型钢堆垛机设计说明书（有全套CAD图纸）(4)

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图3-4 根据机械设计手册中表11-170中查出缸内径为160mm的液压缸的缸体的外形尺寸为430+行程，由行程为90mm，得缸体的外形尺寸为520mm。

其中活塞长度B??0.6?1.0?D；导向套长度A??0.6?1.6?D；隔套长度

C?H?1为了降低加工难度，一般液压缸的缸筒长度不应大于内径的20～30倍。 ?A?B?。

2根据机械设计手册（化学工业出版社出版）中表11-152油缸固定部分长度的参考尺寸得：

活塞的长度B??0.6~1.0?D?96~160mm，取B?100mm； 导向套动面长度A??0.6~1.6?D?96~256mm，取A?150mm； 隔套宽度c?150?1?100?150??25mm。 23.1.2.7 液压缸的选定

综合以上计算分析可得:

由于该液压缸为冶金设备用液压缸，所以在冶金液压缸设备标准液压缸系列选取。 冶金设备标准液压缸的特点：缸径一般在40～320mm范围内，工作压力小于等于16Mpa可用液压油机械系统耗损油和乳化液等工作介质，使用温度范围在-40～80℃。其安装方式有法兰、耳环、销轴等多种形式，符合ISO6020/1—1981标准，另外还有脚架（底座）示。

冶金设备用标准液压缸系列包括：①ZQ型重型冶金设备液压缸②JB系列冶金备用液压缸③YHG1型冶金设备液压缸④JB系列液压缸⑤UY系列液压缸。

ZQ型液压缸具有性能良好可靠性好等优点；广泛用于重型机械，冶金、矿山等行业。综合型钢堆垛机的工作要求我们选用ZQ型液压缸。

根据机械设计手册（化学工业出版社）中液压缸型号的选用选出：液压缸ZQ160?90 B,

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其中：B表是油缸的安装形式是摆动式的。

3.1.3液压缸的结构设计与校核 3.1.3.1 缸筒壁厚的计算

查《液压与气压传动》教材可查出：当

D?1?时，壁厚用公式???2?D10??D?PD1时，壁厚用公式??来计算；当

2???10?????0.4P?1??来计算。

????1.3P??1，则壁厚按薄壁缸公式计算，即： 10（一）假设缸筒壁厚?与内径之比小于

??公式中：

P——液压缸的最大工作压力?Pa? ； D——缸筒内径?m?；

PD （3-3） 2??????——缸筒材料的许用应力?Pa?，?????s；

n??b?——缸筒材料的抗拉强度极限；

n——安全系数，一般取n?5；

350?106?70MPa，将以上数值缸筒选用材料为HT350，?b?350Mpa；即：????54?106?0.16?14mm。 带入得：??62?70?10又考虑缸筒壁厚?与内径之比：符合我们的设计要求。

?D?141?0.09?。 16010考虑安全因素，我们取安全系数n=1.3，得：??14?1.3?18.2mm， 最后我们取 ??20mm。

?1（二）假设大于，壁厚按厚壁强度及公式计算：

D10- - 13

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????D2?????0.4P????1.3P?1??? （3-4）

??0.08?71.664.8?1

?因为

??4mm

?4D?160?0.025小于

1与假设矛盾，所以此液压缸为薄壁缸。 10我们取??20mm

3.1.3.2 缸筒壁厚的校核

因为Pmax?10MPa，由公式：

??式中：

D——表示液压缸的内径；

PmaxD (3-5) 2?S?S——表示缸筒材料的许应应力，???b ，其中?抗拉强度，为安全系数（一

?bs?般??5）因为缸筒的材料为 Q235，查《机械设计手册》可知道：该材料的

?b?375Mpa；

Pmax——表示缸筒最高工作压力（Pmax?10MPa）。

综合以上具体数据和式子可得： ??所以液压缸的壁厚符合设计要求。

PmaxD?5mm 2?S3.1.3.3缸筒外径的确定

D1?D?2??160?40?200mm (3-6)

3.1.3.4缸底厚度?1

因为设计时取平底液压缸，缸底与缸筒采用螺纹连接，所以缸底内径

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D2?D?2??200mm。

?1?0.5D2式中：

pmax?s (3-7)

D2——表示缸底内径，

?b——表示缸底材料的许用应力，Mpa。 若选取D?200mm，?s??b350??70MPa， ?54?106?24mm， 则?1?0.5?0.2670?10考虑安全因素，我们取?1?30mm。

3.1.3.5 最小导向长度的确定

对单活塞液压缸，一般：H?式中：

L——活塞的最大工作行程； D：缸筒内径。 代入数据得：H?lD? (3-8) 20290160??84.5mm，取H?150mm。 2023.1.4液压缸的稳定性和活塞杆的强度验算

活塞杆受轴向压力作用时，有可能产生弯曲当此轴向力达到临界力Pk时会出现压杆不稳定现象，临界值Pk的大小与活塞杆长度与直径，以及缸的安装方式等因素有关。只有当活塞杆的计算长度L?10d时，才进行活塞杆的纵向稳定性计算。

计算估算活塞杆的长度：初步定液压缸盖的厚度为50mm，则活塞杆的长度为：

L?150?100?25?50?325mm。

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3.1.4.1液压缸的稳定验算

根据材料力学概念：一根受压的直杆，在其轴向负载P超过稳定临界力（或称极限力）

Pk时,即失去原有直线状态下的平衡而丧失稳定,所以液压缸的稳定条件是：

P?式中 ：

PK (3-9) nKP——活塞杆的轴向最大压力 ?N?；

Pk——液压缸的稳定临界力 ?N?； nk——稳定性安全系数,一般取nk=2～6。

液压缸的稳定临界力Pk值与活塞杆和缸体的材料、长度、刚度及其两端支承状况等因素有关。一般在

由

L（d为活塞杆的直径）大于10以后就要进行稳定校验。 dL325??2.6?10。 d125则不需要进行稳定性校核。

3.1.4.2活塞杆的强度校核

由R?F?，取??0.95， 得F?R?250000?263158N 0.954?263158?69mm (3-10)

3.14?70?106?d?4F??[?]d?125mm?69mm 所以活塞杆满足稳定条件。

3.2齿轮的设计

翻转机构的齿轮是开式齿轮传动，所以根据齿根弯曲疲劳强度作为设计准则，按齿面接触疲劳强度进行校核。

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