液压缸结构的设计
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第3章 液压缸 3.2 液压缸的设计
与液压马达
液压缸 类型
液压缸 设计
液压马 达
液压缸 维护
液压马 达维护
3.2 液压缸的设计
液压缸是液压传动的执行元件，它和主机工作 机构有直接的联系，对于不同的机种和机构，液 压缸具有不同的用途和工作要求。设计液压缸需 要根据具体使用要求选择结构类型，按负载情况、 运动要求、最大行程等确定其主要工作尺寸，进 行强度、稳定性和缓冲验算，最后再进行结构设 计。
注意：圆整为标准壁厚
2.活塞杆强度校核
d
4F
[ ] b
1 .4
第3章 液压缸 3.2 液压缸的设计
与液压马达
液压缸 类型
液压缸 设计
液压马 达
液压缸 维护
液压马 达维护
3、液压缸盖固定螺栓校核
液压缸盖固定螺栓直径按下式计算：
d1
5 .2 K F
Z
式中：
d1—螺栓底径 F —为液压缸负载； Z —为固定螺栓个数； k —为螺纹拧紧系数，k=1.25～1.5 ［σ］—为螺栓材料许用应力 ［σ］=σs/(1.2-2.5),σs为材料的屈服极限。
表3-1 液压缸工作压力与活塞杆直径
工作压力(MPa)
≤5
5～7
＞7
活塞杆直径d (0.5～0.55)D （0.6～0.7）D 0.7D
表3-2 设备类型与活塞杆直径
设备类型
磨床、珩磨、 研磨机
插、拉、刨床
钻、镗、铣床
d
(0.2～0.3)D
0.5D
0.7D
第3章 液压缸 3.2 液压缸的设计
与液压马达
第3章 液压缸 3.2 液压缸的设计
与液压马达
液压缸 类型
液压缸 设计
液压马 达
液压缸 维护
液压马 达维护
拉杆连接式：结构的通用性大， 容易加工和装拆，但外形尺寸 较大，且较重。
焊接连接式：结构简单，尺寸小， 但易出现焊接变形。
第3章 液压缸 3.2 液压缸的设计
与液压马达
液 压 缸 2. 活塞与活塞杆
与液压马达
液压缸 类型
液压缸 设计
液压马 达
2. 缸筒长度
缸筒长度由最大工作行程长度加上各种结构需 要来确定，即：
缸筒长度=最大工作行程+活塞宽度+活塞杆导 向长度+活塞杆密封长度+其他长度
液压缸 维护
液压马 达维护
活塞宽度:B=(0.6-1)D; 活塞杆导向套长度:
当D＜80mm,C=(0.6-1.0)D， 当D≥80mm,C=(0.6-1.0)d； 活塞杆密封长度，由密封方式定。
4. 排气装置
液压缸在安装过程中或长时间停放重新工作时，液压 缸里和管道系统中会渗入空气，为了防止执行元件出现 爬行，噪声和发热等不正常现象，需把缸中和系统中的 空气排出。
液压缸 维护
液压马 达维护
第3章 液压缸 5.6 密封元件
与液压马达
液压缸 类型
液压缸 设计
5.6.1 间隙密封：它依靠运动件间的微小间隙来防 止泄漏。它的结构简单，摩擦阻力小，可耐高温， 但泄漏大。
4F2d2
p1
※按国标圆整为标准尺寸
液压缸内径标准系列 8、10、12、16、20、25、32、40、50、63、80、（90）、
100、（110）、125、（140）、160、（180）、200、220、250、 320、400、500、630
3.2 液压缸的设计
（2）活塞杆直径d
1、按工作压力或设备类型确定
液压马 达
液压缸 维护
液压马 达维护
第3章 液压缸 5.6 密封元件
与液压马达
液压缸 类型
液压缸 设计
液压马 达
液压缸 维护
液压马 达维护
第3章 液压缸 5.6 密封元件
与液压马达
液压缸 类型
液压缸 设计
液压马 达
液压缸 维护
液压马 达维护
O
形 密 封 圈 O形密封圈密封
第3章 液压缸 5.6 密封元件
与液压马达
液压缸 类型
Y形密封圈
液压缸 设计
液压马 达
液压缸 维护
液压马 达维护
第3章 液压缸 5.6 密封元件
与液压马达
液压缸 类型
液压缸 设计
液压马 达
液压缸 维护
液压马 达维护
V形密封圈
组合式密封
第3章 液压缸 3.2 液压缸的设计
与液压马达
液压缸 类型
液压缸 设计
液压马 达
液压缸 维护
液压马 达维护
