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【實戰】油缸廠家手把手教您液壓油缸選型
做(zuo)漢力(li)達液壓(ya)缸銷售近5年,經常碰到新客戶對油缸型號的(de)選擇(ze)有疑惑。以下(xia)結合書(shu)本(ben)知識(shi)以及(ji)經驗(yan),談談如何(he)選擇(ze)合適的(de)油缸型號,希望對大家有所幫助,如有任何(he)建議(yi)歡迎聯系我(wo)哦。僅(jin)僅(jin)針(zhen)對銷售、采購(gou)做(zuo)初略計算(suan)(suan),如果作為技術人員設計參考,則(ze)需(xu)要更(geng)為嚴謹細致的(de)計算(suan)(suan)。
準備工具:計算器 紙 筆
基本概念:
- 油缸基本參數
缸徑D(缸筒內徑)、桿徑d(活塞桿直徑)、行程S、使用壓力P,安裝方式、安裝尺寸
其中最重要的是缸徑、行程、使用壓力.
缸徑有標準系列可選,使用壓力也是分幾個檔
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2)F = PS
由力的(de)計算公式可知: F = PS(P:壓強; S:受(shou)壓面積—由油缸的(de)缸徑(jing)、桿徑(jing)決定)
舉例:油缸的推力需要達到10噸,即F=10,則P、S有多種組合。
100缸徑油缸,使用壓力打到14MPA時可以達到10噸
80缸徑(jing)油缸,使用壓力打到(dao)21MPA同樣可以(yi)達到(dao)10噸
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第1步:確定系統壓力P
初選液壓工作壓力:
壓力的選擇要根據載荷大小(即F)和設備類型而定。還要考慮執行元件的裝配空間、經濟條件及元件供應情況等的限制。
在載荷一定的情況下,工作壓力低,勢必要要加大執行元件的結構尺寸,對某些設備來說,尺寸要受到限制,從材料消耗角度看也不經濟;反之,壓力選擇得太高,對泵、缸、閥等元件的材質、密封、制造精度也要求很高,必然要提高設備成本。
一般來說,對于固定的尺寸不太受限的設備,壓力可以選低一些,行走機械重在設備壓力要選高一些。
具體選擇參考下表(biao)。
根(gen)據負載選擇液(ye)壓缸的設(she)計壓力:
負載/噸 | 0.5 | 0.5-1 | 1-2 | 2-3 | 3-5 | 5 |
工作壓力/Mpa | 0.1-1 | 1.5-2 | 2.5-3 | 3-4 | 4-5 | 大于5 |
根據主機類(lei)型選擇液壓(ya)執行器的設計壓(ya)力:
主機類型 |
| 設計壓力 |
機床 | 精加工機床,例如磨床 | 0.8-2 |
半精加工機床 | 3-5 | |
龍門刨床 | 2-8 | |
拉床 | 8-10 | |
農機機械(xie)、小型工程機械(xie) |
| 10-16 |
液(ye)壓機、大(da)中型挖掘(jue)機、中型機械(xie)、起重運輸機械(xie) |
| 20-32 |
地質(zhi)機(ji)械、冶金機(ji)械、鐵(tie)路維(wei)護機(ji)械 |
| 25-100 |
第2步:初選缸徑D/桿徑d
選擇好設計壓力后,即P可知的,負載大小F又是可知的,則用公式得出S受力面積,再根據受力面積計算出油缸的缸徑
也可以按照以下表格選擇
練習題
| 公式 | 單位 | 練習題 | ||||||||||||
P 工作壓力 | 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(gang)徑50mm的油缸(gang),需要推動500KG的力量,壓力需要多大? | ||||||||||||
F 活塞桿伸出時的理(li)論推力 | F=PA=P/4*D2*3.1415*106 | F—N P—Mpa (0.098Mpa=1Kg/cm2) D--M | 2,缸徑100mm的4.5Mpa的油缸,是多大的力?(單位N) | ||||||||||||
m 活塞桿(gan)伸(shen)出(chu)時的理(li)論推力 | m=F/g=(P/4*D2*3.1415*106) | G—N m—kg g—9.8N/kg | 3,缸徑(jing)100mm的(de)4.5Mpa的(de)油缸,是多(duo)大的(de)力?(單位(wei)kg) | ||||||||||||
d 活塞桿直徑 | d2 =D2 [($-1)/ $] P≤10,d=0.5D P=12.5~20 ,d=0.56D P>20,d=0.71D
| $液壓(ya)缸的往(wang)復速度比 V2活塞桿伸出速度 V1活塞桿縮入速度 | 4,缸徑100的4.5Mpa的油缸,活塞桿直徑取多少? | ||||||||||||
公稱壓力(Mpa) | 0.63 1.0 1.6 2.5 4.0 6.3 10.0 16.0 25.0 31.5 40.0 |
|
|
練習題解答:
1,缸徑50mm的油缸,需要推動500KG的力量,壓力多大?
