液压缸结构设计

1、第第3章章 液压缸液压缸与液压马达与液压马达 液 压 缸液 压 缸类型类型液 压 缸液 压 缸设计设计液 压 马液 压 马达达液 压 缸液 压 缸维护维护液 压 马液 压 马达 维 护达 维 护中北大学机械工程与自动化学院3.2 3.2 液压缸的设计液压缸的设计 液压缸是液压传动的执行元件，它和主机工作液压缸是液压传动的执行元件，它和主机工作机构有直接的联系，对于不同的机种和机构，液机构有直接的联系，对于不同的机种和机构，液压缸具有不同的用途和工作要求。设计液压缸需压缸具有不同的用途和工作要求。设计液压缸需要根据具体使用要求要根据具体使用要求选择结构类型选择结构类型，按负载情况、，按负载情况、

2、运动要求、最大行程等运动要求、最大行程等确定其主要工作尺寸确定其主要工作尺寸，进，进行强度、稳定性和缓冲行强度、稳定性和缓冲验算验算，最后再进行，最后再进行结构设结构设计计。3.2 液压缸的设计液压缸的设计第第3章章 液压缸液压缸与液压马达与液压马达 液 压 缸液 压 缸类型类型液 压 缸液 压 缸设计设计液 压 马液 压 马达达液 压 缸液 压 缸维护维护液 压 马液 压 马达 维 护达 维 护中北大学机械工程与自动化学院 负载负载/KN/KN5 55 510101010202020203030303050505050工作压工作压力力/MPa/MPa0.0.8 81 11.51.52 2 2

3、.52.53 33 34 44 45 55 53.2.1 3.2.1 工作压力的确定工作压力的确定3.2 3.2 液压缸的设计液压缸的设计表表 不同负载下的工作压力不同负载下的工作压力 根据工况要求、加工条件及液压元件来源等因素根据工况要求、加工条件及液压元件来源等因素综合考虑。综合考虑。第第3章章 液压缸液压缸与液压马达与液压马达 液 压 缸液 压 缸类型类型液 压 缸液 压 缸设计设计液 压 马液 压 马达达液 压 缸液 压 缸维护维护液 压 马液 压 马达 维 护达 维 护中北大学机械工程与自动化学院（一）（一）缸筒内径缸筒内径D3.2.2 3.2.2 液压缸主要尺寸的计算液压缸主要尺寸

4、的计算单杆缸无杆腔进油单杆缸无杆腔进油11122Fp Ap A22122()44Ddppp21211212144()Fd pFDppppp根据最大负载和工作压力根据最大负载和工作压力3.2 3.2 液压缸的设计液压缸的设计第第3章章 液压缸液压缸与液压马达与液压马达 液 压 缸液 压 缸类型类型液 压 缸液 压 缸设计设计液 压 马液 压 马达达液 压 缸液 压 缸维护维护液 压 马液 压 马达 维 护达 维 护中北大学机械工程与自动化学院222121212144()Fd pFDdppppp单杆缸有杆腔进油单杆缸有杆腔进油22121()44Ddppp21221Fp Ap A按国标圆整为标准尺寸

5、按国标圆整为标准尺寸液压缸内径标准系列液压缸内径标准系列 8、10、12、16、20、25、32、40、50、63、80、（、（90）、）、100、（、（110）、）、125、（、（140）、）、160、（、（180）、）、200、220、250、320、400、500、6303.2 3.2 液压缸的设计液压缸的设计1 1、按工作压力或设备类型确定、按工作压力或设备类型确定（2 2）活塞杆直径活塞杆直径d d表表3-1 3-1 液压缸工作压力与活塞杆直径液压缸工作压力与活塞杆直径工作压力工作压力(MPa(MPa) )5 55 57 77 7活塞杆直径活塞杆直径d d(0.5(0.50.55)D

6、0.55)D （0.60.60.70.7）D D0.7D0.7D表表3-2 3-2 设备类型与活塞杆直径设备类型与活塞杆直径设备类型设备类型 磨床、珩磨、磨床、珩磨、 研磨机研磨机插、拉、刨床插、拉、刨床钻、镗、铣床钻、镗、铣床d d(0.2(0.20.3)D0.3)D0.5D0.5D0.7D0.7D3.2 3.2 液压缸的设计液压缸的设计第第3章章 液压缸液压缸与液压马达与液压马达 液 压 缸液 压 缸类型类型液 压 缸液 压 缸设计设计液 压 马液 压 马达达液 压 缸液 压 缸维护维护液 压 马液 压 马达 维 护达 维 护中北大学机械工程与自动化学院2、依据单杆缸往复运动的速度比、依据

7、单杆缸往复运动的速度比222222214)41(vvvvvqDDdqDdDdD 活活塞塞杆杆直直径径表表3-3 3-3 液压缸往复速度比推荐值液压缸往复速度比推荐值工作压力工作压力MPaMPa101012.512.520202020V V1.331.331.461.46、2 22 2 活塞杆标准系列活塞杆标准系列: 4、5、6、8、10、12、14、16、18、20、22、25、28、32、36、40、45、50、55、63、70、80、90、100、110、125、140、160、180、200、220、250、280、320、360、400 3.2 3.2 液压缸的设计液压缸的设计第第3章

