液压缸设计规范

1、. 液压缸 的设计计算 规范;. . 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

2、计算 ;. . 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 32 40 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 16

3、0 180 200 220 250 280 320 360 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（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 4000 1.2.1第二系列 40 63 90 110 140 180 220 280 360 450 550 700 900 1100 1400 1800 2200 2800 3600 ;. . 二、液压缸的类型和安装办法 液压缸的类型2.1 对江东机械公司而言

4、 2.1.1双作用式活塞式液压缸 单作用式柱塞式液压缸2.1.2 2.2液压缸的安装方式 对江东机械公司而言 头部法兰2.2.1对柱塞式 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 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 110MPa B一般情况 采用45钢 HB241285 120MPa C铸钢 采用ZG31057 100MPa D球墨铸铁 （江东厂采用）QT507 8090MPa E无缝纲管调质（35号 45号） 110MPa 3.1.2缸体技术要求 ）粗糙度（ 垳磨内径A H8 H9 精度 圆柱度 8级级 B内

5、径圆度 911) 3.2缸盖(导向套 3.2.1缸盖材料 35,45号锻钢 A可选 铸钢 B可选用ZG35,ZG45 可选用HT200 HT300 HT350铸铁 C 当缸盖又是导向导时选铸铁 D 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 9 、 级精度10 、11 0.03mm 公差B内外圆同轴度 级C与油缸的配合端面按7 导向面表面粗糙度D3.2.3联接形式多种可按图13 3.2.4活塞头(耐磨) A材料 灰铸铁HT200 HT300 钢35 、45 B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 9、10、11级 端面与内孔

6、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 移动部分 活塞缸 32MPa以下用Yx型 移动部分 静止部分 32MPa以下用“O“型 3.2.5 活塞杆 A端部结构 按江东厂常用结构图17、18 B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HB229285 可高频淬火HRC4555 外圆圆度 公差按9、10、11级精度 按8级 圆柱度 两外圆为0.01mm 端面按7级 工作表面粗糙度 （江东镀铬深度0.05mm） 渡后抛光 3.2.6活塞杆的导向、密封、

7、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 活塞缸Yx 移动部分 ;. . “O”型 （静止密封） 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 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 液压缸安装可按图8 4 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

8、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 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F（液压缸的输出按负载F决定） 13 10AF=P111 P-工作压力（MPa）（按工作母机选定液压机选25MPa） 1 F推力（kN） 1 A活塞与柱塞的作用面积（） 12/4 D A1 D活塞直径（m） B）单杆活塞缸的拉力F2 3 10PA F222

9、 P工作压力（MPa） 液压缸的拉力按拉 2 F液压拉力（kN） 负载F决定 2 A有杆腔面积（） 222）d/4 A（D2 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=60/A 2 ） 活塞外伸速度（m/min /s) 进入液压缸流量(m3 有时流量用L/min表示 A活塞的作用面积（m2） 1B.单杆活塞杆缩入时的速度 A=60 / 2活塞的缩小速度。（m/min） 流量。进入液压缸的流量（m3/s ）可用 A=(D2d2)/4 2 D活塞直径（m） d活塞杆直径（m） C.液压缸的作用时间t

10、 t=/=As/ t液压缸的作用时间（s） 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) 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液压缸内径（m） 进入液压缸的流量（m3/s） 液压缸输出的速度 （m/min） 注：无论采用哪种方

11、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 d活塞杆直径（m） D油缸直径（内）（m） 速度比 =v/v=D2/ (D2d2) 12. 活塞杆缩入速度 m/min . 活塞杆伸出速度 m/min 速度比关系： 1.15 1.25 1.33 1.46 2 D 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 1.33 1.462 2 B活塞直径d按强度要求计算 按简单的拉压强度计算 d3.57X

12、 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： F液压缸的负载 活塞杆材料许用应力 = (抗拉强度)/n(安全系b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：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

13、算： PD/2 y 缸壁厚度 (m) Py试验压力（MPa） 当工作压力16MPa时 P=1.5p y当工作压力16MPa时 Y=1.25p y缸体材料的许用应力（MPa） 按抗拉强度：b /= ;. . 5 5 一般取 =3.5 MPa 120=100 锻钢110MPa 铸钢=10090MPa =80球墨铸铁=60MPa 铸铁110MPa =100钢管 推荐再校核无缝管16MPaP16MPa 无缝管20号，按工程机械 P 45号缸P16MPa 20MPa 25MPa 31.5MPa 径54 50 50 50 40 63.5 60 60 50 60 83 76 63 76 83 102 102

14、 95 95 80 114 108 108 90 108 127 100 121 121 121 140 133 110 133 133 152 146 146 125 146 168 168 168 168 140 194 194 160 194 194 ;. . 180 219 219 219 219 245 200 245 245 245 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 85 105 120 150 180 215 240 B. 按中等壁厚 当3.2D/16 =（PD/(2.3-

15、P)）+C yy：强度系数 对无缝管=1 C：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/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 。校核按第四强度理论D如果知道缸外圆D，内圆或1 第三强度（以最大切应力为判据） ）（以能量为判据 ;. . 暂不使用 当材料为脆性材料时（江东厂）按第二强度理论第一强度理论（以最大拉应力） （以应变为判据） 暂不使用 脆性材料常用第二强度理论 为试验压力 当缸的额定压力时, =1.5 ,当缸的额定压力时 16 =1.25 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（GB8713198

16、8） D缸体外径的计算 D=D+2 1 D缸体外径 （参见4.4.1重型机械表 ） 14.4.2 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 而定。 ;. . 油口流速（m/min） 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=0.433D 有孔底 h=0.433D 油口直径d0 4.4.4 缸头厚度计算 螺钉连接法兰，如图A 图 13号 h= ;. . h法兰厚度（m） F法兰受力总和（N） F=d2p/4 + (d2h- d2)q /4 d 密封环内径（m） d密封环外径（m

17、） HP系统工作压力（Pa） q附加密封力（Pa） D螺孔分布圆直径（m） 0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 焊接联接计算A 采用对焊，焊缝拉应力为 （D2-D2）=4F/21 ）F液压缸输出最大推力（NP/4 2F=D m D缸内径（） p系统最大工作压力（Pa） m）缸外径（ D1 ）D焊缝底径 （m 2=0.7 焊接效率 如用角焊 hF/ ）（ h焊角宽度 m B螺栓联接的计算;. . 螺纹处的拉应力为 =4kF/2d2z 1 螺纹的切应力 =KKFd/0.2d3z 101合成应力 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=2.54 K为螺纹内摩擦系数 K=0.12 11d为螺纹内径 （m）当采用普通螺纹时d= d-1.0825t 011d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 A采用螺纹联接其危险截面（螺纹的退刀槽）处拉应力为 =4KF/d2 如图 11 切应力为 =KKFd/0.2d3 1101合成