液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)篇

1、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)篇液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)篇液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，除了應(yīng)符合其主機(jī)在動(dòng)作循環(huán)和靜、動(dòng)態(tài)性能等方面所提出的要求外，還必須滿足結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用維護(hù)方便、工作安全可靠、性能好、成本低、效率高、壽命長(zhǎng)等條件。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般依據(jù)流程圖見(jiàn)圖4-1的步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖4-1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖第一節(jié)明確設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)新的液壓系統(tǒng)，首先要明確機(jī)器對(duì)液壓系統(tǒng)有哪些動(dòng)作和性能要求，掌握這些技術(shù)要求,作為設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)和依據(jù)。需要掌握的技術(shù)要求可能有：1.機(jī)器的特性（1）全面了解主機(jī)的結(jié)構(gòu)和總體布局，了解機(jī)構(gòu)與被驅(qū)動(dòng)部分的連接條件及安裝上的限制條件以及其用途和工作目的等。（2）負(fù)載種類(lèi)（恒定負(fù)載、變化負(fù)載及沖擊負(fù)載）

2、及大小和變化范圍；運(yùn)動(dòng)方式（直線運(yùn)動(dòng)、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、擺動(dòng)）及運(yùn)動(dòng)量（位移、速度、加速度）的大小和要求的調(diào)節(jié)范圍；慣性力、摩擦力、動(dòng)作特性、動(dòng)作時(shí)間和精度要求（定位精度、跟蹤精度、同步精度）。（3）原動(dòng)機(jī)的種類(lèi)（電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等）、容量（功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩）及穩(wěn)定性。（4）操作方式（手動(dòng)、自動(dòng)）、信號(hào)處理方式（繼電器控制、邏輯電路、可編程控制器、微機(jī)程序控制）。（5）系統(tǒng)中各執(zhí)行元件的動(dòng)作順序、動(dòng)作時(shí)間的相互關(guān)系。2 .使用條件（1）設(shè)置場(chǎng)所。（2）環(huán)境溫度、濕度（高溫、寒帶、熱帶），粉塵種類(lèi)和濃度（防護(hù)、凈化等），腐蝕性氣體（所有元件的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、表面處理、涂覆等），易爆氣體（防爆措施），機(jī)械振動(dòng)（

3、機(jī)械強(qiáng)度、耐振結(jié)構(gòu)），噪聲限制（降低噪聲措施）。（3）維護(hù)程度與周期；維護(hù)人員的技術(shù)水平；維護(hù)空間、作業(yè)性、互換性。3 .適用標(biāo)準(zhǔn)、法則根據(jù)用戶(hù)要求采用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、法則。4 .安全性、可靠性(1)用戶(hù)在安全性方面有無(wú)特殊要求。(2)明確保用期、保用條件。5 .經(jīng)濟(jì)性不能只考慮投資費(fèi)用，還要考慮能源消耗、維護(hù)保養(yǎng)等運(yùn)行費(fèi)用。6 .工況分析對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行工況分析，是查明其每個(gè)執(zhí)行元件在各自工作過(guò)程中的速度和負(fù)載的變化規(guī)律，它是由主機(jī)提出的相應(yīng)動(dòng)作要求和承載能力確定的。第二節(jié)液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的目的是在滿足主機(jī)功能的前提下，優(yōu)選出綜合指標(biāo)最優(yōu)的液壓系統(tǒng)方案。首先根據(jù)技術(shù)要求確定執(zhí)行元件的

4、種類(lèi)、數(shù)量、動(dòng)作順序和動(dòng)作條件，擬定驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件的基本回路。分步考慮驅(qū)動(dòng)回路、控制回路、液壓源回路等基本控制部分，然后綜合得到總的液壓系統(tǒng)。最后再進(jìn)一步考慮安全性、節(jié)能、壽命等因素，對(duì)此基本系統(tǒng)進(jìn)行修改補(bǔ)充，使之臻于完善，獲得在滿足技術(shù)要求的條件下，最少液壓元件組成的最優(yōu)液壓系統(tǒng)。可遵循以下步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)。一、確定執(zhí)行元件的種類(lèi)執(zhí)行元件是液壓系統(tǒng)的輸出部分，必須滿足機(jī)器設(shè)備的運(yùn)動(dòng)功能、性能的要求及結(jié)構(gòu)、安裝上的限制。根據(jù)所要求的負(fù)載運(yùn)動(dòng)形態(tài)，選用不同的執(zhí)行元件配件，見(jiàn)表4-1。表4-1執(zhí)行元件配置的選擇名稱(chēng)特點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)合雙桿活塞缸雙向輸出力、輸出速度一樣，桿受力狀態(tài)一樣。雙向工作的往復(fù)運(yùn)動(dòng)單桿活塞

5、缸雙向輸出力、輸出速度不一樣，桿受力狀態(tài)不同。差動(dòng)連接時(shí)可實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)。往復(fù)不對(duì)稱(chēng)直線運(yùn)動(dòng)柱塞缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單長(zhǎng)行程、單向工作擺動(dòng)缸單葉片缸轉(zhuǎn)角小于300°,雙葉片缸轉(zhuǎn)角小于150°。往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)齒輪、葉片馬達(dá)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、慣性小。高速小轉(zhuǎn)矩回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軸向柱塞馬達(dá)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)速范圍寬。大轉(zhuǎn)矩回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)徑向柱塞馬達(dá)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)速低。低速大轉(zhuǎn)矩回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、確定控制方式執(zhí)行元件的控制方式有泵控制方式和閥控制方式。泵控制方式采用雙向變量泵，通過(guò)控制泵的流量實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的速度控制，通過(guò)控制泵的出流方向?qū)崿F(xiàn)執(zhí)行元件的方向控制。這種方式中每個(gè)執(zhí)行元件需要一個(gè)變量泵。負(fù)載慣性大、起

6、動(dòng)停止沖擊大的場(chǎng)合可以采用。閥控制方式中，用方向控制閥實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的方向控制，用流量控制閥實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的速度控制。這種方式應(yīng)用最廣泛，適用于一個(gè)液壓源同時(shí)驅(qū)動(dòng)多個(gè)執(zhí)行元件的場(chǎng)合或輸入信號(hào)很復(fù)雜而要求快速響應(yīng)的場(chǎng)合。泵控制方式與閥控制方式的對(duì)比見(jiàn)表4-2。表4-2兩種控制方式的對(duì)比lo泵控制方式閥控制方式液壓泵雙向變量定量或單向變量執(zhí)行元件不能多個(gè)同時(shí)動(dòng)作多個(gè)同時(shí)作用液壓回路簡(jiǎn)單稍復(fù)雜功率損失小大起停沖擊小稍大控制元件泵的變量機(jī)構(gòu)換向閥、流量閥、壓力閥、比例閥、伺服閥用途大功率、慢響應(yīng)小功率、快響應(yīng)三、設(shè)計(jì)控制液壓回路由于設(shè)計(jì)者的思路、經(jīng)驗(yàn)或?qū)λ迷目紤]方法不同，即使針對(duì)同樣目的設(shè)計(jì)出來(lái)的液

