执行元件的回油背压.DOC

1、1.执 行 元 件 的 回 油 背 压系 统 类 型 背 压 值 /MPa 系 统 类 型 背 压 值 /MPa回 油 路 上 有 节 流 阀 的 调 速 系 统 0.2 0.5 采 用 辅 助 泵 补 油 的 闭 式 回 路 1.0 1.5回 油 路 上 有 背 压 阀 或 调 速 的 调 带 系 统 0.5 0.15 回 油 路 较 短 且 直 通 油 箱 02.计 算 泵 的 流 量 ， 选 择 液 压 泵系 统 类 型 液 压 泵 流 量 计 算 式 式 中 符 号 的 意 义高 低 压 组 合 供 油 系 统Qg= gAQd=( k- g)AQg： 高 压 小 流 量 液 压 泵 的

2、 流 量 （ m/s） g： 液 压 缸 工 作 行 程 速 度 （ m/s）A： 液 压 有 效 作 用 面 积 (m2)Qd： 低 压 大 流 量 液 压 泵 的 流 量 (m/s) k： 液 压 缸 快 速 行 程 速 度 (m/s)恒 功 率 变 量 液 压 泵 供油 系 统Qh 6.6 gminA Qh： 恒 功 率 变 量 液 压 泵 的 流 量 (m/s) gmin： 液 压 缸 工 作 行 程 最 低 速 度 (m/s)流 量 控 制 阀 无 级 节 流调 速 系 统Qp maxA QyQp nmaxQm QyQp： 液 压 泵 的 流 量 (m/s) max： 液 压 缸 最

3、 大 调 节 速 度 (m/s)nmax： 液 压 马 达 最 高 转 速 (r/s）Qm： 液 压 马 达 排 量 （ m/s）Qd： 溢 流 阀 最 小 流 量 （ m/s） =0.510-4有 级 变 速 系 统 Ni=1Qi= maxA Ni=1Qi=nmaxQmN： 有 级 变 速 回 路 用 泵 个 数 Ni=1Qi： N 个 泵 流 量 总 和 （ m/s）Qi： 第 i 个 泵 的 流 量 （ m/s)一 般 系 统Qp=K( Qs)maxQp:液 压 泵 的 流 量 (m/s)Qp:同 时 动 作 执 行 元 件 的 瞬 时 流 量 (m/s)K:系 统 泄 漏 系 数 K=

4、1.1 1.3蓄 能 器 辅 助 供 油 系 统Qp=(K/T) Zi=1iQp:液 压 泵 的 流 量 (m/s)T： 工 作 循 环 周 期 时 间 (s)Z： 工 作 周 期 中 需 要 系 统 供 液 进 行 工 作 的执 行 元 件 数i： 第 i 个 执 行 元 件 在 周 期 中 的 耗 油 量 (m）电 液 动 换 向 阀 控 制 系统Qp=( Ky/4) Zi=1di2litQp:控 制 系 统 液 压 泵 的 流 量 （ m/s）Ky： 裕 度 系 数 Ky=1.1 1.2Z： 同 时 动 作 的 电 液 换 向 阀 个 数di： 第 i 个 换 向 阀 的 主 阀 芯 直

5、 径 （ m）li： 第 i 个 换 向 阀 的 主 阀 芯 换 向 行 程 （ m）t： 换 向 阀 的 换 向 时 间 s t=0.07 0.20（ s）注 ： 根 据 算 出 的 流 量 和 系 统 工 作 压 力 选 择 液 压 泵 。 选 择 时 ， 泵 的 额 定 流 量 应 与 计 算 所 需流 量 相 当 ， 不 要 超 过 太 多 ， 但 泵 的 额 定 压 力 可 以 比 系 统 工 作 压 力 高 25%， 或 更 高 些 。电 液 动 换 向 阀 控 制 油 系 统 的 工 作 压 力 ， 一 般 是 1.5 2.0MPa。 对 于 3 4 个 中 等 流 量电 液 动

6、 换 向 阀 （ 阀 芯 d=32mm） 同 时 动 作 的 系 统 ， 一 般 选 用 额 定 压 力 2.5MPa， 额 定 流量 20L/min 的 齿 轮 泵 作 控 制 油 源 。 同 时 动 作 数 未 必 是 系 统 上 电 液 换 向 阀 的 总 数 。 系 统上 有 流 量 较 大 的 电 液 换 向 阀 （ 阀 芯 d=50 80mm） 时 ， 控 制 油 系 统 的 需 要 用 流 量 要 按 表上 公 式 校 核 算 出 。3.选 择 液 压 控 制 元 件Qvmin gminA(m/s)Qvmin nmminQm(m/s)式 中 ： Qvmin： 流 量 控 制 阀

