本文件描述了一种评估液压缸屈曲载荷的方法： a) 液压缸的几何模型，按非等截面的圆柱体计算； b) 适用于表2给出的液压缸安装和关节轴承联结形式； c) 包含一个安全系数k(由评估人员设定，并与计算结果一同填入评估报告)； d) 考虑可能偏离轴向的载荷； e) 考虑液压缸的重量和不同安装形式下施加在液压缸上的所有径向载荷； f) 可通过简单的计算机程序实现； g) 适用于液压缸活塞杆完全伸出状态。 本文件提供的方法基于弹性屈曲理论，适用于符合ISO 6020(所有部分)、ISO 6022和ISO 10762的单作用液压缸和双作用液压缸。 本方法不适用于薄壁液压缸、双出杆液压缸和柱塞式液压缸。 本方法不适用于液压缸内部活塞杆屈曲评估。 本方法不考虑球轴承的摩擦。 注： 该方法基于Fred Hoblit的研究结果，参考了美国标准NFPA/T3.6.37。

ICS 23.100.20
CCSJ20
中华人民共和国国家标准化指导性技术文件GB/Z44070—2024/ISO/TS13725:2021液压缸
屈曲载荷评估方法
Hydraulic cylinder-Method for evaluating the buckling load(ISO/TS 13725 :2021,Hydraulic fluid power—Method for evaluatingthe buckling load of a hydraulic cylinder,IDT)2024-06-29发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2024-06-29实施
规范性引用文件
术语和定义
符号和单位
基本原理
液压缸两端铰接安装
缸筒底端固定安装活塞杆末端铰接安装缸筒底端铰接安装活塞杆末端固定安装液压缸两端固定安装
缸筒底端固定安装活塞杆末端自由目
液压缸两端固定安装活塞杆末端可在图示限制下移动附录A（资料性）
参考文献
计算结果示例
GB/Z44070—2024/ISO/TS13725:2021C
本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则起草。
GB/Z44070—2024/IS0/TS13725:2021第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定本文件等同采用ISO/TS13725：2021《液压传动液压缸屈曲载荷评估方法》，文件类型由ISO的技术规范调整为我国的国家标准化指导性技术文件。本文件做了下列最小限度的编辑性改动：将标准名称改为《液压缸屈曲载荷评估方法》；更正了ISO/TS13725：2021中少量编辑性错误，ISO/TS13725：2021表1中对F的定义为最大许用力，而实际在正文中F代表轴向载荷，Fmax代表最大许用力，故表1中增加了符号Fmax代表最大许用力，更改F为轴向载荷。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国机械工业联合会提出。本文件由全国液压气动标准化技术委员会（SAC/TC3)归口。本文件起草单位：浙江大学、蚌埠液力机械有限公司、厦门大学、沈阳东北电力调节技术有限公司、浙江匠心液压科技有限公司、油威力液压科技股份有限公司、韶关液压件厂有限公司、厦门银华机械有限公司、江苏江海润液设备有限公司、启东中冶润滑液压设备有限公司、广东南曦液压机械有限公司、烟台星辉劳斯堡液压机械有限公司、山东福阳液压科技有限公司、中国机械总院集团海西（福建）分院有限公司、中煤北京煤矿机械有限责任公司、常德市佳鸿机械有限责任公司、北京机械工业自动化研究所有限公司。
