液压冲击式桩锤结构设计项目新版说明书.doc

摘要
建筑业是国民经济支柱产业，液压桩锤属于建筑机械中桩工机械。在工业发达国家中，因为液压桩锤高性能低公害，全部在大力开发这种产品，并已作为成熟产品生产。
液压桩锤关键由锤主体、液压系统、测控装置三部分组成。
该论文结果表现在样机设计方案创新性、技术水平优异性等。
1.设计方案创新性
(1)采取汽车式底盘、前后支腿结构和导轨式桩架支撑整个桩锤主体。
(2)锤头中空，内置颗粒金属，用于调整锤头冲击重量。这也是本文关键创新点
2.技术水平优异性
液压桩锤在最大冲程能量时总传动效率为72. 7%,按相同计算方法，国外5种同类产品(日本车辆、日立建机、德国MENCK、美国HPSI、芬兰JUNTTAN)平均总传动效率为56.9%。新型液压桩锤样机传动效率比国外同类产品高出近16个百分点。经过对样机试运行和性能测试结果表明:液压桩锤设计方案含有创新性和实用性，性能及价格适合中国建筑市场需求，含有很好发展前景。

关键词:液压桩锤；液压系统设计；动力学计算。

Abstract
Architecture is one of the backbone industries of the national economy. The hydraulic pile hammer (HPH) is one of the pile-driving machineries for architectural applications. Compared with other kinds of pile hammers, it is characterized of lower environmental pollution, less vibration, lower noise, high
Work quality, and larger energy transmission efficiency, which has been developed and put on market in advanced industry countries due to its advantages.
New-style hydraulic pile hammer (NSHPH) is made up of a main body of
hammer, a hydraulic power source, and a measure set.
The study findings of this article characterize in the innovative design scheme and the advanced technical level.
1 Innovative Design Scheme
(1) Uses the automobile type chassis、Around leg structure and guide rail type pile frame support entire pile monkey main body.
(2) In hammer head spatial, in sets at the pellet metal, uses in adjusting the hammer head impact weight.
2 Advanced Technical Level
The mean total transmission efficiency (TTE) of the five foreign HPHs (Japanese vehicle, Japanese Hitachi, German Menck, American Hpsi, Finnish Junttan) is 56.9% by the same counting method. While the TTE of the NSHPH in this paper is 72.7% at maximal sticking energy, which is 16% higher than the foreign ones.
The NSHPH in this paper is designed innovatively and practically. The
Experimental results show that NSHPH may be regarded as a promising candidate for architectural applications for its favorable excellent mechanical performances. The market researches show that its capability and price adapt to demand of architecture market in our country.

Key words:hydraulic pile hammer；hydraulic system design；dynamics computation.

