一种液压油缸的设计方法及液压油缸技术

本发明专利技术公开了一种液压油缸的设计方法及液压油缸，包括：确定液压油缸整体的可靠度R；确定液压油缸的各零件的许用可靠度Rn、强度储备系数n和可靠度指数[z]；计算应力分布参数μr、σr或强度分布参数μS、σS；基于可靠度指数[z]和强度储备系数n，并根据强度-应力干涉模型计算应力均值μS或μr；基于均值μS或μr并根据均值μS或μr和液压油缸的零件尺寸的关系，确定液压油缸零件相应的结构尺寸。本发明专利技术的设计方法及液压油缸，不考虑安全系数的选取问题，考虑强度、应力的随机性，并应用强度应力干涉模型确定出液压油缸需要设计的结构尺寸、计算液压油缸的可靠度，具有可靠度高、安全程度较高的特点，并能够节约成本、提高产品的质量，使液压油缸有满足使用要求的安全效果。

【技术实现步骤摘要】
一种液压油缸的设计方法及液压油缸
本专利技术涉及工程机械
，尤其涉及一种液压油缸的设计方法及液压油缸。
技术介绍
目前，液压油缸的常规设计一般都是基于最劣条件分析的设计方法。假设强度最小和载荷最大同时发生，两者间的比值即为安全系数。安全系数的选取一般是根据长期的实践经验定出。(1)通过如下缸筒强度计算公式求解缸筒壁厚δ：上述公式中的参数为：Fmax：液压油缸最大推力；D：液压油缸缸筒内径；Pt：液压油缸的最大工作压力；δ：液压油缸缸筒壁厚；σs：液压油缸缸筒材料的屈服应力；[σ]：液压油缸缸筒材料的许用应力；n：液压油缸缸筒材料的安全系数，通常取3－5，一般根据经验选取。联立式(1-1)、式(1-2)、式(1-3)可得出缸筒壁厚δ：(2)通过如下活塞杆稳定性计算公式求解活塞杆内径d1：上述公式中的参数为：E：液压油缸活塞杆材料的弹性模量；d：液压油缸活塞杆外径；d1：液压油缸活塞杆内径；I：液压油缸活塞杆惯性矩；l：液压油缸活塞杆长度；Fmax：液压油缸最大推力；n：稳定性安全系数，通常取2－4，一般根据经验选取。联立式(4-4)、式(4-5)、式(4-6)便能求出活塞杆内径d1。(3)结构件强度计算：以液压油缸缸底强度计算为例说明液压油缸结构件的设计。通过缸底强度计算公式求解缸底厚度δ1。上述公式中的参数为：D1：为液压油缸缸底计算厚度外直径；δ1：液压油缸缸底厚度；Fmax：液压油缸最大推力；D：液压油缸缸筒内径；Pt：液压油缸的最大工作压力；σs：液压油缸缸底材料的屈服应力；[σ]：液压油缸缸底材料的许用应力；n：液压油缸缸筒材料的安全系数，通常取2－4，一般根据经验选取。联立式(4-7)、式(4-8)、式(4-9)便能求出缸底厚度δ1。(4)焊缝强度计算：液压油缸焊缝主要有对接焊缝和搭接焊缝，以缸筒和缸底之间的对接焊缝为例说明液压油缸焊接设计。通过焊接强度计算公式求解焊缝底经d2。上述公式中的参数为：σ：液压油缸焊缝应力；D2：液压油缸缸筒外径；d2：液压油缸焊缝底径；Fmax：液压油缸最大推力；η：焊接效率，取η＝0.7。σs：液压油缸焊缝的屈服应力；[σ]：液压油缸焊缝的许用应力；n：液压油缸焊缝的安全系数，通常取3－5，一般根据经验选取。联立式(4-10)、式(4-11)便能求出焊缝底经d2：由上述的设计方法可以得出，目前的液压油缸的常规设计一般都是基于最劣条件分析的设计方法。假设强度最小和载荷最大同时发生，两者间的比值即为安全系数。由于对设计参数的统计规律缺乏了解，所以在设计时从安全角度考虑，有可能安全系数选取偏大，导致结构尺寸偏大，引起材料的增加及成本的提高。液压油缸的常规设计方法存在如下不足之处：(1)安全系数根据长期的实践经验定出，一般较为保守，容易造成材料的浪费；(2)没有考虑液压油缸的强度、所受压力、尺寸稳定性等各参数的不确定性引起的误差；(3)计算的安全系数没有反映出液压油缸的可靠度。