液压缸设计规范

1、2吕目录一、液压缸的基本参数1、液压缸内径及活塞杆外径尺寸系列2、液压缸行程系列(GB2349-1980)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、液压缸的安装联接部分(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、液压缸的基本参数320040001.1液压缸内径及活塞杆外径尺寸系列8101216202532405063

2、80(90)100(110)125（140）160（180）200220（250）(280)320(360)400450500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)456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360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（GB23491980)1.2.1第一系列255080100125160200250GB/T2348-1993)1.1.1液压缸内径系列（5006308001000125

3、01600200025003204001.2.1第二系列406390110140180220280360450550700900110014001800220028003600二、液压缸的类型和安装办法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2.2.2对活塞式螺纹联接在梁上三、液压缸主要零件的结构、材料、技术要求3.1缸体A焊接缸头缸底等，采用35钢粗加工后调质B一般情况采用45钢HB241285CDD采用ZG31057D球墨铸铁（江东厂采用）QT507E无缝纲管调皿35号

4、45号）3.1.2缸体技术要求A内径H8H9精度粗糙度（垳磨B内径圆度O9D11级圆柱度8级3.1.1缸体材料3.2缸盖（导向套）aD110MPaaD120MPaaD100MPaaD80D90MPaaD110MPa）3.2.1缸盖材料A可选35,45号锻钢BODOZG35,ZG45铸钢CODOHT200HT300HT350铸铁D当缸盖又是导向导时选铸铁3.2.2缸盖技术要求A直径d（同缸内径）等各种回转面（不含密封圈）圆柱度按09、A直径d（同缸内径）等各种回转面（不含密封圈）圆柱度按09、10、11级精度BOODODO公差0.03mmC与油缸的配合端面皿7级D导向面表面粗糙度13.2.4活塞

5、头（耐磨）A材料灰铸铁HT200HT300B技术要求外径D（缸内径）与内孔D1D0外径D的圆柱度09、10、端面与内孔D1DDO7级C活塞头与活塞杆的联接方式按图3形式.2.3联接形式多种可按图钢35、7、8级11级45D活塞头与缸内径的密封方式柱寒缸40MPa以下V型组合移动部分活塞缸32MPa以下用Yx型移动部分静止部分32MPa以下用“0“型.2.5活塞杆A端部结构按江东厂常用结构图17、18B活塞杆结构空心杆实心杆活塞缸Yx移动部分COO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HB229285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

6、两外圆为0.01mm端面皿7级6.3X0.05mm)工作表面粗糙度（江东镀铬深度渡后抛光3.2.6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表面粗糙度B活塞杆的密封与防尘柱塞缸V型组合移动部分（静止密封）“0”型防尘，毛毡圈（江东常用）3.2.7液压缸缓冲装置多路节流形式缓冲参考教科书3.2.8排气装置采用排气螺钉1514斗T%打要胎WW8-44HRCWCrl3瘢：枫1123.2.9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

7、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杆径数和主要尺寸如推力速度作用时间内径行程注：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FOODA液压缸单杆、活塞和柱塞缸推力F液压缸的输出按负载1F=PAD103111P-工作压皿MPa)(按工作母机选定液压机选25MPa)1FDOODkN)1ADOOOOOOOOODDDD1ADnD2/41DD0000DmDBD单

8、杆活塞缸的拉力F2FDPAD102223PDOODOD2MPaD液压缸的拉力按拉FD0D002(kND负载ADOOOODDDD2ADn(D2D2d2D/4DD0000DmDF决定dDOOOOODm)A液压缸的作用面积m2Q42.2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5=60q/A25活塞外伸速度（m/minQq.,进入液压缸流量（ms）有时流量用L/min表示AJ活塞的作用面积（单杆活塞杆缩入时的速度匕=60旺/a2匕活塞的缩小速度。q流量。进入液压缸的流量（A2=p（D2Dd2）/42D活塞直径（mQd活塞杆直径（mQ液压缸的作用时间t二u/q中二As

9、/q、.t液压缸的作用时间（u液压缸的容积（m2Q(m/minQm3/sQ可用sQm3Q活塞杆伸出时活塞杆缩入时S液压缸的行程（q,进入液压缸的流量A=(/4)D2A=(D2Qd2)/4m)(看1.2.1和1.2.2)(ms)4.3液压缸主要几何尺寸的计算。4.3.1液压缸内径D的计算AU根据负载大小选定系统压力表计算(D，d，S)DD=3.57X10-2yF7PD液压缸内径口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液压缸内径口m）二进入液压缸的流量口m3/s）u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