目录
摘要…………………………………………………………..…………...………..…III
Abstract…………………………………………………………..…………...….…III
序言……………………………………………………………..…………...….…….1
1 绪论…………………………………………………………..……………….....…2
1.1桩基础施工技术发展趋向…………………………………………………....2
1.2液压桩锤发展趋势及技术现实状况……………………………………....…...2
1.2.1液压桩锤发展趋势………………………………….………………….....2
1.2.2中国外液压桩锤技术现实状况…………………...………………………..3
1.3液压锤和柴油锤比较……………………………………………………....4
1.3.1液压锤特点………………………………………………………….….4
1.3.2柴油锤特点……………………………………………………………..4
2 课题概要…………..…………………………………………………….…………5
2.1液压桩锤选题背景………………………………………………………....5
2.2液压桩锤要处理问题……………………………………………………….5
3 液压桩锤系统组成…………………………………………………..…………....7
3.1液压桩锤结构组成…………………………………………………………….7
4 总体设计方案及工作原理………………………….……………………….……9
4.1液压桩锤本体结构组成……………………………………………………….9
4.1.1锤体…………………………………………………………………..........9
4.1.2液压油源…………………………………………………….……..….......9
4. 2打桩工作原理…………………………………………………………….....10
5 液压桩锤参数设计和计算………………………………………………..…..12
5.1液压桩锤总体设计主参数…………………………………………….…….12
5.2液压缸设计计算………………………………..………..………………..13
5.2.1关键参数确实定………………………………………………..…..……13
5.2.2缸筒内径..…………………………………………………..………....14
5.2.3活塞杆直径………………………………………………………..……..15
5.2.4液压缸行程…………………………………………………………...16
5.2.5缸筒……………………………………………………………..………..16
5.2.6缸筒计算……………………………………………………..................17
5.2.7活塞…………………………………………………....................……..20
5.2.8活塞杆…………………………………………………..........................20
5.3液压泵选择………………………………………………….....................23
5.4管路选择………………………………………………….........................24
5.5蓄能器选择及计算…………………………………................................26
5.5.1蓄能用蓄能器参数确实定…………………………............................27
5.6螺栓设计、校核计算………………………….........................................33
5.6.1液压锤上、下箱体连接螺栓………….........................................33
5.7销轴设计计算………………………......................................................36
5.7.1连接活塞杆和锤体销轴设计计算..............................................36
5.7.2用于钢丝绳和桩锤之间连接销轴计算.......................................37
结论……………………………………………………………………..……..….....39
参考文件………………………………………………………………..…………...40
致谢………………………………………………………………..……..................42

序言
中国预制桩施工多数是利用柴油锤进行,柴油锤施工时即使打击力大,不过也存在不少缺点,柴油锤施工时噪声很大,有油烟飞散,给城市环境带来很多污染,给周围居民带来很多不便,影响居民正常休息。柴油锤还含有软土地上难于起动缺点,柴油锤制造难度大,一旦损坏,维修很不便。因为筒式柴油锤含有没有法克服缺点,同时从环境保护角度和节省能源出发,发达国家,已经用液压锤替换了柴油锤。液压冲击式桩锤工作原理通常是以液压油做为关键工作介质,依靠液压能上举锤头,然后快速泄油,或同时反向供油使锤头快速下落,打击桩帽锤击施工设备。液压锤施工含有很多优点,国外对比试验表明,液压锤能量传输效率比柴油锤高得多, 一般柴油锤其能量传输效率约为30~40%,而液压锤则能够达60～80%。液压锤施工噪声也大大低于柴油锤,液压锤打桩时噪声为80～85分贝,而柴油锤噪声则在100分贝以上。液压锤没有油烟污染,符合环境保护要求,打击行程和频率能够方便调整,没有软土地上起动困难缺点,液压锤打斜桩角度比柴油锤广泛,贯入度较大。增加一个密封罩,还可用于水下打桩等。因为液压锤和其它形式桩锤相比含有显著节能、低噪声、污染少、效率高和施工适应性强等优点,所以用液压桩锤替换其它型式冲击式桩锤是肯定趋势。现在,发达国家液压锤已经系列化,而中国才刚刚起步,所以开发、生产液压冲击式桩锤肯定含有宽广市场和美好前景。

