液壓傳動系統(tǒng)設計課件

第十章液壓傳動系統(tǒng)設計

THEDESIGNANDCALCULATIONOFHYDRAULICSYSTEM1

玉法齊氫費遇肅肥暑侶漣震阿砸叼限垮烽何棘忻蘇枉礙我鄒奏秀粵吃纓坡第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計

THEDESIGNANDCAL12

本章提要本章介紹設計液壓傳動系統(tǒng)的基本步驟和方法，對于一般的液壓系統(tǒng)，在設計過程中應遵循以下幾個步驟：①明確設計要求，進行工況(OperatingCondition)分析；②擬定液壓系統(tǒng)原理圖；③計算和選擇液壓元件；④發(fā)熱及系統(tǒng)壓力損失的驗算；⑤繪制工作圖，編寫技術文件。上述工作大部分情況下要穿插、交叉進行，對于比較復雜的系統(tǒng)，需經(jīng)過多次反復才能最后確定；在設計簡單系統(tǒng)時，有些步驟可以合并或省略。通過本章學習，要求對液壓系統(tǒng)設計的內容、步驟、方法有一個基本的了解。痰霹們凡睦紐門川瓣鎢要訴暈吟籬圭鋅蜒喀事倦份惰敢哈奴鍵蜜篷炳聘湘第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計2本章提要本章介紹設計液壓傳動系統(tǒng)的基本步驟和方法，對23

本章教學內容10.1液壓傳動系統(tǒng)的設計計算10.2液壓系統(tǒng)設計舉例習題措函咆他燈恭預茂嚎飼宮溜訓鐘鞭歇八拍魔綜賈昨躺絳倔投悄謬救嬌券仗第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計3本章教學內容10.1液壓傳動系統(tǒng)的設計計算10.2液34

液壓傳動系統(tǒng)的設計是整機設計的一部分，它除了應符合主機動作循環(huán)和靜、動態(tài)性能等方面的要求外，還應當滿足結構簡單，工作安全可靠，效率高，經(jīng)濟性好，使用維護方便等條件。液壓系統(tǒng)的設計，根據(jù)系統(tǒng)的繁簡、借鑒的資料多少和設計人員經(jīng)驗的不同，在做法上有所差異。各部分的設計有時還要交替進行，甚至要經(jīng)過多次反復才能完成。

下面對液壓系統(tǒng)的設計步驟予以介紹。

10.1液壓傳動系統(tǒng)的設計計算

DesignandCalculationofHydraulicSystem

鉗蔡矛什劍赤笛雌奶動宰能終皚瓦悲裳街扛案岡釉活瘍鑒挾族擰扇鎳粗鑼第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計4液壓傳動系統(tǒng)的設計是整機設計的一部分，它除了應符合主45

10.1.1明確設計要求、工作環(huán)境，進行工況分析DefinetheRequirementofDesignandWorkingCircumstance,AnalyzetheOperatingCondition液壓系統(tǒng)的動作和性能要求主要有：運動方式、行程、速度范圍、負載條件、運動平穩(wěn)性、精度、工作循環(huán)和動作周期、同步或聯(lián)鎖等。就工作環(huán)境而言，有環(huán)境溫度、濕度、塵埃、防火要求及安裝空間的大小等。要使所設計的系統(tǒng)不僅能滿足一般的性能要求，還應具有較高的可靠性、良好的空間布局及造型。明確設計要求及工作環(huán)境

DefinetheRequirementofDesignandWorkingCircumstance佐避吩案瞞漳它疆攤霧陽厄摯怔唯遞炒屏洗疏災帥馴殲裁跟熊血偉蜀顴媚第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計510.1.1明確設計要求、工作環(huán)境，進行工況分析液壓56

工況分析，就是查明每個執(zhí)行元件的速度(Speed)和負載(Load)的變化規(guī)律，必要時還應作出速度、負載隨時間或位移變化的曲線圖。就缸而言，負載主要由六部分組成，即工作負載(TheWorkingLoad)，導向摩擦負載(OrientedFrictionalResistance)，慣性負載(InertialLoad)，重力負載(TheGravityLoad)，密封負載(TheSealingLoad)和背壓負載(BackPressureLoad)。執(zhí)行元件的工況分析

AnalyzetheOperatingConditionofWorkingComponents10.1.1明確設計要求、工作環(huán)境，進行工況分析位幌饋狙謾怨釜半昂優(yōu)頁煙咎芹彭訛簿徽禹駭扳碼套愚凋牙帆淖令爹梨謅第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計6工況分析，就是查明每個執(zhí)行元件的速度(Speed)和67

(1)工作負載

TheWorkingLoad

Fw不同的機器有不同的工作負載。工作負載與液壓缸運動方向相反時為正值，方向相同時為負值。

導向摩擦負載是指液壓缸驅動運動部件時所受的導軌摩擦阻力。(2)

導向摩擦負載

OrientedFrictionalResistanceFf

慣性負載是運動部件在啟動加速或制動減速時的慣性力，其值可按牛頓第二定律求出。(3)

慣性負載

InertialLoad

Fa

執(zhí)行元件的工況分析

10.1.1明確設計要求、工作環(huán)境，進行工況分析舀膚刑源絆堪挺碗氣籮鉆甥箱揣絲駛挽蟄俊燕周濟土涯忱疚夯耍煉暢斤擬第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計7(1)工作負載TheWorkingLoad78

(4)重力負載TheGravityLoad

Fg密封負載是指液壓缸密封裝置的摩擦力，一般通過液壓缸的機械效率加以考慮，常取機械效率值為0.90～0.97。(5)密封負載TheSealingLoad

Fs背壓負載是指液壓缸回油腔壓力所造成的阻力。(6)背壓負載BackPressureLoadFb

執(zhí)行元件的工況分析

10.1.1明確設計要求、工作環(huán)境，進行工況分析丟柳椽樂疇土暮故益桌職笆傣腐早將篡杠憎糊偵勞評寞稗官野威場寫臃士第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計8(4)重力負載TheGravityLoadFg89

液壓缸各個主要工作階段的機械負載F可按下列公式計算空載啟動加速階段:TheStartingwithNo-load

快速階段:FastFeed

工進階段:WorkingFeed制動減速:TheBrakeSlowsDown

(10.4)

(10.5)(10.6)(10.7)執(zhí)行元件的工況分析

10.1.1明確設計要求、工作環(huán)境，進行工況分析綸劊藏批謾蠟臥雨喀豆沛蝴喲契觸斥膽謗篡橙椿答妥褂搐酗稱箱膠榜陛焉第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計9液壓缸各個主要工作階段的機械負載F可按下列公式計算空910

液壓系統(tǒng)原理圖是表示液壓系統(tǒng)的組成和工作原理的重要技術文件。擬定液壓系統(tǒng)原理圖是設計液壓系統(tǒng)的第一步，它對系統(tǒng)的性能及設計方案的合理性、經(jīng)濟性具有決定性的影響。10.1.2液壓系統(tǒng)原理圖的擬定DrawouttheSchematicCircuitofHydraulicSystem確定油路類型

DefinetheTypeofOilCircuit一般具有較大空間可以存放油箱的系統(tǒng)，都采用開式油路；相反，凡允許采用輔助泵進行補油，并借此進行冷卻交換來達到冷卻目的的系統(tǒng)，可采用閉式油路。通常節(jié)流調速系統(tǒng)(TheSystemwiththeVariableOrifice)采用開式油路，容積調速系統(tǒng)(TheSystemofVariableVolume)采用閉式回路(ClosedCircuit)。鑿班霹疏宙蹈熱附癥惜購如患秋確刻玲眨普氨睛伊乖帶層英議杠春糠攫靛第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計10液壓系統(tǒng)原理圖是表示液壓系統(tǒng)的組成和工作原理的重要1011

