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发表于 2007-12-11 15:35:24
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来自: 中国北京
希望对搂住有帮助!
.2 液压缸的设计计算
+ H- T9 j& E. d! p- K2 ^液压缸一般来说是标准件,但有时也需要自行设计。本节主要介绍液压缸主要尺寸的计算及强度,刚度的验算方法。9 ^) G; Q0 k' p* u2 I5 ~3 ?2 E
; X* n; E$ u5 ?" g! ~ T, {
液压缸的设计是在对所设计的液压系统进行工况分析、负载计算和确定了其工作压力的基础上进行的。首先根据使用要求确定液压缸的类型,再按负载和运动要求确定液压缸的主要结构尺寸,必要时需进行强度验算,最后进行结构设计。
! E1 L h3 C+ n1 r) Q
9 X0 E8 p) i% E& p$ T% ^! q 液压缸的主要尺寸包括液压缸的内径D、缸的长度L、活塞杆直径d。主要根据液压缸的负载、活塞运动速度和行程等因素来确定上述参数。( c' O" C4 ]) h
- e% [! f5 x" n! {) a$ s1 |% M
3.2.1液压缸工作压力的确定& `- F+ P" q6 i5 g
液压缸要承受的负载包括有效工作负载、摩擦阻力和惯性力等。液压缸的工作压力按负载确定。对于不同用途的液压设备,由于工作条件不同,采用的压力范围也不同。设计时,液压缸的工作压力可按负载大小及液压设备类型参考表3.2、表3.3来确定。
" M" k/ |5 q7 K' f# ] a1 o' ~ ~! u: q! `$ X
表3.2 液压缸的公称压力(单位:MPa,GB7938-87)
- h; M; V! l7 j1 w
- N& C" n; n" V( `- _! o& r0.63) _- p: M( J. i2 P
1.0
1 ^& s( i3 g; M" H0 Z, s 1.6% \6 }: |& z* F4 o' U2 p" X: a2 A
2.57 Q2 ?9 Q. a, v( I, s
4.03 Z/ |0 k" `4 C
6.3: c, d! l' T$ Z
10.0
5 d) C: J$ J" Q) _2 \& }, B- y$ y 16.05 h/ Y2 {, N; y" D
25.05 c- \3 I1 A3 Z. z- H- {0 D) G
31.5
- ?' v6 Y' l: C3 K/ @ 40.04 p0 _$ X5 t7 d4 J% i, l
5 ] c/ s3 c8 p8 H6 |. P6 w/ X2 { d( ] S" r* ?: M, t
1 Y/ e4 \% q5 I! q& g
~' c* \6 b3 S. Z I. T) o! b. l. g' G$ U表3.3 各类液压设备常用的工作压力(单位:MPa)6 u% D' h" ]8 ~3 j; W ~
1 e% F$ \1 j+ p: O/ R 设备类型 2 e$ g7 \' y; |7 X/ n9 K
一般机床 , J& a) w8 a1 I) C& Y* ?8 w9 c
一般冶金设备' i3 h$ `8 v8 P7 ]
农业机械、
# X7 \2 p3 K3 v5 E5 u
4 L7 z; i- c1 O* {$ p小型工程机械9 @9 h+ A% O( q' j
液压机、重型机械、轧机压下、( Y% r9 y0 ^5 f& Q% h6 G
: R# W$ P+ U9 M起重运输机械* j5 h. z( N O @; G: G
2 {! ]; C4 u' b
工作压力(MPa)
+ `" \+ c" ^' r 1~6.3
$ T. @4 _$ z+ ^. o: Q/ \5 z 6.3~163 r- C3 f: W9 L
10~16, W" e* l( R+ s8 J- ?2 _$ Z6 O
20~32
* ^: D. I% E# D5 M
& I' y' }; L; `: O3 }
9 C- y) p7 o; W
/ F" G9 m. o' G' V3.2.2液压缸主要尺寸的确定
( @+ K1 m2 p7 O& C- B7 Z; j4 X液压缸内径D和活塞杆直径d可根据最大总负载和选取的工作压力来定,对单杆缸而言,无杆腔进油并不考虑机械效率时,由式(3.4)
0 W" x! d: L3 J. n
1 N" o) i& H/ m! P (3.14)
0 }" C. b, ] ^8 `7 E4 ?
& F% h& \5 A+ t* _0 \' j" M% g" K有杆腔进油并不考虑机械效率时,由式(3.6)可得" g5 [; r2 C6 |7 r
4 @" P5 p% F5 g! @
(3.15)
, U& J4 R5 Y% p* l% K( m
8 y1 y) V; V1 U8 ]( X一般情况下,选取回油背压 ,这时,上面两式便可简化,即无杆腔进油时
2 V$ U, @3 i z9 g% m" Y7 |
: t$ L0 n9 X1 z (3.16)
) @1 s7 W- y' }! Q+ G9 m+ b$ M/ E9 ~+ j( H$ {
有杆腔进油时:- J9 v: w, f# A* b
3 w" v9 P/ G0 Y& G ?8 L [/ _ (3.17)
3 M$ `% R6 S& d5 u( t# o8 U; ]) Y3 J& g) S
式(3.17)中的杆径d可根据工作压力选取,见表3.4;当液压缸的往复速度比有一定要求时,由式(3.7)得杆径为! T" X1 _- z9 k: I9 i! B" o
5 E' k5 O& R8 V- E (3.18)7 Y& o/ X$ h8 |3 d4 W, c
% m7 K2 H0 z; }% `, M
推荐液压缸的速度比如表3.5所示。. e! v+ d2 Y9 S8 o! R. Z: n2 ?
