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液压缸受力、压力、缸径关系,如何选型?

2021-11-09 by Jun Tai


液压缸受力、压力、缸径关系,如何选型?


液压缸的关键参数


1.受力


液压缸要推动负载,需要液压系统给它一定的力,即受力。液压缸的受力分为推力和拉力。


推力是指活塞杆伸出时的油液压力,拉力是指活塞杆退回时的油液压力。 


2.缸径


在液压系统中,我们要考虑的是与油液接触的零部件的有效面积,即活塞面积,即需确定缸径的大小。


3.压力


液压缸是液压系统的执行元件,只有在液压系统提供压力源后液压缸才产生运动。


受力、压力与缸径的关系


1.受力


当活塞杆伸出时,液压油作用的有效面积为油缸的截面积。


推力F1=压力×油缸截面积  


         =P*π(D/2)2


         =P*π/4* D2  (D为液压缸内径)

当活塞杆退回时,液压油作用的有效面积为:油缸截面积-活塞杆截面积。


拉力F2=压力*有效面积

         =P*π[(D/2)2 -(d/2)2 ]


         =P*π/4*(D2 -d2 ) (D 为液压缸内径,d为活塞杆直径。)




在实际应用中,因为液压缸所产生的压力不会100%用于推或者拉,还需要加上一个负荷率β,一般β选0.8,所以公式调整为:推力F1=0.8*P*π/4*D2,拉力F2=0.8P*π/4*(D2 -d2 )


由上述计算公式可见,一般情况下,同一液压缸的推力大于拉力。

2.压力


活塞杆伸出时,液压缸的压力=推力/有效面积


                                   =F/π(D/2)2


                                   =4F/D2


活塞杆退回时,液压缸的压力=拉力/有效面积


                              =F/π[(D/2)2-(d/2)2]


                              =4F/(D2-d2)


3.缸径


知道系统压力和系统所传递的力,可算出活塞面积的大小,进而算出缸径的尺寸。


在压力相同的情况下,截面积越大受力越大,即缸径越大,推力越大;在缸径相同的情况下,压力越大,受力越大。


如何选择压力、缸径?


首先,根据负载确定推力,应使液压缸的推力稍有余量。


推力确定后,根据公式F=PS,确定压力和缸径。可参考下表:


选型方法:确定推力稍大于负载的数据,该数据对应的纵坐标和横坐标即为缸径和压力。

假设某一设备需推动20吨的负载,先找到超过20000kg的推力,如下图的单元格①,其对应的纵坐标150即为缸径,横坐标140kgf/cm2(14Mpa)即为压力。


从上表可知,满足推力20吨的缸径和压力的选择很多,还有②③④⑤,还可以找出其他更多的数据。

选择哪个???

来看看不同方案的优势和不足。



一般情况下,在满足要求的前提下,选择更小的压力。对于尺寸不受限的设备,压力可以选低一些;行走机械重载设备压力要选高一些。

在实际工作中,我们还可以参考以下资料帮助选型。


根据负载选择设计压力:



根据主机类型选择设计压力:


总的来说,除了负载大小,液压缸选型还需考虑设备类型、执行元件的装配空间、经济条件等因素。


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