7、的 最 小 稳 定 流 量 m/s gmin： 液 压 缸 最 低 工 作 速 度 m/snmmin： 液 压 马 达 最 最 低 工 作 转 速 r/sQm： 液 压 马 达 排 量 m/sA： 液 压 有 效 作 用 面 积 m24.计 算 液 压 泵 的 驱 动 功 率 ， 选 择 电 动 机驱 动 电 机 功 率 计 算 公 式 式 中 符 号 意 义 P =(PNQN)/103PPN： 液 压 泵 的 额 定 压 力 （ Pa）QN： 液 压 泵 的 额 定 流 量 （ m/s）P： 液 压 泵 的 总 效 率： 转 换 系 数 ， 一 般 液 压 泵 =PmaxPN； 恒 功 率

8、变 量 液 压 泵 =0.4； 限 压 式 变 量 叶 片 泵 :=0.85PmaxPN【 液 压 泵 实 际 使 用 的 最 大 工 作 压 力 （ Pa） 】 P =(PNQN)/60PPN： 液 压 泵 的 额 定 压 力 （ MPa）QN： 液 压 泵 的 额 定 流 量 （ L/min）P、 （ 同 ） P=(PNQN)/600PPN： 液 压 泵 的 额 定 压 力 （ bar） 1bar=0.1MPaQN、 （ 同 ） P、 （ 同 ）注 ： 根 据 算 出 的 驱 动 功 率 和 泵 的 额 定 转 速 选 择 电 动 机 的 规 格 。 通 常 ， 允 许 电 动 机 短 时

9、 间在 超 载 25%的 状 态 下 工 作 。5.液 压 泵 和 液 压 马 达 的 主 要 参 数 及 计 算 公 式参 数 名 称 单 位 液 压 泵 液 压 马 达排 量 qo m/r 每 转 一 转 ， 由 其 密 封 腔 内 几 何 尺 寸 变 化 计 算 而 得 的 排 出 液 体 的 体 积理 论 排 量 Qo泵 单 位 时 间 内 由 密 封 腔 内 几 何 尺寸 变 化 计 算 而 得 的 排 出 液 体 的 体积 ： Qo=(qon)/60在 单 位 时 间 内 形 成 指 定 转 速 ， 其 密封 腔 内 容 积 变 化 所 需 要 的 流 量 ： Qo=(qon)/6

10、0排 量流 量 实 际 流 量 Qm/s泵 工 作 时 出 口 处 流 量 ：Qo=(qonv)/60马 达 出 口 处 流 量 ：Qo=qon（ 1/v） /60额 定 压 力 在 正 常 工 作 条 件 下 ， 按 试 验 标 准 规 定 能 连 续 运 转 的 最 高 压 力最 高 压 力 Pmax 按 试 验 标 准 规 定 允 许 短 暂 运 行 的 最 高 压 力压力工 作 压 力 PPa泵 工 作 时 的 压 力额 定 转 速 n 在 额 定 压 力 下 ， 能 连 续 长 时 间 正 常 运 转 的 最 高 转 速最 高 转 速 在 额 定 压 力 下 ， 超 过 额 定 转

11、速 而 允 许 短 暂 运 行 的 最 大 转 速转 速最 低 转 速r/min 正 常 转 动 抽 允 许 的 最 低 转 速 同 左 （ 马 达 不 出 现 爬 行 现 象 ）输 入 功 率 Pi W 驱 动 轴 的 机 械 效 率 ：Pi=PQ/马 达 入 口 处 输 出 的 液 压 功 率 ：Pi=PQ输 出 功 率 Po泵 的 输 出 液 压 功 率 ， 其 值 为 泵 实际 输 出 的 实 际 流 量 的 压 力 的 乘 积：Po=PQ马 达 入 口 处 输 出 的 液 压 功 率 ：Po=PQ功率机 械 功 率WPi= T /30 Pi= T /30T-压 力 为 P 时 泵 的

12、 输 入 转 矩 或 马 达 的 输 出 转 矩 ， Nm理 论 转 矩 液 体 压 力 作 用 于 液 压 马 达 转 子 形 成的 转 矩转 矩实 际 转 矩Nm 液 压 泵 输 入 转 矩 :Ti=Pqo/(2 m)液 压 泵 输 入 转 矩 :Ti=Pqom/(2 )容 积 效 率 v 泵 的 实 际 输 出 流 量 与 理 论 流 量 的比 值 ： v=Q/Qo马 达 的 理 论 流 量 与 实 际 流 量 的 比 值： v=Qo/Q机 械 效 率 m泵 的 理 论 转 矩 （ 由 压 力 作 用 于 转子 产 生 的 液 压 转 矩 ） 与 泵 轴 上 实际 输 出 转 矩 之 比

