第3章 液压缸主要尺寸的确定 本设计中第三级液压缸为第二级液压缸的活塞杆，第二级液压缸为第一季液压缸的活塞杆，第一级液压缸为缸筒的活塞缸，设计时从第三级液压缸开始，将第二级液压缸与第三级液压缸独立出来，然后再将第二级液压缸作为第一级液压缸的活塞杆独立出来 3.1 二缸缸筒内径的计算 根据多级液压缸的工作原理，可将其分解为若干个相互连通的单机液压缸组合。 本设计没有给出液压缸最大外径的限制，故可以先计算最小的一个单机液压缸，然后按照标准缸径往外加大就可以了。 根据受力知道，只要满足三级缸受力，则一级缸定能满足 根据液压缸理论输出力F和系统选定的供油压力p来计算缸筒内径D(m)
D?4F?10?3 ?p 式中： F —液压缸的理论输出力（N）; p —供油压力（MPa）。 液压缸的理论输出力F，可按下公式确定： F?F0???t 式中： F0—活塞杆的实际作用力（N）,可以去估算负载值的最大值； ψ—负载率，一般取0.5~0.7； ηt—液压缸的总效率。 F0=m·g=200KN ψ取0.7 ηt取0.9 F=317.5KN 可得缸筒内径 D=116mm 表3-1 缸筒内径尺寸系列 液压缸内径系列（GB/T2348-93） 8、10、12、16、20、25、32、40、50、63、80、（90）、100、（110） 125、（140）、160、（180）、200、（220）、250、（280）、320、（360）、400、（450）、500
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整圆取标准值得 D=125mm 此为二级缸筒内径 d2=125mm 3.2 二级缸缸壁厚度及外径的计算 先暂取?/D=0.08--0.3, δ∈（10，37.5）即则可按下列公式计算 Pmax?D?? 2.3?p?3?Pmax ?? 式中 ?—— 壁厚 Pmax——最高允许压力。Pmax?1.5Pn（Pn工作压力） ?1.5Pn=1.5×30=45MPa Pmax [?p]——许用应力。[?p]=?p／n（n安全系数） N —— 安全系数，根据液压缸的重要程度和工作压力等因素选取，工作压力大n可选取小一些。则取n=2，?p缸筒材料的抗拉强度，此取45号钢 表3-2 45号钢各力学性能 知抗拉强度不小于600，取?p=700 MPa [?p]=?p／n=700/2=350 MPa Pmax?D??2.3?p?3Pmax??=45x125/（2.3x350—3x45）=8.4mm
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表3-3 精密内径尺寸的无缝钢管尺寸系列 壁厚 内径 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 5.0 6.0 7.5 10.0 12.5 15.0 20.0 外径 25 32 40 50 63 80 100 125 160 200 28 35 — — — — — — — — — 36 — — — — — — — — — — 45 55 68 85 105 — — — 31 38 46 56 69 86 106 — — — — — — — — — — 132 165 — 35 42 50 60 73 90 110 135 170 220 — — — — 75 92 112 137 — — 40 47 55 65 78 95 115 140 175 215 — — — 70 83 100 120 145 180 220 — — — 75 88 105 125 150 185 225 — — — — — 110 130 155 190 230 — — — — — — — 165 200 240 取δ=12.5mm。 所以二级液缸的外径为 D2=125+12.5x2=150mm 3.3 二级缸缸底厚度 缸底为平面且有油孔，油孔直径d0取10mm。 缸底厚度 Pma?xDh?0.443D????D?d0? 式中 Pmax——最高允许压力。Pmax?1.5Pn（Pn工作压力） ?1.5Pn=1.5×30=45MPa Pmax [σ]——缸底材料的许用应力，其选用方法与上述 缸筒厚度计算项同，[σ]=350MPa。 d0——缸底油孔直径。
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得 Pma?xDh?0.443D????D?d0?=24.7mm。 取 h2=30mm。 综上：二级缸缸筒内径125mm，外径150mm，行程850mm，缸底厚度30mm。 3.4 活塞杆直径 第三级液压缸作为第二级液压缸的活塞缸 由于采用耳环式安装方式，液压缸可在垂直面内摆动，当活塞杆在稳定状态下仅承受轴向载荷，活塞杆直径d计算公式如下： 4Fd? ???? 式中 F－－液压缸输出力（N） [σ]－－活塞杆材料的许用应力（Pa），当活塞杆为碳钢时，[σ]=100~120MPa。故取[σ]=120 MPa。 d≥46mm 表3-4 活塞杆外径尺寸系列 活塞杆直径系列（GB/T2348-1993） 4、5、6、8、10、12、16、18、20、22、25、28、32、36、40、45、50、56、63、70、80、90、100、110、125、140、160、180、200、220、250、280、320、360 查表3，取d=56mm。 3.5 活塞直径及活塞厚度 留3mm作为二级缸与三级缸内壁距离，则三级缸的外径（活塞直径） D3=125—2x3=119mm 取 D3=119mm 即活塞的直径为119mm。 第三级液压缸缸底为平形缸底，且无油孔，缸底厚度
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h?0.443DPm???ax 式中 Pmax——最高允许压力。Pmax?1.5Pn（Pn工作压力） ?1.5Pn=1.5×30=45MPa Pmax [σ]——缸底材料的许用应力，其选用方法与上述 缸筒厚度计算项同，[σ]=350MPa。 得 h?0.443DPm???ax=18.9mm 取 h3=25mm 综上：三级缸活塞外径119mm，厚度25mm，活塞杆直径56mm，行程900mm。 3.6 一级缸缸筒内径 留3mm作为一级缸与二级缸内壁距离，则，一级缸的内径 d1=150+2x3=156mm 所以取 d1=156mm 3.7 一级缸缸壁厚度及外径的计算 先暂取?/D=0.08--0.3, δ∈（12,8，48）即则可按下列公式计算 Pmax?D ??2.3? ?3Ppmax??式中 ?—— 壁厚 Pmax——最高允许压力。Pmax?1.5Pn（Pn工作压力） ?1.5Pn=1.5×30=45MPa Pmax [?p]——许用应力。[?p]=?p／n（n安全系数） N —— 安全系数，根据液压缸的重要程度和工作压力等因素选取，
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