1 绪论
1.1桩基础施工技术发展趋向
伴随改革开放深入和社会主义市场经济发展，国家将建筑业列为国民经济支柱产业。大力发展含有高新技术水平建筑机械，武装大中型建筑施工队伍，是发展建筑业并使之发挥支柱产业作用一项战略方法。从建筑工程造价和施工工期来讲，基础工程占全工程1/3-1/20在基础工程多种结构类型中，桩基础又是关键结构形式。和灌注桩相比，预制桩(包含钢筋混凝土桩和钢管桩)含有更高可靠性和环境适应性。在预制桩打桩设备中，和柴油锤、空气锤、机械振动锤、液压压桩机等产品相比，液压桩锤含有不排污、振动小、噪声低、能量利用率高、工作过程可控、机动灵活、可适适用于潜水打桩和打斜桩，有向大型化和超大型化发展潜力等综合优势。因为液压桩锤低公害和高性能，世界各工业发达国家竞相致力于新产品开发和性能改善研究工作。荷兰、英国、法国、美国、德国、前苏联、芬兰、韩国、日本、意大利等国全部有多家企业从事商品生产。仅日本就有10多家生产企业。然而，直到现在为止，中国尚没有国产液压桩锤定型产品。因为国外同类产品技术复杂，开发周期长、制造成本高，国际市场价格十分昂贵，不适合在中国推广应用。所以，研制开发性能优异、成本低廉、操作方便、工作可靠国产液压桩锤产品，对十发展中国建筑业，提升中国建筑施工技术水平，实现基础工程施工作业现代化含有十分关键意义。
1.2液压桩锤发展趋势及技术现实状况
1.2.1液压桩锤发展趋势
木桩和竹桩是最早使用桩，早在新石器时代人类便经过打入木桩和竹桩在湖泊和沼泽地搭台作为水上住所，在浙江省河姆渡就发觉了这种原始社会遗址。而中国西南很多少数民族地域至今仍沿用了这种习惯，伴随人类活动向空间和海洋延伸，多种高层建筑层出不穷，摩天大楼拔地而起，这些全部是建立在牢靠基础之上，所以，大家对桩基础需求也越来越迫切，传统木桩和竹桩逐步被多种新桩材料替换。
19世纪20年代，已经有些人开始使用铸铁板桩修筑围堰和码头，二次世界大战后，无缝钢管也被作为桩材料用于基础工程，上海宝山钢铁厂曾使用直径90cm、长约60m钢管桩作为桩基础;自20世纪初钢筋混凝土预制构件问世以来，又出现了种类繁多钢筋混凝土预制桩。1949年，美国雷蒙德混凝土桩企业利用离心机生产出中空预应力钢筋混凝土管桩，中国已于50年代开始生产和使用这种预应力钢筋混凝土桩。就地灌注混凝土桩是以混凝土或钢筋混凝土为材料另一个类型桩。20世纪20-30年代己出现沉管混凝土桩，30年代上海修建部分高层建筑，就曾采取Franki桩和Vbro桩等沉管灌注桩;50年代，伴随大型钻孔机械发展，中国铁路和公路桥梁大量采取了钻孔灌注混凝土桩和挖孔灌注桩。
打桩锤是将桩打入工作介质设备。打桩锤分为落锤、汽锤、柴油锤和液压锤，液压打桩锤同其它类型桩锤比较含有很多优点，是打桩锤发展趋势。国外对液压打桩锤研究较多，产品较成熟。中国液压打桩锤研究较少，只是对国外多个经典打桩锤液压系统进行理论分析，没有将理论和试验相结合起来进行系统研究。
1.2.2中国外液压桩锤技术现实状况
国外研制液压桩锤始于20世纪60年代，而且发展速度惊人。1964年荷兰IIBM企业开始研究液压桩锤，1969年研制成功首台样机，经过改善，于1972年推向建筑市场，HBM-18型液压桩锤成为当初世界上最优异液压打桩锤。以后，其它发达国家前后开始研制工作并取得一定结果，如法国Monta-Bert企业生产BRII系列产品，日本日立建机企业于1976年购置英国BSP企业专利技术，于1979年研制成6.5吨液压桩锤，并于80年代末研制出能打斜桩液压桩锤;依据搜集到资料，国际上有近20家大型建筑机械企业生产上百种定型产品。现在，英国、芬兰、苏联、日本等国家全部研究开发了液压锤，其结构尺寸各有所异，小型锤重5t，大型锤重8t，大部分厂家产品锤重为6.5t。因为液压锤有很多优点，所以市场需求日益增加，很多国家正加紧开发研究，其发展动向有以下多个方面：