7、壓回路也是千差萬(wàn)別的。因此可以擬定幾種符合目的的液壓回路，再?gòu)某杀?、重量、使用方便等方面進(jìn)行對(duì)比論證，確定最合適的液壓回路。液壓回路基本上由第三章所述的基本回路組成。工程機(jī)械的發(fā)展，已經(jīng)形成了許多簡(jiǎn)便成熟、行之有效的液壓控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)時(shí)可酌情選用?，F(xiàn)有的各類(lèi)機(jī)械設(shè)備的液壓系統(tǒng)，有很多是設(shè)計(jì)得很成功的，在設(shè)計(jì)新的系統(tǒng)時(shí)，可以參考借鑒、移植裁剪。用標(biāo)準(zhǔn)圖形符號(hào)繪制擬定的液壓系統(tǒng)原理圖。四、設(shè)計(jì)液壓過(guò)濾系統(tǒng)確保液壓系統(tǒng)中的油液質(zhì)量是設(shè)計(jì)和使用好液壓傳動(dòng)裝置的關(guān)鍵，這是因?yàn)橛鸵嘿|(zhì)量不合要求往往會(huì)引起液壓車(chē)輛早期損壞、失效。油液質(zhì)量指標(biāo)包括油液的污染度和工作狀態(tài)下的油液粘度。前者由過(guò)濾裝置保證。7 .油

8、液污染種類(lèi)與來(lái)源油液中存在著各種各樣的污染物，其中最主要的是固體顆粒物，此外，還油水、空氣以及有害化學(xué)物質(zhì)。如圖4-2所示，污染物的來(lái)源主要有三方面：(1)潛在污染液壓系統(tǒng)內(nèi)中原來(lái)殘留的污染物。如液壓元件加工和系統(tǒng)裝配過(guò)程中殘留的金屬切屑、沙粒及清洗溶劑等。(2)侵入污染從外界侵入液壓系統(tǒng)的污染物。它主要產(chǎn)生于使用過(guò)程，取決于工程機(jī)械工作環(huán)境、維護(hù)和保養(yǎng)水平。圖4-2液壓系統(tǒng)油液污染在液壓系統(tǒng)工作環(huán)境中，存在各種類(lèi)的污染物。在大氣中，主要是砂粒及灰塵，其它如水汽、熱能、化學(xué)物品及放射物質(zhì)等在不同的場(chǎng)合下都可能存在。砂粒一般指尺寸在747000dm的顆粒，主要成分為SiO2,砂粒的硬度足以劃傷或

9、磨損液壓元件。灰塵一般指尺寸74dm以下的顆粒，一般存在于地面表層。大氣中的灰塵濃度于許多因素有關(guān)，濃度范圍為9183mg/m3。而工程機(jī)械工作過(guò)程中，大氣灰塵濃度會(huì)明顯增加，平地機(jī)工作環(huán)境灰塵濃度為9183mg/m3,上述灰塵通過(guò)液壓缸活塞桿、油箱通氣孔等進(jìn)入液壓系統(tǒng)。(3)固生污染系統(tǒng)內(nèi)部生成的污染物。液壓元件在工作過(guò)程中，由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面的磨損及液流沖擊零件表面的磨損、材料的疲勞脫落、化學(xué)反應(yīng)(氧化、電解等)、振動(dòng)和沖擊等影響不斷生成污染物。液壓元件生成污染物是相當(dāng)可觀的，液壓泵流量為75L/min,工作4000h,其生成污染物為：齒輪泵37.5mg/h,柱塞泵為34mg/h。8 .污染

10、引起液壓系統(tǒng)失效的形式液壓油的污染將直接影響液壓系統(tǒng)工作的可靠性和液壓元件的使用壽命。根據(jù)對(duì)裝載機(jī)早期故障統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)故障中60%是液壓元件的故障，而在液壓元件故障中有75%是由于液壓油的污染造成的。液壓污染造成液壓系統(tǒng)失效的形式主要有一下幾種：(1)使液壓系統(tǒng)工作性能下降，動(dòng)作失調(diào)由于液壓油中的污染物堵塞液壓元件的節(jié)流孔或節(jié)流間隙，改變了液壓系統(tǒng)工作的性能，引起動(dòng)作失調(diào)。液壓油污染物中的固體顆粒進(jìn)入液壓元件運(yùn)動(dòng)副的間隙內(nèi)，對(duì)零件表面切削磨損或疲勞磨損，致使液壓元件的泄漏增加，造成液壓閥流量放大系數(shù)降低，控制靈敏度下降，也使液壓泵、液壓馬達(dá)和液壓缸容積效率降低。液壓系統(tǒng)的剛性減少。(2)使液

11、壓元件失效，造成系統(tǒng)故障對(duì)于液壓泵類(lèi)元件，液壓油中的固體顆粒使液壓泵相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的表面磨損加劇(如：柱塞泵柱塞與缸孔、滑履與斜盤(pán)；齒輪泵中齒輪端面與側(cè)板、齒頂與泵體內(nèi)壁)，表面刮傷，咬死，泵的效率降低，致使液壓泵失效。如一臺(tái)壓路機(jī)在使用中，發(fā)現(xiàn)存在驅(qū)動(dòng)無(wú)力、速度達(dá)不到技術(shù)要求故障，對(duì)液壓油檢測(cè)其清潔度為NAS16級(jí)，拆開(kāi)液壓泵發(fā)現(xiàn)配油盤(pán)已嚴(yán)重磨損。對(duì)于液壓閥類(lèi)元件，固體顆粒堵塞液壓閥的間隙和孔口，引起閥芯組滯和卡緊，影響閥的工作性能，甚至導(dǎo)致動(dòng)作失靈，造成系統(tǒng)故障。如一臺(tái)裝載機(jī)工作壓力一直不穩(wěn)定，經(jīng)分析檢查，確任安全閥故障，拆開(kāi)安全閥發(fā)現(xiàn)污染物堵塞在阻尼孔處，致使安全閥壓力不穩(wěn)定。對(duì)于液壓缸，

12、污染物將加速密封的磨損和缸內(nèi)表面的滑傷，將造成泄漏增大，推力不足或動(dòng)作不穩(wěn)定、爬行、速度下降等故障。(3)加速液壓油性能的惡化，造成經(jīng)濟(jì)損失液壓油中的水分和空氣是液壓油氧化的必要條件，而液壓油中的金屬顆粒對(duì)油液的氧化起著重要的催化作用。試驗(yàn)研究表明，當(dāng)油液中存在金屬顆粒和水時(shí)，油液的氧化速度急劇增快，鐵和銅的催化作用使油液氧化速度分別增加10和30倍以上。油液的氧化將造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。液壓過(guò)濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)就是通過(guò)在液壓系統(tǒng)中增加濾油器而阻止污染物進(jìn)入液壓系統(tǒng)中。在靜液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，補(bǔ)油回路為主回路的入口，且補(bǔ)油量小，易于配置濾油裝置。因此，采用補(bǔ)油回路過(guò)濾可以有效保證系統(tǒng)的油液質(zhì)量。靜液壓驅(qū)