P=4*F/(D2*3.1415*106)=(4*500*9.8)/(0.052*3.1415*106)=2.5Mpa
答案:壓力(li)2.5Mpa
2,缸徑100mm的4.5Mpa的油缸,是多大的力?(單位N)
F=PS=P/4* D2*3.1415*106=4.5*(0.1/2)2*3.1415*106
答案:理論推(tui)力(li)為35341牛
3,缸徑100mm的(de)4.5Mpa的(de)油缸,是多大的(de)力(li)?(單位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:理論推力為3.6噸
4,缸(gang)徑100mm的(de)4.5Mpa的(de)油缸(gang),活塞桿直(zhi)徑取多少?
d≤0.5D=0.5*100=50mm
5,8噸力(li),選(xuan)擇多大(da)內徑(jing)多少壓(ya)力(li)的(de)油(you)缸?
F=mg=8*9.8=78.4KN
F=P/4*D2*3.1415*106≈80*103
以下三(san)種方案(an)均可實現8噸(dun)力:
P=16,則(ze)D=0.25m=250mm
P=18,則(ze)D=0.237m≈240mm
P=25,則D=0.20m=200mm
按照選擇原則:
①不要上高壓,一般(ban) ≤21Mpa,原因見(jian)P1/8初選(xuan)液(ye)壓工作壓力,另外參考根據主(zhu)機(ji)類型選(xuan)擇液(ye)壓執(zhi)行器的(de)設計(ji)壓力;
②缸徑要小(xiao),可以降低(di)成本;
③缸筒選標準尺寸
記住公式:
P=4F/ D2
基本單位換算
長度:1毫米=0.1厘米=0.001米
重量(liang):1kg=0.001噸(dun)=2.020462磅(bang)
力:1N=0.109716kgf;9.80665N=1kgf
壓力
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 |
再選桿徑d
1)P≤10,d=0.5D
2)P=12.5~20 ,d=0.56D
3)P>20,d=0.71D
第3:選定行程S
根據(ju)設備或裝置系統總體(ti)設計的要求(qiu),確定(ding)安裝方式(shi)和行程S,具體(ti)確定(ding)原則(ze)如下:
(1)行(xing)(xing)程(cheng)S=實際(ji)最大工作(zuo)行(xing)(xing)程(cheng)Smax+行(xing)(xing)程(cheng)富裕(yu)量△S;
行程富裕△S=行程余(yu)量△S1+行程余(yu)量△S2+行程余(yu)量△S3。
(2)行程富裕量(liang)△S的確定原則(ze)
一般條件下應綜合考(kao)慮(lv):系(xi)統(tong)結構安裝尺(chi)寸的制造誤差需要的行(xing)程余(yu)量(liang)△S1、液壓缸實際工作(zuo)時(shi)在行(xing)程始(shi)點可(ke)能(neng)(neng)需要的行(xing)程余(yu)量(liang)△S2和終點可(ke)能(neng)(neng)需要的行(xing)程余(yu)量(liang)△S3(注意液壓缸有(you)緩沖功能(neng)(neng)要求(qiu)時(shi):行(xing)程富裕量(liang)△S的大小(xiao)對(dui)緩沖功能(neng)(neng)將會產生直接的影響,建(jian)議盡可(ke)能(neng)(neng)減小(xiao)行(xing)程富裕量(liang)△S);
(3)對長行(xing)程(超出本(ben)產品樣本(ben)各(ge)系列允許(xu)的(de)最長行(xing)程)或特定(ding)工(gong)況(kuang)(kuang)的(de)液(ye)(ye)壓缸(gang)需針(zhen)對其(qi)具體工(gong)況(kuang)(kuang)(負載特性、安裝方式等(deng))進行(xing)液(ye)(ye)壓缸(gang)穩定(ding)性的(de)校核。
