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液压油缸的设计-机械类论文

液压油缸的设计-机械类论文

摘要：本文主要论述液压油缸的设计方法及密封选用，装配及试验，简

单，方便易懂。

关键词：油缸，法兰;缓冲;活塞杆;密封

1设计参数给定

首先给定油缸直径、活塞杆直径、缸外径、油缸行程、液压系统压力、法

兰厚、缸筒壁厚、工作介质普通液压油。

油缸活塞面积A=πd2/4m2、油缸推力F=PAN

(1)法兰安装方式：油缸安装方式为前端法兰固定。

(2)缓冲机构选用：在承压10MPa以上应当选用缓冲机构，本次设计工作

压力25MPa，因有钻孔机构，所以前端忽略，采用后缓冲。

(3)密封装置的选用：选用Y型轴孔通用密封圈，材质聚氨酯(PU)，因压

力超过16MPa，故Y形密封圈加挡圈。

2液压缸的装配

装配前先检查各零件尺寸，然后对各零件去除飞边，毛刺，然后用煤油清

洗，清洗完后，放在干燥环境中自然风干，或用气泵风吹干。装配前各滑动部位涂

抹润滑油，装配时要轻拿轻放，不允许划伤和碰伤。

活塞与活塞杆装配后，应测量同轴度，圆度及圆柱度，直线度，不能超

差。装配完毕后各相对运动部件间运动灵活，无卡滞发生。

3液压缸各部的设计与计算方法

3.1缸筒设计

①缸筒结构的选择：选取卡键式连接，参照国家标准，外形尺寸小，结构

简单。

②缸筒的要求：缸筒一般采用20#或35#，特殊要求及强度的采用特殊材

质，要求在动态工作压力下，长时间工作不变形;活塞杆要有足够刚度，在伸出中

不允许有弯曲及扭动;缸筒内表面光滑，并镀铬。

③缸筒材料的选取及强度给定：材料的机械性能参照机械手册，本次设计

选20号钢，从表中得到：缸筒材料的屈服强度=300MP;缸筒材料抗拉强度=480MP;

进而用屈服强度来计算得到，缸筒材料的许用应力[]=/n=320/5=64MPa。安全系数

取5，参照机械设计手册。

④缸筒的计算。1)液压缸的效率：油缸的效率由以下三种效率组成：(A)

机械效率由各运动件摩擦损失所造成，在额定压力下，通常可取≈0.9。(B)容积效

率由各密封件泄漏所造成，通常容积效率为：装弹性体密封圈时：≈1。装活塞环

时：≈0.98。(C)作用力效率，由出油口背压所产生的反作用力而造成。

=0.9、=1、=0.9所以η=，所以总效率为0.8。

2)流量计算。液压缸流量根据机械设计手册计算。设计要求中给定了活塞

的平均速度：初定油缸进给量1-10mm/s，所以=0.1m/s。容积效率：=1。根据机

械设计手册得到活塞杆外推时的流量：=AV=1.54*10-2m2x1*10-

2*6*104=9.24L/min，因只使用推力，回程方向的流量忽略。3)缸筒壁厚的计算。

缸筒壁厚可以根据机械设计手册按薄壁缸筒进行计算：根据缸径查手册预取=11，

此时/D=11/140=0.10.789，满足使用薄壁缸筒计算式的要求，缸筒最高允许使用压

力取额定压力的1.5倍，根据给定参数P=25MP，所以：=251.5=37.5MPa许用应力

在选取材料的时候给出：[]=/n=320/2.5=128MP，根据机械设计手册得到壁厚：

=13.1mm，取壁厚为15mm。缸筒的加工要求：缸筒的内表面先粗车，然后衍磨，表

面粗糙度为0.16，最后进行研磨;缸筒内径D的圆度、圆柱度不大于内径公差之半;

缸筒直线度不大于0.03mm。

3.2法兰设计

采用前法兰，并钻6-18孔，用来与部件连接法兰厚度根据机械设计手册

计算：法兰在最大内压的情况下受到的压力F==369600N。

接下来选取其它参数：=135mm、=22mm、b=51mm。许用应力在选取材料的

时候给出：[]=/n=320/2.5=128MP，根据以上各量可以得到：h=40.7mm，为保证安

全，取法兰厚度为42mm。

3.3活塞设计

①活塞结构的设计：采用分体式活塞，密封圈和导向环安装后，两端压盖

夹紧。

②活塞的密封：选用进口U形密封圈，材质为橡塑复合材料和PTFE，优

质的密封材质，克服了缸筒