13、動(dòng)系統(tǒng)液壓泵集成的補(bǔ)油泵一般提供吸油口過(guò)濾和出油口過(guò)濾(又稱(chēng)為壓力油過(guò)濾)兩種方式(如圖4-3)。較早期產(chǎn)品如Sauer20系列液壓泵，則只提供吸油過(guò)濾方式。開(kāi)式液壓系統(tǒng)除采用吸油過(guò)濾和壓力油過(guò)濾方式外，還此基礎(chǔ)上派生出來(lái)的壓差控制式壓力過(guò)濾和回油過(guò)濾幾種方式。(1)吸油口過(guò)濾如圖4-3a所示，在油箱與液壓泵吸油口處設(shè)置10dm精吸濾器，可防止侵入污染物景如液壓系統(tǒng)中。該方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以充分保證液壓系統(tǒng)油液得到可靠過(guò)濾；當(dāng)濾油器堵塞時(shí)，補(bǔ)油壓力降低，工作壓力下降，機(jī)器降速乏力。吸油口過(guò)濾存在的問(wèn)題是濾油精度越高，越易堵塞。吸油過(guò)濾6)壓力過(guò)漉圖4-3吸油和壓力油過(guò)濾回路(2)壓力過(guò)濾方式如圖

14、4-3b所示，利用液壓泵的供油壓力使油液強(qiáng)制通過(guò)精濾油器，系統(tǒng)工作對(duì)濾油器的堵塞不敏感。在選用壓力過(guò)濾方式時(shí)，往往在補(bǔ)油泵吸油口另加裝一粗濾油器(80100m),該濾油器過(guò)濾了進(jìn)入補(bǔ)油泵的較粗顆粒，避免了液壓泵受污染物影響，同時(shí)減小了補(bǔ)油泵出口油液的污染顆粒濃度，增加了出口濾油器的工作壽命。這種濾油方式可有效地保護(hù)控制元件和執(zhí)行元件的污染。由于在補(bǔ)油泵出口與濾油器之間無(wú)溢流閥，因此壓力濾油器必須帶有單向旁通閥來(lái)防止濾芯因堵塞而被擊穿。這種壓力過(guò)濾的缺點(diǎn)為：濾油器承受高壓作用，可靠性降低；濾油器安裝在管路上，裝配維護(hù)不方便；旁通閥打開(kāi)時(shí)，進(jìn)入主回路的油液未經(jīng)精細(xì)過(guò)濾。(3)回油過(guò)濾方式為了避免壓

15、力過(guò)濾方式的缺點(diǎn)，將液壓泵出口濾油器移之液壓系統(tǒng)回油路上，采用低壓精濾油器，可有效地防止固生污染對(duì)液壓系統(tǒng)的影響，但是降低了對(duì)控制元件和執(zhí)行元件的保護(hù)。(4)聯(lián)合補(bǔ)油過(guò)濾回路這種補(bǔ)油回路如圖4-4所示。液壓主泵1吸油口有精濾器6。輔助泵系統(tǒng)回油經(jīng)回油濾油器3后進(jìn)入主泵1的吸口處，即主泵吸油口為兩路進(jìn)油：一路為吸油過(guò)濾，另一路為回油過(guò)濾，因而稱(chēng)為聯(lián)合補(bǔ)油過(guò)濾回路，充分保證了補(bǔ)油泵進(jìn)油的可靠性。天津工程機(jī)械研究院培訓(xùn)教材1191.主泵2.輔助泵3.回油濾油器4.單向閥5.穩(wěn)壓?jiǎn)蜗蜷y5.吸油細(xì)濾器當(dāng)濾油器3堵塞時(shí)可通過(guò)單向閥4旁通油路，防止破壞濾油器。單向閥5保證補(bǔ)油泵吸口處壓力穩(wěn)定。當(dāng)輔助系統(tǒng)油缸

16、進(jìn)行換向、大小腔轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)使回油流量發(fā)生變化，流量增加時(shí)可通過(guò)單向閥5卸壓以防沖壞吸油濾油器6;若輔助泵排量大于主泵，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增大時(shí)也會(huì)有多余流量經(jīng)單向閥5排泄；流量減小時(shí)可通過(guò)吸油濾油器6補(bǔ)油以防吸空。單向閥4的開(kāi)啟壓力高于單向閥5的開(kāi)啟壓力，兩者之差即為濾油器3的最大工作壓差。這種聯(lián)合補(bǔ)油過(guò)濾回路的最大特點(diǎn)為：利用輔助系統(tǒng)的回油作為主泵進(jìn)油，回油濾油器3為壓力過(guò)濾方式，成本低、工作可靠；以傳統(tǒng)的吸油濾油器支路為主泵的輔助進(jìn)油支路，避免了因單一回油支路流量不足產(chǎn)生的吸空現(xiàn)象；與傳統(tǒng)單一的吸油濾油器相比，由于吸油濾油器為輔助工作，因而工作壽命大大提高。第三節(jié)液壓系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)上一節(jié)液壓系統(tǒng)

17、方案的設(shè)計(jì)，液壓系統(tǒng)的控制邏輯已經(jīng)確定。接下來(lái)的任務(wù)就是選擇合理的工作參數(shù)和確定適宜的液壓元件。我們知道對(duì)于統(tǒng)一方案的液壓系統(tǒng)，由于參數(shù)設(shè)計(jì)的不同，其液壓元件的選型是有區(qū)別的。例如，ZL40裝載機(jī)工作液壓系統(tǒng)在工作壓力16.2Mpa和19Mpa下,將形成表4-3兩種不同的元件選型。由于不同參數(shù)液壓元件的性能不同，見(jiàn)導(dǎo)致液壓系統(tǒng)性能的差異，為了獲得最佳的工作參數(shù)和合理的液壓元件，液壓元件選型與參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)同步進(jìn)行的。表4-3裝載機(jī)工作液壓系統(tǒng)選型系統(tǒng)工作壓力(Mpa)液壓泵排量(mL/r)多路換向閥通徑(mm)動(dòng)臂液壓缸鏟斗液壓缸缸徑(mm)桿徑(mm)缸徑(mm)桿徑(mm)16.2125321

18、40701105519100321256310050液壓系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)過(guò)程為：液壓參數(shù)匹配計(jì)算一執(zhí)行元件選型一動(dòng)力元件選型一控制元件選型一輔件選型。一、液壓系統(tǒng)參數(shù)匹配計(jì)算工程機(jī)械液壓系統(tǒng)匹配就是使液壓系統(tǒng)輸出功率與主機(jī)要求相匹配。即液壓系統(tǒng)工作壓力與負(fù)載壓力誤差ER液壓泵輸出流量與負(fù)載速度的誤差ETI小。以執(zhí)行元件液壓缸為例說(shuō)明:EF=F(Z)-FoET二T(Z)-To式中：F(Z),T(Z)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)力和時(shí)間響應(yīng)。F0,T0一主機(jī)液壓缸輸出力與動(dòng)作時(shí)間要求。其中：2F(Z)=：D2(p-4T(Z)=”2L/(npq-：Q)4其中：p一系統(tǒng)工作壓力D一液壓缸缸徑L一液壓缸行程q一液壓泵排量p

