液壓缸設(shè)計計算

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1、第一部分總體計算1、壓力油液作用在單位面積上的壓強(qiáng)Pa式中：F——作用在活塞上的載荷，NA——活塞的有效工作面積，從上式可知，壓力值的建立是載荷的存在而產(chǎn)生的。在同一個活塞的有效工作面積上，載荷越大，克服載荷所需要的壓力就越大。換句話說，如果活塞的有效工作面積一定，油液壓力越大，活塞產(chǎn)生的作用力就越大。額定壓力（公稱壓力）?PN,是指液壓缸能用以長期工作的壓力。最高允許壓力，也是動態(tài)實驗壓力，是液壓缸在瞬間所能承受的極限壓力。通常規(guī)定為：MPa。耐壓實驗壓力，是檢驗液壓缸質(zhì)量時需承受的實驗壓力，即在此

2、壓力下不出現(xiàn)變形、裂縫或破裂。通常規(guī)定為：MPa。液壓缸壓力等級見表1。表1液壓缸壓力等級單位MPa壓力范圍0～2.5＞2.5～8＞8～16＞16～32＞32級別低壓中壓中高壓高壓超高壓2、流量單位時間內(nèi)油液通過缸筒有效截面的體積：　　　　　　　　L/min由于L則　　L/min　對于單活塞桿液壓缸：當(dāng)活塞桿伸出時　　　　當(dāng)活塞桿縮回時　　式中：V——液壓缸活塞一次行程中所消耗的油液體積，L；t——液壓缸活塞一次行程所需的時間，min；D——液壓缸缸徑，m；d——活塞桿直徑，m；——活塞運動速度，m/

3、min。3、速比液壓缸活塞往復(fù)運動時的速度之比：　　　　　式中：——活塞桿的伸出速度，m/min；——活塞桿的縮回速度，m/min；D——液壓缸缸徑，m；d——活塞桿直徑，m。計算速比主要是為了確定活塞桿的直徑和是否設(shè)置緩沖裝置。速比不宜過大或過小，以免產(chǎn)生過大的背壓或造成因活塞桿太細(xì)導(dǎo)致穩(wěn)定性不好。4、液壓缸的理論推力和拉力活塞桿伸出時的理推力：　　　N　　活塞桿縮回時的理論拉力：　N式中：——活塞無桿腔有效面積，；——活塞有桿腔有效面積，；P——工作壓力，MPa；D——液壓缸缸徑，m；d——活塞桿

4、直徑，m。5、液壓缸的最大允許行程活塞行程S，在初步確定時，主要是按實際工作需要的長度來考慮的，但這一工作行程并不一定是油缸的穩(wěn)定性所允許的行程。為了計算行程，應(yīng)首先計算出活塞的最大允許計算長度。因為活塞桿一般為細(xì)長桿，由歐拉公式推導(dǎo)出：　　　　　　　　　　mm式中：——活塞桿彎曲失臨界壓縮力，N；E——材料的彈性模量。鋼材的E=2.1X10MPa；I——活塞桿橫截面慣性矩，mm；圓截面　。將上式簡化后　　　mm　由于旋挖鉆機(jī)液壓缸基本上是一端耳環(huán)、一端缸底安裝，所以油缸的最大計算長度（安全系數(shù)取3）

5、　　　　　　　　　　　　　式中：P——油缸的工作壓力；油缸安裝形式如圖1。圖1液壓缸安裝形式　　　L=行程6、液壓缸主要參數(shù)A.液壓缸產(chǎn)品啟動壓力起動時，記錄下的油缸起動壓力為最低起動壓力.判斷基準(zhǔn)起動：壓力<0.6MPa。B.內(nèi)泄漏輸入額定壓力1.3~1.5倍的壓力,保壓5分鐘,測定經(jīng)活塞泄至未加壓腔的泄漏量。C.外泄漏全程往復(fù)運行多次,觀察焊接各處及活塞桿密封處及各結(jié)合面處的漏油、掛油、帶油。D.耐壓輸入額定壓力1.3~1.5倍的壓力,保壓5分鐘.所有零件均無松動、異常磨損、破壞或永久變形異?，F(xiàn)金

6、蟬脫殼的外滲漏現(xiàn)象。E.緩沖調(diào)整溢流閥使其試驗壓力為公稱壓力的50%，使液壓缸作全行程動作，同時，觀看緩沖效果和緩沖長度。第二部分缸筒計算1、缸筒結(jié)構(gòu)缸筒結(jié)構(gòu)見表2。表2缸筒結(jié)構(gòu)缸頭法蘭連接缸頭內(nèi)螺紋連接優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，易加工，易拆裝。優(yōu)點：重量輕，外徑較小缺點：重量比螺紋連接的大缺點：裝卸時要用專用的工具，擰端部時，有可能把O形圈擰扭曲。缸筒跟缸底采用焊接連接2、缸筒材料缸筒材料要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性，對焊接缸筒還要求有良好的焊接性能，缸筒主要材料有，45、27SiMn。缸筒毛坯采用退火的冷拔或

7、熱扎無縫鋼管。缸筒材料無縫鋼管的機(jī)械性能見表3。　　　　　　　　　表3缸筒材料無縫鋼管的機(jī)械性能材料456103601427SiMn1000850123、缸筒計算缸筒要有足夠的強(qiáng)度，能長期承受最高工作壓力及短期動態(tài)實驗壓力而不致產(chǎn)生永久變形；有足夠的剛度，能承受側(cè)向力和安裝的反作用力而不致產(chǎn)生彎曲；內(nèi)表面與活塞密封件及導(dǎo)向環(huán)的摩擦力作用下，能長期工作而磨損少。A、缸筒內(nèi)徑當(dāng)油缸的作用力F(推力、拉力)及工作壓力p壓力為已知時，則無桿腔的缸筒內(nèi)徑D為　　　　　　　m　有桿腔的缸筒內(nèi)徑D為　　　　　　　　

8、　　m　最后將以上各式所求得的D值，選擇其中最大者，圓整到標(biāo)準(zhǔn)值。B、缸筒壁厚　　在不考慮缸筒外徑公差余量和腐蝕余量的情況下，缸筒壁厚可按下式計算　m式中：——缸筒內(nèi)最高工作壓力，MPa；——缸筒材料的許用應(yīng)力，MPa；　最后將以上式所求得的值，圓整到標(biāo)準(zhǔn)值?！ψ罱K采用的缸筒壁厚應(yīng)作三方面的驗算額定工作壓力應(yīng)低于一定的極限值，以保證工作安全：　MPa式中：——缸筒外徑；額定工作壓力也應(yīng)與完全塑性變形壓力有一定的比例范圍，以避免塑性變形的發(fā)生：式中：——