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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8 g# h3 Q3 m/ i% @. L
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。
: Q4 l6 B5 F; Q7 G, R
1 v4 u) ~( q2 r1 x( ]! x. Y 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。
# ?3 e8 j! _. O- q; f: ~8 i3 }( [& d! r0 u
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。1 c; S# p1 q, o& ^( s
# N" ~7 w1 h5 K& `3.2.1液压缸工作压力的确定
! K8 {/ Y- A t4 r3 u* ^- ]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。; x! X! y8 V, b5 ^( w9 T
! O( D2 i; k1 p! m* ?$ D! o- \表3.2 液压缸的公称压力(单位:MPa,GB7938-87)
( Z* u8 S9 D7 n( D4 n+ R4 r0 R6 a( E6 b$ u+ S8 A
0.63
5 l6 X) |2 J+ g% k# i9 i8 ] 1.0
! }- u" m4 M; d% b6 h' `% G$ [ 1.6
. x! H7 e4 _1 g. q 2.5$ R2 l' W4 _/ ]; R8 q: }6 R7 P0 k
4.0
% G; X0 N# F' V& x 6.33 w. `" r% W5 Q# {; p7 i) @
10.0& w+ f+ M" }: C0 C2 k! A5 h& |% T1 `
16.0
/ `6 ~+ j$ b7 |# ^" s7 k `& ^ 25.0
# e1 k5 u( x0 i! a! ^5 o8 O2 p" G7 U 31.5
( f+ A7 }0 H- t3 g( R 40.0
* f# F/ L5 w+ m: |$ A: D5 u
# }6 I1 X2 R- g2 I6 E; I4 V( x0 Y; A$ f! c( v
% M( N$ ~" W& {, L3 a @; I; M; `7 d% I4 D
表3.3 各类液压设备常用的工作压力(单位:MPa)" M2 T! G ^' T( Z: R* C
. s2 C0 }7 O$ x9 S
设备类型
1 x9 D) {) D9 p$ o" B! x7 W 一般机床 9 e! B8 ~% B2 ^( \3 X
一般冶金设备
" d: D7 C9 {! D. S3 b 农业机械、
4 g& Z2 M* h x( k: G6 j
6 b# a- m2 y: w( I小型工程机械$ H. r; a% j' o$ j" A
液压机、重型机械、轧机压下、
' z- ]0 c/ K% [- J) X9 i. j0 q
! o9 p% O( O. @$ Y" k. I起重运输机械
W, |3 A) ^: O' z + F* e! z( M" _3 q4 i
工作压力(MPa)
- q8 _1 @- Q2 h1 ^. R" p, V" f/ f 1~6.3/ P% w2 t% O& y+ j4 y/ @
6.3~16
7 A0 ]' A0 G7 M 10~16
8 s; `$ s3 B, n$ u; p: ^/ ` 20~322 V6 H7 t% {+ s% @' A
5 t t1 ?( l. |0 @4 c& b8 n! @/ U1 V: h
! T$ Y4 V" q( o# i' ?! _3.2.2液压缸主要尺寸的确定
# o8 B) b) a* B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)% I. ^" Z5 y7 K4 U( x* w
4 E1 `# }3 R, t$ P, F (3.14)/ R7 C9 {6 ~7 s/ A1 h, k
5 K, N4 d7 S- y1 e% H* i) j* M
有杆腔进油并不考虑机械效率时,由式(3.6)可得
" g% m$ b0 E$ u" T7 ~2 F
+ u' S3 U* _2 J. `/ G$ C (3.15)
# V0 F: d# E6 `( b* s' [3 x. g% F0 k. `5 x0 o- d" Q
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$ \, j I) L% ^' E9 A3 Y
$ Z# G) c6 b! E) \ g% j3 W- g0 m (3.16)
& m( g8 P1 b _1 i7 ~+ `* |
$ \! Y9 F3 N/ L8 b3 H有杆腔进油时:8 d: Z$ H/ ~% l: C n
