液压缸培训资料

1、液压缸的设计计算规范一、液压缸的基本参数1.1液压缸内径及活塞杆外径尺寸系列1.1.1液压缸内径系列（GB/T2348-1993）8 10 12 16 20 25 3240 50 63 80 （90） 100 （110） 125 （140） 160 （180） 200 220 （250） （280） 320 （360） 400 450 500括号内为优先选取尺寸1.1.2活塞杆外径尺寸 系列（GB/T2348-1993）4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180

2、 200 220 250 280 320 3601.1.3活塞杆连接螺纹型式一般按细牙设计，规格和长度查有关资料或计算。1.2液压缸的行程系列（GB23491980）1.2.1第一系列 25 50 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 40001.2.1第二系列 40 63 90 110 140 180 220 280 360 450 550 700 900 1100 1400 1800 2200 2800 36001.2.3按用户要求进行设计（核算活塞杆的压杆稳定性）二、液压缸的类型和

3、安装办法2.1液压缸的类型2.1.1双作用式活塞式液压缸2.1.2单作用式柱塞式液压缸2.2液压缸的安装方式见样本三、液压缸主要零件的结构、材料、技术要求3.1缸体3.1.1缸体材料 A焊接缸头缸底等， 采用35钢 粗加工后调质 许用应力取110MPa B一般情况 采用45钢 HB241285 120MPa C铸钢 采用ZG31057 100MPa D无缝纲管调质（35号 45号） 110MPaE 合金钢（27SiMn等）3.1.2缸体技术要求A内径 H8 H9 精度 粗糙度（ 垳磨 ）B内径圆度 911级 圆柱度 8级 3.2导向套 3.2.1导向套材料（根据压力等级及受力情况选择） A可选

4、35,45号锻钢 B可选用ZG35,ZG45铸钢 C可选用HT200 HT300 HT350铸铁 3.2.2导向套技术要求A直径d(同缸内径)等各种回转面(不含密封圈)圆柱度按 9 、10 、11 级精度B内外圆同轴度 公差0.03mmC与油缸的配合端面按7级D导向面表面粗糙度密封沟槽3.2，配合面6.3，其余12.53.2.3导向套联接形式多种（看油缸类型及用户尺寸决定如：HSG系列、CD系列等）3.2.4活塞A材料HT300 钢35 、45 、合金钢（27SiMn等）B技术要求 支撑槽与内孔同轴度，按7、8级 端面与内孔D1的按7级 （看油缸类型如：HSG系列、CD系列等及用户尺寸决定）

5、D活塞与缸内径的密封方式 柱寒缸 40MPa以下V型组合 ，滑环 移动部分 活塞缸 32MPa以下用Yx型 滑环 移动部分 静止部分 32MPa以下用“O“型3.2.5 活塞杆 A 两端连接形式 （看油缸类型如：HSG系列、CD系列等及用户尺寸决定） B活塞杆结构空心杆 实心杆 C材料实心杆35、45钢 40cr空心杆35、45无缝缸管 D技术要求粗加工后调质HB248302 HB280-320可高频淬火HRC4555外圆圆度 公差按9、10、11级精度 圆柱度 按8级两外圆为0.01mm端面按7级工作表面粗糙度 < 渡后抛光3.2.6活塞杆的导向、密封、和防尘A（看油缸类型如：HSG系

6、列、CD系列等及用户尺寸决定） 导向：支撑环或铸件 导向套技术要求 内径H8/f8、H8/f9表面粗糙度 B活塞杆的密封与防尘 柱塞缸V型组合 滑环 移动部分 活塞缸Yx 滑环 移动部分 “O”型 （静止密封） 防尘圈3.2.7 液压缸缓冲装置节流形式缓冲固定缓冲3.2.8 排气装置采用排气螺钉3.2.9液压缸的安装联接部分的型式及尺寸可用螺纹联接（细牙） 油口部位可用法兰压板联接 油口部位4 液压缸的设计计算 4.1液压缸的设计计算步骤 4.1.1根据主机的运动要求定缸的类型选择安装方式 4.1.2根据主机的动力分析和运动分析确定液压缸的主要性能参数和主要尺寸 如推力速度 作用时间 内径 行

