【正文】 定基本方案并進(jìn)一步著手液壓系統(tǒng)各部分設(shè)計(jì)之前，必須把設(shè)計(jì)要求以及與該設(shè)計(jì)內(nèi)容有關(guān)的其他方面了解清楚。著手設(shè)計(jì)時(shí)，必須從實(shí)際情況出發(fā)，有機(jī)地結(jié)合各種傳動(dòng)形式，充分發(fā)揮液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，力求設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡(jiǎn)單、維修方便的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。 方向控制用換向閥或邏輯控制單元來實(shí)現(xiàn)。其優(yōu)點(diǎn)是沒有溢流損失和節(jié)流損失，效率較高。 節(jié)流調(diào)速一般采用開式循環(huán)形式。 在有些液壓系統(tǒng)中，有時(shí)需要流量不大的高壓油，這時(shí)可考慮用增壓回路得到高壓，而不用單設(shè)高壓泵。例如液壓泵無載啟動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間，當(dāng)泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，延時(shí)繼電器發(fā)出電信號(hào)使卸荷閥關(guān)閉，建立起正常的工作壓力。對(duì)長(zhǎng)時(shí)間所需流量較小的情況，可增設(shè)蓄能器做輔助油源。要盡量減少能量損失環(huán)節(jié)。 Σ△ p 的準(zhǔn)確計(jì)算要待元件選定并繪出管路圖時(shí)才能進(jìn) 行，初算時(shí)可按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選?。汗苈泛?jiǎn)單、流速不大的，取 Σ△ p=（ ～ ） MPa；管路復(fù)雜，進(jìn)口有調(diào)閥的，取 Σ△ p=（ ～ ） MPa。一般情況下，可取 pP=， QP=Qn，則 式中 —— 液壓泵 的最大工作壓力（ Pa）； —— 液壓泵的額定流量（ m3/s）。 蓄能器的選擇 根據(jù)蓄能器在液壓系統(tǒng)中的功用，確定其類型和主要參數(shù)。 表 11 經(jīng)驗(yàn)系數(shù) α 系統(tǒng)類型 行走機(jī)械 低壓系統(tǒng) 中壓系統(tǒng) 鍛壓機(jī)械 冶金機(jī)械 α 1～ 2 2～ 4 5～ 7 6～ 12 10 在確定油箱尺寸時(shí)，一方面要滿足系統(tǒng)供油的要求，還要保證執(zhí)行元件全部排油時(shí)，油箱不能溢出，以及系統(tǒng)中最大可能充滿油時(shí)，油箱的油位不低于最低限度。 系統(tǒng)的調(diào)整壓力 pT≥p1+△ p （ 36） 式中 pT—— 液壓泵的工作壓力或支路 的調(diào)整壓力。m、 rad/s、 s）； FWi、 si—— 液壓缸外載荷及驅(qū)動(dòng)此載荷的行程（ N如果計(jì)算出的油溫超過該液壓設(shè)備允許的最高油溫（各種機(jī)械允許油溫見表 14），就要設(shè)法增大散熱面積，如果油箱的散熱面積不能加大，或加大一些也無濟(jì)于事時(shí)，需要裝設(shè)冷卻器。例如液壓執(zhí)行元件在高速運(yùn)動(dòng)中突然停止，換向閥的迅速開啟和關(guān)閉，都會(huì)產(chǎn)生高于靜態(tài)值的沖擊壓力。 設(shè)計(jì)液壓裝置，編制技術(shù)文件 液壓裝置總體布局 液壓系統(tǒng)總體布局有集中式、分散式。 2）集成式配置 目前液壓系統(tǒng)大多數(shù)都采用集成形式。 P 孔，液壓泵輸出的壓力油經(jīng)調(diào)壓后進(jìn)入公用壓力油孔 P，作為供給各單元回路壓力油的公用油源。 各通油孔的內(nèi)徑要滿足允許流速的要求，具體參照本章 節(jié)確定孔徑。 技術(shù)文件包括設(shè)計(jì)任務(wù)書、設(shè)計(jì)說明書和設(shè)備的使用、維護(hù)說明書等。 （ 1）工作載荷 Fg 常見的工作載荷有作用于活塞桿軸線上的重力、切削力、擠壓力等。 除外載荷 FW外，作用于活塞上的載荷 F 還包括液壓缸密封處的摩擦阻力 Fm，由于各種缸的密封材質(zhì)和密封形成不同，密封阻力難以精確計(jì)算，一般估算為 （ 7） 式中 ηm—— 液壓缸的機(jī)械效率，一般取 ～ 。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟(jì)條件及元件供應(yīng)情況等的限制。差動(dòng)連接時(shí)要另行考慮； D—— 活塞直徑（ m）； d—— 活塞桿直徑（ m）。 如果液壓缸的有效工作面積 A 不能滿足最低穩(wěn)定速度的要求，則應(yīng)按最低穩(wěn)定速度確定液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸。 液壓馬達(dá)的排量也應(yīng)滿足最低轉(zhuǎn)速要求 式中 Qmin—— 通過液壓馬達(dá)的最小流量； nmin—— 液壓馬達(dá)工作時(shí)的最低轉(zhuǎn)速。 3）功率循環(huán)圖 —— （ Pt）圖 繪出壓力循環(huán)圖和總流量循環(huán)圖后，根據(jù) P=pQ，即可繪出系統(tǒng)的功率循環(huán)圖。