13、 ： m=Pqo/(2Ti)马 达 的 实 际 转 矩 与 理 论 流 量 的 比 值： m=2 Ti/(Pqo)效率总 效 率 泵 的 输 出 功 率 与 输 入 功 率 之 比 ：=vm马 达 输 出 的 机 械 效 率 与 输 出 的 液 压功 率 之 比 ： =vmqo mL/rn r/minQ L/minP MPaPi KW单 位 换 算TO NmQ =(qonv)10-3Pi=PQ/(60) Q =qon10-3/vTO=Pqom/(2 ) 6.液 压 缸 主 要 技 术 参 数 及 计 算 公 式参数计 算 公 式 说 明压力油 液 作 用 在 单 位 面 积 上 的 压 强 ：

14、 P = F/A （ Pa） 额 定 压 力 P： 是 液 压 缸 能 用 以 长 期 工 作 的 压 力 。 也 称 公 称 压力 。 最 高 允 许 压 力 Pmax： 也 是 动 态 试 验 压 力 ， 是 液 压 缸 在 瞬 间 所能 承 受 的 极 限 压 力 。 Pmax 1.5P （ MPa） 耐 压 试 验 压 力 Pr： 是 检 查 液 压 缸 质 量 时 需 承 受 的 试 验 压 力 ，在 此 压 力 下 不 变 形 、 裂 缝 或 破 裂 。Pr 1.5P 军 用 ： Pr=（ 2 2.5） PF： 作 用 在 活 塞 上 的 载 荷 （ N）A： 活 塞 的 有 效

15、作 用 面 积 （ ）液 压 缸 压 力 等 级 表 ： （ MPa）级别 压力范围低压 02.5中压 2.58中高压 816高压 1632超高压 32流量单 位 时 间 内 油 液 通 过 缸 筒 有 效 截 面 的 体 积 ， 称 流 量 :Q = V/t (L/min) 所 以 ： Q = A = (D2 ） 103/4(L/min)对 于 单 杆 活 塞 杆 液 压 缸 ， 当 活 塞 杆 伸 出 时 ：Q = (D2 ） 103/4v (L/min)当 活 塞 杆 缩 回 时 ： 因 为 ： V = At103 (L/min)Q = (D2-d2) 103/4v (L/min)当 活

16、 塞 杆 差 动 伸 出 时 ：Q = (d2 ） 103/4v (L/min)活塞速度单 位 时 间 内 油 液 推 动 活 （ 柱 ） 塞 移 动 的 距 离 ， 运 动 速 度 可 表 示为 ： = Q/A (m/min）当 活 塞 杆 伸 出 时 ： = 4Qv10-3/ D2当 活 塞 杆 伸 出 时 ： = 4Qv10-3/ D2-d2当 Q=常 数 ， = 常 数 。 实 际 上 在 行 程 两 端 各 有 一 个 加 减 速 阶 段,故 上 式 中 计 算 的 数 值 均 为 活 塞 的 最 高 运 动 速 度 ， 活 塞 最 高 速 度受 到 活 塞 和 活 塞 杆 密 封

17、圈 以 及 行 程 末 端 缓 冲 机 构 承 受 的 动 能 的限 制 。 活 塞 最 低 运 动 速 度 受 活 塞 与 活 塞 密 封 件 摩 擦 力 和 加 工 精度 的 影 响 不 能 太 低 ， 以 免 产 生 爬 行 ， 一 般 最 小 速 度 要 大 于 0.1 0.2m/minV液 压 缸 活 塞 一 次 行 程 中所 消 耗 的 油 液 体 积 （ L）t液 压 缸 活 塞 一 次 行 程 所需 时 间 （ min）D 液 压 缸 内 径 （ m）d 活 塞 杆 直 径 （ m） 活 塞 杆 运 动 速 度 (m/min)v液 压 缸 的 容 积 效 率 当 活 塞杆 密

18、封 为 弹 性 密 封 材 料 时 v=1；当 活 塞 杆 密 封 为 金 属 环 时 v=0.98速比和行程液 压 缸 往 复 运 动 时 的 速 度 之 比 ： = 2/ 1=A1/A2=D2/(D2-d2)设 计 计 算 速 比 主 要 是 为 了 确 定 活 塞 杆 的 直 径 和 要 否 设 定 缓 冲 装置 。 速 比 不 宜 过 大 或 过 小 ， 以 免 产 生 过 大 的 背 压 或 造 成 因 活 塞杆 太 细 致 稳 定 性 不 好 ， 可 参 考 下 表公称压力 MPa 10 12.520 20 1.33 1.46、2 2活 塞 在 缸 内 完 成 全 部 行 程 所

