液压缸设计资料及计算表学习资料.xls
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1、液液压压缸缸设设计计常常用用结结构构参参数数及及计计算算表表 液液压压缸缸设设计计常常用用材材料料及及性性能能 材 料 厚 度0.1-1616-3045T6504414304559033532535510305295203902452351033520519540Cr98078527SiMm98083542CrMo108093035CrMo1000850材料名称抗拉强度屈服强度屈服强度20500400450835600500550645700600650427SiMm900800伸长率 1.一一般般缸缸径径、杆杆径径及及压压力力的的计计算算 缸缸径径(mm)(mm)缸缸筒筒长长一般缸筒长不超过
2、内径20倍1.11.1 已已知知推推力力、压压力力求求缸缸径径(效率0.9-0.98)1.21.2 已已知知推推力力、缸缸径径求求压压力力(效率0.9-0.98)推力(T)压力(MPa)缸径(mm)推力(T)缸径(mm)35023451.7243204451.724320413232050025532.057923532.0579231102506.36332655.8366940655.836694066.36331604.32932655.0475910355.047591034.32931601820107.0745915107.0745915302001.31.3 已已知知缸缸径径、速
3、速比比求求杆杆径径缸径(mm)速 比1001.251.331.462杆径(mm)45455050565670.7106781270.71067812 据据受受力力情情况况确确定定杆杆径径 受受拉拉力力杆杆径径等等于于0.3-0.50.3-0.5缸缸径径受拉力杆径为:3030至5050 受受压压力力时时:P5MPa:5050至55555P7时:6060至7070P7时:7070最最小小导导向向长长度度 HL/20+D/2HL/20+D/2导导向向套套滑滑动动面面长长度度缸缸径径(mm)(mm)行行程程(mmmm)缸缸径径8080时时按按缸缸径径取取:1003003006060至至100100最小
4、导向长度6565缸缸径径8080时时按按杆杆径径取取:3030至至5050 稳稳定定性性计计算算、速速度度比比、推推拉拉力力 (欧欧拉拉公公式式)弹性模数 安装及导向系数 KE=MPa自由+固定双铰+导向固定+铰+导向双固定+导向210000210.7070.5缸缸径径(mm)(mm)杆杆径径(mm)(mm)心心部部(mm)(mm)行行程程(mm)(mm)安安装装(mm)(mm)18018016016013013073007300450450推力(N)拉力(N)速度比/面积比两腔同时相进同压力惯性矩(mm)47630207630201601401601404.7647058824.764705
5、88260288060288018140859.38结 论ONON ,稳稳定定性性不不足足负载率结结论论 缸缸筒筒各各设设计计参参数数的的确确定定及及验验算算 一一、缸缸筒筒的的初初步步确确定定及及验验算算初定壁厚安全系数 313.33333333 安全系数522.22222222缸径外外径径/D屈服强度抗拉强度2002402400.1800900条件 计 算 条 件计算壁厚0.08 NO,右边计算结果不考虑20.6250.0817.5MPA,S=4;)(0-7MPA,S=8;7-17.5MPA,S=6;17.5MPA,S=4;)材料屈服强度抗拉强度安全系数压力 20号245410525 35
6、号315530 材材 料料 45号355600 2020号号已已知知内内径径求求壁壁厚厚壁壁厚厚(mm)(mm)2.7439024392.743902439油管内径1818应应力力82外外径径23.4878048823.48780488已已知知外外径径求求壁壁厚厚 2020号号油管外径1414内内径径(mm)(mm)10.7289719610.72897196壁壁厚厚(mm)(mm)1.6355140191.635514019 外径受压极限弹性模数泊松数工作压力25当钢管长度除平均半径较大时,近似计算如下E=MPaM2060000.3杆径(mm)内径(mm)平均半径(mm)壁厚(mm)零零界界
7、压压力力2828222212.512.53 370.4112527570.41125275结论 OK,OK,油油管管尺尺寸寸设设计计参参数数正正确确二二十十二二、支支承承环环长长度度计计算算支支承承部部分分外外径径杆杆 径径支支承承环环长长度度活活塞塞杆杆悬悬伸伸长长度度(米米)侧侧向向力力75705.1760100支支承承环环许许用用应应力力侧侧向向力力矩矩支支承承环环面面积积支支承承环环受受应应力力结结论论83.33333333760000569.125261.8398556缸径(mm)杆径(mm)心部(mm)行程(mm)安装距(mm)6050012501485 全伸长度L 活塞杆断面回转
