液压缸设计说明书

液

压

缸

设

计

说

明

书

姓名：***

学号：311 004 050 133

指导教师：***

班级：机制单10—1班

液压缸设计说明书一、设计要求

设计一种用于单柱压力机的液压缸。

主要技术参数：

压力机额定输出力：20吨。

液压缸安装方式：竖直布置，法兰固定。

液压缸行程：250 mm。

液压缸额定压力：16 MPa。

液压缸背压：1 MPa。

二、液压缸类型和结构型式的确定

1、结构类型：

1）采用单作用单杆活塞缸；

2）液压缸的安装形式采用轴线固定类中的头部内法兰式安装在机器上。

法兰设置在活塞杆端的缸头上，内侧面与机械安装面贴紧，这叫头部内法兰式。液压缸工作时，安装螺栓受力不大，主要靠安装支承面承受，所以法兰直径较小，结构较紧凑。这种安装形式在固定安装形式中应用得最多。而且压力机的工作时的作用力是推力，则采用图1的安装形式。

图1

2、局部结构及选材初选：

1）缸筒的结构设计：

缸筒与缸盖、缸底的连接形式采用焊接法兰式，将无缝钢管制成的缸筒与法兰焊接在一起，其焊缝要进行强度计算。法兰连接是液压缸中使用最普遍的结构形式。缸筒的材料采用45号无缝钢管（如图2）；

图2

2）缸底的材料：采用45号钢，与缸筒采用法兰连接；

3）缸盖：采用45号钢，与缸筒采用法兰连接；

4）缸体与外部的链接结构为刚性固定：采用头部内法兰式连接；

5）活塞：活塞采用铸铁；

6）活塞杆：活塞缸采用45号钢，设计为实心；

7）排气装置：在缸筒尾端采用组合排气塞；

8）密封件的选用：活塞和活塞杆的密封件采用O 形密封圈加挡圈。

三、液压缸主要尺寸的确定

1、液压缸筒的内径D 的确定：

当压力油输入无杆腔，活塞杆以推力驱动工作负载时，其推力为： m d p D p p F ηπ])[(42020+-=

由此得缸筒内径： 0200)(4p p d p p p F D m ---=ηπ (mm) 式中：p ---液压缸额定压力，即工作压力（16MPa)

0P ---回油背压（1MPa ）

m η---机械效率，考虑密封件的摩擦阻力损失，橡胶密封通常取 92.0=m η

d ---活塞杆直径，通常D d )7.0~2.0(=，这里初选D d 5.0=

而推力N F 8.910203⨯⨯=。带入数值计算得缸筒内径初值：133.37mm 。根据 国家标准 GB/T 2348一93（查附表2），缸内径取圆整值=D 160mm 。

2、活塞杆直径d 的确定

由于此设计任务书无速比要求，取mm D d 801605.05.0=⨯==，计算所

得活塞杆直径，均需按GB/T 2348一93（查附表3））规定的活塞杆外径尺

寸系列圆整成标准值，即mm d 80=。

3、缸筒长度l 的确定（如图3）

图3

1）最小导向长度H mm D L H 5.922

16020250220=+=+≥ 式中: L ---油缸最大工作行程

D ---缸筒内径

2）导向套滑面的长度A

mm d A 48806.06.0=⨯==

3）活塞宽度B

mm D B 961606.06.0=⨯==

4）导向套与活塞之间隔套长度C mm B A H C 5.20)(2

1=+-= 5）缸体长度l

液压缸缸体内部的长度应等于活塞的行程与活塞宽度的和。缸体外部 尺寸还要考虑到两端端盖的厚度，一般液压缸缸体的长度不应大于缸体 内径D 的20-30倍。

缸体内部长度mm B L l 3460=+=

缸体长度mm D l 4800~3200)30~20(=≤

即取缸体长度为mm l 510=。

四、强度和稳定性计算

1、缸筒壁厚δ和外径1D 计算：以薄壁试计算缸筒壁厚 ][2σδD

p y ≥ ， （n b

σσ=][）

式中：D ——为缸筒内径；

y p ——为缸筒试验压力，当缸的额定压力MPa p n 16≤时，取 y p =1.5n p ；

][σ——为缸筒材料的许用应力，][σ=n b /σ，b σ为材料抗拉强度， 45号钢退火后抗拉强度为550MPa ，n 为安全系数，一般取 n =5。

则mm n

D p b n 55.14555021601625.1225.1=⨯⨯⨯=≥σδ 而10>δ

D 符合要求。 则缸体外径为mm D D 1.18955.14216021=⨯+=+=δ

按附表8取标准值mm D 1941=。

2、缸底厚度1δ：缸底采用平底缸底 mm P D 14~8.12110

5.4~75.3160433.0][433.021=⨯⨯=≥σδη 式中：2D ——缸底止口内径（平底缸为缸内径D ）

[σ]——缸底材料的许用应力

则缸底厚度取圆整值mm 131=δ。

3、活塞杆强度和液压缸稳定性计算

1）活塞杆强度计算

活塞杆的直径d 按下式进行校核 mm F d 251960004][4=⨯

⨯=≥πσπ 符合要求 式中:F 为活塞杆上的作用力；

][σ为活塞杆材料的许用应力，][σ=4.1/b σ。

4、液压缸稳定性计算

活塞杆受轴向压缩负载时，它所承受的力F 不能超过使它保持稳定工 作所允许的临界负载k F ，以免发生纵向弯曲，破坏液压缸的正常工作。 k F 的值与活塞杆材料性质、截面形状、直径和长度以及液压缸的安装 方式等因素有关。活塞杆稳定性的校核依下式进行: