液压油缸选型

目录 液压缸由什么组成    1 液压缸各组成部分各是什么材质    2 【实战】油缸厂家手把手教您液压油缸选型    3 基本概念    3 第1步：确定系统压力P    3 第2步：初选缸径D/杆径d    5 练习题    6 练习题解答    8 按照选择原则    9 第3：选定行程S    10 第4：选定安装方式    10 （1）法兰安装    11 （2）铰支安装    11 （3）脚架安装    13 第5：端位缓冲的选择    14 第6：油口类型与通径选择    14 （1）油口类型    14 （2）油口通径选择原则    14 第7：特定工况对条件选择    15 （1）工作介质    15 （2）环境或介质温度    15 （3）高运行精度    15 （4）零泄漏    15 （5）工作的压力、速度，工况    15 （6）高频振动的工作环境    16 （7）低温结冰或污染的工作环境，工况    16 第8：密封件品质的选择    16 第9：其它特性的选择    17 （1）排气阀    17 （2）泄漏油口    17 举例说明如何选择合适的液压缸型号    17 附录A    19 附录B    21 附录C    23 计算液压缸承受的推力和拉力    24 液压缸由什么组成 通常情况下，液压缸由后端盖、缸筒、活塞、活塞杆和前端盖等主要部分组成。 为防止工作介质向缸外或由高压腔向低压腔泄漏，在缸筒与端盖、活塞与活塞杆、活塞与缸筒、活塞杆与前端盖之间均设有密封装置（密封圈）。在前端盖外侧还装有防尘装置。 为防止活塞快速地运动到行程终端时撞击端盖，缸的端部还可设置缓冲装置。必要的时候，为了排气，还要设置排气装置。 No 零件名 数量 No 零件名 数量 1 活塞杆 1 8 轴心螺母 1 2 防尘环 1 9 前盖 1 3 轴用油封 1 10 缸筒 1 4 O型环 2 11 拉杆 1 5 孔用油封 2 12 O型环 1 6 弹环垫片 1 13 活塞 1 7 螺母 1 14 后盖 1             液压缸各组成部分各是什么材质 1，缸筒 常用材质为20、35、45号无缝钢管，钢管经过珩磨或者滚压，达到0.4μm以内的粗糙度要求。低压油缸可采用20号钢管，高压油缸采用45号钢管。 2，活塞杆 活塞杆有实心杆和空心杆两种，空心活塞杆的一端需要留出焊接和热处理时用的通气孔 实心活塞杆材料为35、45钢，空心活塞杆材料为35、45无缝钢管。 活塞杆粗加工后调质到印度为229~285HB，必要时，再经高频淬火，硬度达45~55HRC  3，缸盖 低压用铸件，中低压用HT300灰铁，中高压用35、45号钢。 当缸盖本身又是活塞杆的导向套时，缸盖最好选用铸铁。同时，应在导向表面上熔堆黄铜、青铜或其他耐磨材料。如果采用在缸盖中压入导向套的结构时，导向套则应为耐磨铸铁、青铜或黄铜。 4，活塞 常用材料为耐磨铸铁、灰铸铁（HT300、HT350）、钢及铝合金。 活塞和活塞杆的同轴度公差值应为0.03mm 【实战】油缸厂家手把手教您液压油缸选型 准备工具：计算器  纸  笔  汉力达油缸样本 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. 缸径有系列可选，使用压力也是分几个档 相关阅读：  缸筒常规型号(附录A  )     液压缸的主要参数(附录B) 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 相关阅读：  如何计算推力、拉力 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 0.5 0.5-1 1-2 2-3 3-5 5 工作压力/Mpa 0.1-1 1.5-2 2.5-3 3-4 4-5 大于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 也可以按照以下表格选择 练习题 公式 单位 练习题 P 工作压力 P=4*F/(D2*3.1415*106) =4*mg/(D2*3.1415*106) F-N P-Mpa （0.098Mpa=1Kg/cm2） D-M 1，缸径50mm的油缸，需要推动500KG的力量，压力需要多大？ F 活塞杆伸出时的理论推力 F=PA=P/4*D2*3.1415*106 F—N P—Mpa （0.098Mpa=1Kg/cm2） D--M 2，缸径100mm的4.5Mpa的油缸，是多大的力？（单位N） m 活塞杆伸出时的理论推力 m=F/g=（P/4*D2*3.1415*106） G—N m—kg g—9.8N/kg 3，缸径100mm的4.5Mpa的油缸，是多大的力？（单位kg） d 活塞杆直径 d2=D2[($-1)/ $] P≤10，d=0.5D P=12.5～20 ,d=0.56D P>20，d=0.71Dψ=V2/V1 ψ 1.15 1.25 1.33 1.46 2 d 0.36D 0.45D 0.5D 0.56D 0.71D             $液压缸的往复速度比 V2活塞杆伸出速度 V1活塞杆缩入速度 4，缸径100的4.5Mpa的油缸，活塞杆直径取多少？ 公称压力（Mpa） 0.63 1.0 1.6 2.5 4.0 6.3 10.0 16.0 25.0 31.5 40.0         练习题解答： 1，缸径50mm的油缸，需要推动500KG的力量，压力多大？ P=4*F/(D2*3.1415*106)=（4*500*9.8）/（0.052*3.1415*106）=2.5Mpa ：压力2.5Mpa 2，缸径100mm的4.5Mpa的油缸，是多大的力？（单位N） F=PS=P/4* D2*3.1415*106=4.5*(0.1/2)2*3.1415*106 答案：理论推力为35341牛 3，缸径100mm的4.5Mpa的油缸，是多大的力？（单位kg） F=PS=P/4* D2*3.1415*106=4.5*(0.1/2)2*3.1415*106 m= F/g=35341/9.8=3606.22kg 答案：理论推力为3.6吨 4，缸径100mm的4.5Mpa的油缸，活塞杆直径取多少？ d≤0.5D=0.5*100=50mm 5，8吨力，选择多大内径多少压力的油缸？ F=mg=8*9.8=78.4KN F=P/4*D2*3.1415*106≈80*103 以下三种均可实现8吨力： P=16，则D=0.25m=250mm P=18，则D=0.237m≈240mm P=25，则D=0.20m=200mm 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                                          尾部双耳环 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。 