液壓課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)

1、徐州工程學(xué)院液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)汪 菊機(jī)電工程學(xué)院2011年6月一、 設(shè)計(jì)目的： 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整機(jī)設(shè)計(jì)的重要組成部分,主要任務(wù)是綜合運(yùn)用前面各章的基礎(chǔ)知識(shí),學(xué)習(xí)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟、內(nèi)容和方法。通過(guò)學(xué)習(xí)，能根據(jù)工作要求確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)、系統(tǒng)原理圖，能進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)計(jì)算，合理地選擇和確定液壓元件，對(duì)所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)性能進(jìn)行校驗(yàn)算，為進(jìn)一步進(jìn)行液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。二、 設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容：液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容大致如下：1. 明確設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行工況分析，繪制負(fù)載和速度循環(huán)圖；2. 確定液壓系統(tǒng)的主要性能參數(shù)；3. 進(jìn)行方案設(shè)計(jì)、擬訂液壓系統(tǒng)原理圖；4. 計(jì)算和選擇液壓元件；5. 驗(yàn)算

2、液壓系統(tǒng)的性能；6. 液壓缸設(shè)計(jì)；7. 繪制工作圖，編寫(xiě)技術(shù)文件，并提出電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)。以上步驟中各項(xiàng)工作內(nèi)容有時(shí)是互相穿插、交叉進(jìn)行的。對(duì)某些復(fù)雜的問(wèn)題，需要進(jìn)行多次反復(fù)才能最后確定。在設(shè)計(jì)某些較簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng)時(shí)，有些步驟可合并和簡(jiǎn)化處理。1. 明確設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行工況分析，繪制負(fù)載和速度循環(huán)圖1.1 明確設(shè)計(jì)要求對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求是設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的依據(jù)，設(shè)計(jì)前必須將它搞清楚。明確設(shè)計(jì)要求往往從以下幾個(gè)方面考慮：1.1.1主機(jī)的概況了解 一般液壓系統(tǒng)是為主機(jī)配套的，因此明確設(shè)計(jì)要求一般應(yīng)從了解主機(jī)開(kāi)始。了解主機(jī)概況一般從以下幾方面著手：1）主機(jī)的用途、總體布局、主要結(jié)構(gòu)，主機(jī)對(duì)液壓裝

3、置的位置和空間尺寸的限制。2）主機(jī)的工藝流程或工作循環(huán)、技術(shù)參數(shù)與性能要求。3）作業(yè)環(huán)境與條件等。1.1.2明確主機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)提出的任務(wù)和要求1）主機(jī)要求液壓系統(tǒng)完成的動(dòng)作和功能，執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方式（轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)或擺動(dòng)）、動(dòng)作循環(huán)及其工作范圍。2）外界負(fù)載大小、性質(zhì)及變化范圍，執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度大小及變化范圍。3）各液壓執(zhí)行元件的動(dòng)作順序、轉(zhuǎn)換及互鎖要求。4）對(duì)液壓系統(tǒng)的工作性能方面的要求，如運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、定位和轉(zhuǎn)換精度、停留時(shí)間、自動(dòng)化程度、工作效率、噪聲等方面的要求，對(duì)于高精度、高生產(chǎn)率的自動(dòng)化主機(jī)，不僅會(huì)對(duì)液壓系統(tǒng)提出靜態(tài)性能指標(biāo)，往往還會(huì)提出動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。1.1.3明確其它要求1）明確液壓系

4、統(tǒng)的工作條件和環(huán)境條件，如環(huán)境的溫度、濕度、污染和振動(dòng)沖擊情況。有無(wú)腐蝕性和易燃性物質(zhì)存在，這牽涉到液壓元件和工作介質(zhì)的選用，也牽涉到所需采用的防護(hù)措施等。 2）對(duì)液壓系統(tǒng)的重量、外形尺寸、經(jīng)濟(jì)性等方面的要求。1.2工況分析工況分析就是要分析執(zhí)行元件在整個(gè)工作過(guò)程中速度和負(fù)載的變化規(guī)律，求出工作循環(huán)中各動(dòng)作階段的速度和負(fù)載的大小，畫(huà)出速度圖和負(fù)載圖（簡(jiǎn)單系統(tǒng)可不畫(huà)）。從這兩張圖中可以方便地看出系統(tǒng)對(duì)液壓執(zhí)行元件作用的負(fù)載和速度的要求及它們的變化范圍，還可方便地確定最大負(fù)載值、最大速度值，以及它們所在的工作階段，這是確定液壓系統(tǒng)方案、確定液壓系統(tǒng)性能參數(shù)和執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)參數(shù)的主要依據(jù)。1.2.1速

5、度分析速度圖速度分析就是對(duì)執(zhí)行元件在整個(gè)工作循環(huán)中各階段所要求的速度進(jìn)行分析，速度圖即是用圖形將這種分析結(jié)果表示出來(lái)的圖形。速度圖一般用速度時(shí)間（vt）或速度位移（vl）曲線表示。圖1（a）為一機(jī)床進(jìn)給油缸的動(dòng)作循環(huán)圖例，及圖1（b）是其相應(yīng)的速度圖例。1.2.2負(fù)載分析與負(fù)載圖負(fù)載分析就是對(duì)執(zhí)行元件在整個(gè)工作循環(huán)中各階段所要求克服的負(fù)載大小及其性質(zhì)進(jìn)行分析，負(fù)載圖即是用圖形將這種分析結(jié)果表示出來(lái)的圖形。負(fù)載圖一般用負(fù)載時(shí)間（Ft）或負(fù)載位移（Fl）曲線表示。1）液壓缸的負(fù)載分析液壓缸在做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，要克服以下負(fù)載：工作負(fù)載、摩擦負(fù)載阻力、慣性阻力、重力、密封阻力和背壓力。前四種屬于外負(fù)載

6、，后兩種屬于內(nèi)負(fù)載。在不同的動(dòng)作階段，負(fù)載的類(lèi)型和大小是不同的。下面分別予以討論。（1） 啟動(dòng)階段啟動(dòng)階段的液壓缸活塞或缸體及其與它們相連的運(yùn)動(dòng)部件處于要?jiǎng)佣磩?dòng)狀態(tài)，其負(fù)載F由以下2項(xiàng)組成式中 Ffs靜摩擦力； Fn作用在摩擦面（如導(dǎo)軌面或支承面）上的正壓力； fs摩擦面的靜摩擦系數(shù)，其數(shù)值與潤(rùn)滑條件、導(dǎo)軌的種類(lèi)和材料有關(guān)（見(jiàn)表1）； FG垂直或傾斜放置的運(yùn)動(dòng)工作部件重量在油缸運(yùn)動(dòng)方向的分量，工作部件向上運(yùn)動(dòng)時(shí)為正負(fù)載，向下運(yùn)動(dòng)時(shí)為負(fù)負(fù)載。若工作部件是水平放置時(shí)，則FG=0。 (2) 加速階段 加速階段的液壓缸活塞或缸體及其與它們相連的運(yùn)動(dòng)部件從速度為零到恒速（一般為非工作階段的快速運(yùn)動(dòng)）階

7、段，這時(shí)的負(fù)載F由下式計(jì)算式中 Ffd動(dòng)摩擦力; fd動(dòng)摩擦系數(shù)(見(jiàn)表1)； Fm慣性阻力,這是液壓缸活塞或缸體及其與它們相連的運(yùn)動(dòng)部件在加速（或制動(dòng)減速）過(guò)程中得到慣性阻力, 其值可按牛頓第二定律求出，加速時(shí)阻力為正，制動(dòng)減速時(shí)為負(fù)； v速度的改變量，即恒速值； t啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間，機(jī)床一般取t =0.010.5s，輕載低速運(yùn)動(dòng)部件取小值，重載高速運(yùn)動(dòng)部件取大值。行走機(jī)械可取v / t =0.51.5m/s2； G運(yùn)動(dòng)部件的重量； g重力加速度。表1 導(dǎo)軌摩擦系數(shù)導(dǎo)軌種類(lèi)導(dǎo)軌材料工作狀態(tài)摩擦系數(shù)滑動(dòng)導(dǎo)軌鑄鐵對(duì)鑄鐵啟動(dòng)0.160.2低速運(yùn)動(dòng)（v10m/min）0.050.08自潤(rùn)滑尼龍低速中載(