(4)對超短行程(cheng)(超出漢力達液壓樣本各系列某(mou)些安裝方式許可(ke)的(de)最(zui)短行程(cheng))的(de)液壓缸
第4:選定安裝方式
油缸安裝方式,即油缸與設備以什么形式相連接。確定了安裝方式后,再確定安裝尺寸。
★ 安裝方式的確定原則
(1)法蘭安裝
適合于(yu)液壓缸(gang)工作(zuo)(zuo)過程中(zhong)(zhong)固(gu)定(ding)(ding)式安(an)(an)裝(zhuang)(zhuang),其作(zuo)(zuo)用(yong)力(li)(li)與支承中(zhong)(zhong)心處于(yu)同一(yi)軸線的工況;其安(an)(an)裝(zhuang)(zhuang)方式選(xuan)擇位置有端(duan)部(bu)、中(zhong)(zhong)部(bu)或尾(wei)(wei)部(bu)三種(zhong),如何(he)選(xuan)擇取決作(zuo)(zuo)用(yong)于(yu)負載(zai)的主要(yao)作(zuo)(zuo)用(yong)力(li)(li)對(dui)活塞桿造成壓縮(suo)(推)應力(li)(li)、還是拉伸(shen)(拉)應力(li)(li),一(yi)般壓縮(suo)(推)應力(li)(li)采用(yong)尾(wei)(wei)部(bu)、中(zhong)(zhong)部(bu)法(fa)蘭(lan)安(an)(an)裝(zhuang)(zhuang),拉伸(shen)(拉)應力(li)(li)采用(yong)端(duan)部(bu)、中(zhong)(zhong)部(bu)法(fa)蘭(lan)安(an)(an)裝(zhuang)(zhuang),確定(ding)(ding)采用(yong)端(duan)部(bu)、中(zhong)(zhong)部(bu)或尾(wei)(wei)部(bu)法(fa)蘭(lan)安(an)(an)裝(zhuang)(zhuang)需同時結(jie)合系統總體(ti)結(jie)構設計要(yao)求(qiu)和長行(xing)程壓縮(suo)(推)力(li)(li)工況的液壓缸(gang)彎(wan)曲(qu)穩定(ding)(ding)性確定(ding)(ding)。
(2)鉸支安裝
分為尾(wei)部單(dan)(雙)耳環安裝和(he)端部、中(zhong)部或尾(wei)部耳軸安裝,適合于液壓(ya)缸工(gong)作過程中(zhong)其(qi)作用力使(shi)在其(qi)中(zhong)被移(yi)動(dong)的(de)(de)(de)機器(qi)構(gou)(gou)件(jian)沿同一運(yun)動(dong)平面(mian)呈曲線運(yun)動(dong)路(lu)徑的(de)(de)(de)工(gong)況;當帶(dai)動(dong)機器(qi)構(gou)(gou)件(jian)進行角度(du)(du)作業時,其(qi)實現轉動(dong)力矩的(de)(de)(de)作用力和(he)機器(qi)連桿機構(gou)(gou)的(de)(de)(de)杠桿臂(bei)與鉸支安裝所(suo)產生的(de)(de)(de)力的(de)(de)(de)角度(du)(du)成比例。
a)尾部單(雙)耳(er)環安(an)裝(zhuang)
尾部單耳(er)環
尾部雙耳環
尾(wei)部單耳環安(an)裝(zhuang)(zhuang)是鉸支(zhi)安(an)裝(zhuang)(zhuang)工況中最(zui)常用的(de)一種安(an)裝(zhuang)(zhuang)方式,適合(he)于活塞(sai)桿(gan)端工作過程中沿同一運動平(ping)面(mian)(mian)(mian)呈曲線運動時,活塞(sai)桿(gan)將(jiang)沿一個實際運動平(ping)面(mian)(mian)(mian)兩側不(bu)超過3°的(de)路徑工況或(huo)結構設計需要的(de)單耳環安(an)裝(zhuang)(zhuang)工況;此(ci)時可以采用尾(wei)部和桿(gan)端球面(mian)(mian)(mian)軸承(cheng)安(an)裝(zhuang)(zhuang),但應注(zhu)意球面(mian)(mian)(mian)軸承(cheng)安(an)裝(zhuang)(zhuang)允許承(cheng)受(shou)的(de)壓力載(zai)荷。
