油缸设计计算公式.docx
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油缸设计计算公式
油缸设计计算公式
液压油缸的主要技术参数
一、液压油缸的主要技术参数：
1.油缸直径；油缸缸径，内径尺寸。
2. 进出口直径及螺纹参数
3.活塞杆直径；
4.油缸压力；油缸工作压力，计算的时候经常是用试验压力，低于16MPa乘以1.5，高于16乘以1.25
5.油缸行程；
6.是否有缓冲；根据工况情况定，活塞杆伸出收缩如果冲击大一般都要缓冲的。
7.油缸的安装方式；
达到要求性能的油缸即为好，频繁出现故障的油缸即为坏。
应该说是合格与不合格吧？
好和合格还是有区别的。
二、液压油缸结构性能参数包括：
1.液压缸的直径；2.活塞杆的直径；3.速度及速比；4.工作压力等。
液压缸产品种类很多，衡量一个油缸的性能好坏主要出厂前做的各项试验指标，油缸的工作性能主要表现在以下几个方面：
1.最低启动压力：
是指液压缸在无负载状态下的
非标液压、机电、试验、工控设备开发研制。
液压缸无杆腔面积A=3.14*40*40/10000000（平方米）=0.005024（平方米）
泵的理论流量Q=排量*转速=32*1430/1000000 （立方米/分）=0.04576（立方米/分）
液压缸运动速度约为V=0.95*Q/A=0.104 m/min
所用时间约为T=缸的行程/速度=L/V=0.8/0.104=8 （秒）
上面的计算是在系统正常工作状态时计算的,如果溢流阀的安全压力调得较低,负载过大,液压缸的速度就没有上面计算的大,时间T就会增大.
楼主应把系统工作状态说得更清楚一些.其实这是个很简单的问题:
你先求出油缸的体积,会求吧,等于:
4021238立方毫米;然后再求出泵的每分钟流量,需按实际计算,效率取92%（国家标准）,得出流量为:
32X1430X1000X92%=42099200立方毫米;两数一除就得出时间:
0.0955分钟,也就是5.7秒,至于管道什么流速什么的东西根本不要考虑,影响比较少.
油缸主要尺寸的确定方法
1．油缸的主要尺寸
油缸的主要尺寸包括：
缸筒内径、活塞缸直径、缸筒长度以及缸筒壁厚等。
2．主要尺寸的确定
（1）缸筒直径的确定
根据公式：
F=P×A，由活塞所需要的推力F和工作压力P可求得活塞的有效面积A，进一步根据油缸的不同结构形式，计算缸筒的直径D。
（2）活塞杆尺寸的选取
活塞杆的直径d，按工作时的受力情况来确定。
根据表4-2来确定。
（3）油缸长度的确定
油缸筒长度=活塞行程+活塞长度+活塞导向长度+活塞杆密封及导向
长度+其它长度。
活塞长度=（0.6—1）D；活塞杆导向长度=（0.6—1.5）d。
其它长度指一些特殊的需要长度，如：
两端的缓冲装置长度等。
某些单活塞杆油缸油时提出最小导向程度的要求，如：
H≥L/20+D/2。
∙液压设计常用资料
∙ 时间：
2010-8-2714:
17:
02
∙径向密封沟槽尺寸
O形密封圈截面直径d2
1.80
2.65
3.55
5.30
7.00
沟槽
宽度
b
气动动密封
2.2
3.4
4.6
6.9
9.3
液压动密封
和
静密封
b
2.4
3.6
4.8
7.1
9.5
b1
3.8
5.0
6.2
9.0
12.3
b2
5.2
6.4
7.6
10.9
15.1
沟
槽
深
度
t
活塞密封
（计算d3用）
液压动密封
气动动密封
静密封
1.42
2.16
2.96
4.48
5.95
1.46
2.23
3.03
4.65
6.20
1.38
2.07
2.74
4.19
5.67
活塞杆密封
（计算d6用）
液压动密封
气动动密封
静密封
1.47
2.24
3.07
4.66
6.16
1.57
2.37
3.24
4.86
6.43
1.42
2.15
2.85
4.36
5.89
导角长度zmin
1.1
1.5
1.8
2.7
