液压油缸设计计算公式.pdf

《液压油缸设计计算公式.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《液压油缸设计计算公式.pdf（28页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、液压油缸的主要设计技术参数液压油缸的主要设计技术参数一、液压油缸液压油缸的主要技术参数：1.油缸直径；油缸缸径，内径尺寸。2.进出口直径及螺纹参数3.活塞杆直径；4.油缸压力；油缸工作压力，计算的时候经常是用试验压力，低于 16MPa 乘以 1.5，高于 16乘以 1.255.油缸行程；6.是否有缓冲；根据工况情况定，活塞杆伸出收缩如果冲击大一般都要缓冲的。7.油缸的安装方式；达到要求性能的油缸即为好，频繁出现故障的油缸即为坏。应该说是合格与不合格吧？好和合格还是有区别的。二、液压油缸液压油缸结构性能参数包括：1.液压缸的直径；2.活塞杆的直径；3.速度及速比；4.工作压力等。液压缸产品种类很

2、多，衡量一个油缸的性能好坏主要出厂前做的各项试验指标，油缸的工作性能主要表现在以下几个方面：1.最低启动压力：是指液压缸在无负载状态下的最低工作压力，它是反映液压缸零件制造和装配精度以及密封摩擦力大小的综合指标；2.最低稳定速度：是指液压缸在满负荷运动时没有爬行现象的最低运动速度，它没有统一指标，承担不同工作的液压缸，对最低稳定速度要求也不相同。3.内部泄漏：液压缸内部泄漏会降低容积效率，加剧油液的温升，影响液压缸的定位精度，使液压缸不能准确地、稳定地停在缸的某一位置，也因此它是液压缸的主要指标之。液压油缸常用计算公式液压油缸常用计算公式液压油缸液压油缸常用计算公式项目公式液压油缸面积(cm

3、2)A=D 2/4液压油缸速度(m/min)V=Q/A液压油缸需要的流量(l/min)液压油缸液压油缸出力(kgf)泵或马达流量(l/min)Q=VA/10=AS/10t F=p A F=(p A)(pA)(有背压存在时)Q=q n/1000符号意义 D：液压缸有效活塞直径(cm)Q：流量(l/min)V：速度(m/min)S：液压缸行程(m)t：时间(min)p：压力(kgf/cm 2)q：泵或马达的几何排量(cc/rev)n：转速（rpm）泵或马达转速(rpm)Q：流量(l/min)n=Q/q 1000泵或马达扭矩(N.m)T=q p/20液压所需功率(kw)P=Q p/612管内流速(m

4、/s)d：管内径(mm)v=Q 21.22/d 2 U：油的黏度(cst)管内压力降(kgf/cm 2)P=0.000698USLQ/d 4 S：油的比重 L：管的长度(m)Q：流量(l/min)d：管的内径(cm)液压常用计算公式项目液壓缸面積A=D2/4(cm2)液壓缸速度V=Q/A(m/min)V：速度(m/min)液壓缸需要的流Q=VA/10=A量(l/min)S/10tS：液壓缸行程(m)t：時間(min)F=p A公式符号意义D：液壓缸有效活塞直徑(cm)Q：流量(l/min)F=(p A)液壓缸出力(pA)(kgf)(有背壓存在時)q：泵或马达的幾何排泵或馬達流量Q=q n/10

5、00量(cc/rev)(l/min)n：转速（rpm）泵或馬達轉速n=Q/q 1000 Q：流量(l/min)(rpm)泵或馬達扭矩(N.m)T=q p/20p：壓力(kgf/cm2)液壓所需功率P=Q p/612(kw)v=Q 21.22/管內流速(m/s)d：管內徑(mm)d2U：油的黏度(cst)S：油的比重管內壓力降(kgf/cm2)P=0.000698L：管的長度(m)USLQ/d4Q：流量(l/min)d：管的內徑(cm)非标液压、机电、试验、工控设备开发研制。液压缸无杆腔面积 A=3.14*40*40/10000000(平方米)=0.005024(平方米)泵的理论流量 Q=排量*