8、也可潤(rùn)滑)0.12金屬兼復(fù)合材料0.0420.15滾動(dòng)導(dǎo)軌鑄鐵導(dǎo)軌+滾珠(柱)00050.02淬火鋼導(dǎo)軌+滾珠(柱)0.0030.006靜壓導(dǎo)軌鑄鐵0.005氣浮導(dǎo)軌鑄鐵、鋼或大理石0.001（3）恒速階段 該階段負(fù)載由下式?jīng)Q定式中 FL工作負(fù)載，如切削力等。其方向與液壓缸運(yùn)動(dòng)方向相反時(shí)取正值，相同時(shí)取負(fù)值。在非工作行程(如快進(jìn))時(shí)取FL =0.（4） 制動(dòng)階段 該階段負(fù)載由下式?jīng)Q定因制動(dòng)時(shí)是減速，因此慣性力Fm為負(fù)值。上述四個(gè)動(dòng)作階段，在液壓缸的反向運(yùn)動(dòng)中，也都存在，只是在快退過(guò)程中不存在工作行程，因此整個(gè)快退恒速階段取FL =0。 以上計(jì)算均是計(jì)算液壓缸的外負(fù)載，要計(jì)算液壓缸的總負(fù)載力，還

9、應(yīng)計(jì)算液壓缸的內(nèi)負(fù)載力，即密封阻力和運(yùn)動(dòng)的背壓阻力。前者是指密封裝置零件在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的密封摩擦力, 其值與密封裝置的結(jié)構(gòu)類(lèi)型、液壓缸的制造質(zhì)量和工作壓力有關(guān)，具體計(jì)算比較繁瑣，一般在初步計(jì)算中都將其考慮在液壓缸的機(jī)械效率（m）中。后者是指液壓缸回油腔的背壓阻力，它是由回油管路上的液壓阻力決定的。在系統(tǒng)方案與結(jié)構(gòu)尚未確定前，它是無(wú)法計(jì)算的。在液壓缸尺寸已知的情況下，可根據(jù)表2所示的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行估算。一般可先忽略不計(jì)，待系統(tǒng)回路和液壓執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)尺寸確定時(shí)再將其計(jì)算進(jìn)去。 根據(jù)上述各階段得到負(fù)載及其所經(jīng)歷的移動(dòng)行程（或時(shí)間），便可歸納繪出液壓缸的負(fù)載圖（F-l圖或F-t圖），如圖2所示為一機(jī)床

10、進(jìn)給系統(tǒng)的負(fù)載圖例。圖中的最大負(fù)載值將是初選液壓缸工作壓力和確定液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)的依據(jù)。表2 液壓系統(tǒng)中背壓力的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)類(lèi)型背壓/MPa中、低壓系統(tǒng)（08MPa）簡(jiǎn)單系統(tǒng)和一般輕載的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)0.2 0.5回油路帶調(diào)速閥的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)0.5 0.8回油路帶背壓閥0.5 1.5采用帶補(bǔ)油泵的閉式回路0.81.5中、高壓系統(tǒng)（816MPa）同上比中、低壓系統(tǒng)高（50100）%高壓系統(tǒng)（1632MPa）如鍛壓機(jī)械系統(tǒng)初算時(shí)背壓可忽略不計(jì)1.2.3液壓馬達(dá)的負(fù)載分析當(dāng)系統(tǒng)以液壓馬達(dá)作為執(zhí)行元件時(shí)，應(yīng)計(jì)算各階段折算到液壓馬達(dá)軸上的總負(fù)載轉(zhuǎn)矩T。這負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)包含三項(xiàng)之和：TL工作負(fù)載折算到馬達(dá)軸上的

11、等效轉(zhuǎn)矩，Tf執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的摩擦力（力矩）折算到馬達(dá)軸上的等效轉(zhuǎn)矩，Tm執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、液壓馬達(dá)軸等在啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)折算到馬達(dá)軸上的等效慣性力矩。即將式（1）（4）中的力的計(jì)算換成相應(yīng)的力矩的計(jì)算式，即可得到液壓馬達(dá)在各個(gè)動(dòng)作階段的負(fù)載力矩計(jì)算式，并可畫(huà)出相應(yīng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩圖。2. 壓系統(tǒng)主要性能參數(shù)的確定這里，液壓系統(tǒng)的主要性能參數(shù)是指液壓執(zhí)行元件的工作壓力p和最大流量，它們均與執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)參數(shù)（即液壓缸的有效工作面積或液壓馬達(dá)的排量）有關(guān)。液壓執(zhí)行元件的工作壓力和最大流量是計(jì)算與選擇液壓元件、原動(dòng)機(jī)（電機(jī)），進(jìn)行液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。2.1液壓執(zhí)行元件工作壓力的確定 液壓執(zhí)行元件的工作壓力

12、是指液壓執(zhí)行元件的輸入壓力。在確定液壓執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸時(shí)，一般要先選擇好液壓執(zhí)行元件的工作壓力。工作壓力選得低，執(zhí)行元件的尺寸則大，整個(gè)液壓系統(tǒng)所需的流量和結(jié)構(gòu)尺寸也會(huì)變大，但液壓元件的制造精度、密封要求與維護(hù)要求將會(huì)降低。壓力選得愈高，結(jié)果則相反。因此執(zhí)行元件的工作壓力的選取將直接關(guān)系到液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大小、成本高低和使用可靠性等多方面的因素。一般可根據(jù)最大負(fù)載參考表3選取，也可根據(jù)設(shè)備的類(lèi)型參考表4選取。 隨著目前材質(zhì)生產(chǎn)水平和液壓技術(shù)水平的提高，液壓系統(tǒng)的工作壓力有向高壓化發(fā)展的趨勢(shì)，這也是符合經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)律的。表3 不同負(fù)載條件下的工作壓力負(fù)載 F/ N50000液壓缸工作壓力 / MP

13、a0.811.522.53344557表4 常用液壓設(shè)備工作壓力設(shè)備類(lèi)型機(jī)床農(nóng)業(yè)機(jī)械小型工程機(jī)械液壓機(jī)挖掘機(jī)重型機(jī)械啟重機(jī)械磨床車(chē)、銑、刨床組合機(jī)床 拉床龍門(mén)刨床工作壓力 / MPa08224351010152032 2.2液壓執(zhí)行元件主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 要確定液壓執(zhí)行元件的最大流量，必須先確定執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)參數(shù)。這里主要指液壓缸的有效工作面積A1、A2及活塞直徑D、活塞桿直徑d。液壓執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)參數(shù)首先應(yīng)滿足所要克服的最大負(fù)載和速度的要求。例如圖3所示一單桿活塞缸，其無(wú)桿腔和有桿腔的有效作用面積分別為A1和A2，當(dāng)最大負(fù)載為F max時(shí)的進(jìn)、回油腔壓力分別為p1和 p2，這時(shí)活塞上的力平衡

14、方程應(yīng)為（6）這樣就有式中，A2/A1一般由快速進(jìn)、退速度比與回路結(jié)構(gòu)有關(guān)。例如當(dāng)快進(jìn)時(shí)是液壓缸的無(wú)桿腔進(jìn)油、有桿腔回油，而快退時(shí)是有桿腔進(jìn)油、無(wú)桿腔回油，快進(jìn)、快退時(shí)的流量Q均相同（一般為泵的最大供油流量），這時(shí)快速進(jìn)、退的速度比v1 / v2為 即這時(shí)的液壓缸兩腔的面積比由快速進(jìn)、退的速度比v確定 。當(dāng)快進(jìn)時(shí)采用差動(dòng)連接液壓回路，快退時(shí)采用有桿腔進(jìn)油、無(wú)桿腔回油，并且要求快速進(jìn)、退速度相等時(shí)，則應(yīng)A2 /A1=1/2。 表5 按活塞桿受力情況選取活塞桿直徑活塞桿受力情況工作壓力p/MPa活塞桿直徑d受 拉-d=(0.30.5)D受壓及拉P5d=(0.50.55)D受壓及拉57d=0.7D

