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【實戰】油缸廠家手把手教您液壓油缸選型
做漢(han)力達液壓缸(gang)銷售(shou)近5年,經常碰到新(xin)客戶對油缸(gang)型號的選(xuan)擇有(you)疑惑。以下結合書本知(zhi)識(shi)以及經驗,談(tan)談(tan)如何(he)(he)選(xuan)擇合適(shi)的油缸(gang)型號,希望(wang)對大家有(you)所幫助(zhu),如有(you)任何(he)(he)建議歡迎聯系我哦。僅僅針對銷售(shou)、采(cai)購做初略(lve)計(ji)算,如果作為(wei)技(ji)術人員設計(ji)參考(kao),則需要更為(wei)嚴謹細致(zhi)的計(ji)算。
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
由力的計算(suan)公式可知(zhi): F = PS(P:壓(ya)強(qiang); S:受(shou)壓(ya)面(mian)積—由油缸的缸徑、桿徑決(jue)定(ding))
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(gang)(gang)徑油缸(gang)(gang),使用壓(ya)力打到(dao)21MPA同樣可以達到(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(xuan)擇參考下表。
根(gen)據負載選擇(ze)液壓(ya)缸的設計(ji)壓(ya)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(zhu)機類型選(xuan)擇液壓執(zhi)行器的設計壓力:
主機類型 |
| 設計壓力 |
機床 | 精(jing)加(jia)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(ji)機(ji)械、小型工程(cheng)機(ji)械 |
| 10-16 |
液(ye)壓機、大(da)中型(xing)挖掘機、中型(xing)機械、起重運(yun)輸機械 |
| 20-32 |
地質機(ji)械(xie)、冶金機(ji)械(xie)、鐵(tie)路維護機(ji)械(xie) |
| 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(dong)500KG的力量,壓力需要多大? | ||||||||||||
F 活塞桿伸出時的理論推力(li) | F=PA=P/4*D2*3.1415*106 | F—N P—Mpa (0.098Mpa=1Kg/cm2) D--M | 2,缸(gang)徑(jing)100mm的4.5Mpa的油缸(gang),是多大的力?(單位N) | ||||||||||||
m 活塞桿伸(shen)出時的理論推力(li) | m=F/g=(P/4*D2*3.1415*106) | G—N m—kg g—9.8N/kg | 3,缸徑100mm的4.5Mpa的油缸,是多大的力?(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
| $液壓缸的(de)往復速度比 V2活塞桿伸出速度 V1活塞桿縮入速度 | 4,缸(gang)徑100的4.5Mpa的油缸(gang),活(huo)塞桿直(zhi)徑取多(duo)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(da)案(an):壓力2.5Mpa
2,缸(gang)徑100mm的4.5Mpa的油缸(gang),是多(duo)大的力(li)?(單(dan)位N)
F=PS=P/4* D2*3.1415*106=4.5*(0.1/2)2*3.1415*106
答案:理論推力為(wei)35341牛
3,缸徑(jing)100mm的4.5Mpa的油缸,是多大的力?(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(lun)推力為3.6噸(dun)
4,缸徑(jing)100mm的4.5Mpa的油缸,活塞桿直徑(jing)取多少(shao)?
d≤0.5D=0.5*100=50mm
5,8噸(dun)力,選擇(ze)多大內徑多少壓力的(de)油(you)缸?
