9液壓系統的設計計算液壓系統的設計計算步驟大致如下：明確系統設計要求；分析系統工況，確定主要參數；擬定液壓系統原理圖；液壓元件的計算與選擇；液壓系統的性能驗算；進行結構設計，編寫技術文件。在以上的設計步驟中，前五項屬于性能設計，它們相互影響，相互滲透，本章將扼要敘述這些內容；最后一項屬于結構設計，進行時須先查明液壓元件的結構和配置形式，仔細查閱有關產品樣本、設計手冊和資料，本章不作介紹。9.1明確系統的設計要求在開始設計液壓系統時，首先要對機械設備主機的工作情況進行詳細的分析，明確主機對液壓系統提出的要求，具體包括：⑴主機的用途、主要結構、總體布局；主機對液壓系統執行元件在位置布置和空間尺寸上的限制。⑵主機的工作循環，液壓執行元件的運動方式（移動、轉動或擺動）及其工作范圍。⑶液壓執行元件的負載和運動速度的大小及其變化范圍。⑷主機各液壓執行元件的動作順序或互鎖要求。⑸對液壓系統工作性能（如工作平穩性、轉換精度等）、工作效率、自動化程度等方面的要求。⑹液壓系統的工作環境，如周圍介質、環境溫度、濕度、塵埃情況、外界沖擊振動等。⑺其它方面的要求，如液壓裝置在總量、外形尺寸、經濟性等方面的規定或限制。9.2分析系統工況、確定主要參數工況分析工況分析，就是分析主機在工作過程中各執行元件的運動速度和負載的變化規律。對于動作較復雜的機械設備，根據工藝要求，將各執行元件在各階段所需克服的負載用圖9.1a所示的負載一位移（F-l）曲線表示，稱為負載圖。將各執行元在各階段的速度用圖9.1b所示的速度一位移（v-l）曲線表示，稱為速度圖。設計簡單的液壓系統時，這兩種圖可省略不畫。確定主要參數這里是指確定液壓執行元件的工作壓力和最大流量。執行元件的工作壓力，可以根據負載圖中的最大負載來選?。ㄒ姳?.1），也可以根據主機的類型來選?。ㄒ姳?.2）；而最大流量則由執行元件速度圖中的最大速度計算出來。這兩者都

與執行元件的結構參數（指液壓缸的有效工作面積A或液壓馬達的排量gM）有關。一般做法是，先選定工作壓力P，再按最大負載和預估的執行元件機械效率求出A或gM，經過各種必要的驗算、修正和圓整后定下這些結構參數，最后再算出最大流量Q來。max圖9.1圖9.1液壓系統執行元件的負載圖和速度圖表9.1按負載選擇執行元4件工作壓力負載F[N]<50005000?10000 10000?2000020000?3000030000?50000>50000工作壓力p[MPa]<0.8?11.5?2 2.5?33?44?5>5?7表9.2按主機類型選擇執行元件工作壓力主機類型]磨床機組合機床床農業機械小型工程機械工程機械輔助機構液壓機中、大型挖掘機重型機械起重運輸機械龍門刨床拉床工作壓力p[MPa]W23?5W88?1010?1620?32在本步驟的驗算中，必須使執行元件的最低工作速度umin或^min（=2nnmin/60）符合下述要求： mmmmmm液壓缸 %上＜V. （9.1）虹5

——minS虹5

——minSWqminM式中，Q.為節流閥或調速閥、變量泵的最小穩定流量，min以上的一些驗算結果如不能滿足有關的規定要求時，液壓馬達(9.2)由產品性能表查出。A或gM的量值就必須進行修改。這些執行元件的結構參數最后還必須圓整成標準值（見GB2347-80、GB/T2348-93）。液壓執行元件的工況圖是在執行元件結構參數確定之后，根據設計任務要求，算出不同階段中的實際工作壓力、流量和功率之后作出的（見圖9.2）。工況圖顯示液壓系統在實現整個工作循環時這三個參數的變化情況。當系統中包含多個執行元件時，其工況圖是各個執行元件工況圖的綜合。