3.6
槽底圆角半径r1
0.2～0.4
0.4～0.8
0.8～1.2
槽棱圆角半径r2
0.1～0.3
∙
沟槽尺寸计算方法
活塞密封沟槽：
d3max=d4min-2t
活塞杆密封沟槽：
d6min=d5max+2t
∙轴向密封沟槽尺寸
O形密封圈截面直径d2
1.80
2.65
3.55
5.30
7.00
沟槽宽度b
2.6
3.8
5.0
7.3
9.7
沟槽深度h
1.28
1.97
2.75
4.24
5.72
槽底圆角半径r1
0.2～0.4
0.4～0.8
0.8～1.2
槽棱圆角半径r2
0.1～0.3
∙
沟槽尺寸计算方法
受内压的沟槽形式：
d7=d1-2d2
受外压的沟槽形式：
d8=d1
∙沟槽各尺寸公差
∙沟槽及与O形圈配合表面的表面粗糙度
O形圈使用范围
∙注：
▲为推荐使用密封形式
字母代号
∙d1—O形圈内径
d2—O形圈截面直径
d3—O形圈沟槽内径（活塞密封时，沟槽底直径）
d4—缸孔直径
d5—活塞杆直径
d6—O形圈沟槽外径（活塞杆密封时，沟槽底直径）
d7—轴向密封时沟槽外径（受内压）
d8—轴向密封时沟槽内径（受外压）
d9—活塞直径（活塞密封）
d10—O形圈截面直径
b—O形圈沟槽宽度
b1—加1个挡圈的O形圈沟槽宽度
b2—加2个挡圈的O形圈沟槽宽度
z—导角长度
r1—槽底圆角半径
r2—槽棱圆角半径
2g—径向间隙
油缸组合密封结构尺寸
活塞密封
∙活塞杆密封
∙
∙
∙支撑环及防尘圈选用尺寸
∙
粗牙螺栓的保证载荷和最小拉力载荷（GB3098.1-82）
细牙普通螺纹基本尺寸计算表
螺栓、螺钉和螺柱的力学性能（GB3098.1-82）
注：
1.表面硬度不应比芯部硬度高出30个维式硬度值，但10.9级的表面硬度应不大于390HV30。
伺服油缸用拉杆螺（纹）栓拧紧力矩（Rexroth）
管道参数
一.管道内油流速度
流速计算V=Q/A=21.2314Q/d2（m/S）
Q—流量（L/min） d—管子内径（mm）
1. 吸油管道：
V≤1.5～2m/S（一般常取1m/S以下）
2. 压力油管道：
V≤2.5～5m/S（压力高时取大值，压力低时取小值；管道长时取
小值，管道短时取大值；油粘度大时取小值）。
3. 管道及局部收缩处取：
V=5～7m/S
4. 回油管道：
V≤1.5～2.5m/S
∙二.壁厚计算
δ=Pg*d/（2「σ」） （mm）
Pg—公称压力（Kg/cm2）
d—管子内径（mm）
「σ」—许用应力（Kgcm2） 对于钢管「σ」=σb/n （n=4～8）
三.钢管公称通径、外径、壁厚、连接螺纹及推荐流量表（JB827-66）
四.弯曲半径
最小弯曲半径：
R≥10D（D—钢管外径）
∙五.管道支架间距（直管部分）
液压油物理化学性质
一.常用液压油
一.常用液压油
1.运动粘度：
液体在同一温度下的动力粘度与该液体密度的比值ν。
1cSt=1mm2/S
2.动力粘度：
单位面积上的粘性力，即内摩擦阻力与垂直于该面上的速度变化率成比例，其比例常数μ即动力粘度。
1kgf/m2=98.066P=9.80665PaS、1P=0.1PaS=0.1N.S/m2
3.粘度指数：
∙
∙
4.温度膨胀：
体积：
ΔVt=V（1+αVΔt）（mL）
密度：
ρt=ρ（1+αVΔt）（g/mL）
αV=（8.5～9.0）×10-4/℃，平均取αV=8.7×10-4/℃
5.热导率：
液体内热传递的难易程度：
Qn=λA（t2-t1）/L（W）
A—传热面积（m2）、L—与热流成直角方向的物质厚度（m）
λ=0.116～0.151（W/m.K）
6.弹性模量：
β=1/K=-ΔV/（V*Δp）（MPa-1）
K≈（1.2～2）×103MPa，实际（油混气）工程中取（0.7～1.4）×103MPa
∙7.比热容：
作动器缸径D、杆径d、速度比Ψ及输出力F1（单杆）/F2（双杆）
