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液压缸计算

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液压缸设计计算说明
系统压力为25 MPa
本系统中有顶弯缸、拉伸缸以及压弯缸。以下为这三种液压缸的设计计算。
一、 顶弯缸
1 基本参数的确定
（1）按推力F计算缸筒内径D
根据公式 ①
其中，推力F=120KN
系统压力25 MPa
带入①式，计算得D= 78.2mm ，圆整为D = 80 mm
（2）活塞杆直径d的确定
确定活塞杆直径d时，通常应先满足液压缸速度或速比的要求，然后再校核其结构强度和稳定性。若速比为，则
②
取1.6，带入②式，计算得d =48.9mm，圆整为d =50mm
=1.6
（3）最小导向长度H的确定
对一般的液压缸，最小导向长度H应满足
③
其中，L为液压缸行程，L=500mm
带入③式，计算得H=65mm
（4）活塞宽度B的确定
活塞宽度一般取 ④
得B=48mm~80mm，取B=60mm
（5）导向套滑动面长度A的确定
在D＜80mm时，取 ⑤
D＞80mm时，取 ⑥
根据⑤式，得A=48mm~80mm，取A=50mm
（6）隔套长度C的确定
根据公式 ⑦
代入数据，解得C=10mm
2 结构强度计算与稳定校核
（1）缸筒外径
缸筒内径确定后，有强度条件确定壁厚δ，然后求出缸筒外径D1
假设此液压缸为厚壁缸筒，则壁厚 ⑧
液压缸筒材料选用45号钢。其抗拉强度为σb=600MPa
其中许用应力，n为安全系数，取n=5
将数据带入⑧式，计算得δ=8.76mm
故液压缸筒外径为D1=D+2δ=97.52mm，圆整后有
D1=100mm，缸筒壁厚δ=10mm
（2）液压缸的稳定性和活塞杆强度验算
按速比要求初步确定活塞杆直径后，还必须满足液压缸的稳定性及其强度要求。
由液压缸的固定形式，查表得，l/d＜10，不需要进行稳定性验算。
l/d＜10时，当活塞杆受纯压缩或纯拉伸时有
⑨
式中，d1为空心活塞杆内径，对实心杆，d1=0
[σ]为活塞杆材料的许用应力，，为材料的屈服点，安全系数n=1.4~2
活塞杆为实心杆，材料选用45号钢，=335MPa，安全系数取n=2,
将数据带入⑨式，计算得，=61.1155MPa≤
强度满足要求。
3 液压缸其他结构的设计
（1）液压缸的密封
活塞杆与液压缸之间 活塞杆与液压缸之间为往复运动密封。选用A型液压缸活塞杆用防尘圈（FA50×58×5 GB/T 10708.3-1989）和活塞杆用高低唇Y型橡胶密封圈（Y60×50×8 GB/T10708.1-1989）
活塞上的密封 活塞的密封选用活塞用高低唇Y型橡胶密封圈（Y80×65×12.5 GB/T10708.1-1989）
端盖与缸体之间 液压缸选用法兰连接，端盖与缸体之间选用O型橡胶密封圈（75×2.65 G GB/T 3452.1-1992）
（2）液压缸的缓冲装置
当活塞杆速度大于0.1m/s时，需要设置缓冲装置。该顶弯缸最大速度为0.08m/s，不需要设置和缓冲装置。
二、 拉伸缸
1 基本参数的确定
（1）按推力F计算缸筒内径D
将推力F=60KN，系统压力25 MPa带入①式，计算得D=55.3mm
圆整为D=63mm
（2）活塞杆直径d的确定
取1.8，带入②式，计算得d =42mm，圆整为d=45mm
（3）最小导向长度H的确定
此缸的行程L=250mm，带入③式，计算得H=44mm
（4）活塞宽度B的确定
根据公式④，有B=37.8mm~63mm，取B=40mm
（5）导向套滑动面长度A的确定
因为D=63mm≤80mm，故根据公式⑤，有A=37.8mm~63mm，取A=40mm
（6）隔套长度C的确定
将A、B、H带入公式⑦，计算得C=4mm
2 结构强度计算与稳定校核
（1）缸筒外径
假设此液压缸为厚壁缸筒，液压缸筒材料选用45号钢，抗拉强度为σb=600MPa，安全系数取n=5。将以上数据带入⑧式，计算得δ=6.90mm
