柱塞缸设计步骤DOC.docx

1、柱塞缸设计步骤DOC2、 数据1、执行元件：液压柱塞缸；2、主要设计参数：缸工作行程 400mm推力载荷 280KN ；移动速度 1mm/s；安装方式 前法兰。3、 设计提要、液压柱塞缸主要参数给定缸内径：D=125mm缸外径：D1 =194mm壁厚：、=34mm 活塞杆直径：d=120mm 法兰厚：h=8mm二、设计计算步骤1根据机构运动和结构要求，选择液压缸的安装 类型和安装方式。2确定液压缸的性能参数，如输出力，速度，作 用时间，内径和行程。3根据选定的工作压力，确定液压缸的缸径，活塞杆直径，并按标准尺寸系列选择尺寸，根据工作压 力及材料进行结构设计，如缸壁厚度，缸盖，密封形 式，排气与

2、缓冲等。4 液压缸性能的验算。5 选择合适的密封结构三、液压缸主要几何尺寸的设计计算1 公 称 压 力 的 确W3-1压力分l就 别申 压fi M JX酿力椎曲（MFH）小2 岳春5&B1Bsa计算或选揮的液压系统和元件的公称压力”应符合或靠 拢表3-乞所规定的数值。3 2 力兼列(GD234680) (tf26400310O125)164200315400500BSO800注* XfS号内的厘育奪优先矗JDSh札1 Z。3叫因为推力载荷为280KN所以选公称压力为 31.5MP,见表2活塞杆直径的确定22. 64筋压粧性能參魏计算:计算公式说明草杆活蟹式液压蚯和柱蓦式液压缸體寒片一就压缸推力

3、Z 內一蔽压缸拉力（?0（或柱窒）骨忡时的撻力齐为形一液压値甦动遂接时的推力f N）Fj 屮“10*L工作压力（MPa）单杆佶基式威屈缸的拉力虽为扒一活蓦或柱塞的柞用面祖5巧，*产于肝液压虹的F2 jvL3 k 10s為一橄压扛有杆腔柞用而积（川）“八子辙出力单杆活塞式液压虹養动连接时，渣压虹的推力丹为屯一槪压缸差动时的柞用面飙（X.嘉=尹片=时1 k 10*。一活SE或柱空直（）圧一话嘉杆建径（町当 F1=280KN P=31.5MP 算出 d=106mm查下表柱塞直径D斷巧比%职头嫌拴H e dE X too102its125ITO210SxM20m55195120I20I22140150

4、190230S jcJCO X55240150ISOI52IJOLSO230270g m M2C nQ270厠他L822M2102603JO$xM24 x652901902002022202302K340 xM34 X65310200220222Z4O250320370&M4x65330220260沁280290350400L0xM24 X7O3702602W282迦310370420L0mM24x70390280320322MO360430490&xM30kS5440320卿册3854004sa55010xMm904803404004CH42544051010mM30x9052036Q选 d

5、=120mm3、液压缸行程LA 渡压缸行程靈列（摘自GB/T 23491980）（见裘22.11乙13）35080IOD1251M200250320400500630soo10001250160020002500400)(nun)S 22. 141液压缸话銮行磊第一聚列 （mm）JO6390L0140ISO220290360450550700WO11001400itoo2200280030022,1-12施JEfiffi活班齐程第二爲詞240260ioa3403B042Q4腑530600650750850950105012001300!5tW170019002HW24002600300C340

6、03800 2X M3產压扫话豪行程第三黑列行程400mm属于国标4、液压缸内径D1的确定参数名称计算公式说 明液压缸内径很据载荷为的大小和选定的系址压力来计 算液压缸内径D为13 xUT、勺仔iLbb fa h sn = n .a . 一_ ” . _ .D液压缸内免（m）F-液压齟椎力（町厂一选定的工作压力（MPa）备一进人（或渡岀液压缸的流垢（寸广JL液圧虹输出锤度（昭SJ）当 F1=280KN P=31.5MP D仁 110.1mm查下表15液压缸内胫及活塞杆外径尺寸泵列（摘自GB/T 23481993）（见表22.1-9JO）表港压缸内径尺寸蔡列 （mm）840125(280)20(

7、90)200(450)体30(140)32D25J00(220)SOO1263160（珈）32(U0)15t)16S080)400桂：圆括兮内的尺寸为非挽先选用尺寸O选用 D1=125mm5缸筒壁厚漉圧缸的结构捱数，主要包括缸簡堕厚、油口直ftixe-w 菠压虹酪构数的计算書数容称计算公式说 明1灌压缸註筒厚度（血叭一试验压力山刊）工作压力pwWMP.时厂L Sp；工作fiiT f ? 16MPa 时* py . 23p对于低压蹇嫌我当#3昭时.港压肛肛简厚0議压fit内轻fm)Tm 1口-位休材料的许用应力（UPa）, 7J -度一般按薄镰倚计算，此时: 4縉nETt-toff材將的扰拉强度