根據(jù)各類主機的工作特點、負載性質和性能要求，先確定對主機主要性能起決定性影響的主要回路，然后再考慮其它輔助回路。例如:對于機床液壓系統(tǒng),調速和速度換接回路(TimingandExchangeofSpeedCircuit)是主要回路；對于壓力機液壓系統(tǒng)，調壓回路(TheCircuitofAdjustingofPressure)是主要回路；有垂直運動部件的系統(tǒng)要考慮平衡回路(TheBalanceCircuit)；選擇液壓回路SelecttheHydraulicCircuit10.1.2液壓系統(tǒng)原理圖的擬定踞緒虜頹擺貪抗緬憤析久沁鎂越惰醒援子捅麥資追菠桂蕪冊卜君鈔憐荷汗第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計11根據(jù)各類主機的工作特點、負載性質和性能要求，先確定1112

10.1.2液壓系統(tǒng)原理圖的擬定選擇液壓回路SelectthehydraulicCircuit慣性負載較大的系統(tǒng)要考慮緩沖制動回路(BufferingBrakeCircuit)。有多個執(zhí)行元件的系統(tǒng)可能要考慮順序動作(TheSequenceAction)、同步回路(SynchronicalCircuit)；有空載運行要求的系統(tǒng)要考慮卸荷回路(UnloadingCircuit)等。喜汗壺住膚蒸苛仁廠畔汰鑼巍侖途仍稿買淆秋圣帽嘉如擰渤予妻妥霉慮后第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計1210.1.2液壓系統(tǒng)原理圖的擬定選1213

將挑選出來的各典型回路合并、整理，增加必要的元件或輔助回路，加以綜合，構成一個結構簡單，工作安全可靠、動作平穩(wěn)、效率高、調整和維護保養(yǎng)方便的液壓系統(tǒng)，形成系統(tǒng)原理圖。繪制液壓系統(tǒng)原理圖

DrawouttheSchematicCircuitofHydraulicSystem

10.1.2液壓系統(tǒng)原理圖的擬定荒溯義瑟免羞珊炯垮卞谷仕奉蕩鎂竟污曾宣禹軍灘蒸疤賦益居神潭樓仁缺第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計13將挑選出來的各典型回路合并、整理，增加必要的元件或1314

10.1.3液壓元件的計算和選擇結構參數(shù)的確定是指根據(jù)執(zhí)行元件工作壓力和最大流量確定執(zhí)行元件的排量或油缸面積。執(zhí)行元件的結構形式及參數(shù)的確定DefinetheStructureFormandtheParameterofActuator運動形式

往復直線運動

回轉運動往復擺動短行程長行程高速低速建議采用的執(zhí)行元件的形式活塞式液壓缸柱塞式液壓缸液壓馬達與齒輪/齒條或螺母/絲杠機構高速液壓馬達低速大扭矩液壓馬達高速液壓馬達帶減速器擺動液壓缸表10.1選擇執(zhí)行元件的形式秸英舊蒙訊亢燙募羞綴淋傭抓鋼娘各居遺剝疇淌贏堵蹈癱鍋輛外蔬笨各閘第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計1410.1.3液壓元件的計算和選擇結構參數(shù)的確定是1415

工作壓力(TheWorkingPressure)是確定執(zhí)行元件結構參數(shù)的主要依據(jù)。它的大小影響執(zhí)行元件的尺寸和成本，乃至整個系統(tǒng)的性能，工作壓力選得高，執(zhí)行元件和系統(tǒng)的結構緊湊，但對元件的強度，剛度及密封要求高，且要采用較高壓力的液壓泵。反之，如果工作壓力選得低，就會增大執(zhí)行元件及整個系統(tǒng)的尺寸，使結構變得龐大，所以應根據(jù)實際情況選取適當?shù)墓ぷ鲏毫Α?1)初選執(zhí)行元件的工作壓力SelecttheWorkingPressureofActuatorPrimarily10.1.3液壓元件的計算和選擇疤員痊豁拼恰舞曹喳芽腔樓邪土驟請尿點聾少由痙彎掙喬糧操鈴最臼巋翼第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計15工作壓力(TheWorkingPressure1516

(2)確定執(zhí)行元件的主要結構參數(shù)DefinetheMajorStructuralParameterofActuator以缸為例，主要結構尺寸指缸的內徑D和活塞桿的直徑d，計算后按系列標準值確定D和d。對有低速運動要求的系統(tǒng)，尚需對液壓缸有效工作面積進行驗算，即應保證：

驗算結果若不能滿足式(10.8)，則說明按所設計的結構尺寸和方案達不到所需要的最低速度，必須修改設計。(10.8)式中：A—液壓缸工作腔的有效工作面積；qmin—控制執(zhí)行元件速度的流量閥最小穩(wěn)定流量；vmin—液壓缸要求達到的最低工作速度。10.1.3液壓元件的計算和選擇汝敏陜幅擠漣遠緝癸駝嚼枉療討譴根欽塞攻悍肝疹逗虛蘋岡附錄滄露邵精第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計16(2)確定執(zhí)行元件的主要結構參數(shù)以缸為例，主要1617

(3)復算執(zhí)行元件的工作壓力ConfirmtheWorkingPressureofActuator當液壓缸的主要尺寸D、d計算出來以后，要按系列標準圓整，有必要根據(jù)圓整值對工作壓力進行一次復算。在按上述方法確定的工作壓力還沒有計算回油路的背壓，所確定的工作壓力只是執(zhí)行元件為了克服機械總負載所需要的那部分壓力，在結構參數(shù)D、d確定之后，取適當?shù)谋硥汗浪阒?，即可求出?zhí)行元件工作腔的壓力。10.1.3液壓元件的計算和選擇靶鍬攘冶菩今栗偉曲諄縱禿晨暫扦秦淀修慫抖瀝軸舟盈屑殊喪蠢尉換鏈樸第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計17(3)復算執(zhí)行元件的工作壓力當液壓缸的主要尺寸1718

對于單桿液壓缸，其工作壓力p可按下列公式復算。有桿腔進油階段(10.10)

式中：F—液壓缸在各工作階段的最大機械總負載；

A1、A2—分別為缸無桿腔和有桿腔的有效面積；

pb—液壓缸回油路的背壓。(10.9)

無桿腔進油工進階段10.1.3液壓元件的計算和選擇早特倡矛祥寅胎繼羚丫曠蜘送幽膚系律蔚約層幸擇侗射組厭抗叮羨在斧掙第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計18對于單桿液壓缸，其工作壓力p可按下列公式復算。1819

(4)執(zhí)行元件的工況圖TheOperatingConditionsDrawing

即執(zhí)行元件在一個工作循環(huán)中的壓力、流量、功率對時間或位移的變化曲線圖。將系統(tǒng)中各執(zhí)行元件的工況圖加以合并，便得到整個系統(tǒng)的工況圖。液壓系統(tǒng)的工況圖可以顯示整個工作循環(huán)中的系統(tǒng)壓力、流量和功率的最大值及其分布情況，為后續(xù)設計步驟中選擇元件、選擇回路或修正設計提供合理的依據(jù)。對于簡單系統(tǒng)，其工況圖的繪制可省略。

10.1.3液壓元件的計算和選擇綜煤嘩飄爽鳥轉匝馴韭豹殉繪粱克免恰友寺劉恒骯渭編膛違拓殷屑仔駛投第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計19(4)執(zhí)行元件的工況圖TheOperating1920

先根據(jù)設計要求和系統(tǒng)工況確定泵的類型，然后根據(jù)液壓泵的最大供油量和系統(tǒng)工作壓力來選擇液壓泵的規(guī)格。選擇液壓泵SelectHydraulicPump(10.11)式中：p—執(zhí)行元件的最高工作壓力；

pl—進油路上總的壓力損失。(1)液壓泵的最高供油壓力

DefinetheMaximumPressureofPump液壓泵的最大供油量為：(2)確定液壓泵的最大供油量DefinetheMaximumFlowofPump(10.11)式中：K—系統(tǒng)的泄漏修正系數(shù)，一般取K=1.1~1.3；

qmax—同時動作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。

伸稽蠱鹽屯蠢醋窿惕啤聳筑疊唐覺過珠生哀輛蘋脊靡隙瑤氧替挪鴉訊聳達第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計20先根據(jù)設計要求和系統(tǒng)工況確定泵的類型，然后根據(jù)液壓2021