8、半径 k全伸长度(mm)实心杆空心杆273512.512.542.5L/K实心218.8空心218.8实实心心用用欧欧拉拉公公式式计计算算空空心心用用欧欧拉拉公公式式计计算算nm欧欧 拉拉 公公 式式工作压力安全系数203.5杆受力截面转动惯量安全系数拉力推力22781.17564329209.3752.485652017270拉拉 金金 公公 式式材料强度试验值560杆受力截面面积安全系数20.686669431962.52732.19压压 缩缩 弹弹 簧簧 设设 计计一一、设设计计要要求求及及参参数数安装载荷(N)安装高度(N)工作载荷(N)工作行程(mm)弹簧中径(mm)20056420
9、1032二二、材材料料参参数数材料名称切变模量弹性模量抗拉强度许用切应力790002100001520532三三、计计算算结结果果要求刚度计计算算钢钢丝丝直直径径旋绕比有有效效圈圈数数224.374.3785.62四四、校校核核与与分分析析取取钢钢丝丝直直径径取取有有效效圈圈数数总圈数实际刚度安安装装变变形形量量4.54.55.55.57.522.478.9工作载荷(N)自由高度(mm)压并高度压并变形量试验载荷(N)427427656533.7533.753131714714螺旋角 查查表表值值展开长度最小切应力 最大切应力0.105104886.16.1754754213213451451
10、OKOK,所所需需钢钢度度基基本本符符合合OKOK,工工作作载载荷荷基基本本符符合合OKOK,安安装装载载荷荷基基本本符符合合OKOK,试试验验切切应应力力符符合合OKOK,试试验验载载荷荷符符合合OKOK,弹弹簧簧特特性性符符合合在在20%-80%20%-80%之之间间OKOK,螺螺旋旋角角满满足足5-95-9OKOK,弹弹簧簧稳稳定定性性满满足足OKOK,弹弹簧簧共共振振要要求求满满足足表A、表C表A:普通圆柱螺旋压缩及拉伸弹簧的结构尺寸(mm)计算公式参数名称及代号计算公式备注压缩弹簧拉伸弹簧中径D2D2=Cd按表C取标准值内径D1D1=D2-d外径DD=D2+d旋绕比CC=D2/d弹簧
11、细长比bb=H0/D2b在15.3的范围内选取自有高度或长度H0H0pn+(1.52)d(两端并紧、磨平)H0pn+(33.5)d(两段并紧、不磨平)H0=nd+钩环轴向长度工作高度或长度H1,H2,.,HnHnH0lnHnH0+lnln工作变形量有效圈数nn2总圈数n1n1=n+(22.5)(冷卷)n1=n+(1.52)(YII型热卷)n1=n拉伸弹簧n1尾数为1/4、1/2、3/4、整圈。推荐用1/2圈节距pp=(0.280.5)D2p=d轴向间距dd=p-d展开长度LL=pD2n1/cosaLpD2n+钩环展开长度螺旋角aa=arctg(p/pD2)对压缩螺旋弹簧,推荐a59质量msms
12、pd2Lg/4g为材料的密度,对各种钢,g7700kg/m3;对铍青铜,g8100kg/m3尺寸系列表表C:普通圆柱螺旋弹簧尺寸系列(摘自GB1358-78)弹簧丝直径d(mm)第一系列0.10.150.21.21.62121620第二系列0.70.91.491418第一系列0.40.50.63.544.5253035110120130300320360弹簧中径D2(mm)第二系列1.41.82.29.51418758595250270290有效圈数n(圈)压缩弹簧22.252.555.5611.512.513.5拉伸弹簧234141516404550自由高度H0(mm)压缩弹簧(推荐选用)4
13、56161718384042758085150160170340360380620650680注注:1.1.本本表表适适用用于于压压缩缩、拉拉伸伸和和扭扭转转的的圆圆圈圈界界面面弹弹簧簧丝丝的的圆圆柱柱螺螺旋旋弹弹簧簧2.2.应应优优先先采采用用第第一一系系列列。括括号号内内尺尺寸寸只只限限于于老老产产品品采采用用。3.3.拉拉伸伸弹弹簧簧有有效效圈圈数数除除按按表表中中规规定定外外,由由于于两两勾勾环环相相对对位位置置不不同同,其其尾尾数数还还可可以以为为0.250.25、0.50.5、0.750.75。0缸径杆径1351350已知等于求得直径已知是求得的2倍18025434有效圈数n(圈)
14、直径127.279220612717502530-延伸率收缩率31528522510185屈服强度140150170180210220硬度(HV)1002000压力(MPa)机械效率17.2854508917.285450890.9524.9115357424.911535740.93.1664510353.16645103513.0775847363.0775847360.79.5541401279.5541401271输入速比杆径2.56077.4596669277.4596669299.163165299.1631652活活塞塞长长度度隔隔套套长长度度的的计计算算缸缸径径0.60.61.