8、（MP*）“一 絶慕数j =3 -3, 一Kt取“5对于；舉輛r =IOQ-12DMFfltr =100-|10MPia IOOJLOMFantr -60MPii-=24.61m m根据外径和内经的差选 -=34.5mm6液压缸外径D2的确定D2=174.1mm查表験22托旳工程机械用涯压飪外径蔡列缸從/mm灌压缸外径/mm缸輕/mm液压玄卯靈mmpSlfiMPa202531r5psQ 16MPa202531.54050505G54no1331331331405060W63-5125146146152152637676E383140刚16B诲8095102102IW1舛1舛19490IDS倔1

9、14ISO2192J9219219100121121121127200245245245如注:1.鳌体为无缝钢彗。2.工作压力卩忑体跑厲时，无钢管材料为20钢；其余压力下，无堆钢管材料为紳粥选用194mm7缸底壁厚平形缸底，当缸底无油札时肖缸底痛衲孔时代入计算的di仁31.08mm去32mm8缸头壁厚由于在権压缸头上有活塞杆导向乳，因此其 哪度的计算方法与缸底有斯不同对于常用的讎 兰式桓头.其怦算方怯如下螺灯连接社兰式缸头如下图所示一 DA-&兰厚度（mJF涨竺受力总和的+尸于丹*于G4亠於”d密封开内径5）%密封环外径fm）L系统工柞压力E甜抑爲封力（P*）,若采用金属材羁密封时宀馆 取菽屈

10、腫点孔井布圆直轻（曲）比卩一密封环平均直桎）【也一法拦材料的沖用应力f ?）2.3* 10 柱處式液压虹的端部型式及尺寸（吨表22,62）荘塞直径D耳込飆头眾栓L5n, = 80S2951051501908 xM16 m5Q175ilO111-1二*- !- Bkl Z . jf Uf/rJW柱幕直径BhHhc标记就号32535451518506Bl. LOO4054050131851.42BLXOO50IQ5064203+54.93BL 10060m556420245乱99BL4.W)S01065阴202+$9.74BL 5.00L001070742530512.70BL 6.0012010

11、809025819.44BL7+00150159C1002530827.55BL ft. 00180101051053036834.0BL 9.0020010110HO30S61040,501UO.QO220IG110HO30361046.7Bt LOO260101151103C361055.7B1.L2002801GL5no3036IQ52.7B1J1 0032015125125384515102BL 14.0036020140140384513137B1.L5oa40015160155384515149Bl. 16oo柱塞直栓B6込比爲双头堀桂Lqn x I100102l!5125ITO2

12、10S xM20 x55195I2DI2C122140ISO190230kM20 x55240ISO150152HO180230270SxM20x602TOJ EGISO1822002102603104xM24 xM2S019G2002022202302903409. kM24 x&5310200220222240250320370&xM2A 曲2302加26026228029035040Q10 xM24x703702602502S230031037042010 xM24x?0390280320322340360430490SxM30xS544032036036438540048C55010x

13、M3Jx904034Q斗00404440S1058010xM3Om?Q520獅算出缸头厚度h=30mm9缸筒法兰连接螺栓计算舍式说 齟其他箝号同拯纹连接时的计算公式astM的切血力为T = 0.26*27般取0型密封环12防尘圈第称囲暦tt作用/mcr特 点/r速慣/m di 1特 康苗 肪轿56 100 0-54-2005VI 1）瞄为#性尤件AJ特事的吐成 0憲楼骷生贰章站盘構动報面毘列険好 前制尘作用，知与k用挣廉斷特封和恢康arn 対4験生nk取脾阴主in的密捕宿起壽r辅谢帯13各种主要零件名称和材料表22.6-63液压缸蠕部主要零件名称和材料件号名 称材 料1挡板Q235-F2防尘圈