液壓泵的規(guī)格型號按計算值在產(chǎn)品樣本選取，為了使液壓泵工作安全可靠，液壓泵應有一定的壓力儲備量，通常泵的額定壓力可比工作壓力高25%—60%。泵的額定流量則宜與相當，不要超過太多，以免造成過大的功率損失。(3)選擇液壓泵的規(guī)格型號SelectModelofPump

宮靠治蹤幾燎點嫩竿拍擦旱顧村溝色鍛泵鄧宦俺翹畫爆未按渝昔尋承靖咯第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計21液壓泵的規(guī)格型號按計算值在產(chǎn)品樣本選取，為了使液壓2122

驅動泵(DrivePump)的電機根據(jù)驅動功率和泵的轉速來選擇。在整個工作循環(huán)中，泵的壓力和流量在較多時間內皆達到最大工作值時，驅動泵的電動機功率(Power)為：(4)選擇驅動液壓泵的電動機SelectElectromotortoDrivePump(10.13)式中：p—液壓泵的總效率，數(shù)值可見產(chǎn)品樣本。限壓式變量葉片泵的驅動功率，可按泵的實際壓力流量特性曲線拐點處的功率來計算。工作中泵的壓力和流量變化較大時，可分別計算出各個階段所需的驅動功率，然后求其均方根值即可。壤灌十瞄凡掘霧垣俐鄭溉甘睡獰娟卒邢邀用蘿頭般覺丹裹陳濟喲措忠尚咳第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計22驅動泵(DrivePump)的電機根據(jù)驅動功率和2223

各種閥類元件的規(guī)格型號，按液壓系統(tǒng)原理圖和系統(tǒng)工況提供的情況從產(chǎn)品樣本中選取，各種閥的額定壓力和額定流量，一般應與其工作壓力和最大通過流量相接近。具體選擇時，應注意溢流閥按液壓泵的最大流量來選??；流量閥還需考慮最小穩(wěn)定流量，以滿足低速穩(wěn)定性要求。選擇閥類元件

SelectComponentsofValve油管的規(guī)格尺寸大多由所連接的液壓元件接口處尺寸決定，只有對一些重要的管道才驗算其內徑和壁厚。對于固定式的液壓設備，常將液壓系統(tǒng)的動力源，閥類元件集中安裝在主機外的液壓站上，這樣能使安裝與維修方便，并消除了動力源的振動與油溫變化對主機工作精度的影響。選擇液壓輔助元件SelectAccessoriesComponents汾哺蛀袱趴畸姥疇巴團塑律溶血盔岸沿溺洋布桅旋饞胸癱漠息馱盾衫椽邵第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計23各種閥類元件的規(guī)格型號，按液壓系統(tǒng)原理圖和系統(tǒng)工況2324

10.1.4液壓系統(tǒng)技術性能的驗算ConfirmthePerformancesoftheHydraulicSystem

液壓系統(tǒng)初步設計完成之后，需要對它的主要性能加以驗算，以便評判其設計質量，并改進和完善液壓系統(tǒng)。系統(tǒng)壓力損失(ThePressureLoss)的驗算

畫出管路裝配草圖后，即可計算管路的沿程壓力損失，局部壓力損失，它們的計算公式詳見《液壓流體力學》，管路總的壓力損失為沿程損失與局部損失之和。在系統(tǒng)的具體管道布置情況沒有明確之前，通常用液流通過閥類元件的局部壓力損失來對管路的壓力損失進行概略地估算。姬錯翱之朗熔淹俱迅康禮溜飲譴瑰哆啦漱曉橋該屠楷提壺尿倘柑燃芝頑葬第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計2410.1.4液壓系統(tǒng)技術性能的驗算液壓系統(tǒng)初步2425

系統(tǒng)發(fā)熱溫升的驗算

ConfirmtheTemperatureRise液壓系統(tǒng)在工作時，有壓力損失，容積損失和機械損失，這些損耗能量的大部分轉化為熱能，使油溫升高從而導致油的粘度下降，油液變質，機器零件變形，影響正常工作。為此，必須將溫升控制在許可范圍內。單位時間的發(fā)熱量為液壓泵的輸入功率與執(zhí)行元件的輸出功率之差。蝴份忻燥省爪傳鈴滾戰(zhàn)附鍘撞鞠庇賞婁采冤吁班搞喇窖葉酗匈蔓俺授著鞋第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計25系統(tǒng)發(fā)熱溫升的驗算液壓系統(tǒng)在工2526

一般情況下，液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)往往有好幾個階段，其平均發(fā)熱量為各個工作周期發(fā)熱量的時均值，即(10.14)

式中 —第個工作階段系統(tǒng)的輸入功率； —第個工作階段系統(tǒng)的輸出功率； —工作循環(huán)周期； —第個工作階段的持續(xù)時間； —總的工作階段數(shù)。疽鉛雹攜飽輝撤秋瘍身晚黍仟厘涼在藥覺偶蔑擂需薦議軟萎犧坑益饅遷涕第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計26一般情況下，液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)往往有好幾個階段，其2627

液壓系統(tǒng)在工作中產(chǎn)生的熱量，主要經(jīng)油箱散發(fā)到空氣中去，油箱在單位時間散發(fā)熱量的可按下式計算(10.15)

式中:

A—油箱的散熱面積； —液壓系統(tǒng)的溫升； —油箱的散熱系數(shù)，其值可查閱液壓設計手冊。系統(tǒng)的溫升為(10.16)

計算溫升值如果超過允許值，應采取適當?shù)睦鋮s措施。掂恕余徽卷咖蚌凄館躥描洋隧表性估柵溶柜御拇晰薔您馮他肢號秧績晌皖第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計27液壓系統(tǒng)在工作中產(chǎn)生的熱量，主要經(jīng)油箱散發(fā)到空氣中2728

10.1.5繪制正式工作圖和編制技術文件DrawtheHydraulicCircuitandComposetheSpecification繪制正式工作圖

DrawtheFormalWorkingDrawing正式工作圖包括液壓系統(tǒng)原理圖、液壓系統(tǒng)裝配圖、液壓缸等非標準元件裝配圖及零件圖。液壓系統(tǒng)原理中應附有液壓元件明細表，表中標明各液壓元件的型號規(guī)格、壓力和流量等參數(shù)值，一般還應繪出各執(zhí)行元件的工作循環(huán)圖和電磁鐵的動作順序表。液壓系統(tǒng)裝配圖是液壓系統(tǒng)的安裝施工圖，包括油箱裝配圖，管路安裝圖等。編制技術文件

ComposetheSpecification技術文件一般包括液壓系統(tǒng)設計計算說明書，液壓系統(tǒng)使用及維護技術說明書，零、部件目錄表及標準件、通用件、外購件表等。痞諜擊聊偽臣罪號嘩桑液絹味先彭譏蠻坑吩珊嬌鴿褒窺砒嫌毅紙私輔矗軒第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計2810.1.5繪制正式工作圖和編制技術文件10.1.2829

10.2液壓系統(tǒng)設計舉例TheExampleoftheHydraulicSystemDesign某廠要設計制造一臺雙頭車床，加工壓縮機拖車上一根長軸兩端的軸頸。由于零件較長，擬采用零件固定，刀具旋轉和進給的加工方式。其加工動作循環(huán)是快進—工進—快退—停止。同時要求各個車削頭能單獨調整。其最大切削力在導軌中心線方向估計為12kN，所要移動的總重量估計為15kN，工作進給要求能在0.020～1.2m/min范圍內進行無級調速，快速進、退速度一致，為4m/min，試設計該液壓傳動系統(tǒng)。謠笑逆告諒艘滄噓揚盂拌瘋吱羊街稻暮渣獨碼胎誠笆宮蒙夠黨垣咬橙岳荔第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計2910.2液壓系統(tǒng)設計舉例某廠要設計制造一臺雙頭2930

