文档介绍：液压缸的计算
3液压缸的设计及计算
本课题任务要求设备的主要系统性能参数为:
铝合金板材的横截面积为400mm2
铝合金板材的强度极限为12kg/mm2
型材长度?1000mm
(1)工作载荷FR
常见的工作载荷为活塞杆上所受的挤压力,弹力,拉力等,在这里我们可得铝合金板材所受的最大外力为:
F?A??0?4?10?4?120?106?48KN (3-1) 式中?0----强度极限,Pa ;
A-----截面面积,m2 。
由上式得液压缸所受工作载荷约为48KN
(2)单活塞杆双作用缸液压缸作伸出运动时的一般模型如图3-1所示,其阻力F或所需提供的液压力可表示为
F?FL?Fa?Ff?F??Fp2 (3-2)
式中 FL-----作用在活塞上的工作阻力,N ;
Fa-----液压缸起动(或制动)时的惯性力,N ;
Ff-----运动部件处的摩擦阻力,N ;
FG-----运动部件的自重(含活塞和活塞杆自重),N ; F?-----液压缸活塞及活塞杆处的密封摩擦阻力,N ;通常以液压缸
的机械效率来反映,一般取机械效率?m?;
Fp2-----回油管背压阻力,N。
在上述诸阻力中,在不同条件下是不同的,因此液压缸的工作阻力往往是变化的。因为此处液压缸只是作拉伸板材变形作用,故其运动速度较小,惯性力和摩擦阻力都较小,得
F?50KN (3-3)
根据表4-3 根据负载选择压力,初选系统压力为8MPa
根据表4-5 液压缸速比与工作压力的关系,得出速比?
= d?(3-4) 式中 d-----活塞杆直径,mm ;
D-----液压缸内径,mm 。
根据表4-4 液压缸输出液压力,选择液压缸的内径D?140mm,活塞杆直径d?70mm
F1?A1p?
F2?A2p??4D2p?F (3-5) (D2?d2)p?F' (3-6) ?
4
式中 F1-----作用在活塞上的液压力(推力),N ; F2-----作用爱活塞杆侧环形面积上的液压力(拉力),N ; p-----进液腔压力(产生推力时液压缸无杆腔进液;产生拉力时有杆
腔进液),Pa ;
A1-----活塞(无杆腔)面积,m2 ;
A2-----有杆腔面积(活塞杆侧环形面积),A2? D-----液压缸内径(活塞外径),m ; d-----活塞杆直径,m ;
F-----被推动的负载阻力(与F1反向),N ; F'-----被拉动的负载阻(与F2反向),N 。因为本课题主要是拉力作用,所以用公式(3-5)得: ?4(D2?d2),m2 ;
活塞外径D和活塞杆直径d是液压缸的基本结构参数,D与d的选择与液压缸的负载和速度要求相关;选择出适当的工作压力和供液流量满足负载和速度要求后,D和d可初步确定下来。除D和d外,液压缸的结构参数尚有活塞行程S、导向距离H和油口直径d等。液压缸的行程应根据工作需要设定,为简化制造工艺和节约制造成本,应采用标准化行程尺寸系列参数。为减小活塞杆伸出时与缸体轴线的偏斜,液压缸应有合理的导向长度。
端盖分为前端盖和后端盖。前端盖将活塞杆(柱塞)腔封闭,并起着为活塞杆导向、密封和防尘之作用。后端盖即缸底一端封闭,通常起着将液压缸与其他机件的作用。
缸筒与端盖常见的连接方式有8种:拉杆式、法兰式、焊接式、内螺纹式、外螺纹式、内卡环式、外卡环式和钢丝挡圈式,其中焊接式只适应
缸筒与后端盖的连接。
缸筒是液压缸的主要零件,有时还是液压缸的直接做功部件(活塞杆或柱塞固定时);它与端盖、活塞(柱塞)构成密封容腔,用以容纳压力油液、驱动负载而做功,因而对其有强度、刚度、密封等方面的要求。
缸筒的毛坯普遍采用退火的冷拔或热轧的无缝钢管,市场上已有内孔经过珩磨或内孔经过精加工的半成品,只需要按所要求的长度切割无缝钢管,材料有20、35、45号钢和27SiMn合金钢。
本课题中液压缸承受压力负载,缸筒内径可根据下式求出:
D? (3-7)
式中 F2-----拉力负载(取最大值),N;
p-----供液压力(假定回液压力为大气压),Pa;
d-----活塞杆直径,m。
由于该式中活塞杆直径为未定值,可根据确定的速度比? 及将d2?D2???1?/? 代入可求D值,再进一步确定活塞杆直径d。D和d应圆整到标