半环连接式：它的缸筒壁部因 开了环形槽而削弱了强度，为 此有时要加厚缸壁，它容易加 工和装拆，重量较轻，常用于 无缝钢管或锻钢制的缸筒上。
螺纹连接式：缸筒端部结构复 杂，外径加工时要求保证内外 径同心，装拆要使用专用工具， 它的外形尺寸和重量都较小， 常用于无缝钢管或铸钢制的缸 筒上。
第3章 液压缸 3.2 液压缸的设计
与液压马达
液压缸 类型
液压缸 设计
液压马 达
液压缸 维护
液压马 达维护
3.2.1 工作压力的确定
根据工况要求、加工条件及液压元件来源等因素 综合考虑。
表 不同负载下的工作压力
负载 /KN
＜5
5～10
10～ 20
工作压 力/MPa
≤0.8 ～1
1.5～2
2.5～3
20～ 30
3～4
30～ 50
＞50
4～5 ＞5
第3章 液压缸 3.2 液压缸的设计
与液压马达
液压缸 类型
液压缸 设计
液压马 达
液压缸 维护
液压马 达维护
3.2.2 液压缸主要尺寸的计算
（一）缸筒内径D
根据最大负载和工作压力
•单杆缸无杆腔进油
D2
d2
F1p1A1p2A2 4 (p1p2) 4 p2
第3章 液压缸 3.2 液压缸的设计
与液压马达
液压缸 类型
液压缸 设计
D液/压10马 达
3. 强度校核
1.缸筒壁厚δ
pyD 2[ ]
时，为薄壁筒（无缝钢管） 式中：py — 实验压力
液压缸 维护
液压马 达维护
{py 1.5 p py 1.25p
(p16MPa)
(p16MPa) p— 缸的额定压力
液 压 缸 2、依据单杆缸往复运动的速度比
类型
液压缸 设计
液压马 达
液压缸 维护
4qv
v 1 2(D 42q vd2)D2D 2d2 活 塞 杆 直 径 dDv v1 D2
表3-3 液压缸往复速度比推荐值
工作压力MPa ≤10 12.5～20 ＞20
液压马 达维护
Leabharlann Baidu
λV
1.33
[ ] b n
[σ]— 许用应力，σb— 抗拉强度 n — 安全系数 n = 3.5～5
第3章 液压缸 3.2 液压缸的设计
与液压马达
液压缸 类型
液压缸 设计
液压马 达
液压缸 维护
液压马 达维护
D/10 时，为厚壁筒（铸造）
D 2
[]0.4py []1.3py
1
类型
液压缸 设计
液压马 达
液压缸 维护
液压马 达维护
活塞一般用耐磨铸铁制成，活塞杆则不论 是实心的还是空心的,大多用钢料制成。
第3章 液压缸 3.2 液压缸的设计
与液压马达
液压缸 类型
液压缸 设计
液压马 达
3. 缓冲装置∶
液压缸中的缓冲装置是利用活塞或缸筒在其行程 终端时在活塞和缸盖之间封住一部分油液,强迫它从小 孔或细缝中挤出,以产生很大的阻力,逐渐减慢运动速度, 达到避免活塞和缸盖相互撞击的目的。
第3章 液压缸 3.2 液压缸的设计
与液压马达
液压缸 类型
3.2.3 液压缸的结构设计
液压缸 设计
液压马 达
液压缸 维护
液压马 达维护
第3章 液压缸 3.2 液压缸的设计
与液压马达
液压缸 类型
1. 缸筒与缸盖
液压缸 设计
液压马 达
液压缸 维护
液压马 达维护
法兰式：结构简单， 容易加工，也容易装 拆，但外形尺寸和重 量都较大，常用于铸 铁制的缸筒上。
液压缸 维护
液压马 达维护
圆柱形环隙式缓冲装置
圆锥形环隙式缓冲装置
第3章 液压缸 3.2 液压缸的设计
与液压马达
液压缸 类型
液压缸 设计
液压马 达
液压缸 维护
液压马 达维护
可变节流槽式 缓冲装置
可调节流孔式 缓冲装置
第3章 液压缸 3.2 液压缸的设计
与液压马达
液压缸 类型
液压缸 设计
液压马 达
1.46、2
2
活塞杆标准系列:
4、5、6、8、10、12、14、16、18、20、22、25、28、32、36、 40、45、50、55、63、70、80、90、100、110、125、140、160、 180、200、220、250、280、320、360、400
第3章 液压缸 3.2 液压缸的设计
D
(p41F 1p2)pd12 pp22
4F1
p1
第3章 液压缸 3.2 液压缸的设计
与液压马达
液压缸 类型
液压缸 设计
液压马 达
液压缸 维护
液压马 达维护
•单杆缸有杆腔进油
F2p1A2p2A1
