液压缸Word文件下载.docx
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3）.尾部外法兰式的法兰设置在无杆的缸底，用法兰的外侧与机械安装面接触，工作时安装螺钉受的拉力较小。
轴线摆动式包括轴销式，耳环式和球头式（可在一定圆锥角度内摆动，自由度较大，但稳定性较差）三种。
轴销式又分头部轴销式（稳定性较好，摆动幅度较小）；
中间轴销式（稳定性一般，摆动幅度中等）和尾部轴销式（稳定性最差，摆动幅度较大）；
耳环式又分单耳环式和双耳环式。
除以上标准形式外，还有中间法兰式，中间球铰式，带加强筋的法兰式，法兰底脚并用式等特殊形式。
设计液压缸的安装形式时应考虑连接零件的受力情况和强度，并尽量提高它的稳定性。
3液压缸零件的设计计算
一、缸筒
1.缸筒内径的计算
D＝1.1284（P/p）1/2
式中：
D——缸筒内径（厘米）
p——液压力（公斤力/厘米2）
P——活塞推力（公斤力）
内径算出后，应按标准值圆整。
见下表
液压缸内径系列参安数
16
20
25
32
40
50
55
63
70
80
90
100
110
125
140
160
180
200
220
250
320
400
500
630
2.缸筒强度的计算
低压系统或D/δ≥16时，缸筒壁厚按下式计算
δ＝pD/2[σ]
δ——壁厚（厘米）
[σ]——缸筒材料许用应力（公斤力/厘米2）
中高压系统或D/δ<
3.2时，按下式计算
δ＝D/2·
{[[σ]/（[σ]－1.73p）]1/2－1}（塑性材料）
{[（[σ]＋0.5p）/（[σ]－1.25p）]1/2－1}（脆性材料）
3.缸筒材料和毛坯
常用的铸造毛坯有无缝钢管、铸件和锻件。
无缝钢管准备周期短，加工余量小，工艺性好，适于大批量生产。
一般常用45号调质钢，需要焊接时可采用焊接性能较好的35号钢。
锻造毛坯适用于内径大，行程短，缸筒壁厚的缸筒。
铸件能获得形状复杂的缸筒毛坯，生产率高，但易出现气孔、疏松、偏析、砂眼等缺陷。
4.缸筒的技术条件
它的椭圆度、锥形度、鼓形度不大于内径公差的一半，弯曲度在500毫米长度上不大于0.03毫米，端面摆差在100毫米直径上不大于0.04毫米。
二、活塞杆
1.活塞杆直径的计算
d＝D[（φ－1）/φ]1/2
d——活塞杆直径（厘米）
D——缸筒内径（厘米）
φ——液压缸往复运动速比，一般采用2，1.46，1.33，1.25，1.15等数值。
活塞杆直径计算后，应按标准值圆整。
活塞杆、柱塞外径系列参数
10
12
14
18
22
28
35
45
280
360
450
2.活塞杆纵向弯曲强度的校核
液压缸的纵向弯曲强度与液压缸的安装形式，活塞杆直径和长度有关。
当活塞杆直径D与液压缸的安装长度L之比D/L超过1:
10时，必须进行纵向弯曲强度的校核。
在没有偏心载荷和挠曲的情况下，纵向弯曲强度的临界载荷有等截面和非等截面两种计算方法。
1）等截面计算法
当细长比L/K≥m·
n1/2时
Pk＝nπ2EI/L2（欧拉公式）
若活塞杆为实心杆并使用钢铁材料时，则上式可简化为
Pk＝1.02nd4·
106/L2（欧拉公式）
Pk——活塞杆纵向弯曲破坏的临界载荷（公斤力）
L——活塞杆安装长度（厘米）
K——活塞杆断面回转半径（厘米），实心杆K＝d/4；
空心杆K＝（d2＋d02）1/2/4其中d0为活塞杆内径
m——柔性系数，钢一般取85
n——末端系数，见下表
E——材料弹性模数（钢取E＝2.1×
106公斤力/厘米2）
Ｉ——活塞杆惯性矩，实心杆Ｉ＝πd4/64；
空心杆Ｉ＝π（d4－d04）/64
d——活塞杆直径（厘米）
1
2
3
4
5
液
压
缸
安
装
形
式
n
1/4
R
1.01
1.43
2.02
当细长比L/K<
m·
Pk＝fA/[1＋a/n·
（L/K）2]（公斤力）
f——材料强度实验值，钢取f＝4900（公斤力/厘米2）
a——实验常数，钢取a＝1/5000
2）非等截面计算法（该计算法所得数值近于实际情况）
活塞杆纵向弯曲临界值按下式计算
Pk＝kπ2EI/L2（公斤力）
式中k为形状系数（不是欧拉公式中的末端系数），可从《设计手册》中查找。
一般在实际使用时，为了保证活塞杆不产生纵向弯曲，活塞杆上的实际压力P要比稳定极限力Pk小，其关系为
P≤Pk/nk
nk——纵向弯曲强度安全系数，一般取nk=2~4
