液压缸选定程序

文章来源:泸州长江液压件二厂有限公司   发布时间:2017/6/12 11:02:32  

一、液压缸选定程序基本内容

1.初选缸径/杆径

2.确定行程及安装方式

3.端位缓冲的选择

4.油口类型与通径选择

5.特定工况对条件选择

6.密封件品质的选择

7.负载导向

8.其它特性的选择

二、程序内容解释

1.初选缸径/杆径(以单活塞杆双作用液压缸为例)

1.1 已知设备或装置液压系统控制回路供给液压缸的油压 P、流量 Q 及其工况需要液压缸对

负载输出力的作用方式(推、拉、既推又拉)和相应力(推力 F1、拉力 F2、推力 F1 和拉力

F2)的大小(应考虑负载可能存在的额外阻力)。针对负载输出力的三种不同作用方式,其

缸径/杆径的初选方法如下:

1) 输出力的作用方式为推力 F1 的工况:

a. 初定缸径 D

由条件给定的系统油压 P(注意系统的流道压力损失),满足推力 F1 的要求对缸径 D 进

行理论计算,参选标准缸径系列圆整后初定缸径 D;

b. 初定杆径 d:

由条件给定的输出力的作用方式为推力 F1 的工况,选择原则要求杆径在速比 1.46~2(速

比:液压缸活塞腔有效作用面积与活塞杆腔有效作用面积之比)之间,具体需结合液压缸回

油背压、活塞杆的受压稳定性等因素,参照相应的液压缸系列速比标准进行杆径 d 的选择。

2) 输出力的作用方式为拉力 F2 的工况:

假定缸径 D,由条件给定的系统油压 P(注意系统的沿程压力损失),满足拉力 F2 的要

求对杆径 d 进行理论计算,参选标准杆径系列后初定杆径 d,再对初定杆径 d 进行相关强度

校验后确定。

3) 输出力的作用方式为推力 F1 和拉力 F2 的工况:

参照以上(1)、(2)两种方式对缸径 D 和杆径 d 进行比较计算,并参照液压缸缸径、

杆径标准系列进行选择。

1.2 已知设备或装置需要液压缸对负载输出力的作用方式(推、拉、既推又拉)和相应力(推

力 F1、拉力 F2、推力 F1 和拉力 F2)大小(应考虑负载可能存在的额外阻力)。但其设备或

装置液压系统控制回路供给液压缸的油压 P、流量 Q 等参数未知,针对负载输出力的三种不

同作用方式,其缸径/杆径的初选方法如下:

1) 根据本设备或装置的行业规范或特点,确定液压系统的额定压力 P;专用设备或装置液压

系统的额定压力由具体工况定,一般建议在中低压或中高压中进行选择。

级别 低压 中压 中高压 高压 超高压

压力范围(Mpa) 0~2.5 >2.5~5 >8~16 >16~32 >32

2) 根据本设备或装置的作业特点,明确液压缸的工作速度要求。通常工程油缸工作速度范

围 0.015m/s 至 0.030m/S,流量 Q(L/Min)、缸径 D(mm)、速度 V m/s 三者关系:

Q=0.0471698*V*D2

3) 参照 1.1 条缸径/杆径的初选方法进行选择。

注:缸径 D、杆径 d 可根据已知的推(拉)力、压力等级等条件由下表进行初步查取。

1.3 不同压力等级下各种缸径/杆径对应理论推(拉)力表


2.确定行程及安装方式

根据设备或装置系统总体设计的要求,确定安装方式、行程 S 及安装距,具体确定原则

如下:

2.1 安装方式及安装距离的确定原则:

1) 法兰安装

作用力与支撑中心处在同一轴线上,法兰与支撑座的连接应使法兰面承受作用力,而不

应使固定螺栓承受拉力。前端法兰安装,如作用力是推力,应采用图 1(a),避免采用图 1

(b);如果作用力是拉力,则反之。后端法兰安装,如作用力是推力,应采用图 2(a),避

免采用图 2(b);如作用力是拉力,则反之。



前端法兰安装 图 1                                                                                            后端法兰安装图 2