F=mg=8*9.8=78.4KN
F=P/4*D2*3.1415*106≈80*103
以下三種方案均可實(shi)現8噸(dun)力(li):
P=16,則(ze)D=0.25m=250mm
P=18,則(ze)D=0.237m≈240mm
P=25,則(ze)D=0.20m=200mm
按照選擇原則:
①不(bu)要上高壓(ya)(ya),一般(ban) ≤21Mpa,原因見P1/8初選液(ye)壓(ya)(ya)工作壓(ya)(ya)力(li),另外參(can)考根據(ju)主機類型選擇液(ye)壓(ya)(ya)執行器的設計壓(ya)(ya)力(li);
②缸(gang)徑要(yao)小,可(ke)以降低成本;
③缸筒選標準尺寸
記住公式:
P=4F/ D2
基本單位換算
長(chang)度:1毫米(mi)=0.1厘米(mi)=0.001米(mi)
重量:1kg=0.001噸=2.020462磅
力(li):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(gen)據設備或裝置系統(tong)總體設計的要求(qiu),確定安裝方式和行(xing)程(cheng)S,具體確定原則如(ru)下:
(1)行程S=實際最大工作行程Smax+行程富裕量△S;
行程(cheng)富裕△S=行程(cheng)余(yu)量△S1+行程(cheng)余(yu)量△S2+行程(cheng)余(yu)量△S3。
(2)行程富裕(yu)量(liang)△S的確定原則
一般條件(jian)下(xia)應綜合考慮:系(xi)統結構安裝尺寸的(de)制造誤差(cha)需要(yao)的(de)行(xing)程(cheng)余(yu)量△S1、液(ye)壓缸(gang)實際工作時(shi)在行(xing)程(cheng)始點可能需要(yao)的(de)行(xing)程(cheng)余(yu)量△S2和終點可能需要(yao)的(de)行(xing)程(cheng)余(yu)量△S3(注意(yi)液(ye)壓缸(gang)有緩(huan)沖功能要(yao)求時(shi):行(xing)程(cheng)富裕(yu)量△S的(de)大小對緩(huan)沖功能將會(hui)產生直接的(de)影響,建議盡可能減(jian)小行(xing)程(cheng)富裕(yu)量△S);
(3)對長行程(cheng)(超出(chu)本產品樣本各系列(lie)允(yun)許的最長行程(cheng))或(huo)特(te)定(ding)工況的液(ye)壓(ya)缸(gang)(gang)需針對其(qi)具體(ti)工況(負載特(te)性、安裝方(fang)式等)進行液(ye)壓(ya)缸(gang)(gang)穩定(ding)性的校(xiao)核。
(4)對超短行程(cheng)(超出漢力達(da)液(ye)壓樣本各系(xi)列某些安裝方(fang)式許可的最短行程(cheng))的液(ye)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(shi)合于液壓(ya)(ya)缸工作過程中(zhong)(zhong)(zhong)固定式(shi)安(an)(an)裝(zhuang)(zhuang),其(qi)作用力(li)(li)與(yu)支承中(zhong)(zhong)(zhong)心處于同一軸(zhou)線的(de)工況;其(qi)安(an)(an)裝(zhuang)(zhuang)方式(shi)選擇(ze)位置有端部(bu)(bu)、中(zhong)(zhong)(zhong)部(bu)(bu)或(huo)尾(wei)部(bu)(bu)三種,如何選擇(ze)取(qu)決作用于負載的(de)主要作用力(li)(li)對活塞桿造成壓(ya)(ya)縮(suo)(推(tui))應力(li)(li)、還是拉(la)(la)伸(拉(la)(la))應力(li)(li),一般(ban)壓(ya)(ya)縮(suo)(推(tui))應力(li)(li)采用尾(wei)部(bu)(bu)、中(zhong)(zhong)(zhong)部(bu)(bu)法蘭(lan)安(an)(an)裝(zhuang)(zhuang),拉(la)(la)伸(拉(la)(la))應力(li)(li)采用端部(bu)(bu)、中(zhong)(zhong)(zhong)部(bu)(bu)法蘭(lan)安(an)(an)裝(zhuang)(zhuang),確定采用端部(bu)(bu)、中(zhong)(zhong)(zhong)部(bu)(bu)或(huo)尾(wei)部(bu)(bu)法蘭(lan)安(an)(an)裝(zhuang)(zhuang)需同時結合系統總(zong)體結構設計要求和長(chang)行(xing)程壓(ya)(ya)縮(suo)(推(tui))力(li)(li)工況的(de)液壓(ya)(ya)缸彎曲穩(wen)定性確定。