19、需 要 的 时 间 ： t =60V/Q (s)活 塞 杆 伸 出 时 ： t =15 D2S /Q (s) 1活 塞 杆 伸 出 速 度 (m/min) 2活 塞 杆 缩 回 速 度 (m/min)D液 压 缸 （ 活 塞 ） 内 径 （ m）d 活 塞 杆 直 径 （ m）V液 压 缸 容 积 =AS103（ L）S活 塞 行 程 （ m）Q流 量 （ L/min）时间活 塞 杆 缩 回 时 ： t =15 (D2-d2)S /Q(s)上 公 式 只 适 用 于 长 行 程 或 活 塞 速 度 较 低 的 情 况 ， 对 于 短 行 程 高速 度 时 的 行 程 时 间 （ 缓 冲 除 外

20、 ） 除 和 流 量 ， 还 和 负 载 、 惯 量 、阻 力 等 有 直 接 关 系 。活塞理论推拉力油 液 作 用 在 活 塞 上 的 液 压 力 ， 对 于 双 作 用 单 活 塞 杆 液 压 缸 来 说活 塞 受 力 活 塞 杆 伸 出 时 的 理 论 推 力 ： F1=A1P= D2P106/4 （ N）活 塞 杆 缩 回 时 的 理 论 拉 力 ： F2=A2P= (D2-d2)P106/4（ N）活 塞 杆 差 动 前 进 时 ： F3=(A1-A2)P= d2P106/4（ N）A1活 塞 无 杆 腔 有 效 面 积 (m2)A2活 塞 有 杆 腔 有 效 面 积 (m2)P系

21、 统 压 力 (工 作 油 压 )MPaD 液 压 缸 （ 活 塞 ） 内 径 （ m）d 活 塞 杆 直 径 （ m）活塞最大允许行程行 程 S 确 定 时 ， 主 要 是 按 实 际 工 作 需 要 的 长 度 来 考 虑 ， 此 行 程并 不 一 定 是 液 压 缸 的 稳 定 性 所 允 许 的 行 程 。 为 了 计 算 ， 应 先 计算 出 活 塞 杆 的 最 大 允 许 长 度 Lk， 一 般 为 细 长 杆 ， Lk (10 15)d 时 ;由 欧 拉 公 式 推 导 ： Lk= （ 2EI/Fk） 320d2/ Fk （ mm） 对 于 各 种 安 装 导 向 套 条 件 的

22、 液 压 缸 计 算 长 度 ： ： L= (nk2)Lk 为 了 计 算 ， 可 将 Fk 用 液 压 缸 工 作 压 力 的 缸 的 内 直 径 表示 。 Lk=192.4d2/D P (上 式 为 安 全 nk=3.5 时 )这 样 确 定 的 行程 可 能 与 设 计 的 活 塞 杆 直 径 矛 盾 ， 达 不 到 稳 定 性 要 求 ， 就 应 该对 活 塞 杆 的 直 径 进 行 修 正 。 修 正 直 径 后 ， 再 核 算 ， 满 足 了 稳 定性 要 求 再 按 实 际 工 作 行 程 选 取 与 其 相 近 似 的 标 准 行 程 。Fk活 塞 杆 弯 曲 失 稳 临 界

23、压 缩力Fk=Pnk (N)nk安 全 系 数 通 常 为 ： 3.5 6F活 塞 杆 纵 向 压 缩 力 （ N）E材 料 的 弹 性 模 量 钢 材 为 ：E=2.1105 （ N/mm2）I 活 塞 杆 横 截 面 惯 性 矩 ,圆 截面 ： I= d4/64 =0.049d4（ mm4）d 活 塞 杆 直 径 （ m）功和功率液 压 缸 所 做 的 功 为 ： W =FS （ J）功 率 为 ： N=W/t=FS/t =F = PQ (W)即 液 压 缸 的 功 率 等 于 压 力 与 流 量 的 乘 积 。液压缸的总效率液 压 缸 的 总 效 率 由 以 下 效 率 组 成 ： 机

24、械 效 率 m： 通 常 可 取 ： m=0.9 0.95 容 积 效 率 v： 活 塞 密 封 为 弹 性 材 料 时 ： v=1； 活 塞 密 封 为 金属 环 时 ： v=0.98 耐 作 用 效 率 d： 由 排 出 口 背 压 所 产 生 的 反 作 用 力 造 成 。 活 塞杆 伸 出 时 ： d=(P1A1-P2A2)/P1A1； 当 排 油 直 接 回 油 箱 时 ： d=1活 塞 杆 缩 回 时 ： d=(P1A1-P2A2)/P2A2 液 压 缸 总 效 率 t： t=mvdF液 压 缸 的 载 荷 （ 推 、 拉 力 ）(N)S活 塞 行 程 (m)P工 作 压 力 Pa