适合于液压缸工作过程中固定式安装,其作用力与支承中心处于同一轴线的工况;其安

装方式选择位置有端部、中部或尾部三种,如何选择取决作用于负载的主要作用力对活塞杆

造成压缩(推)应力、还是拉伸(拉)应力,一般压缩(推)应力采用尾部、中部法兰安装,

拉伸(拉)应力采用端部、中部法兰安装,确定采用端部、中部或尾部法兰安装需同时结合

系统总体结构设计要求和长行程压缩(推)力工况的液压缸弯曲稳定性确定。

2) 铰支安装

a. 杆端和缸筒均为单耳环连接方式

缸筒和杆端均为带轴套或不带轴套的单耳环,特点:液压缸的轴线只能在一个方向摆动

如图 3

缸筒为带轴套或不带轴套的单耳环。杆端为带球铰轴套或关节轴承的单耳环,特点:液

压缸两端的平行,可以得到补偿如图 4

缸筒和杆端均为带球铰轴套或关节轴承的单耳环,液压缸的轴线可转动一个角度,实现

“无张力”安装如图 5


b. 端部、中部或尾部耳轴安装

液压缸用耳轴安装有前端耳轴(图 b)、中间耳轴(图 a)和后端耳轴(图 c)三种连接

方式。通常采用较多的是前端耳轴和中间耳轴。前端耳轴安装时,由于支承长度较小,因此,

能使许用行程达到最大值,但是,当水平安装时,却有较大的耳轴支承力。中间耳轴安装时,

在水平安装中,对于重心负荷有较为有利的耳轴支承力。后端耳轴安装时,由于支承长度较

大、影响活塞杆弯曲稳定性,因此,许用行程为最短,另外,当水平安装时,有较大的耳轴

支承力,所以只用于小型短行程液压缸的安装,建议该种安装的液压缸行程控制在缸径的 5

倍以内。

3) 脚架安装

适合于液压缸工作过程中固定式安装,其安装平面与缸的中心轴线不处于同一平面的工

况,因此当液压缸对负载施加作用力时,脚架安装的缸将产生一个翻转力矩,如液压缸没有

很好与它所安装的构件固定或负载没有进行合适的导向,则翻转力矩将对活塞杆产生较大的

侧向载荷,选择该类安装时必须对所安装的构件进行很好的定位、紧固和对负载进行合适的

导向,其安装方式选择位置有端部和侧面脚架安装两种。

液压缸为脚架安装连接时,须设置挡块来承受作用力,以避免脚架的固定螺栓承受剪应

力(图 7)

当液压缸的轴线与支承面之前有较大的距离时(见图 8 ),脚架的固定螺栓和脚架刚性

应能承受倾覆力矩 M=F ×H 的作用。

2.2行程的确定原则

1) 行程 S=实际最大工作行程 Smax+行程富裕量△S;

行程富裕△S=行程余量△S1+行程余量△S2+行程余量△S3。

2) 行程富裕量△S 的确定原则

一般条件下应综合考虑:系统结构安装尺寸的制造误差需要的行程余量△S1、液压缸实

际工作时在行程始点可能需要的行程余量△S2 和终点可能需要的行程余量△S3(注意液压缸

有缓冲功能要求时:行程富裕量△S 的大小对缓冲功能将会产生直接的影响,建议尽可能减

小行程富裕量△S);

3) 对长行程(超出本产品样本各系列允许的最长行程)或特定工况的液压缸需针对其具体

工况(负载特性、安装方式等)进行液压缸稳定性的校核。(必要时请与本公司技术部

垂询);

4) 对超短行程(超出本产品样本各系列某些安装方式许可的最短行程)的液压缸必要时请

与本公司技术部垂询。

2.3行程及安装距在油缸制作过程中的控制原则

一般行程及安装距离执行 GB1804-2000 线性尺寸极限偏差数值中等 m 级,行程取偏大值,

安装距取偏小值。

3.端位缓冲的选择

下列工况应考虑选择两端位缓冲或一端缓冲:

3.1液压缸活塞全行程运行,其往返动行速度大于 100mm/s 的工况,应选择两端缓冲。

3.2液压缸活塞单向往(返)速度大于 100mm/s 且运行至行程端位的工况,应选择一端或两端

缓冲。

3.3其他特定工况。

4.油口类型与通径选择

4.1油口类型:

内螺纹式、法兰式及其他特殊型式,其选择由系统中连接管路的接管方式确定或样本推

荐连接方式。

4.2油口通径选择原则:

在系统与液压缸的连接管路中介质流量已知条件下,可按下表确定,同时注意速比的因

素,确定油口通径。

5.特定工况对条件选择

5.1工作介质:

正常介质为矿物油,其他介质必须注意其对密封系统、各部件材料特性等条件的影响。

5.2环境或介质温度:

正常工作介质温度为-20℃至+80℃,超出该工作温度必须注意其对密封系统、各部件材

料特性及冷却系统设置等条件的影响。

5.3高运行精度:

对伺服或其他如中高压以上具有低启动压力要求的液压缸,必须注意其对密封系统、各

部件材料特性及细节设计等条件的影响。

5.4零泄漏:

对具有特定保压要求的液压缸,必须注意其对密封系统、各部件材料特性等条件的影响。

5.5工作的压力、速度,工况如:

1) 中低压系统、活塞往返速度≥70~80mm/s

2) 中高压、高压系统、活塞往返速度≥100~120mm/s

必须注意对密封系统、各部件材料特性、联结结构及配合精度等条件的影响。

5.6高频振动的工作环境:必须注意其对各部件材料特性、联结结构及细节设计等因素的影响。

5.7低温结冰或污染的工作环境,工况如:

1) 高粉尘等环境;

2) 水淋、酸雾或盐雾等环境。

必须注意其对密封系统、各部件材料特性、活塞杆的表面处理及产品的防护等条件的影

响。

6.密封件品质的选择

6.1无特定工况、特定品质要求,依本公司标准密封系统采用,必要详情可与本公司技术部垂

询。

6.2有如前所述的特定工况、无指定品质要求,依本公司特定密封系统采用,必要详情可与本

公司技术部垂询。

6.3有如前所述的特定工况、有指定品质要求,建议密封系统由本公司专业工程师推荐采用

6.4液压缸的密封系统失效后果严重(如影响安全、不易更换、经济损失大等),建议密封系

统由本公司专业工程师推荐。

6.5对配套出口的液压缸密封系统,建议由本公司专业工程师依据工况推荐采用互换性好、易

采购的知名密封品质。

7.负载导向

液压缸的活塞不应承受侧向负载力,否则,必然使活塞杆直径过大,导向套宽度过大。

因此,通常对负载加装导向装置。

根据负载分为重、中或轻型三种情况,推荐安装方式和导向条件如下表 所示。

负载与安装方式的对应关系


8.其它特性的选择

8.1排气阀

根据液压缸的工作位置状态,其正常设置在两腔端部腔内空气最终淤积的最高点位置,

空气排尽后可防止爬行、保护密封,同时可减缓油液的变质。

8.2泄漏油口

在严禁油液外泄的工作环境中,由于液压缸行程长或某些工况,致使其往返工作过程中

油液在防尘圈背后淤积,防止长时间工作后外泄,而必须在油液淤积的位置设置泄漏口。