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双作用单杆活塞式液压缸毕业论文正稿

v .. . ..目录设计题目---------------------------------------------------------------------------2液压缸的选型---------------------------------------------------------------------2液压缸主要参数的计算液压缸主要性能参数-----------------------------------------------------2缸筒内径(缸径)计算--------------------------------------------------2缸壁壁厚的计算------------------------------------------------------------2流量的计算------------------------------------------------------------------3底部厚度计算---------------------------------------------------------------4最小导向长度的确定------------------------------------------------------4主要零部件设计与校核缸筒的设计------------------------------------------------------------------5缸筒端盖螺纹连接的强度计算-----------------------------------------6缸筒和缸体焊缝连接强度的计算--------------------------------------6活塞设计----------------------------------------------------------------------7活塞的密封-------------------------------------------------------------------8活塞杆杆体的选择----------------------------------------------------------8活塞杆强度的校核----------------------------------------------------------8液压缸稳定性校核----------------------------------------------------------9活塞杆的导向、密封和防尘---------------------------------------------9致谢-----------------------------------------------------------------------------10参考文献-------------------------一.设计题目双作用单杆活塞式液压缸设计主要设计参数:系统额定工作压力:p= 25(Mpa)驱动的外负载:F =50(KN) 液压缸的速度比:λ=1.33 液压缸最大行程:L =640 (mm) 液压缸最大伸出速度:λ=4 (m/min) 液压缸最大退回速度:v t =5.32(m/min) 缸盖连接方式:螺纹连接液压缸安装方式:底座安装缓冲型式:杆头缓冲二.液压缸的选型液压缸是液压装置中将液压能转换为机械能,实现直线往复运动或摆动往复运动的执行元件。

按本课题设计要求,选取主要用于各种工程机械、起重机械及矿山机械等的液压系统的双作用单杆活塞缸液压缸。

三.主液压缸主要参数的计算 1、液压缸主要性能参数:额定压力:根据设计要求,其额定压力为25MPa ,即P=25MPa 。

最高允许压力P max :也是动态实验压力,是液压缸在瞬间所能承受的极限压力。

P max ≤1.5P=37.5MPa活塞行程:根据设计要求,其行程为800mm.液压缸最大退回速度 1.334 5.32t v v λ==⨯=(m/min) 2、主液压缸缸筒内径(缸径)计算根据液压缸的供油压力和负载,缸筒内径D 可按下列公式初步计算: 液压缸负载为推力:)D m =式中:F NP 为液压缸的供油压力,一般为系统压力。

根据题目要求,取F 为30kN ,ϕ为0.65,η为0.8,P 为16Mpa 并代入公式 则 又依据手册(D=400mm 。

3、缸壁壁厚的计算先暂取δ/D=0.08--0.3,即(7.2,27)δ∈则可按下列公式计算max ()2[]p D mm δσ≥式中:D 为缸筒内径(m )m ax p为缸筒的最高允许压力(MPa )][σ为缸筒材料的许用应力(MPa )由于采用无缝钢管做缸筒(见结构设计部分),查手册有][σ=100--110MPa,取][σ=110MPa ,代入上面公式则 由结果可知在所假设的范围内圆整,取为60mm 。

活塞杆直径的计算0.2536253.6d m mm ====主 1000400.6()D mm =≈37.50.457()2110mm δ⨯≥≈⨯根据GB/T2346-1993,取标准d 顶=250mm。

1、顶出液压缸主要性能参数:额定压力:根据设计要求,其额定压力为25MPa ,即P=25MPa 。

最高允许压力Pmax :也是动态实验压力,是液压缸在瞬间所能承受的极限压力。

Pmax ≤1.5P=37.5MPa活塞行程:根据设计要求,其行程为800mm.液压缸最大退回速度 1.334 5.32t v v λ==⨯=(m/min) 2、主液压缸缸筒内径(缸径)计算根据液压缸的供油压力和负载,缸筒内径D 可按下列公式初步计算: 液压缸负载为推力:)D m =式中:F NP 为液压缸的供油压力,一般为系统压力。

根据题目要求,取F 为30kN ,ϕ为0.65,η为0.8,P 为16Mpa 并代入公式 则又依据手册(GB2348-80)对其进行圆整,取D=140mm 。

3、缸壁壁厚的计算先暂取δ/D=0.08--0.3,即(7.2,27)δ∈则可按下列公式计算max ()2[]p D mm δσ≥式中:D 为缸筒内径(m )m ax p为缸筒的最高允许压力(MPa )][σ为缸筒材料的许用应力(MPa )由于采用无缝钢管做缸筒(见结构设计部分),查手册有σ=100--110MPa,取σ1000143()D mm =≈σ=110M Pa ,代入上面公式则由结果可知在所假设的范围内圆整,取为27mm 。

