液压缸设计规范

1、液压缸的设计计算规范目录：-、 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（GB2349-198Q）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/T

2、2348-1993)810121620253240506380(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)4 5 6 8 10 12 14 16 1820 22 25 28 32 36 40 45 5056 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(GB2343 1980)1.2.1第一系列25

3、 50 80 100 125 160 200 250 320 400500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 40001.2.1第二系列40 63 90 110 140 180 220 280 360 450280055070090011001400180022003600二、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对柱塞式头部法兰螺纹联接在梁上2.2.2对活塞式三、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

4、材料a = 110MPar = 120MPa= 100MPa=80- 90MPa= 110MPaA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 HB241 285 C铸钢采用ZG31O 57。D球墨铸铁（江东厂采用）QT5O 7 （T E无缝纲管调质（35号45号） （T 3.1.2缸体技术要求0.2-CA内径H8 H9精度粗糙度（堵磨）B内径圆度° 9- 11级 圆柱度 & 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,ZG45W钢C 可选用 HT200 HT300 HT350 铸铁D当缸盖又是导向导时选铸铁3.2

5、.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与油缸的配合端面上按7级1.£5 /D导向面表面粗糙度V3.2.3联接形式多种可按图133.2.4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的上按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

6、按江东厂常用结构图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HB22卜285可高频淬火HRC45 55外圆圆度° 公差按9、10、11级精度圆柱度勺按8级两外圆/为0.01mm端面上按7级工作表面粗糙度V （江东镀铭深度0.05mm）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、/ WB活塞杆的密封与防尘柱塞缸V型组合移动部分移动部分活塞缸Yx“b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

7、式缓冲参考教科书3.2.8排气装置采用排气螺钉L257-144. 7LW一畛点：mW8-44HRC WCrL3剧料制1己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

8、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（kN）A i活塞与柱塞的作用面积（itf）A i=兀 D2/4d 活塞直径（mB）单杆活塞缸的拉力F2F 2= PAX 103p 2工作压力（MPa液压缸的拉力按拉F 2一液压拉力（k负载F'决定A 2一有杆腔面积（itf）22A 2=兀（D d ） /4D 活塞直径（md 一活塞杆直径（而4. 2.2液压卸的输出速度速度按主机要求决定再选择流虽A. 单杆活塞卸或柱塞卸外

9、伸时速度 1） =60（ 丫/ A2U活塞外伸速度（m/min）进入液压缶工流虽（m3/s）有时流H用L/min表示A1一活塞的作用面积（m2）B. 单杆活塞杆缩入时的速度2=60%/ A2V一活塞的缩小速度。（m/min）Cy流虽。进入液压缶工的流m （m3s）可用A2= 4D 2 d/4D 活塞直径（m）d 一活塞杆直径（m）C. 液压缸的作用时间tt= 1）4次4t 一液压缸的作用时间（s）U 一液压缶工的容积（m3）A 一液压缶工的作用面积（m2）米 活塞杆伸出时A=（ ti/4）D 2米活塞杆缩入时A= u（D2 d2）/4S 一液压卸的行程（同（看1.2.1和1.2.2）进入液压缶

10、工的流虽（m3/s）4.3液压卸主要几何尺寸的计算。（D,d,S）4.3.1液压卸内径D的计算A.根据负载大小选定系统压力表计算DD = 3.57 X 侦2 押D 一液压缶工内径（m）F一液压卸的推力（kN）P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虽来计算DD 一液压缶工内径（m）虬一进入液压缶工的流m （ m3s）。一液压缶工输出的速度（m/min ）注：无论采用哪种方法计算出的液压卸内径按1.1.1卸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活塞杆直径（m）D一油卸直径（内）（m）U一速度比u=v2/v1=D

11、2/ （D 2 d2）V'.活塞杆缩入速度m/minU.活塞杆伸出速度m/min速度比关系：U 1.151.251.331.462D 0.36D0.45D0.5D0.56D 0.71D浓 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 u 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d> 3.57X10-MTR1寸一为许用应力100-120MPa （碳钢）F 一活塞杆输出力云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=(0.5

