液压与气压传动第4版含1CD习题答案作者左健民主编第3章液压执行元件课件.pptVIP

液压缸的设计计算 （一）液压缸设计中应注意的问题 不同的液压缸有不同的设计内容和要求，一般在设计液压缸的结构时应注意以下几个问题： （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纵向稳定性 （2）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，系统中需要有相对应的措施，但是并非所有的液压缸都要考虑这些问题。 （3）根据主机的工作要求和结构设计要求，正确确定液压缸的安装﹑固定方式。但液压缸只能一端定位。 （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。 由于液压执行元件与主机结构有着直接关系，因此所需要的液压缸和气缸在结构上千变万化。尽管有一些标准件可供选用，但有时还必须根据实际需要自行设计。下面介绍液压缸的设计计算。 （二）主要尺寸的计算??? ?液压缸的主要尺寸包括缸筒内径D、活塞杆直径d和缸筒长度L。??? ?根据负载大小和液压缸的工作压力确定活塞的有效工作面积，再根据液压缸的不同结构形式计算出缸筒的内径。活塞杆直径是按受力情况决定的，可按表3－16初步选取。缸筒长度的确定要考虑活塞最大行程、活塞厚度、导向和密封所需长度等因素。通常情况 L≤(20~30)d。计算结果要圆整成国家标准中的推荐值。主要尺寸初步确定后，还要按速度要求进行验证。同时满足力和速度的要求后才可以确定下来。 表3－16? 液压缸工作压力与活塞杆直径 液压缸工作压力p/MPa 5 5～7 7 推荐活塞杆直径d (0.5～0.55)D (0.6～0.7)D 0.7D （三）强度校核???? 强度校核的项目包括缸筒壁厚δ、活塞杆直径d和缸盖固定螺栓的直径ds。 1.??缸筒壁厚δ??? 在中、低压系统中，缸筒壁厚由结构工艺决定，一般不做校核。在高压系统中需按下列情况进行校核。????当D/δ10时为薄壁，δ按下式校核? 式中，D-缸筒内径；??????[σ]—缸筒材料的许用应力，[σ]=σb/n，σb是材料的抗拉强度，一般取安全系数n=5；??????py—试验压力，当缸的额定压力pn≤16MPa时，py=1.5pn；pn16MPa时，py=1.25pn。????当D/δ10时为厚壁，δ按下式校核 2.??活塞杆直径d 式中，F—活塞杆上的作用力；??????? ??[σ]—活塞杆材料的许用应力，[σ]= σb/1.4。?3.??缸盖固定螺栓直径ds 式中，F—活塞杆上的作用力；k—螺纹拧紧系数，k=1.12~1.5；z—固定螺栓个数；??? ??????[σ]—螺栓材料的许用应力，[σ]= σs/（1.22~2.5），σs为材料的屈服点。 （四）活塞杆稳定性校核??? ?当活塞杆受轴向压缩负载时有压杆稳定性问题，即压缩力F超过某一临界Fk值时活塞杆就会失去稳定性。活塞杆稳定性按下式进行校核 ?????? 式中，nk—安全系数，一般取nk=2~4。??? ? 当活塞杆的细长比 时 当活塞杆的细长比 时，且 时 式中，l—安装长度，见表3-2；??????rk—活塞杆截面最小回转半径， ；??????ψ1—柔性系数，见表3.3；??????ψ2—由液压缸支承方式决定的末端系数，见表3.2；??????E—活塞杆材料的弹性模量，钢材； ??????J—活塞杆横截面惯性矩；??????A—活塞杆横截面积；??????f—由材料强度决定的试验值，见表3.3；??????α—系数，见表3.3。 ???? 缓冲计算是估计缓冲时液压缸内出现的最大冲击力，以便校核缸筒强度。同时，还应校核制动距离是否符合要求。???? 液压缸缓冲时，背压腔内的液压能E1和工作部件的机械能E2分别为 式中，pc-缓冲腔中平均缓冲压力；??????pp—高压腔中的压力； ?????? Ac、Ap—缓冲腔、高压腔的有效工作面积；??????lc—缓冲行程长度；?????? m—工作部件质量；??????v—工作部件速度；??????Ff—摩擦力。????当E1=E2时，工作部件的机械能全部被缓冲腔液体吸收，即 （五）液压缸的缓冲计算 * 液压