尾部(bu)雙耳(er)環安裝適合于活塞桿(gan)(gan)端工(gong)作過程中(zhong)沿同一運(yun)動平(ping)面(mian)呈(cheng)曲線運(yun)動路徑的(de)工(gong)況(kuang);它可以在(zai)同一運(yun)動平(ping)面(mian)任(ren)意角度使(shi)用,在(zai)長行程推(tui)力工(gong)況(kuang)必須充分考慮活塞桿(gan)(gan)由于缸的(de)“折(zhe)力”作用而引起的(de)側向載荷(he)導致縱彎。
- 端部、中部或尾部耳軸安裝
中間耳軸安裝
端部耳軸安裝
中部(bu)固定耳(er)軸(zhou)安(an)裝(zhuang)(zhuang)是耳(er)軸(zhou)安(an)裝(zhuang)(zhuang)最(zui)常(chang)用(yong)的(de)(de)安(an)裝(zhuang)(zhuang)方(fang)式,耳(er)軸(zhou)的(de)(de)位(wei)(wei)置可(ke)(ke)以布(bu)置成使缸體的(de)(de)重量平(ping)衡(heng)或(huo)在端部(bu)與尾部(bu)之間的(de)(de)任意位(wei)(wei)置以適應(ying)(ying)多種用(yong)途的(de)(de)需要。耳(er)軸(zhou)銷(xiao)僅針對剪切載荷設計而不(bu)應(ying)(ying)承(cheng)(cheng)受彎曲應(ying)(ying)力(li),應(ying)(ying)采用(yong)同(tong)耳(er)軸(zhou)一樣(yang)長、帶有(you)支承(cheng)(cheng)軸(zhou)承(cheng)(cheng)的(de)(de)剛性安(an)裝(zhuang)(zhuang)支承(cheng)(cheng)座進(jin)行安(an)裝(zhuang)(zhuang),安(an)裝(zhuang)(zhuang)時(shi)支承(cheng)(cheng)軸(zhou)承(cheng)(cheng)應(ying)(ying)盡可(ke)(ke)能(neng)靠近耳(er)軸(zhou)軸(zhou)肩(jian)端面,以便將彎曲應(ying)(ying)力(li)降至最(zui)小(xiao)。
c) 尾部(bu)耳軸安裝與尾部(bu)雙(shuang)耳環安裝工(gong)況(kuang)相(xiang)近,選擇方法同上。
d) 端部(bu)(bu)耳軸安(an)(an)裝(zhuang)適合于比尾端或中部(bu)(bu)位置采用鉸(jiao)支點的(de)(de)(de)缸更小桿徑的(de)(de)(de)液壓(ya)缸,對長行(xing)(xing)程端部(bu)(bu)耳軸安(an)(an)裝(zhuang)的(de)(de)(de)缸必(bi)須(xu)考慮液壓(ya)缸懸垂重量(liang)的(de)(de)(de)影(ying)響。為保證支承軸承的(de)(de)(de)有效(xiao)承載,建議該(gai)種安(an)(an)裝(zhuang)的(de)(de)(de)液壓(ya)缸行(xing)(xing)程控制在(zai)缸徑的(de)(de)(de)5倍以內。
(3)腳架安裝
前后(hou)腳(jiao)座
中間腳座