进油压力21MPa，回油压力0,A1—无杆腔工作面积，A2—有杆腔工作面积，Ψ=A1/A2
作动器常用安装形式
液压、气动和元件结构及尺寸
常用液压公式
1.泵和马达
a.几何流量QL=q×n÷1000（L/min）
q—几何排量（mL/rev）
n—轴转速（rev/min）
b.液压功率N=QL×PS÷61.2η（KW）
QL—流量（L/min）
PS—压力（MPa）
η—效率
c.轴功率N=ML×n÷9550（KW）
ML—轴扭矩（Nm）
n—轴转速（rev/min）
2.油缸
a.几何流量QL=A×VL÷1000 （L/min）
A—有效面积（cm2）
vL—活塞速度（cm/S）
b.理论推力F=A×PS×100（N）
A—有效面积（cm2）
PS—压力（MPa）
∙常用密封件材料适用的介质和使用温度范围
普通工制粗牙螺纹扭紧力矩
液压缸工作压力确定
负载（KN）
0~70
70~140
140~250
>250
缸工作压力（bar）
60
100~140
180~210
320
活塞杆直径d与缸筒内径D的计算
受拉时：
d=（0.3~0.5）D
受压时：
d=（0.5~0.55）D （p1<5mpa）
d=（0.6~0.7）D （5mpa d=0.7D （p1>7mpa）
缸筒最薄处壁厚：
δ≥pyD/2（σ）
δ—缸筒壁厚；D—缸筒内径；
py—缸筒度验压力，当额定压Pn>160x105Pa时，Py=1.25Pn；
（σ）—缸筒材料许用应力。
（σ）=σb/n。
活塞杆的计算
直径强度校核：
d≥[4F/π（σ）]1/2
d—活塞杆直径；F—液压缸的负载； （σ）—活塞杆材料许用应力，（σ）=σb/n。
液压缸缸筒长度的确定
缸筒长度根据所需最大工作行程而定。
活塞杆长度根据缸筒长度而定。
对于工作行程受压的活塞杆，当活塞杆长度与活塞杆直径之比大于15时，应按材料力学有关公式对活塞进行压杆稳定性验算。
液压缸的计算
工作日记2007-06-2709:
03:
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使用压力 类别名称 对应油缸
7Mpa 低压液压缸
14Mpa 中压液压缸 CX,HO,RO系列
21Mpa 高压液压缸 HRO系列
常用计算公式：
示意图计算公式
推力：
F1=A1×P1×Q （kgf）
拉力：
F2=A2×P2×Q （kgf）
推侧活塞受压面积：
A1=πD2/4=0.785D2 （C㎡）
拉侧活塞受压面积：
A2=π（D2-d2）/4 =0.785（D2-d2） （C㎡）
液压缸内径，即活塞直径：
D（cm）
活塞杆直径：
d （cm）
推侧压力：
P1（kgf/C㎡）
拉侧压力：
P2（kgf/C㎡）
效率：
Q
注：
1：
油缸实际出力低于理论出力
2：
效率，在惯性力小的场合取80%，惯性力大的场合取60%
缸油分类说明：
使用压力类别名称对应油缸
7Mpa 低压液压缸MO系列
14Mpa 中压液压缸 CX,HO,RO系列
21Mpa 高压液压缸 HRO系列
常用计算公式：
计算公式
推力：
F1=A1×P1×Q （kgf）
拉力：
F2=A2×P2×Q （kgf）
推侧活塞受压面积：
A1=πD2/4=0.785D2 （C㎡）
拉侧活塞受压面积：
A2=π（D2-d2）/4 =0.785（D2-d2） （C㎡）
液压缸内径，即活塞直径：
D （cm）
活塞杆直径：
d （cm）
推侧压力：
P1（kgf/C㎡）
拉侧压力：
P2（kgf/C㎡）
效率：
Q
注：
1：
油缸实际出力低于理论出力
2：
效率，在惯性力小的场合取80%，惯性力大的场合取60%
项 目
公 式
符号意义
液壓缸面積（cm2）
A=πD2/4
D：
液壓缸有效活塞直徑（cm）
液壓缸速度（m/min）
V=Q/A
Q：
流量（l/min）
液壓缸需要的流量（l/min）
Q=V×A/10=A×S/10t
V：
速度（m/min）
S：