19、一壓力損失Q一流量損失在參數(shù)設(shè)計(jì)中q、D都是由液壓元件系列決定的離散量，而p使連續(xù)量?？紤]到ETWEF的相關(guān)性，在設(shè)計(jì)中應(yīng)首先確定系統(tǒng)壓力使EF匹配，然后再使ET接近目標(biāo)值。液壓系統(tǒng)的工作效率趨勢(shì)是由液壓泵和液壓馬達(dá)等效率曲線決定的，如果使液壓泵、液壓馬達(dá)工作在最高效率區(qū)（如圖4-5）內(nèi)，液壓系統(tǒng)的效率必然最高。也就是說(shuō)液壓泵、液壓馬達(dá)主要工作參數(shù)應(yīng)在額定工況附近，液壓系統(tǒng)的工作壓力也就確定了。在確定了工作壓力后，通過(guò)上式可計(jì)算出執(zhí)行元件和液壓泵的參數(shù)。圖4-5液壓泵等效率曲線二、液壓執(zhí)行元件選型1.液壓缸選擇液壓缸的安裝方式要根據(jù)負(fù)載特性和運(yùn)動(dòng)形式妥善選擇，要使液壓缸所受載荷沿動(dòng)作方向而在徑

20、向不受載荷。液壓缸內(nèi)徑根據(jù)所需液壓缸力F和可利用的系統(tǒng)壓力p來(lái)確定。以單桿雙作用液壓缸為例，其推力F1和拉力F2分別為：42F1AipDp冗42,2F2=&p=-D-dp冗式中：A1一無(wú)桿腔活塞受壓面積（花）；A2一有桿腔活塞受壓面積（itf）；A液壓缸內(nèi)徑（m）;d活塞桿外徑（m）;F1推力（N）;F2拉力（N）;p一工作壓力（MPa;根據(jù)上式算出受壓面積后，選出合適的液壓缸內(nèi)徑。缸速的確定涉及工程機(jī)械工作循環(huán)時(shí)間和液壓缸的行程，一般推薦的速度范圍是15300mni/s。缸速過(guò)高時(shí)，密封的壽命縮短。速度過(guò)低時(shí)還容易發(fā)生爬行現(xiàn)象，無(wú)法平穩(wěn)地動(dòng)作。有些液壓缸內(nèi)裝式緩沖裝置，以便在活塞接近

21、行程末端時(shí)，使活塞逐漸減速，防止活塞撞擊缸頭。但是，如果使很大的負(fù)載高速動(dòng)作，則進(jìn)入緩沖段時(shí)產(chǎn)生的沖擊壓力有時(shí)會(huì)使機(jī)械裝置或液壓缸損壞。當(dāng)缸速超過(guò)7m/s且運(yùn)動(dòng)質(zhì)量較大時(shí)，單靠缸內(nèi)的緩沖裝置無(wú)法吸收全部慣性能量，所以還必須考慮液壓回路上的減速措施?；钊麠U直徑必須足夠大，以承受負(fù)載和缸所施加的應(yīng)力?；钊麠U受拉力時(shí)，活塞桿面積等于活塞受力除以活塞桿屈服強(qiáng)度再乘以安全系數(shù)。但活塞桿受推力時(shí)，必須有足夠的縱彎強(qiáng)度。當(dāng)縱彎強(qiáng)度不夠而產(chǎn)生較大的撓度時(shí)，由于滑動(dòng)面的摩擦等引起導(dǎo)向套及活塞上有較大的偏載荷，造成卡咬、爬行、密封件異常磨損等問(wèn)題。防止縱向彎曲所需的附加強(qiáng)度取決于行程及支點(diǎn)連接方式。2.液壓馬達(dá)選

22、定液壓馬達(dá)時(shí)要考慮的因素有工作壓力、轉(zhuǎn)速范圍、堵轉(zhuǎn)扭矩、運(yùn)行扭矩、總效率、容積效率、滑差特性、壽命等機(jī)械性能及在機(jī)械設(shè)備上的安裝條件、外觀等。確定了所用液壓馬達(dá)的種類(lèi)之后，可根據(jù)所需要的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩從產(chǎn)品系列中選出能滿足需要的若干種規(guī)格，然后利用各種規(guī)格的特性曲線查出（或算出）相應(yīng)的壓降、流量和總效率。接下去進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)來(lái)確定某個(gè)規(guī)格。需要低速運(yùn)行的馬達(dá)，要核對(duì)其最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。如果缺乏數(shù)據(jù)，應(yīng)在有關(guān)系統(tǒng)的所需工況下實(shí)際試驗(yàn)后再定取舍。為了在極低轉(zhuǎn)速下平穩(wěn)運(yùn)行，馬達(dá)的泄漏必須恒定，負(fù)載要恒定，要有一定的回油背壓（如0.30.5MPa）。根據(jù)軸承壽命計(jì)算關(guān)系可知，如果轉(zhuǎn)速減半則軸承壽命延長(zhǎng)為

23、原來(lái)的2倍。軸上載荷每減小10%則軸承壽命加長(zhǎng)40%需要馬達(dá)帶載起動(dòng)時(shí)，例如起重機(jī)下放重物或靜液傳動(dòng)系在溜坡時(shí)，馬達(dá)工作于泵工況。這時(shí)在給定的壓降下，制動(dòng)扭矩與馬達(dá)的有效扭矩的關(guān)系如下：Mbr式中：Mr制動(dòng)扭矩；Mmot一有效扭矩；打km-機(jī)械效率按上式算出的制動(dòng)扭矩不得大于馬達(dá)的最大工作扭矩。這防止作為泵工作的制動(dòng)馬達(dá)發(fā)生氣蝕或喪失制動(dòng)能力，應(yīng)保證這時(shí)馬達(dá)的“吸油口”有足夠的補(bǔ)油壓力。這可以靠閉式回路中的補(bǔ)油泵或開(kāi)式回路中的背壓閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)大慣量負(fù)載時(shí)，為了防止停車(chē)過(guò)程中慣性運(yùn)動(dòng)的馬達(dá)缺油，應(yīng)設(shè)置與馬達(dá)并聯(lián)的旁通單向閥補(bǔ)油。需要長(zhǎng)時(shí)間防止負(fù)載運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)使用在馬達(dá)軸上的液壓釋放機(jī)械

24、制動(dòng)器。三、液壓泵選型液壓泵是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源。要選用能適應(yīng)執(zhí)行元件所要求的壓力發(fā)生回路的泵，同時(shí)要充分考慮可靠性、壽命、維修性等以便所選的泵能在系統(tǒng)中長(zhǎng)期運(yùn)行。選擇液壓泵時(shí)要考慮的因素有工作壓力、流量、轉(zhuǎn)速、定量或變量、變量方式、容積效率、總效率、壽命、原動(dòng)機(jī)的種類(lèi)、噪聲、壓力脈動(dòng)率、自吸能力等，主要考慮與液壓油的相容性、尺寸、重量、經(jīng)濟(jì)性、維修性。這些因素一般已寫(xiě)在產(chǎn)品樣本或技術(shù)資料里，要仔細(xì)研究，不明確的地方最好詢(xún)問(wèn)制造廠。液壓泵的輸出壓力應(yīng)是執(zhí)行元件所需壓力與配管的壓力損失和控制閥的壓力損失之和。它不得超過(guò)樣本上的額定壓力。強(qiáng)調(diào)安全性、可靠性時(shí)，還應(yīng)留有較大的余地。樣本上的最高工作壓力

