【文章內(nèi)容簡介】 圖綜合疊加，歸并成整個液壓系統(tǒng)的工況圖。 進(jìn)行液壓系統(tǒng)的方案設(shè)計液壓系統(tǒng)的方案設(shè)計是整個液壓系統(tǒng)設(shè)計中的重要一步。它從作用原理和結(jié)構(gòu)組成上具體體現(xiàn)了主機(jī)對液壓系統(tǒng)提出的各項要求其主要工作包括兩項內(nèi)容：一是根據(jù)主機(jī)對液壓系統(tǒng)的各項要求，選擇液壓回路，進(jìn)行方案設(shè)計；二是把選出的液壓回路有機(jī)的組成液壓系統(tǒng)。 （1）選擇液壓系統(tǒng) 選擇液壓回路時既要考慮調(diào)速、壓力控制、換向、順序或同步動作、互鎖等，還要考慮節(jié)省能源，提高效率，減少發(fā)熱，安全可靠，減少沖擊等問題。選擇回路奧抓住各類主機(jī)液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)和主要問題，從對主機(jī)的主要性能起決定性影響的回路開始。例如，對機(jī)床的液壓系統(tǒng)應(yīng)從選擇調(diào)速回路開始；液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)應(yīng)從選擇壓力調(diào)節(jié)和控制回路開始等。然后再考慮其他回路，或許有些回路的形式已由主要回路所決定。 選擇回路時，往往有很多方案，需要進(jìn)行反復(fù)比較，同時還應(yīng)采取類比法，多參考同類型液壓系統(tǒng)的成熟結(jié)構(gòu)方案。 （2）初擬液壓系統(tǒng)原理圖 將選定的各液壓回路組合、歸并在一起，再加上一些輔助元件或回路就初步形成了液壓系統(tǒng)原理圖。在合成液壓系統(tǒng)原理圖時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： ①盡可能合并作用相同或相近的多余元件。 ②消除回路合并可能帶來的相互干擾。 ③對可靠型要求比較高的主機(jī)，在液壓系統(tǒng)中設(shè)置必要的備用元件或備用回路。④盡量采用標(biāo)準(zhǔn)元件，減少制造周期和成本。⑤為了便于調(diào)整和檢修，在需要檢測系統(tǒng)參數(shù)的地方設(shè)置工藝接頭，以便安裝檢測儀器。 計算與選擇液壓元件液壓元件的選擇通常是由以下諸因素共同決定的： ①參考同類設(shè)備。 ②系統(tǒng)所需要的最高壓力和最大流量。 ③對穩(wěn)態(tài)功率以及整個運(yùn)動過程的考慮。 ④可供選用的液壓元件及其成本。（1）液壓泵及電機(jī)的選擇 首先確定液壓泵的最大工作壓力 ()式中 ——執(zhí)行元件的最高壓力，由其工況圖中得到； ——油液流經(jīng)執(zhí)行元件進(jìn)油路上個液壓元件及管路的總壓力損失。在整個液壓系統(tǒng)尚未組成前，的取值可估算，也可以按經(jīng)驗資料估計。例如，對簡單的系統(tǒng)??；對復(fù)雜的系統(tǒng)取。當(dāng)執(zhí)行元件的最大工作壓力出現(xiàn)在其停止運(yùn)動狀態(tài)，則取。其次根據(jù)系統(tǒng)工況圖中的最大流量確定液壓系統(tǒng)的最大供油流量 ()對于工作過程始終處于節(jié)流調(diào)速狀態(tài)的系統(tǒng)，在確定液壓系統(tǒng)的最大供油時，尚未考慮溢流閥的最小穩(wěn)定流量，在一般為溢流閥額定流量的15%以上。對于采用差動液壓缸的系統(tǒng)，液壓缸的供油為 ()對于采用蓄能器共同供油的系統(tǒng)，在液壓泵的最大供油量可由系統(tǒng)一個工作循環(huán)中的平均流量確定，即 ()式中 K——考慮系統(tǒng)泄漏的修正系數(shù)，～； ——差動液壓缸無桿腔、有桿腔的有效面積； ——差動連接時活塞或液壓缸的運(yùn)動速度； ——系統(tǒng)在一個工作循環(huán)中等i個階段內(nèi)所需的供油量；T——一個工作循環(huán)的時間。