度 9 、A 材料 灰鑄鐵HT200 HT300 鋼35 、45B 技術(shù)要求外徑D(缸內(nèi)徑 與內(nèi)孔D1按7、8級外徑D 的圓柱度 9、10

5、、11級端面與內(nèi)孔D1的按7級C活塞頭與活塞桿的聯(lián)接方式按圖3形式D活塞頭與缸內(nèi)徑的密封方式柱寒缸 40MPa以下V 型組合 移動部分活塞缸 32MPa以下用Yx 型 移動部分靜止部分 32MPa以下用“O “型A端部結(jié)構(gòu)按江東廠常用結(jié)構(gòu)圖17、18B活塞桿結(jié)構(gòu)空心桿 實心桿C材料實心桿35、45鋼空心桿35、45無縫缸管D技術(shù)要求粗加工后調(diào)質(zhì)HB229285可高頻淬火HRC4555外圓圓度 圓柱度 公差按9、10、11級精度 按8級兩外圓為0.01mm端面按7級工作表面粗糙度 < （江東鍍鉻深度0.05mm ）渡后拋光A 導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)圖9（江東常用）導(dǎo)向桿材料可用鑄鐵、球鐵導(dǎo)向套技術(shù)要求

6、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 移動部分活塞缸Yx 移動部分“O ”型 （靜止密封）防塵，毛氈圈（江東常用）多路節(jié)流形式緩沖參考教科書采用排氣螺釘 可用螺紋聯(lián)接（細(xì)牙） 油口部位可用法蘭壓板聯(lián)接 油口部位液壓缸安裝可按圖84 液壓缸的設(shè)計計算4.1液壓缸的設(shè)計計算部驟數(shù)和主要尺寸 如推力速度 作用時間 內(nèi)徑 行程 桿徑注：負(fù)載決定了壓力。速度決定流量。厚缸底厚度、結(jié)構(gòu)、密封形式、排氣、緩沖等41.4 液壓缸的性能驗算4.2液壓缸性能參數(shù)的計算A液壓缸單桿、活塞和柱塞缸推力F （液壓缸的輸出按負(fù)載F 決定） 1F 1=P1A 1×103P

7、1-工作壓力（MPa ）（按工作母機選定液壓機選25MPa ）F1推力（kN ）A1活塞與柱塞的作用面積（）A1D 2/4D活塞直徑（m ）B ）單桿活塞缸的拉力F2F2P 2A 2×103P2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A2有桿腔面積（）A2（D 2d 2）/4D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要求決定再選擇流量A. 單桿活塞缸或柱塞缸外伸時速度 活塞外伸速度（m/min） 進(jìn)入液壓缸流量(m³/s 有時流量用L/min表示 =60/A 2 A 1活塞的作用面積（m²）B. 單

8、桿活塞桿縮入時的速度 =60/A 2 活塞的縮小速度。（m/min） 流量。進(jìn)入液壓缸的流量（m³/s）可用 A 2=(D²d²/4D活塞直徑（m ）d活塞桿直徑（m ）C. 液壓缸的作用時間t t= / =As/t液壓缸的作用時間（s ） 液壓缸的容積（m ³）A液壓缸的作用面積（m²） 活塞桿伸出時 A=(/4D² 活塞桿縮入時 A=(D²d²/4進(jìn)入液壓缸的流量(m³/sA 根據(jù)負(fù)載大小選定系統(tǒng)壓力表計算D 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)

9、執(zhí)行機構(gòu)的速度要求和選定的液壓泵流量來計算D D 液壓缸內(nèi)徑（m ）進(jìn)入液壓缸的流量（m³/s） 液壓缸輸出的速度 （m/min）d=Dd 活塞桿直徑（m ） D 油缸直徑（內(nèi)）（m ） 速度比=v2/v1=D²/ (D²d² . 活塞桿縮入速度 m/min . 活塞桿伸出速度 m/min 速度比關(guān)系： 1.15 1.25 1.33 1.46 2 D 0.36D 0.45D 0.5D 0.56D 0.71D 選用速度比的方法。（也可以是工作機要求） 工作壓力 p/MPa 10 12.520 20 速度比 1.33 1.462 2 B 活塞直徑d 按強度要