7、程 杆径 注：负载决定了压力。速度决定流量。 4.1.3根据选定的工作压力，和材料进行液压缸结构设计如缸体壁厚缸底厚度、结构、密封形式、排气、缓冲等 41.4 液压缸的性能验算4.2液压缸性能参数的计算 4.2.1液压缸的输出力 A液压缸单杆、活塞和柱塞缸推力F1（液压缸的输出按负载F决定） F1=P1A1×103 P1-工作压力（MPa）（按工作母机选定液压机选25MPa） F1推力（kN） A1活塞与柱塞的作用面积（） A1D2/4 D活塞直径（m）B）单杆活塞缸的拉力F2 F2P2A2×103 P2工作压力（MPa） 液压缸的拉力按拉 F2液压拉力（kN） 负载F决定

8、 A2有杆腔面积（） A2（D2d2）/4 D活塞直径（m） d活塞杆直径（m）42.2 液压缸的输出速度速度按主机要求决定再选择流量A. 单杆活塞缸或柱塞缸外伸时速度1=60q/A2 1活塞外伸速度（m/min） q进入液压缸流量(m³/s) 有时流量用L/min表示 A1活塞的作用面积（m²）B.单杆活塞杆缩入时的速度 2=60q/A2 2活塞的缩小速度。（m/min） q流量。进入液压缸的流量（m³/s）可用 A2=(D²d²)/4 D活塞直径（m） d活塞杆直径（m）C.液压缸的作用时间t t=/q=As/q t液压缸的作用时间（s）

9、液压缸的容积（m³） A液压缸的作用面积（m²） 活塞杆伸出时 A=(/4)D² 活塞杆缩入时 A=(D²d²)/4 S液压缸的行程（m） (看1.2.1和1.2.2) q进入液压缸的流量(m³/s)4.3 液压缸主要几何尺寸的计算。（D,d,S）4.3.1液压缸内径D的计算 A根据负载大小选定系统压力表计算D D=3.57×10-2F/P D液压缸内径（m） F液压缸的推力（kN） P选定的工作压力（MPa） B. 根据执行机构的速度要求和选定的液压泵流量来计算D D=8.74q/D液压缸内径（m）q进入液压缸的流量（m&

10、#179;/s）液压缸输出的速度 （m/min） 注：无论采用哪种方法计算出的液压缸内径按1.1.1缸筒内径尺寸系列圆整为标准值。4.3.2 活塞杆直径d的计算 A根据速度比的要求来计算d d=D(-1)/d活塞杆直径（m）D油缸直径（内）（m）速度比=v2/v1=D²/ (D²d²)2. 活塞杆缩入速度 m/min1. 活塞杆伸出速度 m/min 速度比关系： 1.15 1.25 1.33 1.46 2D 0.36D 0.45D 0.5D 0.56D 0.71D 选用速度比的方法。（也可以是工作机要求） 工作压力 p/MPa 10 12.520 20 速度比 1

11、.33 1.462 2B活塞直径d按强度要求计算 按简单的拉压强度计算 d3.57X10-2F/为许用应力 100-120MPa（碳钢） F活塞杆输出力 d计算出以后按1.1.2圆整为标准数另一确定活塞杆的方法： 当杆受拉力：d=(0.30.5)D 当杆受压力：d=(0.50.55)D (P5MPa) d=(0.60.7)D (5MPP7.0MPa) d=0.7D (P7MPa) 必要时活塞杆的直径d按下式进行强度校核： D4F/ F液压缸的负载 活塞杆材料许用应力 = b(抗拉强度)/n(安全系数=1.4)4.3.3 液压缸行程S的确定：根据工作机运动要求确定4.4 液压缸的结构参数的计算：

