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液压缸的设计计算

由于液压执行元件与主机结构有着直接关系，因此所需要的液压缸和气缸

在结构上千变万化。尽管有一些标准件可供选用，但有时还必须根据实际需要自

行设计。下面介绍液压缸和气缸的设计计算。

（一）重要尺寸的计算

液压缸的重要尺寸涉及缸筒内径D、活塞杆直径d和缸筒长度L。

根据负载大小和液压缸的工作压力拟定活塞的有效工作面积，再根据液

压缸的不同结构形式计算出缸筒的内径。活塞杆直径是按受力情况决定的，可按

表4.1初步选取。缸筒长度的拟定要考虑活塞最大行程、活塞厚度、导向和密封

所需长度等因素。通常情况

L≤(20~30)d。计算结果要圆整成国家标准中的推荐值。重要尺寸初步拟定后，还

要按速度规定进行验证。同时满足力和速度的规定后才可以拟定下来。

表4.1液压缸工作压力与活塞杆直径

液压缸工作压力

55～77

p/MPa

推荐活塞杆直径d(0.5～0.55)D(0.6～0.7)D0.7D

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计计算、特殊液压缸工作原理

（二）强度校核

强度校核的项目涉及缸筒壁厚δ、活塞杆直径d和缸盖固定螺栓的直径

d。

s

1.缸筒壁厚

1.缸筒壁厚δ

在中、低压系统中，缸筒壁厚由结构工艺决定，一般不做校核。在高压

系统中需按下列情况进行校核。

当D/δ10时为薄壁，δ按下式校核

式中，D-缸筒内径；

[σ]—缸筒材料的许用应力，[σ]=σ/n，σ是材料的抗拉强度，一

bb

般取安全系数n=5；

p—实验压力，当缸的额定压力p≤16MPa时，p=1.5p；p16MPa

ynynn

时，p=1.25p。

yn

当D/δ10时为厚壁，δ按下式校核

2.活塞杆直径d

式中，F—活塞杆上的作用力；

[σ]—活塞杆材料的许用应力，[σ]=σ/1.4。

b

3.缸盖固定螺栓直径d

s

式中，F—活塞杆上的作用力；k—螺纹拧紧系数，k=1.12~1.5；z—固定螺栓个数；

[σ]—螺栓材料的许用应力，[σ]=σ/（1.22~2.5），σ为材

ss

料的屈服点。Δ

（三）活塞杆稳定性校核

当活塞杆受轴向压缩负载时有压杆稳定性问题，即压缩力F超过某一临

界F值时活塞杆就会失去稳定性。活塞杆稳定性按下式进行校

k

核

式中，n—安全系数，一般取n=2~4。

kk

当活塞杆的细长比时，

当活塞杆的细长比，且时，

式中，l—安装长度，见表4.2；

r—活塞杆截面最小回转半径，；

k

ψ—柔性系数，见表4.3；

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