5.4.3 设计步骤
(1)根据机械的作用和动作要求、安装空间的大小，选择合适的液压缸类型和外形尺寸。
(2)根据最大外部负载力选取液压缸的工作压力、活塞直径或叶片的面积及数量。
(3)根据机械的要求，选取液压缸的行程或摆动角度。 (4)根据速度或时间要求，选取液压缸的流量。
(5)根据速度比和最大外部负载，选取活塞杆直径并核算其强度和稳定性。 (6)根据工作环境条件，选择液压缸的防尘形式和活塞密封结构形式。 (7)根据外部负载和机械安装部位的情况，选择相应的安装结构和活塞杆头部结构形式。
(8)了解产品的价格和备用配件的供应情况。从中选择最优的设计方案。
5.4.4 液压系统参数的辩证关系
在设计液压缸时，有许多参数、尺寸、结构方案需要决定，但是最重要的、起决定性作用的是压力和流量这两个参数。由于液压缸牵引外部负载的工作出力和运动速度（或运动时间）与液压缸的活塞直径（即缸径）有直接的关系，因此流量和压力是这两个参数之间就有谁决定谁的问题。对应于一般的机械来说，首先要保证能够牵引负载正常工作，然后才考虑工作快慢的问题，所以先选定工作压力，然后计算液压缸的结构尺寸。再为保证一定的运动速度或时间，流量也就相应的确定了。
②由工作要求而定 工作压力ppv 运动速度V 活 塞 行 程 液压缸活塞的有效工作面积 流量Q 运动时间T ③由液压泵决定 工作出力①由负载决定 V
图5-1液压缸技术参数之间的相互关系
5.5缸体的设计
5.5.1缸体的组成与校核指标
缸筒是液压缸的主体零件，它与端盖、缸底、油口等零件构成 密封的容腔，用以容纳压力油，同时它还是活塞的运动“轨道”。设计液压缸，要正确确定各个部分的尺寸，保证液压缸有足够的输出力、运动速度和有效行程，同时还必须具有一定的强度，足以承受液压力、负载、和意外的冲击力。另外，缸体的内表面应具有合适的配合精度、表面粗糙度、和几何精度，以保证液压缸的密封性、运动平衡性和耐用性
缸筒在压力的作用下，其上任何一点都存在两个方向的应力，由于缸筒两端拉力产生的轴向拉应力；由于缸体均匀的向外膨胀在圆周切线方向产生的环向应力为：
σ轴=pD/4t σ环=pD/2t
由此可见，环向应力是轴向应力的两倍，所以计算强度时，只需计算环向应力。为了保证缸筒安全可靠的工作，必须使工作与材料的许用应力之间满足一定的关系，这就是强度条件。要保证缸筒在液压力、负载力和意外冲击力的共同作用下不至于破坏，就需要确定缸筒材料的许用应力。材料的抗拉强度和许用应力之比称安全系数，即n=σb/[σ]（其中σb= 500MPa ；[σ]=100～110 MPa）符合液压缸材料的强度要求。
要保证缸筒的强度，一定要考虑适当的安全系数。
表5-1 安全系数
材 料 钢，锻铁 铸铁 静 载荷 3 4 不对称交变载荷 4～5 5～6 对称载荷 8 10 冲击载荷 10～12 13～15 5.5.2输送带以及液压缸的指标与技术参数
(1)输送带与液压缸的指标与参数
表5-2 输送带与液压缸的指标与参数
输送机的输送能力Qt 输送带宽度 液压缸张紧力 模拟摩擦系数 2000t/h 1200mm 190KN 0.02 输送带长度 传送速度 启动时张紧力 正常工作张紧力波动范围 液压缸启动时间 张紧行程
选取液压缸的启动时间大约为10～15秒。但实际情况一般小于10秒。
0.5×250/16=8.5s 10.5m 液压缸响应时间 液压缸行程 0.5s 2.8m 3000m 4m/s 250KN ±10KN 5.5.3缸筒内径的计算
(1) 在工作压力给定的条件下，确定缸筒内径的原则是保证液压缸有足够的出力来推动工作负载。
油缸张紧力可按下式计算
F=Лp(D2-d2-)/4000
式中 D——油缸缸径(mm）；
d——活塞杆杆径，d=D/2(mm)； P——工作压力(MPa)。
根据设计要求的负载力和作用，选取单活塞双作用液压缸作为张紧装置的执行元件
图5-2 单活塞双作用液压缸简图
如上图所示，P2接油箱，压力为0，P1为中压或者中高压。
表5-3 速比
公称压力 速比
本文公称压力可以根据下表知道选取中压或者中高压，即速比为1.33或者1.46。
Ф=V2/V1=A1/A2=D2/(D2-d2)=1.33=4/3；
≤10 1.33 12.5～20 1.46，2 >20 2 可得D/d=2；
250=3.14×10×0.75×D2/4000 可得D=206.7mm d=103.35mm Ф=V2/V1=A1/A2=D2/(D2-d2)=1.46； 可得D/d=1.78；
250=3.14×16×2.168×d2/4000 可得d=95.8mm D=170.6mm
查《机械设计手册》，可暂选 液压缸的内径D=200mm 活塞杆的外径d=125mm 液压缸的外径由下表可暂选为245mm
表5-9 液压缸缸筒外径
压力 （MPa） ≤12.5 ≤16 ≤20 ≤25 ≤ 32
注：表中数据为工程机械和一般机械液压缸外径，其它机械不能套用。 若选用外经不需要加工的无缝钢管时，则计算外经应圆整为无缝钢管的标准值。
此时系统最高压力：
缸 筒 40 50 63 80 90 100 110 50 60 76 95 108 121 133 50 60 76 95 108 121 133 146 168 180 194 219 245 内 径 125 140（150）160 180 200 146 168 180 194 219 245 20号无缝钢管 35或45号 同上 同上 材料 50 60 83 102 108 121 133 152 168 180 194 219 245 54 63 83 102 114 127 140 152 168 180 194 219 245 pmax?
4F4?250?1000??13.1MPa 2222?(D?d)?(200?125)