液压缸设计
说明书
学院：
专业：
姓名：
学号：
日期：2012/7/4
液压缸设计
摘要
本次设计主要内容：完成液压缸的主要尺寸设计、强度校核、稳定性校核，绘制液压缸总装图。
一、 设计要求
设计一种用于单注压力机的液压缸
主要技术参数：
压力机额定输出压力：F=10吨（100000N）
液压缸安装方式：竖式布置、法兰固定。
液压缸行程：S=250mm
液压缸额定压力：P=10MPa
液压缸背压：P0=1MPa
环境温度：-10~70℃
二、 液压缸的类型和多部分结构的选择
1. 结构初型：采用轴线固定类中的头部内法兰式
2. 局部结构初选
1) 缸筒的结构设计：采用法兰连接；
2) 缸筒的材料：采用45号无缝钢管，根据《GB-T 3087-2007优质结构钢冷拉刚才技术条件》中查的45号钢退火后抗拉强度为σb=540MPa
3) 缸底：采用45号钢，与缸筒采用法兰连接；
4) 缸盖：采用45号钢，与缸筒采用法兰连接；
5) 缸体与外部的链接结构为刚性固定：采用法兰连接；
6) 活塞：活塞采用铸铁
7) 活塞杆：活塞缸采用45号钢，设计为实心
8) 排气装置：在缸筒尾端采用组合排气塞
9) 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、 确定基本参数
1. 液压缸负载主要包括：压制力、摩擦力、惯性阻力、惯性密封阻力和背压阻力等。
1) 压制力：根据油缸和活塞杆的连接形式知：F=100KN
2) 摩擦阻力、重力：由于液压缸的摩擦阻力和重力相对压制力很小，固可忽略不计。
3) 惯性阻力：由于液压缸工作运动时速度小，不属于快速往复运动型，固惯性阻力可忽略不计。
4) 密封阻力和背压阻力：将密封阻力考虑在液压缸的机械效率中去，去液压缸的机械效率为：0.92；背压阻力是为1MPa
2. 缸筒内径D和活塞杆直径d（在此设计的液压缸以无杆腔为工作腔）：由于单柱压力机以力为主，对工作速度无太严格要求，
得D=0.7d，则
4FP0d2D= −=120.8mm 0m0
则活塞杆直径为D=0.7d=84.56mm
根据国家标准GB/T 2348-93，取标准直径D=125mm，d=80mm。
3. 工作速比
ν1D2
φ===1.69 2
4. 液压缸轴向各尺寸
对于一般油缸，最小导向长度满足下试条件：
LD0.250.125H≥+=+=0.075m 在缸筒内径D>80mm时，导向滑面的长度A则取活塞杆直径的0.6~1.0倍，活塞宽度B取缸筒内径D的0.6~1.0倍。现在试取A=0.6d=48mm，B=0.6D=75mm.
在导向套与活塞之间装一隔套K，长度为C，有以下公式确定： C=H− A+B =13.5mm 21
经查GB/T 2879-2005得，活塞杆动密封沟槽轴向尺寸为M=12.5mm,径向深度为7.5mm
四、 强度和稳定性校核
1. 缸筒壁厚和外经计算
以薄壁试计算缸筒壁厚：
a) 缸筒采用45号钢，经查国标GB-T 3078-94，45号钢退货
σb n=108MPa
c) 液压缸的额定压力P=10MPa≤16MPa则py=1.5p
nb) 全安全系数n=5，则 σ ==15MPa 后抗拉强度为540MPa
则根据公式得缸壁厚度δ≥8.68mm,得缸筒外径为141.36mm,根据国标JB1068-67缸筒外径圆整为146mm,则δ=10.5mm,D/d=125/10.5=11.9≥10,那么以薄壁计算符合要求。
2. 缸底厚度
缸底采用平底缸底，则缸底止口内径D2=D−2δ=104mm 缸底采用45号钢，退火后抗拉强度为540MPa，安全系数n=5；
Pδ1≥0.433D2 =13.7mm 3. 活塞杆强度和液压缸稳定性计算
1) 活塞杆强度计算
a) 活塞杆上的作用力为F=100000N
b) 活塞杆采用45号钢，退火后抗拉强度为σb=540MPa，许用应力为 σ =σb/1.4=385.7MPa
4Fd≥ =18.2mm 2) 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Fk，以免发生纵向弯曲，破坏液压缸的正常工作。Fk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。 经计算：活塞杆安装长度l=329mm
d==20 4ϕ=85 经查表得：柔性系数ϕ1=，2 f=4.9⨯108Pa, α=1/5000
活塞杆横截面最小回转半径rk=按下式计算得：
得l/rk=16.45
Fk=fA=2.4⨯106 1+()2
ϕ2rk
液压缸设计
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学院：