l 端部、中部或尾部耳轴安装 中间耳轴安装 端部耳轴安装 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 前后脚座                                           中间脚座 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 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 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销售顾问（0578-******* 3152944 3555444）垂询； 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。 附录A 常用标准缸筒的尺寸及重量如下表，供您参考 附录B 国家标准GB/T7938-1987了液压缸公称压力系列 国家标准GB/T2349-1980规定了液压缸活塞行程系列 国家标准GB/T2348-1993规定了液压缸缸筒内径系列 国家标准GB/T2348-1993规定了液压缸缸筒外径系列 国家标准GB/T2348-1993规定了液压缸活塞杆螺纹形式和尺寸系列 1，缸筒内径D 可根据所要求的输出力F和液压系统的设定压力p及液压缸的机械效率ηm按表4-1的相关公式求出，但最后必须选用符合国家标准GB2348-1993的数值，以便选用标准产品及标准密封件 2，活塞杆直径d 活塞杆直径必须足够大以承受负载和缸所施加的应力。活塞杆受拉力时，活塞面积等于活塞力除以活塞杆屈服极限再乘以安全系数。但活塞杆受推力时，必须有足够的纵弯强度。当纵弯强度不够而产生较大的挠度时，由于滑动面的摩擦等引起导向套及活塞上有较大的偏载荷，造成卡阻、爬行、密封件异常磨损等问题。防止纵向弯曲所需的附加强度取决于行程及支点连接方式 3，行程S 缸的行程S取决于负载运动距离。行程较长时需要活塞杆较粗，可能还要在缸内装有止动套管，以提高抗纵弯能力 4，公称压力 P 5，缸速υ 缸速υ的确定与循环时间和缸的行程有关。一般推荐的速度范围是15～300mm/s。缸速过高将缩短密封的寿命。速度过低时还容易产生爬行现象，无法平稳地工作 6，油口直径d0 油口直径d0要根据缸速及活塞面积确定。油口流速不应超过5m/s，以免压力损失过大影响缸的输出力。 附录C 液压油缸的油口种类、油口尺寸对照表如下，供您参考： 计算液压缸承受的推力和拉力 由力的计算公式可知: F = PS （P：压强； S：受压面积） 从上面公式可以看出，由于油缸在作推动和拉动时受压面积不同，故所产生的力也是不同，即： 推力F1 = P×π(D/2)2 = P×π/4*D2 拉力F2 = P×π[(D/2)2-(d/2)2] = P×π/4* (D2-d2) （φD：油缸内径；d： 活塞杆直径） 而在实际应用中，还需加上一个负荷率β。因为油缸所产生的力不会100%用于推或拉，β常选0.8，故公式变为： 推力F1 = 0.8×P×π/4×D2 拉力F2 = 0.8×P×π/4×(D2-d2) 从以上公式可以看出，只要知道油缸内径φD和活塞直径φd 以及压强P(一般为常数)就可以算出该型号油缸所能产生的力。 例如： 常用的标准柱型油压缸的P值均可耐压至140kgf/cm2， 假设：油缸内径D = 100mm活赛杆直径d = 56mm。注意直径的单位计算时需化为cm。 则： 推力F1 = P×πD2/4×0.8 = 140×π×102/4×0.8 ≈ 8796(kgf) 拉力F2 = P×π(D2-d2)/4×0.8 = 140×π(102-5.62)×0.8 ≈ 6037(kgf) 理论出力参照表 单位：kg 缸内径 φ 活塞杆 φ 使用压力 20kgf/cm2 30kgf/cm2 50kgf/cm2 70kgf/cm2 100kgf/cm2 120kgf/cm2 140kgf/cm2 160kgf/cm2 210kgf/cm2 in out in out in out in out in out in out in out in out in out 40 20 188 252 282 378 470 630 658 882 940 1260 1128 1512 1316 1764 1504 2016 1974 2646 50 25 294 392 441 588 435 980 1029 1372 1470 1960 1764 2352 2058 2744 2352 3136 3087 4116 63 30 482 624 723 936 1205 1560 1687 2184 2410 3120 2890 3744 3374 4368 3856 4992 5601 6552 80 40 754 1006 1131 1509 1885 2515 2633 3521 3770 5030 4524 6366 5278 7052 6032 8248 7917 10563 100 50 1178 1570 1767 2356 2946 3927 4124 5498 5891 7854 7069 9425 8247 11100 9425 12566 12370 16493 125 60 1889 2454 2833 3682 4722 6136 6611 8590 9444 12272 11333 14736 13222 17180 15110 19625 19830 25770 150 70 2764 3534 4147 5301 6911 8835 9675 12369 13822 17670 16576 21204 19351 24738 22115 28272 29026 37107 180 80 4084 5089 6126 7634 10210 12724 14295 17813 20241 25447 24505 30536 28589 35626 32674 40715 42884 53439 200 100 4712 6283 7067 9425 11781 15708 16493 21991 23562 31416 28274 37699 32987 43982 37699 50266 49480 65974 250 140 6739 9018 10108 14726 16847 22544 23586 31562 33694 49088 40433 58906 47172 68723 53910 72141 70757 94685 300 180 9048 14137 13572 21206 22620 35343 31667 49480 45239 70686 54187 84823 63335 98960 72382 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