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液压型号与设计

液压油缸选型手册

添加时间:2017-08-11

如何选择一个型号匹配价格又适中的油缸,是所有油缸买家关心的事。作为一个专业生产油缸的厂家,有义务和责任去普及油缸选型指南。以下结合书本知识以及经验,谈谈如何选择合适的油缸型号,希望对大家有所帮助。
 

基本概念:
 

    1)油缸基本参数

 

    缸径D(缸筒内径)、杆径d(活塞杆直径)、行程S、使用压力P,安装方式、安装尺寸。其中最重要的是缸径、行程、使用压力。

 

    2)F=PS

 

    由力的计算公式可知:F=PS(P:压强;S:受压面积—由油缸的缸径、杆径决定)

 

    举例:油缸的推力需要达到10吨,即F=10,则P、S有多种组合。

 

    100缸径油缸,使用压力打到14Mpa时可以达到10吨

 

    80缸径油缸,使用压力打到21Mpa同样可以达到10吨
 

第1步:确定系统压力P
 

    初选液压工作压力:

 

    压力的选择要根据载荷大小(即F)和设备类型而定。还要考虑执行元件的装配空间、经济条件及元件供应情况等的限制。

 

    在载荷一定的情况下,工作压力低,势必要要加大执行元件的结构尺寸,对某些设备来说,尺寸要受到限制,从材料消耗角度看也不经济;反之,压力选择得太高,对泵、缸、阀等元件的材质、密封、制造精度也要求很高,必然要提高设备成本。

 

    一般来说,对于固定的尺寸不太受限的设备,压力可以选低一些,行走机械重在设备压力要选高一些。

 

    具体选择参考下表。

 

    根据负载选择液压缸的设计压力:
 

负载/吨0.50.5-11-22-33-55
工作压力/Mpa0.1-11.5-22.5-33-44-5>5


    根据主机类型选择液压执行器的设计压力
 

主机类型  设计压力
机床精加工机床,例如磨床0.8-2
半精加工机床3-5
龙门刨床2-8
拉床8-10
农机机械、小型工程机械  10-16
液压机、大中型挖掘机、中型机械、起重运输机械  20-32
地质机械、冶金机械、铁路维护机械  25-100


第2步:初选缸径D/杆径d
 

    选择好设计压力后,即P可知的,负载大小F又是可知的,则用公式得出S受力面积,再根据受力面积计算出油缸的缸径。

液压油缸缸径

    也可以按照以下表格选择:

不同压力等级下各种缸径/杆径对应理论推(拉)力表

序号缸径
(mm)
推力(KN)杆径
(mm)
拉力(KN)
压力等级(MPa)压力等级(MPa)
71416212531.571416212531.5
1326111317202518489121417
240718202631402071315202430
2261214182228
2551112161924
284910131620
35014273141496225102124313746
2891922283442
3281619242937
3671315202430
46322445065789832163237495873
35153034455468
45112124323848
580357080106126158402653607994119
452448557286108
55193742566683
690458910213415920045336776100119150
5031627092110139
632345526881102
71005511012616519624750418294124147186
55387788115137173
7028566484100126
8110671331522002382995550100114150178225
634589102134160201
8031637294112141
9125861721962583073875569139158208247312
6364128146192229288
7059118135177211265
90418395124148186
101401082162463233854856386172196258307387
7081162185242289364
8073145166218259327
10053106121158188238
序号缸径
(mm)
推力(KN)杆径
(mm)
拉力(KN)
压力等级(MPa)压力等级(MPa)
71416212531.571416212531.5
111501242472833714425577097194221290346435
7593186212278331417
8584168192252300378
10563126144189225284
1216014128132242250363380106211241317377475
9096192220289344433
10086172196257306386
11074148170223265334
1318017835640753463680290134267305401477601
100123246281369440554
110112223255335399502
12592184211277329415
14200220440503660785990100165330377495589742
110153307351460548690
125134268306402479603
140112224256336401505
152202665326087989501197110200399456599713898
125180360412541644811
140158317362475565713
160125251287376448564
162503446877851031122715461252585155897739201160
1402364725397088421061
160203406464609725913
180165331378496591745
172804318629851293153919401802535065787599031138
200211422783633754950
1832056311261287168920112533200343686784102912251544
22029759467989110601336

    按照选择原则:

 

    ①不要上高压,一般≤21Mpa,原因见P1/8初选液压工作压力,另外参考根据主机类型选择液压执行器的设计压力;

 

    ②缸径要小,可以降低成本;

 

    ③缸筒选标准尺寸

 

    记住公式:

 

    P=4F/D2;

 

    基本单位换算:

 

    长度:1毫米=0.1厘米=0.001米

 

    重量:1kg=0.001吨=2.020462磅

 

    力:1N=0.109716kgf;9.80665N=1kgf

 

    压力
 

bar

Kgf/cm2

Mpa

Psi(lb/in2)

1

1.0197162

0.1

14.5

0.980665

1

0.0980665

14.22

10

10.197162

1

145.03263

0.06895

0.7031

0.006895

1


    再选杆径d

 

    1)P≤10,d=0.5D

 

    2)P=12.5~20,d=0.56D

 

    3)P>20,d=0.71D
 

第3:选定行程S
 

    根据设备或装置系统总体设计的要求,确定安装方式和行程S,具体确定原则如下:

 

    (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。

 