活塞杆直径的计算322644250100.140.083833.142510R d D mm P π⨯⨯=-=-==⨯⨯回主 根据GB/T2346-1993,取标准d 顶=80mm 4、流量的计算液压缸流量根据下式计算:设计要求中给定了活塞的平均速度: 当活塞杆外推时m v=2.4m/min 而活塞的面积: 1A =2×/4D π 20.1256m ≈ 容积效率:取v η=1根据公式得到活塞杆外推时的流量:1q =130.1256 2.460100.3011V A V η-⨯⨯⨯=⨯=快L/min因为只使用外推方向,所以回程方向的流量从略。

5、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缸盖滑动支承面中点的距离 H 称为最小导向长度。

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定的最小导向长度。

对一般的液压缸,最小导向长度 H 应满足以下要求H ≥ L/20+D/2式中 L ———液压缸的最大行程; D ———液压缸的内径。

故确定液压缸的导向长度H=800400240202mm+= 活塞的宽度B 一般取B =(0.6~1.0)D37.50.12110δ⨯≥⨯故确定活塞宽度B=0.7X400=280mm 缸盖滑动支承面的长度1l当D >80 mm 时,取1l =(0.6~1.0)d 。

故确定缸盖滑动支承面的长度1l =0.6X50=30mm为保证最小导向长度 H ,若过分增大1l 和 B 都是不适宜的,在缸盖与活塞之间增加一隔套 K 来增加H 的值。

隔套的长度 C 由最小导向长度H 决定,即C =H -(1l +B )/2=35mm四、主要零部件设计与校核 1、缸筒的设计缸筒的结构与端盖的连接形式、液压缸的用途、工作压力、使用环境以及安装要求等因素有关。

端盖分为前端盖和后端盖。

前端盖将液压缸的活塞杠(柱塞)腔封闭,并起这位活塞杆导向、防尘和密封的作用。

后端盖将缸筒内腔一端封闭,并常常起着将液压缸与其他机构件连接的作用。

缸筒与端盖的连接选用内螺纹形式,该形式体积小,重量轻,结构紧凑。

缸筒材料缸筒的材料,一般要求有足够的强度和冲击韧性。

目前,普遍采用的缸筒的材料是热轧或冷拔无缝钢管。

由于缸壁较薄,钢筒直径较小,故采用冷拔无缝钢管,采用通用材料为45钢。

查表可以得到:缸筒材料的屈服强度s σ=484MP ; 缸筒材料的抗拉强度b σ=610MP ;现在利用屈服强度来引申出:选取安全系数n=3.6,则缸筒材料的许用应力[σ]=s σ/n=484/4=121MPa 。

缸筒壁厚验算液压缸的额定压力[]22121()()D D p MPa D σ-≤式中:D 1为缸筒外径且: D 1=D+2δ(mm ) D 为缸筒内径(mm )D 为400mm ,D1为454mm ,将数值代入公式可得而题目所给2527p MPa MPa =≤,符合要求。

2、活塞设计活塞的材料由于缸径较小,故选用45钢。

活塞结构的设计活塞根据压力、速度、温度等工作条件来选用密封件的型式,而选定的6226212110[454400]2710454p Pa ⨯⨯-≤=⨯密封件型式决定了活塞的结构型式。

常见的活塞结构型式分活塞分为整体式和组合式,组合式制作和使用比较复杂,又因密封件的安装要求不是很高,而且缸径较小,故采用整体式活塞的结构型式,其密封件和导向环分槽安装。

形式如下图:活塞的宽度一般由密封件、导向环的安装沟槽尺寸来决定,本课题,依据结构要求与密封件与导向件的结构,取活塞宽度B为280mm5、活塞的密封活塞的密封选用准则取决于压力、速度、温度和工作介质等因素。

选用应用广泛的O型密封圈,由于工作压力大于10MPa,为防止密封圈被挤入间隙而损坏,故选用为副密封件为聚四氟乙烯(PTFE)的挡圈与主密封件组合在一起使用。

这种组合式密封圈显著地提高了密封性能,降低了摩擦阻力,无爬行现象,具有良好的动态及静态密封性,耐磨损,使用寿命长、安装沟槽简单、装坼方便。

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