(2)鉸支安裝
分為尾部(bu)單(雙)耳(er)環安裝和端部(bu)、中(zhong)(zhong)部(bu)或尾部(bu)耳(er)軸安裝,適合于液壓缸(gang)工(gong)作過(guo)程中(zhong)(zhong)其(qi)作用(yong)力(li)使在其(qi)中(zhong)(zhong)被移動(dong)(dong)的(de)機(ji)器構(gou)件(jian)沿同一(yi)運動(dong)(dong)平面呈曲線運動(dong)(dong)路(lu)徑的(de)工(gong)況;當帶動(dong)(dong)機(ji)器構(gou)件(jian)進行角度作業時,其(qi)實現轉動(dong)(dong)力(li)矩的(de)作用(yong)力(li)和機(ji)器連(lian)桿機(ji)構(gou)的(de)杠桿臂與鉸支安裝所產生的(de)力(li)的(de)角度成比例。
a)尾部單(雙)耳環安裝
尾部單(dan)耳環(huan)
尾部(bu)雙耳(er)環
尾(wei)部單耳(er)環安(an)(an)裝(zhuang)是鉸支安(an)(an)裝(zhuang)工(gong)況(kuang)(kuang)中最常用(yong)的(de)一(yi)(yi)種(zhong)安(an)(an)裝(zhuang)方(fang)式,適(shi)合于(yu)活(huo)塞桿(gan)端工(gong)作過程中沿同一(yi)(yi)運(yun)(yun)動平面(mian)(mian)呈曲(qu)線運(yun)(yun)動時(shi),活(huo)塞桿(gan)將(jiang)沿一(yi)(yi)個實際(ji)運(yun)(yun)動平面(mian)(mian)兩側不超過3°的(de)路(lu)徑(jing)工(gong)況(kuang)(kuang)或結構設計需要的(de)單耳(er)環安(an)(an)裝(zhuang)工(gong)況(kuang)(kuang);此(ci)時(shi)可以采用(yong)尾(wei)部和桿(gan)端球(qiu)面(mian)(mian)軸承安(an)(an)裝(zhuang),但應注意球(qiu)面(mian)(mian)軸承安(an)(an)裝(zhuang)允許承受的(de)壓力載(zai)荷。
尾部雙耳(er)環安(an)裝適合于活塞桿端工作過(guo)程中沿(yan)同一運動(dong)平(ping)面呈曲線運動(dong)路(lu)徑的(de)工況;它可以(yi)在同一運動(dong)平(ping)面任意角度(du)使(shi)用,在長行程推力(li)工況必(bi)須充分(fen)考慮活塞桿由(you)于缸(gang)的(de)“折(zhe)力(li)”作用而引起的(de)側向載荷導致縱彎(wan)。
- 端部、中部或尾部耳軸安裝
中間耳軸安裝
端(duan)部耳軸安裝
中部固(gu)定耳(er)軸安裝是耳(er)軸安裝最(zui)常用(yong)的(de)(de)安裝方(fang)式,耳(er)軸的(de)(de)位置(zhi)可以(yi)布置(zhi)成(cheng)使缸(gang)體的(de)(de)重量平衡或在端(duan)部與(yu)尾(wei)部之間的(de)(de)任意位置(zhi)以(yi)適應(ying)(ying)多(duo)種用(yong)途的(de)(de)需要。耳(er)軸銷僅針對剪切載荷設計(ji)而不應(ying)(ying)承(cheng)(cheng)受(shou)彎(wan)曲應(ying)(ying)力(li),應(ying)(ying)采用(yong)同耳(er)軸一樣長、帶(dai)有支承(cheng)(cheng)軸承(cheng)(cheng)的(de)(de)剛(gang)性安裝支承(cheng)(cheng)座(zuo)進行安裝,安裝時支承(cheng)(cheng)軸承(cheng)(cheng)應(ying)(ying)盡(jin)可能靠近耳(er)軸軸肩端(duan)面,以(yi)便(bian)將彎(wan)曲應(ying)(ying)力(li)降至最(zui)小。
c) 尾部(bu)耳軸(zhou)安(an)裝(zhuang)與尾部(bu)雙耳環安(an)裝(zhuang)工況相近,選擇方法(fa)同上。