15、在D、d圓整后，應(yīng)由式A1=D2/4和A2=(D2-d2)/4重新求出A1和A2。則此時(shí)液壓缸兩腔的有效工作面積A1、A2已初步確定。液壓缸兩腔的有效工作面積除了要滿足最大負(fù)載和速度要求外，還需滿足系統(tǒng)中流量控制閥最小穩(wěn)定流量Qvmin的要求，以滿足系統(tǒng)的最低速度vmin要求。因此還需對(duì)液壓缸的有效工作面積A1（或A2）進(jìn)行驗(yàn)算。即式中Qvmin可由閥的產(chǎn)品樣本中查得。若經(jīng)驗(yàn)算D、d不滿足式（9-11），則需重新修改計(jì)算D、d、A1、A2 ，直至滿足式（11）為止，才算最后確定液壓缸的有效工作面積。 2.3液壓馬達(dá)的排量計(jì)算與選擇 當(dāng)執(zhí)行元件是液壓馬達(dá)時(shí)，它要克服的負(fù)載是轉(zhuǎn)矩，它的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)

16、是排量。液壓馬達(dá)的排量qM也是根據(jù)最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tmax來(lái)確定的，即式中 p液壓馬達(dá)的工作壓力，即進(jìn)油壓力； p0液壓馬達(dá)的回油腔壓力，即背壓，可參表9-2選取，有的馬達(dá)對(duì)背壓有特殊要求，可按要求定； Mm液壓馬達(dá)的機(jī)械效率。 2.4工況圖的確定2.4.1 工況圖中的最大壓力和最大流量將直接影響液壓泵和液壓控制閥等液壓元件的最大壓力和流量，因此它是選擇電動(dòng)機(jī)、液壓元件（包括液壓泵、液壓控制元件和輔助元件）的原始依據(jù)。 2.4.2工況圖中不同階段的壓力和流量變化情況是液壓回路選擇的依據(jù)。例如工況圖中反映整個(gè)工作循環(huán)中流量、壓力變化較大，而且高壓小流量的時(shí)間占得比例較大，這樣在較大功率時(shí)采用單定量泵

17、供油就不太合適，可以考慮一大一小的雙聯(lián)泵供油或限壓式變量泵供油等方案。當(dāng)然工況圖所確定的液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)量也反映了原來(lái)考慮的回路和參數(shù)設(shè)計(jì)的合理性，它是進(jìn)一步修改系統(tǒng)和系統(tǒng)參數(shù)的依據(jù)。3. 擬訂液壓系統(tǒng)原理圖 擬訂液壓系統(tǒng)原理圖是液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作中關(guān)鍵的一步。它將影響到系統(tǒng)的性能與設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性、合理性。一般方法是先根據(jù)主機(jī)工作部件的運(yùn)動(dòng)要求，確定液壓執(zhí)行元件的類(lèi)型，然后是根據(jù)動(dòng)作和性能要求，選擇并擬訂液壓基本回路，最后將各個(gè)基本回路組合成一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)。3.1確定液壓執(zhí)行元件的類(lèi)型在擬訂液壓系統(tǒng)原理圖時(shí)，首先要根據(jù)主機(jī)運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)要求來(lái)確定液壓執(zhí)行元件的類(lèi)型。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于直線往復(fù)

18、運(yùn)動(dòng)，可選用液壓缸；對(duì)于連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可選用液壓馬達(dá)，對(duì)于擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，可采用擺動(dòng)液壓缸。但在選擇液壓執(zhí)行元件類(lèi)型時(shí)，除了對(duì)運(yùn)動(dòng)形式要求外，還應(yīng)注意其運(yùn)動(dòng)范圍和性能要求，注意運(yùn)動(dòng)形式還可通過(guò)適當(dāng)?shù)臋C(jī)械機(jī)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。例如長(zhǎng)行程的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，采用一般的活塞式液壓缸就不合適了，可以采用柱塞式液壓缸，也可采用液壓馬達(dá)通過(guò)齒輪齒條機(jī)構(gòu)、鏈輪鏈條機(jī)構(gòu)或螺母螺桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，對(duì)于有限角度的連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可采用液壓缸通過(guò)齒條齒輪機(jī)構(gòu)或棘爪棘輪機(jī)構(gòu)，配合超越離合器等動(dòng)作來(lái)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。具體采用何種類(lèi)型的執(zhí)行元件，配何種機(jī)械機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)主機(jī)所要求的運(yùn)動(dòng)要全面考慮主機(jī)的安裝條件、制造條件和經(jīng)濟(jì)性等因素。3.2選擇液壓基本回路在確

19、定了液壓執(zhí)行元件后，要根據(jù)設(shè)備的工作特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要求選擇基本回路。首先要選擇對(duì)主機(jī)性能起決定性影響的主要回路。例如機(jī)床液壓系統(tǒng)，調(diào)速回路是系統(tǒng)的核心；壓力機(jī)液壓系統(tǒng)，調(diào)壓回路是主要回路等。然后再考慮其它功能回路。如快速運(yùn)動(dòng)回路與速度換接回路、壓力控制回路、換向回路、多缸動(dòng)作回路等。在選擇各基本回路時(shí)，要仔細(xì)研究系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行考慮。例如系統(tǒng)有垂直運(yùn)動(dòng)部件時(shí)，要考慮平衡回路；有多個(gè)執(zhí)行元件時(shí)，要根據(jù)系統(tǒng)要求，考慮采用相應(yīng)的順序動(dòng)作、同步，互不干擾回路等。同時(shí)也要考慮節(jié)能、減少發(fā)熱、減少?zèng)_擊、保證動(dòng)作的換接方式和精度等問(wèn)題。選擇回路時(shí)可能有多種方案，這時(shí)需要反復(fù)對(duì)比。還應(yīng)多參考或吸收同類(lèi)設(shè)備液壓

20、系統(tǒng)中回路選擇的成熟經(jīng)驗(yàn)。3.3液壓系統(tǒng)的綜合在選定了各種滿足系統(tǒng)要求的液壓基本回路后，就可進(jìn)行液壓系統(tǒng)合成工作。也就是將各基本回路放在一起，進(jìn)行歸并、整理。必要時(shí)再增加一些液壓元件和輔助油路，使之成為完整的液壓系統(tǒng)。在進(jìn)行這項(xiàng)工作時(shí)必須注意以下幾點(diǎn)：1）最后綜合出來(lái)的液壓系統(tǒng)應(yīng)保證其工作循環(huán)中的每個(gè)動(dòng)作都安全可靠，無(wú)互相干擾；2）盡可能省去不必要的元件，以簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；3）盡可能提高系統(tǒng)效率，防止系統(tǒng)過(guò)熱；4）盡可能是系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、合理，便于維修檢測(cè)；5）盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)元件，減少自行設(shè)計(jì)的專(zhuān)用元件。4. 計(jì)算和選擇液壓元件液壓元件的計(jì)算是計(jì)算該元件在整個(gè)工作循環(huán)中所承受的最高壓力和通過(guò)的流量，以

