液压缸计算公式

1、液压缸内径和活塞杆直径的确定

液压缸的材料选为Q235无缝钢管，活塞杆的材料选为Q235 液压缸内径：

p

F D π4==⨯⨯14.34= F ：负载力 （N ）

A ：无杆腔面积 (2m m )

P ：供油压力 (MPa)

D ：缸筒内径 (mm)

1D ：缸筒外径 (mm)

2、缸筒壁厚计算

π×／≤≥ηδσψμ

1）当δ/D ≤0.08时

p

D p σδ2max 0＞（mm ） 2)当δ/D=0.08~0.3时

max

max 03-3.2p D p p σδ≥（mm ） 3)当δ/D ≥0.3时

⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+≥max

max 03.14.02p p D p p σσδ（mm ） n b

p σσ=

δ：缸筒壁厚（mm ）

0δ：缸筒材料强度要求的最小值（mm ）

max p ：缸筒内最高工作压力（MPa ）

p σ：缸筒材料的许用应力（MPa ）

b σ：缸筒材料的抗拉强度（MPa ）

s σ：缸筒材料屈服点（MPa ）

n ：安全系数

3 缸筒壁厚验算

2

1221s )

(35.0D D D PN -≤σ(MPa) D D P s rL 1lg

3.2σ≤ PN ：额定压力

rL P ：缸筒发生完全塑性变形的压力(MPa)

r P ：缸筒耐压试验压力(MPa)

E ：缸筒材料弹性模量(MPa)

ν：缸筒材料泊松比 =0.3

同时额定压力也应该与完全塑性变形压力有一定的比例范围，以避免塑性变形的发生，即：

()rL P PN 42.0~35.0≤(MPa)

4 缸筒径向变形量

⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛+-+=∆ν221221D D D D E DP D r

（mm ）

变形量△D 不应超过密封圈允许范围

5 缸筒爆破压力

D

D P

E b 1lg 3.2σ=(MPa)

6 缸筒底部厚度

P P D σδmax 21433.0≥（mm ）

2D ：计算厚度处直径（mm ）

7 缸筒头部法兰厚度

P

L a d r Fb h σπ)(4-=（mm ） F ：法兰在缸筒最大内压下所承受轴向力（N ）

b ：连接螺钉孔的中心到法兰内圆的距离（mm ）

a r ：法兰外圆的半径（mm ）

L d ：螺钉孔直径

如不考虑螺钉孔，则：

P

a r F

b h σπ4=（mm ） 8 螺纹强度计算

螺纹处拉应力

()22

14D d KF

-=πσ (MPa)

螺纹处切应力

)

(2.033101D d KFd K -=τ (MPa) 合成应力

P n στσσ≤+=223 许用应力0s

n P σσ=

F ：螺纹处承受的最大拉力

0d ：螺纹外径 （mm ）

1d ：螺纹底径 （mm ）

K ：拧紧螺纹系数，不变载荷取K=1.25~1.5，变载荷取K=2.5~4 1K ：螺纹连接的摩擦因数，1K =0.07~0.2，平均取1K =0.12

s σ：螺纹材料屈服点（MPa ）

0n ：安全系数，取0n =1.2~2.5

9 缸筒法兰连接螺栓强度计算

螺栓螺纹处拉应力

z

d KF

2

14πσ= （MPa ）

螺纹处切应力

z

d KFd K 310

12.0=τ (MPa)

合成应力

P n σστσσ≤≈+=3.1322

z ：螺栓数量

10、缸筒卡键连接

卡键的切应力（A 处）

l

D P l D D P 44

1

max 12

1

max ==ππτ (MPa)

卡键侧面的挤压应力

)2(h 4)2(44121max 221212

1max h D D P h D D D P c -=--=πππσ 卡键尺寸一般取h=δ,l=h,2h h h 21==

验算缸筒在A 断面上的拉应力

[]

2

2121max 22121max )(4-)(4D h D D P D h D D P --=-=ππσ (MPa)

11、缸筒与端部焊接

焊缝应力计算

()n d D F

b σηπσ≤-=212

14 (MPa)

1D ：缸筒外径 （mm ）

1d ：焊缝底径 （mm ）

η：焊接效率，取η=0.7

b σ：焊条抗拉强度 (MPa)

n ：安全系数，参照缸筒壁的安全系数选取

如用角焊

η

σh D F 12= h —焊角宽度 （mm ）

12、活塞杆强度计算

1)活塞杆在稳定工况下，如果只承受轴向推力或拉力，可以近似的用直杆承受拉压载荷的简单强度计算公式进行计算：

P d F

σπ

σ≤=24 (MPa)

2)如果活塞杆所承受的弯曲力矩（如偏心载荷等），则计算式： P d W M A F σσ≤⎪⎪⎭⎫

⎝⎛+= (MPa) 3）活塞杆上螺纹、退刀槽等部位是活塞杆的危险截面，危险截面的合成应力应该满足：

P n F σσ≤≈22

2d 8.1 (MPa) 对于活塞杆上有卡键槽的断面，除计算拉应力外，还要计算校核卡键对槽壁的挤压应力：

()[]

pp c d d F σπσ≤+-=243212 F ：活塞杆的作用力（N ）

d ：活塞杆直径 （mm ）