液压缸的设计计算.PPT

* “流体传动与控制”课程单元探究式教学小组 组长：常乐 组员：常乐，韦城，曹杰，甘建宇 第四章 液压缸 4.1液压缸的类型及其特点 4.2液压缸的设计计算 4.1液压缸的类型及其特点 （1）液压缸的类型 直线运动液压缸 单作用缸 柱塞式 活塞式 弹簧复位式 多级伸缩式 双作用缸 单活塞杆式 双活塞杆式 多级伸缩式 特种缸 齿条传动式 摆动液压缸 单叶片 双叶片 （2）常用液压缸及其特点 1.柱塞式液压缸 推力和运动速度计算式： (N) (m/s) 例图： 2.活塞式液压缸 1）单杆活塞液压缸 （1）供油量不变时，活塞往复运动的速度不等 活塞杆伸出速度： （m/s) 活塞杆缩回速度： （m/s） (2)活塞两方向运动时的作用力不相等 活塞杆推力： 活塞杆拉力： (N) (N) （3）液压缸的差动连接 单杆活塞液压缸在其左右两腔相互连通并输入压力油时称之为“差动连接”。 不计容积损失时，差动连接缸的伸出速度： 活塞推力： (m/s) （N） 单杆 双杆 3.伸缩式液压缸 形式：单作用和双作用 特点：总行程较长，收缩后很短，适用于空间小而行程长的场合 供油量不变，各级活塞依次伸出速度和推力： 双作用缸各级活塞杆缩回运动速度和牵引力： （m/s） (N) （m/s） (N) 4.摆动液压缸 图（a）为单叶片摆动液压缸，其输出扭矩和回转角速度为： （Nm） (1/s) (3)其他液压缸及特点 1.串联液压缸（增力缸）：用于径向尺寸受限制且要求处理较大的情况 2.增压液压缸 输入输出压力关系： 3.齿条液压缸 （4）缓冲装置 目的：避免造成机械冲击和噪声，引起破坏性事故或严重影响机械精度 原理：使活塞在接近缸盖时，在缓冲油腔内产生足够的缓冲压力，即增大缸的回油阻力，降低活塞的移动速度，避免撞击缸盖 常用缓冲装置结构简图 可调式 不可调式 （5）排气装置 目的：为及时排除积留在缸内的空气，在两端最高处设计排气装置以避免部件的不均匀运动和油液的氧化以及液压装置元件的腐蚀。 液压缸的设计计算 一，设计依据、原则和步骤 二，基本参数计算 三，液压缸强度计算 一，设计依据、原则和步骤 1，设计依据 （1）了解和掌握液压缸在机械上的用途和动作要求。 （2）了解液压缸的工作条件 （3）了解外部负载情况 （4）了解液压缸的最大行程，运动速度或时间，安装空间所允许的外形尺寸以及缸本身的动作 （5）设计已知液压系统的液压缸，应了解液压系统中液压泵的工作压力和流量大小、管路的通径和布置情况、各种液压阀的控制情况。 （6）了解有关国家标准、技术规范及参考资料 2，设计原则 （1）保证缸运动的出力、速度和行程 （2）保证缸每个零件有足够的强度、刚度和耐用性 （3）在保证以上两个条件的前提下，尽量减小缸的外形尺寸 （4）在保证缸性能的前提下，尽量减少零件数量，简化结构 （5）要尽量避免缸承受横向负载，活塞杆工作时最好承受拉力，以免产生纵向弯曲 （6）缸的安装形式和活塞杆头部与外部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，增加缸的稳定性 3，设计步骤 （1）根据设计依据，初步确定设计方案，会同有关人员进行技术经济分析 （2）对缸进行受力分析，选择适当的结构形式、安装方式 （3）根据工作负载、重力、摩擦力和惯性力确定液压缸在形成各阶段上负载的变化规律及有关的技术数据 （4）根据工作负载和选定的额定压力，确定活塞端面面积并计算活塞直径和缸筒外径 （5）根据缸径和运动速度之比或者工作负载和材料的许用应力，确定活塞杆的直径 （6）根据运动速度、工作出力和活塞直径，确定液压泵的压力和流量 （7）选择缸盖的结构形式，计算厚度和强度 （8）审定全部设计计算资料，进行修改补充 （9）选择适当的密封结构，设计缓冲、排气和防尘等装置 （10）绘制装配图和零件图，编制技术文件 二，基本参数计算 1. 工作负载 缸的工作负载包括机构稳定功能工作状态下的静负载 摩擦阻力 、和启动惯性阻力 各项载荷均应在满负荷状态下计算，其中摩擦阻力按启动状静摩擦阻力计算。缸自身的摩擦阻力已经用机械效率 的形式在牵引力计算中加以考虑，故不再计入。缸的牵引力等于工作负载。 2，速比 速比是指双作用单杆液压缸活塞杆缩回速度 与伸出速度 之比。 可按JB 1068—67系列标准，根据不同的压力级别，从下表中选取推荐值。 工作压力/MPa p≤10 10p20 p20 速比 1.33 1.46~2 2 3，缸筒内径 （1）动力较大的液压设备（如拉床、刨床、车床、组合机床、工程机械及矿山机械等）的缸筒内