25、Q输 入 流 量 （ m3/s）t 活 塞 运 动 时 间 （ s） 活 塞 运 动 速 度 (m/s)P1当 活 塞 杆 伸 出 时 为 进 油 压力 ， 当 活 塞 杆 缩 回 时 为 排 油 压 力(MPa)P2当 活 塞 杆 伸 出 时 为 进 油 压力 ， 当 活 塞 杆 缩 回 时 为 排 油 压 力(MPa)活塞作用力液 压 缸 工 作 时 ， 活 塞 作 用 力 F 计 算 如 下 ：F =Fa Fb FcFd （ N）式 中 :Fa外 载 荷 阻 力 （ 包 括 外 摩 擦 阻 力 ）Fb回 油 阻 力 ， 当 油 无 阻 力 回 油 箱 时 为 0， 当 回 油 有 阻 力

26、 （ 背压 ） 时 ， 其 则 为 作 用 在 活 塞 承 压 面 上 的 液 压 阻 力Fc密 封 圈 摩 擦 阻 力 Fc=fP （ DbDkD dbdkd） 106Fd活 塞 在 启 动 、 制 动 时 的 惯 性 力f 密 封 件 的 摩 擦 因 数 ， 按 不 同 润滑 条 件 ， 可 取 f =0.05 0.2P-密 封 件 两 侧 压 力 差 （ MPa）D、 d缸 的 内 径 与 活 塞 杆 径 （ m）bD、 bd活 塞 及 杆 密 封 件 宽 度 （ m）kD、 kd活 塞 及 杆 密 封 件 摩 擦 修 正系 数 ， O 型 密 封 圈 k=0.15； 带 唇边 密 封

27、圈 k=0.25； 压 紧 型 密 封 圈k=0.27.液 压 缸 主 要 零 部 件 设 计结构 法 兰 联 接 外 螺 纹 联 接 内 螺 纹 联 接材料的选择 一 般 要 求 有 足 够 的 强 度 和 冲 击 韧 性 ， 对 焊 接 的 缸 筒 还 要 求 有 良 好 的 焊 接 性 能 。 根 据 液 压 缸 的 参 数、 用 途 和 毛 坯 的 来 源 等 可 选 以 下 各 材 料 。 缸 筒 毛 坯 ： 普 遍 采 用 退 火 的 冷 拔 或 热 轧 无 缝 钢 管 ， 或 使 用 拉 光 管 （ 内 孔 经 珩 磨 精 加 工 ， 只 需 按 要求 长 度 切 割 ） 材 料

28、 有 ： 20、 35、 45、 27SiMn。 对 于 工 作 温 度 低 于 -50C 的 液 压 缸 ， 必 须 用 35、 45 号 钢 ， （ 锻 造 比 不 得 少 于 三 ） 且 要 调 质 处 理， 与 端 盖 焊 接 的 缸 筒 使 用 35 号 钢 ， 机 械 预 加 工 后 调 质 ； 不 与 其 它 零 件 焊 接 的 缸 筒 使 用 调 质 的 45号 钢 。 较 厚 壁 的 毛 坯 仍 用 铸 件 或 锻 件 ， 或 用 厚 钢 板 卷 成 筒 形 ， 焊 接 后 退 火 ， 焊 缝 需 用 X 光 射 线 或 磁 力探 伤 检 查 。加工要求 缸 筒 内 径 D

29、采 用 H7 或 H8 级 配 合 ， 表 面 粗 糙 度 值 一 般 为 0.16 0.4m； 都 需 进 行 珩 磨 。 热 处理 ： 调 质 、 硬 度 HB 241 285。 缸 筒 内 径 的 圆 度 、 锥 度 、 圆 柱 度 不 大 于 内 径 公 差 之 半 （ 在 加 工图 上 标 注 ） 。 缸 筒 直 线 度 公 差 在 500mm 长 度 上 不 大 于 0.03mm。 缸 筒 端 面 （ 缸 口 ） 对 内 径 的 垂直 度 在 直 径 100mm 长 度 上 不 大 于 0.1mm。 当 缸 筒 为 尾 部 和 中 部 耳 轴 型 时 ， 在 尾 部 （ 两 端 联

30、 接 ） 时 ， 耳 孔 的 轴 线 与 缸 径 的 偏 移 不 大 于 0.03mm； 耳 孔 的 轴 线 与 缸 径 的 垂 直 度 在 100mm 长 度 上 不 大 于 0.1mm。 在 中 部 （ 油 缸 外 螺 母 ） 时 ， 轴 径与 缸 径 轴 线 的 垂 直 度 在 100mm 长 度 上 不 大 于 0.1mm。 还 有 油 口 、 排 气 阀 孔 的 内 孔 口 处 必 须 倒 角， 以 免 划 伤 密 封 件 。 这 便 于 装 配 ， 密 封 件 装 配 处 应 倒 15 30角 。 需 要 在 缸 筒 上 焊 接 零 件 时 ，必 须 都 在 半 精 加 工 以 前

