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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% e: X- Y2 {3 N+ }5 X. T f% @6 f
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。
, f" q8 U' i% C4 s$ Y9 I) t; X' _' W2 Q& ~, S5 g
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。
" y/ W) [6 q4 n7 a4 D9 s9 Z+ r2 f
2 V$ M+ r9 [' a6 ~! c 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) V. l) n) H8 b0 d/ L5 G) O8 C& H: W
3.2.1液压缸工作压力的确定
+ P3 U- a# N: k# T: V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。1 q) k9 j; L" Y+ v& Q9 b
0 [. W0 n5 ?, E表3.2 液压缸的公称压力(单位:MPa,GB7938-87)
. ~% p( B) i/ d0 ?& O
/ T8 e$ q0 Z; ^+ H; V0.63
& d" {2 V( M- C4 z( _* l 1.0* g% {1 j/ M" k* ~6 y
1.61 p! Q7 O$ N0 G7 U k2 ]9 P
2.5
9 J" M' r2 v* C$ K 4.0
3 H/ o9 J7 B. I& @ 6.3" `# `2 @9 u1 V' e0 V8 f0 |
10.0. W) Z/ \( w9 j( ]$ J
16.0
& i5 m# v9 K+ D! Q4 _0 M 25.0
, Z a$ L1 q1 e5 G 31.5
1 k% X) E; l$ N* S 40.00 b6 ^5 S( I# j7 c4 e% W" F
& p( F- q- d) w+ ^( I
) W& T4 A( V4 w' Q9 G. ~: y
) |; j5 ~+ T& {7 |- Z
" X3 E( a- J0 S8 C0 L' z0 m表3.3 各类液压设备常用的工作压力(单位:MPa)) h0 u( x. H Q% T; {. i+ a7 h
, ]4 R) n% O7 p" A- k, @' [ 设备类型 " x% \0 \; p. [4 Y! N, f
一般机床
) {( M% K$ A J% B( r q- G; i 一般冶金设备 K# j6 l' m2 N$ y/ r
农业机械、! w+ O0 T* X' R) F9 a1 T
9 J/ f) Q7 m8 |7 O8 f4 @小型工程机械* e. e. i- u6 y
液压机、重型机械、轧机压下、; S( `/ F% j" W! I1 s' J, X6 ^. J- V! O& S
# T2 X. _; Y# K" E& b" h起重运输机械
3 R' h; h! c3 R/ s( ^& ]
. T+ b; @" ?+ S' J: j工作压力(MPa)
! g% l: ?# R, K2 n; B 1~6.3# e4 t0 K, z# g7 ]& Z( I
6.3~16( H1 l, `4 q) q! p. A3 z
10~16; g2 F J1 A* a" J2 ~0 e+ x
20~32
) ~5 B; s$ d1 I5 R$ \ 8 N/ r% V1 z. e% t; V. S$ G
; C* Q r, h5 M3 ?0 {* `/ R
; c0 [! {! J' K" V9 u3.2.2液压缸主要尺寸的确定# ^+ [* r+ R: n1 f+ [2 D5 _3 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)8 a# U( a5 s2 x) n( _( R
* u4 }/ @' |+ @& ?8 W+ T9 T. ?* S2 k (3.14)
# s2 i& p; {3 z( P* j3 V, t1 M; C; B& S7 ~* L
有杆腔进油并不考虑机械效率时,由式(3.6)可得1 F8 ]% J2 f4 x$ _: ? @3 q
$ R" o1 D% v9 e+ B9 d (3.15)* Q4 t5 O" @. a5 ~
9 N9 @$ X% H8 A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3 N" e; }9 F! C
1 k, B& G: ^+ c/ O
(3.16)
' l6 w9 [2 j$ k# L5 l* }/ l$ g$ s% X2 R' y- ?1 W3 z
有杆腔进油时:
/ h8 A5 [5 B7 Q7 L' n) i |" F+ K
(3.17)6 C' J: l' d( Q2 Z: ]
" q% \: r' o) k5 q6 |
