3个选择油缸安装方式不得不考虑的关键因素

上一期我们讲了单杆、双杆、多级油缸行程的设计与精确控制(液压油缸选型 | 新手小白如何快速确定设计行程?)。

今天分享一下选择油缸的安装方式,需要考虑的 3 个方面:

  1. 现场工况能给多少的安装空间

  2. 活塞杆稳定性的校核

  3. 我们知道了负荷后,如何转换成受力呢?

01

现场工况能给多少的安装空间
不同结构的油缸占用安装空间不同,不同安装方式的油缸占用的安装空间同样是不同的。

安装空间较大的情况

安装空间较小的情况

安装空间如很有限,就采用连体式油缸或多级缸。

02

活塞杆稳定性的校核

Q

活塞杆的稳定性的校核跟安装方式有什么关系?

A

油缸不同的固定方式、安装方式下,活塞杆能承受的最大负荷是不同的,故需要通过选最适合的固定、安装方式来满足工况的要求。

Q

为什么要对油缸的活塞杆做稳定性计算?

A

油缸发生失稳时,活塞杆弯曲,可能会造成动作不良甚至重大事故。

Q

如何增加活塞杆的稳定性,即所能承受的最大负荷?

A

要提高活塞杆稳定强度,除了选择最佳的固定、安装方式外,只有一个方法,即增加活塞杆的直径。

将活塞杆作为长柱考虑时,即使采用高强度材料或进行热处理,也不会增加其强度。

基本概念

最大安装距 L 为油缸最大伸长时的距离,即活塞杆全部伸出后的安装距离,油缸安装位置与负荷安装位置之间的最大距离。

最大安装距 L = 最小安装距 + 行程。

图 1

图 2

最大安装距 L ,图 1 > 图 2。

油缸的安装方式决定了最大安装距 L ,而安装距和安装方式共同决定了活塞杆能承受的最大负荷。

通过比对,看哪种安装方式,能达到活塞杆的最大负载要求。

结  论

1,同样的固定方式、安装方式下,最大安装距 L 越小,活塞杆能承受的最大负荷越大。

2,而同样的最大安装距 L ,油缸固定、活塞杆端部导轨为最佳。

双击查看大图

3,当 L > 1 米时,为减少轴套单边磨损,通常会在活塞和前缸盖中间加一个限位圈,来减少轴套负荷、磨损和屈曲力。

计算活塞杆稳定性的步骤

1,计算出最大安装距 L ;

2,根据油缸的固定方式来找到对应的《活塞杆稳定性表》,在表格中查出最大容许负荷。

以下,拿 HOB 40*22*330CA+PHS 油缸来举例:

(标准 HOB 油缸活塞杆为 25 ,即 HOB 40*25*330CA+PHS ,此处为查表方便,暂用 22 替代)

1. 参照产品目录,求出最大安装距 L 为 293+330+330=953mm

2. 根据两端铰接的活塞杆稳定性表,查出 W=6.5KN

两端铰接的稳定性表

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03

我们知道了负荷后,如何转换成受力呢?

负荷的计算方法
进行油缸的活塞杆稳定性计算前,需要确认油缸的停机方式。油缸的停机方法分为,在油缸本体的行程终点停止的油缸停机方式,以及通过外部止动器的外部停机方式,它们与负荷的计算有关。

油缸停机方式时的负荷计算方法
油缸停机方式是指在油缸行程终点停机的状态。
如图①所示,垂直方向时,活塞杆稳定性计算中所需的负荷计算方式为:
W=M*g
W=6.5KN,
则 M=6500N/9.8m/s²=663KG。

如图②所示,水平方向时,设定压力 < 3.17Mpa , 因此 μ=5.17,活塞杆稳定性计算中所需的负荷计算方式为:
W=μ·M·g

μ:负荷的摩擦系数

g:重力加速度 9.8m/s²

M:负荷质量

外部停机方式的负荷计算方法

如图所示,外部停机方式是指通过外部止动器,在行程中途停止动作的状态。

此时,活塞杆稳定性计算中所需的负荷不是M,而是油缸理论输出值(释放设定压力MPa×活塞面积mm²) 。

W=P*S=P*πR²=P*π*(40/2)²

6.5KN=P*3.14*20²

P=5.17MPa

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