4D2(p1p2)4d2 p1
D
(p41F 2p2)pd 1 2pp 12
与液压马达
液压缸 类型
液压缸 设计
液压马 达
液压缸 维护
液压马 达维护
3.2 液压缸的设计
液压缸是液压传动的执行元件，它和主机工作 机构有直接的联系，对于不同的机种和机构，液 压缸具有不同的用途和工作要求。设计液压缸需 要根据具体使用要求选择结构类型，按负载情况、 运动要求、最大行程等确定其主要工作尺寸，进 行强度、稳定性和缓冲验算，最后再进行结构设 计。
注意：圆整为标准壁厚
2.活塞杆强度校核
d
4F
[ ] b
1 .4
第3章 液压缸 3.2 液压缸的设计
与液压马达
液压缸 类型
液压缸 设计
液压马 达
液压缸 维护
液压马 达维护
3、液压缸盖固定螺栓校核
液压缸盖固定螺栓直径按下式计算：
d1
5 .2 K F
Z
式中：
d1—螺栓底径 F —为液压缸负载； Z —为固定螺栓个数； k —为螺纹拧紧系数，k=1.25～1.5 ［σ］—为螺栓材料许用应力 ［σ］=σs/(1.2-2.5),σs为材料的屈服极限。
表3-1 液压缸工作压力与活塞杆直径
工作压力(MPa)
≤5
5～7
＞7
活塞杆直径d (0.5～0.55)D （0.6～0.7）D 0.7D
表3-2 设备类型与活塞杆直径
设备类型
磨床、珩磨、 研磨机
插、拉、刨床
钻、镗、铣床
d
(0.2～0.3)D
0.5D
0.7D
第3章 液压缸 3.2 液压缸的设计
与液压马达
第3章 液压缸 3.2 液压缸的设计
与液压马达
液压缸 类型
液压缸 设计
液压马 达
液压缸 维护
液压马 达维护
拉杆连接式：结构的通用性大， 容易加工和装拆，但外形尺寸 较大，且较重。
焊接连接式：结构简单，尺寸小， 但易出现焊接变形。
第3章 液压缸 3.2 液压缸的设计
与液压马达
液 压 缸 2. 活塞与活塞杆
与液压马达
液压缸 类型
液压缸 设计
液压马 达
2. 缸筒长度
缸筒长度由最大工作行程长度加上各种结构需 要来确定，即：
缸筒长度=最大工作行程+活塞宽度+活塞杆导 向长度+活塞杆密封长度+其他长度
液压缸 维护
液压马 达维护
活塞宽度:B=(0.6-1)D; 活塞杆导向套长度:
当D＜80mm,C=(0.6-1.0)D， 当D≥80mm,C=(0.6-1.0)d； 活塞杆密封长度，由密封方式定。
4. 排气装置
液压缸在安装过程中或长时间停放重新工作时，液压 缸里和管道系统中会渗入空气，为了防止执行元件出现 爬行，噪声和发热等不正常现象，需把缸中和系统中的 空气排出。
液压缸 维护
液压马 达维护
第3章 液压缸 5.6 密封元件
与液压马达
液压缸 类型
液压缸 设计
5.6.1 间隙密封：它依靠运动件间的微小间隙来防 止泄漏。它的结构简单，摩擦阻力小，可耐高温， 但泄漏大。
4F2d2
p1
※按国标圆整为标准尺寸
液压缸内径标准系列 8、10、12、16、20、25、32、40、50、63、80、（90）、
100、（110）、125、（140）、160、（180）、200、220、250、 320、400、500、630
3.2 液压缸的设计
（2）活塞杆直径d
1、按工作压力或设备类型确定
液压马 达
液压缸 维护
液压马 达维护
第3章 液压缸 5.6 密封元件
与液压马达
液压缸 类型
液压缸 设计
液压马 达
液压缸 维护
液压马 达维护
第3章 液压缸 5.6 密封元件
与液压马达
液压缸 类型
液压缸 设计
液压马 达
液压缸 维护
液压马 达维护
O
形 密 封 圈 O形密封圈密封
第3章 液压缸 5.6 密封元件
与液压马达
液压缸 类型
Y形密封圈
液压缸 设计
液压马 达
液压缸 维护
液压马 达维护
第3章 液压缸 5.6 密封元件
与液压马达
液压缸 类型
液压缸 设计
液压马 达
液压缸 维护
液压马 达维护
V形密封圈
组合式密封
第3章 液压缸 3.2 液压缸的设计
与液压马达
液压缸 类型
液压缸 设计
液压马 达
液压缸 维护
液压马 达维护
半环连接式：它的缸筒壁部因 开了环形槽而削弱了强度，为 此有时要加厚缸壁，它容易加 工和装拆，重量较轻，常用于 无缝钢管或锻钢制的缸筒上。
