液壓油缸的設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟

1、液壓缸是液壓傳動(dòng)的執(zhí)行元件，它和主機(jī)工作機(jī)構(gòu)有直接的聯(lián)系， 對(duì)于不同的機(jī) 種和機(jī)構(gòu)，液壓缸具有不同的用途和工作要求。因此，在設(shè)計(jì)液壓缸之前，必須 對(duì)整個(gè)液壓系統(tǒng)進(jìn)行工況分析，編制負(fù)載圖，選定系統(tǒng)的工作壓力(詳見(jiàn)第九章), 然后根據(jù)使用要求選擇結(jié)構(gòu)類(lèi)型， 按負(fù)載情況、運(yùn)動(dòng)要求、最大行程等確定其主 要工作尺寸，進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定性和緩沖驗(yàn)算，最后再進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)一覽旗下液壓英才網(wǎng)資深顧問(wèn)理工分析有以下幾大要點(diǎn)：1.液壓油缸的設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟(1)選擇液壓缸的類(lèi)型和各部分結(jié)構(gòu)形式。(2)確定液壓缸的工作參數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸。(3)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度的計(jì)算和校核。(4)導(dǎo)向、密封、防塵、排氣和緩沖等裝置的設(shè)計(jì)。(

2、5)繪制裝配圖、零件圖、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。(液壓招聘)下面只著重介紹幾項(xiàng)設(shè)計(jì)工作。2.計(jì)算液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸主要有三個(gè)：缸筒內(nèi)徑D、活塞桿外徑d和缸筒長(zhǎng)度L。(1)缸筒內(nèi)徑Do液壓缸的缸筒內(nèi)徑D是根據(jù)負(fù)載的大小來(lái)選定工作壓力或往返運(yùn)動(dòng)速度比，求得液壓缸的有效工作面積，從而得到缸筒內(nèi)徑D,再?gòu)腉B2348 80標(biāo)準(zhǔn)中選取最近的標(biāo)準(zhǔn)值作為所設(shè)計(jì)的缸筒內(nèi)徑。根據(jù)負(fù)載和工作壓力的大小確定 D ：以無(wú)桿腔作工作腔時(shí)以有桿腔作工作腔時(shí)一D=慳Jd)(4-33)式中：pI為缸工作腔的工作壓力，可根據(jù)機(jī)床類(lèi)型或負(fù)載的大小來(lái)確定；Fmax為最大作用負(fù)載。活塞桿外徑d?；钊麠U外徑d通常先從滿足速度或速

3、度比的要求來(lái)選擇，然后再校核具結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性。若速度比為 入y則該處應(yīng)有一個(gè)帶根號(hào)的式子：（4-34）也可根據(jù)活塞桿受力狀況來(lái)確定，一般為受拉力作用時(shí)，d=0.30.5D。受壓力作用時(shí): pI<5MPa 時(shí)，d=0.5 0.55D 5MPa<pI<7MPa 時(shí)，d=0.6 0.7DpI>7MPa 時(shí),d=0.7D （3）缸筒長(zhǎng)度L。缸筒長(zhǎng)度L由最大工作行程長(zhǎng)度加上各種結(jié)構(gòu)需要來(lái)確定，即:L=l+B+A+M+C 式中：l為活塞的最大工作行程；B為活塞寬度，一般為（0.6-1）D;A為活塞桿導(dǎo) 向長(zhǎng)度，?。?.6-1.5）D;M為活塞桿密封長(zhǎng)度，由密封方式定；C為其他長(zhǎng)度

4、。般缸筒的長(zhǎng)度最好不超過(guò)內(nèi)徑的 20倍。另外，液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸還有最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H （4）最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定。圖4-19油缸的導(dǎo)向長(zhǎng)度當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到導(dǎo)向套滑動(dòng)面中點(diǎn)的距離稱(chēng)為最小導(dǎo) 向長(zhǎng)度H（如圖4-19所示）。如果導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)小，將使液壓缸的初始撓度 （間隙引 起的撓度）增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。K一隔套 對(duì)于一般的液壓缸，具最小導(dǎo)向長(zhǎng)度應(yīng)滿足下式:Hl> L/20+D/2 （4-35）式中：L為液壓缸最大工作行程（m）;D為缸筒內(nèi)徑（m）。一般導(dǎo)向套滑動(dòng)面的長(zhǎng)度 A,在D<80mm時(shí)取A=(0.6-1.0)D,在D>