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姓名：
学号：
日期：2012/7/4
液压缸设计
摘要
本次设计主要内容：完成液压缸的主要尺寸设计、强度校核、稳定性校核，绘制液压缸总装图。
一、 设计要求
设计一种用于单注压力机的液压缸
主要技术参数：
压力机额定输出压力：F=10吨（100000N）
液压缸安装方式：竖式布置、法兰固定。
液压缸行程：S=250mm
液压缸额定压力：P=10MPa
液压缸背压：P0=1MPa
环境温度：-10~70℃
二、 液压缸的类型和多部分结构的选择
1. 结构初型：采用轴线固定类中的头部内法兰式
2. 局部结构初选
1) 缸筒的结构设计：采用法兰连接；
2) 缸筒的材料：采用45号无缝钢管，根据《GB-T 3087-2007优质结构钢冷拉刚才技术条件》中查的45号钢退火后抗拉强度为σb=540MPa
3) 缸底：采用45号钢，与缸筒采用法兰连接；
4) 缸盖：采用45号钢，与缸筒采用法兰连接；
5) 缸体与外部的链接结构为刚性固定：采用法兰连接；
6) 活塞：活塞采用铸铁
7) 活塞杆：活塞缸采用45号钢，设计为实心
8) 排气装置：在缸筒尾端采用组合排气塞
9) 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、 确定基本参数
1. 液压缸负载主要包括：压制力、摩擦力、惯性阻力、惯性密封阻力和背压阻力等。
1) 压制力：根据油缸和活塞杆的连接形式知：F=100KN
2) 摩擦阻力、重力：由于液压缸的摩擦阻力和重力相对压制力很小，固可忽略不计。
3) 惯性阻力：由于液压缸工作运动时速度小，不属于快速往复运动型，固惯性阻力可忽略不计。
4) 密封阻力和背压阻力：将密封阻力考虑在液压缸的机械效率中去，去液压缸的机械效率为：0.92；背压阻力是为1MPa
2. 缸筒内径D和活塞杆直径d（在此设计的液压缸以无杆腔为工作腔）：由于单柱压力机以力为主，对工作速度无太严格要求，
得D=0.7d，则
4FP0d2D= −=120.8mm 0m0
则活塞杆直径为D=0.7d=84.56mm
根据国家标准GB/T 2348-93，取标准直径D=125mm，d=80mm。
3. 工作速比
ν1D2
φ===1.69 2
4. 液压缸轴向各尺寸
对于一般油缸，最小导向长度满足下试条件：
LD0.250.125H≥+=+=0.075m 在缸筒内径D>80mm时，导向滑面的长度A则取活塞杆直径的0.6~1.0倍，活塞宽度B取缸筒内径D的0.6~1.0倍。现在试取A=0.6d=48mm，B=0.6D=75mm.
在导向套与活塞之间装一隔套K，长度为C，有以下公式确定： C=H− A+B =13.5mm 21
经查GB/T 2879-2005得，活塞杆动密封沟槽轴向尺寸为M=12.5mm,径向深度为7.5mm
四、 强度和稳定性校核
1. 缸筒壁厚和外经计算
以薄壁试计算缸筒壁厚：
a) 缸筒采用45号钢，经查国标GB-T 3078-94，45号钢退货
σb n=108MPa
c) 液压缸的额定压力P=10MPa≤16MPa则py=1.5p
nb) 全安全系数n=5，则 σ ==15MPa 后抗拉强度为540MPa
则根据公式得缸壁厚度δ≥8.68mm,得缸筒外径为141.36mm,根据国标JB1068-67缸筒外径圆整为146mm,则δ=10.5mm,D/d=125/10.5=11.9≥10,那么以薄壁计算符合要求。
2. 缸底厚度
缸底采用平底缸底，则缸底止口内径D2=D−2δ=104mm 缸底采用45号钢，退火后抗拉强度为540MPa，安全系数n=5；
Pδ1≥0.433D2 =13.7mm 3. 活塞杆强度和液压缸稳定性计算
1) 活塞杆强度计算
a) 活塞杆上的作用力为F=100000N
b) 活塞杆采用45号钢，退火后抗拉强度为σb=540MPa，许用应力为 σ =σb/1.4=385.7MPa
4Fd≥ =18.2mm 2) 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Fk，以免发生纵向弯曲，破坏液压缸的正常工作。Fk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。 经计算：活塞杆安装长度l=329mm
d==20 4ϕ=85 经查表得：柔性系数ϕ1=，2 f=4.9⨯108Pa, α=1/5000
活塞杆横截面最小回转半径rk=按下式计算得：
得l/rk=16.45
Fk=fA=2.4⨯106 1+()2
ϕ2rk