10、按内径尺寸系列圆整为标准值。432活塞杆直径d的计算AU根据速度比的要求来计算d1.1.1缸筒当杆受拉力：d=(0.3U0.5)Dd=Dd活塞杆直径口m）D油缸直径（内）（m）速度比=v/v=D2/（D2Dd2）21、匕.活塞杆缩入速度m/minU活塞杆伸出速度m/min速度比关系：1151251331462D036D045D05D056D071D选用速度比的方法。（也可以是工作机要求）工作压力p/MPaD1012.5D20D20速度比1331.46D22BDOOOOd按强度要求计算按简单的拉压强度计算dd357Xj_：为许用应力100-120MPa（碳钢）F活塞杆输出力Dd计算出以后按1.1

11、.2圆整为标准数另一确定活塞杆的方法：当杆受压力：d=(05U0.55)D(PD5MPa).0MPa)/n(安全系d=(0.6U0.7)D(5MPDPDd=0.7D(PD7MPa)必要时活塞杆的直径d按下式进行强度校核：DMJ4F/H回F液压缸的负载活塞杆材料许用应力=b(抗拉强度数=1.4)433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：缸壁、油口直径、缸底缸头厚度等。4410000：A当D/dD16时，按薄壁筒计算：DPD/2y0000(m)Py试验压力(MPa)当工作压力D16MPa时P=15py当工作压力D16MPa时Y=125py0体材料的许用应力MPa

12、)按抗拉强0：=疔b/nb门占=3.5口5一般取5锻钢=100D120MPa铸钢=100D110MPa球墨铸铁=80D90MPa铸铁=60MPa钢管=100D110MPa推荐再校核按工程机械PD16MPa无缝管20号,PD16MPa无缝管45号缸径PD16MPa20MPa25MPa31.5MPa40505050545060606063.5637676838380959510210290108108108114100121121121127110133133133140125146146146152140168168168168160194194194194(以能量为判据)第三强度(以最大切应力

13、为判据)180219219219219200245245245245重型机械无缝管45号PD16MPa缸内径3240506080100125150180200缸外径52607585105120150180215240B.按中等壁厚当3.2DD/5D16=(PD/(23-P)+Cyy: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按厚壁筒计算对中、高压D/5D3.2塑性材料常用第四强度理论或如果知道缸外圆DJ内圆当材料为塑性材料时，按第四强度理论D。校核按第四强度理论o=V3D|/(D|D2)P16胡,Pv=125R：当选用无缝钢管时，计算的壁厚值应圆整为符合标准的

14、壁厚值（GB87131988）DU缸体外径的计算D1=D+2dDJ缸体外径（参见441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M油口最高流速do=O.ISDJu/u。上油口流速（m/minQu液压缸口直径（mQu活塞输出速度（m/minQD液压缸内径（mQu液压缸最大输出速度4.4.3缸底厚度计算(m/minQ无孔底h=0.433D._,耳7三有孔底h=0.433D._,ED；D工d0油口直径4.4.4缸头厚度计算13号A螺钉连接法兰，如图h=：EF；_dj工图nDodupOhh法兰厚度（F法兰受力总和（F=d2p/4+d密封环内径（d密封环外径（HP系统工作压力（q

15、附加密封力D0螺孔分布圆直径（d-匸密封环平均直径m)ND(d2h-d2)q/4mDmDPaDPaDmDmD（Pa）可按不同方法计算参考机械设计手册第法兰材料许用应力缸头联接形式多种，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/（D2-D2）12N)F液压缸输出最大推力（F=D2P/4TOC o 1-5 h zD缸内径（m）Pa)m)=07p系统最大工作压力D缸外径（m）D焊缝底径（2焊接效率如用角焊er=、2F/D丄hqh焊角宽度（m）BU螺栓联接的计算螺纹处的拉应力为=4kF/2d2iz螺

16、纹的切应力=KKFd0/O2d3Z合成应力on=J(a21十3t2恕1.3tWoK=125U1.5z为螺栓的个数K为螺纹拧紧系数静载荷时动载荷时K=25U4K=0.121K为螺纹内摩擦系数1d为螺纹内径1（m）当采用普通螺纹时d=d-1.0825t10d螺纹外径（m）0t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AU采用螺纹联接其危险截面（螺纹的退刀槽）处拉应力为=4KF/df如图切应力为=KiKFid0/O2dF合成应力为5=+肮勺OFJ液压缸输出拉力（N）F=（D2-d2Qp/4P液压系统压力Pad活塞杆直径m活塞杆材料许用应力Pa活=/ns螺纹处的拉应力