图中:
P一介质工作压力,Pa;
F一油卸推(拉)力,N;
Q一油缸流量,m^3/s;
D一活塞直径,m;
d一活塞杆直径,m;
δ一缸筒壁厚,m;
h一缸底厚度,m。
1)油缸推(拉)力:
(1)活塞杆前进时:
F=P*η*π*D^2/4
(2)活塞杆后退时:
F=p*η*π*(D^2-d^2)/4
式中:
η一油缸机械效率,一般取η=0.95。
2)油缸流量
(1)活塞杆前进时:
Q=v*π*D^2/(4*ηv)
(2)活塞杆后退时:
Q=v*π*(D^2-d^2)/(4*ηv)
式中:
V一活塞杆移动速度,m/s;
ηv一容积效率,采用橡胶或塑料圈时,ηv=1;采用金属环时,ηv=0.98。
3)油缸行程所需时间:
t=A*S/(4*Q)
式中:
t一油缸行程时间,s;
A一活塞有效作用面积,m^2;
S一活塞行程,m。
4)缸筒壁厚:
一般按薄壁筒计算
δ=P*D/(2*[σ])
当D/δ<10时,
式中:
[σ]一材料许用拉应力,Pa;
[σ]=σb/n;
σb一材料的抗拉强度,Pa;
n一安全系数,一般取n=3.5~5。
5)缸底厚度:
式中:
[σ]一材料许用拉应力,Pa;
锻钢可取[σ]=40MPa;
铸钢可取[σ]=30MPa。
6)按强度条件验算活塞杆直径:
式中:
[σ]一材料的许用应力,Pa;
[σ]= σs/n;
σs一材料的屈服极限,Pa;
n一安全系数,一般取n=1.4。
7)活塞杆稳定性验算:
(1)纵向弯曲极限力:
油缸行程S>10D时,活塞杆应进行稳定性验算:
Fk=n*π^2*E*J/L^2
Fk=f*A/(L+a/n*(L/K)^2)
式中:
Fk一纵向弯曲极限力,N;
K一活塞杆横截面回转半径,
J一活塞杆横截面转动惯量,
J=π*d^4/64,m;
A一活塞杆横截面积,m^2;
m一柔性系数,对于钢 m=85;
L一活塞杆计算长度,m;
n一端点安装型式系数
型式
n
一端固定
一端自由
1/4
两端铰接
1
一端固定
一端铰接
2
两端固定
4
E一材料弹性模量,对于钢E=206GPa;
f一材料强度实验值,对于钢f=490MPa;
a一系数,对于钢 a=1/5000
(2)纵向弯曲强度验算:
Fk>nk*F
式中:
nK一安全系数,一般取2~4。