8、章 液压缸液压缸与液压马达与液压马达 液 压 缸液 压 缸类型类型液 压 缸液 压 缸设计设计液 压 马液 压 马达达液 压 缸液 压 缸维护维护液 压 马液 压 马达 维 护达 维 护中北大学机械工程与自动化学院2. 缸筒长度缸筒长度 缸筒长度由最大工作行程长度加上各种结构需缸筒长度由最大工作行程长度加上各种结构需要来确定，即：要来确定，即： 缸筒长度缸筒长度=最大工作行程最大工作行程+活塞宽度活塞宽度+活塞杆导活塞杆导向长度向长度+活塞杆密封长度活塞杆密封长度+其他长度其他长度活塞宽度活塞宽度:B=(0.6-1)D;活塞杆导向套长度活塞杆导向套长度: 当当D80mm,C=(0.6-1.0)

9、D， 当当D80mm,C=(0.6-1.0)d；活塞杆密封长度，由密封方式定。活塞杆密封长度，由密封方式定。3.2 3.2 液压缸的设计液压缸的设计第第3章章 液压缸液压缸与液压马达与液压马达 液 压 缸液 压 缸类型类型液 压 缸液 压 缸设计设计液 压 马液 压 马达达液 压 缸液 压 缸维护维护液 压 马液 压 马达 维 护达 维 护中北大学机械工程与自动化学院10D/ 时，为薄壁筒（无缝钢管时，为薄壁筒（无缝钢管）式中：式中：py 实验压力实验压力1.1.缸筒壁厚缸筒壁厚2Dpy3. 3. 强度校核强度校核bn n 安全系数安全系数 n = 3.551.25ypp 1.5ypp (16

10、)pMPa (16)pMPa p 缸的额定压力缸的额定压力 许用应力，许用应力，b 抗拉强度抗拉强度3.2 3.2 液压缸的设计液压缸的设计第第3章章 液压缸液压缸与液压马达与液压马达 液 压 缸液 压 缸类型类型液 压 缸液 压 缸设计设计液 压 马液 压 马达达液 压 缸液 压 缸维护维护液 压 马液 压 马达 维 护达 维 护中北大学机械工程与自动化学院 0.412 1.3yypDp 注意：圆整为标准壁厚注意：圆整为标准壁厚 10D / 时时，为厚壁筒为厚壁筒（铸造铸造）3.2 3.2 液压缸的设计液压缸的设计2.2.活塞杆强度校核活塞杆强度校核 Fd4 1 4b. 第第3章章 液压缸液

11、压缸与液压马达与液压马达 液 压 缸液 压 缸类型类型液 压 缸液 压 缸设计设计液 压 马液 压 马达达液 压 缸液 压 缸维护维护液 压 马液 压 马达 维 护达 维 护中北大学机械工程与自动化学院 式中：式中： d1螺栓底径螺栓底径 F 为液压缸负载；为液压缸负载； Z 为固定螺栓个数；为固定螺栓个数； k 为螺纹拧紧系数，为螺纹拧紧系数，k=1.251.5为螺栓材料许用应力为螺栓材料许用应力 =s/(1.2-2.5),s为材料的屈服极限。为材料的屈服极限。3 3、液压缸盖固定螺栓校核、液压缸盖固定螺栓校核液压缸盖固定螺栓直径按下式计算液压缸盖固定螺栓直径按下式计算： 15.2KFdZ3

12、.2 3.2 液压缸的设计液压缸的设计第第3章章 液压缸液压缸与液压马达与液压马达 液 压 缸液 压 缸类型类型液 压 缸液 压 缸设计设计液 压 马液 压 马达达液 压 缸液 压 缸维护维护液 压 马液 压 马达 维 护达 维 护中北大学机械工程与自动化学院3.2.3 液压缸的结构设计液压缸的结构设计3.2 3.2 液压缸的设计液压缸的设计第第3章章 液压缸液压缸与液压马达与液压马达 液 压 缸液 压 缸类型类型液 压 缸液 压 缸设计设计液 压 马液 压 马达达液 压 缸液 压 缸维护维护液 压 马液 压 马达 维 护达 维 护中北大学机械工程与自动化学院1. 缸筒与缸盖缸筒与缸盖法兰式：

13、法兰式：结构简单，结构简单，容易加工，也容易装容易加工，也容易装拆，但外形尺寸和重拆，但外形尺寸和重量都较大，常用于铸量都较大，常用于铸铁制的缸筒上。铁制的缸筒上。 3.2 3.2 液压缸的设计液压缸的设计第第3章章 液压缸液压缸与液压马达与液压马达 液 压 缸液 压 缸类型类型液 压 缸液 压 缸设计设计液 压 马液 压 马达达液 压 缸液 压 缸维护维护液 压 马液 压 马达 维 护达 维 护中北大学机械工程与自动化学院半环连接式半环连接式：它的缸筒壁部因它的缸筒壁部因开了环形槽而削弱了强度，为开了环形槽而削弱了强度，为此有时要加厚缸壁，它容易加此有时要加厚缸壁，它容易加工和装拆，重量较轻