本文件主要起草人：徐兵、侯帅豪、刘强强、叶绍干、郑学明、蒋先江、林广、黄智武、纪长喜、王秋宝、王东、付巍、杨明、吕怀健、占稳、包冬生、谭宇岐、曹巧会。Ⅲ
1范围
GB/Z44070—2024/ISO/TS13725:2021屈曲载荷评估方法
液压缸
本文件描述了一种评估液压缸屈曲载荷的方法：a）
液压缸的几何模型，按非等截面的圆柱体计算：适用于表2给出的液压缸安装和关节轴承联结形式；包含一个安全系数k（由评估人员设定，并与计算结果一同填入评估报告）；考虑可能偏离轴向的载荷；
考虑液压缸的重量和不同安装形式下施加在液压缸上的所有径向载荷；可通过简单的计算机程序实现；适用于液压缸活塞杆完全伸出状态。本文件提供的方法基于弹性屈曲理论，适用于符合ISO6020（所有部分）、ISO6022和ISO10762的单作用液压缸和双作用液压缸本方法不适用于薄壁液压缸、双出杆液压缸和柱塞式液压缸。本方法不适用于液压缸内部活塞杆屈曲评估本方法不考虑球轴承的摩擦
注：该方法基于FredHoblit的研究结果，参考了美国标准NFPA/T3.6.37。规范性引用文件
本文件没有规范性引用文件
ISO和IEC在以下地址中维护在标准中使用的术语数据库：ISO在线浏览平台：https：//www.iso.org/obp；-IEC电子开放平台：http：//www.electropedia.org/。：术语和定义
本文件没有需要界定的术语和定义4
符号和单位
基本符号
表1中的符号及其单位适用于本文件。尺寸及其他特性见图1和图2。表1
符号和单位
活塞杆自由端横向受力的弯曲刚度缸筒外径
缸筒内径
活塞杆直径
GB/Z44070—2024/IS0/TS13725:2021表1
符号和单位（续）
该距离为缸筒底端与轴向载荷F之间的偏心距，并且其产生的力矩为F（r)e力臂。
该距离为活塞杆末端与轴向载荷F之间的偏心距，并且其产生的力矩为F（r)ed力臂。计
缸筒材料的弹性模量
活塞杆材料的弹性模量
轴向载荷
最大许用力。
该力按安全系数进行修正后，在活塞杆中产生的最大应力等于活塞杆材料的屈服应力wwW.bzxz.Net
液压缸临界屈曲载荷
缸筒的惯性矩
活塞杆的惯性矩
安全系数[见第1章中的c]］
缸筒长度（如图1所示）
缸筒外活塞杆的长度（如图1所示）位于缸筒内活塞杆当量长度，即活塞杆完全伸出时活塞支撑中心与缸头端支撑中心（如图1所示)之间的距离
活塞支撑跨距（如图1所示）
固定缸筒底端所受的力矩
缸筒简与活塞杆接触处的相互作用力矩固定活塞杆末端的力矩
活塞杆所受的最大力矩
缸筒底端所受反作用力
活塞杆末端所受反作用力
缸筒与活塞杆之间的相互作用力缸筒外活塞杆上任意点与支撑中心的轴向距离处的径向挠度
重力加速度
活塞杆末端自由安装形式下产生的径向位移量弯曲度。缸筒挠度曲线与活塞杆挠度曲线之间的角度（如图2所示）缸筒材料的密度
活塞杆材料的密度
材料屈服应力
最大压应力
缸筒底端挠度曲线角度
缸筒头端挠度曲线角度
活塞杆起始端挠度曲线角度
活塞杆末端挠度曲线角度
缸筒底端与初始位置之间的转动角度（如图2所示）活塞杆末端与初始位置之间的转动角度（如图2所示）单位
kg/mm3
4.2附加符号
GB/Z44070—2024/IS0/TS13725:2021以下附加符号同时在本文件中使用，由公式(1)～公式（6)给出：Si=sin(qiL)
Ci =cos(qiL,)
S2=sin(q2L2)
C2 =cos(q2L2)
q=E,XI
注：这些符号(用于计算)来源于Hoblit的论文（见参考文献[2])。基本原理
5.1目的
（2）
..*(3)
....（4)
·（5）