故液压缸筒外径为D1=D+2δ=76.8mm，圆整取
D1=80mm，缸筒壁厚δ=8.5mm
（2）液压缸的稳定性和活塞杆强度验算
由液压缸的固定形式，查表得，l/d＜10，不需要进行稳定性验算。
活塞杆为实心杆，材料选用45号钢，=335MPa，安全系数取n=2,
当活塞杆受纯压缩或纯拉伸时，根据公式⑨，代入数据，计算得
=37.7256MPa≤
强度满足要求。
3 液压缸其他结构的设计
（1）液压缸的密封
活塞杆与液压缸之间 活塞杆与液压缸之间为往复运动密封。选用A型液压缸活塞杆用防尘圈（FA45×53×5 GB/T 10708.3-1989）和活塞杆用高低唇Y型橡胶密封圈（Y55×45×8 GB/T10708.1-1989）
活塞上的密封 活塞的密封选用活塞用高低唇Y型橡胶密封圈（Y63×53×8 GB/T10708.1-1989）
端盖与缸体之间 液压缸选用法兰连接，端盖与缸体之间选用O型橡胶密封圈（58×2.65 G GB/T 3452.1-1992）
（2）液压缸的缓冲装置
当活塞杆速度大于0.1m/s时，需要设置缓冲装置。该顶弯缸最大速度为0.045m/s，不需要设置和缓冲装置。
三、 压弯缸
1 基本参数的确定
（1）按推力F计算缸筒内径D
将推力F=80KN，系统压力25 MPa带入①式，计算得D=63.8mm
圆整为D=63mm
（2）活塞杆直径d的确定
取1.6，带入②式，计算得d =38.57mm，圆整为d=40mm
（3）最小导向长度H的确定
此缸的行程L=500mm，带入③式，计算得H=56.5mm
（4）活塞宽度B的确定
根据公式④，有B=37.8mm~63mm，取B=40mm
（5）导向套滑动面长度A的确定
因为D=63mm≤80mm，故根据公式⑤，有A=37.8mm~63mm，取A=40mm
（6）隔套长度C的确定
将A、B、H带入公式⑦，计算得C=16.5mm
2 结构强度计算与稳定校核
（1）缸筒外径
假设此液压缸为厚壁缸筒，液压缸筒材料选用45号钢，抗拉强度为σb=600MPa，安全系数取n=5。将以上数据带入⑧式，计算得δ=6.90mm
故液压缸筒外径为D1=D+2δ=76.8mm，圆整取
D1=80mm，缸筒壁厚δ=8.5mm
（2）液压缸的稳定性和活塞杆强度验算
由液压缸的固定形式，查表得，l/d＞10，需要进行稳定性验算。
对液压缸，其稳定条件为
⑩
式中，F为液压缸的最大推力，F=80KN
FK为液压缸的临界力
nK为稳定性安全系数，一般为2~4，取nK=4
将数据带入⑩式，计算得FK ≥320KN
又有柔度为，其中，I为活塞杆端面的最小惯性矩，。
查表得，μ=0.5
故有λ=25
而45号钢的对应于屈服极限时的柔度值λs==49.07
λ＜λs ，故为短粗杆，只需满足＜即可。
==254.65MPa＜335MPa
液压缸稳定性满足要求。
活塞杆为实心杆，材料选用45号钢，=335MPa，安全系数取n=2,
当活塞杆受纯压缩或纯拉伸时，根据公式⑨，代入数据，计算得
=63.6620MPa≤
强度满足要求。
3 液压缸其他结构的设计
（1）液压缸的密封
活塞杆与液压缸之间 活塞杆与液压缸之间为往复运动密封。选用A型液压缸活塞杆用防尘圈（FA40×48×5 GB/T 10708.3-1989）和活塞杆用高低唇Y型橡胶密封圈（Y50×40×8 GB/T10708.1-1989）
活塞上的密封 活塞的密封选用活塞用高低唇Y型橡胶密封圈（Y63×53×8 GB/T10708.1-1989）
端盖与缸体之间 液压缸选用法兰连接，端盖与缸体之间选用O型橡胶密封圈（58×2.65 G GB/T 3452.1-1992）
（2）液压缸的缓冲装置
当活塞杆速度大于0.1m/s时，需要设置缓冲装置。该顶弯缸最大速度为0.08m/s，不需要设置和缓冲装置。

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