31、 完 成 ， 以 免 清 加 工 后 焊 接 而 引 起 内 孔 变 形 。 如 要 防 止 腐 蚀 生 锈 和 提 高 寿 命 ，在 缸 筒 内 表 面 可 以 镀 硬 铬 ， 再 进 行 研 磨 抛 光 ， 在 缸 外 表 面 涮 耐 油 油 柒 。材 料 b MPas MPas %材 料 b MPas MPas %20 420 250 25 38CrMoAlA 1000 850 1530 500 300 18ZG230-450450 230 2235 540 320 17ZG270-500560 270 1845 610 360 14铸钢钢管ZG310-570570 210 1515Mn

32、Vn 750 500 26 铸 造 铝 合 金ZL105 160 230 6.527SiMn 1000 850 12 5A03 180 80 1330CrMo 950 800 12防 锈铝 合金 5A06 320 160 15无缝钢管材料机械性能35CrMo 1000 850 128.液 压 缸 缸 筒 设 计项目 计 算 公 式 说 明缸筒内径当 液 压 缸 的 理 论 作 用 力 F（ 包 括 推 力 F1、 拉 力 F2） 及 供油 压 力 P 为 已 知 时 则 无 活 塞 杆 侧 的 缸 筒 内 径 ： D= (4F1/ P） 10-3 （ m）有 活 塞 杆 侧 为 ： D = (

33、4F2/ P106） d2 （ m）液 压 缸 的 理 论 作 用 力 F 按 下 式 计 算 ： F =F0/t （ N）当 Qv 及 为 已 知 时 ， 则 缸 筒 的 内 径 D（ 未 考 虑 容 积 效率 v） 按 无 活 塞 杆 侧 为 ： D = (4Qv/ 1） （ m）按 有 活 塞 杆 侧 为 ： D = (4Qv/ 2) d2 （ m）最 后 将 选 择 所 求 值 的 最 大 者 ， 圆 整 到 标 准 值 。d活 塞 杆 直 径 （ m）P供 油 压 力 （ MPa）F0活 塞 杆 上 和 实 际 作 用 力 （ N）负 载 率 一 般 取 =0.5 0.7t 液 压

34、缸 的 总 效 率 1 2活 塞 杆 伸 出 缩 回 速 度 (m/min)Qv液 压 缸 的 体 积 供 油 量 （ 假 定 两 侧 供油 量 相 同 则 Qv1=Qv2） （ m3/s）缸筒壁厚缸 筒 壁 厚 为 ： = 0 c1 c2关 于 0 的 值 ， 可 按 下 列 情 况 分 别 进 行 计 算当 /D 的 比 值 小 于 等 于 0.08 时 ， 可 用 薄 壁 缸 筒 的 实 用计 算 式 ：0PmaxD/2P （ m）当 /D 的 比 值 等 于 0.08 0.3 时 ， 可 用 实 用 公 式 ：0 PmaxD/(2.3P 3Pmax) （ m） 当 /D 的 比 值 大

35、 于 等 于 0.3 时 ， 可 用 实 用 公 式 ：0 D/2 (P 0.4Pmax)/(P-3Pmax) 1 （ m）0 D/2 P/(P- 3Pmax) 1 （ m）0为 缸 筒 材 料 强 度 要 求 的 最 小 值 （ m）c1缸 筒 外 径 公 差 余 量 （ m）c2腐 蚀 余 量 （ m）Pmax缸 筒 内 最 高 工 作 压 力 （ MPa）P缸 筒 材 料 的 许 用 应 力 （ MPa）P=b/nb缸 筒 材 料 的 抗 拉 强 度 （ MPa）n 安 全 系 数 通 常 取 5;最 好 按 下 表 选取 ：交变载荷材料名称静载荷 不对称 对称冲击载荷钢锻铁 3 5 8

36、 12缸筒壁厚验算对 最 终 采 用 的 缸 筒 壁 厚 应 作 四 方 面 的 验 算 ： 额 定 工 作 压 力 Pn 应 低 于 一 定 极 限 值 ， 以 保 证 工 作 安 全：Pn 0.35s(D12-D2)/D12 (MPa) 同 时 额 定 工 作 压 力 也 应 与 完 全 塑 性 变 形 压 力 有 一 定 的比 例 范 围 ， 以 免 发 生 塑 性 变 形 ： Pn (0.35 0.42)PrL 验 算 缸 筒 径 变 形 D 应 处 在 允 许 范 围 内 ：D=（ DPr/E） (D12 D2)/(D12 D2) （ m） 缸 筒 的 爆 裂 压 力 ： Pr =2

