3.3 液压缸的设计

目前，液压缸的供货品种、规格比较齐全，用户可以在市场上购得。厂家也可以根据用户的要求设计、制造，用户一般只需提出液压缸的结构参数及安装形式即可。

标准油缸选择原则：动作要求、允许安装尺寸、安装形式、负载、行程、速度、工作压力等。通过计算油缸内径D来选择标准油缸。

自行设计油缸是在标准油缸无法满足上述工况时，才进行设计。其主要参数按下述确定。

3.3.1 油缸的主要几何尺寸设计

1.油缸内径D

        

  式中：——活塞杆上的作用力，N；

        ——系统工作压力，选用过大过小都不好，应参考类似产品、推荐值，经验选定。 系统工作压力高，省材料，机构紧凑，重量轻。

    各类设备常用的工作压力（《机械设计手册》卷4表17-2-11）

——液压缸总效率，；其中，——机械效率，常取；

           ——容积效率，当活塞密封为弹性材料时，活塞密封为金属环时，；——作用力效率，当有直接回油箱时。

    计算出后，根据《机械设计手册》卷4表17-6-2选取标准值（选大不选小）。

2.活塞杆直径d

前述已知

        

    式中：——速比系数，主要是为了确定活塞杆的直径和是否设置缓冲装置。速比不宜过大或过小，以免产生过大的背压或造成活塞杆太细。若无特殊要求，值可参考下表取值（《机械设计手册》卷4表17-6-3）。

值确定后，则可算出。如无速比要求，也可取，根据手册选用标准值。

3.液压缸行程

  液压缸的活塞行程系列见表3-5。                        

4.缸筒长度

＝活塞行程＋活塞长度＋导向长度＋密封长度＋其它长度（如缓冲装置）

其中活塞长度＝，导向长度＝，最好。

3.3.2 油缸的强度、刚度校核

1.缸筒的强度

中、低压缸筒的臂厚一般情况下由结构工艺要求决定，一般都能满足强度要求，不用验算。但在高压系统中，若臂厚与D的比值时，可按薄壁筒强度计算公式计算：

             

式中：——油缸试验压力（MPa），当缸的额定工作压力 MPa时，，当 MPa时，；

——缸筒材料的许用应力（MPa），，——抗拉强度MPa，

n——安全系数；

      ——油缸内径（m）。

当时，可按厚壁筒强度公式验算，即：

                 

2.活塞杆强度及压杆刚度校验（即稳定性校验）

（1）强度验算

             

式中：  ——活塞杆上的载荷（N）；

          ——活塞杆材料许用应力（Pa），，——抗拉强度，n——安全系数（）。

（2）稳定性校验

当活塞杆受压，且时（——活塞杆长），需要对活塞杆进行稳定性验算：

                

式中： ——活塞受压时的载荷（N）；

           ——压杆能保持工作稳定的临界载荷（N），与材料的性质、截面形状、直径、长度、缸的安装方式等有关，可查设计手册；

            ——安全系数，2～4。