液压油缸的设计内容和步骤

1、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，液压缸具有不同的用途和工作要求。因此，在设计液压缸之前，必须 对整个液压系统进行工况分析，编制负载图，选定系统的工作压力(详见第九章), 然后根据使用要求选择结构类型， 按负载情况、运动要求、最大行程等确定其主 要工作尺寸，进行强度、稳定性和缓冲验算，最后再进行结构设计。根据一览旗下液压英才网资深顾问理工分析有以下几大要点：1.液压油缸的设计内容和步骤(1)选择液压缸的类型和各部分结构形式。(2)确定液压缸的工作参数和结构尺寸。(3)结构强度、刚度的计算和校核。(4)导向、密封、防尘、排气和缓冲等装置的设计。(

2、5)绘制装配图、零件图、编写设计说明书。(液压招聘)下面只着重介绍几项设计工作。2.计算液压缸的结构尺寸液压缸的结构尺寸主要有三个：缸筒内径D、活塞杆外径d和缸筒长度L。(1)缸筒内径Do液压缸的缸筒内径D是根据负载的大小来选定工作压力或往返运动速度比，求得液压缸的有效工作面积，从而得到缸筒内径D,再从GB2348 80标准中选取最近的标准值作为所设计的缸筒内径。根据负载和工作压力的大小确定 D ：以无杆腔作工作腔时以有杆腔作工作腔时一D=悭Jd)(4-33)式中：pI为缸工作腔的工作压力，可根据机床类型或负载的大小来确定；Fmax为最大作用负载。活塞杆外径d。活塞杆外径d通常先从满足速度或速

3、度比的要求来选择，然后再校核具结构强度和稳定性。若速度比为 入y则该处应有一个带根号的式子：（4-34）也可根据活塞杆受力状况来确定，一般为受拉力作用时，d=0.30.5D。受压力作用时: pI<5MPa 时，d=0.5 0.55D 5MPa<pI<7MPa 时，d=0.6 0.7DpI>7MPa 时,d=0.7D （3）缸筒长度L。缸筒长度L由最大工作行程长度加上各种结构需要来确定，即:L=l+B+A+M+C 式中：l为活塞的最大工作行程；B为活塞宽度，一般为（0.6-1）D;A为活塞杆导 向长度，取（0.6-1.5）D;M为活塞杆密封长度，由密封方式定；C为其他长度

4、。般缸筒的长度最好不超过内径的 20倍。另外，液压缸的结构尺寸还有最小导向长度 H （4）最小导向长度的确定。图4-19油缸的导向长度当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到导向套滑动面中点的距离称为最小导 向长度H（如图4-19所示）。如果导向长度过小，将使液压缸的初始挠度 （间隙引 起的挠度）增大，影响液压缸的稳定性，因此设计时必须保证有一最小导向长度。K一隔套 对于一般的液压缸，具最小导向长度应满足下式:Hl> L/20+D/2 （4-35）式中：L为液压缸最大工作行程（m）;D为缸筒内径（m）。一般导向套滑动面的长度 A,在D<80mm时取A=(0.6-1.0)D,在D>

5、;80mm时 取A=(0.6-1.0)d ;活塞的宽度B则取B=(0.6-1.0)D。为保证最小导向长度，过分 增大A和B都是不适宜的，最好在导向套与活塞之间装一隔套 K,隔套宽度C由所需的最小导向长度决定，即：C=H- 2(4-36)采用隔套不仅能保证最小导向长度，还可以改善导向套及活塞的通用性。3 .强度校核？对液压缸的缸筒壁厚 公活塞才f直径d和缸盖固定螺栓的直径，在 高压系统中必须进行强度校核。(1)缸筒壁厚校核。缸筒壁厚校核时分薄壁和厚壁两种情况，当D/ 610为薄壁， 壁厚按下式进行校核：A =ptD/2 田(4-37)式中：D为缸筒内径；pt为缸筒试验压力，当缸的额定压力 pn0

6、16MPa时，取 pt=1.5pn , pn为缸生产时的试验压力；当pn>16MPa时，取pv=1.25 pn;田为缸筒材料的许用应力，0- = o- b/n,为材料的抗拉强度, n为安全系数，一般取n=5 当D/« 10时为厚壁，壁厚按下式进行校核:(4-38)在使用式(4-37)、式(4-38)进行校核时，若液压缸缸筒与缸盖采用半环连接，6应取缸筒壁厚最小处的值。(2)活塞杆直径校核。活塞杆的直径 d按下式进行校核：户ddb (4-39)式中：F为活塞杆上的作用力；田为活塞杆材料的许用应力，田=(7 b/1.4。(3)液压缸盖固定螺栓直径校核。液压缸盖固定螺栓直径按下式计算