15、01.0缸缸径径最最小小导导向向长长度度:65100100导导向向滑滑动动面面长长:25杆杆径径活活塞塞长长:305050隔隔套套长长度度:37.537.5液液压压缸缸设设计计常常用用结结构构参参数数及及计计算算表表 液液压压缸缸设设计计常常用用材材料料及及性性能能 1.一一般般缸缸径径、杆杆径径及及压压力力的的计计算算 缸缸径径(mm)(mm)缸缸筒筒长长1.21.2 已已知知推推力力、缸缸径径求求压压力力(效率0.9-0.98)空空杆杆拉拉应应力力计计算算抗抗拉拉强强度度安全系数590 K Nk许许用用应应力力0.53.5118压压力力(MPa)(MPa)有有杆杆腔腔压压力力活活塞塞杆杆拉
16、拉应应力力30303030111.7241379允许力(N)系数N3.5结结论论2501456.9553.2783635493.278363549实实际际使使用用力力理理论论使使用用力力OKOK,拉拉应应力力满满足足5000005000007536007536000.6634819530.663481953通通常常取取0.450.450.750.75 OKOK,负负载载满满足足采用拉杆连接时,当液压缸行程大于内径的20倍时,须加装中间支承或分段连接安全系数835.55555556工作压力保险系数403.3 计算外径 外径结论241.25241.25249.070632249.070632243
17、.2346777243.2346777249.459764249.459764轴向应力z90.90909091缸底抗拉590要求安全系数 2-2.52-2.5要求安全系数 2-2.52-2.5225.9490373225.9490373 二二、一一 缸缸 筒筒 壁壁 厚厚 的的 验验 算算 A A (35,45,20MnMo,许用应力110-150MPa)OK,OK,缸缸筒筒壁壁厚厚设设计计参参数数正正确确,进进入入下下一一代代验验算算 OK,满足安全要求 OK,满足安全要求密封压缩量0.5mm 缸缸径径(mm)(mm)220220外外径径(mm)(mm)270270压压力力(MPa)(MPa
18、)2626缸径(mm)80压力(MPa)16杆径(mm)55杆尾(mm)30中心(mm)0槽径(mm)0最最小小杆杆尾尾最最小小杆杆尾尾50.2823653148.69888672保险系数知焊径求拉力578 缸底油口30089521013.9713.97保险系数3螺孔2中心螺孔2径3403401919大法兰厚度45.5310248845.53102488另法兰厚度导套法兰应力79.6681550331.5 OK,满足朔性要求 OK,满足朔性要求 OK,满足弹性变形要求 OK,满足爆破安全要求导向套法兰厚度79.6681550379.66815503安全系数1.25-2.5回程压力保险系数255
19、 OK,挤压强度足够#DIV/0!焊接效率焊接强度0.7700 OK,焊缝强度足够焊接效率焊接强度0.7700 NO,需重定设计参数 OK,焊缝强度足够 OK,焊缝强度足够 NO,需重新确定参数 NO,需重新确定参数 OK,OK,焊焊缝缝强强度度足足够够 NO,NO,需需重重新新确确定定参参数数 拧紧系数静载荷动载荷1.251.251.51.5螺纹底径螺纹底径安全系数274.5873412274.58734125.744001947有效长度螺纹外径验证79.6571518579.65715185119.5561313119.5561313螺纹合应力安全系数272.69372493.062043
20、3253.062043325挤压应力安全系数372.98587635.2548906675.254890667 拧紧系数静载荷动载荷1.251.251.51.5螺纹底径螺纹底径安全系数166.7524047166.75240473.100857028有效长度螺纹外径验证62.7004405862.70044058106.5234787106.5234787 螺纹牙的强度验算(外径计算n=3,5,8,12,其余n=1.5-2.5)螺纹牙的强度验算(外径计算n=3,5,8,12,其余n=1.5-2.5)安全系数5键抗拉强度650650安全系数8.8214285718.821428571安全系数6.