圖10.1機床的外形示意圖

1-左主軸頭(LeftPrincipalAxleHead)；2-夾具(ClampingApparatus)；3-右主軸頭(RightPrincipalAxleHead)；4-床身(LatheBed)；5-工件(Workpiece)改膘曙尚咯喳殊脫憶覺津督屆穿工幽傻惠郎邏湘鷹畸漣街撇中爬稿埋逃毫第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計30圖10.1機床的外形示意圖1-左主軸頭(Left3031

10.2.1確定對液壓系統(tǒng)的工作要求DefinetheWorkRequirementoftheHydraulicSystem根據(jù)加工要求，刀具旋轉由機械傳動來實現(xiàn)；主軸頭沿導軌中心線方向的“快進(FastFeed)

工進(WorkingFeed)—快退(FastReturn)—停止(Stop)”工作循環(huán)擬采用液壓傳動方式來實現(xiàn)。故擬選定液壓缸作執(zhí)行機構?？紤]到車削進給系統(tǒng)傳動功率不大，且要求低速穩(wěn)定性好，粗加工時負載有較大變化，故擬選用調速閥、變量泵組成的容積節(jié)流調速方式。為了自動實現(xiàn)上述工作循環(huán)，并保證零件一定的加工長度(該長度并無過高的精度要求)，擬采用行程開關及電磁換向閥實現(xiàn)順序動作。

芬妓擴慈恒促脂芭菌蕪勉拉豎菱鬃展略議繩味廬展歷京抬瞄鎢椅闖咸是凜第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計3110.2.1確定對液壓系統(tǒng)的工作要求根據(jù)加工3132

10.2.2擬定液壓系統(tǒng)工作原理圖DrawuptheWorkSchematicCircuitofHydraulicSystem

系統(tǒng)同時驅動兩個車削頭，且動作相同。為保證快速進、退速度相等，并減小液壓泵的流量規(guī)格，擬選用差動連接回路。物等憾文酚防席體橇囑窗抿四適附痞思彌軒嚴棘嵌酪帖婁揖劣內焦汪憑遏第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計3210.2.2擬定液壓系統(tǒng)工作原理圖系統(tǒng)同時驅3233

快進轉工進后，系統(tǒng)壓力升高，遙控順序閥打開，回油經(jīng)背壓閥回油箱。背壓閥使工進時運動平穩(wěn)。分別調節(jié)兩個調速閥，可使兩車削頭有較高的同步精度。由快進轉工進時，采用機動滑閥。工進終了時。壓下電器行程開關返回?？焱说浇K點，壓下電器行程開關，運動停止。之上石暫耐恰槍爐殊織涼券誤剛根鍘軸汗喲瘓刀消盅報兇蛤健騾南屜章磷第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計33快進轉工進后，系統(tǒng)壓力升高，遙控順序閥打開，回油經(jīng)背壓3334

圖10.2雙頭車床液壓系統(tǒng)工作原理圖

拋濱撞禾肋俺羅犯旬污挺戍鋼推瞇儈系濫顱遲兼鑼昂跪煌針窮鹽元巳麥遵第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計34圖10.2雙頭車床液壓系統(tǒng)工作原理圖拋濱撞禾肋俺羅3435

10.2.3計算和選擇液壓元件CalculateandSelectHydraulicComponents液壓缸的計算

CalculateHydraulicCylinder圖10.3液壓缸受力圖(1)工作負載及慣性負載計算

壞攔詭箱悲箭叁爭襟礎曝伏均妹邏凳握儈尹賞碩退鳥吁跺匙吸踞吧蛹角耗第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計3510.2.3計算和選擇液壓元件3536

工作負載：

Fw=12000N油缸所要移動負載總重量：

G=15000N取工進時速度的最大變化量：

v=0.02m/s選取：t=0.2s膀攻券裁管伎宴卵倉鎬侵孰搞問忱導置賃娠弧叔疆剩押琢歸吩仙甘氧寇禍第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計36工作負載：膀攻券裁管伎宴卵倉鎬侵孰搞問忱導置賃娠弧叔3637

(N)

啟動時：(N)運動時：(2)密封阻力(TheSealingResistance)的計算缸的密封阻力通常折算為克服密封阻力所需的等效壓力乘以液壓缸的有效面積。若密封結構為Y型，可取peq=0.2MPa，缸的有效面積初估值為A1=80mm,則密封力為：蘑就檢擁捍柴寡當蟻落陳城啤臉啄趣寥奢拭直茫謬螟豐殲瀕墩挾扎越鋸跪第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計37(N)啟動時：(N)運動時：(2)密封阻力(The3738

圖10.4導軌結構受力示意圖(3)導軌摩擦阻力的計算

CalculateFrictionalResistanceofGuideWay牽李游盼嘔恭耀攢需涌炬音竅題邏噓羨刻哪蓄嫡襟肩豁憊秘婿鳥堆鼓晤膀第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計38

圖10.4導軌結構受力示意圖(3)導軌摩擦阻力3839

分析液壓缸各工作階段中受力情況，得知在工進階段受力最大，作用在活塞上的總載荷：(4)回油背壓造成的阻力計算CalculatetheResistanceCausedbybackPressureinReturnLine回油背壓，一般為0.3~0.5MPa，取回油背壓pb=0.3MPa,考慮兩邊差動比為2,且已知液壓缸進油腔的活塞面積A1=80mm,取有桿腔活塞面積A2=40mm，將上述值代入公式得：綠歡燙詞枝縫魁丘個食販拄叢肌等簿盼禮婁粗頂設蹄鹵漳否額碩悶窗東揮第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計39分析液壓缸各工作階段中受力情況，得知在工進階段受力3940

因為液壓缸的差動比為2，所以活塞桿直徑為：

(5)確定液壓缸的結構尺寸和工作壓力

DefinetheStructureSizeandtheWorkPressureofHydraulicCylinder

根據(jù)經(jīng)驗確定系統(tǒng)工作壓力，選取p=3MPa，則工作腔的有效工作面積和活塞直徑分別為：罪忽其井歇爆卻肚抄查勾點銑鯨爭坤為勿琳榷挨缽沃然廣常幣渾橢疵郊夫第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計40因為液壓缸的差動比為2，所以活塞桿直徑為：(5)確4041

則液壓缸實際計算工作壓力為:實際選取的工作壓力為:根據(jù)液壓技術行業(yè)標準，選取標準直徑恕拘量盅娘未膽盞簽遜雅椎懸打糧魚殉胯斧氧妥牡唯奢腎瞎龍凹礙頌釜埠第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計41則液壓缸實際計算工作壓力為:實際選取的工作壓力為:4142

由于左右兩個切削頭工作時需做低速進給運動，在確定油缸活塞面積A1之后，還必須按最低進繪速度驗算油缸尺寸。即應保證油缸有效工作面積A1為：qmin—流量閥最小穩(wěn)定流量，取為50mm3/min；

vmin—活塞最低進繪速度，本題給定為20mm/min。式中：芝菌癱疤郭墓雨洛教褂綸呼法艇濫塑姆恒題仗涌靶羚婪庶電矣辛銜羨礫斌第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計42由于左右兩個切削頭工作時需做低速進給運動，在確定油4243

根據(jù)上面確定的液壓缸直徑，油缸有效工作面積為：

驗算說明活塞面積能滿足最小穩(wěn)定速度要求。后屋蔫拜年僧辱寥市浪郭吸瘤緣鑰柄劃棺祖條瘴供輿停猜主餒煽措崗鴦壇第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計43根據(jù)上面確定的液壓缸直徑，油缸有效工作面積為：驗算說4344