25、是短期沖擊時(shí)允許的壓力。如果每個(gè)循環(huán)中都發(fā)生沖擊奪力，泵的壽命會(huì)顯著縮短，甚至損壞。液壓泵的輸出流量應(yīng)包括執(zhí)行元件所需流量（有多個(gè)執(zhí)行元件時(shí)由時(shí)間圖求出總流量）、溢流閥的最小溢流量、各元件的泄漏量的總和,式中:n轉(zhuǎn)速（r/min）;Q-輸出流量（L/min）;q排量（Ml/r）;rv一容積效率（%四、液壓控制元件選型選定液壓控制元件時(shí)，要考慮的因素有壓力、流量、工作方式、連接方式、節(jié)流特性、控制性、穩(wěn)定性、油口尺寸、外形尺寸、重量等，但價(jià)格、壽命、維修性等也需考慮。液壓控制元件的容量要參考制造廠樣本上的最大流量值及壓力損失值來(lái)確定。樣本上沒(méi)有給出壓力損失曲線時(shí)，可用額定流量時(shí)的壓力損失按下式估

26、算其他流量的壓力損失。式中：pQ寸的壓力損失；pr一流量Q時(shí)的壓力損失。另外，如果粘度變化時(shí)，要乘以表4-4中給出的系數(shù)。表4-4粘度修正系數(shù)運(yùn)動(dòng)粘度mm2/s14324354657687系數(shù)0.931.111.191.251.321.971.411 .換向閥換向閥使用時(shí)的壓力、流量不要超過(guò)制造廠樣本的額定壓力、額定流量，否則液壓卡緊現(xiàn)象和液動(dòng)力的影響往往引起動(dòng)作不良。尤其在液壓缸回路中，活塞桿外伸和內(nèi)縮時(shí)回油流量是不同的。內(nèi)縮時(shí)回油流量比泵的輸出流量還大，流量放大倍數(shù)等于缸兩腔活塞面積之比，要特別注意。壓力損失對(duì)液壓系統(tǒng)的回路效率有很大影響，所以確定閥的通徑時(shí)不僅考慮換向閥本身，而且要綜合考

27、慮回路中所有閥的壓力損失、油路塊的內(nèi)部阻力和管路阻力等。換向閥的中位滑閥機(jī)能關(guān)系到執(zhí)行元件停止?fàn)顟B(tài)下位置保持的安全性，必須考慮內(nèi)泄漏和背壓情況，從回路上充分論證。另外，最大流量值隨滑閥機(jī)能的不同會(huì)有很大變化，應(yīng)予注意。2 .單向閥和液控單向閥單向閥的開(kāi)啟壓力取決于內(nèi)裝彈簧的剛度。一般來(lái)說(shuō)為減小流動(dòng)力可使用開(kāi)啟壓力低的單向閥。當(dāng)流過(guò)單向閥的流量遠(yuǎn)小于額定流量時(shí)，單向閥有時(shí)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。流量越小，開(kāi)啟壓力越高，油中含氣越多，則越容易振動(dòng)。打開(kāi)液控單向閥所需要的控制壓力取決于負(fù)載壓力、閥芯受壓面積及控制活塞的受壓面積。3 .流量控制閥流量控制閥有節(jié)流閥、調(diào)速閥、分流集流閥等，這里介紹調(diào)速閥的使用注意事

28、項(xiàng)。應(yīng)用場(chǎng)合所需的流量調(diào)節(jié)精度，應(yīng)由所選的凋速閥在整個(gè)調(diào)節(jié)范圍內(nèi)加以保證。樣本上的精度值一般是針對(duì)額定壓力、最大流量時(shí)的調(diào)節(jié)精度。實(shí)際使用壓力、流量不同時(shí)精度也不同。對(duì)流量進(jìn)行控制需要一定的壓差，高精度的流量控制約需iMpa勺壓差。普通調(diào)速閥存在著流量跳動(dòng)現(xiàn)象，這是因?yàn)殚_(kāi)始調(diào)節(jié)時(shí)調(diào)速閥中的壓力補(bǔ)償器尚處于開(kāi)啟位置，全部壓降都作用在節(jié)流口上，致使流量過(guò)大。為了克服它的不良影響，可選用手調(diào)補(bǔ)償初始開(kāi)度的調(diào)速閥或帶外控關(guān)閉功能的調(diào)速閥。4 .溢流閥溢流閥有直動(dòng)式和先導(dǎo)式。一般說(shuō)來(lái)直動(dòng)式響應(yīng)較快，宜用作安全閥，先導(dǎo)式啟閉特性較好，宜用作調(diào)壓閥。啟閉特性是選用溢流閥時(shí)要考慮的重要因素。如果啟閉特性太差，

29、則負(fù)載壓力低于設(shè)定壓力時(shí)溢流閥開(kāi)始溢流，隨著壓力升高溢流流量加大，執(zhí)行元件速度減慢，達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)執(zhí)行元件停止。因此，執(zhí)行元件速度在負(fù)載力大時(shí)變得不穩(wěn)定，回路效率也顯著降低。溢流閥的動(dòng)態(tài)特性是很重要的。在負(fù)載激烈變化下，希望溢流閥既響應(yīng)快又穩(wěn)定。溢流閥的調(diào)壓范圍可通過(guò)更換調(diào)壓彈簧改變，但所用的彈簧的設(shè)定壓力可能改變啟閉特性。5 .減壓閥啟閉特性的變化趨勢(shì)與溢流閥相反，即通過(guò)減壓閥的流量加大時(shí)二次壓力有所降低。必須注意減壓閥設(shè)定壓力與執(zhí)行元件工作壓力的關(guān)系。先導(dǎo)式減壓閥的泄油量比其他控制閥多。始終有油液從先導(dǎo)閥流出來(lái)，可能多達(dá)1L/min以上，影響到泵容量的選擇。二次壓力的調(diào)節(jié)范圍取決于所用彈簧

30、和通過(guò)閥的流量。最低調(diào)節(jié)壓力要保證一次壓力與二次壓力之差為0.51MPa五、過(guò)濾器選型1 .液壓油的污染程度評(píng)定對(duì)于定量評(píng)定液壓油的污染程度，國(guó)際上通常采用質(zhì)量測(cè)定法和計(jì)數(shù)法。質(zhì)量測(cè)定法是測(cè)定單位體積油液中所含固體顆粒污染物的質(zhì)量，其測(cè)定法所需的測(cè)試設(shè)備比較簡(jiǎn)單，測(cè)定結(jié)果僅反映油液中污染物的總量，并不能反映污染物顆粒的大小和尺寸分布。而污染物對(duì)液壓元件的危害與顆粒尺寸分布及數(shù)量密切相關(guān)，因此隨著顆粒計(jì)數(shù)技術(shù)的發(fā)展，目前已普遍采用顆粒污染度的表示方法。計(jì)數(shù)法通常采用美國(guó)NAS1638油液污染度等級(jí)和ISO4406油液污染度等級(jí)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。NAS1638是美國(guó)航天工業(yè)部門(mén)提出的，它以顆粒濃度為基礎(chǔ)，

31、按照100mL油液中在515、1525、2550、50100和100科m五個(gè)尺寸區(qū)間內(nèi)的最大允許顆粒數(shù)劃分為14個(gè)污染度等級(jí)，見(jiàn)表4-5。ISO4406油液污染度國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)采用兩個(gè)數(shù)碼表示油液的污染度等級(jí)，前面代碼代表1mL油液中尺寸大于5(im的顆粒數(shù)的等級(jí)，后面的代碼代表1mL油液中尺寸大于15(im的顆粒數(shù)的等級(jí)，兩個(gè)碼之間用一斜線分隔。表4-6為ISO4406油液污染度等級(jí)和相應(yīng)的顆粒濃度。根據(jù)顆粒濃度的大小共劃分26個(gè)等級(jí)。新標(biāo)準(zhǔn)ISO11218采用三個(gè)數(shù)碼表示油液的污染度等級(jí)，在ISO4406的基礎(chǔ)上，前面增加了大于2dm的顆粒數(shù)的等級(jí)。表4-5NAS1638油液污染度等級(jí)(100m

