簡述液壓缸主要參數的設計計算過程

張鳳志

摘要：液壓缸一般來說是標準件，但有時也需要自行設計。液壓缸的設計是在對所設計的液壓系統進行工況分析、負載計算和確定了其工作壓力的基礎上進行的。本文主要介紹液壓缸主要尺寸的計算及強度，剛度的驗算方法。

關鍵詞：液壓缸 缸徑 活塞桿

1 確定液壓缸結構類型和各部分的連接形式

在確定液壓缸結構類型和各部分連接形式時，應綜合考慮主機的用途、工作條件、液壓缸負載的性質和運動要求。具體如下：①確定液壓缸的結構類型、安裝方式。②確定缸體和缸蓋的連接形式。③確定活塞和活塞桿的連接形式。④確定緩沖裝置形式、密封和防塵結構。

2 主要零件的材料和技術要求

①缸體。缸體常用材料為20、35、45號無縫鋼管制造。35、45號鋼用的較多，并在粗加工后調質。②活塞。活塞材料常用耐磨鑄鐵，在工作壓力及沖擊載荷較大時采用鋼材。為了避免活塞與缸體直接接觸，在活塞上套有聚四氟乙烯或尼龍支承環，以防止活塞劃傷缸體表面。③活塞桿。有實心和空心兩種。用35、45號鋼制造。為了提高活塞桿的耐磨和防銹性能及抗碰撞能力，常在活塞桿表面高頻淬火或火焰淬火（深度0.5～1mm），然后再鍍鉻（0.03～0.05mm）拋光。④導向套。導向套應具有良好的耐磨性能和一定的機械性能，材質不能太硬。一般用鑄鐵、黃銅、青銅、尼龍等耐磨材料制成。

3 設計輸入

本文以一小型液壓機的工作主缸研究對象，簡述了其主要參數、尺寸的確定及強度、穩定性的校核方法過程。

液壓機主機概況：①液壓機公稱力400kN；②液壓系統最大工作壓力20Mpa；③滑塊行程400MM；④壓頭工進速度10mm/s；⑤壓頭快進速度40mm/s。

4 液壓缸主要參數的確定

4.1 缸徑。由F=P·A·η；F——液壓缸負載；P——工作壓力；A——液壓缸無桿腔面積；η——液壓缸效率，按照0.9計算。

4.3 缸體壁厚。液壓缸缸體采用45#無縫鋼管制作。

4.4 液壓缸活塞桿強度校核。活塞桿的直徑d按下式進行校核：d≥■。式中，F為活塞桿上的作用力；[σ]為活塞桿材料的許用應力，[σ]=σb/1.4。

5 結論

上述計算及校驗方法主要依據為機械設計手冊（液壓傳動卷），作者在多年的實際工作中對此進行了總結整理。此計算方法簡便易懂，在一般的工程應用中其計算結果是可靠的，計算精度也能滿足一般工程應用的需要。

參考文獻：

[1]俞新陸.液壓機的設計與應用[M].機械工業出版社，2006.12.

[2]成大先.機械設計手冊[M].化學工業出版社，2008.4.

[3]梁啟柏.液壓元件手冊[M].冶金工業出版社，2000.

[4]劉柏嚴，張旭堂，劉文劍，彭高亮.基于Pro/E二次開發的夾具設計參數化技術研究[J].哈爾濱工業大學學報，2005（06）.