液压缸设计规范标准详.doc

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1、 . . 液压缸的设计计算规目录:一、液压缸的基本参数1、 液压缸径与活塞杆外径尺寸系列2、 液压缸行程系列（GB2349-1980）二、液压缸类型与安装方式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、与技术要求1、 缸体2、 缸盖（导向套）3、 缸体与联接形式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液压缸径与活塞杆外径尺

2、寸系列1.1.1液压缸径系列（GB/T2348-1993）8 10 12 16 20 25 3240 50 63 80 （90） 100 （110）125 （140）160 （180） 200 220 （250）（280）320 （360） 400 450 500括号为优先选取尺寸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 90 100 110 125 140 160 180200 220 250 280 320 360活塞杆连接螺纹型式按细牙，规格和长度查有

3、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 400500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 40001.2.1第二系列 40 63 90 110 140 180220 280 360 450 550 700 900 1100 1400 18002200 2800 3600二、液压缸的类型和安装方法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

4、兰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）QT5078090MPa E无缝纲管调质（35号 45号） 110MPa3.1.2缸体技术要求A径 H8 H9 精度 粗糙度（ 垳磨 ）B径圆度911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,ZG45铸钢 C可选用HT200 HT300 HT350铸铁 D当缸盖又

5、是导向导时选铸铁3.2.2缸盖技术要求A直径d(同缸径)等各种回转面(不含密封圈)圆柱度按9 、10 、11 级精度B外圆同轴度公差0.03mmC与油缸的配合端面按7级D导向面表面粗糙度3.2.3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(缸径)与孔D1按7、8级 外径D的圆柱度9、10、11级 端面与孔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

6、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 圆柱度按8级两外圆为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、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 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

7、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与尺寸可用螺纹联接（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 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

8、柱塞缸推力F1（液压缸的输出按负载F决定） F1=P1A1103 P1-工作压力（MPa）（按工作母机选定液压机选25MPa） F1推力（kN） A1活塞与柱塞的作用面积（） A1D2/4 D活塞直径（m）B）单杆活塞缸的拉力F2 F2P2A2103 P2工作压力（MPa）液压缸的拉力按拉 F2液压拉力（kN） 负载F决定 A2有杆腔面积（） A2（D2d2）/4 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/A2活塞外伸速度（m/min）进入液压缸流量(m/s) 有时流量用L/min表示 A1活塞的作用面积

9、（m）B.单杆活塞杆缩入时的速度=60/A2活塞的缩小速度。（m/min）流量。进入液压缸的流量（m/s）可用 A2=(Dd)/4 D活塞直径（m） d活塞杆直径（m）C.液压缸的作用时间tt=/=As/ t液压缸的作用时间（s）液压缸的容积（m） A液压缸的作用面积（m） 活塞杆伸出时 A=(/4)D 活塞杆缩入时 A=(Dd)/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(m/s)4.3 液压缸主要几何尺寸的计算。（D,d,S）4.3.1液压缸径D的计算 A根据负载大小选定系统压力表计算D D液压缸径（m） F液压缸的推力（kN） P选定的工作压力（MPa） B.

10、 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液压缸径（m）进入液压缸的流量（m/s）液压缸输出的速度 （m/min） 注：无论采用哪种方法计算出的液压缸径按1.1.1缸筒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油缸直径（）（m）速度比=v2/v1=D/ (Dd). 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 2D 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 12.52

11、0 20 速度比 1.33 1.462 2B活塞直径d按强度要求计算 按简单的拉压强度计算 d3.57X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 = b(抗拉强度)/n(安全系数=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

12、壁、油口直径、缸底、缸头厚度等。4.4.1缸壁厚度：A. 当D/16时，按薄壁筒计算：PyD/2 缸壁厚度 (m)Py试验压力（MPa）当工作压力16MPa时 Py=1.5p当工作压力16MPa时 Yy=1.25p缸体材料的许用应力（MPa）按抗拉强度：b=/=3.55 一般取5 锻钢=100120MPa铸钢=100110MPa球墨铸铁=8090MPa铸铁=60MPa钢管=100110MPa推荐再校核按工程机械 P16MPa 无缝管20号，P16MPa无缝管45号缸径P16MPa20MPa25MPa31.5MPa40505050545060606063.56376768383809595102

13、10290108108108114100121121121127110133133133140125146146146152140168168168168160194194194194180219219219219200245245245245重型机械 无缝管45号 P16MPa缸径 32 40 50 60 80 100 125 150 180 200缸外径 52 60 75 85 105 120 150 180 215 240B. 按中等壁厚 当3.2D/16=（PyD/(2.3-Py)）+C：强度系数 对无缝管=1C：计入壁厚公差与腐蚀的附加厚度，通常圆整到标准厚度值C 按厚壁筒计算 对中

14、、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或如果知道缸外圆D1，圆D。校核按第四强度理论 （以能量为判据 ） 第三强度（以最大切应力为判据）暂不使用当材料为脆性材料时（江东厂）按第二强度理论（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为试验压力当缸的额定压力时,=1.5当缸的额定压力16时,=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（GB87131988）D缸体外径的计算 D1=D+2 D1缸体外径 （参见4.4.1重型机械表 ）4.4.2 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

15、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=0.433Dd0油口直径4.4.4 缸头厚度计算A 螺钉连接法兰，如图h=图13号h法兰厚度（m）F法兰受力总和（N）F=dp/4 + (dh- d)q /4d 密封环径（m）dH密封环外径（m）P系统工作压力（Pa）q附加密封力（Pa）D0螺孔分布圆直径（m）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

16、连接计算 有多种缸底连接形式，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/（D1-D2）F液压缸输出最大推力（N）F=DP/4 D缸径（m） p系统最大工作压力（Pa） D1缸外径（m） D2焊缝底径 （m）焊接效率 =0.7如用角焊F/hh焊角宽度 （m）B螺栓联接的计算 螺纹处的拉应力为 =4kF/d1 z螺纹的切应力=K1KFd0/0.2d1z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=2.54K1为螺纹摩擦系数 K1=0.12d1为螺纹径 （m）当采用普通螺纹时d1= d0-1.0825td0螺纹外径 （m）t螺纹的螺

17、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=4KF1/d1 如图切应力为 =K1KF1d0/0.2d1合成应力为F1液压缸输出拉力（N） F1=（D-d）p /4P液压系统压力 Pad活塞杆直径 m活活塞杆材料许用应力Pa =s/n螺纹处的拉应力（Pa）K螺纹拧紧系数 静载K=1.251.5 动载K=2.54K1螺纹摩擦系数 K1=0.12d0螺纹外径（m）d1螺纹径 d1=d0-1.0825tt螺距螺纹处的切应力螺螺纹材料的许用应力螺=s/ns螺纹材料的屈服点（Pa）另外，如必要可对油缸导向套与缸头，导向套与油缸，活塞头与活塞杆作挤压计算。活塞杆与活动横樑联接处作挤压计算。23 / 23