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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/ }, ]$ o1 o/ O$ V* D* w
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。8 {+ t$ j+ n/ t ?: z9 F* a: {6 _
$ c, h5 Y4 e+ }
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。2 e: ?9 U( ]* C% s2 d
T S- p% l2 B4 Y% f5 R5 o; I# |% A 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。- G: f6 Z7 I) e
7 o9 S( {9 U; h* G3.2.1液压缸工作压力的确定
6 F! G; v6 G! e; i1 K) J2 [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。/ e6 |' ]0 q' z) y5 u; ~
+ S; M8 V: F: M) J表3.2 液压缸的公称压力(单位:MPa,GB7938-87)8 a0 O: E0 Y# r2 F; R, B# O \
' R. c! ^6 [+ t) ~2 F/ F; A' q- e! Y3 R
0.63
1 Q* g* ]& T% j: S4 N: S% i 1.0
0 Q5 d- o) F M 1.6
" e1 R+ |; Y- t2 @ 2.5- u8 |- G4 i7 P7 l6 v$ U! u
4.0, ^* t X$ V7 p
6.3
* l/ V, T9 ~6 C1 G$ T; @0 e 10.0* f- p. a9 N- s1 a4 c3 X
16.0" O0 y, n* q6 ]
25.0
% q( A& A# P+ \+ V* B/ }% M 31.5
4 B4 l. y+ l% W0 V7 w3 H 40.0& Z m$ h# M8 c) P/ ]6 [- l
& l- W" J- T* k5 I. b
! Y& r X$ Z* S0 {+ T
! [, |8 B3 `) I' ~+ w$ K$ ?! G2 B6 c7 G: V( B0 p1 ]3 C0 n
表3.3 各类液压设备常用的工作压力(单位:MPa)( x$ U7 v" H$ Z1 y3 X
6 u" n& R$ U2 e
设备类型 , j& A$ A' n7 c* Z
一般机床 9 F) ~% q: q3 T+ |( t9 L* w. n' w) }
一般冶金设备2 ?" ^0 S5 L% G; n/ T! |
农业机械、
/ _& p$ a, w: G: }9 N, n3 t1 X6 q
$ T2 C7 W0 u1 ?7 e8 ?小型工程机械5 ]: M. k% u! @
液压机、重型机械、轧机压下、6 J" U* K' e G$ j
3 K4 f: [* `& z1 h) G) V! y5 d1 f
起重运输机械
: }% S, n/ J" Y$ U) u8 x( L/ }
# ?' _6 y5 ~9 o4 W工作压力(MPa)
e1 j8 c. [# W: B% I/ o- [ 1~6.3& ]; p7 W0 T; L4 ^5 e9 h( u) j; d5 c0 i
6.3~16+ y# M4 }1 M4 t
10~16
, g/ i) N' z" r1 i$ }' L 20~322 x7 B, Z% G1 p4 J9 }$ @; `6 v
/ l4 o5 a/ t, e6 `) [4 O8 E# Z6 m
7 g7 ^; X: I; {: @ r/ e' [7 a* m ) y# k7 U m* y8 P5 I
3.2.2液压缸主要尺寸的确定
' K0 `3 `" T7 ~7 G; A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), m8 G2 s, c( {- a$ y
; u% I3 p" j3 @, y' K (3.14)
8 x4 N, A9 N7 h/ H# r/ e) v1 x+ u D- ]0 {# u7 [; m
有杆腔进油并不考虑机械效率时,由式(3.6)可得3 S- n- D; ]( T5 x ~
, m" G! r; N- y. ~
(3.15)
- G* N6 k! [/ k- y. ^
s( B! S& t* `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
/ C, x( \! M$ _ _" X2 i: q1 D0 q; C% F0 {) R
(3.16)
/ i5 I( S$ s" c/ W8 p/ r( R: k3 K0 w# ~6 F
有杆腔进油时:
# E- W8 q8 v7 Y4 {
! c e1 e. }9 ?0 ]/ J (3.17), z% H$ {2 T @" \4 x$ U/ A
0 @8 s/ g4 \- z+ C0 ?