1.开发研究可打H型桩和板型桩小型液压锤。
2.开发研究可打倾斜桩大型液压锤。
3.开发研究在海洋工程中水下打桩液压锤。
4.开发研究用于桥梁港口施工中超大型液压锤。
5.液压系统节能和能量充足利用研究。
1976年英国BSP企业研制成功锤重10t液压锤，日立建机(株)企业买进英国BSP企业专利，于1979年首先在日本成功地试制出液压锤，并进行了工业性试验。以后，日本对减小液压锤噪声等间题进行了研究，研制出低噪声液压锤。1983年在建筑省建筑技术评价年会上液压锤得到了好评，并很快得到了普及和推广。
日立建机(株)企业使用英国BSP企业专利制造液压锤型号有HNC-65,HNC-80,NC-125。日立建机(株)企业又研制出能打斜桩液压锤，其型号为HNC 12 5，锤重12.5t，最大冲击能量15t·m，最大倾斜角度为200，适于在海上打钢管桩。
因为液压锤噪声低，无油烟飞散，冲击力大，施工经济性好等优点，逐步替换了柴油锤，现在使用液压锤打桩较多了。
中国开展液压桩锤研制始于1976年，当初长沙建筑机械研究所和武汉桥梁机械厂合作研制利用氮气缓冲2吨级液压桩锤，1979年完成样机试制，最终未形成商品生产;1987年东北大学和阜新矿山机械少一合作研制了2吨级1997年江苏东台机械厂研制出2. 5吨级液压桩锤样机。因为一味效仿国外模式，但国外产品对零部件制造精度要求很高，制造成本高，再有上述中国产品不一样程度存在传动效率低、油温高等缺点，所以直到现在为止，中国还未形成液压桩锤定型产品。
最近上海工程机械厂引进了日本车辆制造株式会社NH-70, NH-100两种型号液压桩锤技术，从该企业购置散装件，走逐步实现国产化道路，但因为价格过高，该产品难认为中国施工单位接收。
1.3液压锤和柴油锤比较
1.3.1液压锤特点
打桩锤是建筑基础施工中广泛使用一个施工机械。传统使用柴油锤因为噪声大、效率低等原因，在基础施工中受到限制。多年来，液压打桩锤发展快速。
一、液压打桩锤同其它桩锤比较含有以下优点:
(1) 可依据土质情况及桩材质强度，合理选择冲击力，以确保冲击能量充足发挥而不损害桩身，施工时可省去桩垫。
(2) 在打桩过程中，同时可取得下打冲击力和贯入度指标，所以可有效地确定桩是否已进入预定土层上。
(3) 液压锤特点:适应打斜桩作业及水下桩基施工，液压桩锤不存在软土起动困难问题，而且育出适应多种气候下施工作业。
(4) 冲击能量可提升很多。
(5) 液压桩锤公害较小，基础上无废气污染，冲击时噪音要比其它桩锤小20dB左右。
液压锤施工含有很多优点,国外对比试验表明,液压锤能量传输效率比柴油锤高得多,一般柴油锤其能量传输效率约为30~40%,而液压锤则能够达60~80%。液压锤施工噪声也大大低于柴油锤,液压锤打桩时噪声为80~85分贝,而柴油锤噪声则在100分贝以上。液压锤没有油烟污染,符合环境保护要求,打击行程和频率能够方便调整,没有软土地上起动困难缺点,液压锤打斜桩角度比柴油锤广泛,贯入度较大。增加一个密封罩,还可用于水下打桩等。
1.3.2柴油锤特点
柴油打桩锤是以柴油为燃料，以冲击作用方法进行打桩施工桩工机械。柴油桩锤实际是一个单缸二冲程自由活塞式内燃机，既是柴油原机，又是打桩工作机。因为柴油锤不需要其它配套动力机械，含有结构简单，打桩施工方便，桩承载力高，不受电源限制等优点，在桩工机械中使用最广泛。
柴油打桩锤需要有打桩架配套，才能成为打桩机。因为打桩架能适适用于其它桩锤，且有多个形式，故将打桩架另列于后。
柴油打桩锤按其动作特点可分为导杆式和筒式两种。导杆式桩锤冲击体为气缸，它结构简单，但打桩能量小，只适适用于打小型桩。因为它操纵方便，维护轻易，仍受到部分小型施工队伍欢迎，中国仍有少许生产。

