液压缸的设计

目录

一、设计要求——————————————————————-1 题目—————————————————————————1

二、各零部件的设计及验算————————————————-5

1、缸筒设计———————————————————————5

2、法兰设计———————————————————————14

3、活塞设计———————————————————————19

4、活塞杆设计——————————————————————21

•一、设计一单活塞杆液压缸，工作台快进时采用差动联接，快进、快退速度为5m/min。当工作进给时外负载为25×103N，背压为0．5MPa，已知泵的公称流量为25L/min，公称压力为6．3MPa，工作行程L=100mm。

•要求：（1）确定活塞和活塞杆直径。（2）如缸筒材料的[σ]=5×107N/m2，计算筒壁厚。

1、主要设计参数：

•（1）外载F=25×103N，背压P2=0.5MPa

•（2）工进、快退速度V1= 5m/min。

•（3）泵的公称流量q=25L/min，公称压力为P1=6．3MPa •（4）工作行程L=100mm

•（5）缸筒材料的自选（教材仅作参考）

2、设计提要

①、液压油缸主要参数给定

在设计要求中已经提到的参数这里就不再赘述，下面只给出此次设计中液压油缸主要部件的其他参数：

缸内径：D=100mm；

缸外径：

D=116mm；

1

壁厚： =8mm；

极限推力：

F=25KN；

max

活塞杆直径：

d=70mm；

活塞外推流量(快退)：q2 =0.20L/min，快进：q1=0.39L/min

说明：液压缸的效率

油缸的效率η：本设计不考虑效率

②、法兰安装方式

螺纹连接

③、缓冲机构的选用

一般承压在10MP以上应当选用缓冲机构，本次设计中，工作压力为3.5MP，因此缓冲机构从略。

④、密封装置选用

选用Y型密封圈.

⑤、工作介质的选用

因为工作在常温下，所以选用普通的是油型液压油即可。

⑥、缸筒的加工要求

对于橡胶圈密封，缸筒内径D采用H9/f9级配合，表面粗糙度

R为

a 0.4；

热处理：调质，HB≥240；

缸筒内径D的圆度、圆柱度不大于直径公差的一半，使用活塞环密封时，不大于内径公差之1/3；

缸筒直线度不大于0.03mm(<500mm)；

液压缸端面对于轴线的垂直度不大于0.04mm；

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30--50μm的铬，外表面刷防腐油漆。

⑦活塞

采用装配式，材料采用耐磨铸铁。

外径的圆度和圆柱度不大于直径公差的一半，f9的公差为87μm；外径对内孔的同轴度不大于公差的一半；

活塞端面与轴线的垂直度按直径每100mm不超过0.04mm；

活塞外径采用f9，内孔采用H9，Ra0.4；

⑨活塞杆

采用45钢，热处理：调质，活塞杆与导向套配合，H9/f9, Ra0.4; 活塞杆与活塞配合，H7/k6,Ra0.8;

配合部分的圆度和圆柱度不大于直径公差的一半，k6:19μm, H7:30μm;

活塞杆轴线的直线度在500mm长度上不大于0.03mm；

与活塞端面相结合的端面垂直度在直径100mm上不大于0.04mm；二、各零部件的设计及验算

1、缸筒设计

液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。工程机械的液压缸，一般是用无缝钢管材料，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒公式计算

[]y p D 2δσ≥

(3-14) 式中 δ——液压缸壁厚(m)；

D ——液压缸内径(m)；

y p ——试验压力，取最大工作压力的1.5倍（MPa ）；

[]σ——缸筒材料的许用应力。无缝45钢管。

由计算的公式所得的液压缸的壁厚厚度很小，使缸体的刚度不够，如在切削加工过程中的变形，安装变形等引起液压缸工作过程中卡死或漏油。所以选取壁厚：δ=8mm

[]mm D P Y 6535360

21005.35.12.=⨯⨯⨯⨯=≥σδ

液压缸壁厚算出后，可求出缸体的外径1D =116mm

2、活塞杆强度校核

取45号钢作为活塞杆材料，抗拉强度600MPa ，屈服强度为360MPa ，活塞杆的安全系数为2—4，取3

设计时，取70mm ，满足强度要求

3、液压缸缸盖固定螺栓直径的校核

液压缸缸盖固定螺栓在工作过程中同时承受拉应力和剪切应力， []mm Z KF d =⨯⨯⨯⨯⨯=≥82.62

420614.310254.12.52.53

1σπ 其中：K —螺纹的拧紧系数，1.25—1.5，取1.4

F —液压缸最大作用力

Z —取6个。

[σ]—螺栓材料的许用应力，[σ]=σs/n.n 为安全系数，

1.2-

2.5，取2.螺栓取5.8，σs=420MPa 。

选用粗牙螺纹，螺栓螺母M7，螺距为1mm

4、缸盖厚度的确定

一般液压缸多为平底缸盖，采用HT200铸铁材料。

无孔时

.t 0433D ≥

有孔时

.t 0433D ≥

式中 t ——缸盖有效厚度(m)；

[]m F

d 630.003/10360102544631=.⨯⨯⨯⨯=≥πσπ