一种液压油缸的设计方法及液压油缸的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种液压油缸的设计方法及液压油缸。
【背景技术】
[0002] 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。
[0003] (1)通过如下缸筒强度计算公式求解缸筒壁厚δ:
[0007] 上述公式中的参数为；Fm。,;液压油缸最大推力；D;液压油缸缸筒内径；Ρt;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；η;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。
[0008] 联立式（1-1)、式（1-2)、式（1-3)可得出缸筒壁厚δ:
[0009]
[0010] (2)通过如下活塞杆稳定性计算公式求解活塞杆内径dl:
[0014] 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；dl;液压油缸活塞杆内径；I;液压油缸活塞杆惯性矩；1 ;液压油缸活塞杆长度；Fm。,;液 压油缸最大推力；η;稳定性安全系数，通常取2 - 4, 一般根据经验选取。
[0015] 联立式（4-4)、式（4-5)、式（4-巧便能求出活塞杆内径dl。
[0016]
[0017] (3)结构件强度计算：W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。
[0021] 上述公式中的参数为；Di;为液压油缸缸底计算厚度外直径；δ1;液压油缸缸底厚 度；Fm。^;液压油缸最大推力；D;液压油缸缸筒内径；Ρt;液压油缸的最大工作压力；0S;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；η;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。
[0022] 联立式（4-7)、式（4-8)、式（4-9)便能求出缸底厚度δ1。
[0023]
[0024] (4)焊缝强度计算：液压油缸焊缝主耍有对接焊缝和搭接焊缝，W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。
[0027] 上述公式中的参数为：σ:液压油缸焊缝应力；〇2;液压油缸缸筒外径；d2;液压油 缸焊缝底径；Fm。,;液压油缸最大推力；η ;焊接效率，取η =化7。σ S;液压油缸焊缝的屈 服应力；[0 ];液压油缸焊缝的许用应力；η;液压油缸焊缝的安全系数，通常取3 - 5, 一般 根据经验选取。
[0028]联立式（4-10)、式（4-11)便能求出焊缝底经d2:
[0029]
[0030] 由上述的设计方法可W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W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：
[0031] (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；
[0032] (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；
[0033](3)计算的安全系数没有反映出液压油缸的可靠度。
【发明内容】
[0034] 有鉴于此，本发明耍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。
[0035] 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R。、强度储备系数η和可靠度指数[Z];计算应力分布参数μ,、Of或 强度分布参数μS、0S;其中，基于所述可靠度指数[Z]和强度储备系数η,并根据强度-应 力干涉模型计算应力均值Us或μ基于所述均值μS或μr并根据所述均值μS或μ讀口 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。
[0036] 根据发明的一个实施例，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，Ζ为可靠性指数，Us 为应力均值，μ,为强度均值，0S为应力标准差，0r为强度标准差，。为应力交变系 Ms 数，。=^为强度交变系数，η为强度储备系数。（公式显示不全，注意行间距的调整）
[0037]根据发明的一个实施例，进一步的，液压油缸的缸筒壁厚均值μ6满足：
IμΡ为液压油缸系列载荷的均值；4D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μe;其中，
Op为液压油缸系 列载荷的均方差；0D为液压油缸缸筒内径的均方差；0δ为液压油缸缸筒壁厚的均方差； μ,为缸筒材料的屈服强度均值；σ,为缸筒材料的屈服强度标准差，σ
[003引根据发明的一个实施例，进一步的，活塞杆的内径均值μdi满足：
E为液压油缸活塞杆材料的弹性模量；μ1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μdi;其中，
E为液压油缸活塞杆材料 的弹性模量；0 1为液压油缸活塞杆长度的均方差；0a为液压油缸活塞杆外径的均方差； 曰di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：
为液压油缸系列载荷；Ki为液压油缸载荷Fi出现的概率；σP为液压油缸系列载荷的标准
差 0
[0039] 根据发明的一个实施例，进一步的，液压油缸缸底厚度的均值μS1满
足： μD1为液压油缸缸底计算厚度外直径的均值；μΡ为液压油 ? } 缸系列载荷的均值；μ。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μei;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；σΡ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；0U为液压油缸缸底壁厚的均方差；μt为缸底材料的屈服强度均值；曰， 为缸底材料的屈服强度标准差，σ1^=Ctμ
[0040] 根据发明的一个实施例，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： ，μP为液压油缸系列 9 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；σΡ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；μ,为焊缝材料的屈服强度均值；0 ,为焊缝材料的屈服强度标准差，0
[0041] 本发明耍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。
[0042] 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
μΡ为液压油缸系列载 荷的均值；4D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； 曰p为液压油缸系列载荷的均方差；
? 曰D为液压油缸缸筒内径的均方差；0δ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；0,为缸筒材料的屈服强度标准差，0
[004引根据发明的一个实施例，进一步的，活塞杆的内径均值μdi满足 强度-应力干涉模型
E为液压油缸活塞杆材料的弹性模量；μ1为液压油缸活塞杆长度的均值，
曰1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；0di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；σP为液压油缸系列载荷的标准差：
[0044] 根据发明的一