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        第5章 執行元件-4
             5.4 液壓缸的設計計算

          5.4.1 液壓缸設計步趣及要點

        首先根據使用要求確定液壓缸的結構類型;

        第二、按負載和運動要求確定液壓缸的主要結構尺寸,必要時需進行強度驗算;

        第三、進行詳細結構設計。

          設計液壓缸注意的要點:

      (1)盡量使活塞桿在受拉狀態下承受最大負載,或在受壓狀態下具有良好的縱向穩定性。

      (2)考慮液壓缸行程終點處的制動問題和液壓缸排氣問題。

      (3)正確確定液壓缸的安裝、固定方式。

      (4)液壓缸各部分的結構需根據推薦的結構型式和設計標準進行設計,盡可能做到結構簡單、緊湊,加工民、裝配、維修方便。

          5.4.2 液壓缸主要尺寸的確定

       1) 首先確定液壓缸工作壓力

        液壓缸要承受的負載包括有效工作負載、摩擦阻力和慣性力等。

        液壓缸的工作壓力按負載確定。對于不同用途的液壓設備,由于工作條件不同,采用的壓力范圍也不同。設計時,液壓缸的工作壓力可按負載大小及液壓設備類型參考相應的液壓設計手冊來確定。

       2)液壓缸內徑D和活塞桿直徑d可根據最大總負載和選取的工作壓力來定,對單桿缸而言,有:
           

         式(4.17)中的桿徑d可根據工作壓力選取,見下表;

                             表:液壓缸活塞桿直徑推薦值

       

      活塞桿受力情況

       

      受拉伸

      受壓縮,工作壓力

      活塞桿直徑

      (0.3-0.5)D

      (0.5-0.55)D

      (0.6-0.7)D

      0.7D

          5.4.3 液壓缸的校核

       1) 缸筒壁厚δ的驗算

        液壓缸一般用無縫鋼管做缸筒。

        中高壓(p≤16MPa)液壓缸大多屬薄壁筒,即,(D-缸筒內徑)。此時,可根據材料力學中薄壁圓筒的計算公式驗算缸筒的壁厚,即:
               

           式中:D-缸筒內徑;

               -試驗壓力;當缸的額定壓力≤16MP時,取=1.5;

         >16MP時,取=1.25.

        [σ]-缸筒材料的許用應力;[σ]=,為材料抗拉強度,n為安全系數,一般取n=5。

         當 時,δ應按下式進行校核。
            

        2)活塞桿直徑d的校核
             

         式中:F-活塞桿上的作用力。

        [σ]—活塞桿材料的許用應力。[σ]=,為材料抗拉強度,n為安全系數,一般取n=1.4~2。

       

       3) 缸端蓋固定螺栓(螺釘)直徑的校核
            

           式中:F-液壓缸負載。

                k-螺紋擰緊系數,k=1.12~1.5。

               z-螺栓(螺釘)個數。

           [σ]—螺栓(螺釘)材料的許用應力。[σ]=,為材料屈服點。

        4)液壓缸穩定性驗算

        活塞桿長度根據液壓缸最大行程L而定。對于工作行程中受壓的活塞桿,當活塞桿長度L與其直徑d之比大于15時,即L/d>15時,應對活塞桿進行穩定性驗算。

        關于穩定性驗算的內容可查閱相關液壓設計手冊。

                                                                  [編著:曾保國]

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