液壓執行元件的工況圖是選擇系統中其它液壓元件和液壓基本回路的依據，也是擬訂液壓圖9.2Q2-8型汽車起重機簡圖圖9.2Q2-8型汽車起重機簡圖⑴液壓泵和各種控制閥的規格是根據工況圖中的最大壓力和最大流量選定的。⑵各種液壓回路及其油源形成都是按工況圖中不同階段內的壓力和流量變化情況初選后，再通過比較確定的。⑶將工況圖所反映的情況與調研得來的參考方案進行對比，可以對原來設計參數的合理性作出鑒別，或進行調整。9.3擬定液壓系統原理圖擬定液壓系統原理圖是整個設計工作中最重要的步驟，它對系統的性能以及設計方案的經濟性、合理性具有決定性的影響。其一般方法是，根據動作和性能要求先分別選擇和擬定基本回路，然后將各個回路組合成一個完整的系統。選擇液壓回路是根據系統的設計要求和工況圖從眾多的成熟方案中（參見第7章和有關的設計手冊、資料）評比挑選出來的。選擇時，既要考慮調速、調壓、換向、順序動作、動作互鎖等要求，也要考慮節省能源、減少發熱、減小沖擊、保證動作精度等問題。組合液壓系統是把挑選出來的各種液壓回路綜合在一起，進行歸并整理，增添必要的元件或輔助回路，使之成為完整的系統。9.4液壓元件的選擇與計算液壓泵的最大工作壓力必須等于或超過液壓執行元件最大工作壓力及進油路上總壓力損失這兩者之和。液壓執行元件的最大工作壓力可以從工況圖中找到；進油路上的總壓力損失可以通過估算求得，也可以按經驗資料數據估計（見表9.3）。表9.3進油路壓力損失系統結構情況總壓力損失^p[Mpa]一般節流閥調速及管路簡單的系統0.2?0.5進油路有調速閥及管路復雜的系統0.5?1.5液壓泵的流量必須等于或超過幾個同時工作的液壓執行元件總流量的最大值以及回路中泄漏量兩者之和。液壓執行元件總流量的最大值可以從工況圖中找到（當系統中備有蓄能器時此值應為一個工作循環中液壓執行元件的平均流量）；而回油路中的泄漏量則可按總流量最大值的10%?30%估算。在參照產品樣本選取液壓泵時，泵的額定壓力應選得比上述最大工作壓力高20%?60%，以便留有壓力儲備；額定流量則只需選得能滿足上述最大流量需要即可。閥類元件的規格按液壓系統的最大壓力和通過該閥的實際流量從產品樣本中選定。選擇節流閥和調速閥時，還要考慮它的最小穩定流量是否符合設計要求。各類閥都須選得使其實際通過流量最多不超過其公稱流量的120%，以免引起發熱、噪聲和過大的壓力損失。對于可靠性要求特別高的系統來說，閥類元件的額定壓力應高出其工作壓力較多。9.5液壓系統的性能驗算在確定了各個液壓元件之后，有時還要根據需要對整個液壓系統的某些技術性能進行必要的驗算，以便對所選液壓元件和液壓系統參數作進一步調整。液壓系統性能驗算的項目很多，常見的有回路壓力損失驗算和發熱溫升驗算?；芈穳毫p失驗算壓力損失包括管道內的沿程損失和局部損失以及閥類元件處的局部損失三項。管道內的沿程損失和局部損失可用第2章中的有關公式估算;閥類元件處的局部損失則須從產品樣本中查出。當通過閥類元件的實際流量Q不是其公稱流量Qn時，它的實際壓力損失詢與其額定壓力損失明〃間將呈如下的近似關系： "（QV△，=叫Q] （9.3）計算液壓系統的回路壓力損失時，不同的工作階段要分開來計算?；赜吐飞系膲毫p失一般都須折算到進油路上去。計算時所得的總壓力損失如果與計算液壓元件時假定的壓力損失相差太大，則應對設計進行必要的修改。發熱溫升驗算這項驗算是用熱平衡原理來對油液的溫升進行估計。單位時間內進入液壓系統的熱量H（W）是液壓泵輸入功率P]和液壓執行元件有效功率P2之差。假如這些熱量全部由油箱散發出去，不考慮系統其它部分的散熱效能，則油液溫升的估算公式可以根據不同的條件分別從有關的手冊中找出來（或參考第6章）。如果驗算出來的油液溫升超過了允許數值，系統中必須考慮設置適當的冷卻器。小結液壓傳動系統的設計步驟不是固定不變的。對于簡單系統，常將一些步驟省略或合并。對于復雜系統，各步驟?；ハ啻┎濉⒔徊?，經多次反復修改后才能完成。建議多借鑒機械設計的方法，多查閱有關的設計手冊。

9.1已知某專用臥式銑床的銑頭驅動電機功率為 7.5kW,銑刀直徑為120mm，轉速為350r/min。如工作臺重4000N，工件和夾具重1500N，X作臺總行程為400mm，工進行程為250mm，快進速度為4.5m/min,X進速度為60?1000mm/min，往復運動