液压油缸设计时应遵循哪些原则
液压油缸设计时应注意如下问题:
保证液压油缸的输出力推力、拉力(或转矩)、行程和往返运动速度满足要求。液压油缸
的额定工作压力(输出力的折算值)以液压泵的额定工作压力的70%为宜。
保证液压油缸的每个零件有足够的强度、刚度和耐用性(寿命)。
在保证上述两个条件的前提下,尽量减小液压油缸的外形尺寸和重(质)量。一般说
来,在外负载一定的条件下,提高液压油缸的额定工作压力可减小液压缸的外形尺寸。
在保证液压缸性能的前提下,尽量减少零件数量,简化结构。
尽量避免液压油缸承受横(侧)向负载和偏心负载,活塞杆工作时最好受拉力,以免产
生纵向弯曲而引发稳定问题。
液压油缸的安装形式、活塞杆头部与外负载的连接形式要合理,尽量减小活塞杆伸出后的有效安装长度,避免产生“憋劲”现象,增加液压油缸的稳定性。
密封部位的设计和密封件的选用要合理,保证性能可靠、泄漏量少、摩擦力小、寿
命长、更换方便。密封部位的设计是保证液压油缸性能的重要一环,对所选用的密封件,应使其压缩量和压缩率在合理范围内。
限据液压油缸的工作条件和具体情况设置适当的排气、缓冲和防尘措施。在工作条件恶劣的情况下应考虑活塞杆的防护措施。
各种零件的结构形式和尺寸设计,应尽量采用标准形式和规范系列尺寸,尽量选用标准件。
液压油缸应做到成本低、制造容易、油缸维修方便。
考虑的方面有:
1、要尽量缩小液压油缸的外形尺寸,使结构紧凑。
2、保证液压油缸往复运动的速度、行程需要的牵引力。
3、活塞杆最好受拉不受压,以免产生弯曲变形。
4、保证每个零件有足够的强度、刚度和耐久性。
5、尽量避免液压油缸受侧向载荷。
6、长行程液压油缸活塞杆伸出时,应尽量避免下垂。
7、能消除活塞、活塞杆和导轨之间的偏斜。
8、根据液压油缸的工作条件和具体情况,考虑缓冲、排气和防尘措施。
9、液压油缸不能因温度变化时,受限制而产生挠曲。特别是长液压油缸更应注意。
10、要有可能的密封,防止泄漏。
11、液压油缸的结构要素应采用标准系列尺寸,尽量选择经常使用的标准件。
12、尽量做到成本低,制造容易,维修方便。
1)掌握原始资料和设计依据,主要包括:主机的用途和工作条件;工作机构的结构特点、负载状况、行程大小和动作要求;液压系统所选定
的工作压力和流量;材料、配件和加工工艺的现实状况;有关的国家标准和技术规范等。
2)根据主机的动作要求选择液压缸的类型和结构形式。
3)根据液压缸所承受的外部载荷作用力,如重力、外部机构运动磨擦力、惯性力和工作载荷,确定液压缸在行程各阶段上负载的变化规律以及必须提供的动力数值。
4)根据液压缸的工作负载和选定的油液工作压力,确定活塞和活塞杆的直径。
5)根据液压缸的运动速度、活塞和活塞杆的直径,确定液压泵的流量。
6)选择缸筒材料,计算外径。
7)选择缸盖的结构形式,计算缸盖与缸筒的连接强度。
8)根据工作行程要求,确定液压缸的最大工作长度L,通常L>=D,D为活塞杆直径。由于活塞杆细长,应进行纵向弯曲强度校核和液压缸的稳 定。
计算液压缸的结构尺寸液压缸的结构尺寸主要有三个:缸筒内径D、活塞杆外径d和缸筒长度L。
(1)缸筒内径D。液压缸的缸筒内径D是根据负载的大小来选定工作压力或往返运动速度比,求得液压缸的有效工作面积,从而得到缸筒内径D,再从GB2348—80标准中选取最近的标准值作为所设计的缸筒内径。
根据负载和工作压力的大小确定D:
①以无杆腔作工作腔时
②以有杆腔作工作腔时
式中:pI为缸工作腔的工作压力,可根据机床类型或负载的大小来确定;Fmax为最大作用负载。
(2)活塞杆外径d。活塞杆外径d通常先从满足速度或速度比的要求来选择,然后再校核其结构强度和稳定性。若液压缸速度比为λv,则该处应有一个带根号的式子:
也可根据活塞杆受力状况来确定,一般为受拉力作用时,d=0.3~0.5D。
受压力作用时:
pI<5MPa时,d=0.5~0.55D
5MPa<pI<7MPa时,d=0.6~0.7D
pI>7MPa时,d=0.7D
(3)缸筒长度L。缸筒长度L由最大工作行程长度加上各种结构需要来确定,即:
L=l+B+A+M+C
式中:l为活塞的最大工作行程;B为活塞宽度,一般为(0.6-1)DA为活塞杆导向长度,取(0.6-1.5)DM为活塞杆密封长度,由密封方式定;C为其他长度。
一般缸筒的长度最好不超过内径的20倍。
另外,液压缸的结构尺寸还有最小导向长度H。
(4)最小导向长度的确定。
当活塞杆全部外伸时,从活塞支承面中点到导向套滑动面中点的距离称为最小导向长度H。如果导向长度过小,将使液压缸的初始挠度(间隙引起的挠度)增大,影响液压缸的稳定性,因此设计时必须保证有一最小导向长度。
当然,还有很多影响活塞杆直径的因素,比如行程,行程过长,为了液压缸的稳定工作,其直径也需要选择比较大的,有时候甚至是非标产品。
楼主需要根据实际情况进行选择。
液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动(或摆动运动)的液压执行元件。它结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时,可免去减速装置,并且没有传动间隙,运动平稳,因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。液压缸输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比;液压缸基本上由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置与排气装置组成。缓冲装置与排气装置视具体应用场合而定,其他装置则必不可少。
在液压系统中使用液压缸驱动具有一定质量的机构,当液压缸运动至行程终点时具有较大动能,如未作减速处理,液压缸活塞与缸盖将发生机械碰撞,产生冲击、噪声,有破坏性。为缓和及防止这种危害发生,因此可在液压回路中设置减速装置或在缸体内设缓冲装置。