12、缸壁、油口直径、缸底、缸头厚度等。4.4.1缸壁厚度：A. 当D/16时，按薄壁筒计算：PyD/2 缸壁厚度 (m)Py试验压力（MPa）当工作压力16MPa时 Py=1.5p当工作压力16MPa时 Yy=1.25p缸体材料的许用应力（MPa）按抗拉强度：b= b/nb nb =3.55 一般取5 锻钢=100120MPa铸钢=100110MPa球墨铸铁=8090MPa铸铁=60MPa钢管=100110MPa推荐再校核按工程机械 P16MPa 无缝管20号，P16MPa无缝管45号缸径P16MPa20MPa25MPa31.5MPa40505050545060606063.56376768383

13、80959510210290108108108114100121121121127110133133133140125146146146152140168168168168160194194194194180219219219219200245245245245重型机械 无缝管45号 P16MPa缸内径 32 40 50 60 80 100 125 150 180 200缸外径 52 60 75 85 105 120 150 180 215 240B. 按中等壁厚 当3.2D/16=（PyD/(2.3-Py)）+C：强度系数 对无缝管=1C：计入壁厚公差及腐蚀的附加厚度，通常圆整到标准厚度值C

14、 按厚壁筒计算 对中、高压D/3.2 当材料为塑性材料时，按第四强度理论塑性材料常用第四强度理论D/2(-1.73Py-1）或如果知道缸外圆D1，内圆D。校核按第四强度理论 =3D12/（D12-D2)P（以能量为判据 ） 第三强度（以最大切应力为判据）暂不使用D1=D-1.73Py 当材料为脆性材料时（江东厂）按第二强度理论（以应变为判据） 第一强度理论（以最大拉应力）暂不使用脆性材料常用第二强度理论D/2(+0.4Py-1.3Py-1） =1.3D12+0.4D2D12-D2 p D1=D+0.4Py-1.3PyPy为试验压力当缸的额定压力Pn16Mpa时, Py=1.5Pn当缸的额定压力

15、Pn>16Mpa时, Py=1.25Pn 当选用无缝钢管时，计算的壁厚值应圆整为符合标准的壁厚值（GB87131988）D缸体外径的计算 D1=D+2 D1缸体外径 （参见4.4.1重型机械表 ）4.4.2 液压缸油口的直径计算 应根据活塞的最高运动速度和油口最高流速o而定。 do=0.13D/oo油口流速（m/min）do液压缸口直径（m）活塞输出速度（m/min）D液压缸内径 （m）液压缸最大输出速度 （m/min）4.4.3 缸底厚度计算无孔底 h=0.433DPy/有孔底 h=0.433DPyD/(D-do)d0油口直径4.4.4 缸头厚度计算A 螺钉连接法兰，如图 h=3F(D

16、o-dcp)/dcp 图13号h法兰厚度（m）F法兰受力总和（N）F=d²p/4 + (d²h- d²)q /4d 密封环内径（m）dH密封环外径（m）P系统工作压力（Pa）q附加密封力（Pa）D0螺孔分布圆直径（m）dcp密封环平均直径（m）法兰材料许用应力 (Pa)缸头联接形式多种，可按不同方法计算参考机械设计手册第4卷23193页4.5 液压缸的联接计算 4.5.1 缸盖连接计算 有多种缸底连接形式，常用焊接和螺栓联接两种A 焊接联接计算采用对焊，焊缝拉应力为=4F/（D1²-D2²） F液压缸输出最大推力（N）F=D²P/4

17、D缸内径（m） p系统最大工作压力（Pa） D1缸外径（m） D2焊缝底径 （m） 焊接效率 =0.7如用角焊=2F/D1hh焊角宽度 （m）B螺栓联接的计算 螺纹处的拉应力为 =4kF/²d²1 z螺纹的切应力=K1KFd0/0.2d³1z合成应力n=(2+32)1.3 z 为螺栓的个数K为螺纹拧紧系数 静载荷时 K=1.251.5 动载荷时 K=2.54K1为螺纹内摩擦系数 K1=0.12d1为螺纹内径 （m）当采用普通螺纹时d1= d0-1.0825td0螺纹外径 （m）t螺纹的螺距（m）F缸体螺丝处所受拉力Z螺栓数螺纹处的切应力4.5.2 活塞与活塞杆的联接计算 A采用螺纹联接其危险截面（螺纹的退刀槽）处拉应力为 =4KF1/d1² 如图切应力为 =K1KF1d0/0.