10、求計算 按簡單的拉壓強度計算 d 3.57X為許用應(yīng)力 100-120MPa（碳鋼） F活塞桿輸出力當(dāng)桿受壓力：d=(0.50.55D (P5MPa d=(0.60.7D (5MPP 7.0MPa d=0.7D (P7MPa 必要時活塞桿的直徑d 按下式進(jìn)行強度校核： F液壓缸的負(fù)載活塞桿材料許用應(yīng)力 = b (抗拉強度/n(安全系數(shù)=1.4A. 當(dāng)D/16時，按薄壁筒計算： P y D/2 缸壁厚度 (m Py 試驗壓力（MPa ）當(dāng)工作壓力16MPa 時 P y =1.5p 當(dāng)工作壓力16MPa 時 Y y =1.25p 缸體材料的許用應(yīng)力（MPa ） 按抗拉強度：b =/ =3.55 一

11、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械 P16MPa 無縫管20號，P 16MPa 無縫管45號 重型機械 無縫管45號 P16MPa缸內(nèi)徑 32 40 50 60 80 100 125 150 180 200缸外徑 52 60 75 85 105 120 150 180 215 240 B. 按中等壁厚 當(dāng)3. 2D/ 16 =（P y D/(2.3-Py ）+C ：強度系數(shù) 對無縫管=1C ：計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 按厚壁筒計算 對中、高壓D/3.2 當(dāng)

12、材料為塑性材料時，按第四強度理論 塑性材料常用第四強度理論或如果知道缸外圓D 1，內(nèi)圓D 。校核按第四強度理論（以能量為判據(jù) ） 第三強度（以最大切應(yīng)力為判據(jù)）暫不使用 當(dāng)材料為脆性材料時（江東廠）按第二強度理論（以應(yīng)變?yōu)榕袚?jù)） 第一強度理論（以最大拉應(yīng)力）暫不使用脆性材料常用第二強度理論 為試驗壓力 當(dāng)缸的額定壓力當(dāng)缸的額定壓力16時 , 時, =1.5=1.25當(dāng)選用無縫鋼管時，計算的壁厚值應(yīng)圓整為符合標(biāo)準(zhǔn)的壁厚值（GB87131988）D 缸體外徑的計算D 1=D+2 應(yīng)根據(jù)活塞的最高運動速度和油口最高流速而定。 油口流速（m/min） 液壓缸口直徑（m ） 活塞輸出速度（m /min

13、）D 液壓缸內(nèi)徑 （m ） 液壓缸最大輸出速度 （m/min）無孔底 h=0.433D有孔底 h=0.433Dd 0油口直徑A 螺釘連接法蘭，如圖h= 圖13號 h 法蘭厚度（m ）F 法蘭受力總和（N ）F=d²p /4 + (d²h- d²q /4d 密封環(huán)內(nèi)徑（m ）d H 密封環(huán)外徑（m ）P 系統(tǒng)工作壓力（Pa ）q 附加密封力（Pa ）D 0螺孔分布圓直徑（m ） 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，可按不同方法計算參考機械設(shè)計手冊第4卷23193頁4.5 液壓缸的聯(lián)接計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)

14、接計算采用對焊，焊縫拉應(yīng)力為=4F/（D 1²-D 2²） F 液壓缸輸出最大推力（N ）F=D ²P/4D 缸內(nèi)徑（m ）p 系統(tǒng)最大工作壓力（Pa ）D 1缸外徑（m ）D 2焊縫底徑 （m ）焊接效率 =0.7如用角焊 F/hh 焊角寬度 （m ）B 螺栓聯(lián)接的計算 螺紋處的拉應(yīng)力為=4kF/²d²1 z螺紋的切應(yīng)力=K1KFd 0/0.2d³1z合成應(yīng)力 z 為螺栓的個數(shù)K 為螺紋擰緊系數(shù) 靜載荷時 K=1.251.5 動載荷時 K=2.54K 1為螺紋內(nèi)摩擦系數(shù) K1=0.12d 1為螺紋內(nèi)徑 （m ）當(dāng)采用普通螺紋時d 1= d0-1.0825t d 0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A 采用螺紋聯(lián)接其危險截面（螺紋的退刀槽）處拉應(yīng)力為=4KF1/d 1² 如圖 切應(yīng)力為 =K1KF 1d 0/0.2d1³合成應(yīng)力為 F 1液壓缸輸出拉力（N ）F 1=（D ²-d ²