    (4)对超短行程(超出汉力达液压样本各系列某些安装方式许可的最短行程)的液压缸。
 

第4:选定安装方式

    油缸安装方式,即油缸与设备以什么形式相连接。确定了安装方式后,再确定安装尺寸。

 

    ★安装方式的确定原则

 

    (1)法兰安装

 

    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

 

    分为尾部单(双)耳环安装和端部、中部或尾部耳轴安装,适合于液压缸工作过程中其作用力使在其中被移动的机器构件沿同一运动平面呈曲线运动路径的工况;当带动机器构件进行角度作业时,其实现转动力矩的作用力和机器连杆机构的杠杆臂与铰支安装所产生的力的角度成比例。

 

    a)尾部单(双)耳环安装尾部单耳环

 

    尾部单耳环安装是铰支安装工况中最常用的一种安装方式,适合于活塞杆端工作过程中沿同一运动平面呈曲线运动时,活塞杆将沿一个实际运动平面两侧不超过3°的路径工况或结构设计需要的单耳环安装工况;此时可以采用尾部和杆端球面轴承安装,但应注意球面轴承安装允许承受的压力载荷。

 

    尾部双耳环安装适合于活塞杆端工作过程中沿同一运动平面呈曲线运动路径的工况;它可以在同一运动平面任意角度使用,在长行程推力工况必须充分考虑活塞杆由于缸的“折力”作用而引起的侧向载荷导致纵弯。

 

    b)端部、中部或尾部耳轴安装

 

    中部固定耳轴安装是耳轴安装最常用的安装方式,耳轴的位置可以布置成使缸体的重量平衡或在端部与尾部之间的任意位置以适应多种用途的需要。耳轴销仅针对剪切载荷设计而不应承受弯曲应力,应采用同耳轴一样长、带有支承轴承的刚性安装支承座进行安装,安装时支承轴承应尽可能靠近耳轴轴肩端面,以便将弯曲应力降至最小。

 

    c)尾部耳轴安装与尾部双耳环安装工况相近,选择方法同上。

 

    d)端部耳轴安装适合于比尾端或中部位置采用铰支点的缸更小杆径的液压缸,对长行程端部耳轴安装的缸必须考虑液压缸悬垂重量的影响。为保证支承轴承的有效承载,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。

 

第5: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:

 

    (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。

 

    (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)其他特定工况。

 

第6:油口类型与通径选择
 

    (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。

 

    (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,通过油口的介质流速一般不大于5mm/s,同时注意速比的因素,确定油口通径。

 

第7:特定工况对条件选择
 

    (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。

 

    推荐采用32#和46#抗磨液压油。最适宜的油温为20~55℃,当油温低于15℃或大于70℃时禁止运行,为调节油温可事先加热或冷却。液压油一般使用1~6个月应更换一次,并清洗油箱,去除污垢尘埃。液压传动最忌讳油液变脏变质,否则尘埃糊在吸油过滤器上,产生噪音加剧,使油泵寿命降低,所以要经常保持油液洁净。

 

    (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。

 

    (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。

 

    (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)工作的压力、速度,工况如

 

    a)中低压系统、活塞往返速度≥70~80mm/s

 

    b)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。

 

    (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。

 

    (7)低温结冰或污染的工作环境,工况如下

 

    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。

 

第8:密封件品质的选择
 

    情况一、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,电话:13613544288(同微信)

 

    情况二、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;

 

    情况三、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;

 

    情况四、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;

 

    情况五、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。
 

第9:其它特性的选择
 

    (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。

 

    (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。

 

    举例说明如何选择合适的液压缸型号

 

    液压缸型号选择,主要为液压缸的内径和使用压力。

 

    举例说明:

 

    1)行程为300MM,推力为4000KG,该选用哪种型号的液压缸?

 

    按推力4吨,可以推算,如果油缸的使用压力设计为8MPA,则油缸内径为80,油缸型号为80*40*300-8MPA,可采用拉杆式油缸,价格低,维修方便。

 

    如果油缸的使用压力选用16MPA,则油缸内径为60即可,油缸型号为60*35*300-16MPA,可采用焊接式或拉杆式。

 

    建议结合机械设备的系统压力,先确定油缸的使用压力。机械设备为精加工,则系统压力选择低一些,通常在5MPA以下,如果粗加工,则系统压力选大一些。

 

    确定了设备的系统压力,再去推算油缸的内径,再决定油缸的连接方式、安装方式、活塞杆端螺纹、安装具体尺寸等。当然油缸的安装方式与推算过程也关系,比如油缸是竖着装、水平装、还是有角度的。

 

    2)用两个液压缸顶起重为4t的重物在铅垂方向运动,行程为2000mm,请问该如何选择液压缸?

 

    液压缸的重要参数:缸径、行程、使用压力(或者是受力)。

 

    缸径和使用压力是2个变量,比如缸径50,使用压力12MPA,能达到2吨受力;比如缸径63,使用压力7MPA,就能达到2吨受力。

 

    而使用压力又取决于您的设备系统压力,系统压力看您设备加工精度,设备加工精度低,系统压力可以设置大一些。

 

    所以要选择液压缸,首先把设备的系统压力先确定。

 

    要求在特殊情况下重物不会掉落----对油缸的内泄露较高要求,并且液压系统还要有相关配置来保证。


    附件下载:

    1、缸筒常规规格型号(附录A).docx

 

    2、缸筒常规规格型号(附录B).docx


    3、附录C:液压油缸的油口种类、油口尺寸对照表.docx


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