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的一个技术问题是提供一种液压油缸的设计方法，应用强度应力干涉模型确定出液压油缸的结构尺寸。一种液压油缸的设计方法，包括：确定液压油缸整体的可靠度R；确定液压油缸的各零件的许用可靠度Rn、强度储备系数n和可靠度指数[z]；计算应力分布参数μr、σr或强度分布参数μS、σS；其中，基于所述可靠度指数[z]和强度储备系数n，并根据强度-应力干涉模型计算应力均值μS或μr；基于所述均值μS或μr并根据所述均值μS或μr和液压油缸的零件尺寸的关系，确定液压油缸零件相应的结构尺寸。根据专利技术的一个实施例，进一步的，所述液压油缸的零件包括：缸筒和活塞；所述强度-应力干涉模型为：其中，z为可靠性指数，μS为应力均值，μr为强度均值，σS为应力标准差，σr为强度标准差，为应力交变系数，为强度交变系数，n为强度储备系数。(公式显示不全，注意行间距的调整)根据专利技术的一个实施例，进一步的，液压油缸的缸筒壁厚均值μδ满足：μF为液压油缸系列载荷的均值；μD为液压油缸缸筒内径的均值；μδ为液压油缸缸筒壁厚的均值；基于强度-应力干涉模型计算缸筒壁厚均值μδ；其中，σF为液压油缸系列载荷的均方差；σD为液压油缸缸筒内径的均方差；σδ为液压油缸缸筒壁厚的均方差；μr为缸筒材料的屈服强度均值；σr为缸筒材料的屈服强度标准差，σr＝Crμr。根据专利技术的一个实施例，进一步的，活塞杆的内径均值μd1满足：E为液压油缸活塞杆材料的弹性模量；μl为液压油缸活塞杆长度的均值；基于强度-应力干涉模型计算活塞杆的内径均值μd1；其中，E为液压油缸活塞杆材料的弹性模量；σl为液压油缸活塞杆长度的均方差；σd为液压油缸活塞杆外径的均方差；σd1为液压油缸活塞杆内径的均方差；μF为液压油缸系列载荷的均值:Fi为液压油缸系列载荷；Ki为液压油缸载荷Fi出现的概率；σF为液压油缸系列载荷的标准差:根据专利技术的一个实施例，进一步的，液压油缸缸底厚度的均值μδ1满足：μD1为液压油缸缸底计算厚度外直径的均值；μF为液压油缸系列载荷的均值；μD为液压油缸缸筒内径的均值；基于强度-应力干涉模型计算液压油缸缸底厚度的均值μδ1；其中，缸底应力的均方差：σD1为液压油缸缸底计算厚度外直径的均方差；σF为液压油缸系列载荷的均方差；σD为液压油缸缸筒内径的均方差；σδ1为液压油缸缸底壁厚的均方差；μr为缸底材料的屈服强度均值；σr为缸底材料的屈服强度标准差，σr＝Crμr。根据专利技术的一个实施例，进一步的，液压油缸缸筒和缸底之间的对接焊缝底径的均值μd2满足：μF为液压油缸系列载荷的均值；μD2为液压油缸缸筒外径的均值；基于强度-应力干涉模型计算对接焊缝底径的均值μd2；其中，焊缝应力的均值：σD2为液压油缸缸筒外径的均方差；σF为液压油缸系列载荷的均方差；σd2为液压油缸焊缝底径的均方差；μr为焊缝材料的屈服强度均值；σr为焊缝材料的屈服强度标准差，σr＝Crμr。本专利技术要解决的一个技术问题是提供一种液压油缸，液压油缸的结构尺寸满足应用强度应力干涉模型。一种液压油缸，包括：缸筒和活塞；缸筒壁厚均值μδ满足强度-应力干涉模型其中μF为液压油缸系列载荷的均值；μD为液压油缸缸筒内径的均值；μδ为液压油缸缸筒壁厚的均值；σF为液压油缸系列载荷的均方差；σD为液压油缸缸筒内径的均方差；σδ为液压油缸缸筒壁厚的均方差；μr为缸筒材料的屈服强度均值；σr为缸筒材料的屈服强度标准差，σr＝Crμr。