14、毛毡3法兰| 454套ZQSn8125U形夹织物密封圈橡胶1*6支承环Q235-F7导套ZQSng-12四、各零部件的校核及验算1、缸筒设计、缸筒结构的选择连接方式如下图：选取法兰式连接，并且法兰和缸筒用焊接方式连接。其优点是结构简单，易选取、易装卸；缺点是外径较大，比螺纹连接的重量大。2、缸筒的要求有足够强度，能够承受动态工作压力， 长时间工作不会变形;有足够刚度，承受活塞侧向力和安装反作用力时不会弯曲；内表面和导向件与密封件之间摩擦少，可以保证长期使用； 缸筒和法兰要良好焊接，不产生裂纹。3、缸筒材料的选取及强度给定部分材料的机械性能如下表：缸筒常用无缝钢骨材料机械性能材 料血鼻/MPr/

15、MPa204202502530SOO3001835540320,J7456103601415MnVn1 75()500261000S5(Ji 1230CrMo95080C1235CrMu1000850i 12本次设计选取20号钢从表中可以得到：缸筒材料的屈服强度 j =250MR缸筒材料的抗拉强度 6 =420MP现在利用屈服强度来引申出：缸筒材料的许用应力二=j/n=250/5=50MP其中n=5是选取的安全系数，来源于下表：液压缸的安全系数材料名称静栽荷交变載荷沖击载荷不对称对称钢漲铁358122、液压缸的效率液压缸的效率 由以下三种效率组成:(A)机械效率伽曲各运动件摩擦损失所造成, 在

16、额定压为I適常可取伽*0.9或(B)容积效率，由各封密件泄漏所造成通常 容积效率加为：装弹性体密封圈时粘心1装活塞环时 瞎2山(C)作用力效率，由岀油口背压所产生的反作 用力而适成占m=0.9 v=1 d=0.9二啊皿所以总效率为0.83.缸筒壁厚的验算F面从以下三个方面进行缸筒壁厚的验算:(A)液压缸的蒲宗乐力九值应低干一定的桅限沁 35(MPa) (23.3-7)根据式23.3 7得到:P兰31.5MP满足条件4、法兰设计、法兰厚度计算法兰厚度根据下式进行计算:.I 4Fb h =丨d 字(2p -%)】 式中:h法兰厚度（mm）F法兰受力总和（N）,dcp 法兰外径（370mm）Pa）d

17、L 螺栓直径（24mm法兰材料的许用应力（b =（D o - Dh） /2 =35mmDo螺钉孔分布圆直径320mm250mm带入数据得 h=47.6mm.圆整取h=48mm首先来计算法兰在最大内压的情况下受到的压力 F:在流量的计算中已经得柱塞的面积是：A = D2X兀/4=113.04 x10Um2缸壁厚度计算中得出最大压强:Pmax=2.252MP所以法兰承受的最大压力为：F=Pmax 汇 A=25452.45N接下来选取其它参数：ra=115mm dL =20mm b=13mm许用应力在选取材料的时候给出：-=-s/n=250/5=50MP将以上各量带入式 23.3 16得到:h=30

18、mm5法兰连接螺栓的强度计算连接图如下：螺纹处的拉应力 KF X。小(MPa) (23.3-20)螺纹处的剪应力T = jxi(r6 (MPQ (23.3-21)合成应力 口寸/ + 3卫 W 审(X4P&)(23.3-22)最大推力为：F=280KN使用8个螺栓紧固缸盖，即：Z=8螺纹外径和底径的选择： d0=20mm d1 =18.376mm系数选择：考虑到载荷可能有变化，为了安全，选取：K=3， Ki=0.12式中 F-缸筒端部承受的最大推(N);D缸简內径(m”一螺纹外径(m);右一一螺纹底径(m);K一拧紧爆纹的系数不变载荷取K = l.251.5* 变载荷 取K-2.54一螺统连接

19、的摩撩系致KO.lZi川-缸简材料的许用应力(MPa) Ltr =(ts/w缸筒材料的屈服强度(MPa)jrr 安全系数取科二1.5-2生最大推力理论 F=P*A=31.5MP*d2x /4=356.076KN 但实际 F仁F*0.8=284.8608KN根据式23.3 20得到螺纹处的拉应力为： 二=401.9MP根据式23.3 21得到螺纹处的剪应力为：.=192.3MP根据式23.3 22得到合成应力为：；n=522.5MP由以上运算结果知，应选择螺栓等级为 12.9级：查表的得：抗拉强度极限r=1200MP屈服极限强度 s=1080MP 不妨取安全系数n=2可以得到许用应力值：二=d/n=1100/2=540MP再次使用式23.3 22得到：6乞匚成立证明选用螺栓等级合适。四、参考文献1、 程大先，机械设计手册第五版第五卷，北京，化 学工业出版社，2008.32、 闻邦春，机械设计手 册第五版第4卷，北京，工业出版社，2010.13、 王守成，容一鸣液压传动，2006.8