' P1 `3 X' @, e# A (3.17)2 J! ? k: q% M* x# o/ [# A
) `# }7 q; G8 v2 s& j
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
) U X- F5 o# R, o
: Q3 d" x7 a% o3 H; ^( T (3.18)
" V0 W0 Y: J# [8 q% _0 \* M9 ] z% j+ r9 Z
推荐液压缸的速度比如表3.5所示。
P1 B, `) k- t5 l1 h& j
7 n& N) b/ F9 A3 [0 }2 ] * u2 b( k* {: w2 P( s
$ e; y5 R+ J& x" ^0 ~! m
表3.4 液压缸工作压力与活塞杆直径
# T6 Y7 ]% L3 Q" O
, m" r% y2 F8 d7 n L$ V L液压缸工作压力P(MPa)
2 E; F$ M% f# ]. {2 A, c1 z1 O £5
" @$ k( @; ]% F- e; ~/ m 5~7. n/ Q# q5 W c6 j5 r
>7
2 g/ R9 l3 g* F 7 E8 Y- i d, s2 r1 z5 @
推荐活塞杆直径
- d9 W0 [' t6 G7 k3 \ (0.5~0.55)D
- A/ F! K& v r/ d (0.6~0.7)D: D. J w9 E; f y- F
0.7D
0 O6 {6 \9 V9 x( P+ A$ `1 s 0 G3 H$ Q! V6 n
" s) G. p$ P I$ g" Z
. K# X9 J! m- w/ z0 ]0 f
9 S- q/ ~4 m# h2 o* h) i! d: w9 B表3.5 液压缸往复速度比推荐值5 C$ s$ I3 F9 n8 p
1 _" s }: ]9 g( a' O# L- L1 v
液压缸工作压力P(MPa)
( `8 {7 e1 N0 U# `$ F& o: q4 l4 D £10
' L! w1 k( k2 o; q+ t' W 1.25~20
; q0 U a/ B0 I >20
4 J$ A( l8 w( ^; o / |* s6 e7 B% _$ y
往复速度比y. V N! G# s+ m0 r- E' {
1.33* Y! s: o" _# Y3 A+ q) X# |( g
1.46~2
" \0 T9 F' w$ X; u/ Q 2: }. v0 o$ n1 A; C, j8 B/ D
+ D K& s7 u$ U# L% X3 l
3 M3 v' S5 a& \
/ v. G! K; u" O2 G
- ]8 P: F- H, F" A8 R& 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》。
3 _9 w7 }8 g1 N1 m# k# p! `
9 ^( t1 q. }$ {& _7 _# f. @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。5 g. Q2 R( |0 J# u& h' q! d# O. p
6 L) ~/ S; ~# d7 |& e+ R
3.2.3液压缸的校核
/ p& H' C7 n t! ~3.2.3.1缸筒壁厚的验算
" h8 D6 T" @2 p7 k/ |
" L: q3 i" O* Y$ S2 @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
* V; p) E+ S6 @9 ^1 v( C/ y" z8 E, Z- @$ g4 Q8 f
(3.19)4 ~! e+ X& g' K' L. x8 W
. n x1 k! R9 V8 n8 G当d/D³0.3时,可用下式校核缸筒壁厚$ ]& ^$ _) v+ Y z; G8 j
. D% B/ o& K( A7 I6 m G- ?4 }% L. u4 N (3.20) ?& L) r. C7 F$ ?0 }; O0 B
/ T( o! \. u- k: [# O* Q
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" n ^, U0 Q0 V1 g
7 T) a6 d. w4 G2 Z
(3.21)* ?9 y! ~9 |, Y. F
# \0 E0 X% p3 E% c6 Z2 t# h式中: ----缸筒内的最高工作压力0 q6 n/ N" i2 k$ H7 N7 r: s
+ g) v( i- ~9 u
——缸筒材料的许允应力
' B% p1 n/ y! t! d2 Z
: D- ^) t u: a! q' ^# o3.2.3.2液压缸稳定性验算! C ~! C2 j/ A( I+ I$ ?2 o3 U
# `, Y% K/ ^" {& l6 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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