3.活塞杆的材料活塞杆一般使用35、45号钢等材料，对冲击振动很大的液压缸，活塞杆也可以使用55号钢或40Cr等合金材料。
一般采用棒材，尤其是冷拉棒材。
4.活塞杆的技术要求活塞杆一般采用D4/dc4级配合精度，椭圆度和锥度不大于直径公差的一半，弯曲度在500mm长度上不大于0.03mm。
安装活塞的轴颈与活塞杆外径的不同心度不大于0.01mm，轴肩对活塞杆外径的外圆摆差在100mm上不大于0.04mm。
光洁度一般在8~9级。
三、活塞
活塞配合应适当，既不能过松，也不能间隙过大。
配合过紧，不仅使最低动作压力增大，降低液压系统的机械效率，且容易损坏缸筒和活塞滑动配合表面；
间隙过大，会引起液压缸内部泄漏，降低液压系统的容积效率。
活塞根据密封件的材料及结构的不同，大致可分为：
橡胶圈密封活塞、活塞环活塞、间隙密封活塞、耐磨环活塞、烧焊铜合金活塞、装配式活塞、整体式活塞。
常用材料有HT15~32至HT21~40的灰铸铁，耐磨铸铁，35、45号钢和铝合金等。
活塞外径一般采用D4/dc4级配合，外径对活塞内孔的跳动不大于外径公差的一半，端面与轴线的不垂直度在100mm处不大于0.04mm，外径的椭圆度、圆锥度不大于外径公差的一半，光洁度为7~8级。
四、缸盖
缸盖（包括缸盖与缸头）一般分为螺钉连接、螺纹连接、卡键连接、钢丝连接、连体缸盖、焊接缸盖、销钉连接、拉杆连接等形式。
1.缸头厚度的计算
1）平形缸头（如右图）
缸头有油孔时h=0.433d{pd/（d－d0）[σ]}1/2
缸头无油孔时h=0.433d{p/[σ]}1/2
h——缸头厚度（厘米）
d——缸头止口内径（厘米）
d0——油口直径（厘米）
[σ]——材料许用应力（公斤力/厘米2）
2）椭圆形缸头（如下图）
h＝VpD/（2[σ]－0.2p）（厘米）
V＝1/6·
（2＋K2）
K＝a/b
D——缸头内径（厘米）
a——椭圆半长轴（厘米）
b——椭圆半短轴（厘米）
其它符号同上式
3）准球形缸头（如下图）
当rl/rc>
6%时
h＝prcW/（2[σ]－0.2p）
当rl/rc＝6%时
h＝0.885prc/（[σ]－0.1p）
rl——转角半径（厘米）
rc——缸头大半径（厘米）
W＝1/4·
[3＋（rc/rl）1/2]
4）半球形缸头（如下图）
当h≤0.356或p≤0.665[σ]时
h＝pD/（4[σ]－0.4p）
当h>
0.356rc或p>
0.665[σ]时
h＝ri（Y1/3－1）＝ro[（Y1/3－1）/Y1/3]
rc——半球内半径（厘米）
ri——缸筒外半径（厘米）
ro——缸筒内半径（厘米）
Y＝2（[σ]＋p）/（2[σ]－p）（公斤力/厘米2）
2.缸盖厚度的计算
1）螺钉连接法兰（如右图）
h＝[3p（D1－dcp）/πdcp[σ]]1/2
h——法兰厚度（厘米）
P——法兰受力总和（公斤力）
P＝P1＋P2＝0.785d2p+0.785（dH2－d2）q
q——附加密封力（公斤力/厘米2）
采用金属材料密封时q值取其屈服极限
dH——密封环形端面外径（厘米）
d——密封环形端面内径（厘米）
D1——螺钉孔分布直径（厘米）
dcp——密封环形端面平均直径（厘米）
[σ]——材料许用应力（公斤力/厘米2）
2）整体法兰（见右图）
h＝[3P（D0－D1）/πD1[σ]]1/2
P——液压缸受力总和（公斤力）
D0——螺钉孔分布直径（厘米）
D1——法兰根部直径（厘米）
3）整体螺纹连接法兰（如右图）
h＝[3P（D0－dcp）/π（D－dcp－2d0）[σ]]1/2
D0——螺钉孔分布直径（厘米）
D——法兰外径（厘米）
dcp——螺纹中径（厘米）
d0——螺栓孔直径（厘米）
校核螺纹剪切应力和挤压应力
τ＝P/πdcpK≤[τ]（公斤力/厘米2）
σcm＝P/0.785（d12－d22）Z≤[σcm]
P——螺纹所受剪应力（公斤力）
Z——螺纹工作圈数
4）活套法兰（如下图）
h＝[3P（D0－dcp）/π（D－d1－2d0）[σ]]1/2
dcp——支承面平均直径，dcp＝（d1＋d2）/2（厘米）
d1——法兰内径（厘米）
d2——活套外径（厘米）
其它符号同上
校核支承面挤压应力
σcm＝P/0.785（d22－d12）≤[σcm]（公斤力/厘米2）
5）椭圆形法兰（如上图）
h＝（3PX/b[σ]）1/2
P——作用两个螺钉上总的拉力（公斤力）
X——B－B断面弯曲
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