根據(jù)設(shè)計要求和系統(tǒng)工況可確定液壓泵的類型，然后按上面計算出的和，參照產(chǎn)品樣本即可選擇液壓泵的規(guī)格型號?？紤]到動態(tài)壓力超調(diào)，并確保泵有足夠的使用壽命，應(yīng)使液壓泵具有一定的壓力儲備，從產(chǎn)品樣本中選擇泵的額定壓力應(yīng)比高出25%～60%，其額定流量則只需與相當(dāng)。驅(qū)動液壓泵所需的電動機(jī)功率可直接從泵的產(chǎn)品樣本上查出，然后結(jié)合泵的轉(zhuǎn)速選擇電動機(jī)。液壓泵的驅(qū)動功率也可以根據(jù)具體工況計算出來。若在整個工作循環(huán)中，液壓泵的工作壓力和流量比較恒定，則液壓泵的驅(qū)動功率為 ()式中 —液壓泵的最大工作壓力； —液壓泵的輸出流量； —液壓泵的總效率，可由泵的產(chǎn)品樣本中查出。若一個工作循環(huán)中，液壓泵的最大工作壓力和流量變換較大，則需要分別計算出工作循環(huán)中各個階段所需的驅(qū)動效率，然后按下式求出平均驅(qū)動功率 ()式中 —個工作循環(huán)中各個階段所需的驅(qū)動功率； —個工作循環(huán)中各個階段所需要的時間。在按平均驅(qū)動功率選擇電動機(jī)時，應(yīng)將求得值與整個工作循環(huán)中所需的最大驅(qū)動功率進(jìn)行比較，核算短期超載量是否在允許的范圍之內(nèi)，一般電動機(jī)允許的短期超載量為25%.如果超出允許的范圍，則必須按最大驅(qū)動功率選則電動機(jī)。（2）控制閥的選擇各種控制閥的規(guī)格型號按該閥所在油路的最大工作壓力和經(jīng)此油路的最大流量選定。即各種閥的額定壓力和額定流量應(yīng)與上述壓力和流量相接近。必要時可允許閥最大通過流量超過其額定流量的20%，如果超過太大，則壓降及發(fā)熱劇增。此外需確定液壓閥的安裝方式。根據(jù)連接方式的不同，液壓閥可分為管式閥、板式閥和疊加閥等。管式閥是靠螺紋管接頭的各進(jìn)出油口與系統(tǒng)管路相連接。液壓閥自身亦靠管接頭固定在管路上。大流量時用法蘭代替管接頭。較簡單、試制性、未定型的液壓系統(tǒng)可采用管式連接閥。板式閥有兩種連接方式。采用安裝地板的板式連接結(jié)構(gòu)。位于閥體安裝面上的全部油口與安裝底板上加工出的油口相對應(yīng)，閥體用螺釘安裝在底板上，并用O型密封圈密封，在底板的背面或側(cè)面用螺紋管接頭將閥的各油口與系統(tǒng)管路連通。集成塊的另一種板式連接結(jié)構(gòu)是集成塊是一個六面體，在3個側(cè)面均可用螺釘安裝板式閥，另一側(cè)面安裝通向執(zhí)行元件的管接頭。塊內(nèi)有鉆出的油孔試固定在集成塊上的閥與閥之間按一定的要求連通。一個液壓系統(tǒng)往往需要幾個集成塊來安裝連接板式閥，各集成塊和頂蓋、底板用長螺栓即可緊固組裝在一起。使用時可按系統(tǒng)設(shè)計要求選擇集成塊及相應(yīng)的板式液壓閥，也可根據(jù)需要自行設(shè)計集成塊。板式安裝連接目前經(jīng)常采用的液壓閥連接方式。疊加閥式安裝連接是板式閥集成塊安裝連接的一種新型發(fā)展形式，用于液壓閥的集成化。疊加閥的上下兩個面是閥間的安裝面，閥的進(jìn)出油口分別在這兩個面上，以便疊加安裝另一個或幾個液壓閥組成一個集成化的控制回路。這樣閥與閥之間無須任何中間連接體，閥體本身就起到了連接板和油路通道的作用，而閥本身的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理與一般液壓閥基本相同。在選擇液壓閥時，除了考慮上述問題外，還應(yīng)該考慮控制閥的操作方式、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性能特點(diǎn)及價格等，故此，在這次設(shè)計中我們選用板式閥。（3）輔助元件的選擇選擇油管和管接頭的簡便方法是使它們的通徑與其所連接的液壓元件借口處的尺寸一致。（4）確定油箱容量油箱的有效容量可根據(jù)系統(tǒng)壓力和系統(tǒng)的流量，按經(jīng)驗公式估算。