2 课题概要
2.1液压桩锤选题背景
因为落锤、汽锤、柴油锤含有打桩效率低，轻易把桩打坏，噪声大，对环境污染严重等缺点伴随大家环境保护意识增强，这些类型桩锤受到很大限制。液压打桩锤是一个新型打桩设备，克服了上述桩锤缺点，世界各国全部在努力发展液压打桩锤，液压打桩锤己成为打桩设备发展趋势。
中国于80年代早期开始着手这一新型打桩锤开发，但进展不是很理想。多年来，中国部分建筑施工单位开始从国外进口液压打桩锤，而中国制造厂也开始引进液压打桩锤技术进行试验、生产和技术开发。中国从事液压打桩锤研究人员少，起步较晚，进展缓慢，只是对国外多个液压回路进行了理论研究，建立数学模型，将液压打桩锤设计、计算、参数选择程序化、可视化，并用计算机进行仿真。
现在中国对液压锤产品开发还很不完善，所以对液压打桩锤新型液压系统研究含相关键意义。我们不仅能够从理论上研究这种液压打桩锤动力学特征，而且从试验上给证实和论证。从试验中了解这种液玉打桩锤动力学特征，揭示了打力和系统各参数之间关系，更深层次揭露液压打桩锤本质。而且对开拓桩锤研究人员思绪也起到一定作用。另外，自1988年开始建设高速公路以来，中国高速公路建设向世界前列高速发展。末，全国高速公路通车总里程达成1. 9万公里，跃居世界第二。以后一个时期中国高速公路建设仍将保持高速发展，到奥运会在北京举行时，“五纵七横’，快速国道主干线网将铺就在中国大地上。估计到，全国公路总里程达成260万至300万公里，高速公路总里程达成7万公里以上，基础形成国家高速公路网。中国在公路建设方面投资逐年增加，依据交通部《’’费改税”对中国公路建设和养护资金筹措影响及其对策研究》提供数据，中国未来高速公路建设成本为每公里3500万元，到，中国高速公路将达成2. 5万公里左右。从到，资金需求量达成2100亿元。“十五”期间全国公路建设投资需求约为10000亿元。小型液压打桩锤产品开发含有宽广市场前景。液压打桩锤新型液压系统研究对中国开发自己液压桩锤产品也起到一定推进作用。
2.2液压桩锤要处理问题
液压锤是一个低工害建筑机械，在工作过程中不排污、振动小、噪声低，能够实现清洁平静建筑施工。在大家普遍关注环境污染，内燃锤、振动锤和空气锤因为环境污染而严格限制其使用情况下，液压锤市场需求量必将日益增加。
液压锤是全液压驱动机电一体化产品，轻易实现工作过程自动控制和监测。所以，能够实现依据工作对象(桩结构和地质条件)自动地调解其工作参数(冲击行程、打击频率)，实现理想打击过程。能够随时监测冲力和桩承载能力，保护桩体免遭损伤，确保全部打入桩有近似相等承载能力，从而能确保其施工质量。
液压锤比能容量高，锤头可全密封在壳体中。所以易于向大型化和超大型化发展和实用于潜水作业在重型基础工程和水下建筑工程施工中有不可替换优势。伴随海洋开发工程、海底石油开采工程、大型港口和深水码头工程、大型公路、铁路桥梁工程、地下工程和高层建筑工程快速发展，液压锤产品开发有着愈加关键意义。