21、便選擇和確定元件的型號(hào)與規(guī)格，以便對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的性能驗(yàn)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。4.1液壓泵和電機(jī)型號(hào)與規(guī)格的選擇4.1.1液壓泵的計(jì)算和選擇1）確定液壓泵的最大工作壓力液壓泵的最大工作壓力pp可按下式計(jì)算式中 p1max執(zhí)行元件進(jìn)油腔的最大工作壓力，可從工況圖中找到； p1與執(zhí)行元件最大工作壓力同一工況下進(jìn)油路上的總壓力損失，它包括沿程壓力損失和局部壓力損失。在此只能先按經(jīng)驗(yàn)資料估計(jì)：一般節(jié)流調(diào)速和管路較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)取p1=0.20.5MPa,進(jìn)油路上有調(diào)速閥或管路復(fù)雜的系統(tǒng)取p1=0.51.5MPa。2）液壓泵供油流量Qp的計(jì)算液壓泵供油流量Qp必須大于或等于同時(shí)工作的執(zhí)行元件流量之和的最大值（Qi

22、）max與回路泄漏量之和，可用下式表示：式中 Qi工作循環(huán)中某一執(zhí)行元件在第i個(gè)動(dòng)作階段所需的流量； K回路的泄漏折算系數(shù)，K=1.11.3。對(duì)于節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，若最大流量點(diǎn)處于調(diào)速狀態(tài)，則在泵的供油量中還要增加溢流閥穩(wěn)壓時(shí)的最小溢流量3L/min。對(duì)于蓄能器作輔助能源供油的系統(tǒng)，泵的流量按一個(gè)工作循環(huán)中液壓執(zhí)行元件的平均流量估計(jì)。3）選擇液壓泵的規(guī)格在參照產(chǎn)品樣本選取液壓液壓泵的規(guī)格時(shí)，泵的額定壓力應(yīng)選得比上述最大工作壓力高20%60%，以便留有一定的壓力儲(chǔ)備；額定流量則只須滿足上述最大流量即可。4.1.2確定液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)選擇電動(dòng)機(jī)的主要依據(jù)是電動(dòng)機(jī)功率，但要注意電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)與所選液壓泵規(guī)

23、定轉(zhuǎn)速范圍和所需流量相適應(yīng)。在確定電動(dòng)機(jī)功率時(shí)，應(yīng)考慮實(shí)際工況的差異。當(dāng)整個(gè)工作循環(huán)中，泵的功率變化較小，或者功率變化雖然較大，但大功率持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，可根據(jù)泵的最大功率點(diǎn)來(lái)選擇電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)的功率Np可按下式計(jì)算：式中，（ppQp）max為液壓泵輸出壓力與輸出流量乘積的最大值，即液壓泵的最大輸出功率。其中的pp與Qp可以利用液壓執(zhí)行元件的工況圖查處最大功率點(diǎn)，然后根據(jù)該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的執(zhí)行元件的工作壓力p1和流量Q1，利用式（14）和式（15）計(jì)算求得。式（16）中的p為液壓泵的總效率，初算時(shí)可按表6選取。泵的規(guī)格大時(shí)取大值，反之取小值。變量泵取小值，定量泵取大值。當(dāng)泵的工作壓力只有其額定壓力的10

24、%15%時(shí)，泵的總效率顯著下降，有時(shí)只達(dá)50%，變量泵流量為其公稱(chēng)流量的1/4或1/3以下時(shí)，其容積效率明顯下降，計(jì)算時(shí)應(yīng)予以注意。表6 液壓泵的總效率液壓泵類(lèi)型齒輪泵葉片泵柱塞泵螺桿泵總效率0.60.70.60.750.80.850.650.8當(dāng)整個(gè)工作循環(huán)中泵的功率變化較大，并且最大功率持續(xù)時(shí)間很短，如按式（16）計(jì)算結(jié)果選電動(dòng)機(jī)，功率將較大，不經(jīng)濟(jì)。此時(shí)可利用一般電動(dòng)機(jī)允許短時(shí)間具有25%的超載能力，先按下式計(jì)算出整個(gè)工作循環(huán)中各階段所需的功率：式中 Npi整個(gè)工作循環(huán)中，第i階段液壓泵所需功率； ppi第i階段液壓泵的工作壓力； Qpi第i階段液壓泵的輸出流量。式中 ti整個(gè)工作循環(huán)中

25、，第i階段持續(xù)的時(shí)間； n整個(gè)工作循環(huán)階段數(shù)； T整個(gè)工作循環(huán)周期（時(shí)間）。 在確定了電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速后，還應(yīng)考慮電動(dòng)機(jī)的性能及安裝連接形式，才能完全確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)與規(guī)格。4.2液壓閥的選擇 液壓閥的規(guī)格主要是根據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力和通過(guò)該閥的最大實(shí)際流量從產(chǎn)品樣本中選取的。一般要求所選閥的額定壓力要大于系統(tǒng)的最高工作壓力，選閥的額定流量要大于通過(guò)該閥的最大實(shí)際流量。如果通過(guò)閥的流量超過(guò)所選閥的額定流量的20%，將會(huì)引起過(guò)大的壓力損失、發(fā)熱、噪聲及閥的性能下降。具體的講，選擇壓力閥時(shí)應(yīng)考慮調(diào)壓范圍、流量變化范圍及此范圍內(nèi)的壓力平穩(wěn)性等；選擇流量閥時(shí)主要應(yīng)考慮流量調(diào)節(jié)范圍、最小穩(wěn)定流量、閥的

26、最高工作壓力、閥的最小壓差、閥對(duì)壓差和溫度變化的補(bǔ)償作用、工作介質(zhì)的清潔度要求等；在選擇方向控制閥時(shí)，除了考慮壓力、流量外，還應(yīng)考慮其中位機(jī)能、換向頻率、閥口的壓力損失和內(nèi)泄漏大小等。此外，在選擇閥時(shí)還應(yīng)注意結(jié)構(gòu)形式、壓力等級(jí)、連接方式、集成方式及操縱方式等。4.3液壓輔件的選擇4.3.1確定液壓管道尺寸液壓管道的尺寸的確定，可參閱書(shū)中相關(guān)內(nèi)容。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，管道尺寸、管接頭尺寸常選得與液壓閥等液壓元件的接口尺寸相一致，這樣可使管接頭和管道的選擇簡(jiǎn)單。4.3.2確定油箱的有效容量為了使油液有足夠的容積進(jìn)行熱交換，油箱要有足夠的有效容量（油面高度為油箱高度80%的容量），油箱的有效容量應(yīng)根據(jù)液壓

27、系統(tǒng)的發(fā)熱、散熱平衡的原則來(lái)計(jì)算，但一般油箱的有效容量V可按下面推薦數(shù)值估取：低壓系統(tǒng)（p2.5MPa），V=（24）Qp；中壓系統(tǒng)（p6.3MPa），V=（57）Qp；中高壓系統(tǒng)（p2.5MPa），V=（6-12）Qp。式中的Qp為液壓泵每分鐘輸出的油液體積值。中壓以上系統(tǒng)（如工程、建筑機(jī)械等液壓系統(tǒng)）都帶有散熱裝置，其油箱容量可適當(dāng)減少。按以上式子確定油箱容積，在一般情況下都能保證正常工作。但在功率較大而又連續(xù)工作的工況下，需經(jīng)發(fā)熱量驗(yàn)算后確定。4.3.3濾油器、蓄能器等的選用濾油器、蓄能器等可按書(shū)中有關(guān)原則選用。5. 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)初步完成后，應(yīng)對(duì)系統(tǒng)得到技術(shù)性能指標(biāo)進(jìn)

28、行一些必要的驗(yàn)算，以便初步判斷設(shè)計(jì)的質(zhì)量?；驈膸讉€(gè)方案中評(píng)選出最好的設(shè)計(jì)方案來(lái)。然而由于影響系統(tǒng)性能的因素較多且較復(fù)雜，加上具體得到液壓裝置尚未設(shè)計(jì)出來(lái)，所以現(xiàn)在的驗(yàn)算工作只能是采用一些簡(jiǎn)化公式近似估算。如果有經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的同類(lèi)型系統(tǒng)，這項(xiàng)工作可省略。 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算的項(xiàng)目很多，常見(jiàn)的有系統(tǒng)的壓力損失驗(yàn)算和發(fā)熱溫升驗(yàn)算。5.1液壓系統(tǒng)的壓力損失驗(yàn)算在前面確定液壓泵的最高工作壓力、執(zhí)行元件的參數(shù)確定時(shí)均提及過(guò)壓力損失，當(dāng)時(shí)由于系統(tǒng)沒(méi)有完全設(shè)計(jì)完畢，元件、管道等設(shè)置也沒(méi)有確定，因此只能作粗略的估算?，F(xiàn)在元件、管道、安裝形式均已基本確定，所以需要驗(yàn)算一下系統(tǒng)各部分的壓力損失，看其是否在前述假設(shè)