%倍。對于行走機(jī)械的液壓系統(tǒng)，其油箱容量可適當(dāng)減小，但須配冷卻裝置。 驗算液壓系統(tǒng)性能 液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算工作到這一步，還需要對所設(shè)計系統(tǒng)的技術(shù)性能進(jìn)行驗算，判斷設(shè)計質(zhì)量，以便調(diào)整設(shè)計參數(shù)及方案。一般技術(shù)性能驗算包括：系統(tǒng)壓力損失計算；系統(tǒng)效率計算；系統(tǒng)發(fā)熱溫升的計算等。若對系統(tǒng)有其他要求時，尚需作相應(yīng)的估算。（1）系統(tǒng)壓力損失的驗算當(dāng)系統(tǒng)的元件、輔助規(guī)格和管道尺寸確定后，即可繪出油路的安裝草圖，對系統(tǒng)進(jìn)油路上總壓力損失進(jìn)行驗算，即 ()式中 ——系統(tǒng)管道沿程壓力和局部壓力損失，； ——閥和輔助元件的局部壓力損失，可根據(jù)各自的型號規(guī)格從產(chǎn)品樣本中查出。系統(tǒng)在不同工作階段的壓力損失要求分開計算。在中往往是主要部分，若經(jīng)過閥類元件的實際流量與其額定流量相差較大，實際壓力損失與額定壓力損失有如下關(guān)系 ()如果計算出的系統(tǒng)進(jìn)油路總壓力損失比前面選泵時估計的數(shù)值大的多，則應(yīng)重新調(diào)整液壓元件、輔助規(guī)格和管道尺寸。計算出的系統(tǒng)壓力損失可作為確定系統(tǒng)調(diào)整壓力的依據(jù)之一，并可考查系統(tǒng)的回路效率，在對不同的方案進(jìn)行比較作為參考。（2）系統(tǒng)效率的計算 液壓系統(tǒng)工作時，液壓泵和執(zhí)行元件都有泄漏和機(jī)械摩擦損失，必然消耗一定的功率，即反應(yīng)了一定的效率。液壓系統(tǒng)的效率是系統(tǒng)的輸出效率與其輸入效率之比，即 () 它也可以寫成 ()式中 ——液壓泵的總效率，油產(chǎn)品樣本查出； ——執(zhí)行元件的總效率，由產(chǎn)品樣本查出，； ——回路效率，它反映了泵出口到執(zhí)行元件進(jìn)口這段油路的功率利用程度。 ()式中 ——同時工作的執(zhí)行元件工作壓力與輸入流量乘積之和； ——同時運(yùn)轉(zhuǎn)的液壓泵的輸出功率之和。（3）系統(tǒng)發(fā)熱和溫升的驗算 液壓系統(tǒng)的壓力、容積和機(jī)械所消耗的功率轉(zhuǎn)化為熱量，試系統(tǒng)的油溫升高。連續(xù)工作一定時間后，系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱量便和散發(fā)的熱量相等達(dá)到平衡狀態(tài)，油溫不再升高。對于不的主機(jī)，因環(huán)境條件與工況不同，最高允許油溫也不相同()。因此，必須運(yùn)用熱量平衡原理對系統(tǒng)的溫升值進(jìn)行估算，使其不得超過允許值。若執(zhí)行元件的有效功率為，液壓泵上輸入功率為，則系統(tǒng)的總發(fā)熱H可按試下式估算 ()如果系統(tǒng)的總效率已由式（）求出，則系統(tǒng)的總發(fā)熱量也可按下式計算 ()假設(shè)熱量全部由油箱散發(fā)出去，不考慮系統(tǒng)其他部分的散熱，則對油箱溫升的估算公式可以根據(jù)不同的條件分別從有關(guān)手冊中查找出來。對于油箱3個邊的尺寸1:1:1到1:2:3之間，油平面高度是油箱高度的80%，且油箱通風(fēng)良好時，油液溫升的計算可用下式來估算 ()式中 V——油箱的有效容積。計算結(jié)果如果超出最高允許油溫，需增加油箱表面積，采取冷卻措施或改進(jìn)液壓系統(tǒng)設(shè)計。 