液壓缸行程（m）
t：
時間（min）
液壓缸出力（kgf）
F=p×A
F=（p×A）－（p×A）
（有背壓存在時）
p：
壓力（kgf/cm2）
泵或馬達流量（l/min）
Q=q×n/1000
q：
泵或马达的幾何排量（cc/rev）
n：
转速（rpm）
泵或馬達轉速（rpm）
n=Q/q×1000
Q：
流量（l/min）
泵或馬達扭矩（N.m）
T=q×p/20π
液壓所需功率（kw）
P=Q×p/612
管內流速（m/s）
v=Q×21.22/d2
d：
管內徑（mm）
管內壓力降（kgf/cm2）
△P=0.000698×USLQ/d4
U：
油的黏度（cst）
S：
油的比重
L：
管的長度（m）
Q：
流量（l/min）
d：
管的內徑（cm）
液压常用公式
工作日记2009-04-1417:
29:
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液压常用计算公式
项 目
公 式
符号意义
液压缸面积（cm2）
A=πD2/4
D：
液压缸有效活塞直径（cm）
液压缸速度（m/min）
V=Q/A
Q：
流量（l/min）
液压缸需要的流量（l/min）
Q=V×A/10=A×S/10t
V：
速度（m/min）
S：
液压缸行程（m）
t：
时间（min）
液压缸出力（kgf）
F=p×A
F=（p×A）－（p×A）
（有背压存在時）
p：
压力（kgf/cm2）
泵或马达流量（l/min）
Q=q×n/1000
q：
泵或马达的几何排量（cc/rev）
n：
转速（rpm）
泵或马达转速（rpm）
n=Q/q×1000
Q：
流量（l/min）
泵或马达扭矩（N.m）
T=q×p/20π
液压所需功率（kw）
P=Q×p/612
管內流速（m/s）
v=Q×21.22/d2
d：
管內徑（mm）
管內压力降（kgf/cm2）
△P=0.000698×USLQ/d4
U：
油的黏度（cst）
S：
油的比重
L：
管的長度（m）
Q：
流量（l/min）
d：
管的內径（cm）
长度
mm（毫米）
cm（厘米）
m（米）
in（英寸）
ft（英尺）
yd（码）
1
0.1
0.001
0.03937
0.003281
0.001094
0.1
1
0.01
0.3937
0.03281
0.01094
1000
100
1
39.37
3.281
1.0936
25.4
2.54
0.0254
1
0.08333
0.02778
304.8
30.48
0.3048
12
1
0.3333
914.4
91.44
0.9144
36
3
1
重量
kg（公斤）
ton（公吨）
lb（磅）
1
0.001
2.20462
1000
1
0.00220462
0.453593
0.0004536
1
面积
m2
cm2
mm2
in2
1
10000
1000000
1550
0.0001
1
100
0.155
0.000001
0.01
1
0.00155
0.000645
6.4516129
645.1613
1
容积
L（公升）
cc（cm3）
gal（美制加仑）
in3
1
1000
0.264178
61.026
0.001
1
0.000264178
0.061026
3.78533
0.0037853
1
231
0.016387
16.387
0.004329
1
力
N（牛顿）
kgf
1
0.1019716
9.80665
1
压力
bar
kgf/cm2
Mpa
psi（lb/in2）
1
1.0197162
0.1
14.5
0.980665
1
0.0980665
14.22
10
10.197162
1
145.03263
0.06895
0.7031
0.006895
1
力矩
N.m
kgf.m
lb.in
1
0.1019716
8.85072
9.80665
1
