基于VB的汽车起重机关键液压油缸稳定性优化计算

材料性质、截面形状、直径和长度以及液压缸的安装方式等因素有关。当活塞杆直径 与活塞杆的计算长度之比大于10时，应校核活塞杆的纵向抗弯强度，即进行稳定性校核。目前液压油缸压杆稳定性计算现有的方法有等截面计算法和非等截面计算法两种。活塞杆稳定性的校核依下式进行

式中，为安全系数，一般取=2～4。

1.1油缸等截面压杆稳定性计算法

当活塞杆的细长比时，可按欧拉公式计算临界载荷：

当活塞杆的细长比时，按戈登-兰金公式计算临界载荷：

式中：为安装长度，其值与安装方式有关，见表1;为活塞杆横截面最小回转半径，; 为柔性系数，其值见表2; 为由液压缸支撑方式决定的末端系数，其值见表1;为活塞杆材料的弹性模量，对钢取;为活塞杆截面的转动惯量，;为活塞杆截面积，;为由材料强度决定的实验值;为系数，具体数值见表2。

对压杆的稳定性计算，通常都是用欧拉公式求解。但欧拉公式只是对压杆为等截面，初始状态是笔直的，并且只受单纯轴向载荷的压杆适用。对于不等截面压杆（对活塞油缸系统可以看作阶梯截面压杆）用欧拉公式进行稳定性计算时，要涉及较为复杂的数学运算，而且往往要进行一定范围的试算和误差校核，处理起来相当繁杂，由于实际上油缸的截面惯性矩总是大于活塞杆的截面惯性矩，因此按照这种假定所计算出来的临界压力总是比实际所允许的临界压力小，计算出来的安全系数比实际安全系数小，设计出来的结构不够合理，导致油缸偏重。

1.2 油缸非等截面压杆稳定性计算法

起重机各执行机构液压油缸安装方式大部分不同，所以压杆稳定性计算方法也不同，主要有以下几种安装形式和计算方法。

1.2.1变幅油缸压杆稳定性计算法

图1 变幅油缸受力图

如图1变幅油缸受力图所示，变幅油缸采用两端铰接的安装形式，在力F的作用下，油缸只承受轴向压力，则油缸临界力：

其中：为活塞杆安装长度;为缸筒安装长度;为安装长度， ;为修正系数，，油缸水平安装时取小值，垂直安装时取大值，斜安装时取中间值;为活塞杆材料的弹性模量，对钢取;为活塞杆截面的转动惯量，;为缸筒截面的转动惯量，;为比例系数， ; ;;当安全系数 时，油缸压杆稳定性满足要求。

2用VB编程对油缸压杆稳定性进行参数化计算

本部分以研究用VB软件开发一款能够实现油缸压杆稳定计算的小软件，提高压杆稳定性计算的效率，以编写VB运用程序为机械设计计算服务。

2.1参数化机械设计概述

从理论上讲，本课题属于参数化机械设计课程的学科范畴。从机械设计的观点来看，参数化机械设计是众多机械设计方法中的一种，它利用计算机系统，辅助完成机械设计任务，应该属于机械设计范畴;换一个角度来看，参数化机械设计不是去研究常规机械设计方法本身，而是研究机械设计软件的开发方法，也就是研究计算机系统中一个组成部分，即软件的开发方法，它应当属于一种交叉学科或边缘学科，是机械设计学科与软件设计学科相互交叉而形成的一门学科。

参数化机械设计的任务，是开发具有机械设计计算，机械工程数据库管理及机械零件图自动绘制单项功能的运用软件。

① 参数化机械设计软件开发需要解决的主要问题：软件功能的确定、功能模块的划分、软件开发平台（计算机语言）的选择、功能模块的连接、功能模块之间的数据传递、设计资料的处理、参数的输入、分析、判断和调整、程序运行的安全保障。

② 参数化机械设计软件的主要设计步骤。通常情况下，先列出手工设计步骤或整个详细的设计过程，据此确定软件设计步骤，具体包括以下几个方面：一是熟悉机械设计内容、要求、任务、适用范围和功能。二是熟悉设计计算准则、方法和数学模型。三是熟悉设计计算步骤、公式、设计参数符号及变量。四是根据设计计算内容、方法、步骤绘出程序结构流程图。五是确定功能模块结构图。六是逐个设计每个功能模块。

3结语

本文分析了液压油缸压杆稳定性常用的两种计算方法，等截面压杆稳定性计算方法和非等截面压杆稳定性计算方法，包括变幅油缸、伸缩臂油缸I、伸缩臂油缸II、垂直支腿油缸的力学模型和计算方法。并用Visual Basic编程语言对等截面和非等截面计算方法进行编程，得到油缸压杆稳定性计算小程序，为汽车起重机液压油缸压杆稳定性优化计算提供了简便工具和计算方法。文中的计算方法和计算程序已在国际重工四川长江起重机有限责任公司TTC025G、TTC036G、TTC055G、TTC070G、TTC100G、CAC220等十余个产品中运用并得到了有效验证。

参考文献：

[1]邓祁曾.用能量法计算活塞油缸的稳定性[J].贵州机械，1978（2）.

[2]杨立治.长油缸承载能力的计算与中间支承最优位置的选择[J].工程机械，1980（10）.

[3]屈福政，杨立治.伸缩臂液壓油缸的稳定性计算[J].液压.液力，1994.

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