29、的范圍內(nèi)，借此可較準(zhǔn)確的確定泵和系統(tǒng)各處的工作壓力，以較準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)變量泵、溢流閥和各種壓力閥。保證系統(tǒng)的正常工作，并達(dá)到所要求的工作性能。如果計(jì)算結(jié)果與原假設(shè)得到壓力損失相差過(guò)大，以使系統(tǒng)無(wú)法正確調(diào)整，保證系統(tǒng)正常工作，則應(yīng)對(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)行修正。當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行元件為液壓缸時(shí)，由式（6）和式（14）可得液壓泵的最大工作壓力pp應(yīng)滿足式中，p1、p2分別為液壓缸進(jìn)、回油管路的總壓力損失。同理，系統(tǒng)執(zhí)行元件為液壓馬達(dá)時(shí)，液壓泵的最大工作壓力pp應(yīng)滿式中，T為液壓馬達(dá)軸上的總外負(fù)載轉(zhuǎn)矩，Mm為液壓馬達(dá)的機(jī)械效率，qM為液壓馬達(dá)的排量，p1、p2分別為液壓馬達(dá)進(jìn)、回油管路的總壓力損失。從式（19）和式（20）可

30、以看出，如果液壓執(zhí)行元件的進(jìn)、回油管路的總壓力損失能較準(zhǔn)確地計(jì)算出來(lái)，就能較準(zhǔn)確的確定出液壓泵的最大工作壓力pp。若計(jì)算出的液壓泵的最大工作壓力pp小于泵額定壓力的75%，泵有一定的儲(chǔ)備壓力，就能保證系統(tǒng)的可靠工作。否則就應(yīng)選用額定壓力較高的液壓泵，或調(diào)整系統(tǒng)的其他設(shè)計(jì)參數(shù)。這里，管路中的總壓力損失p按計(jì)算方法的不同，可分為管道內(nèi)總沿程損失pl、液流通過(guò)管道內(nèi)變截面管道、彎管等局部地區(qū)所造成的總局部壓力損失p和液流通過(guò)閥類(lèi)元件的總局部壓力損失pv.三部分組成。即上式中各項(xiàng)損失可以按第二章的有關(guān)公式進(jìn)行估算。在實(shí)際中，一般只對(duì)長(zhǎng)管道的pl、按下式進(jìn)行計(jì)算式中 油液的運(yùn)動(dòng)粘度（m2/s）； Q管道

31、中通過(guò)的流量（L/min）； l管道長(zhǎng)度（m） d管道直徑（mm）。局部損失p可按下式計(jì)算 當(dāng)通過(guò)閥類(lèi)元件的實(shí)際壓力損失Qv不是其額定流量Qn時(shí)，它的實(shí)際壓力損失pv.可按下式計(jì)算式中，pn為閥在額定流量下的壓力損失。在確定壓力閥的調(diào)整值時(shí)，往往要先計(jì)算出不同工作階段不同工況的系統(tǒng)中某一點(diǎn)的壓力值，這里要注意各個(gè)工作階段的流量是不同的，需分別計(jì)算各階段的壓力損失值，才能正確計(jì)算各工作階段的壓力值。 5.2液壓系統(tǒng)的發(fā)熱及溫升驗(yàn)算液壓系統(tǒng)工作時(shí)，各種能量損失最終都轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使油溫升高。油溫升高?huì)使油液粘度下降，泄漏增加；油液通過(guò)節(jié)流元件時(shí)的節(jié)流特性發(fā)生變化，造成系統(tǒng)性能的變化；油溫上升，還會(huì)加

32、速油液氧化變質(zhì)。因此系統(tǒng)必須將油溫控制在允許的范圍內(nèi)。5.2.1系統(tǒng)產(chǎn)生的發(fā)熱功率計(jì)算系統(tǒng)的發(fā)熱量要進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算一般很困難，下面介紹一種工程上常用的近似計(jì)算方法。液壓系統(tǒng)的輸入功率與輸出功率之差就是系統(tǒng)運(yùn)行中的能量損失，也就是系統(tǒng)產(chǎn)生的發(fā)熱功率H 。即式中 Ni系統(tǒng)的輸入功率，即液壓泵的輸入功率，可用Ni = ppqp /p計(jì)算，式中符號(hào)意義同前； No系統(tǒng)的輸出功率，即執(zhí)行元件的輸出功率； 對(duì)于液壓缸 No=Fv 對(duì)于液壓馬達(dá) No=2Tn式中 F液壓缸的總外負(fù)載力； T馬達(dá)軸上的總外負(fù)載力矩； v液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度； n液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。 若整個(gè)工作循環(huán)內(nèi)的功率是變化的，則可按各階段的發(fā)熱功率

33、求出系統(tǒng)的平均發(fā)熱功率，即式中 Nij整個(gè)工作循環(huán)的第j個(gè)階段系統(tǒng)（液壓泵）的輸入功率； Noj整個(gè)工作循環(huán)的第j個(gè)階段系統(tǒng)執(zhí)行元件的輸出功率；tj第j個(gè)階段的持續(xù)時(shí)間； n整個(gè)工作循環(huán)的階段數(shù)； T整個(gè)工作循環(huán)的周期（時(shí)間）。 5.2.2系統(tǒng)的散熱功率計(jì)算 液壓系統(tǒng)中產(chǎn)生的熱量，一般可近似認(rèn)為系統(tǒng)散發(fā)的熱量全部被油箱散發(fā)和吸收。油箱的散熱功率H由下式計(jì)算式中 T系統(tǒng)溫升（C），T=t2-t1 ，其中，t1為系統(tǒng)的環(huán)境溫度（C），t2為系統(tǒng)達(dá)到熱平衡后的溫度（C）； A油箱的散熱面積(m2)； CT郵箱的散熱系數(shù)(W / m2C)，它們的取值見(jiàn)表7表7 油箱散熱系數(shù)散熱條件散熱系數(shù)散熱條件散熱

34、系數(shù)通風(fēng)很差89風(fēng)扇冷卻23通風(fēng)良好1517.5循環(huán)水冷卻110175 5.2.3系統(tǒng)溫升 當(dāng)液壓系統(tǒng)達(dá)到熱平衡時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生的熱功率等于系統(tǒng)的散熱功率，即H=H, 聯(lián)系式（27）可得系統(tǒng)的溫升T 熱平衡后的油溫表8給出了各種機(jī)械允許的最高溫度和溫升值。當(dāng)按上二式計(jì)算出的溫升和熱平衡后油溫值超過(guò)表中數(shù)值時(shí)，就要設(shè)法增大油箱散熱面積或增設(shè)冷卻裝置。表8 各種機(jī)械的允許最高溫度和溫升 （C）設(shè)備類(lèi)別正常工作溫度最高允許溫度油和油箱允許溫升數(shù)控機(jī)床30-55557025一般機(jī)床305555703035船舶30608090 3540 機(jī)車(chē)車(chē)輛40607080冶金機(jī)械、液壓機(jī)40708090工程機(jī)械、礦山