86.79589
0.112985
0.0115213
1
马力
kw
HP
1
1.3404826
0.746
1
动力黏度
m2/s
cSt（mm2/s）
St（cm2/s）
1
1,000,000
10,000
0.000001
1
0.01
0.0001
100
油箱
油箱在液压系统中除了储油外，还起着散热、分离油液中的气泡、沉淀杂质等作用。
油箱中安装有很多辅件，如冷却器、加热器、空气过滤器及液位计等。
油箱可分为开式油箱和闭式油箱二种。
开式油箱，箱中液面与大气相通，在油箱盖上装有空气过滤器。
开式油箱结构简单，安装维护方便，液压系统普遍采用这种形式。
闭式油箱一般用于压力油箱，内充一定压力的惰性气体，充气压力可达0.05MPa。
如果按油箱的形状来分，还可分为矩形油箱和圆罐形油箱。
矩形油箱制造容易，箱上易于安放液压器件，所以被广泛采用；圆罐形油箱强度高，重量轻，易于清扫，但制造较难，占地空间较大，在大型冶金设备中经常采用。
2.1油箱的设计要点
图10为油箱简图。
设计油箱时应考虑如下几点。
1）油箱必须有足够大的容积。
一方面尽可能地满足散热的要求，另一方面在液压系统停止工作时应能容纳系统中的所有工作介质；而工作时又能保持适当的液位。
2）吸油管及回油管应插入最低液面以下，以防止吸空和回油飞溅产生气泡。
管口与箱底、箱壁距离一般不小于管径的3倍。
吸油管可安装100μm左右的网式或线隙式过滤器，安装位置要便于装卸和清洗过滤器。
回油管口要斜切45°角并面向箱壁，以防止回油冲击油箱底部的沉积物，同时也有利于散热。
3）吸油管和回油管之间的距离要尽可能地远些，之间应设置隔板，以加大液流循环的途径，这样能提高散热、分离空气及沉淀杂质的效果。
隔板高度为液面高度的2/3～3/4。
图10油箱
1—液位计；2—吸油管；3—空气过滤器；4—回油管；5—侧板；6—入孔盖；7—放油塞；8—地脚；9—隔板；10—底板；11—吸油过滤器；12—盖板；
4）为了保持油液清洁，油箱应有周边密封的盖板，盖板上装有空气过滤器，注油及通气一般都由一个空气过滤器来完成。
为便于放油和清理，箱底要有一定的斜度，并在最低处设置放油阀。
对于不易开盖的油箱，要设置清洗孔，以便于油箱内部的清理。
5）油箱底部应距地面150mm以上，以便于搬运、放油和散热。
在油箱的适当位置要设吊耳，以便吊运，还要设置液位计，以监视液位。
6）对油箱内表面的防腐处理要给予充分的注意。
常用的方法有：
①酸洗后磷化。
适用于所有介质，但受酸洗磷化槽限制，油箱不能太大。
②喷丸后直接涂防锈油。
适用于一般矿物油和合成液压油，不适合含水液压液。
因不受处理条件限制，大型油箱较多采用此方法。
③喷砂后热喷涂氧化铝。
适用于除水-乙二醇外的所有介质。
④喷砂后进行喷塑。
适用于所有介质。
但受烘干设备限制，油箱不能过大。
考虑油箱内表面的防腐处理时，不但要顾及与介质的相容性，还要考虑处理后的可加工性、制造到投入使用之间的时间间隔以及经济性，条件允许时采用不锈钢制油箱无疑是最理想的选择。
油箱的容量计算
油箱容量的计算
液压泵站的油箱公称容量系列（JB/T7938-1995），见表1。
表1油箱容量JB/T7938-1995（L）
4
6.3
10
25
40
63
100
160
250
315
400
500
630
800
1000
1250
1600
2000
3150
4000
5000
6300
m.T!
T/w/C#z8S
!
p3a,J%p#{5],n&i）V%{
油箱容量与系统的流量有关，一般容量可取最大流量的3～5倍。
另外，油箱容量大小可从散热角度去设计。
计算出系统发热量与散热量，再考虑冷却器散热后，从热平衡角度计算出油箱容量。
不设冷却器、自然环境冷却时计算油箱容量的方法如下。
1）系统发热量计算在液压
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