7、：口2协1?dXMH 4-40)式中：F为液压缸负载；Z为固定螺栓个数；k为螺纹拧紧系数，k=1.121.5,(T s/(1.22.5),(T为材料的屈服极限4 .液压缸稳定性校核？活塞杆受轴向压缩负载时，其直径d 一般不小于长度L的 1/15。当L/d >15寸，须进行稳定性校核，应使活塞杆承受的力F不能超过使它保持稳定工作所允许的临界负载 Fk,以免发生纵向弯曲，破坏液压缸的正常工作。 Fk的值与活塞杆材料性质、截面形状、直径和长度以及缸的安装方式等因素有 关，验算可按材料力学有关公式进行。5 .缓冲计算？液压缸的缓冲计算主要是估计缓冲时缸中出现的最大冲击压力，以便用来校核缸筒强度、

8、制动距离是否符合要求。缓冲计算中如发现工作腔中的液 压能和工作部件的动能不能全部被缓冲腔所吸收时，制动中就可能产生活塞和缸 盖相碰现象。液压缸在缓冲时，缓冲腔内产生的液压能 E1和工作部件产生的机械能E2分别 为：E1=pcAclc (4-41) 1E2=ppAplc+ 2 mV2-Fflc (4-42)式中：pc为缓冲腔中的平均缓冲压力；pp为高压腔中的油液压力；Ac、Ap为 缓冲腔、高压腔的有效工作面积；Lc为缓冲行程长度；m为工作部件质量；v0 为工作部件运动速度；Ff为摩擦力。式(4-42)中等号右边第一项为高压腔中的液压能，第二项为工作部件的动能，第 三项为摩擦能。当E1=E2时，工

9、作部件的机械能全部被缓冲腔液体所吸收，由 上两式得：Pc=E2/Aclc (4-43)如缓冲装置为节流口可调式缓冲装置，在缓冲过程中的缓冲压力逐渐降低，假定缓冲压力线性地降低，则最大缓冲压力即冲击压力为：Pcmax=Pc+m)02/2Aclc (4 -44)如缓冲装置为节流口变化式缓冲装置，则由于缓冲压力Pc始终不变，最大缓冲压力的值如式(4-43)所示。6 .液压缸设计中应注意的问题？液压缸的设计和使用正确与否，直接影响到它的 性能和易否发生故障。在这方面，经常碰到的是液压缸安装不当、 活塞杆承受偏 载、液压缸或活塞下垂以及活塞杆的压杆失稳等问题。所以，在设计液压缸时， 必须注意以下几点：(

10、1)尽量使液压缸的活塞杆在受拉状态下承受最大负载，或在受压状态下具有良 好的稳定性考虑液压缸行程终了处的制动问题和液压缸的排气问题。缸内如无缓冲装置 和排气装置，系统中需有相应的措施，但是并非所有的液压缸都要考虑这些问题。 (3)正确确定液压缸的安装、固定方式。如承受弯曲的活塞杆不能用螺纹连接， 要用止口连接。液压缸不能在两端用键或销定位。 只能在一端定位，为的是不致 阻碍它在受热时的膨胀。如冲击载荷使活塞杆压缩。定位件须设置在活塞杆端， 如为拉伸则设置在缸盖端。(4)液压缸各部分的结构需根据推荐的结构形式和设计标准进行设计，尽可能做 到结构简单、紧凑、加工、装配和维修方便。(5)在保证能满足

11、运动行程和负载力的条件下，应尽可能地缩小液压缸的轮廓尺 寸。(6)要保证密封可靠，防尘良好。液压缸可靠的密封是其正常工作的重要因素。如泄漏严重，不仅降低液压缸的工作效率，甚至会使其不能正常工作(如满足不了负载力和运动速度要求等)。良好的防尘措施，有助于提高液压缸的工作寿命。 液压英才网资深顾问理工总结，液压缸的设计内容不是一成不变的， 根据具体的 情况有些设计内容可不做或少做， 也可增大一些新的内容。设计步骤可能要经过 多次反复修改，才能得到正确、合理的设计结果。在设计液压缸时，正确选择液 压缸的类型是所有设计计算的前提。在选择液压缸的类型时，要从机器设备的动 作特点、行程长短、运动性能等要求出发，同时还要考虑到主机的结构特征给液 压缸提供的安装空间和具体位置。如：机器的往复直线运动