油泵的計算CalculatePump對于調速閥進油節(jié)流調速系統(tǒng)，管路的局部壓力損失一般取，取總壓力損失，則液壓泵的實際計算工作壓力：(1)確定油泵的實際工作壓力，選擇油泵當液壓缸左右兩個切削頭快進時，所需的最大流量之和為：根據(jù)求得的液壓泵的流量和壓力，又要求泵變量,

選取YBN-40M型葉片泵。取液壓系統(tǒng)的泄漏系數(shù)kl=1.1，則液壓泵的流量為：歪姨鳥留涎蔫銻查遏墩精玲鑷麓仟伯危醬謝牟乍怠瞅壬躺龍砂衍罕肇康堅第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計44油泵的計算CalculateP4445

因該系統(tǒng)選用變量泵，所以應算出空載快速、最大工進時所需的功率，按兩者的最大值選取電機的功率。確定液壓泵電機的功率

DecidethePowerofElectromotor最大工進：此時所需的最大流量為：選取液壓泵的總效率=0.8，則工進時所需的液壓泵的最大功率為：侶縱津煮魁山濁禽跡卯詩餒鎬折謹香問沛銀答輪戚乓娠墻幻捅甭啞論綻潘第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計45因該系統(tǒng)選用變量泵，所以應算出空載快速、最大工進時4546

導軌摩擦力：

選取空載快速條件下的系統(tǒng)壓力損失，則空載快速條件下液壓泵的輸出壓力為：空載條件下的總負載：空載快速時液壓泵所需的最大功率為：故應按最大工進時所需功率選取電機。

輻樸語文蟄施膨冊搏保扇腫萊醞攣原艾淪知甄碰倆涅宣繭祈佳虛蛀瘁占允第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計46導軌摩擦力：選取空載快速條件下的系統(tǒng)壓力損失，則4647

選擇控制元件

SelecttheControlComponents控制元件的規(guī)格應根據(jù)系統(tǒng)最高工作壓力和通過該閥的最大流量，在標準元件的產(chǎn)品樣本中選取。

方向閥：按，

選35D—25B(滑閥機能O型)。

單向閥：按，

選I－25B。調速閥：按工進最大流量，工作壓力

選Q－10B。逃睬勞帖痘緬罪懲巋哆摘研會傘贅懈座鈞悠起池剩癌熄愚箭蹈嫩淘村雁遵第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計47選擇控制元件Selectthe4748

背壓閥：調至，流量為

選B－10。

行程閥：按，

選22C－25B。調速閥：按工進最大流量，工作壓力

選Q－10B。順序閥：調至大于，保證快進時不打開。

選X－B10B。路忘默屈拷搶螞么誘純診村苗豪活澳如臍巾畦擦窮吮餓饞押寢眾耽描腋蘇第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計48背壓閥：調至4849

油管及其它輔助裝置的選擇

SelectOilPipeandotherAccessories本系統(tǒng)的功率小，又采用限壓式變量泵，發(fā)熱少，所取油箱容量又較大，故不必進行系統(tǒng)溫升的驗算。確定鋼管通經(jīng)、外徑、壁厚、連接螺紋及推薦流量。在液壓泵的出口，按流量27.5l/min，查表取管路通徑為10；在液壓泵的入口,選擇較粗的管道，選取管徑為12；其余油管按流量12.51/min，查表取8。對于一般低壓系統(tǒng)，油箱的容量一般取泵流量的3～5倍，本題取4倍，其有效容積：懷豌搞舀桌嘿夠步搶號版銷消衫柬禹剩磐撂寺辯歡苛攫植酚諄圃籬院慘偽第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計49油管及其它輔助裝置的選擇本系4950

習題10.1圖10.5所示液壓系統(tǒng)中，液壓缸的直徑D=70mm，活塞桿直徑d=45mm，工作負載F=16kN，液壓缸的效率=0.95，不計慣性力和導軌摩擦力?？焖龠\動時速度為v1=7m/min，工作進給速度為v2=0.053m/min，系統(tǒng)總的壓力損失為折合到進油管路pl=0.5106Pa。試求：1）液壓系統(tǒng)實現(xiàn)快進-工進-快退-原位停止的工作循環(huán)時電磁鐵、行程閥、壓力繼電器的動作順序表。

2）計算并選擇系統(tǒng)所需要的元件，并在圖上標明各元件的型號。率沾妥椰腎礁掄剖慶凱陜新漫側迫謊轉晰臘茨濺瑩志仇柑斯盾弄蓉丸謀貧第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計50習題10.1圖10.5所示液壓系統(tǒng)中，液壓缸5051

圖10.5[習題10.1]液壓系統(tǒng)圖阮郝餡比恕獻絡蠟緣簍亭韭凄巾懶爺眠顱卞糙攔飄邀潤墳鴨濤米邁汐歡奧第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計51圖10.5[習題10.1]液壓系統(tǒng)圖阮郝餡比恕獻絡51第十章液壓傳動系統(tǒng)設計

THEDESIGNANDCALCULATIONOFHYDRAULICSYSTEM52

玉法齊氫費遇肅肥暑侶漣震阿砸叼限垮烽何棘忻蘇枉礙我鄒奏秀粵吃纓坡第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計

THEDESIGNANDCAL5253

本章提要本章介紹設計液壓傳動系統(tǒng)的基本步驟和方法，對于一般的液壓系統(tǒng)，在設計過程中應遵循以下幾個步驟：①明確設計要求，進行工況(OperatingCondition)分析；②擬定液壓系統(tǒng)原理圖；③計算和選擇液壓元件；④發(fā)熱及系統(tǒng)壓力損失的驗算；⑤繪制工作圖，編寫技術文件。上述工作大部分情況下要穿插、交叉進行，對于比較復雜的系統(tǒng)，需經(jīng)過多次反復才能最后確定；在設計簡單系統(tǒng)時，有些步驟可以合并或省略。通過本章學習，要求對液壓系統(tǒng)設計的內容、步驟、方法有一個基本的了解。痰霹們凡睦紐門川瓣鎢要訴暈吟籬圭鋅蜒喀事倦份惰敢哈奴鍵蜜篷炳聘湘第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計2本章提要本章介紹設計液壓傳動系統(tǒng)的基本步驟和方法，對5354

本章教學內容10.1液壓傳動系統(tǒng)的設計計算10.2液壓系統(tǒng)設計舉例習題措函咆他燈恭預茂嚎飼宮溜訓鐘鞭歇八拍魔綜賈昨躺絳倔投悄謬救嬌券仗第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計3本章教學內容10.1液壓傳動系統(tǒng)的設計計算10.2液5455

液壓傳動系統(tǒng)的設計是整機設計的一部分，它除了應符合主機動作循環(huán)和靜、動態(tài)性能等方面的要求外，還應當滿足結構簡單，工作安全可靠，效率高，經(jīng)濟性好，使用維護方便等條件。液壓系統(tǒng)的設計，根據(jù)系統(tǒng)的繁簡、借鑒的資料多少和設計人員經(jīng)驗的不同，在做法上有所差異。各部分的設計有時還要交替進行，甚至要經(jīng)過多次反復才能完成。

下面對液壓系統(tǒng)的設計步驟予以介紹。

10.1液壓傳動系統(tǒng)的設計計算

DesignandCalculationofHydraulicSystem

鉗蔡矛什劍赤笛雌奶動宰能終皚瓦悲裳街扛案岡釉活瘍鑒挾族擰扇鎳粗鑼第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計4液壓傳動系統(tǒng)的設計是整機設計的一部分，它除了應符合主5556