32、L中的顆粒數(shù))污染度等級(jí)顆粒尺寸范圍gm51515252550501001000012522410025044820150088163121000178326132000356631124400071212622458000142525345861600028505069016732000570010121803286400011400202536064912800022800405072012810256000456008100144025811512000912001620028805121210240001824003240057601024表4-6ISO4402:1987污染度等級(jí)每m

33、L顆粒數(shù)等級(jí)代碼每mL顆粒數(shù)等級(jí)代碼大于上限值大于上限值8000016000024102011400008000023510102000040000222.5591000020000211.32.58500010000200.641.3725005000190.320.64613002500180.160.3256401300170.080.164320640160.040.083160320150.020.04280160140.010.0214080130.0050.0102040120.00250.0050.92.液壓系統(tǒng)目標(biāo)清潔度工程機(jī)械液壓系統(tǒng)污染度取決于系統(tǒng)的敏感度。而敏感度與液壓

34、系統(tǒng)工作狀態(tài)和液壓元件臨界間隙相關(guān)。在選擇液壓系統(tǒng)主要濾油器過(guò)濾精度時(shí)，主要考慮系統(tǒng)中關(guān)鍵元件的污染敏感性及工作條件。各類(lèi)液壓元件對(duì)油液清潔度的要求可參看表4-7。表4-7典型液壓元件對(duì)油液清潔度的要求（ISO4406）元件類(lèi)型工作壓力/Mpa液壓泵<141421>21定量齒輪泵18/1517/1516/13定量葉片泵18/1517/1416/13定量柱塞泵17/1516/1415/13變量葉片泵16/1415/1315/13變量柱塞泵16/1415/1314/12液壓閥<21>21方向閥（電磁閥）18/1517/14壓力控制閥（調(diào)壓閥）17/1417/14流量控制閥（

35、標(biāo)準(zhǔn)型）17/1417/14單向閥18/1518/15插裝閥18/1517/14液壓遙控閥16/13*15/12比例方向閥（節(jié)流閥）15/12*13/11比例壓力控制閥16/13*15/12比例插裝閥15/12*14/11伺服閥14/11*13/10液壓執(zhí)行器<141421>21缸18/1518/1518/15葉片馬達(dá)18/1517/1416/13軸向柱塞馬達(dá)17/1416/1315/12齒輪馬達(dá)19/1718/1517/14徑向柱塞馬達(dá)18/1417/1316/13擺線馬達(dá)16/1415/13*14/12注：*需要精確取樣進(jìn)行清潔度測(cè)定參考上表確定系統(tǒng)油液的目標(biāo)清潔度，然后根據(jù)環(huán)

36、境工作條件和對(duì)污染侵入控制的程度，確定濾油器的設(shè)置和所需的過(guò)濾精度。3.濾油器類(lèi)型的選擇在選用液壓濾油器時(shí)，一般需要參考濾油器制造廠提供的產(chǎn)品樣本。然而產(chǎn)品的樣本一般只是給出基本的參數(shù)，而對(duì)具體使用條件不可能一一說(shuō)明。因此，還必須根據(jù)具體的系統(tǒng)及其工作條件，考慮元件對(duì)污染的敏感性、工作壓力及負(fù)載特性、流量波動(dòng)、環(huán)境條件和對(duì)污染侵入的控制程度等因素。當(dāng)設(shè)計(jì)過(guò)濾系統(tǒng)的選用濾油器時(shí)，用戶(hù)可向生產(chǎn)廠家提出工作系統(tǒng)對(duì)濾油器的技術(shù)要求，以便廠家能夠提供盡可能符合用戶(hù)使用要求的產(chǎn)品。表4-8列出了訂貨時(shí)需要提出的濾油器主要技術(shù)要求（根據(jù)ISO7744）。表4-8濾油器主要技術(shù)要求參數(shù)單位備注額定壓力Mpa初

37、始?jí)翰頜pa最大壓差Mpa最大流量L/min油液類(lèi)型油液運(yùn)動(dòng)粘度Mm2/s溫度最高C最低C正常c過(guò)濾精度過(guò)濾比0x或絕對(duì)精度gm系統(tǒng)油液容積L其他要求連接方式旁通罰堵塞指示器關(guān)于液壓濾油器的尺寸和性能參數(shù)，目前尚沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，在選用濾油器時(shí)需要依照產(chǎn)品樣本和有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)產(chǎn)濾油器的流量和過(guò)濾精度系列見(jiàn)表4-9和表4-10。表4-9流量系列公稱(chēng)流量/(L/min)102540631001602504006301000表4-10過(guò)濾精度系列過(guò)濾精度/Rm1351020305080100180濾油器的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)與他在液壓回路中的位置有關(guān)，在液壓系統(tǒng)中，濾油器根據(jù)需要可安裝在吸油路、壓力油路和回油

38、路中，也可以安裝在主系統(tǒng)之外，組成單獨(dú)的外過(guò)濾系統(tǒng)。合理選擇濾油器的過(guò)濾精度是保證液壓系統(tǒng)油液達(dá)到所要求清潔度的關(guān)鍵。濾油器在液壓系統(tǒng)中的作用主要有兩個(gè)方面：一是控制元件的污染磨損；二是防止污染引起的故障。對(duì)于中等污染侵入率以及正常維護(hù)的狀況，濾油器過(guò)濾精度的選擇可參考表4-11。表4-11目標(biāo)清潔度與濾油器的設(shè)置及過(guò)濾精度單位：gm濾油器的設(shè)置油液目標(biāo)清潔度（ISO4406）17/1516/1415/1314/1213/1112/10壓力油路或回油路5533壓力油路或回油路10105533壓力油路或回油路，加外過(guò)濾1055533壓力油路或回油路，加外過(guò)濾10105553.一、,_.*外過(guò)濾（

39、流量20%）5533.一、._.*外過(guò)濾（流量10%）533注:*流量為系統(tǒng)油液體積（L）的20%或10%,L/min。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于不同類(lèi)型和要求的液壓系統(tǒng)，可參考表4-12選擇濾油器的過(guò)濾精度。表4-12濾油器過(guò)濾精度的選擇液壓系統(tǒng)類(lèi)型和實(shí)例目標(biāo)清潔度ISO4406推薦過(guò)濾精度xPx>75可靠性要求極高，對(duì)污染非常敏感的液13/912壓控制系統(tǒng)，如航天實(shí)驗(yàn)室（高性能伺服陽(yáng)）工業(yè)設(shè)備伺服系統(tǒng)和重要的高壓液壓系15/1135統(tǒng)，如飛機(jī)、精密機(jī)床等（伺服閥，比例儀1）高壓或中壓液壓系統(tǒng)，如工程機(jī)械，車(chē)18/1419/151020輛（一般液壓泵和閥）元件間隙較大的低壓液壓系統(tǒng)21/173