3 液压桩锤系统组成
3. 1液压桩锤结构组成
一台能够独立作业打桩机通常由自走式底盘、桩架和桩锤三大部分组成。自走式底盘按行走方法又分为履带式、步履式等形式。其中桩锤可分为振动锤和冲击锤两大类。按工作介质不一样，冲击锤又可分为落锤、蒸汽锤、空气锤、柴油锤和液压锤等多个类型。液压桩锤又有自由下落冲击式和加速下落冲击式两种型式。本文所研究液压桩锤属于自由下落冲击式液压桩锤，关键由桩锤主体、液压源、微机测控装置三部分组成。

图3-1打垂直桩工作图

图3-2 打斜桩工作图

4 总体设计方案及工作原理
新型液压锤在技术方案设计中着重表现出两个关键技术特征: 采取汽车式底盘、前后支腿结构和导轨式桩架支撑整个桩锤主体。锤头中空，内置颗粒金属，用于调整锤头冲击重量。
4. 1液压桩锤本体结构组成
4.1.1锤体
桩锤主体关键包含砧座、锤体、锤头、锤盖、油缸和液控阀组等6个部分组成。同时也包含桩帽、阀组防护罩、柔性悬吊轴、导向悬挂滑轮组和液压管路等隶属装置。

图4-1液压桩锤设计结构

4.1.2液压油源
液压油源关键由液压泵、交流三相异步电机和液压附件等组成。图1-4为液压油源系统原理图。

图4-2 桩锤液压原理图
1.油箱 2.油泵 3.溢流阀 4.压力表 5.单向阀 6.液控单向阀
7.换向阀 8.压力继电器 9.截止阀 10.蓄能器 11.换向阀
12.液压缸 13.桩锤

4. 2打桩工作原理
液压系统原理图1-4所表示。液压打桩锤一个工作周期可分为四个过程:系统增压过程、提锤过程、下打过程和保压过程。系统增压过程和提锤过程也可合为一个过程: 上升过程。
(1) 系统增压过程:在起始阶段，因为系统压力为零，所以当系统开启后，首先要建立工作压力才能开始进入正常打桩过程。按下泵开启按钮，这时泵开启运行，换向阀7两个电磁铁( 1DT, 2DT)均处于失电状态，液压泵打出压力油一部分进入蓄能器，一部分经过溢流阀流回油箱。当按下锤运行按钮后，电磁铁2DT得电，换向阀7左位接通，压力油进入液控单向阀K1, K4控制油口，使阀K1. K4反向导通，此时液压泵继续给蓄能器充能，剩下压力油经过阀K1进入液压缸下腔，液压缸下腔压力从零上升直到能够平衡桩锤重量为止，这个过程为增压过程。

(2) 提锤过程:伴随系统压力深入增加，进入提锤过程，活塞杆带动桩锤上升。
(3) 下打过程:活塞杆抵达行程终点时，触发高度行程开关，使电磁铁1DT得电，2DT失电，这时换向阀7右位接通，压力油进入液控单向阀K2, K3控制油口，使阀K2, K3反向导通，油泵打出压力油和蓄能器中压力油同时经过阀K3进入液压缸上腔，因为采取差动连接，液压缸下腔液压油经过阀K2进入上腔，使桩锤加速下打。
(4) 保压过程:当桩锤打到桩上后，触发锤最低位行程开关，同时时间继电器得电，时间继电器设定时间由保压时间确定(保压时间可经过打桩频率、桩锤上升下降时间计算得到)。达成时间继电器设定时间后，电磁铁1DT失电，2DT得电，进入下一个工作循环。在此过程中液压泵给蓄能器蓄能。