10.1.1明確設計要求、工作環(huán)境，進行工況分析DefinetheRequirementofDesignandWorkingCircumstance,AnalyzetheOperatingCondition液壓系統(tǒng)的動作和性能要求主要有：運動方式、行程、速度范圍、負載條件、運動平穩(wěn)性、精度、工作循環(huán)和動作周期、同步或聯(lián)鎖等。就工作環(huán)境而言，有環(huán)境溫度、濕度、塵埃、防火要求及安裝空間的大小等。要使所設計的系統(tǒng)不僅能滿足一般的性能要求，還應具有較高的可靠性、良好的空間布局及造型。明確設計要求及工作環(huán)境

DefinetheRequirementofDesignandWorkingCircumstance佐避吩案瞞漳它疆攤霧陽厄摯怔唯遞炒屏洗疏災帥馴殲裁跟熊血偉蜀顴媚第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計510.1.1明確設計要求、工作環(huán)境，進行工況分析液壓5657

工況分析，就是查明每個執(zhí)行元件的速度(Speed)和負載(Load)的變化規(guī)律，必要時還應作出速度、負載隨時間或位移變化的曲線圖。就缸而言，負載主要由六部分組成，即工作負載(TheWorkingLoad)，導向摩擦負載(OrientedFrictionalResistance)，慣性負載(InertialLoad)，重力負載(TheGravityLoad)，密封負載(TheSealingLoad)和背壓負載(BackPressureLoad)。執(zhí)行元件的工況分析

AnalyzetheOperatingConditionofWorkingComponents10.1.1明確設計要求、工作環(huán)境，進行工況分析位幌饋狙謾怨釜半昂優(yōu)頁煙咎芹彭訛簿徽禹駭扳碼套愚凋牙帆淖令爹梨謅第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計6工況分析，就是查明每個執(zhí)行元件的速度(Speed)和5758

(1)工作負載

TheWorkingLoad

Fw不同的機器有不同的工作負載。工作負載與液壓缸運動方向相反時為正值，方向相同時為負值。

導向摩擦負載是指液壓缸驅動運動部件時所受的導軌摩擦阻力。(2)

導向摩擦負載

OrientedFrictionalResistanceFf

慣性負載是運動部件在啟動加速或制動減速時的慣性力，其值可按牛頓第二定律求出。(3)

慣性負載

InertialLoad

Fa

執(zhí)行元件的工況分析

10.1.1明確設計要求、工作環(huán)境，進行工況分析舀膚刑源絆堪挺碗氣籮鉆甥箱揣絲駛挽蟄俊燕周濟土涯忱疚夯耍煉暢斤擬第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計7(1)工作負載TheWorkingLoad5859

(4)重力負載TheGravityLoad

Fg密封負載是指液壓缸密封裝置的摩擦力，一般通過液壓缸的機械效率加以考慮，常取機械效率值為0.90～0.97。(5)密封負載TheSealingLoad

Fs背壓負載是指液壓缸回油腔壓力所造成的阻力。(6)背壓負載BackPressureLoadFb

執(zhí)行元件的工況分析

10.1.1明確設計要求、工作環(huán)境，進行工況分析丟柳椽樂疇土暮故益桌職笆傣腐早將篡杠憎糊偵勞評寞稗官野威場寫臃士第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計8(4)重力負載TheGravityLoadFg5960

液壓缸各個主要工作階段的機械負載F可按下列公式計算空載啟動加速階段:TheStartingwithNo-load

快速階段:FastFeed

工進階段:WorkingFeed制動減速:TheBrakeSlowsDown

(10.4)

(10.5)(10.6)(10.7)執(zhí)行元件的工況分析

10.1.1明確設計要求、工作環(huán)境，進行工況分析綸劊藏批謾蠟臥雨喀豆沛蝴喲契觸斥膽謗篡橙椿答妥褂搐酗稱箱膠榜陛焉第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計9液壓缸各個主要工作階段的機械負載F可按下列公式計算空6061

液壓系統(tǒng)原理圖是表示液壓系統(tǒng)的組成和工作原理的重要技術文件。擬定液壓系統(tǒng)原理圖是設計液壓系統(tǒng)的第一步，它對系統(tǒng)的性能及設計方案的合理性、經(jīng)濟性具有決定性的影響。10.1.2液壓系統(tǒng)原理圖的擬定DrawouttheSchematicCircuitofHydraulicSystem確定油路類型

DefinetheTypeofOilCircuit一般具有較大空間可以存放油箱的系統(tǒng)，都采用開式油路；相反，凡允許采用輔助泵進行補油，并借此進行冷卻交換來達到冷卻目的的系統(tǒng)，可采用閉式油路。通常節(jié)流調速系統(tǒng)(TheSystemwiththeVariableOrifice)采用開式油路，容積調速系統(tǒng)(TheSystemofVariableVolume)采用閉式回路(ClosedCircuit)。鑿班霹疏宙蹈熱附癥惜購如患秋確刻玲眨普氨睛伊乖帶層英議杠春糠攫靛第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計10液壓系統(tǒng)原理圖是表示液壓系統(tǒng)的組成和工作原理的重要6162

根據(jù)各類主機的工作特點、負載性質和性能要求，先確定對主機主要性能起決定性影響的主要回路，然后再考慮其它輔助回路。例如:對于機床液壓系統(tǒng),調速和速度換接回路(TimingandExchangeofSpeedCircuit)是主要回路；對于壓力機液壓系統(tǒng)，調壓回路(TheCircuitofAdjustingofPressure)是主要回路；有垂直運動部件的系統(tǒng)要考慮平衡回路(TheBalanceCircuit)；選擇液壓回路SelecttheHydraulicCircuit10.1.2液壓系統(tǒng)原理圖的擬定踞緒虜頹擺貪抗緬憤析久沁鎂越惰醒援子捅麥資追菠桂蕪冊卜君鈔憐荷汗第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計11根據(jù)各類主機的工作特點、負載性質和性能要求，先確定6263

10.1.2液壓系統(tǒng)原理圖的擬定選擇液壓回路SelectthehydraulicCircuit慣性負載較大的系統(tǒng)要考慮緩沖制動回路(BufferingBrakeCircuit)。有多個執(zhí)行元件的系統(tǒng)可能要考慮順序動作(TheSequenceAction)、同步回路(SynchronicalCircuit)；有空載運行要求的系統(tǒng)要考慮卸荷回路(UnloadingCircuit)等。喜汗壺住膚蒸苛仁廠畔汰鑼巍侖途仍稿買淆秋圣帽嘉如擰渤予妻妥霉慮后第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計1210.1.2液壓系統(tǒng)原理圖的擬定選6364

將挑選出來的各典型回路合并、整理，增加必要的元件或輔助回路，加以綜合，構成一個結構簡單，工作安全可靠、動作平穩(wěn)、效率高、調整和維護保養(yǎng)方便的液壓系統(tǒng)，形成系統(tǒng)原理圖。繪制液壓系統(tǒng)原理圖

DrawouttheSchematicCircuitofHydraulicSystem

10.1.2液壓系統(tǒng)原理圖的擬定荒溯義瑟免羞珊炯垮卞谷仕奉蕩鎂竟污曾宣禹軍灘蒸疤賦益居神潭樓仁缺第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計13將挑選出來的各典型回路合并、整理，增加必要的元件或6465

10.1.3液壓元件的計算和選擇結構參數(shù)的確定是指根據(jù)執(zhí)行元件工作壓力和最大流量確定執(zhí)行元件的排量或油缸面積。執(zhí)行元件的結構形式及參數(shù)的確定DefinetheStructureFormandtheParameterofActuator運動形式

往復直線運動

回轉運動往復擺動短行程長行程高速低速建議采用的執(zhí)行元件的形式活塞式液壓缸柱塞式液壓缸液壓馬達與齒輪/齒條或螺母/絲杠機構高速液壓馬達低速大扭矩液壓馬達高速液壓馬達帶減速器擺動液壓缸表10.1選擇執(zhí)行元件的形式秸英舊蒙訊亢燙募羞綴淋傭抓鋼娘各居遺剝疇淌贏堵蹈癱鍋輛外蔬笨各閘第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計1410.1.3液壓元件的計算和選擇結構參數(shù)的確定是6566

