液壓缸設(shè)計(jì)說明書

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上液壓缸設(shè)計(jì)說明書 姓名：周宏巖 學(xué)號(hào)：311 004 050 133 指導(dǎo)教師：卞平燕 班級(jí)：機(jī)制單101班 液壓缸設(shè)計(jì)說明書一、設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)一種用于單柱壓力機(jī)的液壓缸。主要技術(shù)參數(shù)： 壓力機(jī)額定輸出力：20噸。 液壓缸安裝方式：豎直布置，法蘭固定。 液壓缸行程：250 mm。 液壓缸額定壓力：16 MPa。 液壓缸背壓：1 MPa。二、液壓缸類型和結(jié)構(gòu)型式的確定1、結(jié)構(gòu)類型： 1）采用單作用單桿活塞缸； 2）液壓缸的安裝形式采用軸線固定類中的頭部?jī)?nèi)法蘭式安裝在機(jī)器上。 法蘭設(shè)置在活塞桿端的缸頭上，內(nèi)側(cè)面與機(jī)械安裝面貼緊，這叫頭部?jī)?nèi)法蘭 式。液壓缸工作時(shí)，安裝螺栓受

2、力不大，主要靠安裝支承面承受，所以法蘭 直徑較小，結(jié)構(gòu)較緊湊。這種安裝形式在固定安裝形式中應(yīng)用得最多。而且 壓力機(jī)的工作時(shí)的作用力是推力，則采用圖1的安裝形式。 圖12、局部結(jié)構(gòu)及選材初選： 1）缸筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 缸筒與缸蓋、缸底的連接形式采用焊接法蘭式，將無縫鋼管制成的缸筒與法蘭焊接在一起，其焊縫要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。法蘭連接是液壓缸中使用最普遍的結(jié)構(gòu)形式。缸筒的材料采用45號(hào)無縫鋼管（如圖2）；圖2 2）缸底的材料：采用45號(hào)鋼，與缸筒采用法蘭連接； 3）缸蓋：采用45號(hào)鋼，與缸筒采用法蘭連接； 4）缸體與外部的鏈接結(jié)構(gòu)為剛性固定：采用頭部?jī)?nèi)法蘭式連接； 5）活塞：活塞采用鑄鐵； 6）活塞桿：活

3、塞缸采用45號(hào)鋼，設(shè)計(jì)為實(shí)心； 7）排氣裝置：在缸筒尾端采用組合排氣塞； 8）密封件的選用：活塞和活塞桿的密封件采用O形密封圈加擋圈。三、液壓缸主要尺寸的確定 1、液壓缸筒的內(nèi)徑D的確定： 當(dāng)壓力油輸入無桿腔，活塞桿以推力驅(qū)動(dòng)工作負(fù)載時(shí)，其推力為： 由此得缸筒內(nèi)徑： (mm) 式中：-液壓缸額定壓力，即工作壓力（16MPa) -回油背壓（1MPa） -機(jī)械效率，考慮密封件的摩擦阻力損失，橡膠密封通常取 -活塞桿直徑，通常，這里初選而推力。帶入數(shù)值計(jì)算得缸筒內(nèi)徑初值：133.37mm。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 2348一93（查附表2），缸內(nèi)徑取圓整值160mm。2、活塞桿直徑的確定 由于此設(shè)計(jì)任

4、務(wù)書無速比要求，取，計(jì)算所得活塞桿直徑，均需按GB/T 2348一93（查附表3）規(guī)定的活塞桿外徑尺寸系列圓整成標(biāo)準(zhǔn)值，即。 3、缸筒長(zhǎng)度的確定（如圖3）圖3 1）最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H 式中: -油缸最大工作行程 -缸筒內(nèi)徑 2）導(dǎo)向套滑面的長(zhǎng)度 3）活塞寬度 4）導(dǎo)向套與活塞之間隔套長(zhǎng)度 5）缸體長(zhǎng)度 液壓缸缸體內(nèi)部的長(zhǎng)度應(yīng)等于活塞的行程與活塞寬度的和。缸體外部 尺寸還要考慮到兩端端蓋的厚度，一般液壓缸缸體的長(zhǎng)度不應(yīng)大于缸體 內(nèi)徑D的20-30倍。 缸體內(nèi)部長(zhǎng)度 缸體長(zhǎng)度 即取缸體長(zhǎng)度為。四、強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算 1、缸筒壁厚和外徑計(jì)算：以薄壁試計(jì)算缸筒壁厚 ， （） 式中：為缸筒內(nèi)徑； 為缸筒試驗(yàn)壓

5、力，當(dāng)缸的額定壓力時(shí)，取 =1.5； 為缸筒材料的許用應(yīng)力，=，為材料抗拉強(qiáng)度， 45號(hào)鋼退火后抗拉強(qiáng)度為550MPa，為安全系數(shù)，一般取 =5。 則 而 符合要求。 則缸體外徑為 按附表8取標(biāo)準(zhǔn)值。2、缸底厚度：缸底采用平底缸底 式中：缸底止口內(nèi)徑（平底缸為缸內(nèi)徑） 缸底材料的許用應(yīng)力 則缸底厚度取圓整值。3、活塞桿強(qiáng)度和液壓缸穩(wěn)定性計(jì)算 1）活塞桿強(qiáng)度計(jì)算 活塞桿的直徑按下式進(jìn)行校核 符合要求 式中:為活塞桿上的作用力； 為活塞桿材料的許用應(yīng)力，=。4、液壓缸穩(wěn)定性計(jì)算 活塞桿受軸向壓縮負(fù)載時(shí)，它所承受的力不能超過使它保持穩(wěn)定工 作所允許的臨界負(fù)載，以免發(fā)生縱向彎曲，破壞液壓缸的正常工作。