各種機(jī)械允許油溫液壓設(shè)備名稱正常工作油溫最高允許油溫度油及油箱的溫升機(jī)床30505570≤3035工程機(jī)械、礦山機(jī)械50807090≤3540數(shù)控機(jī)床30505570≤25機(jī)械粗加工機(jī)床40706090機(jī)車車輛40607080船舶30608090 繪制正式工作圖，編制技術(shù)文件設(shè)計的液壓傳動系統(tǒng)經(jīng)過驗算后，即可繪制正式工作圖和編制技術(shù)文件。正式工作圖包括液壓系統(tǒng)原理圖、液壓系統(tǒng)裝備圖、各種非標(biāo)準(zhǔn)元件、輔助的零件圖及其裝配圖。液壓系統(tǒng)原理圖時對初擬的原理圖進(jìn)行修改、補(bǔ)充、完善而成、圖中應(yīng)附有液壓元件明細(xì)表。表中標(biāo)明各種液壓元件的型號和規(guī)格。一般還應(yīng)該給出各執(zhí)行元件的工作循環(huán)圖、動作順序表和簡要說明。液壓系統(tǒng)裝備圖時液壓系統(tǒng)的正式安裝、施工的圖紙，包括油箱裝配圖、泵裝置圖、管路安裝圖等。技術(shù)文件一般包括液壓系統(tǒng)設(shè)計計算書、標(biāo)準(zhǔn)件和非標(biāo)準(zhǔn)件明細(xì)表、液壓系統(tǒng)操作使用說明書等內(nèi)容。 液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計與計算設(shè)計一臺臥式單面多軸鉆床組合機(jī)床液壓傳動系統(tǒng)，設(shè)計工作的內(nèi)容和過程如下： 液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求設(shè)計一臺臥式單面多軸鉆床組合機(jī)床液壓傳動系統(tǒng)，要求完成工件的定位與夾緊，所需夾緊力不得超過6000N。該系統(tǒng)的工作循環(huán)為“快進(jìn)—工進(jìn)—快退—停止”。機(jī)床快進(jìn)快退速度約為6m/min，工進(jìn)速度可在30~120mm/min范圍內(nèi)無極調(diào)速，快進(jìn)行程為200mm，工進(jìn)行程為50mm，最大切削力為25N,運(yùn)動部件總重量為15N，加速（減速），采用平導(dǎo)軌。要求經(jīng)過作業(yè)分析、方案擬定、元件選取和有關(guān)計算后，完成對該裝置的實質(zhì)性設(shè)計。 組合機(jī)床工作情況分析，確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)（1） 負(fù)載分析1）工作負(fù)載 2）摩擦負(fù)載 靜摩擦負(fù)載 動摩擦負(fù)載 3）慣性負(fù)載 ==765N根據(jù)以上計算，(a)所示。（2） 運(yùn)動分析根據(jù)，取，(b)所示。（3） 確定液壓缸主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 。為節(jié)省能源宜選用較小流量的油源，利用單桿活塞缸差動連接滿足快進(jìn)速度要求，且往復(fù)速度相等，這樣就給液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d規(guī)定了的關(guān)系。在水平推力壓緊時，液壓缸回油腔應(yīng)有一定的背壓，查液壓工程手冊取背壓為。由此求得液壓缸無桿腔面積為 液壓缸在各工作階段的負(fù)載/N工況負(fù)載組成F系統(tǒng)負(fù)載/N時間/s啟動3334加速+25172s快速進(jìn)給166725s工作進(jìn)給+29445制動735注：=2mm/s=3. (a) (b) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)負(fù)載和速度循環(huán)圖 由GB/T23481993查得標(biāo)準(zhǔn)值D=11cm，d=8cm。由此計算出液壓缸的實際有效面積為由工進(jìn)給速度檢驗液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸，查產(chǎn)品樣本，Q型調(diào)速閥的最小穩(wěn)定流量為則 本計算