37、.3b/lg(D1/D） (MPa)PrL缸 筒 发 生 完 全 塑 性 变 形 的 压 力 （ MPa）PrL 2.3b/lg(D1/D）s缸 筒 材 料 的 屈 服 强 度 （ MPa）Pr 缸 筒 耐 压 试 验 压 力 （ MPa）Pmax缸 筒 内 最 高 工 作 压 力 （ MPa）E液 筒 材 料 的 弹 性 模 数 （ MPa）缸 筒 材 料 的 泊 松 比 ， 对 钢 材 = 0.3缸底厚度缸 筒 底 部 为 平 面 时 ， 其 厚 度 1 可 按 照 四 周 嵌 住 的 圆 盘强 度 公 式 进 行 近 似 的 计 算 ： 1=0.433D2 (P/p) （ m）缸 筒 底

38、 部 为 拱 形 时 底 部 拱 形 圆 大 弧 圆 R 0.8D， 筒 与底 的 圆 角r (1/8)D其 厚 度 用 下 式 计 算 ： 1=PD0/(4p) （ m）1缸 底 厚 （ m） D0缸 底 外 径 (m)P缸 内 最 大 工 作 压 力 （ MPa）p缸 底 材 料 许 用 应 力 （ MPa）D2计 算 厚 度 外 径 （ m）系 数 当 拱 形 高 与 D0 之 比 为 0.2 0.3 时 ， 取 =1.6 2.5缸头法兰厚度h= 4Fb/ (ra dL)p10-3 （ m）如 不 考 虑 螺 孔 （ dL） ， 则 为 ：h= 4Fb/( rap)10-3 （ m）F法

39、 兰 在 缸 筒 最 大 内 压 下 所 承 受 的 轴向 压 力 (N)ra法 兰 外 圆 半 径 （ m）b螺 孔 中 心 到 缸 筒 外 径 距 离 （ m）dL螺 孔 孔 径 （ m）缸筒螺纹连接缸 筒 与 端 部 用 螺 纹 连 接 时 ， 缸 筒 螺 纹 的 强 度 计 算 如 下 ：螺 纹 处 的 拉 应 力 ： =4KF10-6/ (d12-D2) （ N/mm2）螺 纹 处 的 剪 应 力 ： =K1KFd010-6/0.2(d13-D3) （ N/mm2）合 成 应 力 ： n= (3 3) p许 用 应 力 ： p=s/n0（ s 缸 筒 材 料 的 屈 服 极 限 N/

40、mm2）（ n0 安 全 系 数 ， 取 1.2 2.5）缸法兰螺栓缸 筒 与 端 部 用 法 兰 或 拉 杆 连 接 时 ， 螺 栓 或 拉 杆 的 强 度 计算 如 下 ：螺 纹 处 的 拉 应 力 ： =4KF10-6/ d12Z（ MPa）螺 纹 处 的 剪 应 力 ： =K1KFd010-6/0.2d13Z（ MPa）合 成 应 力 ： n= (3 3) 1.3 pF缸 筒 端 部 承 受 的 最 大 推 力 (N)D缸 筒 内 径 （ m）d0螺 纹 外 径 (m)d1螺 纹 底 径 （ m）K拧 紧 螺 纹 的 系 数 ， 不 变 载 荷 取1.25 1.5， 变 载 荷 取 2

41、.5 4K1螺 纹 连 接 的 摩 擦 因 数 ，K1=0.07 0.2 平 均 值 取 K1=0.12Z螺 栓 拉 杆 的 数 量缸筒与端部焊接缸 筒 与 端 部 用 焊 接 连 接 时 ， 其 焊 缝 应 力 计 算 如 下 ：=4F10-6/ (D12-d12) b/n（ MPa）F缸 筒 端 部 承 受 的 最 大 推 力 (N)D1缸 筒 外 径 （ m）d1螺 焊 缝 底 径 (m)焊 接 效 率 ， 取 =0.7b焊 条 材 料 的 抗 拉 强 度 (MPa)n安 全 系 数 ， 参 照 缸 筒 壁 的 系 数 选 取9.活 塞 的 设 计结构根 据 活 塞 密 封 装 置 形

42、式 来 选 用 活 塞 结 构 形 式 （ 密 封 装 置 则 按 工 作 条 件 选 定 ） 通 常 分 为 整 体 活 塞 和 组合 活 塞 两 类 ， 前 者 是 在 活 塞 圆 周 上 开 沟 槽 ， 结 构 简 单 ， 但 安 装 密 封 圈 时 容 易 拉 伤 和 扭 伤 。 组 合 式 大多 数 可 以 多 次 拆 装 ， 密 封 件 寿 命 长 ， 多 数 密 封 圈 与 导 向 环 联 合 使 用 ， 降 低 了 成 本 。 活 塞 与 活 塞 杆 的密 封 中 设 置 静 密 封 (0 型 环 )材料 无 导 向 环 活 塞 ： 用 高 强 度 铸 铁 HT200 HT30