適(shi)(shi)合于液壓缸工作過(guo)程中(zhong)固(gu)定式(shi)安(an)(an)裝(zhuang),其(qi)安(an)(an)裝(zhuang)平面(mian)與缸的(de)(de)(de)中(zhong)心軸線不處于同一平面(mian)的(de)(de)(de)工況,因此(ci)當液壓缸對負載(zai)施(shi)加作用力時(shi),腳架安(an)(an)裝(zhuang)的(de)(de)(de)缸將(jiang)產(chan)生一個(ge)翻(fan)轉(zhuan)力矩(ju),如液壓缸沒(mei)有(you)很好與它所安(an)(an)裝(zhuang)的(de)(de)(de)構件固(gu)定或負載(zai)沒(mei)有(you)進行合適(shi)(shi)的(de)(de)(de)導向,則翻(fan)轉(zhuan)力矩(ju)將(jiang)對活塞(sai)桿產(chan)生較大的(de)(de)(de)側(ce)向載(zai)荷,選(xuan)(xuan)擇(ze)該類安(an)(an)裝(zhuang)時(shi)必須對所安(an)(an)裝(zhuang)的(de)(de)(de)構件進行很好的(de)(de)(de)定位(wei)、緊(jin)固(gu)和(he)對負載(zai)進行合適(shi)(shi)的(de)(de)(de)導向,其(qi)安(an)(an)裝(zhuang)方式(shi)選(xuan)(xuan)擇(ze)位(wei)置有(you)端部(bu)和(he)側(ce)面(mian)腳架安(an)(an)裝(zhuang)兩(liang)種。
第5:端位緩沖的選擇
下列工況應考慮(lv)選擇兩端位緩(huan)沖(chong)(chong)或(huo)一端緩(huan)沖(chong)(chong):
(1)液(ye)壓(ya)缸(gang)活塞全行程運行,其往返動(dong)行速度大于100mm/s的工況,應選(xuan)擇兩端緩沖。
(2)液(ye)壓缸活塞單向(xiang)往(wang)(返)速度大(da)于(yu)100mm/s且運行至行程端位的工況,應(ying)選(xuan)擇一端或兩端緩沖(chong)。
(3)其他特定工況(kuang)。
第6:油口類型與通徑選擇
(1)油口類型:
內螺紋式(shi)(shi)、法蘭式(shi)(shi)及其(qi)他(ta)特殊型(xing)式(shi)(shi),其(qi)選擇(ze)由系統(tong)中連(lian)接(jie)管路的(de)接(jie)管方式(shi)(shi)確定。
(2)油口通徑選擇原(yuan)則(ze):
在系統與液壓(ya)缸的(de)連(lian)接管路中(zhong)介質流量已知條件下,通(tong)過油(you)口的(de)介質流速一般不大于5mm/s,同(tong)時注意速比的(de)因素,確定油(you)口通(tong)徑。
第7:特定工況對條件選擇
(1)工作介質
正常介質(zhi)為礦(kuang)物油,其他介質(zhi)必(bi)須注意其對密封(feng)系統(tong)、各部件(jian)材料特(te)性等條件(jian)的影響。
推薦采(cai)用32#和46#抗磨(mo)液(ye)(ye)壓油(you)。最適宜的油(you)溫為20~55℃,當油(you)溫低于15℃或大于70℃時禁止運行,為調(diao)節(jie)油(you)溫可事(shi)先(xian)加熱或冷卻。液(ye)(ye)壓油(you)一般(ban)使(shi)用1~6個(ge)月應更換(huan)一次,并清(qing)洗油(you)箱(xiang),去(qu)除污垢塵埃。液(ye)(ye)壓傳(chuan)動(dong)最忌諱油(you)液(ye)(ye)變(bian)臟變(bian)質,否則(ze)塵埃糊在吸油(you)過濾(lv)器(qi)上,產(chan)生噪音加劇,使(shi)油(you)泵壽(shou)命(ming)降低,所以(yi)要經常保(bao)持油(you)液(ye)(ye)潔凈。
(2)環境或介(jie)質溫度
正(zheng)常工作介質(zhi)溫度為-20℃至+80℃,超出該(gai)工作溫度必須注意其對密封系(xi)統、各(ge)部件(jian)材料特(te)性及冷卻系(xi)統設(she)置等條件(jian)的影響。