液压缸是一个由三部分组成的系统（见图2）。其中，缸筒和缸筒外的部分活塞杆两部分可视作圆柱体。该系统受轴向载荷（F，一F）的作用。第三部分是前两部分之间的连接部分，包括缸筒内的部分活塞杆、活塞以及导向密封总成，可视为一个扭转弹簧的模型。本文件的目的是确定最大许用力Fmax，以避免液压缸在使用过程中活塞杆材料的实际应力达到其屈服应力。，进而产生屈曲现象。5.2简介
液压缸处于静力平衡状态。由于轴向载荷(F，一F)的作用，液压缸产生形变。这种形变是通过液压缸的三个组成部分中的每一个部分所受的不可预测的几何形变（角度)和未知的静态参数（力，力矩）以及缸筒和活塞杆连接处的扭转弹簧产生的一个特殊关系(Hoblit模型)来辨识的。基于对平衡和运动学的考虑，本文件阐述了一组方程。液压缸的安装形式（例如两端铰接或固定安装)决定了方程未知数的数量（9～13)，由于方程数和未知数的数量相等，所以在轴向载荷F已知的情况下方程组有唯一一组解。6种安装形式在下文中阐述（见表2）。临界屈曲载荷F。是使得方程组行列式的值为零时F的最小值，它导致活塞杆的最大应力无穷大，在实际应用中液压缸所受力不宜达到这个值。因此，在零（实际计算取$·F。）和F，（实际计算取（1一）·F。)之间找到使活塞杆最大应力达到活塞杆材料屈服应力（即max=6）的最大许用力Fmax。注：作为初始值用在比例法中求解这组方程。5.3液压缸的尺寸关系
图1和图2描述了本文件中使用的变量和原理。当液压缸处于水平位置，活塞杆完全伸出且轴向载荷F达到最大时是最危险的受力情况。在这情况下，最大许用力Fmax最小，并在活塞杆中产生最大应力。此时，L3为最小值，相对于L，和L2无关紧要。
GB/Z44070—2024/IS0/TS13725:2021Dle-Di
注：L
是L可能的最小值。
b）缸筒：柱体之
液压缸
两个柱体连接处的扭转弹簧
里。，里a，，甲。和日之间的关系d)
注：—。a十=0。
标引序号说明：
缸筒；
活塞杆位于缸筒内部部分；
活塞杆。
液压缸模型
活塞杆：柱体之一
左侧为缸筒挠度曲线
右侧为活塞杆挠度曲线
GB/Z44070—2024/ISO/TS13725：20215.4活塞杆最大应力max的一般计算（适用于表2给出的安装形式）5.4.1通则
缸筒厚度足够的条件下，活塞杆是液压缸的主要易屈曲部件。在应用此方法之前，应先验证是否符合缸筒厚度条件。
5.4.2挠度曲线
活塞杆的局部挠度曲线（r轴为图2中C、D两点的连接线，且适用于表2给出的安装形式），由公式（7)结合公式（8）～公式（12)给出：y(）=Csin(q2)+C2cos(q）+C2+C+Cs其中：
5.4.3弯矩
kFs，
Mbe+P2元Dig）
2-1)+kFL2Va+PaDegl
Mb+ P2D2g
C3 =_ P2 元Dig
C _Rk -kFy。
M+P2xDig
距缸筒和活塞杆连接点（即点C)α处的弯矩，由公式(13)给出：M()=E212
5.4.4弯矩最大值
（7）
（8）
·（9）
（10）
（11)
（12）
βDg*+ (R- FW) M. Fy(α) ...( 13 )8
弯矩在mmax处取得最大值，此位置满足以下条件之一，由公式（14)～公式（16)给出：（14）
0在此位置，可通过公式（7)和公式（13)得到弯矩最大值Mm5.4.5活塞杆最大应力
如果不考虑剪切应力，最大应力在弯矩最大值Mmax处，由公式（17)给出：Omax
4kF，32Mmax
（15）
（16）
·（17）
max是关于F的函数变量[omax（F)]。以下的计算是为了求出满足弹性条件αmax<α。的F的最大值Fmax（见5.1）。
为确定Fmax，需对每种安装形式中具有未知变量的平衡方程进行求解（见5.2、第6章第11章）。5
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