5.2 液压缸基本参数设计

泵控液压缸技术泵控液压缸技术液压缸55.2液压缸基本参数设计2.1基本参数设计液压缸-基本设计第2节液压缸设计负载力运动速度活塞直径活塞杆直径活塞杆行程运动范围缸体壁厚强度校核2.1基本参数设计液压缸在作业机构满负荷工况的输出力称为工作负载FR，主要包括惯性力、摩擦力、负载力等。为满足作业需求，液压缸输出力F应等于或略大于执行机构满负荷作业过程中的负载力。液压缸-基本设计第2节FL—作业机构作用于液压缸的外负载力，Ff—作业机满负荷启动时的静摩擦力，Fa—作业机构的惯性力。（1）工作负载与液压缸输出力（2）运动速度液压缸的运行速度需根据作业机构需求进行配置，同时液压缸速度受输入流量、活塞和活塞杆直径影响。若作业机构对液压缸速度有要求，应根据液压缸速度需求、活塞和活塞杆直径对液压泵参数进行选择；若作业机构对液压缸速度没有要求，液压缸的速度则根据选择的液压泵流量、活塞和活塞杆直径确定。2.1基本参数设计液压缸活塞和活塞杆直径一般根据液压系统最大输出力、工作压力、运动速度等进行设计。液压缸-基本设计第2节（3）活塞与活塞杆直径对于单出杆液压缸，无杆腔进油，当要求输出力为F1时

对于单出杆液压缸，有杆腔进油，当要求输出力为F2时

2.1基本参数设计液压缸活塞直径一般根据输出力、运动速度等进行参数设计。液压缸-基本设计第2节（3）活塞与活塞杆直径对于液压缸无杆腔，当要求输出力为F1时

对于液压缸有杆腔，当要求输出力为F2时

液压缸的活塞直径根据上述四个公式中的最大值确定。根据液压系统提供给液压缸的流量，设计液压缸的活塞直径。对于液压缸无杆腔，当要求运动速度为v1对于液压缸有杆腔，当要求运动速度为v2，活塞杆直径d首先根据液压缸速比φ进行确定2.1基本参数设计液压缸-基本设计第2节（4）液压缸导向导向套的长度一般因液压缸的大小和活塞杆密封的种类和用途而异，但一般应在活塞杆直径的0.6倍以上，以保证活塞杆有足够的稳定度。液压缸导向长度

L—液压缸最大行程在常规液压缸中，活塞的宽度一般为活塞直径的0.6-1.0倍，导向套滑动面的长度，在D＜80mm时，取A=(0.6~1.0)D，在D>80mm时，取A=(0.6~1.0)d。为保证最小导向长度，必要时可在导向套与活塞之间增设隔套，隔套的长度由最小导向长度H决定。普通导向套安装在支承座或端盖上，油槽内的压力油起润滑作用和张开密封圈唇边而起密封作用。2.2结构强度校核通过强度条件计算缸筒壁厚，从而确定液压缸缸筒外径D1。液压缸-基本设计第2节当缸筒壁厚δ与活塞直径D之比小于0.1时，成为薄壁缸筒，壁厚按材料力学薄壁圆通公式计算。σb—缸筒材料的抗拉强度极限，n为安全系数，一般取n=5当缸筒壁厚δ与活塞直径D之比大于等于0.1时

，称为厚壁缸筒，壁厚按材料力学第二强度理论计算。

液压缸缸筒壁厚确定后，便可求得液压缸缸筒外径。2.2结构强度校核液压缸-基本设计第2节液压缸的稳定临界力与活塞杆和缸体的材料、长度、刚度及其两端支撑等因素有关。当活塞杆完全伸出时，液压缸固定点之间的距离l与活塞杆直径d比值大于10时，需对液压缸稳定性进行校核。当λ=μl/r>λ1时，液压缸的临界力FK为λ—活塞杆的柔性系数，μ—长度折算系数E—活塞杆材料的纵向弹性模量，I—活塞杆端面的最小惯性矩当λ1<λ<λ2，活塞杆属于中柔度杆，按雅辛斯基公式验算。材料abλ1λ2钢（A3）310011.4010561钢（A5）460036.1710060硅