d) 端(duan)部耳(er)軸(zhou)安(an)(an)裝適合于比尾端(duan)或中部位置(zhi)采用鉸支點(dian)的(de)缸(gang)(gang)更小桿徑(jing)的(de)液(ye)壓缸(gang)(gang),對長(chang)行(xing)程(cheng)端(duan)部耳(er)軸(zhou)安(an)(an)裝的(de)缸(gang)(gang)必須考慮液(ye)壓缸(gang)(gang)懸垂重量的(de)影響。為保證支承軸(zhou)承的(de)有效承載,建(jian)議(yi)該種安(an)(an)裝的(de)液(ye)壓缸(gang)(gang)行(xing)程(cheng)控制在(zai)缸(gang)(gang)徑(jing)的(de)5倍以內。
(3)腳架安裝
前后(hou)腳(jiao)座(zuo)
中間腳座
適合(he)于液(ye)壓缸(gang)工(gong)作過程中固定(ding)(ding)式(shi)安(an)(an)裝(zhuang),其安(an)(an)裝(zhuang)平面(mian)與缸(gang)的(de)(de)(de)中心(xin)軸線不(bu)處于同一平面(mian)的(de)(de)(de)工(gong)況,因此當液(ye)壓缸(gang)對負(fu)載(zai)施加作用力時,腳(jiao)架(jia)安(an)(an)裝(zhuang)的(de)(de)(de)缸(gang)將(jiang)產(chan)生(sheng)一個翻轉(zhuan)(zhuan)力矩(ju),如液(ye)壓缸(gang)沒有很好與它所安(an)(an)裝(zhuang)的(de)(de)(de)構(gou)件(jian)固定(ding)(ding)或負(fu)載(zai)沒有進行合(he)適的(de)(de)(de)導(dao)向,則翻轉(zhuan)(zhuan)力矩(ju)將(jiang)對活塞桿(gan)產(chan)生(sheng)較(jiao)大的(de)(de)(de)側(ce)向載(zai)荷,選(xuan)擇該類(lei)安(an)(an)裝(zhuang)時必須(xu)對所安(an)(an)裝(zhuang)的(de)(de)(de)構(gou)件(jian)進行很好的(de)(de)(de)定(ding)(ding)位(wei)、緊固和對負(fu)載(zai)進行合(he)適的(de)(de)(de)導(dao)向,其安(an)(an)裝(zhuang)方式(shi)選(xuan)擇位(wei)置有端部(bu)和側(ce)面(mian)腳(jiao)架(jia)安(an)(an)裝(zhuang)兩種。
第5:端位緩沖的選擇
下列(lie)工況應考慮選擇兩端(duan)位緩沖(chong)或一端(duan)緩沖(chong):
(1)液壓缸(gang)活塞全行程運行,其(qi)往(wang)返動行速(su)度大(da)于100mm/s的工況,應選擇兩端(duan)緩沖。
(2)液壓缸活塞單(dan)向往(返)速度大于100mm/s且運行至(zhi)行程端位的工(gong)況,應(ying)選擇一(yi)端或兩端緩沖(chong)。
(3)其他特定(ding)工況。
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(ji)其他特(te)殊型式(shi)(shi),其選(xuan)擇(ze)由系統中(zhong)連接管路(lu)的接管方(fang)式(shi)(shi)確定。
(2)油口通徑(jing)選擇原則:
在系(xi)統與(yu)液(ye)壓缸的連接管路中介質流量已知條件下(xia),通過(guo)油口的介質流速一(yi)般不大(da)于5mm/s,同(tong)時注(zhu)意速比的因素(su),確定油口通徑。
第7:特定工況對條件選擇
(1)工作介質
正(zheng)常(chang)介(jie)質為(wei)礦物油,其他介(jie)質必須注意(yi)其對(dui)密封(feng)系(xi)統(tong)、各部件(jian)材料(liao)特性等(deng)條(tiao)件(jian)的影響。