矩形油箱制造容易，箱上易于安放液壓器件，所以被廣泛采用；圓罐形油箱強(qiáng)度高，重量輕，易于清掃，但制造較難，占地空間較大，在大型冶金設(shè)備中經(jīng)常采用?；赜凸芸谝鼻?45176。在油箱的適當(dāng)位置要設(shè)吊耳，以便吊運(yùn)，還要設(shè)置液位計(jì)，以監(jiān)視液位。適用于除水 乙二醇外的所有介質(zhì)。計(jì)算出系統(tǒng)發(fā)熱量與散熱量，再考慮冷卻器散熱后，從熱平衡角度計(jì)算出油箱容量。 3）油箱容量的計(jì)算 設(shè)油箱長(zhǎng)、寬、高比值為 α： b： c，則邊長(zhǎng)分別為 αl、 bl、 cl、時(shí)（見圖 11）， l 的計(jì)算公式為 式中 A—— 散熱面積（ m2）。一個(gè)周期發(fā)熱的功率計(jì)算公式為 式中 H—— 一個(gè)周期的平均發(fā)熱功率（ W）； T—— 一個(gè)周期時(shí)間（ s）； Ni—— 第 i 個(gè)工況的輸入功率（ W）； ηi—— 第 i 個(gè)工況的效率； ti—— 第 i 個(gè)工況持續(xù)時(shí)間（ s）。 考慮油箱內(nèi)表面的防腐處理時(shí)，不但要顧及與介質(zhì)的相容性，還要考慮處理后的可加工性、制造到投入使用之間的時(shí)間間隔以及經(jīng)濟(jì)性，條件允許時(shí)采用不銹鋼制油箱無疑是最理想的選擇。 ② 噴丸后直接涂防銹油。 圖 10 油箱 1— 液位計(jì)； 2— 吸油管； 3— 空氣過濾器； 4— 回油管； 5— 側(cè)板； 6— 入孔蓋； 7— 放油塞； 8— 地腳； 9— 隔板； 10— 底板； 11— 吸油過濾器； 12— 蓋板； 4）為了保持油液清潔，油箱應(yīng)有周邊密封的蓋板，蓋板上裝有空氣過濾器，注油及通氣一般都由一個(gè)空氣過濾器來完成。一方面盡可能地滿足散熱的要求，另一方面在液壓系統(tǒng)停止工作時(shí)應(yīng)能容納系統(tǒng)中的所有工作介質(zhì)；而工作時(shí)又能保持適當(dāng)?shù)囊何?。開式油箱，箱中液面與大氣相通，在油箱蓋上裝有空氣過濾器。它們是調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)、選擇液壓泵、閥等元件的依據(jù)。常用液壓缸內(nèi)徑及活塞桿直徑見表 7 和表 8。 對(duì)行程與活塞桿直徑比 l/d＞ 10 的受壓柱塞或活塞桿，還要做壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算。 計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸和液壓馬達(dá)的排量 （ 1）計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 液壓缸有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)見圖 2。m2）。一般機(jī)械 △ t=～ ，對(duì)輕載低速運(yùn)動(dòng)部件取小值，對(duì)重載高速部件取大值。流量取決于液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度和結(jié)構(gòu)尺寸。 繪制正式工作圖，編寫技術(shù)文件 液壓系統(tǒng)完全確定后，要正規(guī)地繪出液壓系統(tǒng)圖。塊體內(nèi)部按系統(tǒng)圖的要求，鉆有溝通各閥的孔道。塊體加工成正方體或長(zhǎng)方體。機(jī)床、工程機(jī)械等可移動(dòng)式設(shè)備一般都采用這種結(jié)構(gòu)。 若不考慮粘性和管徑變化的影響，沖擊波在管內(nèi)的傳播速度 式中 E0—— 液壓油的體積彈性模量（ Pa），其推薦值為 E0=700MPa； δ、 d—— 管道的壁厚和內(nèi)徑（ m）； E—— 管道材料的彈性模量（ Pa），常用管道材料彈性模量：鋼 E=1011Pa，紫銅 E=1011Pa。 由式（ 46）可得油箱的散熱面積為 如不考慮管路的散熱，式（ 48）可簡(jiǎn)化為 油箱主要設(shè)計(jì)參數(shù)如圖 3 所示。 表 12 油箱散熱系數(shù) K1 （ W/（ m2 （ 3）溢流閥的功率損失 （ 39） 式中 py—— 溢流閥的調(diào)整壓力（ Pa）； Qy—— 經(jīng)溢流閥流回油箱的流量（ m3/s）。 液壓系統(tǒng)壓力損失 壓力損失包括管路的沿程損失 △ p1，管路的局部壓力損失 △ p2和閥類元件的局部損失 △p3，總的壓力損失為 △ p=△ p1+△ p2+△ p3 （ 32） （ 33） （ 34） 式中 l—— 管道的長(zhǎng)度（ m）； d—— 管道內(nèi)徑（ m）； υ—— 液流平均速度（ m/s）； ρ—— 液壓油密度（ kg/m3）； λ—— 沿程阻力系數(shù)； ζ—— 局部阻力系數(shù)。 計(jì)算出內(nèi)徑 d 后，按標(biāo)準(zhǔn)系列選取相應(yīng)的管子。 液壓閥的選擇 1）閥的規(guī)格，根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和實(shí)際通過該閥的最大流量，選擇有定型產(chǎn)品的閥件。 3）選擇液壓泵的規(guī)格 根據(jù)以上