6、 的值與活塞桿材料性質(zhì)、截面形狀、直徑和長(zhǎng)度以及液壓缸的安裝 方式等因素有關(guān)?；钊麠U穩(wěn)定性的校核依下式進(jìn)行: 式中：為安全系數(shù)，一般取=24 當(dāng)活塞桿的細(xì)長(zhǎng)比時(shí)： 當(dāng)活塞桿的細(xì)長(zhǎng)比時(shí)： 式中，為安裝長(zhǎng)度，其值與安裝方式有關(guān)，見表1；為活塞桿橫截面最小回轉(zhuǎn)半徑，；為柔性系數(shù)，其值見表2； 為由液壓缸支撐方式?jīng)Q定的末端系數(shù)，其值見表1；為活塞桿材料的彈性模量，對(duì)鋼??；為活塞桿橫截面慣性矩；為活塞桿橫截面積；為由材料強(qiáng)度決定的實(shí)驗(yàn)值，為系數(shù)，具體數(shù)值見表2。式中：安裝長(zhǎng)度（采用一端自由一端固定） 活塞桿橫截面慣性矩 活塞桿橫截面積 活塞桿橫截面最小回轉(zhuǎn)半徑 活塞桿材料為45鋼，則， 帶入計(jì)算得， 取

7、 符合要求表1 液壓缸支承方式和末端系數(shù)的值支承方式支承說明末端系數(shù)一端自由一端固定兩端鉸接1一端鉸接一端固定2兩端固定4表2 、的值材料鑄鐵5.61/160080鍛鐵2.51/9000110鋼4.91/500085 5、連接零件的強(qiáng)度計(jì)算 對(duì)于重要的液壓缸，它的各部分連接零件都應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。 1）缸筒和缸底焊縫強(qiáng)度的計(jì)算 如圖4所示，其對(duì)接焊縫的應(yīng)力為： 圖4 圖4 式中：液壓缸最大推力（N）； 焊接效率，取=0.7； 焊縫的許用應(yīng)力（Pa）； ，取安全系數(shù)n=3.34。 經(jīng)計(jì)算得： 符合要求 2）缸蓋連接螺栓的強(qiáng)度計(jì)算 缸蓋與缸筒采用法蘭和固定螺栓連接，其螺栓螺紋處的拉應(yīng)力和 剪應(yīng)力分別

8、為： 其合成應(yīng)力和強(qiáng)度驗(yàn)算公式為： 式中: 螺紋內(nèi)徑 螺紋內(nèi)摩擦系數(shù)（），一般取 ； 螺紋預(yù)緊力系數(shù)，??； 缸筒材料的許用應(yīng)力（Pa），安全系數(shù) ，為缸筒材料的屈服極限（Pa）； 液壓缸最大推力（N）； 缸筒內(nèi)徑（m） 螺栓或拉桿數(shù)量。 經(jīng)計(jì)算得： 6、緩沖裝置設(shè)計(jì)計(jì)算 液壓缸中緩沖裝置的工作原理是利用活塞或缸筒在其走向行程終 端時(shí)在活塞和缸蓋之間封住一部分油液，強(qiáng)迫它從小孔或細(xì)縫中擠出以 產(chǎn)生很大的阻力，使工作部件受到制動(dòng)，逐漸減慢運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到避免活 塞和缸蓋相互撞擊的目的。 液壓缸中使用的緩沖裝置的工作原理如圖9所示。最常用的是節(jié)流 口可調(diào)式和節(jié)流口變化式兩種。其中，節(jié)流口可調(diào)式緩沖裝置在

9、節(jié)流口 調(diào)定后，工作原理上就相當(dāng)于一個(gè)單孔口式的緩沖裝置。 表3示節(jié)流口可調(diào)式和節(jié)流口變化式兩種緩沖裝置的主要性能。表3 液壓缸中常用的緩沖裝置名稱和工作原理圖特點(diǎn)說明1針形節(jié)流閥 2單向閥1、被封在活塞和缸蓋間的油液經(jīng)針形節(jié)流閥流出。2、節(jié)流閥開口可根據(jù)負(fù)載情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。3、起始緩沖效果大，隨著活塞的行進(jìn)，緩沖效果逐漸減弱，故制動(dòng)行程長(zhǎng)。4、緩沖腔中的沖擊壓力大。5、緩沖性能受油溫影響。6、適用范圍廣。1軸向節(jié)流閥1、被封在活塞和缸蓋間的油液經(jīng)活塞上的軸向節(jié)流槽流出。2、緩沖過程中節(jié)流口通流截面不斷減小，當(dāng)軸向槽的橫截面為矩形，縱截面為拋物線形時(shí)，緩沖腔可保持恒壓。3、緩沖作用均勻，緩沖腔壓力較小，制動(dòng)位置精度高。設(shè)計(jì)所用標(biāo)準(zhǔn)和附圖 附表7 按負(fù)載選擇執(zhí)行元件工作壓力負(fù)載F（N）<5000500010000100002000020000300003000050000>50000工作壓力P（MPa）<0.811.522.533445>57附表8附表9附圖1 附圖2 附圖3參考文獻(xiàn) 1. 楊培元、朱福元。液壓