5、;80mm時(shí) 取A=(0.6-1.0)d ;活塞的寬度B則取B=(0.6-1.0)D。為保證最小導(dǎo)向長(zhǎng)度，過(guò)分 增大A和B都是不適宜的，最好在導(dǎo)向套與活塞之間裝一隔套 K,隔套寬度C由所需的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度決定，即：C=H- 2(4-36)采用隔套不僅能保證最小導(dǎo)向長(zhǎng)度，還可以改善導(dǎo)向套及活塞的通用性。3 .強(qiáng)度校核？對(duì)液壓缸的缸筒壁厚 公活塞才f直徑d和缸蓋固定螺栓的直徑，在 高壓系統(tǒng)中必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。(1)缸筒壁厚校核。缸筒壁厚校核時(shí)分薄壁和厚壁兩種情況，當(dāng)D/ 610為薄壁， 壁厚按下式進(jìn)行校核：A =ptD/2 田(4-37)式中：D為缸筒內(nèi)徑；pt為缸筒試驗(yàn)壓力，當(dāng)缸的額定壓力 pn0

6、16MPa時(shí)，取 pt=1.5pn , pn為缸生產(chǎn)時(shí)的試驗(yàn)壓力；當(dāng)pn>16MPa時(shí)，取pv=1.25 pn;田為缸筒材料的許用應(yīng)力，0- = o- b/n,為材料的抗拉強(qiáng)度, n為安全系數(shù)，一般取n=5 當(dāng)D/« 10時(shí)為厚壁，壁厚按下式進(jìn)行校核:(4-38)在使用式(4-37)、式(4-38)進(jìn)行校核時(shí)，若液壓缸缸筒與缸蓋采用半環(huán)連接，6應(yīng)取缸筒壁厚最小處的值。(2)活塞桿直徑校核?；钊麠U的直徑 d按下式進(jìn)行校核：戶(hù)ddb (4-39)式中：F為活塞桿上的作用力；田為活塞桿材料的許用應(yīng)力，田=(7 b/1.4。(3)液壓缸蓋固定螺栓直徑校核。液壓缸蓋固定螺栓直徑按下式計(jì)算

7、：口2協(xié)1?dXMH 4-40)式中：F為液壓缸負(fù)載；Z為固定螺栓個(gè)數(shù)；k為螺紋擰緊系數(shù)，k=1.121.5,(T s/(1.22.5),(T為材料的屈服極限4 .液壓缸穩(wěn)定性校核？活塞桿受軸向壓縮負(fù)載時(shí)，其直徑d 一般不小于長(zhǎng)度L的 1/15。當(dāng)L/d >15寸，須進(jìn)行穩(wěn)定性校核，應(yīng)使活塞桿承受的力F不能超過(guò)使它保持穩(wěn)定工作所允許的臨界負(fù)載 Fk,以免發(fā)生縱向彎曲，破壞液壓缸的正常工作。 Fk的值與活塞桿材料性質(zhì)、截面形狀、直徑和長(zhǎng)度以及缸的安裝方式等因素有 關(guān)，驗(yàn)算可按材料力學(xué)有關(guān)公式進(jìn)行。5 .緩沖計(jì)算？液壓缸的緩沖計(jì)算主要是估計(jì)緩沖時(shí)缸中出現(xiàn)的最大沖擊壓力，以便用來(lái)校核缸筒強(qiáng)度、

8、制動(dòng)距離是否符合要求。緩沖計(jì)算中如發(fā)現(xiàn)工作腔中的液 壓能和工作部件的動(dòng)能不能全部被緩沖腔所吸收時(shí)，制動(dòng)中就可能產(chǎn)生活塞和缸 蓋相碰現(xiàn)象。液壓缸在緩沖時(shí)，緩沖腔內(nèi)產(chǎn)生的液壓能 E1和工作部件產(chǎn)生的機(jī)械能E2分別 為：E1=pcAclc (4-41) 1E2=ppAplc+ 2 mV2-Fflc (4-42)式中：pc為緩沖腔中的平均緩沖壓力；pp為高壓腔中的油液壓力；Ac、Ap為 緩沖腔、高壓腔的有效工作面積；Lc為緩沖行程長(zhǎng)度；m為工作部件質(zhì)量；v0 為工作部件運(yùn)動(dòng)速度；Ff為摩擦力。式(4-42)中等號(hào)右邊第一項(xiàng)為高壓腔中的液壓能，第二項(xiàng)為工作部件的動(dòng)能，第 三項(xiàng)為摩擦能。當(dāng)E1=E2時(shí)，工

9、作部件的機(jī)械能全部被緩沖腔液體所吸收，由 上兩式得：Pc=E2/Aclc (4-43)如緩沖裝置為節(jié)流口可調(diào)式緩沖裝置，在緩沖過(guò)程中的緩沖壓力逐漸降低，假定緩沖壓力線性地降低，則最大緩沖壓力即沖擊壓力為：Pcmax=Pc+m)02/2Aclc (4 -44)如緩沖裝置為節(jié)流口變化式緩沖裝置，則由于緩沖壓力Pc始終不變，最大緩沖壓力的值如式(4-43)所示。6 .液壓缸設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題？液壓缸的設(shè)計(jì)和使用正確與否，直接影響到它的 性能和易否發(fā)生故障。在這方面，經(jīng)常碰到的是液壓缸安裝不當(dāng)、 活塞桿承受偏 載、液壓缸或活塞下垂以及活塞桿的壓桿失穩(wěn)等問(wèn)題。所以，在設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)， 必須注意以下幾點(diǎn)：(

10、1)盡量使液壓缸的活塞桿在受拉狀態(tài)下承受最大負(fù)載，或在受壓狀態(tài)下具有良 好的穩(wěn)定性考慮液壓缸行程終了處的制動(dòng)問(wèn)題和液壓缸的排氣問(wèn)題。缸內(nèi)如無(wú)緩沖裝置 和排氣裝置，系統(tǒng)中需有相應(yīng)的措施，但是并非所有的液壓缸都要考慮這些問(wèn)題。 (3)正確確定液壓缸的安裝、固定方式。如承受彎曲的活塞桿不能用螺紋連接， 要用止口連接。液壓缸不能在兩端用鍵或銷(xiāo)定位。 只能在一端定位，為的是不致 阻礙它在受熱時(shí)的膨脹。如沖擊載荷使活塞桿壓縮。定位件須設(shè)置在活塞桿端， 如為拉伸則設(shè)置在缸蓋端。(4)液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)需根據(jù)推薦的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡可能做 到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、加工、裝配和維修方便。(5)在保證能滿足

11、運(yùn)動(dòng)行程和負(fù)載力的條件下，應(yīng)盡可能地縮小液壓缸的輪廓尺 寸。(6)要保證密封可靠，防塵良好。液壓缸可靠的密封是其正常工作的重要因素。如泄漏嚴(yán)重，不僅降低液壓缸的工作效率，甚至?xí)蛊洳荒苷９ぷ?如滿足不了負(fù)載力和運(yùn)動(dòng)速度要求等)。良好的防塵措施，有助于提高液壓缸的工作壽命。 液壓英才網(wǎng)資深顧問(wèn)理工總結(jié)，液壓缸的設(shè)計(jì)內(nèi)容不是一成不變的， 根據(jù)具體的 情況有些設(shè)計(jì)內(nèi)容可不做或少做， 也可增大一些新的內(nèi)容。設(shè)計(jì)步驟可能要經(jīng)過(guò) 多次反復(fù)修改，才能得到正確、合理的設(shè)計(jì)結(jié)果。在設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)，正確選擇液 壓缸的類(lèi)型是所有設(shè)計(jì)計(jì)算的前提。在選擇液壓缸的類(lèi)型時(shí)，要從機(jī)器設(shè)備的動(dòng) 作特點(diǎn)、行程長(zhǎng)短、運(yùn)動(dòng)性能等要求出發(fā)，同時(shí)還要考慮到主機(jī)的結(jié)構(gòu)特征給液 壓缸提供的安裝空間和具體位置。如：機(jī)器的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)