5 液压桩锤参数设计和计算
5.1液压桩锤总体设计主参数
（1）锤体重量：2t；
（2）最大锤体冲程：1800mm；
（3）液压系统压力：35MPa；
（4）冲击频率：＞45crp；
（5）液压锤总重量：5t；
冲击能量确实定
锤体重量为
G=m·g (5-1)
在锤体下落过程中，冲击能量大小关键由锤体重量和行程来决定，另外液压锤有效作用时间还包含锤体和桩垫接触时重力引发静压力，所以锤头最终冲击能量为：
Q=G·H·K=19600×1.8×1.8=63504J
锤体重量
G=m·g=9.8 =19600 N
式中—m为锤体质量
—g为重力加速度
要使桩锤能够顺利工作则要求液压系统提供动力能够支撑起锤体全部重力，即
P·AG＋P·A (5-2)
式中—P为液压系统压力
—P为氮气储藏室储存氮气压力
—A为活塞和活塞杆面积差
—A为气体氮气储藏室活塞面积
由压强公式P=可推得锤体重力和塞杆面积差关系为

A==A=A－A==560
式中—A为活塞面积
—A为活塞杆面积
A=πR
图5-1
实际运动过程中存在液压回油阻力、活塞和缸壁摩擦阻力,所以实际应用半径之差要大于理论求解值，依据下表液压缸内径及活塞杆外径尺寸系列选择活塞直径Φ和活塞杆直径Φ为
Φ=100㎜
Φ=80㎜
=A-A=(R-R)=3.14（）=2826
所以>A 符合。
5.2液压缸设计计算
设计液压缸基础原始资料是液压缸负载值、负载运动速度、行程值、液压缸结构形式及安装要求等，液压缸设计计算关键是确定液压缸结构尺寸，确定液压缸使用压力和流量，并对液压缸零部件进行强度校核和性能验算等。
5.2.1关键参数确实定
液压缸工作压力
液压缸输出力F是由工作压力p和活塞有效面积A决定，而液压缸输出速度是由输入液压缸流量q和活塞有效面积A来确定，即
F=p·A (5-3)
(5-4)
由以上两式可见，当液压缸输出力F一定时，若缸工作压力p取得大，则活塞有效面积A减小，液压缸结构就紧凑，但液压元件性能及密封要求也对应提升；若液压缸工作压力p取得小，则活塞有效面积A就越大，缸结构尺寸增加，要使工作机构得到一样速度，就要求有较大流量q，此时，将使相关液压泵、阀等液压元件规格要求对应增大，这就可能造成整个液压传动系统结构庞大。所以，确定液压缸工作压力p时，要依据设备工作要求、元件制造水平等原因综合考虑，有时后者更为关键。
对于不一样用途液压设备，由工作条件不一样，通常采取压力范围也不一样。设计时，可采取类比法或经过试验来确定。
5.2.2缸筒内径
工程上，计算缸筒内径D时，通常有三种方法。
（1）依据需要液压缸理论输出力F和系统选定供油压力p来计算缸筒内径D，计算公式以下：
(5-5)
式中 F—液压缸理论输出力（N）
p—供油压力（Mpa）
液压缸理论输出力F，可按下式确定：
(5-6)
式中 F—活塞杆实际作用力，可取估算负载值最大值；
—负载率，通常取0.5～0.7
—液压缸总效率, 取=0.8
F==19600N
=40833N
mm
（2）依据实施机构速度和选定液压泵流量来计算液压缸内径，计算公式以下：
(5-7)
式中 q—进入液压缸流量()
—液压缸输出速度()

比较以上两式计算液压缸内径D大小，取大值并圆整到标准值
（3）依据估算实施机构推力和拉力、系统选定压力，参考常见标准液压缸理论推力和拉力表来选定液压缸内径D=100㎜。
5.2.3活塞杆直径
活塞杆直径d计算方法通常有三种。
（1）依据速度比要求来计算活塞杆直径d

式中 D—缸筒内径
—速度比
= (5-8)
式中 —活塞杆缩入时速度
—活塞杆伸出时速度
（2）依据强度要求来计算活塞杆直径d
当活塞杆在稳定状态下仅承受轴向载荷时，活塞杆直径d按抗拉、抗压强度计算以下：
(5-9)
式中 F—液压缸输出力
—活塞杆材料许用应力(Pa)，当活塞杆为碳钢时，=100～120Mpa