21、72756.7275工作压力安全系数293键屈服强度键抗拉强度835835980980安全系数8.051665338.05166533安全系数5.340390275.34039027 拧紧系数静载荷动载荷1.25-1.52.5-41.2肩甲压应力安全系数180.7851247.1908571437.190857143退刀槽应力安全系数209.16196873.1076395213.107639521 十十一一、一一、活活塞塞杆杆外外螺螺纹纹的的强强度度验验算算(安安全全系系数数1=1=静静3 3;动动5-85-8;1212;系系数数2=1.2-2.5)2=1.2-2.5)有效长度螺纹外径验证2
22、21.3071763221.3071763142.4267384142.4267384缸径(mm)250压力(MPa)35杆径(mm)110杆尾(mm)100中心(mm)0槽径(mm)16最最小小杆杆尾尾最最小小杆杆尾尾50.2823653148.69888672 OK,OK,螺螺母母参参数数正正确确 OK,OK,螺螺母母参参数数正正确确回程压力保险系数165OK,OK,螺螺栓栓抗抗拉拉强强度度足足够够焊接效率焊接强度0.7500 OK,焊缝强度足够焊接效率焊接强度0.7500 OK,焊缝强度足够 NO,NO,需需重重新新确确定定各各设设计计参参数数 OK,焊缝强度足够 OK,焊缝强度足够耳环
23、孔至底面有球铰 2.8d 1.2d耳耳环环孔孔至至底底面面2242249696工作压力有杆腔压力1919三角变形四面凹陷34安全系数 OK,OK,焊焊缝缝强强度度足足够够 OK,OK,焊焊缝缝强强度度足足够够变形系数四四面面变变形形时时的的零零界界压压力力 OK,焊缝强度足够安全系数耳环孔至底面有球铰 2.8d 1.2d耳耳环环孔孔至至底底面面2242249696三角变形四面凹陷34安全系数安全系数回程压力保险系数335 NO,NO,需需重重新新确确定定设设计计参参数数铜管25MPA变形系数四四面面变变形形时时的的零零界界压压力力二二十十一一、油油管管的的计计算算(0-7MPA,S=8;7-1
24、7.5MPA,S=6;17.5MPA,S=4;)(0-7MPA,S=8;7-17.5MPA,S=6;17.5MPA,S=4;)3535号号 4545号号2.1226415092.1226415091.8751.87510612022.2452830222.2452830221.7521.75 3535号号 4545号号11.3282442711.3282442711.586206911.58620691.3358778631.3358778631.2068965521.206896552安安全全系系数数经经验验零零界界压压力力2.816450112.8164501170.411161670.4
25、111616抗抗拉拉强强度度支支承承环环全全全全系系数数2503ON,支承环长度不足3125柔性系数m材料铸铁锻钢低碳钢中碳钢材料强度试验值560250340490试验常数1/16001/90001/75001/5000柔性系数m801109085末端条件系数弹性模数 安装及导向系数 KE=MPa自由+固定双铰固定+铰接双固定2100000.25124 材材 料料当钢管长度除平均半径较大时,近似计算如下直直径径旋旋绕绕比比0.20.20.40.47 714140.50.51.01.05 512121.11.12.22.25 510102.52.56.06.04 49 97.07.016164
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