& ]2 v: m2 p) ]/ W r# Y
- Z+ T5 r# N1 ~3 l
" e" k0 u* z S! Q; v( [" B表3.4 液压缸工作压力与活塞杆直径& V+ t4 d; S2 x- ^+ T& k# L" K$ I
; T- k5 I" \* D2 W液压缸工作压力P(MPa)
& h, }4 ]' D, {5 C £5
* B- q, R2 ]2 x+ l) h$ H% V6 q 5~7
V' {+ b0 \, T: O >73 ^7 @2 r1 y3 v9 J" f/ I
. [' p% D: w4 l% b* \. m" t
推荐活塞杆直径
8 N: s- W/ m5 I9 @ (0.5~0.55)D) C3 w6 m1 z8 S( n. @1 ~
(0.6~0.7)D- y( e" u1 _) {6 ^/ `" ?+ M
0.7D6 U) O# L: W. B2 M
' }$ M7 v# o* `' e5 S" f3 |
; y" x+ ^2 q) M+ ^
) X4 ?* C) S- @. e$ w& c: v! z) S* Z. G0 n
表3.5 液压缸往复速度比推荐值2 y) Y" |9 J5 ~2 G+ E( u+ a
6 _2 c- T' b c液压缸工作压力P(MPa)
2 ~- {2 d5 Z% ? G/ d( L £107 G' h$ H" ^1 m8 ?/ z( V+ x
1.25~20
1 `# n% [; ]# m4 Q( W >20
, U9 f/ j. p( r2 K( y2 O
& o$ f7 F8 |6 ?$ C1 g- c往复速度比y
$ p, s4 z' h* P S( o* d8 c: C5 d 1.33& q" I- H3 T4 {* A7 a
1.46~2& V2 C _$ A- b; ?
2
' V; a: j$ r0 C 2 N9 e2 d/ f( g
4 e/ X/ E ~0 Y; O I
; G5 N2 r2 ^5 t2 l9 z d
) s5 ]& D- u+ k. n计算所得的液压缸内经D和活塞杆直经d应圆整为标准系列参见《新编液压工程手册》。
/ u! E$ t& B H; ~# V
0 D, U6 E( G1 G* y2 o. j液压缸的缸筒长度由活塞最大行程,活塞长度,活塞杆导向套长度,活塞杆密封长度和特殊要求的长度确定。其中活塞长度为(0.6~1.0)D;导向套长度为(0.6~1.5)d。为减少加工难度,一般液压缸缸筒长度不应大于内径的20~30倍。8 `: F7 Q; Z: O( x7 Y: b; E
( M* i1 X; \! F E; u8 T& M( T3.2.3液压缸的校核4 u7 [, t7 @. }" N
3.2.3.1缸筒壁厚的验算& p5 f$ X& w1 G- a
e- z' Y5 A+ E9 v0 A
中、高压液压缸一般用无缝钢管做缸筒,大多属薄壁筒,即d/D£0.08,此时,可根据材料力学中薄壁圆筒的计算公式验算缸筒的壁厚,即
4 C7 _4 ~0 T% l9 v
8 l1 G+ ?3 F' }* r+ D' Y7 Z (3.19)
F: C+ u) q# F: }3 ~' Y
5 @" _) ]. O4 g3 H0 k& h- i当d/D³0.3时,可用下式校核缸筒壁厚
( H/ R. ~! t( Z2 @; j/ u. ]0 S- h9 K* o, w/ w
(3.20)
) t7 Z3 {8 d/ ^7 {# d
; j7 y" W* w8 T2 U当液压缸采用铸造缸筒时,壁厚由铸造工艺确定,这时应按厚壁圆筒计算公式验算壁厚。当d/D=0.08~0.3时,可用下式校核缸筒的壁厚2 E G$ f7 s, |
/ ]" K6 t: h5 k& a" g# `
(3.21)
5 l7 ?/ q N' d& j9 F7 I8 a+ g7 ?) B2 o
式中: ----缸筒内的最高工作压力3 R% s5 I8 a# q
2 C( W& b4 G4 f' E( D; Y& x: ]+ _
——缸筒材料的许允应力0 N" n) m B4 f: P8 H, V, \ Y( ^
: p! J5 Q/ e7 w4 f3 j% q8 q0 N
3.2.3.2液压缸稳定性验算7 S a. B3 O7 p+ A" W
) x( p1 ^2 c/ H& b# F0 l
活塞杆长度根据液压缸最大行程L而定。对于工作行程中受压的活塞杆,当活塞杆长度L与其直径d之比大于15时,应对活塞杆进行稳定性验算,关于稳定性验算的内容可查阅液压设计手册。 |
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