完整版液压缸设计规范

1、液压缸的设计计算 标准目录：-、液压缸的根本参数1、 液压缸内径及活塞杆外径尺寸系列2、 液压缸行程系列GB2349-198.二、液压缸类型及安装方式1、 液压缸类型2、 液压缸安装方式三、液压缸的主要零件的结构、材料、及技术要求1、 缸体2、 缸盖导向套3、 缸体及联接形式4、 活塞头5、 活寒杆6、 活塞杆的密封和防尘7、 缓冲装置8、 排气装置9、 液压缸的安装联接局部GB/T2878四、液压缸的设计计算1、 液压缸的设计计算部骤2、 液压缸性能参数计算3、 液压缸几何尺寸计算4、 液压缸结构参数计算5、 液压缸的联接计算一、液压缸的根本参数1.1 液压缸内径及活塞杆外径尺寸系列1.1.

2、1 液压缸内径系列(GB/T2348-1993)810121620253240506380(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 1820 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140160 180 200 220 250 280 320 360活塞杆连接螺纹型式按细牙,规格和长度查有关资料.1.2液压缸的行程系列(G

3、B2349- 1980)1.2.1 第一系列25 50 80 100 125 160 200 250 320 400500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 40001.2.2 第二系列40 63 90 110 140 180 220 280 360 450550700900110014001800220028003600二、液压缸的类型和安装方法2.1 液压缸的类型对江东机械公司而言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液压缸的安装方式对江东机械公司而言2.2.1 对柱塞式头部法兰螺纹联接在梁上2.2.2对活塞式三、液压

4、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r = 110MPaB 一般情况采用 45 钢 HB241 -285 r=120MPaC 铸钢采用 ZG310-57 r = 100MPaD球墨铸铁江东厂采用QT50- 7 T =80- 90MPaE无缝纲管调质35号45号 r=110MPa3.1.2 缸体技术要求A内径H8 H9精度粗糙度场磨B内径圆度0 911级 圆柱度 0 8级3.2 缸盖导向套3.2.1 缸盖材料A 可选35,45号锻钢B 可选用ZG35,ZG4潴钢C 可选用 HT200 HT300 HT350 铸铁D 当缸盖又是

5、导向导时选铸铁A直径d同缸内径等各种回转面不含密封圈圆柱度按0 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1 .£5 /D导向面外表粗糙度V1.3.3 联接形式多种可按图131.3.4 活塞头耐磨A材料灰铸铁HT200 HT300钢35、45B技术要求外径D缸内径与内孔D1/按7、8级外径D的圆柱度0 9、10、11级端面与内孔D1的,按7级C活塞头与活塞杆的联接方式按图3形式D活塞头与缸内径的密封方式柱寒缸40MPa以下V型组合移动局部活塞缸32MPa以下用Yx型移动局部静止局部32MPa以下用“ O 型1.3.5 活塞杆A端部结构按江东厂常用结

6、构图17、18B活塞杆结构空心杆 实心杆C材料实心杆35、45钢空心杆35、45无缝缸管D技术要求粗加工后调质HB229- 285可高频淬火HRC45 55外圆圆度° 公差按9、10、11级精度圆柱度G 按8级两外圆/为0.01mm端面,按7级工作外表粗糙度 江东镀铭深度0.05mm渡后抛光1.3.6 活塞杆的导向、密封、和防尘A导向套结构图9 江东常用导向杆材料可用铸铁、球铁导向套技术要求内径H8/f8、H8/f9外表粗糙度、/B活塞杆的密封与防尘柱塞缸V型组合移动局部移动局部活塞缸Yx静止密封防尘,毛毡圈江东常用1.3.7 液压缸缓冲装置多路节流形式缓冲参考教科书1.3.8 排气

7、装置采用排气螺钉L257 144. 726-精阖H触炖 mW8-44HRCWCrl3或；耨割1己1.3.9 液压缸的安装联接局部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液压缸安装可按图84液压缸的设计计算4.1 液压缸的设计计算部骤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4 . 1.4液压缸的性能验算4.2液压

8、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Fi液压缸的输出按负载F决定3Fi=PiAi X 10Pi-工作压力MPa 按工作母机选定液压机选 25MPaF 1推力kNA i活塞与柱塞的作用面积nfA i=兀 D2/4D 活塞直径nB单杆活塞缸的拉力F2F 2=PAX103p 2工作压力MPa液压缸的拉力按拉F 2液压拉力kN负载F'决定A 2-有杆腔面积itf22A 2=兀D-d /4d 活塞直径nd 一活塞杆直径ni4. 2.2液压缸的输由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 U =60 丫/ A2儿一活塞外伸速度m/minQ

9、y一进入液压缸流量m3/s有时流量用L/min表示A1活塞的作用面积m2B.单杆活塞杆缩入时的速度V2=60 y/ A2立活塞的缩小速度.m/minCy一流量.进入液压缸的流量 mHs可用A2= MD 2- d?/4D 活塞直径md 一活塞杆直径mC.液压缸的作用时间tt= MyAsat 一液压缸的作用时间sI液压缸的容积mJA 一液压缸的作用面积m2X 活塞杆伸由时A="4D 2冰活塞杆缩入时A= uD2- d2/4S 一液压缸的行程同看1.2.1和1.2.2Qy一进入液压缸的流量m3s4.3液压缸主要几何尺寸的计算.D,d,S4.3.1 液压缸内径D的计算A .根据负载大小选定系