40、0404.濾油器尺寸的確定濾油器的尺寸與通過(guò)流量有著對(duì)應(yīng)的關(guān)系。通常是根據(jù)液壓系統(tǒng)的流量來(lái)確定濾油器所需的通過(guò)流量，從而確定濾油器的尺寸。在選擇濾油器尺寸時(shí)，主要參考制造廠產(chǎn)品樣本提供的技術(shù)參數(shù)。國(guó)產(chǎn)濾油器型號(hào)標(biāo)明公稱(chēng)流量以供選用。國(guó)外濾油器產(chǎn)品一般用無(wú)量綱的公稱(chēng)流量值來(lái)表征濾油器的尺寸。應(yīng)當(dāng)指出，公稱(chēng)流量是在給定的條件（油液粘度、過(guò)濾精度和壓差）下的流量值。例如德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN24550規(guī)定濾油器的公稱(chēng)流量是在油液粘度為32mm2/s,濾芯過(guò)濾精度25dm（325>75）,以及給定壓差情況下通過(guò)的流量。一定尺寸或公稱(chēng)流量的濾油器，對(duì)于不同粘度的油液和不同過(guò)濾精度的的濾芯，其允許通過(guò)的流量

41、是不同的。工作油液的粘度對(duì)濾油器的通過(guò)流量有很大影響。在一定的壓差下，油液的粘度越高，濾油器允許的通過(guò)流量越小，由于廠家提供的濾油器流量一壓差曲線是在標(biāo)準(zhǔn)粘度（如32mm2/s）下得出的，因而根據(jù)流量一壓差曲線確定濾油器通過(guò)流量時(shí)，需要將實(shí)際工作油液粘度下的系統(tǒng)流量換算成為標(biāo)準(zhǔn)粘度下的流量，換算公式如下：式中 qqs=fvq-實(shí)際系統(tǒng)流量sv-標(biāo)準(zhǔn)粘度下的流量粘度變換系數(shù)式中v和v'分別為工作油液的實(shí)際粘度和試驗(yàn)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)粘度。濾油器尺寸應(yīng)根據(jù)通過(guò)濾油器的最大流量確定。對(duì)于液壓缸傳動(dòng)系統(tǒng)的回油路濾油器，需考慮液壓缸活塞與活塞桿的面積比，濾油器的通過(guò)流量應(yīng)按回程時(shí)的流量來(lái)確定。此外，在確定

42、濾油器尺寸時(shí)還需要考慮濾芯的使用壽命。為了避免頻繁更換濾芯，一般應(yīng)根據(jù)環(huán)境污染狀況和對(duì)污染侵入的控制能力，適當(dāng)增大濾油器的尺寸。實(shí)例確定某一液壓缸傳動(dòng)系統(tǒng)回油路濾油器的尺寸。已知：泵的流量為100L/min,工作油液的粘度為46mm2/s,濾油器的過(guò)濾精度為5dm,液壓缸活塞與活塞桿的面積比為2。確定濾油器的最大通過(guò)流量：回油路濾油器的最大流量為泵的流量乘活塞與活塞桿面積比：qmax=100x2=200L/min將qmax換算為標(biāo)準(zhǔn)粘度下的流量qs=fvqmax464632一-32-2002ZU-A630 ,=264L/min根據(jù)以上計(jì)算出的流量qs,從產(chǎn)品壓差一流量曲線中選擇合適的濾油器型號(hào)

43、為其公稱(chēng)流量為630L/min。圖4-6為所選用濾油器濾芯的壓差一流量曲線，濾芯初始?jí)翰钊?.05Mpa,過(guò)濾精度5d流量(L/min)圖4-6濾芯壓差流量特性曲線油箱上的空氣過(guò)濾器也不容忽視。該過(guò)濾器要有與系統(tǒng)要求相適應(yīng)的過(guò)濾精度，以防止環(huán)境污染物浸入。同時(shí)又要有足夠的通流能力，保證油箱液面升降時(shí)通氣順暢。第四節(jié)液壓裝置設(shè)計(jì)一、液壓油箱設(shè)計(jì)(一)油箱的功能每個(gè)液壓設(shè)備都應(yīng)該有自己的油箱，而且油箱通常都是自制的。油箱的作用主要是：(1)盛放液壓油液-油箱必須能夠盛放系統(tǒng)中的全部油液。液壓泵從油箱里抽走油液送入系統(tǒng)，油液在系統(tǒng)中完成傳遞動(dòng)力的任務(wù)后返回油箱。(2)散發(fā)熱量-液壓系統(tǒng)中的功率損失導(dǎo)

44、致油液溫度升高。油液從系統(tǒng)中帶回來(lái)的熱量有很大一部分靠油箱壁散發(fā)到周?chē)目諝庵?。這就要求油箱應(yīng)具有足夠的尺寸，盡量設(shè)置在通風(fēng)良好的位置上，必要時(shí)油箱外壁要設(shè)置翅片來(lái)增加散熱能力。(3)逸出空氣-油液泡沫導(dǎo)致噪聲和液壓元件的損壞，尤其在液壓泵中會(huì)引起氣蝕。低壓區(qū)壓力低于溶解空氣的飽和點(diǎn)、吸油管漏氣或液位過(guò)低時(shí)由旋渦作用引起液壓泵吸入空氣以及回油的攪動(dòng)作用等都導(dǎo)致形成氣泡。未溶解的空氣可在油箱中逸出，因此希望有盡可能大的油液面積,并應(yīng)讓油液在油箱里逗留更長(zhǎng)的時(shí)間。(4)沉淀雜質(zhì)-未被過(guò)濾器捕獲的細(xì)小污染物，如磨屑或油液的老化生成物，可以沉落到油箱底部。(5)分離水分-由于溫度的變化，空氣中的水蒸氣

45、在油箱內(nèi)壁上凝結(jié)成水滴而落入油液中，其中只有很少數(shù)量溶解在油液里。未溶解的水會(huì)使油液乳化變質(zhì)。油箱提供了油水分離的機(jī)會(huì)，使這些游離水聚積在油箱中的最低點(diǎn)，以備清除。(6)安裝元件-往往把液壓濾油器等液壓元件直接裝在油箱板上。（二）確定油箱容量液油箱容量包括油液容量和空氣容量。油液容量是指油箱中的油液最多時(shí)，即液面在液位計(jì)的上刻度線時(shí)的油液體積。在最高液面以上要留出等于油液容量10%15%的空氣容量。按經(jīng)驗(yàn)，固定設(shè)備用油箱的油液容量應(yīng)是系統(tǒng)液壓泵每分鐘流量的35倍，行走設(shè)備為0.33倍每分鐘液壓泵流量。提出上述理論依據(jù)是液壓油箱就是冷卻器。但是實(shí)踐表明，移動(dòng)機(jī)械液壓油箱的表面積不超過(guò)液壓元件表面

46、積的30%,而大部分熱量是從液壓油箱中通過(guò)熱傳導(dǎo)的方式散發(fā)出去的。據(jù)有些國(guó)外資料介紹，油箱容量也可以用公式估算：V=1.2-1.25（0.20.33XQ+EZ）式中：V一油箱總?cè)萘浚↙）（包括10%15%的空氣容量）Q一開(kāi)式回路部分液壓泵流量的總和（L/min）EZ一單作用液壓缸的總?cè)莘e（L）此外，還要驗(yàn)算機(jī)器上所有液壓缸全伸狀態(tài)下，油箱的油位不低于最低允許油位；所有液壓缸全縮時(shí)，油箱的油位不高于最高油位。（三）油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1 .油箱的形狀油箱的形狀取決于主機(jī)的要求和安裝空間的限制，工程機(jī)械常用的有方形和異型。如圖4-7所示。圖4-7液壓油箱2 .箱頂油箱頂部的結(jié)構(gòu)取決于它上面裝些什么。箱頂