6、转速=32*1430/1000000(立方米/分)=0.04576(立方米/分)液压缸运动速度约为 V=0.95*Q/A=0.104m/min所用时间约为 T=缸的行程/速度=L/V=0.8/0.104=8(秒)上面的计算是在系统正常工作状态时计算的,如果溢流阀的安全压力调得较低,负载过大,液压缸的速度就没有上面计算的大,时间 T 就会增大.楼主应把系统工作状态说得更清楚一些.其实这是个很简单的问题:你先求出油缸的体积,会求吧,等于:4021238 立方毫米 然后再求出泵的每分钟流量,需按实际计算,效率取 92%(国家标准),得出流量为:32X1430X1000X92%=42099200 立方

7、毫米 两数一除就得出时间:0.0955 分钟,也就是 5.7 秒,至于管道什么流速什么的东西根本不要考虑,影响比较少.油缸主要尺寸的确定方法油缸主要尺寸的确定方法1油缸的主要尺寸油缸油缸的主要尺寸包括：缸筒内径、活塞缸直径、缸筒长度以及缸筒壁厚等。2主要尺寸的确定（1）缸筒直径的确定根据公式：F=PA，由活塞所需要的推力F 和工作压力 P 可求得活塞的有效面积A，进一步根据油缸的不同结构形式，计算缸筒的直径D。（2）活塞杆尺寸的选取活塞杆的直径 d，按工作时的受力情况来确定。根据表4-2 来确定。（3）油缸油缸长度的确定油缸油缸筒长度=活塞行程+活塞长度+活塞导向长度+活塞杆密封及导向长度+其

8、它长度。活塞长度=(0.61)D；活塞杆导向长度=（0.61.5）d。其它长度指一些特殊的需要长度，如：两端的缓冲装置长度等。某些单活塞杆油缸油时提出最小导向程度的要求，如：HL/20+D/2。液压设计常用资料时间：2010-8-27 14:17:02径向密封沟槽尺寸O 形密封圈截面直径 d2气动动密封沟槽液压动密封bb1宽度和b2b静密封液压动密封活塞密封沟气动动密（计算 d3封用）槽深度t活塞杆密封（计算 d6用）静密封液压动密封气动动密封静密封导角长度 zmin槽底圆角半径 r1槽棱圆角半径 r2沟槽尺寸计算方法活塞密封沟槽：d3max=d4min-2t1.802.22.43.85.21

9、.421.462.653.43.65.06.42.162.233.554.64.86.27.62.963.035.306.97.19.010.94.484.657.009.39.512.315.15.956.201.382.072.744.195.671.471.572.242.373.073.244.664.866.166.431.422.152.854.365.891.11.50.20.41.82.70.40.80.10.33.60.81.2活塞杆密封沟槽：d6min=d5max+2t轴向密封沟槽尺寸轴向密封沟槽尺寸O形密封圈截面直径d2沟槽宽度 b沟槽深度 h槽底圆角半径 r1槽棱圆角半

10、径 r2沟槽尺寸计算方法沟槽尺寸计算方法1.802.652.63.81.281.970.20.43.555.305.07.32.754.240.40.80.10.37.009.75.720.81.2受内压的沟槽形式：d7=d1-2d2受外压的沟槽形式：d8=d1沟槽各尺寸公差沟槽各尺寸公差沟槽及与沟槽及与 O O 形圈配合表面的表面粗糙度形圈配合表面的表面粗糙度O O 形圈使用范围形圈使用范围注：为推荐使用密封形式字母代号字母代号d1O 形圈内径d2O 形圈截面直径d3O 形圈沟槽内径（活塞密封时，沟槽底直径）d4缸孔直径d5活塞杆直径d6O 形圈沟槽外径（活塞杆密封时，沟槽底直径）d7轴向密

11、封时沟槽外径（受内压）d8轴向密封时沟槽内径（受外压）d9活塞直径（活塞密封）d10O 形圈截面直径bO 形圈沟槽宽度b1加 1 个挡圈的 O 形圈沟槽宽度b2加 2 个挡圈的 O 形圈沟槽宽度z导角长度r1槽底圆角半径r2槽棱圆角半径2g径向间隙油缸组合密封结构尺寸油缸组合密封结构尺寸活塞密封活塞密封活塞杆密封活塞杆密封支撑环及防尘圈选用尺寸支撑环及防尘圈选用尺寸粗牙螺栓的保证载荷和最小拉力载荷（粗牙螺栓的保证载荷和最小拉力载荷（GB3098.1-82GB3098.1-82）细牙普通螺纹基本尺寸计算表细牙普通螺纹基本尺寸计算表螺栓、螺钉和螺柱的力学性能（螺栓、螺钉和螺柱的力学性能（GB309