14、，常用于工和装拆，重量较轻，常用于无缝钢管或锻钢制的缸筒上。无缝钢管或锻钢制的缸筒上。 螺纹连接式：螺纹连接式：缸筒端部结构复缸筒端部结构复杂，外径加工时要求保证内外杂，外径加工时要求保证内外径同心，装拆要使用专用工具，径同心，装拆要使用专用工具，它的外形尺寸和重量都较小，它的外形尺寸和重量都较小，常用于无缝钢管或铸钢制的缸常用于无缝钢管或铸钢制的缸筒上。筒上。 3.2 3.2 液压缸的设计液压缸的设计第第3章章 液压缸液压缸与液压马达与液压马达 液 压 缸液 压 缸类型类型液 压 缸液 压 缸设计设计液 压 马液 压 马达达液 压 缸液 压 缸维护维护液 压 马液 压 马达 维 护达 维 护

15、中北大学机械工程与自动化学院拉杆连接式：拉杆连接式：结构的通用性大，结构的通用性大，容易加工和装拆，但外形尺寸容易加工和装拆，但外形尺寸较大，且较重。较大，且较重。 焊接连接式：结构简单，尺寸小，焊接连接式：结构简单，尺寸小，但易出现焊接变形。但易出现焊接变形。 3.2 3.2 液压缸的设计液压缸的设计第第3章章 液压缸液压缸与液压马达与液压马达 液 压 缸液 压 缸类型类型液 压 缸液 压 缸设计设计液 压 马液 压 马达达液 压 缸液 压 缸维护维护液 压 马液 压 马达 维 护达 维 护中北大学机械工程与自动化学院2. 活塞与活塞杆活塞与活塞杆 活塞一般用耐磨铸铁制成，活塞杆则不论活塞一

16、般用耐磨铸铁制成，活塞杆则不论是实心的还是空心的是实心的还是空心的,大多用钢料制成。大多用钢料制成。3.2 3.2 液压缸的设计液压缸的设计第第3章章 液压缸液压缸与液压马达与液压马达 液 压 缸液 压 缸类型类型液 压 缸液 压 缸设计设计液 压 马液 压 马达达液 压 缸液 压 缸维护维护液 压 马液 压 马达 维 护达 维 护中北大学机械工程与自动化学院圆柱形环隙式缓冲装置圆柱形环隙式缓冲装置圆锥形环隙式缓冲装置圆锥形环隙式缓冲装置3. 缓冲装置缓冲装置 液压缸中的缓冲装置是利用活塞或缸筒在其行程终液压缸中的缓冲装置是利用活塞或缸筒在其行程终端时在活塞和缸盖之间封住一部分油液端时在活塞和

17、缸盖之间封住一部分油液, ,强迫它从小孔强迫它从小孔或细缝中挤出或细缝中挤出, ,以产生很大的阻力以产生很大的阻力, ,逐渐减慢运动速度逐渐减慢运动速度, ,达到避免活塞和缸盖相互撞击的目的。达到避免活塞和缸盖相互撞击的目的。3.2 3.2 液压缸的设计液压缸的设计第第3章章 液压缸液压缸与液压马达与液压马达 液 压 缸液 压 缸类型类型液 压 缸液 压 缸设计设计液 压 马液 压 马达达液 压 缸液 压 缸维护维护液 压 马液 压 马达 维 护达 维 护中北大学机械工程与自动化学院可变节流槽式可变节流槽式 缓冲装置缓冲装置 可调节流孔式可调节流孔式 缓冲装置缓冲装置3.2 3.2 液压缸的设

18、计液压缸的设计第第3章章 液压缸液压缸与液压马达与液压马达 液 压 缸液 压 缸类型类型液 压 缸液 压 缸设计设计液 压 马液 压 马达达液 压 缸液 压 缸维护维护液 压 马液 压 马达 维 护达 维 护中北大学机械工程与自动化学院4. 排气装置排气装置 液压缸在安装过程中或长时间停放重新工作时，液压液压缸在安装过程中或长时间停放重新工作时，液压缸里和管道系统中会渗入空气，为了防止执行元件出现缸里和管道系统中会渗入空气，为了防止执行元件出现爬行，噪声和发热等不正常现象，需把缸中和系统中的爬行，噪声和发热等不正常现象，需把缸中和系统中的空气排出。空气排出。3.2 3.2 液压缸的设计液压缸的设计第第3章章 液压缸液压缸与液压马达与液压马达 液 压 缸液 压 缸类型类型液 压 缸液 压 缸设计设计液 压 马液 压 马达达液 压 缸液 压 缸维护维护液 压 马液 压 马达 维 护达 维 护中北大学机械工程与自动化学院5.6.1 5.6.1 间隙密封间隙密封：它依靠运动件间的微小间隙来防它依靠运动件间的微小间隙来防止泄漏。它的结构简单