液压油缸设计.(DOC)

液压油缸主要几何尺寸的计算：

上图中各个主要符号的意义：

错误！未找到引用源。—液压缸工作腔的压力（Pa）

错误！未找到引用源。—液压缸回油腔的压力（Pa）

错误！未找到引用源。—液压缸无杆腔工作面积

错误！未找到引用源。—液压缸有杆腔工作面积

D—液压缸内径

d—活塞杆直径

F —液压缸推力（N）

v—液压缸活塞运动速度

液压缸内径D的计算

根据载荷力的大小和选定的系工作统压力来计算液压缸内径D。液压缸内径D 和活塞杆直径d可根据最大总负载和选取的工作压力来定，对单杆缸而言，无杆腔进油并不考虑机械效率时：

D=

有杆腔进油并不考虑机械效率时：

D=

一般情况下，选取回油背压 ，这时，上面两式便可简化，即无杆腔进油时

D =

有杆腔进油时：

D =

设计调高油缸为无杆腔进油。

所以，216.91D mm =

=，按照GB/T2348-2001对液压缸

内径进行圆整，取错误！未找到引用源。，即缸内径可以取为mm 250。

2.2活塞杆直径d 的计算

在液压油缸的活塞往复运动速度有一定要求的情况下，活塞杆的直径d 通常根

据液压缸速度比2

1v v

v =λ的要求已经缸内径D 来确定。其中，活塞杆直径与缸内

径和速度比之间的关系为：

d = 式中 D —液压缸内径 d —活塞杆直径 v λ—往复速度比

液压缸的往复运动速度比v λ，一般有2、1.46、1.33、1.25和1.15等几

种下表给出了不同往复速度比v λ时活塞杆直径d 和液压缸内径D 的关系。

v λ

1.15 1.25 1.33 1.46 2 d

0.36D

0.45D

0.5D

0.56D

0.71D

液压缸往复速度比v λ推荐值如下表所示：

由于此采煤机的调高油缸的工作压力为30MPa ，因此选择往复速度比2=v λ，计算得：mm D d 5.17725071.071.0=⨯==。计算所得的活塞杆直径应圆整为标准系列。按GB/T2348-2001标准进行圆整后，取 d = 160mm ，即活塞杆直径为160mm 。

2.3液压缸活塞行程s 的确定

调高油箱位于牵引部底部，两端分别与牵引部和截割部铰接。通过活塞杆的伸缩，实现摇臂的摆动。液压缸行程s ,直接影响采煤机摇臂的摆动范围，进而影响采煤机的采高。

设计参数（摇臂摆角范围）：上46.06°，下17.77°

设计分析实例的已知数据如下： 1L —摇臂长度

2L —摇臂回转中心到调高油箱前铰接点的距离 3L —摇臂回转中心到调高油箱后铰接点的距离

液压缸工作压力P （MPa ） 10 1.25~20 >20 往复速度比v λ

1.33

1.46~2

2

1Φ—摇臂上摆角度 2Φ—摇臂下摆角度

其中 06.461=Φ， 77.172=Φ，mm L 7302=。 由上图可求出液压缸活塞近似行程：

mm L S 772)2

77.1706.46sin(7302)2sin(2212=+⨯⨯=Φ+Φ≈

液压缸活塞行程s ，主要依据机构的运动要求而定。但为了简化工业工艺成本，应尽量采用标准值。按GB/T2349-2001选择活塞行程系列的标准值，取

mm S 800=，即活塞行程为800mm 。

3液压缸的结构设计

3.1缸筒的结构、材料的选取以及强度给定 3.1.1缸筒结构的选择

缸体端部与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关。主要连接形式有法兰连接、内螺纹连接、外螺纹连接、外半环连接、内半环连接、拉杆连接、焊接以及钢丝连接。

a 、法兰连接：

优点：结构比较简单，易加工，易装卸；

缺点：重量比螺纹连接的大，但比拉杆连接的小，外径较大。

b、螺纹连接:

优点：重量较轻，外径较小；

缺点：端部结构比较复杂，装卸需要专门的工具，拧端部时，有可能把密封圈拧扭。

c、外半环连接：

优点：重量比拉杆连接的轻；

缺点：缸体外径要加工，半环槽削弱了缸体，相应的要加大缸体厚度。

d、内半环连接：

优点：结构紧凑，重量轻；

缺点：安装时，端部进入缸体较深，密封圈有可能比进油孔边缘处擦伤。

e、拉杆连接：

优点：缸体最易加工，最易装卸，结构通用性大；

缺点：重量较重，外形尺寸较大。

f、焊接：

优点：结构简单，尺寸小；

缺点：缸体有可能变形。

g、钢丝连接：

优点：结构简单，重量轻，尺寸小。

比较各种连接形式，采用法兰连接

3.1.2缸筒主要技术要求：

1）有足够的强度，能长期承受最高工作压力及短期动态实验压力而不致产生永久性变形；

2）有足够的刚度，能承受活塞阀向力和安装的反作用力而不致于产生弯曲；3）内表面与活塞密封件及导向环的摩擦力作用下，能长期工作而磨损少，有高的几何精度，足以保证活塞密封件的密封性；

4）有几种结构的钢筒还要求有良好的可焊性，以便在焊上法兰或管接头后不致于产生裂纹或过大的变形。

3.1.3缸筒材料的选取及强度给定

1）缸筒的材料

⑴无缝钢管若能满足要求，可以采用无缝钢管作缸筒毛坯。一般常用调质的

45号钢。需要焊接时，常用焊接性能较好的20－35号钢，机械粗加工后再调质。

⑵铸件对于形状复杂的缸筒毛坯，可以采用铸件。灰铸铁铸件常用HT200至

HT350之间的几个牌号，要求较高者，可采用球墨铸铁QT450-10、QT500-

7、QT600-3等。此外还可以采用铸钢ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570

等。

⑶锻件对于特殊要求的缸筒，应采用锻钢。

此处选取无缝钢管，由于调高油缸处的工作压力较大，因此采用

MnVn

15，材料的屈服强度500

s MPa

σ=；缸筒材料的抗拉强度750

b MPa

σ=；缸筒材料的许用应力[]150MPa

σ=。

2）缸筒的加工要求

缸筒内径D采用H7级配合，表面粗糙度

a

R为0.16，需要进行研磨；热处理：调制，240

≥

HB；缸筒内径D的圆度、锥度、圆柱度不大于内径公差的一半；缸筒直线度不大于0.03mm；油口的孔口及排气口必须有倒角，不能有飞边、毛刺；在缸内表面镀铬，外表面刷防腐油漆。

缸盖的材料、技术要求

缸盖与缸底常用45号钢锻造或铸造毛坯。需要焊接结构的，采用焊接性能较好的35号钢。中低压缸可用HT200、HT250、HT300等灰口铸铁材料。此处选择缸盖和缸底的材料为MnVn

15。