12、8.1-82GB3098.1-82）注：1.表面硬度不应比芯部硬度高出 30 个维式硬度值，但 10.9 级的表面硬度应不大于 390HV30。伺服油缸用拉杆螺（纹）栓拧紧力矩（伺服油缸用拉杆螺（纹）栓拧紧力矩（RexrothRexroth）管道参数管道参数一一.管道内油流速度管道内油流速度流速计算 V=Q/A=21.2314Q/d2（m/S）Q流量（L/min）d管子内径（mm）1.吸油管道：V1.52m/S（一般常取 1m/S 以下）2.压力油管道：V2.55m/S（压力高时取大值，压力低时取小值；管道长时取小值，管道短时取大值；油粘度大时取小值）。3.管道及局部收缩处取：V=57m/S4

13、.回油管道：V1.52.5m/S二二.壁厚计算壁厚计算=Pg*d/（2）（mm）Pg公称压力（Kg/cm2）d 管子内径（mm）许用应力（Kgcm2）对于钢管=b/n（n=48）三三.钢管公称通径、外径、壁厚、连接螺纹及推荐流量表（钢管公称通径、外径、壁厚、连接螺纹及推荐流量表（JB827-66JB827-66）四四.弯曲半径弯曲半径最小弯曲半径：R10D（D钢管外径）五五.管道支架间距（直管部分）管道支架间距（直管部分）液压油物理化学性质液压油物理化学性质一.常用液压油一.常用液压油1.运动粘度：液体在同一温度下的动力粘度与该液体密度的比值。1cSt=1mm2/S2.动力粘度：单位面积上的粘

14、性力，即内摩擦阻力与垂直于该面上的速度变化率成比例，其比例常数即动力粘度。1kgf/m2=98.066P=9.80665PaS、1P=0.1 PaS=0.1N.S/m23.粘度指数：4.温度膨胀：体积：Vt=V（1+Vt）（mL）密度：t=（1+Vt）（g/mL）V=（8.59.0）10-4/，平均取V=8.710-4/5.热导率：液体内热传递的难易程度：Qn=A（t2-t1）/L（W）A传热面积（m2）、L与热流成直角方向的物质厚度（m）=0.1160.151（W/m.K）6.弹性模量：=1/K=-V/（V*p）（MPa-1）K（1.22）103 MPa，实际（油混气）工程中取（0.71.4

15、）103 MPa7.比热容：作动器缸径作动器缸径 D D、杆径、杆径 d d、速度比及输出力、速度比及输出力 F1F1（单杆）（单杆）/F2/F2（双杆）（双杆）进油压力 21MPa，回油压力 0,A1无杆腔工作面积，A2有杆腔工作面积，=A1/A2作动器常用安装形式作动器常用安装形式液压、气动和元件结构及尺寸液压、气动和元件结构及尺寸常用液压公式常用液压公式1.泵和马达a.几何流量 QL=qn1000（L/min）q几何排量（mL/rev）n轴转速（rev/min）b.液压功率 N=QLPS61.2（KW）QL流量（L/min）PS压力（MPa）效率c.轴功率 N=MLn9550（KW）ML

16、轴扭矩（Nm）n轴转速（rev/min）2.油缸a.几何流量 QL=AVL1000（L/min）A有效面积（cm2）vL活塞速度（cm/S）b.理论推力 F=APS100（N）A有效面积（cm2）PS压力（MPa）常用密封件材料适用的介质和使用温度范围常用密封件材料适用的介质和使用温度范围普通工制粗牙螺纹扭紧力矩普通工制粗牙螺纹扭紧力矩液压缸工作压力确定液压缸工作压力确定负载（KN）缸工作压力(bar)活塞杆直径活塞杆直径 d d 与缸筒内径与缸筒内径 D D 的计算的计算受拉时：d=(0.30.5)D受压时：d=(0.50.55)D070607014010014014025018021025

