四、液压系统的计算和液压元件的选择
4.1工作压力p的确定。
工作压力p可根据负载大小查表取液压缸工作压力为3MPa。 4.2液压缸的主要尺寸的确定
（1）缸筒内径D
液压缸的缸筒内径D是根据负载的大小来选定工作压力或往返运动速度比，求得液压缸的有效工作面积，从而得到缸筒内径D，再从GB2348—80标准中选取最近的标准值作为所设计的缸筒内径。
根据负载和工作压力的大小确定D：
D=
4Fmax (4-1) ?P1?cm式中 p1—缸工作腔的工作压力，可根据机床类型或负载的大小来确定；
Fmax—最大作用负载。
负载图知最大负载F为17900N，查表可取p2为0.5MPa，?cm为0.95，考虑到快 进、快退速度相等，取
d为0.7。上述数据代入公式： DD?4F???p??1?1cm??p1p2??d?2???1????????D??????
可得：
D?4?17900?0.094m
5???3.14?30?105?0.95??1?1??0.7?2??????30??查表将液压缸内径圆整为标准系列直径D=100mm。
（2）活塞杆外径d 6
活塞杆直径d,按 d=0.7D及查表活塞杆直径系列去d=70mm。 （3）液压缸壁厚和外径的计算
液压的壁厚一般是指缸筒结构中最薄处的厚度。一般分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。本设计采用薄壁圆筒。其计算公式
??
式中 ?——液压缸壁厚（m）； D——液压内径（m）；
PyPyD2[?]
——试验压力，一般取最大工作压力的（1.25~1.5）倍（Mpa）;
[?]——缸筒材料的许用应力。取无缝钢管[?]=100Mpa。
按上式计算得 ??3?1.5?0.1?2.25?10?3
2?100在中低压液压系统中，按上式计算所得液压缸的壁厚往往很小，使缸体的刚度往往很不够。因此，上式一般不做计算，按经验选取，必要时按上式进行校核。取?=6mm。 则外径D1?D+2?=112mm。 （4）液压缸工作行程的确定
液压缸工作行程长度，可根据执行机构实际工作的最大行程来确定，并参照表2-6中的系列尺寸来选取标准值。
表2-6 液压缸活塞行程参数第一系列
25 320 2000 50 400 2500 80 500 3200 100 630 4000 125 800 160 1000 200 1250 250 1600 （5）缸盖厚度的确定
一般液压缸多为平底缸盖，其有效厚度t按强度要求可用下列两式进行近似计算。
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无孔时
t?0.433D2py[?]，取t=10mm.
有孔时
t?0.433D2pyD2,取t=18mm.
[?（]D2-d0）式中t为缸盖有效厚度，D2为缸盖止口内径，d0为缸盖孔的直径。
（6）最小导向长度的确定
对一般的液压缸，最小导向长度H应满足以下要求
H?LD600100????80mm 202202
（7）缸体长度的确定
液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还要考虑到两端端盖的厚度。一般液压缸缸体长度不应大于内径的20~30倍。
缸筒长度L由最大工作行程长度加上各种结构需要来确定，即：
L=l+B+A+M+C (4-2)
式中 l—活塞的最大工作行程；
B—活塞宽度，一般为(0.6-1)D； A—活塞杆导向长度，取(0.6-1.5)D； M—活塞杆密封长度，由密封方式定； C—其他长度。
一般缸筒的长度最好不超过内径的20倍。 另外，液压缸的结构尺寸还有最小导向长度H。 取L=650mm. 4.3稳定速度的验算
要保证液压缸节流腔的有效工作面积A，必须大于保证最小稳定速度的最小有效面积Amin，即A>Amin。
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Amin?qmin (4-3) vmin式中 qmin—的最小稳定流量，一般从选定流量阀的产品样本中查得；
vmin—缸的最低速度，由设计要求给定。
如果液压缸节流腔的有效工作面积A不大于计算所得最小有效面积Amin，则说明液压缸不能保证最小稳定速度，此时必须增大液压缸的内径，以满足速度稳定的要求。
液压缸壁厚和外径的计算，液压缸壁厚由液压缸的强度条件来计算。
液压缸壁厚一般是指缸筒结构中最薄处的厚度。从材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布规律因壁厚的不同而异。一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。
按最低工进速度演算液压缸的最小稳定速度，由公式（4-3）可得：
qmin0.05?103A>??0.5cm2
vmin100qmin是由产品样本查得GE系列调速阀LCA6-10的最小稳定流量为0.05Lmin。 本设计中调速阀是安装在回油路上，故液压缸节流腔有效工作面积应选取液压缸有杆腔的实际面积，即
A??4(D2?d2)??4?(102?72)?40cm2
可见上述不等式能满足，液压缸能达到所需低速。 4.4计算在各工作阶段液压缸所需的流量：
q快进???2dv快进 4?4?(7?10?2)2?5.6
?3 ?21.54?10?21.54Lmin
q工进? ??2Dv工进 4?0.12?1?7.85L/min
?49
q快退?（D2?d2）v快退
4 ???4?(0.12?0.072)?5.6
?3 ?22.42?10?22.42Lmin
4.5液压泵的选择
4.5.1液压泵的压力
考虑到正常工作中进油管路有一定的压力损失，所以泵的工作压力为：
pp?p1???p (4-4)
式中 pp—液压泵为最大工作压力；
p1—执行元件最大工作压力，现根据负载大小选取液压缸工作压力为3MPa；
??p—进油管路中的压力损失，初算时简单系统可取
系统取0.5～1.5MPa，本系统取0.5MPa。
0.2～0.5MPa，复杂
pp?p1???p?3?0.5?3.5MPa
上述计算所得的 pp是系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过渡阶段出现的动态压力往往超过静态压力。另外，考虑到一定压力储备量，并确保泵的寿命，因此选泵的额定压力pp应满足pn?(1.25~1.6)pp公式。中低压系统取小值，高压系统取最大值。
4.5.2液压泵的流量 液压泵的最大流量应为：
qp?KL(?q)max (4-5)
式中 qp—泵的最大流量；
(?q)max—动作的各执行元件所需流量之和的最大值，如果这时溢流阀正进
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专用钻床液压系统设计