假如活塞杆受到较大弯曲作用时，活塞杆直径则应按压弯联合强度计算，此时，
(5-10)
式中 —活塞杆应力
F—液压缸输出力
A—活塞杆截面积，对于实心活塞杆，；
d—活塞杆直径
—活塞杆最大挠度
W—活塞杆截面抗弯模量，对于实心活塞杆，，
式中 —活塞杆材料屈服强度
n—安全系数，通常n1.4

（3）如无速度比要求，能够依据估算实施机构推力和拉力、系统选定压力，参考常见标准液压缸理论推力和拉力表来选定活塞杆直径d；也能够按经验公式d=（～）D初步选定活塞杆直径d。
d=×100=34㎜
设计活塞杆直径时，不管采取哪一个方法，全部要按活塞杆直径尺寸系列圆整成标准值。
5.2.4液压缸行程
液压缸行程s，关键依据实施机构运动要求而定。但为简化工艺、降低成本、增加产品通用性，应尽可能采取标准系列值。
液压缸行程系列
表1-2液压缸活塞行程第一系列（mm）
25
50
80
100
125
160
200
250
320
400
500
630
800
1000
1250
1600

2500
3200
4000
表1-3液压缸活塞行程第二系列  （mm）

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180
220
280
360
450
550
700
900
1100
1400
1800
2200
2800
3600

表1-4液压缸活塞行程第三系列（mm）
240
260
300
340
380
420
480
530
600
650
750
850
950
1050
1200
1300
1500
1700
1900
2100
2400
2600
3000
3400
3800

当活塞行程＞4000mm时，按GB321－1980《优先数和优先数列》中R10数系选择，如不能满足要求时，许可按R40数系选择。
设计要求活塞行程为1800㎜，所以要选择第二行程系列液压缸
5.2.5缸筒
5.2.5.1关键技术要求
（1） 有足够强度，能长久承受最高工作压力及短期动态试验压力而不会产生永久性变形。
（2） 有足够刚度，能承受活塞侧向力和装置反作用力，而不至于产生弯曲。
（3） 内表面在活塞密封件及导向环摩擦力作用下，能长久工作，且磨损极少，几何精度高，确保活塞密封。
（4） 一些焊接式结构缸筒，焊接在法兰或管接头后，不应产生裂纹或有过大变形。
（5） 在采取铸铁缸筒时，其组织应紧密无渗漏现象。
5.2.5.2结构形式
通常依据缸筒和缸盖连接形式来选择缸筒结构，不一样连接形式含有不一样优点和缺点，要依据额定工作压力、用途、使用环境等原因合理选择缸筒结构。
5.2.6缸筒计算
5.2.6.1缸筒厚度 计算
(5-11)
式中 —缸筒材料强度要求最小值, =10㎜
—缸筒外径公差余量
—腐蚀余量
计算能够有以下多个情况：
当初，按薄壁缸筒计算：

当=0.08～0.3时，按中等壁厚缸筒计算：

当初，按厚壁缸筒计算：
对于塑性材料
式中 D—缸筒内径
—缸筒内最高工作压力，当工作压力p<16Mpa时，；当工作压力p>16Mpa时,；
所以=1.25×35=43.75Mpa
—材料许用应力；
=
式中 —缸筒材料抗拉强度，锰钢钢管=420 Mpa
n—安全系数，属于静载荷取n=3
=0.1
==140 Mpa
选择公式为

实际上，当〉0.2时，缸筒材料使用不够经济，应改用高屈服强度材料。
缸筒外径 =130㎜
5.2.6.2缸筒厚度验算
对缸筒壁厚要作以下四方面验算
额定工作压力p应低于一定极限值，以确保工作安全。