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
; g. T) b0 f) z% x. h% k) [" p
( J1 w3 R1 U4 w9 N (3.18)
0 z" p% u% y7 g; \0 C% b% @. t5 x" d9 \
推荐液压缸的速度比如表3.5所示。
; s0 _5 ~ e1 j: N' A5 k2 F+ }. u
, ]# ~% ]& A+ w5 d! F% M
1 c% `- \: H+ g5 m2 K6 @6 s! e- K8 H* P7 r e1 T8 N' q
表3.4 液压缸工作压力与活塞杆直径& o' F5 l. o; X, t; p5 E! F
7 q. X" {+ ~6 l4 f7 `0 E4 ]液压缸工作压力P(MPa)
# Q9 q% z# S8 n5 P# m £54 ?/ q! |5 n/ t$ }
5~71 N" ?) ?1 h7 L V! W$ O
>7; _2 v, ~" g5 L7 U2 Y& v) Q( [
( x4 W/ b0 h1 S: U2 c推荐活塞杆直径# x' E# X( i) A C% |- ^) F+ h
(0.5~0.55)D% u" ]* `8 m/ O( E8 L
(0.6~0.7)D
- [2 ?) A# J* f4 w1 q; c i" a* K" Z 0.7D
, l% B4 H% N) C8 a+ p9 z/ S8 i
( W$ H3 j* d! @' l# e* F# T: r
9 \; i/ k+ ]1 \$ f! ], N # T1 ~+ {2 U- _# H+ ^4 N U# q
2 \% H+ k9 J" I2 B- O' h. x: ]表3.5 液压缸往复速度比推荐值% ~; O# r0 f) @* }4 q
+ B/ V. x( ~0 e$ j# b- W& G+ e3 N
液压缸工作压力P(MPa)
+ j4 Q8 c7 J* \1 C £102 J: u$ H; N/ s0 }5 t# H
1.25~20
" ~$ J, y8 k" M- ]2 c >20, n1 S! m1 a1 F$ R, C. {4 W' l7 o
7 X% Y9 d% d2 w- w
往复速度比y( P3 |1 L- |( o6 l
1.33
+ Z% J1 ^' R- W2 I 1.46~2
" u' R: R! @; E$ K/ u 2; P% q2 T/ [7 G3 g8 J! C1 M s! ~( `) L8 D
& x4 S) Q4 O0 r8 l: C$ P
/ A+ _" t9 e; h9 M
. |: Y8 w% m7 [5 j. r
/ h" C( P- j/ u' g- ^: b% i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》。7 @* u1 E- x' A; D* k2 n$ h
2 _) V+ k- `4 {9 R8 K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。
& L/ P# s: _' C$ e) ?2 o7 p
( N: z3 N1 F! R' u7 j3.2.3液压缸的校核, q' }) V$ Y7 M8 o% h& f
3.2.3.1缸筒壁厚的验算
; V7 X* C- Z5 v* T" `$ L) w5 |3 A! N# v. |
6 h h6 a# g& q1 \+ V* }& o. {' B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
) w' [; E+ a; E! S- P2 L! u" C ^- L- h( c6 i; Z I
(3.19)% l; E+ D# |& \
6 E2 G8 Q2 k& m5 w8 [9 c当d/D³0.3时,可用下式校核缸筒壁厚" X0 K* }, J. ~: f2 _9 R5 A" J" T+ @
3 z' g; l! \( o0 x i6 q
(3.20)
! v% E& Z! E! {: P
! }2 t7 }: |. }$ l$ m" C5 {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+ `, L" j8 y! j/ N' f
! _' g+ Z- F' s! ^* Z
(3.21)
, V0 f; H" W/ b. s0 I9 {/ I. `! m) Q0 s
式中: ----缸筒内的最高工作压力
6 }. p& I0 d3 R" n' w* L" n+ x2 A
* J# E7 C9 O6 Q' z" t6 O ——缸筒材料的许允应力
u, H, {$ ~* X+ T$ f
% x2 o: C k, v f+ K Z3.2.3.2液压缸稳定性验算
. \5 l& ]; }& G& X) r) q) Y3 |3 D4 Q e* h
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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