35、機(jī)械50807090 5.2.4散熱面積計(jì)算由式（9-28）可計(jì)算油箱散熱面積A為當(dāng)油箱三個(gè)邊的比例在1:1:1至1:2:3之間，油箱液面高度為油箱高度的80%，油箱的散熱面積可由下式計(jì)算式中 V油箱的有效容積，單位為m3。 當(dāng)系統(tǒng)需要設(shè)冷卻裝置時(shí)，冷卻器的散熱面積Ac可按下式計(jì)算式中 Cc散熱器的散熱系數(shù)(kW / m2C)，由產(chǎn)品樣本查得； tj1工作介質(zhì)的進(jìn)口溫度（C）； tj1工作介質(zhì)的出口溫度（C）； tw1冷卻水（或風(fēng)）的進(jìn)口溫度（C）； tw2冷卻水（或風(fēng)）的出口溫度（C）.6. 液壓站裝置的設(shè)計(jì) 對(duì)于固定的液壓設(shè)備，常將液壓系統(tǒng)的油箱、動(dòng)力裝置和控制調(diào)節(jié)裝置集中安裝成液壓站，使

36、裝配、調(diào)試和維修都比較方便，同時(shí)又使液壓站上的振動(dòng)源與主機(jī)隔開(kāi)，減少了液壓站中的油溫變化對(duì)主機(jī)精度的影響。這里主要介紹電動(dòng)機(jī)和液壓泵組與油箱的安裝設(shè)計(jì)問(wèn)題和控制閥的集成配置等問(wèn)題。6.1電動(dòng)機(jī)和液壓泵組與油箱的安裝設(shè)計(jì)在常見(jiàn)的液壓站中，按照電動(dòng)機(jī)和液壓泵組相對(duì)油箱的安裝位置不同，可以分為上置式、下置式與旁置式三種。如圖5所示為上置式油箱液壓泵站。上置式油箱液壓泵站是將液壓泵與電機(jī)等裝置安裝在油箱上蓋板上，其結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)用十分普遍，尤其是需要經(jīng)常移動(dòng)的、泵與電機(jī)均不太大的泵站。電機(jī)與泵可以立式安裝（如圖5），也可臥式安裝。這種安裝方法將動(dòng)力振動(dòng)源安置在油箱蓋板上，因此油箱體，尤其是蓋板要有較好的

37、剛性。如圖6所示為旁置式油箱液壓泵站。旁置式油箱液壓泵站是將液壓泵與電機(jī)等裝置安裝在油箱旁邊。系統(tǒng)的流量和油箱容量較大時(shí)，尤其是一個(gè)油箱給多臺(tái)液壓泵供油的場(chǎng)合采用。旁置式油箱液壓泵站使油箱內(nèi)液面高于泵的吸油口，泵的吸油條件較好。設(shè)計(jì)要注意在泵的吸油口與油箱之間設(shè)置一個(gè)截止閥，以防止液壓泵在維修或拆卸時(shí)油箱中油液外流。下置式油箱液壓泵站是將液壓泵與電機(jī)等裝置安裝在油箱底下。這樣可使設(shè)備的安裝面積減小，也可使泵的吸入能力大為改善。這種安置方式，常常是將油箱架高到使人可以在油箱底下穿越，以便對(duì)液壓泵的安裝和維修6.2電動(dòng)機(jī)與液壓泵的裝配設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)的安裝形式主要有三種：機(jī)座帶底腳、端蓋上無(wú)凸緣機(jī)構(gòu)，

38、機(jī)座不帶低腳、端蓋上帶大于機(jī)座的凸緣機(jī)構(gòu)，機(jī)座帶底腳、端蓋上帶大于機(jī)座的凸緣機(jī)構(gòu)。如圖7所示為底座帶底腳、端蓋上無(wú)凸緣機(jī)構(gòu)，一般用于水平放置。若電動(dòng)機(jī)與液壓泵組立式放置則應(yīng)選用機(jī)座不帶底腳、端蓋上帶大于機(jī)座的凸緣機(jī)構(gòu)，以便于電機(jī)在安裝板上的定位與固定。機(jī)座帶底腳、端蓋上帶大于機(jī)座的凸緣機(jī)構(gòu)用于水平放置的電動(dòng)機(jī)與液壓泵組，此時(shí)液壓泵通過(guò)發(fā)蘭式支架支承在電動(dòng)機(jī)上，利用端蓋上的凸緣可方便地在支架上定位。小功率的電動(dòng)機(jī)與液壓泵組可以安裝在油箱蓋上（上置式），功率較大時(shí)需單獨(dú)安裝在專(zhuān)用的平臺(tái)上（非上置式）。電動(dòng)機(jī)與液壓泵組的底座應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，要便于安裝和檢修。電動(dòng)機(jī)與液壓泵組與底座之間最好加彈性

39、防振墊。在在適當(dāng)?shù)牟课辉O(shè)置泄油盤(pán)，以防止場(chǎng)地污染。液壓泵的傳動(dòng)軸不能承受徑向與軸向載荷，與電機(jī)軸有很高的同軸度，一般采用彈性聯(lián)軸器的連接形式。6.3控制閥的集成配置液壓控制元件要有適當(dāng)?shù)倪B接配置,才能構(gòu)成系統(tǒng)。連接配置的形式和結(jié)構(gòu)的合理性，關(guān)系到液壓元件的類(lèi)型選擇，壓力損失的大小以及控制操縱的方便性。目前液壓控制元件在液壓站上的連接配置形式采用集成化的配置。具體有以下三種。6.3.1集成板式集成板式配置方式就是將板式液壓控制元件均由螺釘安裝在集成板的正面，元件之間的連接油路通過(guò)板上的孔與板后面的連接管接頭與管道連接形成。也可采用一塊厚板，將元件用螺釘安裝在厚板的正面，元件之間的連接油路全部由板

40、內(nèi)加工的孔道形成。只有輸入輸出的管道用管接頭與管道安裝在厚板的后面或側(cè)面連出，見(jiàn)書(shū)。 6.3.2集成塊式集成塊式配置形式是采用統(tǒng)一截面的多塊六方體構(gòu)成。六方體（集成塊）的四周除一面安裝通向執(zhí)行元件的管接頭外其余面都可安裝板式液壓控制閥。元件之間的連接油路由集成塊內(nèi)部孔道形成。塊內(nèi)有統(tǒng)一的公共孔道直通頂部。這公共孔道有公共供油管道P、公共回油管道O、公共泄油管道。這些進(jìn)、回油管道可通過(guò)底板上的管接頭連出，如圖9所示。這種配置形式的優(yōu)點(diǎn)除了設(shè)計(jì)靈活、安裝和集中操縱方便外，水平所占面積小，很適合安裝在液壓站上，得到廣泛的應(yīng)用。6.3.3 疊加閥式疊加閥是自成系列的元件。每個(gè)疊加閥既起控制作用。又起通

41、道連接作用，因此它不需另外的連接塊。只需要用長(zhǎng)螺栓將疊加閥疊裝在底版上，即可組成所需的液壓系統(tǒng)，見(jiàn)書(shū)中所示。這種配置形式的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量小、不需要專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)專(zhuān)用的集成塊或集成板，因此也愈來(lái)愈受到工程界的歡迎。7. 繪制工作圖，編寫(xiě)技術(shù)文件所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)算后既可對(duì)初步擬訂的液壓系統(tǒng)進(jìn)行修改，并繪制正式的系統(tǒng)工作圖和編寫(xiě)技術(shù)文件。系統(tǒng)工作圖包括液壓系統(tǒng)原理圖，液壓缸等非標(biāo)準(zhǔn)元件的裝配圖、零件圖，液壓系統(tǒng)裝配圖。液壓系統(tǒng)原理圖中除了液壓系統(tǒng)回路原理圖外，應(yīng)給出各執(zhí)行元件的工作循環(huán)圖，還應(yīng)附有電磁鐵、行程閥動(dòng)作表和液壓元件明細(xì)表。在液壓元件明細(xì)表中應(yīng)表明各種液壓元件的型號(hào)、規(guī)格、個(gè)