(3)高運行精度
對伺服或其他如中高壓以上具(ju)有低(di)啟動壓力要求的液(ye)壓缸,必(bi)須注意其對密封系統、各部(bu)件材料特性(xing)及(ji)細(xi)節設計等條件的影響。
(4)零泄漏
對具有(you)特定保(bao)壓要求(qiu)的液(ye)壓缸,必須注意其對密封系統(tong)、各(ge)部件材料(liao)特性等條(tiao)件的影響。
(5)工(gong)作的壓力、速度(du),工(gong)況如
a) 中低壓系統、活(huo)塞(sai)往返速度≥70~80mm/s
b) 中(zhong)高壓、高壓系統(tong)、活(huo)塞往返(fan)速度(du)≥100~120mm/s
必須注意對密封系統、各(ge)部(bu)件材(cai)料特(te)性、聯結結構及配合精度等條(tiao)件的(de)影響(xiang)。
(6)高頻振動的工作(zuo)環(huan)境:必須注(zhu)意其對(dui)各部件(jian)材料特性、聯結結構及細節設(she)計等因(yin)素的影響。
(7)低溫(wen)結冰或(huo)污染的工作環境(jing),工況如(ru)
1)高粉塵等環境;
2)水淋、酸霧或鹽霧等環境。
必(bi)須注意(yi)其對密封(feng)系統(tong)、各(ge)部(bu)件材(cai)料特性、活(huo)塞桿的(de)表(biao)面處理及產品的(de)防護等條件的(de)影(ying)響。
第8:密封件品質的選擇
情(qing)況(kuang)一、無特(te)定工況(kuang)、特(te)定品質要求,依(yi)本公(gong)司(si)標準密封系(xi)統采用,必(bi)要詳(xiang)情(qing)可與(yu)本公(gong)司(si)銷(xiao)售(shou)顧問(wen)( 3152944 3555444)垂詢;
情況二、有如前所述的(de)特定(ding)(ding)工(gong)況、無指定(ding)(ding)品質要(yao)求,依本(ben)公(gong)司特定(ding)(ding)密封(feng)系統(tong)采用(yong);
情況三、有如前所述(shu)的特定工況、有指定品質(zhi)要求,建(jian)議密封系(xi)統(tong)由本公司專業工程師推薦采用;
情(qing)況四(si)、液壓缸的密封(feng)系(xi)統(tong)失效后果嚴重(如影(ying)響(xiang)安全、不易更換(huan)、經(jing)濟損失大等),建議密封(feng)系(xi)統(tong)由本公司(si)專業工程師推薦;
情況五、對配套出口的(de)(de)液壓缸密封系統,建議由(you)本公(gong)司專業工程師(shi)依據工況推薦采用(yong)互換性好(hao)、易采購(gou)的(de)(de)知名密封品質。
第9:其它特性的選擇
(1)排氣閥
根據液壓缸(gang)的(de)工(gong)作位置狀態,其正(zheng)常設(she)置在(zai)兩腔(qiang)端部腔(qiang)內空(kong)氣(qi)最終淤積(ji)的(de)最高點(dian)位置,空(kong)氣(qi)排盡后可(ke)防止(zhi)爬(pa)行、保護密封,同時可(ke)減(jian)緩油(you)液的(de)變質。
(2)泄漏油口
在(zai)(zai)嚴禁油(you)液(ye)外泄的(de)工作(zuo)環境(jing)中(zhong),由于液(ye)壓(ya)缸行程(cheng)長(chang)或某些工況(kuang),致使其往返工作(zuo)過(guo)程(cheng)中(zhong)油(you)液(ye)在(zai)(zai)防塵圈背后淤積,防止(zhi)長(chang)時(shi)間(jian)工作(zuo)后外泄,而必須在(zai)(zai)油(you)液(ye)淤積的(de)位置(zhi)(zhi)設(she)置(zhi)(zhi)泄漏口。
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