推(tui)薦采用32#和46#抗磨液壓油(you)(you)(you)。最(zui)適宜的(de)油(you)(you)(you)溫為20~55℃,當油(you)(you)(you)溫低于(yu)15℃或大(da)于(yu)70℃時禁止運行,為調節(jie)油(you)(you)(you)溫可事先加熱或冷卻(que)。液壓油(you)(you)(you)一(yi)(yi)般使用1~6個月應更換(huan)一(yi)(yi)次,并清洗油(you)(you)(you)箱,去除污垢(gou)塵埃(ai)。液壓傳動最(zui)忌諱(hui)油(you)(you)(you)液變臟變質,否(fou)則塵埃(ai)糊在吸油(you)(you)(you)過濾器上(shang),產(chan)生噪(zao)音加劇,使油(you)(you)(you)泵壽命降低,所(suo)以要經常保持油(you)(you)(you)液潔凈。
(2)環境(jing)或(huo)介(jie)質溫度
正常工(gong)作介質溫度為-20℃至+80℃,超出該(gai)工(gong)作溫度必須注意其對密封系統、各部件材料特性及冷卻系統設置等條件的影響(xiang)。
(3)高運行精度
對伺服或其(qi)他(ta)如中(zhong)高(gao)壓(ya)(ya)以上(shang)具有低啟動壓(ya)(ya)力要求的液壓(ya)(ya)缸,必(bi)須注(zhu)意其(qi)對密封系統、各部件(jian)材料(liao)特性及細節設(she)計等條件(jian)的影響。
(4)零泄漏
對具有特定(ding)保壓要(yao)求的液(ye)壓缸,必須注意其(qi)對密封(feng)系(xi)統、各(ge)部(bu)件材料特性等(deng)條件的影(ying)響。
(5)工作的壓(ya)力、速度,工況(kuang)如
a) 中(zhong)低壓(ya)系統、活(huo)塞往返速度≥70~80mm/s
b) 中高(gao)壓(ya)、高(gao)壓(ya)系(xi)統、活塞往返(fan)速度≥100~120mm/s
必(bi)須注意(yi)對密封系統、各部件(jian)材料(liao)特性、聯結結構及配合(he)精度(du)等條(tiao)件(jian)的影響。
(6)高頻振(zhen)動的工(gong)作環境:必須注意其對(dui)各部件材料特性、聯結(jie)結(jie)構及細節設(she)計等因素的影響。
(7)低溫結冰或污(wu)染(ran)的工作環(huan)境(jing),工況如
1)高粉塵等環境;
2)水(shui)淋、酸霧或(huo)鹽霧等環境(jing)。
必須(xu)注意(yi)其對(dui)密(mi)封系統、各部件(jian)材料特性、活塞桿的表面處理及產品的防護(hu)等(deng)條(tiao)件(jian)的影響。
第8:密封件品質的選擇
情況一、無特定工況、特定品質(zhi)要求(qiu),依本(ben)公(gong)司(si)標(biao)準密封系(xi)統采用,必(bi)要詳(xiang)情可與本(ben)公(gong)司(si)銷售顧問( 3152944 3555444)垂詢;
情況二、有如前所(suo)述的(de)特(te)定工況、無指定品質(zhi)要求,依本公(gong)司特(te)定密封系(xi)統采(cai)用(yong);
情況三(san)、有如前所述的特定工況、有指(zhi)定品質要求,建議密封系統由本公(gong)司專業(ye)工程師推薦采(cai)用;
情況(kuang)四、液(ye)壓缸的密(mi)封(feng)系(xi)統失效后果嚴(yan)重(如(ru)影響安全、不易更換、經濟損(sun)失大等),建議(yi)密(mi)封(feng)系(xi)統由本公司專業工程師推薦;
情(qing)況五(wu)、對配套出口的液壓缸密封(feng)系統,建議由本公司專業工(gong)程師依(yi)據工(gong)況推薦采用互換性好(hao)、易(yi)采購的知名密封(feng)品質。
第9:其它特性的選擇
(1)排氣閥
根(gen)據液壓缸的工作位(wei)置(zhi)(zhi)狀態,其正常(chang)設置(zhi)(zhi)在兩腔端(duan)部(bu)腔內空氣(qi)最終淤積的最高點(dian)位(wei)置(zhi)(zhi),空氣(qi)排盡后可(ke)防止爬行、保護密封,同時(shi)可(ke)減緩油液的變質。
(2)泄漏油口
在嚴禁油液(ye)外泄(xie)(xie)(xie)的(de)工(gong)作環境中,由于(yu)液(ye)壓缸行程長或某些工(gong)況,致使其往(wang)返工(gong)作過程中油液(ye)在防塵圈背后淤(yu)積,防止長時間工(gong)作后外泄(xie)(xie)(xie),而必須(xu)在油液(ye)淤(yu)積的(de)位(wei)置設置泄(xie)(xie)(xie)漏口。
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