42、數(shù)和壓力流量的調(diào)整值。液壓系統(tǒng)裝配圖是液壓系統(tǒng)正式安裝、施工的圖紙，包括液壓泵站（包括液壓泵、電動(dòng)機(jī)、油箱組件和控制閥集成配置等）的裝配圖、管路裝配圖等。管路裝配圖可以是示意圖，也可以是實(shí)際結(jié)構(gòu)圖。一般只繪制示意圖說(shuō)明管道的走向，但是要表明液壓元件、部件的定位和固定方式，注明管道的尺寸（內(nèi)、外徑和長(zhǎng)度）、管接頭規(guī)格，要提出裝配技術(shù)要求。液壓系統(tǒng)裝配圖也與其它裝配圖一樣，要填寫(xiě)明細(xì)表，明細(xì)表中的非標(biāo)準(zhǔn)件要編制圖號(hào)，確定材料、數(shù)量等，標(biāo)準(zhǔn)件、要注明代號(hào)、標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)量等，外購(gòu)件要注明型號(hào)規(guī)格、數(shù)量等。技術(shù)文件一般包括：液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)，液壓系統(tǒng)操作使用說(shuō)明書(shū)，標(biāo)準(zhǔn)件、外購(gòu)件明細(xì)表，非標(biāo)準(zhǔn)件明細(xì)表

43、。8. 液壓缸設(shè)計(jì)8.1 結(jié)構(gòu)初選液壓缸的安裝形式很多，但大致可分為兩類(lèi)：8.1.1軸線固定類(lèi)這類(lèi)安裝形式的液壓缸在工作時(shí)，軸線位置固定不變。機(jī)床上的液壓缸大多是采用這種安裝形式。（1）通用拉桿式 在兩端缸蓋上鉆出通孔，用雙頭螺桿將缸和安裝座連接拉緊。一般用于短行程、壓力低的液壓缸。（2）法蘭式 用液壓缸上的法蘭將其固定在機(jī)器上。法蘭設(shè)置在活塞桿端的缸頭上，外側(cè)面與機(jī)械安裝面貼緊，這叫頭部外法蘭式。由于液壓缸工作時(shí)反作用力的作用，安裝螺栓承受液壓力的拉伸作用，因而安裝螺栓的直徑較大，并且要求強(qiáng)度計(jì)算。法蘭設(shè)置在活塞桿端的缸頭上，內(nèi)側(cè)面與機(jī)械安裝面貼緊，這叫頭部?jī)?nèi)法蘭式。液壓缸工作時(shí)，安裝螺栓受

44、力不大，主要靠安裝支承面承受，所以法蘭直徑較小，結(jié)構(gòu)較緊湊。這種安裝形式在固定安裝形式中應(yīng)用得最多。法蘭設(shè)置在缸的底部，與機(jī)械安裝面用螺栓緊固，這叫尾部法蘭式。這種安裝形式使液壓缸懸伸，安裝長(zhǎng)度較大，穩(wěn)定性差。（3）支座式 將液壓缸頭尾兩端的凸緣與支座緊固在一起。支座可置于液壓缸左右的徑向、切向，也可置于軸向底部的前后端。徑向安裝時(shí)，安裝面與活塞桿軸線在同一平面上，液壓缸工作時(shí)，安裝螺栓只承受剪切力；切向和軸向安裝時(shí)，活塞的軸線與支座底面有一定的距離，安裝螺栓既受剪切力，又承受因存在傾翻力矩而產(chǎn)生的彎曲力。切向安裝時(shí)傾翻力矩比軸向安裝時(shí)要小一些。對(duì)于支座安裝形式，GS376683的2.2.2條

45、規(guī)定：“支座式液壓缸如不采用鍵或銷(xiāo)承受剪切力時(shí)，則底腳固定螺栓必須經(jīng)受全部剪切力而不致引起危險(xiǎn)”。8.1.2軸線擺動(dòng)類(lèi)液壓缸在往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于機(jī)構(gòu)的相互作用使其軸線產(chǎn)生擺動(dòng)，達(dá)到調(diào)整位置和方向的要求。安裝這類(lèi)液壓缸，安裝形式也只能采用使其能擺動(dòng)的鉸接方式。工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、翻斗汽車(chē)和船舶甲板機(jī)械等所用的液壓缸多用這類(lèi)安裝形式。（1）耳軸式 將固定在液壓缸上的鉸軸安裝在機(jī)械的軸座內(nèi)，使液壓缸軸線能在某個(gè)平面內(nèi)自由擺動(dòng)。耳軸設(shè)置在液壓缸頭部的叫頭部耳軸式。這種安裝形式的液壓缸，擺動(dòng)幅度較小，但穩(wěn)定性較好。耳軸設(shè)置在液壓缸尾部的尾部耳軸式。這種安裝形式的液壓缸，擺動(dòng)幅度較大，但穩(wěn)定性較差。耳軸設(shè)置

46、在液壓缸中部的叫中間耳軸式，其擺動(dòng)幅度和穩(wěn)定性一般。（2）耳環(huán)式 將液壓缸的耳環(huán)與機(jī)械上的耳環(huán)用銷(xiāo)軸連接在一起，使液壓缸能在某個(gè)平面內(nèi)自由擺動(dòng)。耳環(huán)在液壓缸的尾部，可以是單耳環(huán)，也可以是雙耳環(huán)，還可以做成帶關(guān)節(jié)軸承的單耳環(huán)或雙耳環(huán)。（3） 球頭式 將液壓缸尾部的球頭與機(jī)械上的球座連接在一起，使液壓缸能在一定的空間錐角范圍內(nèi)任意擺動(dòng)。這種安裝形式自由度大，但穩(wěn)定性差。船舶起貨吊桿液壓缸多用這種形式。應(yīng)該指出，軸線擺動(dòng)安裝的液壓缸往往工作時(shí)都是傾斜的，隨著活塞桿的逐漸伸出，軸線與水平面的夾角也逐漸變化，其工作出力隨著夾角的變化而變化，因此，計(jì)算液壓缸的有效工作出力時(shí)，一定要以?shī)A角處于最小時(shí)能推動(dòng)的

47、負(fù)載為依據(jù)。8.2 局部結(jié)構(gòu)初選根據(jù)設(shè)計(jì)條件，查閱資料確定油缸各零件的結(jié)構(gòu)、材料及聯(lián)接方式。8.2.1缸筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缸筒的兩端分別與缸蓋相連，構(gòu)成密閉的壓力腔，因而它的結(jié)構(gòu)形式往往和缸蓋及缸底密切相關(guān)。設(shè)計(jì)缸筒的結(jié)構(gòu)時(shí)，也應(yīng)該一起加以考慮。缸筒是液壓缸的主體，其余零件裝配其上，它的結(jié)構(gòu)形式對(duì)加工和裝配有很大影響，因此其結(jié)構(gòu)必須盡量便于裝配、拆卸和維修。缸筒與缸蓋、缸底的連接形式很多，不少于60多種，把他們按連接方法分類(lèi)，大致有以下幾種。法蘭連接：缸筒端部設(shè)計(jì)有法蘭，用螺栓將其與端蓋連接起來(lái)。法蘭連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工和裝拆都很方便，只是外形尺寸和重量都較大。法蘭與缸筒為整體式（見(jiàn)圖11-a）的多為

48、鑄件和鑄件缸筒，加工余量較大，浪費(fèi)材料；焊接法蘭式（見(jiàn)圖11-b）多為鋼質(zhì)缸筒，將無(wú)縫鋼管制成的缸筒與法蘭焊接在一起，其焊縫要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。法蘭連接是液壓缸中使用最普遍的結(jié)構(gòu)形式。（1） 螺釘連接 將缸蓋用螺釘固定在缸筒端部（見(jiàn)圖11-c）。這種連接方式簡(jiǎn)單，但因缸筒壁薄，需要數(shù)量較多的螺釘才能承受液壓力。這種方式多用于柱塞液壓缸和低壓液壓缸。（2） 外螺紋連接 這種方式裝拆方便，但需要專(zhuān)用工具。它使缸筒端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，螺紋要與缸筒的內(nèi)徑同心。螺紋對(duì)缸筒壁厚尺寸要求不大，很適合無(wú)縫鋼管做缸筒的液壓缸。密封槽一般都設(shè)置在缸筒端面或端蓋上，以免削弱缸筒強(qiáng)度。為了防止螺紋因沖擊震動(dòng)而松動(dòng)，往往增加鎖