17、0320(p15mpa)d=(0.60.7)D(5mpap17mpa)缸筒最薄处壁厚：pyD/2()缸筒壁厚；D缸筒内径；py缸筒度验压力，当额定压 Pn160 x105Pa 时，Py=1.25Pn；()缸筒材料许用应力。()=b/n。活塞杆的计算活塞杆的计算直径强度校核：d4F/()1/2d活塞杆直径；F液压缸的负载；()活塞杆材料许用应力，()=b/n。液压缸缸筒长度的确定液压缸缸筒长度的确定缸筒长度根据所需最大工作行程而定。活塞杆长度根据缸筒长度而定。对于工作行程受压的活塞杆，当活塞杆长度与活塞杆直径之比大于 15 时，应按材料力学有关公式对活塞进行压杆稳定性验算。液压缸的计算液压缸的计

18、算工作日记 2007-06-27 09:03:59阅读 1199评论 1 字号：大中小 订阅使用压力类别名称对应油缸7Mpa低压液压缸14Mpa中压液压缸CX,HO,RO 系列21Mpa高压液压缸HRO 系列常用计算公式：示意图计算公式推力：F1=A1P1Q(kgf)拉力：F2=A2P2Q(kgf)推侧活塞受压面积：A1=D2/4=0.785D2(C)拉侧活塞受压面积：A2=(D2-d2)/4=0.785(D2-d2)(C)液压缸内径，即活塞直径：D(cm)活塞杆直径：d(cm)推侧压力：P1(kgf/C)拉侧压力：P2(kgf/C)效率：Q注：1：油缸实际出力低于理论出力2：效率，在惯性力小

19、的场合取 80%，惯性力大的场合取 60%缸油分类说明：使用压力类别名称对应油缸7Mpa低压液压缸 MO 系列14Mpa 中压液压缸 CX,HO,RO 系列21Mpa 高压液压缸 HRO 系列常用计算公式：计算公式推力：F1=A1P1Q(kgf)拉力：F2=A2P2Q(kgf)推侧活塞受压面积：A1=D2/4=0.785D2(C)拉侧活塞受压面积：A2=(D2-d2)/4=0.785(D2-d2)(C)液压缸内径，即活塞直径：D(cm)活塞杆直径：d(cm)推侧压力：P1(kgf/C)拉侧压力：P2(kgf/C)效率：Q注：1：油缸实际出力低于理论出力2：效率，在惯性力小的场合取80%，惯性力

20、大的场合取 60%项 目液壓缸面積(cm2)液壓缸速度(m/min)公式A=D2/4 V=Q/A符号意义 D：液壓缸有效活塞直徑(cm)Q：流量(l/min)V：速度(m/min)S：液壓缸行程(m)t：時間(min)液 壓 缸 需 要 的 流 量 Q=VA/10=AS/10t(l/min)液壓缸出力(kgf)F=p A F=(p A)(pA)p：壓力(kgf/cm2)(有背壓存在時)q：泵或马达的幾何排量(cc/rev)n：转速（rpm）Q：流量(l/min)d：管內徑(mm)U：油的黏度(cst)S：油的比重泵或馬達流量(l/min)泵或馬達轉速(rpm)泵或馬達扭矩(N.m)液壓所需功率

21、(kw)管內流速(m/s)Q=q n/1000 n=Q/q 1000T=q p/20 P=Q p/612 v=Q 21.22/d2管內壓力降(kgf/cm2)P=0.000698USLQ/d4 L：管的長度(m)Q：流量(l/min)d：管的內徑(cm)液压常用公式液压常用公式工作日记 2009-04-14 17:29:44阅读 119评论 0 字号：大中小 订阅液压常用计算公式项目液压缸面积(cm2)液压缸速度(m/min)公式A=D2/4V=Q/A符号意义D：液压缸有效活塞直径(cm)Q：流量(l/min)V：速度(m/min)S：液压缸行程(m)t：时间(min)液压缸需要的流量(l/m

22、in)Q=VA/10=AS/10t液压缸出力(kgf)F=p AF=(p A)(pA)(有背压存在時)p：压力(kgf/cm2)泵或马达流量(l/min)泵或马达转速(rpm)泵或马达扭矩(N.m)液压所需功率(kw)管內流速(m/s)Q=q n/1000n=Q/q 1000T=q p/20P=Q p/612v=Q 21.22/d2q：泵或马达的几何排量(cc/rev)n：转速（rpm）Q：流量(l/min)d：管內徑(mm)U：油的黏度(cst)S：油的比重管內压力降(kgf/cm2)P=0.000698USLQ/d4L：管的長度(m)Q：流量(l/min)d：管的內径(cm)长度mm(毫米

