液压缸的设计计算2活塞杆的设计与计算

3.4.2活塞杆的设计与计算

活塞杆是液压缸专递动力的主要零部件，它要承受拉力、压力、弯力和震动冲击等多种作用，必须有足够的强度和刚度。

1、活塞杆直径的计算

根据活塞杆受力状况来确定，一般为受拉力作用时，d=0.3～0.5D 。 受压力作用时：

P ＜5MPa 时，d=0.5～0.55D 5MPa ＜P ＜7MPa 时，d=0.6～0.7D P>7MPa 时，d=0.7D

因为P=1.5MPa ，D=0.066858mm ，故d=0.036771mm 根据下表可知活塞杆直径d=40mm

表3-3活塞杆直径系列mm （GB/T 2348-93）

2、活塞杆强度校核 （1）按强度条件校核 由公式 ]

[4σπF

d ≥

式中 d---活塞杆的直径； F---活塞杆上的作用力；

σ---活塞杆材料许用应力，n

b σσ=，

σ

b

为材料的抗拉强度，n 为安

全系数，一般取4.1≥n 。

由45号钢的许用应力MPa n b 3735

.1560

==

=σσ，N F 5000= 得 m d 00413.0≥，而mm d 40=，故活塞杆强度符合要求。 （2）按弯曲稳定性校核

当活塞杆全部伸出后，活塞杆外端到液压缸支撑点之间的距离d l 10>时，应进行稳定性校核。

按材料力学理论，当一根受压直杆的轴向载荷F 超过临界受压载荷F K 时，即可能失去原有直线状态的平衡，称为失稳，其稳定条件为

n

F

k

k

F ≤

式中 F ---液压缸的最大推力； F K ---液压缸的临界受压载荷；

n k ---稳定安全系数，一般取42-=n k 。

液压缸临界受压载荷F K 与活塞杆和缸体的材料、长度、刚度以及两端支撑状况有关。F K 的相关计算如下：

由公式 l

F EJ

n k 2

2π=

式中 l ---活塞杆的计算长度；

n ---端点安装形式系数，两端固定，故4=n ； E---材料的弹性模量，钢材的Pa E 101.211

⨯= ； J---活塞杆的横截面转动惯量，实心杆的64

4

d

J π=

。

而10256.17

4

64

-⨯==

d

J π，m l 5.1=，

故kN EJ

n l

F k 2.462

2

==

π，

而kN kN F n

F k

k

55.115=<

=（当n k 取4时）

，

故活塞杆弯曲稳定性符合要求。

3.4.3最小导向长度H 的确定

当活塞杆全部伸出时，从活塞支撑面中点到导向套滑动面中点的距离称为最小导向长度。如果导向长度过短。将使液压缸因间隙引起的初始挠度增大，影响液压缸的工作性能和稳定性。因此，在设计时必须保证液压缸有一定的最小导向长度。对于一般液压缸，最小导向长度应满足下式要求：

2

20D L H +=

式中 L---最大工作行程； D---缸筒内径。 液压缸工作行程的确定：

升降液压缸的最大升起高度为 1.5m ，依据表3-4选取液压缸工作行程为：800mm 。

表3-4液压缸活塞行程参数系列mm （GB/T 2348-80）

故L=0.8m,D=0.08m,代入公式 得：mm D

L H 802

20=+=

活塞宽度B 的计算： mm D B )80~48()0.1~6.0(== 取mm B 60=。

导向套滑动面的长度A,由公式d A )0.1~6.0(=

由前面的数据可知，mm d 40=，故取mm d A 40~24)0.1~6.0(== 取mm A 30=。

中隔圈K 的长度C: 由公式C B A H ++=

2,得：mm B

A H C 352

=+-=。