螺纹连接式：缸筒端部结构复 杂，外径加工时要求保证内外 径同心，装拆要使用专用工具， 它的外形尺寸和重量都较小， 常用于无缝钢管或铸钢制的缸 筒上。
第3章 液压缸 3.2 液压缸的设计
与液压马达
液压缸 类型
液压缸 设计
液压马 达
液压缸 维护
液压马 达维护
3.2.1 工作压力的确定
根据工况要求、加工条件及液压元件来源等因素 综合考虑。
表 不同负载下的工作压力
负载 /KN
＜5
5～10
10～ 20
工作压 力/MPa
≤0.8 ～1
1.5～2
2.5～3
20～ 30
3～4
30～ 50
＞50
4～5 ＞5
第3章 液压缸 3.2 液压缸的设计
与液压马达
液压缸 类型
液压缸 设计
液压马 达
液压缸 维护
液压马 达维护
3.2.2 液压缸主要尺寸的计算
（一）缸筒内径D
根据最大负载和工作压力
•单杆缸无杆腔进油
D2
d2
F1p1A1p2A2 4 (p1p2) 4 p2
第3章 液压缸 3.2 液压缸的设计
与液压马达
液压缸 类型
液压缸 设计
D液/压10马 达
3. 强度校核
1.缸筒壁厚δ
pyD 2[ ]
时，为薄壁筒（无缝钢管） 式中：py — 实验压力
液压缸 维护
液压马 达维护
{py 1.5 p py 1.25p
(p16MPa)
(p16MPa) p— 缸的额定压力
液 压 缸 2、依据单杆缸往复运动的速度比
类型
液压缸 设计
液压马 达
液压缸 维护
4qv
v 1 2(D 42q vd2)D2D 2d2 活 塞 杆 直 径 dDv v1 D2
表3-3 液压缸往复速度比推荐值
工作压力MPa ≤10 12.5～20 ＞20
液压马 达维护
Leabharlann Baidu
λV
1.33
[ ] b n
[σ]— 许用应力，σb— 抗拉强度 n — 安全系数 n = 3.5～5
第3章 液压缸 3.2 液压缸的设计
与液压马达
液压缸 类型
液压缸 设计
液压马 达
液压缸 维护
液压马 达维护
D/10 时，为厚壁筒（铸造）
D 2
[]0.4py []1.3py
1
类型
液压缸 设计
液压马 达
液压缸 维护
液压马 达维护
活塞一般用耐磨铸铁制成，活塞杆则不论 是实心的还是空心的,大多用钢料制成。
第3章 液压缸 3.2 液压缸的设计
与液压马达
液压缸 类型
液压缸 设计
液压马 达
3. 缓冲装置∶
液压缸中的缓冲装置是利用活塞或缸筒在其行程 终端时在活塞和缸盖之间封住一部分油液,强迫它从小 孔或细缝中挤出,以产生很大的阻力,逐渐减慢运动速度, 达到避免活塞和缸盖相互撞击的目的。
第3章 液压缸 3.2 液压缸的设计
与液压马达
液压缸 类型
3.2.3 液压缸的结构设计
液压缸 设计
液压马 达
液压缸 维护
液压马 达维护
第3章 液压缸 3.2 液压缸的设计
与液压马达
液压缸 类型
1. 缸筒与缸盖
液压缸 设计
液压马 达
液压缸 维护
液压马 达维护
法兰式：结构简单， 容易加工，也容易装 拆，但外形尺寸和重 量都较大，常用于铸 铁制的缸筒上。
液压缸 维护
液压马 达维护
圆柱形环隙式缓冲装置
圆锥形环隙式缓冲装置
第3章 液压缸 3.2 液压缸的设计
与液压马达
液压缸 类型
液压缸 设计
液压马 达
液压缸 维护
液压马 达维护
可变节流槽式 缓冲装置
可调节流孔式 缓冲装置
第3章 液压缸 3.2 液压缸的设计
与液压马达
液压缸 类型
液压缸 设计
液压马 达
1.46、2
2
活塞杆标准系列:
4、5、6、8、10、12、14、16、18、20、22、25、28、32、36、 40、45、50、55、63、70、80、90、100、110、125、140、160、 180、200、220、250、280、320、360、400
第3章 液压缸 3.2 液压缸的设计
D
(p41F 1p2)pd12 pp22
4F1
p1
第3章 液压缸 3.2 液压缸的设计
与液压马达
液压缸 类型
液压缸 设计
液压马 达
液压缸 维护
液压马 达维护
•单杆缸有杆腔进油
F2p1A2p2A1
4D2(p1p2)4d2 p1
D
(p41F 2p2)pd 1 2pp 12