根据专利技术的一个实施例，进一步的，活塞杆的内径均值μd1满足强度-应力干涉模型其中，E为液压油缸活塞杆材料的弹性模量；μl为液压油缸活塞杆长度的均值，σl为液压油缸活塞杆长度的均方差；σd为液压油缸活塞杆外径的均方差；σd1为液压油缸活塞杆内径的均方差；μF为液压油缸系列载荷的均值:Fi为液压油缸系列载荷；Ki为液压油缸载荷Fi出现的概率；σF为液压油缸系列载荷的标准差:根据专利技术的一个实施例，进一步的，液压油缸缸底厚度的均值μδ1满足强度-应力干涉模型其中，μD1为液压油缸缸底计算厚度外直径的均值；μF为液压油缸系列载荷的均值；μD为液压油缸缸筒内径的均值；缸底应力的均方差：σD1为液压油缸缸底计算厚度外直径的均方差；σF为液压油缸系列载荷的均方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液压油缸的设计方法，其特征在于，包括：确定液压油缸整体的可靠度R；确定液压油缸的各零件的许用可靠度Rn、强度储备系数n和可靠度指数[z]；计算应力分布参数μr、σr或强度分布参数μS、σS；其中，基于所述可靠度指数[z]和强度储备系数n，并根据强度‑应力干涉模型计算应力均值μs或μr；基于所述均值μS或μr并根据所述均值μS或μr和液压油缸的零件尺寸的关系，确定液压油缸零件相应的结构尺寸。

【技术特征摘要】
1.一种液压油缸的设计方法，其特征在于，包括：确定液压油缸整体的可靠度R；确定液压油缸的各零件的许用可靠度Rn、强度储备系数n和可靠度指数[z]；计算应力分布参数μr、σr或强度分布参数μS、σS；其中，基于所述可靠度指数[z]和强度储备系数n，并根据强度-应力干涉模型计算应力均值μS或μr；基于所述均值μS或μr并根据所述均值μS或μr和液压油缸的零件尺寸的关系，确定液压油缸零件相应的结构尺寸；其中，所述液压油缸的零件包括：缸筒，缸筒的壁厚均值μδ满足其中，z为可靠性指数，μS为应力均值，μr为强度均值，σS为应力标准差，σr为强度标准差，为应力交变系数，为强度交变系数，n为强度储备系数。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述液压油缸的零件还包括：活塞。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：液压油缸的缸筒壁厚均值μδ满足：μF为液压油缸系列载荷的均值；μD为液压油缸缸筒内径的均值；μδ为液压油缸缸筒壁厚的均值；其中，σF为液压油缸系列载荷的均方差；σD为液压油缸缸筒内径的均方差；σδ为液压油缸缸筒壁厚的均方差；μr为缸筒材料的屈服强度均值；σr为缸筒材料的屈服强度标准差，σr＝Crμr。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于：活塞杆的内径均值μd1满足：E为液压油缸活塞杆材料的弹性模量；μl为液压油缸活塞杆长度的均值；基于强度-应力干涉模型计算活塞杆的内径均值μd1；其中，E为液压油缸活塞杆材料的弹性模量；σl为液压油缸活塞杆长度的均方差；σd为液压油缸活塞杆外径的均方差；σd1为液压油缸活塞杆内径的均方差；μF为液压油缸系列载荷的均值:Fi为液压油缸系列载荷；Ki为液压油缸载荷Fi出现的概率；σF为液压油缸系列载荷的标准差:5.如权利要求2所述的方法，其特征在于：液压油缸缸底厚度的均值μδ1满足：μD1为液压油缸缸底计算厚度外直径的均值；μF为液压油缸系列载荷的均值；μD为液压油缸缸筒内径的均值；基于强度-应力干涉模型计算液压油缸缸底厚度的均值μδ1；其中，缸底应力的均方差：σD1为液压油缸缸底计算厚度外直径的均方差；σF为液压油缸系列载荷的均方差；σD为液压油缸缸筒内径的均方差；σδ1为液压油缸缸底壁厚的均方差；μr为缸底材料的屈服强度均值；σr为缸底材料的屈服强度标准差，σr＝Crμr。6.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱涛，赵瑞学，王必旺，朱凤，刘广兴，
申请(专利权)人：徐州重型机械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32