12、0.55)D (P < 5MPa)d=（0.60.7）D （5MP < PV 7.0MPa）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c一活塞杆材料许用应力团=席（抗拉强度）/n（安全系数=1.4）4.3.3液压卸行程S的确定：根据工作机运动要求确定4.4 液压卸的结构参数的计算：卸壁、油口直径、卸底 、 卸头厚度等。4.4.1卸壁厚度：aA.当D/ 8 > 16时，按薄壁筒计算：a； PyD/2寸"卸壁厚度（m）Py试验压力（MPa）当工作压力< 16MPa时Py=1.5p当工作压力&

13、gt; 16MPa时Yy=1.25pd 一卸体材料的许用应力（ MPa ）按抗拉强度：Ob乔°仙l】b =3.55 一般取5锻钢时=100120MPa铸钢时=100110MPa球墨铸铁4=8090MPa铸铁o=60MPa钢管时=100110MPa推荐再校核按工程机械 P < 16MPa无缝管20号，P> 16MPa无缝管45号缶工径PV 16MPa20MPa25MPa31.5MPa40505050545060606063.5637676838380959510210290108108108114100121121121127110133133133140125146146

14、146152140168168168168160194194194194180219219219219200245245245245重型机械无缝管45号P w=16MPa即内径20032 40 506080100 125150180即外径 52 60 75 85 105 120B.按中等壁厚150 180 215 240当 3.2V D/ a v 16沪（PyD/（2.3 o-P y）奶 +C。：强度系数对无缝管4=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/ a V 3.2浓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卸外圆

15、Di,内圆 D。校核按第四强度理论H =伽什（D； - D2）P <G（以能虽为判据 ）第三强度（以最大切应力为判据）暂不使用Di = D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网+5一1）6 > D/2(，J ff "I. Py(13D?+04D2), 卜 色P同 = D咐料cj+0.4PvLdJ-d2底为试验压力当缸的额定压力时，"=1或当缸的额定压力时，毕1期当选用无缝钢管时， 计算的壁厚值应圆整为符合标准的壁厚值(GB8713 1988)D.卸体外径的计算D1=D+2 aD1

16、一缶工体外径（参见4.4.1重型机械表）4.4.2液压卸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Uq而定（Iq = O.lSDyV/UoUq 油 口流速（m/min）l",一液压缶工口直径（m）|一活塞输出速度（m/min）D 一液压缶工内径（m）。一液压缶工最大输出速度（m/min ）4.4.3卸底厚度计算无孔底h=0.433D 枷有孔底 h=0.433D <J/（Dd0一油口直径4.4.4卸头厚度计算A .螺钉连接法兰，如图h=j3F（D° - dcp）/ndcp（j图 13 号F法兰受力总和（N）F= d2p /4 + X d2h- d2）q /4d

17、 一密封环内径（m）dH一密封环外径（m）P一系统工作压力（Pa）q一附加密封力（Pa）D0一螺孔分布圆直径（m）k 一密封环平均直径（m）d 法兰材料许用应力（Pa）卸头联接形式多种，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卸盖连接计算有多种卸底连接形式，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/ X Di2D22 nF一液压卸输出最大推力(N)F=tD2P/4D一缶工内径(m)p一系统最大工作压力(Pa)D1缶工外径(m)D2一焊缝底径(m)*一焊接效率*=0.7如用角焊h一焊角宽度(m)B.螺栓联接的计算螺纹处

18、的拉应力为c=4kFZ 兀 d21 z螺纹的切应力i=KiKFd 0Z0.2d31z合成应力扁=1护+ 34决1,3。<何z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=0.12di为螺纹内径(m当采用普通螺纹时 di= d 0-1.0825tdo螺纹外径 (m>t 螺纹的螺距(mF一缶工体螺丝处所受拉力Z一螺栓数L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（螺纹的退刀糟）处拉应 力为o=4KF 1/旭12如图切应力为7=K1KF1do/0.2d13合成应力为外=J（* + 3d） <