23、)10.1100025.4304.8914.4cm(厘米)0.111002.5430.4891.44m(米)0.0010.0110.02540.30480.9144in(英寸)0.039370.393739.3711236ft(英尺)0.0032810.032813.2810.0833313yd(码)0.0010940.010941.09360.027780.33331重量kg(公斤)110000.453593ton(公吨)0.00110.0004536lb(磅)2.204620.002204621面积m210.00010.0000010.000645cm21000010.016.451612

24、9mm210000001001645.1613in215500.1550.001551容积L(公升)10.0013.785330.016387力N(牛顿)19.80665cc(cm3)100010.003785316.387gal(美制加仑)0.2641780.00026417810.004329in361.0260.0610262311kgf0.10197161压力bar1kgf/cm21.0197162Mpa0.1psi(lb/in2)14.50.980665100.06895110.1971620.70310.098066510.00689514.22145.032631力矩N.m19.

25、806650.112985kgf.m0.101971610.0115213lb.in8.8507286.795891马力kw10.746HP1.34048261动力黏度m2/s10.0000010.0001cSt(mm2/s)1,000,0001100St(cm2/s)10,0000.01油箱油箱在液压系统中除了储油外，还起着散热、分离油液中的气泡、沉淀杂质等作用。油箱中安装有很多辅件，如冷却器、加热器、空气过滤器及液位计等。油箱可分为开式油箱和闭式油箱二种。开式油箱，箱中液面与大气相通，在油箱盖上装有空气过滤器。开式油箱结构简单，安装维护方便，液压系统普遍采用这种形式。闭式油箱一般用于压力油

26、箱，内充一定压力的惰性气体，充气压力可达0.05MPa。如果按油箱的形状来分，还可分为矩形油箱和圆罐形油箱。矩形油箱制造容易，箱上易于安放液压器件，所以被广泛采用；圆罐形油箱强度高，重量轻，易于清扫，但制造较难，占地空间较大，在大型冶金设备中经常采用。2.1 油箱的设计要点图 10 为油箱简图。设计油箱时应考虑如下几点。1）油箱必须有足够大的容积。一方面尽可能地满足散热的要求，另一方面在液压系统停止工作时应能容纳系统中的所有工作介质；而工作时又能保持适当的液位。2）吸油管及回油管应插入最低液面以下，以防止吸空和回油飞溅产生气泡。管口与箱底、箱壁距离一般不小于管径的3 倍。吸油管可安装 100m

27、 左右的网式或线隙式过滤器，安装位置要便于装卸和清洗过滤器。回油管口要斜切45角并面向箱壁，以防止回油冲击油箱底部的沉积物，同时也有利于散热。3）吸油管和回油管之间的距离要尽可能地远些，之间应设置隔板，以加大液流循环的途径，这样能提高散热、分离空气及沉淀杂质的效果。隔板高度为液面高度的2/33/4。图 10 油箱1液位计；2吸油管；3空气过滤器；4回油管；5侧板；6入孔盖；7放油塞；8地脚；9隔板；10底板；11吸油过滤器；12盖板；4）为了保持油液清洁，油箱应有周边密封的盖板，盖板上装有空气过滤器，注油及通气一般都由一个空气过滤器来完成。为便于放油和清理，箱底要有一定的斜度，并在最低处设置放

28、油阀。对于不易开盖的油箱，要设置清洗孔，以便于油箱内部的清理。5）油箱底部应距地面 150mm 以上，以便于搬运、放油和散热。在油箱的适当位置要设吊耳，以便吊运，还要设置液位计，以监视液位。6）对油箱内表面的防腐处理要给予充分的注意。常用的方法有：酸洗后磷化。适用于所有介质，但受酸洗磷化槽限制，油箱不能太大。喷丸后直接涂防锈油。适用于一般矿物油和合成液压油，不适合含水液压液。因不受处理条件限制，大型油箱较多采用此方法。喷砂后热喷涂氧化铝。适用于除水-乙二醇外的所有介质。喷砂后进行喷塑。适用于所有介质。但受烘干设备限制，油箱不能过大。考虑油箱内表面的防腐处理时，不但要顾及与介质的相容性，还要考虑

