活塞和活塞杆的计算

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结构设计就是确定伺服液压缸的主要特征参数和主要零件的结构形式。它贯穿在设计过程的始终，是决定伺服液压缸实际使用性能的关键。

主要特征参数：有效面积A，缸筒内径D、活塞杆直径d、工作行程S。

(1)有效面积A

有效面积A是一个很重要的参数，其一，在给定供油压力与负载速度条件下，A的大小决定著负载流量，液压油源的功率以及输出力的大小；其二，选择适当的A，可以调整伺服液压缸的时间常数和放大系数以满足系统的动态要求。

式中 m——经验结构系数

对于没有偏心载荷的细长杆，其纵向弯曲强度的临界值，可按等截面法和非等截面法计算。

A．等截面计算法

当细长比时，可按欧拉公式计算临界载荷P_K。此时

图中

J₁——活塞杆的转动惯量(m⁴)；

J₂——缸筒的转动惯量(m⁴)；

l₁——活塞杆的伸出长度(m)；

l——伺服液压缸的安装长度(m)。

为了保证活塞杆不产生纵向弯曲，活塞杆实际承受的压缩负载力要远小于临界载荷P_K，即

式中 F_max——活塞所承受的最大压缩负载力(N)；

P_K——临界载荷(N)；

n_K——安全系数，n_K=2～4。

(6)承受偏心载荷时活塞杆稳定性的计算

伺服液压缸由于结构或安装铰链的原因，活塞杆往往承受一定的偏心负载，此时的临界载荷应按下式计算：

式中 P_K——临界载荷(N)；

σ_s——活塞杆材料的屈服极限(Pa)；

A₁——活塞杆截面积(m²)；

e——截荷偏心量(m)；

d——活塞杆直径(m)；

θ——挠度

C——系数，见表24．7－1；

E——活塞杆材料的弹性模量(Pa)；

l——活塞杆的计算长度，即伺服液压缸的安装长度(m)；

K——活塞杆断面的回转半径(m)。