49、緊螺母或緊定螺釘，如圖11-d所示。（3）內(nèi)螺紋連接 在缸筒端部加工出內(nèi)螺紋和退刀槽，雖然會(huì)削弱缸筒強(qiáng)度，而且螺紋與缸筒要求同心，但其結(jié)構(gòu)緊湊，外形美觀，不易損壞。連接螺紋可以設(shè)計(jì)在端蓋上，也可以用螺紋壓圈緊固，如圖11-e所示。（4）外卡鍵連接這種連接的強(qiáng)度好，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，裝拆容易，但缸筒端部要切出卡鍵槽，使強(qiáng)度有所降低。外卡鍵一般由兩個(gè)半環(huán)卡鍵組成，固定卡鍵可以用卡鍵帽，如圖11-f所示。內(nèi)卡鍵連接這種連接方式的優(yōu)缺點(diǎn)同外卡鍵差不多，但裝拆不便。為了便于裝拆，卡鍵一般由三瓣組成，第三瓣的剖切口平面必須與軸線平行，否則是裝不進(jìn)去的。裝配卡鍵時(shí)，端蓋外端面不能高出卡鍵槽，裝好卡鍵后，端蓋

50、才能裝到位，如圖11-g所示?？ㄦI與卡鍵槽的配合精度要適當(dāng)，間隙過(guò)大，缸筒卡鍵槽處會(huì)因受到?jīng)_擊而產(chǎn)生剪切破壞。（6）彈性卡圈式 彈性卡圈有孔用彈性卡圈和鋼絲彈性卡圈兩種，如圖11-h和圖11-i所示。由于它們都是標(biāo)準(zhǔn)件，因此使用方便，裝拆容易。但因厚度較薄，只能用于中低壓缸筒上。（7）焊接式如圖11-j所示，將端蓋直接焊在缸筒上，強(qiáng)度高，制造簡(jiǎn)單，但容易引起焊接變形，維修時(shí)需破壞端蓋才行。（8）銷(xiāo)釘式如圖11-k所示，將端蓋裝入缸筒后，相配鉆鉸，裝上銷(xiāo)釘。這種連接方式簡(jiǎn)單方便，但銷(xiāo)釘承受的剪切力較大，要校核強(qiáng)度和銷(xiāo)釘數(shù)量。（9）拉桿式如圖11-l所示，起結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性好，通用性大，但端蓋的體

51、積和重量較大，拉桿受力后會(huì)拉伸變長(zhǎng)，影響密封效果，只適用于中低壓液壓缸。除了缸筒與缸蓋和缸底的結(jié)構(gòu)形式外，安裝液壓缸時(shí)，如結(jié)構(gòu)允許，進(jìn)出油口位置必須在最上面。液壓缸必須裝成使其能自動(dòng)放氣或裝有方便的放氣口。缸筒上的進(jìn)出油口和排氣閥的閥座，一般都焊接在缸筒的最上面，以利于安裝和空氣的排除。8.2.2缸筒的材料缸筒常用20、35、45號(hào)無(wú)縫鋼管，當(dāng)缸筒上需要焊接缸底、耳軸或管接頭時(shí)，多采用35號(hào)鋼管。在承受的負(fù)載很大時(shí)，如液壓支架中的立柱等，常用低合金無(wú)縫鋼管，如27SiMn和30CrMnSi等。8.2.3缸底缸底的材料常用35號(hào)或45號(hào)鋼。缸筒采用無(wú)縫鋼管時(shí)，缸底與缸筒多采用焊接結(jié)構(gòu)，它的特點(diǎn)是

52、結(jié)構(gòu)緊湊，加工簡(jiǎn)單，工作可靠，但容易產(chǎn)生焊接變形。通常缸底上口與缸筒內(nèi)孔間采用過(guò)渡配合，以限制焊接后的變形。除焊接結(jié)構(gòu)外，缸底與缸筒可采用螺紋連接、半環(huán)連接和法蘭連接等多種連接方式。要根據(jù)具體設(shè)計(jì)要求靈活選擇。8.2.4缸蓋缸口部分一般由密封圈、導(dǎo)向套、防塵圈和鎖緊裝置等組成，用作活塞桿的導(dǎo)向和密封等。缸孔和活塞桿直徑不同，缸口部分的結(jié)構(gòu)也有所不同，缸蓋與缸筒的典型連接結(jié)構(gòu)有，外螺紋連接，它的外徑小，質(zhì)量輕，但結(jié)構(gòu)工藝性較差；內(nèi)半環(huán)連接，內(nèi)卡環(huán)常由三個(gè)半環(huán)組成，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而且緊湊，拆裝也較方便，但缸壁上的環(huán)槽削弱了缸筒的強(qiáng)度；法蘭連接，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而且緊湊，拆裝和加工容易。缺點(diǎn)是外形和質(zhì)量都

53、比較大；鋼絲連接，這種連接方式的結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單、緊湊，已逐漸被推廣使用。值得注意的是缸蓋與缸筒的連接很少采用焊接結(jié)構(gòu)。缸蓋材料一般用35、45號(hào)鋼鍛件。當(dāng)缸蓋兼作導(dǎo)向套時(shí)，應(yīng)采用鑄鐵并在其工作表面堆焊青銅，黃銅或其它耐磨材料，導(dǎo)向套也可單獨(dú)制成后壓入缸蓋內(nèi)孔。8.2.5缸體與外部的連接結(jié)構(gòu)油缸依與機(jī)器的設(shè)置與固定方式可分為兩大類(lèi)：a、剛性固定：采用底座或法蘭連接b、鉸接固定：采用耳環(huán)或鉸軸油缸的安裝一般是通過(guò)兩端的耳環(huán)或中部鉸軸與工作機(jī)構(gòu)連接。缸底耳環(huán)通常做成整體或焊接?；钊麠U耳環(huán)可做成整體或采用焊接或螺紋連接。鉸軸可根據(jù)工作機(jī)構(gòu)的要求焊接在缸體的頭部、尾部或任意中間位置，其中以頭部鉸軸對(duì)活塞桿的

54、彎曲作用最小。耳環(huán)與鉸軸的材料可采用45號(hào)鋼或ZG35鑄鋼。8.2.6活塞活塞材料通常用鋼或鑄鐵，也有用鋁合金制成的，它的結(jié)構(gòu)上主要考慮的問(wèn)題是：活塞與缸筒的滑動(dòng)和密封，活塞與活塞桿之間的連接與密封。8.2.7活塞桿活塞桿是油缸的主要傳力零件，必須有足夠的強(qiáng)度和剛性。活塞桿有空心和實(shí)心兩種結(jié)構(gòu)?？招幕钊麠U的一端留有透氣孔，使焊接和熱處理時(shí)能排出熱氣。實(shí)心活塞桿的材料多用35、45號(hào)鋼，空心活塞桿一般用35、45號(hào)無(wú)縫鋼管。有特殊用途的油缸（如液壓支架）應(yīng)按照使用條件來(lái)選定材料、結(jié)構(gòu)和尺寸?；钊麠U頭部與工作機(jī)械的連接，根據(jù)不同的要求，選擇符合要求的結(jié)構(gòu)型式。8.2.8緩沖裝置一般的油缸可以不考慮緩沖要求。當(dāng)活塞的運(yùn)動(dòng)速度很高和運(yùn)動(dòng)部分質(zhì)量很大時(shí)，就有很大的慣性力。如果活塞在行程終端與缸底（或缸蓋）產(chǎn)生機(jī)械碰撞，會(huì)出現(xiàn)沖擊和噪聲，甚至導(dǎo)致油缸、管路以及閥類(lèi)元件的破壞，為了防止或緩和這種沖擊，可以在液壓回路中設(shè)置減速閥和制動(dòng)閥，使活塞減速制動(dòng)，也可在液壓缸