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2 v! ?4 g, ]0 W& p
) B8 _4 {$ t! |
(3.18)
% w4 h9 {) [+ a3 Q
3 ] |7 Y2 l1 p0 c8 ^! {, ?推荐液压缸的速度比如表3.5所示。
$ A1 Y7 o7 n7 n: {# J! n1 j) ^7 u& F) z6 [: l" J1 \" G* k
7 t: T- n4 Z6 `
1 s! o- R7 i/ R+ T表3.4 液压缸工作压力与活塞杆直径
6 T4 m2 X# R( R+ g' X5 D$ \) E, p/ v( X1 T
液压缸工作压力P(MPa)
0 m* Q7 A9 F' o8 V H £5% E7 J0 V8 f9 p- X& Z& m* N/ W
5~7
8 z+ n' P2 k/ O& p6 s >76 O* h- Q9 m: T2 ~5 ?# F
# W9 N; L; ?5 j& ^ L& t# z9 G' B
推荐活塞杆直径3 W- j+ {2 F+ k B
(0.5~0.55)D- x+ f1 w) x# ?5 Y
(0.6~0.7)D
3 z/ j7 {+ v2 e, @; c* | 0.7D: \- a& j9 R' a- f* E
2 i+ [4 e; I+ T. N: Q/ \* l) k8 ~
# Z7 T- Z$ A* F
* T! x! w0 o) f, |9 A/ P
/ j& B5 ]+ c8 p# n表3.5 液压缸往复速度比推荐值
7 i/ p' ^4 S# J7 U) e5 k5 `' N0 g% M: d
液压缸工作压力P(MPa); t3 c" C w- v
£10' a) j0 f d: n; `. c% }
1.25~20
- S; X9 J& }% W$ {2 R. T >20
, ?' J3 |; Y' s+ C4 Z
' [7 G; W N: M. L( E往复速度比y- m6 c0 @9 q' m5 Q
1.33
# p, C; i& I, C! s. e2 p 1.46~2; L$ n* b$ d4 [2 ~
2
+ w) n( B1 P5 }0 w+ p6 P
5 w2 ~0 a1 f4 a b- h! E! l" \2 l6 _/ W% h
/ U9 O8 ~# h6 r$ a% v! Z( L
* E! h/ l+ ?0 O' Y5 k* D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》。
; `: Y9 K+ g% I$ C# [ E* A4 f
7 f2 X* @5 \+ M2 }9 I5 `3 d; n: L8 I4 R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 O" a3 c4 X/ P
$ |1 \/ {& f( X9 f8 }# Y4 g
3.2.3液压缸的校核
5 Z* o# w2 ~# h: d2 Z. X. S3.2.3.1缸筒壁厚的验算
. ]. p$ J2 O- n" x) T0 N2 o. l @0 O6 I1 |! ]4 y. b6 `; f" I0 W
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6 ^& M$ }2 A0 Y: {
8 u# o" L3 ]- x6 p6 h6 Q (3.19)
! V& o. ~7 L$ s/ W: K, J/ q
) r! A$ v" f+ ]% k- U当d/D³0.3时,可用下式校核缸筒壁厚* g" z* a- e& u2 K1 P& F
8 P/ ]# |! I8 t8 L4 D' A# g
(3.20)3 C, q( i% c: b- l$ {8 k
: T5 r3 J4 W6 ?0 Y4 o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
3 v' a5 ^" w/ H/ k& P9 P
! ?" h: o* Q+ z; ~9 l. \ (3.21)& ?% r- [7 U& ~& m% Z( i& F4 A
6 H' e7 @. \6 i: \
式中: ----缸筒内的最高工作压力
) }# Q$ C2 R A+ A% C
9 t3 W& v8 B; T+ C ——缸筒材料的许允应力% {& |6 ?4 z3 M
9 g# Z+ F! I1 [
3.2.3.2液压缸稳定性验算
7 w3 P8 E. e- Q( q$ p, q) {: b
" Q/ S. E% p1 L# _) k( c 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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