47、上安裝其他控制元件時(shí)，頂板的厚度應(yīng)為側(cè)板厚度的2-4倍，以免產(chǎn)生振動(dòng)，且應(yīng)設(shè)隔振墊。為了便于布置和維修，有時(shí)采用裝在箱頂上的回油過(guò)濾器。箱頂上的螺紋孔應(yīng)該用不通孔，以防污染物落入油箱之內(nèi)。箱頂上各類(lèi)元件的設(shè)置見(jiàn)圖4-8。箱頂結(jié)構(gòu)如圖4-9。圖4-8油箱頂部元件設(shè)置圖4-9箱頂與側(cè)壁的連接3 .箱壁、清洗口、吊耳當(dāng)箱蓋與箱壁之間為不可拆連接時(shí)，應(yīng)在箱壁上至少設(shè)置一個(gè)清洗口。清洗口的數(shù)量和位置應(yīng)便于用手清理所有內(nèi)表面。清洗口蓋板應(yīng)該能由一個(gè)人拆裝。蓋板應(yīng)配有可以重復(fù)使用的彈性密封件。清洗蓋板及密封件的細(xì)節(jié)見(jiàn)圖4-10。的搬動(dòng)油箱時(shí)，可以使用叉車(chē), 吊耳。圓柱形焊接吊耳見(jiàn)圖 4-11 量時(shí)不要忘記油

48、液的重量。圖4-10清洗口蓋板細(xì)節(jié)也可以使用吊車(chē)。起吊時(shí)可以利用焊在油箱四角箱壁上方的和表4-13,鉤形焊接吊耳見(jiàn)圖 4-12和表4-14。估算吊耳的起重G45圖4-11圓柱形焊接吊耳圖4-12鉤形焊接吊耳表4-13圓柱形焊接吊耳尺寸單位mm每吊耳起重量/噸dd1LlRrcK重量kg0.7小26小36201061.6150.091.7小40小553316103260.43.9小55小804823164291.287.4小70410062302053123.0411.2小80412080382564155.64表4-14鉤形焊接吊耳尺寸單位mm每吊耳起重量/噸bh1h2hLlSR門(mén)r2r3K重量

49、kg1.68807020502020158201040.353.31011210025602526208251350.645.41214513030753230259301571.547.814178160359038363012351882.710.3162101904010545403514402093.854 .箱底油箱底部應(yīng)該向清洗口傾斜，傾斜度通常為1/251/20。這樣可以促使沉積物（油泥或水）聚集到油箱中的最低點(diǎn)。應(yīng)在最低點(diǎn)設(shè)置不小于M18*1.5的放油塞。5 .隔板、隔墻與除氣網(wǎng)為了延長(zhǎng)油液在油箱中逗留的時(shí)間，促進(jìn)油液在油箱中的環(huán)流，促使更多的油液參與在系統(tǒng)中的循環(huán)，從而更好地

50、發(fā)揮油箱的散熱、除氣、沉淀等功能，油箱中，尤其在油液容量超過(guò)100L的油箱中應(yīng)設(shè)置內(nèi)部隔板。隔板要把系統(tǒng)回油區(qū)與吸油區(qū)隔開(kāi)，并盡可能使油液在油箱內(nèi)沿著油箱壁環(huán)流。隔板缺口處要有足夠大的過(guò)流面積，使環(huán)流流速為0.30.6m/s。典型的隔板結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4-13。如果隔板與油箱內(nèi)表面之間采用焊接連接，則焊縫應(yīng)該滿焊，不要留下可能無(wú)法清理的藏污納垢的縫隙。隔板的設(shè)置給油箱內(nèi)部清洗帶來(lái)一定困難，在清洗口及放油口的設(shè)置上應(yīng)作相應(yīng)的考慮。圖4-14所示的除氣網(wǎng)有助于油液中的氣泡浮出液面。除氣網(wǎng)用網(wǎng)眼直徑為0.5mm勺金屬網(wǎng)，傾斜10°30°布置。圖4-13隔板除氣網(wǎng)圖4-14除氣網(wǎng)（四）油箱

51、附件的配置及其注意事項(xiàng)油箱附件的配置，一般是根據(jù)液壓系統(tǒng)的要求來(lái)進(jìn)行的，但不外乎包括空氣濾清器、吸回油濾油器、液位液溫計(jì)等等。1 .空氣濾清器對(duì)開(kāi)式油箱來(lái)說(shuō)，空氣濾清器是必備的。通常，它兼作注油口用，其容量一般按泵最大流量的1.52倍選取，以便即使在系統(tǒng)尖峰需要期間液面迅速下降時(shí)也能在油箱內(nèi)保持大氣壓力。通常將它置于油箱的頂部，對(duì)行走機(jī)械，濾清器安放位置應(yīng)考慮車(chē)輛爬最大坡度和下坡時(shí)不致使油液從其中溢出（見(jiàn)圖4-15）。程坡?tīng)顟B(tài)卜城狀忐圖4-152 .吸油濾油器吸油濾油器一般作保護(hù)型過(guò)濾器用，用來(lái)保護(hù)液壓泵不被較大顆粒污染物所損壞。常常安放在液壓油箱的里面。帶濾芯和濾殼的濾油器不僅有自封能力而且

52、可方便地帶有真空表，被應(yīng)用得越來(lái)越廣。3 .回油濾油器回油濾油器一般作工作型過(guò)濾器用，常選用精濾器。安放位置：它可以被安放在油箱的頂部或側(cè)面。但必須保證油液的出口始終淹沒(méi)在液面以下，以防產(chǎn)生泡沫。（3）液位、液溫計(jì)小型油箱液位計(jì)的最高刻度線對(duì)應(yīng)油液最高位置，最低刻度線對(duì)應(yīng)最低允許油位（為了確保液壓泵不吸空，最低允許油位一般設(shè)在泵吸油口以上75mm左右）。大型油箱，在最低允許油位處設(shè)一小液位計(jì)，或使用液位傳感器。當(dāng)液位達(dá)到最低允許油位時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒操作者加油。液位計(jì)安放在便于觀察的地方。二、液壓管路設(shè)計(jì)管路把元件連接起來(lái)組成液壓系統(tǒng)。管路為傳遞能量的有壓油液提供流動(dòng)通路，為完成能量傳遞后的油液提供返回油箱的通路，有時(shí)還為控制油液提供通路。要在硬管與軟管之間作出基本選擇。應(yīng)盡量用硬管，因?yàn)橛补艹杀镜?、阻力小、安全。元件運(yùn)動(dòng)時(shí)要用軟管，有時(shí)為了裝拆方便也用軟管。軟管還可以防振隔振。（一）硬管硬管可分成兩類(lèi)，一類(lèi)是通徑定寸的，另一類(lèi)是外徑定寸的。通徑定寸管的規(guī)格按公稱(chēng)口徑確定。公稱(chēng)口徑表示近似內(nèi)徑的參考尺寸