工作壓力(TheWorkingPressure)是確定執(zhí)行元件結構參數(shù)的主要依據(jù)。它的大小影響執(zhí)行元件的尺寸和成本，乃至整個系統(tǒng)的性能，工作壓力選得高，執(zhí)行元件和系統(tǒng)的結構緊湊，但對元件的強度，剛度及密封要求高，且要采用較高壓力的液壓泵。反之，如果工作壓力選得低，就會增大執(zhí)行元件及整個系統(tǒng)的尺寸，使結構變得龐大，所以應根據(jù)實際情況選取適當?shù)墓ぷ鲏毫Α?1)初選執(zhí)行元件的工作壓力SelecttheWorkingPressureofActuatorPrimarily10.1.3液壓元件的計算和選擇疤員痊豁拼恰舞曹喳芽腔樓邪土驟請尿點聾少由痙彎掙喬糧操鈴最臼巋翼第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計15工作壓力(TheWorkingPressure6667

(2)確定執(zhí)行元件的主要結構參數(shù)DefinetheMajorStructuralParameterofActuator以缸為例，主要結構尺寸指缸的內徑D和活塞桿的直徑d，計算后按系列標準值確定D和d。對有低速運動要求的系統(tǒng)，尚需對液壓缸有效工作面積進行驗算，即應保證：

驗算結果若不能滿足式(10.8)，則說明按所設計的結構尺寸和方案達不到所需要的最低速度，必須修改設計。(10.8)式中：A—液壓缸工作腔的有效工作面積；qmin—控制執(zhí)行元件速度的流量閥最小穩(wěn)定流量；vmin—液壓缸要求達到的最低工作速度。10.1.3液壓元件的計算和選擇汝敏陜幅擠漣遠緝癸駝嚼枉療討譴根欽塞攻悍肝疹逗虛蘋岡附錄滄露邵精第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計16(2)確定執(zhí)行元件的主要結構參數(shù)以缸為例，主要6768

(3)復算執(zhí)行元件的工作壓力ConfirmtheWorkingPressureofActuator當液壓缸的主要尺寸D、d計算出來以后，要按系列標準圓整，有必要根據(jù)圓整值對工作壓力進行一次復算。在按上述方法確定的工作壓力還沒有計算回油路的背壓，所確定的工作壓力只是執(zhí)行元件為了克服機械總負載所需要的那部分壓力，在結構參數(shù)D、d確定之后，取適當?shù)谋硥汗浪阒?，即可求出?zhí)行元件工作腔的壓力。10.1.3液壓元件的計算和選擇靶鍬攘冶菩今栗偉曲諄縱禿晨暫扦秦淀修慫抖瀝軸舟盈屑殊喪蠢尉換鏈樸第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計17(3)復算執(zhí)行元件的工作壓力當液壓缸的主要尺寸6869

對于單桿液壓缸，其工作壓力p可按下列公式復算。有桿腔進油階段(10.10)

式中：F—液壓缸在各工作階段的最大機械總負載；

A1、A2—分別為缸無桿腔和有桿腔的有效面積；

pb—液壓缸回油路的背壓。(10.9)

無桿腔進油工進階段10.1.3液壓元件的計算和選擇早特倡矛祥寅胎繼羚丫曠蜘送幽膚系律蔚約層幸擇侗射組厭抗叮羨在斧掙第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計18對于單桿液壓缸，其工作壓力p可按下列公式復算。6970

(4)執(zhí)行元件的工況圖TheOperatingConditionsDrawing

即執(zhí)行元件在一個工作循環(huán)中的壓力、流量、功率對時間或位移的變化曲線圖。將系統(tǒng)中各執(zhí)行元件的工況圖加以合并，便得到整個系統(tǒng)的工況圖。液壓系統(tǒng)的工況圖可以顯示整個工作循環(huán)中的系統(tǒng)壓力、流量和功率的最大值及其分布情況，為后續(xù)設計步驟中選擇元件、選擇回路或修正設計提供合理的依據(jù)。對于簡單系統(tǒng)，其工況圖的繪制可省略。

10.1.3液壓元件的計算和選擇綜煤嘩飄爽鳥轉匝馴韭豹殉繪粱克免恰友寺劉恒骯渭編膛違拓殷屑仔駛投第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計19(4)執(zhí)行元件的工況圖TheOperating7071

先根據(jù)設計要求和系統(tǒng)工況確定泵的類型，然后根據(jù)液壓泵的最大供油量和系統(tǒng)工作壓力來選擇液壓泵的規(guī)格。選擇液壓泵SelectHydraulicPump(10.11)式中：p—執(zhí)行元件的最高工作壓力；

pl—進油路上總的壓力損失。(1)液壓泵的最高供油壓力

DefinetheMaximumPressureofPump液壓泵的最大供油量為：(2)確定液壓泵的最大供油量DefinetheMaximumFlowofPump(10.11)式中：K—系統(tǒng)的泄漏修正系數(shù)，一般取K=1.1~1.3；

qmax—同時動作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。

伸稽蠱鹽屯蠢醋窿惕啤聳筑疊唐覺過珠生哀輛蘋脊靡隙瑤氧替挪鴉訊聳達第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計20先根據(jù)設計要求和系統(tǒng)工況確定泵的類型，然后根據(jù)液壓7172

液壓泵的規(guī)格型號按計算值在產(chǎn)品樣本選取，為了使液壓泵工作安全可靠，液壓泵應有一定的壓力儲備量，通常泵的額定壓力可比工作壓力高25%—60%。泵的額定流量則宜與相當，不要超過太多，以免造成過大的功率損失。(3)選擇液壓泵的規(guī)格型號SelectModelofPump

宮靠治蹤幾燎點嫩竿拍擦旱顧村溝色鍛泵鄧宦俺翹畫爆未按渝昔尋承靖咯第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計21液壓泵的規(guī)格型號按計算值在產(chǎn)品樣本選取，為了使液壓7273

驅動泵(DrivePump)的電機根據(jù)驅動功率和泵的轉速來選擇。在整個工作循環(huán)中，泵的壓力和流量在較多時間內皆達到最大工作值時，驅動泵的電動機功率(Power)為：(4)選擇驅動液壓泵的電動機SelectElectromotortoDrivePump(10.13)式中：p—液壓泵的總效率，數(shù)值可見產(chǎn)品樣本。限壓式變量葉片泵的驅動功率，可按泵的實際壓力流量特性曲線拐點處的功率來計算。工作中泵的壓力和流量變化較大時，可分別計算出各個階段所需的驅動功率，然后求其均方根值即可。壤灌十瞄凡掘霧垣俐鄭溉甘睡獰娟卒邢邀用蘿頭般覺丹裹陳濟喲措忠尚咳第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計22驅動泵(DrivePump)的電機根據(jù)驅動功率和7374

各種閥類元件的規(guī)格型號，按液壓系統(tǒng)原理圖和系統(tǒng)工況提供的情況從產(chǎn)品樣本中選取，各種閥的額定壓力和額定流量，一般應與其工作壓力和最大通過流量相接近。具體選擇時，應注意溢流閥按液壓泵的最大流量來選?。涣髁块y還需考慮最小穩(wěn)定流量，以滿足低速穩(wěn)定性要求。選擇閥類元件

SelectComponentsofValve油管的規(guī)格尺寸大多由所連接的液壓元件接口處尺寸決定，只有對一些重要的管道才驗算其內徑和壁厚。對于固定式的液壓設備，常將液壓系統(tǒng)的動力源，閥類元件集中安裝在主機外的液壓站上，這樣能使安裝與維修方便，并消除了動力源的振動與油溫變化對主機工作精度的影響。選擇液壓輔助元件SelectAccessoriesComponents汾哺蛀袱趴畸姥疇巴團塑律溶血盔岸沿溺洋布桅旋饞胸癱漠息馱盾衫椽邵第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計23各種閥類元件的規(guī)格型號，按液壓系統(tǒng)原理圖和系統(tǒng)工況7475