10、统压力表计算DD = 3.57 X IO卿D液压缸内径mF一液压缸的推力kNP一选定的工作压力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DD液压缸内径m1一进入液压缸的流量mHs|一液压缸输由的速度m/min 注：无论采用哪种方法计算由的液压缸内径按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dd=Dd一活塞杆直径mD油缸直径内m小一速度比j/v产D2/ D 2 d2V活塞杆缩入速度m/minU.活塞杆伸由速度m/min速度比关系：巾 1.151.251.331.462D 0.36D0.45D0.5D0.56D 0.71D派

11、选用速度比的方法.也可以是工作机要求>202工作压力 p/MPa <10 12,5 20速度比 巾 1.331.462B.活塞直径d按强度要求计算按简单的拉压强度计算d33.57Xio-MT同同一为许用应力 100-120MPa 碳钢F 一活塞杆输生力X d计算由以后按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=0.30.5D当杆受压力：d=(0.5 0.55)D (P <5MPa) d=(0.60.7)D (5MP<PW7.0MPa)d=0.7D (P> 7MPa)必要时活塞杆的直径 d按下式进行强度校核：D>4F/naF一液压缸的负载4活

12、塞杆材料许用应力4=、(抗拉强度)/n(平安系数=1.4)4.3.3液压缸行程S确实定：根据工作机运动要求确定4.4 液压缸的结构参数的计算：缸壁、油口直径、缸底 、 缸头厚度等.4.4.1 缸壁厚度：8A.当D/ 6 A 16时,按薄壁筒计算：PyD/2同缸壁厚度(m)Py一试验压力(MPa)当工作压力w 16MPa时Py=1.5p当工作压力A 16MPa时Yy=1.25pd 一缸体材料的许用应力( MPa )按抗拉强度：0b= ffj/iijjI =3.5 5般取5锻钢=100 120MPa铸钢同=100110MPa球墨铸铁4=8090MPa铸铁=60MPa钢管=100 110MPa推荐再

13、校核按工程机械 P W16MPa无缝管20号,P> 16MPa无缝管45号缸径P< 16MPa20MPa25MPa31.5MPa40505050545060606063.5637676838380959510210290108108108114100121121121127110133133133140125146146146152140168168168168160194194194194180219219219219200245245245245重型机械无缝管45号P< 16MPa缸内径 32 40 506080100 125150180200缸外径 52 60 75 8

14、5 105 120 150 180 215 240B.按中等壁厚当 3.2W D/ 8 < 16加PyD/2.3 d-P y.+C肌强度系数 对无缝管少=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 .按厚壁筒计算对中、高压D/ 8 <3,2派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或如果知道缸外圆Di,内圆 D.校核按第四强度理论.=由附Db D2P < g以能量为判据第三强度以最大切应力为判据暂不使用Di = D-L73R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6 >

15、 D/2( + O.4PVV、同- 1. 3Py-1)(1.3DJ+0,4D2；DJ-D2p< ff Dj = Dcj+0,4PvLq 同一L3Py匕为试验压力当缸的额定压力R«16Mpa时,*=1或当缸的额定压力Pn16MpM,(,=1洲中选用无缝钢管时, 计算的壁厚值应圆整为符合标准的壁厚值(GB8713 1988)D.缸体外径的计算D产D+2 8D1一缸体外径参见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 D和油口最高流速 %而定d.= 0.13D师Uq 油 口 流速m/min小一液压缸口直径m|一活塞输由速度m/minD液压缸内径m.一

16、液压缸最大输出速度m/min 4.4.3 缸底厚度计算无孔底h=0.433D 师有孔底 h=0.433D,；D八D 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(I)Q f)/叫 p同图13号处头,d匚口 tluh法兰厚度mF法兰受力总和NF=也即/4 + X d2h- d2q /4d 密封环内径m心-密封环外径mP一系统工彳压力Paq附加密封力PaD0一螺孔分布圆直径m!而一密封环平均直径mLrd 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

17、螺栓联接两种A. 焊接联接计算采用对焊,焊缝拉应力为=4F/ WDi2D20 nF一液压缸输由最大推力NF= tD2P/4D一缸内径mp一系统最大工作压力PaD1一缸外径mD2焊缝底径m刀一焊接效率产0.7如用角焊h一焊角宽度mB.螺栓联接的计算螺纹处的拉应力为o=4kFZ 兀 dZ z螺纹的切应力1=K 1KFd 0Z0.2d31z合成应力% = * ：d + 3F饶 1,3Zgz为螺栓的个数K为螺纹拧紧系数静载荷时 K=1.2 51.5动载荷时K=2.54Ki为螺纹内摩擦系数K 1=0.12-1.0825tdi为螺纹内径m当采用普通螺纹时 di= d 0do螺纹外径rnjt螺纹的螺距mF一缸体螺丝处所受拉力Z一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o=4KF 1/412如图切应力为有K1KF 1do/0.2d13合成应力为g = J伊+ 3心aF1液压缸输由拉力NFi=tt D2-d 2 p