43、0 或 球 墨 铸 铁 QT400-10 QT400-15 等 。 有 导 向 环 活 塞 ： 用 优 质 碳 素 钢 20 号 、 35 号 、 45 号 （ 抗 磨 带 公 差 在 1mm） 密 封 件 处 要 加 支 承 环有 的 在 外 径 上 套 尼 龙 （ PA） 或 聚 四 氟 乙 烯 PTEE 玻 璃 纤 维 和 聚 三 氟 氯 乙 烯 材 料 制 成 的 支 承 环 。 装配 式 活 塞 外 环 可 用 锡 青 铜 。 还 有 用 铝 合 金 作 为 活 塞 材 料 。加工要求 活 塞 的 宽 度 一 般 为 活 塞 外 径 的 0.6 1.0 倍 ， 但 也 要 根 据 密

44、 封 件 的 形 式 、 数 量 和 安 装 导 向 环 的 沟槽 尺 寸 而 定 。 有 时 ， 可 以 结 合 中 隔 圈 的 布 置 确 定 活 塞 宽 度 ； 另 外 当 油 缸 行 程 较 长 时 ， 活 塞 的 宽 度 也要 有 相 当 的 导 向 长 度 。 活 塞 外 径 的 配 合 一 般 采 用 f9， 外 径 对 内 孔 的 同 轴 度 公 差 不 大 于 0.02mm， 端 面 与 轴 线 的 垂 直 长 公 差 不 大 于 0.04mm/100mm， 外 表 面 圆 度 和 圆 柱 度 一 般 不 大 于 外 径 公 差 之 半， 表 面 粗 糙 度 视 结 构 形

45、式 不 同 而 各 异 ， （ 0.8 1.6m） 。10.活 塞 杆 的 设 计结构杆 体 有 实 心 式 和 空 心 式 。 实 心 式 一 般 情 况 较 多 。 空 心 多 在 以下 情 况 下 采 用 ： 缸 筒 运 动 的 液 压 缸 ， 用 来 导 通 油 路 ， 大 型 液压 缸 的 活 （ 柱 ） 塞 杆 为 了 减 轻 重 量 ， 为 了 增 加 活 塞 杆 的 抗 弯能 力 ， d/D 比 值 较 大 或 杆 心 需 装 有 其 它 结 构 如 位 置 传 感 器 等机 构 的 情 况 。材料选择一 般 用 中 碳 钢 （ 45 号 钢 ） ， 调 质 处 理 ， 但 对

46、 只 承 受 推 力 的单 作 用 活 塞 杆 和 柱 塞 杆 ， 则 不 必 进 行 调 质 处 理 。 对 活 塞 杆 通常 要 求 淬 火 ， 淬 火 深 度 一 般 为 0.5 1mm， 或 活 塞 杆 直 径 每毫 米 淬 深 0.03mm（ 镀 铬 ）材料bMPasMPas%热处理表面m材料bMPasMPas%热处理表面m35 52031015 调质35CrMo100085012 调质203045 60034013 调质镀铬2030Cr18Ni952020545 淬火Cr17Ni2108010 调质加工要求 活 塞 杆 要 在 缸 口 套 中 滑 动 一 般 采 用 H8/h7 配

47、 合 太 紧 了摩 擦 力 大 ， 太 松 了 容 易 引 起 卡 滞 现 象 和 单 边 磨 损 。 其 圆 度 和圆 柱 度 公 差 不 大 于 直 径 公 差 之 半 安 装 活 塞 的 轴 颈 与 外 圆的 同 轴 度 公 差 不 大 于 0.01mm， 为 了 保 证 活 塞 杆 外 圆 的 同 轴度 ， 以 免 活 塞 与 缸 筒 、 活 塞 杆 与 缸 口 套 的 卡 滞 现 象 安 装活 塞 的 轴 肩 端 面 与 活 塞 杆 轴 线 的 垂 直 度 公 差 不 大 于 0.04mm/100mm， 保 证 活 塞 安 装 不 产 生 歪 斜 活 塞 杆 的 外 圆 粗 糙 度一 般 为 0.1 0.3 m， 太 光 的 形 成 不 了 油 膜 ， 反 而 不 利 于 润滑 ， 为 了 提 高 耐 磨 性 和 防 锈 性 表 面 需 进 行 镀 铬 处 理 0.03 0.05mm， 并 进 行 抛 光 或 磨 削