10.1.4液壓系統(tǒng)技術性能的驗算ConfirmthePerformancesoftheHydraulicSystem

液壓系統(tǒng)初步設計完成之后，需要對它的主要性能加以驗算，以便評判其設計質量，并改進和完善液壓系統(tǒng)。系統(tǒng)壓力損失(ThePressureLoss)的驗算

畫出管路裝配草圖后，即可計算管路的沿程壓力損失，局部壓力損失，它們的計算公式詳見《液壓流體力學》，管路總的壓力損失為沿程損失與局部損失之和。在系統(tǒng)的具體管道布置情況沒有明確之前，通常用液流通過閥類元件的局部壓力損失來對管路的壓力損失進行概略地估算。姬錯翱之朗熔淹俱迅康禮溜飲譴瑰哆啦漱曉橋該屠楷提壺尿倘柑燃芝頑葬第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計2410.1.4液壓系統(tǒng)技術性能的驗算液壓系統(tǒng)初步7576

系統(tǒng)發(fā)熱溫升的驗算

ConfirmtheTemperatureRise液壓系統(tǒng)在工作時，有壓力損失，容積損失和機械損失，這些損耗能量的大部分轉化為熱能，使油溫升高從而導致油的粘度下降，油液變質，機器零件變形，影響正常工作。為此，必須將溫升控制在許可范圍內。單位時間的發(fā)熱量為液壓泵的輸入功率與執(zhí)行元件的輸出功率之差。蝴份忻燥省爪傳鈴滾戰(zhàn)附鍘撞鞠庇賞婁采冤吁班搞喇窖葉酗匈蔓俺授著鞋第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計25系統(tǒng)發(fā)熱溫升的驗算液壓系統(tǒng)在工7677

一般情況下，液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)往往有好幾個階段，其平均發(fā)熱量為各個工作周期發(fā)熱量的時均值，即(10.14)

式中 —第個工作階段系統(tǒng)的輸入功率； —第個工作階段系統(tǒng)的輸出功率； —工作循環(huán)周期； —第個工作階段的持續(xù)時間； —總的工作階段數(shù)。疽鉛雹攜飽輝撤秋瘍身晚黍仟厘涼在藥覺偶蔑擂需薦議軟萎犧坑益饅遷涕第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計26一般情況下，液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)往往有好幾個階段，其7778

液壓系統(tǒng)在工作中產(chǎn)生的熱量，主要經(jīng)油箱散發(fā)到空氣中去，油箱在單位時間散發(fā)熱量的可按下式計算(10.15)

式中:

A—油箱的散熱面積； —液壓系統(tǒng)的溫升； —油箱的散熱系數(shù)，其值可查閱液壓設計手冊。系統(tǒng)的溫升為(10.16)

計算溫升值如果超過允許值，應采取適當?shù)睦鋮s措施。掂恕余徽卷咖蚌凄館躥描洋隧表性估柵溶柜御拇晰薔您馮他肢號秧績晌皖第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計27液壓系統(tǒng)在工作中產(chǎn)生的熱量，主要經(jīng)油箱散發(fā)到空氣中7879

10.1.5繪制正式工作圖和編制技術文件DrawtheHydraulicCircuitandComposetheSpecification繪制正式工作圖

DrawtheFormalWorkingDrawing正式工作圖包括液壓系統(tǒng)原理圖、液壓系統(tǒng)裝配圖、液壓缸等非標準元件裝配圖及零件圖。液壓系統(tǒng)原理中應附有液壓元件明細表，表中標明各液壓元件的型號規(guī)格、壓力和流量等參數(shù)值，一般還應繪出各執(zhí)行元件的工作循環(huán)圖和電磁鐵的動作順序表。液壓系統(tǒng)裝配圖是液壓系統(tǒng)的安裝施工圖，包括油箱裝配圖，管路安裝圖等。編制技術文件

ComposetheSpecification技術文件一般包括液壓系統(tǒng)設計計算說明書，液壓系統(tǒng)使用及維護技術說明書，零、部件目錄表及標準件、通用件、外購件表等。痞諜擊聊偽臣罪號嘩桑液絹味先彭譏蠻坑吩珊嬌鴿褒窺砒嫌毅紙私輔矗軒第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計2810.1.5繪制正式工作圖和編制技術文件10.1.7980

10.2液壓系統(tǒng)設計舉例TheExampleoftheHydraulicSystemDesign某廠要設計制造一臺雙頭車床，加工壓縮機拖車上一根長軸兩端的軸頸。由于零件較長，擬采用零件固定，刀具旋轉和進給的加工方式。其加工動作循環(huán)是快進—工進—快退—停止。同時要求各個車削頭能單獨調整。其最大切削力在導軌中心線方向估計為12kN，所要移動的總重量估計為15kN，工作進給要求能在0.020～1.2m/min范圍內進行無級調速，快速進、退速度一致，為4m/min，試設計該液壓傳動系統(tǒng)。謠笑逆告諒艘滄噓揚盂拌瘋吱羊街稻暮渣獨碼胎誠笆宮蒙夠黨垣咬橙岳荔第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計2910.2液壓系統(tǒng)設計舉例某廠要設計制造一臺雙頭8081

圖10.1機床的外形示意圖

1-左主軸頭(LeftPrincipalAxleHead)；2-夾具(ClampingApparatus)；3-右主軸頭(RightPrincipalAxleHead)；4-床身(LatheBed)；5-工件(Workpiece)改膘曙尚咯喳殊脫憶覺津督屆穿工幽傻惠郎邏湘鷹畸漣街撇中爬稿埋逃毫第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計30圖10.1機床的外形示意圖1-左主軸頭(Left8182

10.2.1確定對液壓系統(tǒng)的工作要求DefinetheWorkRequirementoftheHydraulicSystem根據(jù)加工要求，刀具旋轉由機械傳動來實現(xiàn)；主軸頭沿導軌中心線方向的“快進(FastFeed)

工進(WorkingFeed)—快退(FastReturn)—停止(Stop)”工作循環(huán)擬采用液壓傳動方式來實現(xiàn)。故擬選定液壓缸作執(zhí)行機構。考慮到車削進給系統(tǒng)傳動功率不大，且要求低速穩(wěn)定性好，粗加工時負載有較大變化，故擬選用調速閥、變量泵組成的容積節(jié)流調速方式。為了自動實現(xiàn)上述工作循環(huán)，并保證零件一定的加工長度(該長度并無過高的精度要求)，擬采用行程開關及電磁換向閥實現(xiàn)順序動作。

芬妓擴慈恒促脂芭菌蕪勉拉豎菱鬃展略議繩味廬展歷京抬瞄鎢椅闖咸是凜第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計3110.2.1確定對液壓系統(tǒng)的工作要求根據(jù)加工8283

10.2.2擬定液壓系統(tǒng)工作原理圖DrawuptheWorkSchematicCircuitofHydraulicSystem

系統(tǒng)同時驅動兩個車削頭，且動作相同。為保證快速進、退速度相等，并減小液壓泵的流量規(guī)格，擬選用差動連接回路。物等憾文酚防席體橇囑窗抿四適附痞思彌軒嚴棘嵌酪帖婁揖劣內焦汪憑遏第十章液壓傳動系統(tǒng)設計第十章液壓傳動系統(tǒng)設計3210.2.2擬定液壓系統(tǒng)工作原理圖系統(tǒng)同時驅8384

快進轉工進后，系統(tǒng)壓力升高，遙控順序閥打開，回油經(jīng)背壓閥回油箱。背壓閥使工進時運動平穩(wěn)。分別調節(jié)兩個調速閥，可使兩車削頭有較高的同步精度。由快進轉工進時，采用機動滑閥。工進終了時。壓下電器行程開關返回?？焱说浇K點，壓下電器行程開關，運動停止。