29、处理后的可加工性、制造到投入使用之间的时间间隔以及经济性，条件允许时采用不锈钢制油箱无疑是最理想的选择。油箱的容量计算油箱的容量计算油箱容量的计算油箱容量的计算液压泵站的油箱公称容量系列（JB/T7938-1995），见表 1。表 1 油箱容量 JB/T7938-1995（L）425016006.3315200010400315025500400040630500063800630010010001601250油箱容量与系统的流量有关，一般容量可取最大流量的35 倍。另外，油箱容量大小可从散热角度去设计。计算出系统发热量与散热量，再考虑冷却器散热后，从热平衡角度计算出油箱容量。不设冷却器、自然

30、环境冷却时计算油箱容量的方法如下。1）系统发热量计算在液压系统中，凡系统中的损失都变成热能散发出来。每一个周期中，每一个工况其效率不同，因此损失也不同。一个周期发热的功率计算公式为式中 H一个周期的平均发热功率（W）；T一个周期时间（s）；Ni第 i 个工况的输入功率（W）；i第 i 个工况的效率；ti第 i 个工况持续时间（s）。2）散热量计算当忽略系统中其他地方的散热，只考虑油箱散热时，显然系统的总发热功率 H 全部由油箱散热来考虑。这时油箱散热面积A 的计算公式为式中 A油箱的散热面积（m2）；H油箱需要散热的热功率（W）；t油温（一般以 55考虑）与周围环境温度的温差（）；K散热系数。

31、与油箱周围通风条件的好坏而不同，通风很差时 K=89；良好时 X=1517.5；风扇强行冷却时 K=2023；强迫水冷时 K=110175。3）油箱容量的计算设油箱长、宽、高比值为：b：c，则边长分别为 l、bl、cl、时（见图 11），l 的计算公式为式中 A散热面积（m2）。液压常用计算公式项公式A=D2/4目符号意义D：液壓缸有效活塞直徑(cm)液壓缸面積(cm2)液壓缸速度(m/min)V=Q/AQ：流量(l/min)Q=VA/10=AV：速度(m/min)S：液壓缸行程(m)t：時間(min)p：壓力(kgf/cm2)液壓缸需要的流量S/10t(l/min)F=p A液壓缸出力(kg

32、f)F=(p A)(pA)(有背壓存在時)泵或馬達流量(l/min)q：泵或马达的幾何排Q=q n/1000量(cc/rev)n：转速（rpm）泵或馬達轉速(rpm)n=Q/q 1000Q：流量(l/min)泵或馬達扭矩(N.m)T=q p/20液壓所需功率(kw)P=Q p/612管內流速(m/s)v=Q 21.22/d2d：管內徑(mm)U：油的黏度(cst)管內壓力降(kgf/cm2)P=0.000698USLQ/d4S：油的比重L：管的長度(m)Q：流量(l/min)d：管的內徑(cm)摆缸力的计算单叶板式摆动缸中，流体压力 p 对摆轴产生的转动力矩如图 5-25（C）所示，其值为压力

33、 p 与距离 r 的乘积。作用在整个叶板左面上流体压力产生的牵引力矩为(5-14)式中 D缸体内径，cm；d摆动轴直径，cm；p入口工作压力，MPa；b叶板宽度，cm；Q。摆动缸每转的排液量，因为转轴的角速度 为因此，摆动缸叶板转轴的角速度为在液动执行机构中，用于蝶阀或球阀等调节阀时，要求角行程只需有 90 的摆角范围就足够，因此，摆动缸的外形结构不必做成一个完整的圆筒，而可以做成图 5-26 所示的形状。为了消除不平衡力对叶板的作用，也可以采用双叶板结构，如图5-27 所示。在相同结构尺寸下，双叶板比单叶板输出转矩大一倍。总之，对于直行程调节阀，液动执行机构可以直接安装在阀上阀盖的上方，与阀杆连接。而对于角行程调节阀，则可使用齿轮齿条式摆动缸，或根据需要用其他型式的摆动缸。