【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 圖綜合疊加，歸并成整個(gè)液壓系統(tǒng)的工況圖。 進(jìn)行液壓系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)是整個(gè)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(duì)液壓系統(tǒng)提出的各項(xiàng)要求其主要工作包括兩項(xiàng)內(nèi)容：一是根據(jù)主機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的各項(xiàng)要求，選擇液壓回路，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)；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(shí)既要考慮調(diào)速、壓力控制、換向、順序或同步動(dòng)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?zèng)_擊等問(wèn)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(wèn)題，從對(duì)主機(jī)的主要性能起決定性影響的回路開(kāi)始。例如，對(duì)機(jī)床的液壓系統(tǒng)應(yīng)從選擇調(diào)速回路開(kāi)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(kāi)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(shí)，往往有很多方案，需要進(jìn)行反復(fù)比較，同時(shí)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(shí)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(lái)的相互干擾。 ③對(duì)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(cè)系統(tǒng)參數(shù)的地方設(shè)置工藝接頭，以便安裝檢測(cè)儀器。 計(jì)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(duì)穩(wěn)態(tài)功率以及整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)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(gè)液壓元件及管路的總壓力損失。在整個(gè)液壓系統(tǒng)尚未組成前，的取值可估算，也可以按經(jīng)驗(yàn)資料估計(jì)。例如，對(duì)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)?。粚?duì)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(dòng)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(duì)于工作過(guò)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(shí)，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(duì)于采用差動(dòng)液壓缸的系統(tǒng)，液壓缸的供油為 ()對(duì)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(gè)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(dòng)液壓缸無(wú)桿腔、有桿腔的有效面積； ——差動(dòng)連接時(shí)活塞或液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度； ——系統(tǒng)在一個(gè)工作循環(huán)中等i個(gè)階段內(nèi)所需的供油量；T——一個(gè)工作循環(huán)的時(shí)間。根據(jù)設(shè)計(jì)要求和系統(tǒng)工況可確定液壓泵的類型，然后按上面計(jì)算出的和，參照產(chǎn)品樣本即可選擇液壓泵的規(guī)格型號(hào)?？紤]到動(dòng)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(chǔ)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(dòng)液壓泵所需的電動(dòng)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(dòng)機(jī)。液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率也可以根據(jù)具體工況計(jì)算出來(lái)。若在整個(gè)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(dòng)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(gè)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(jì)算出工作循環(huán)中各個(gè)階段所需的驅(qū)動(dòng)效率，然后按下式求出平均驅(qū)動(dòng)功率 ()式中 —個(gè)工作循環(huán)中各個(gè)階段所需的驅(qū)動(dòng)功率； —個(gè)工作循環(huán)中各個(gè)階段所需要的時(shí)間。在按平均驅(qū)動(dòng)功率選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)將求得值與整個(gè)工作循環(huán)中所需的最大驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)功率選則電動(dòng)機(jī)。（2）控制閥的選擇各種控制閥的規(guī)格型號(hào)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(shí)可允許閥最大通過(guò)流量超過(guò)其額定流量的20%，如果超過(guò)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(shí)用法蘭代替管接頭。較簡(jiǎn)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(duì)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(gè)六面體，在3個(gè)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(gè)液壓系統(tǒng)往往需要幾個(gè)集成塊來(lái)安裝連接板式閥，各集成塊和頂蓋、底板用長(zhǎng)螺栓即可緊固組裝在一起。使用時(shí)可按系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)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(gè)面是閥間的安裝面，閥的進(jìn)出油口分別在這兩個(gè)面上，以便疊加安裝另一個(gè)或幾個(gè)液壓閥組成一個(gè)集成化的控制回路。這樣閥與閥之間無(wú)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(shí)，除了考慮上述問(wèn)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(jià)格等，故此，在這次設(shè)計(jì)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(jiǎn)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(yàn)公式估算。%倍。對(duì)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(yàn)算液壓系統(tǒng)性能 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算工作到這一步，還需要對(duì)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的技術(shù)性能進(jìn)行驗(yàn)算，判斷設(shè)計(jì)質(zhì)量，以便調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)及方案。一般技術(shù)性能驗(yàn)算包括：系統(tǒng)壓力損失計(jì)算；系統(tǒng)效率計(jì)算；系統(tǒng)發(fā)熱溫升的計(jì)算等。若對(duì)系統(tǒng)有其他要求時(shí)，尚需作相應(yīng)的估算。（1）系統(tǒng)壓力損失的驗(yàn)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(duì)系統(tǒng)進(jìn)油路上總壓力損失進(jìn)行驗(yàn)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(hào)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(kāi)計(jì)算。在中往往是主要部分，若經(jīng)過(guò)閥類元件的實(shí)際流量與其額定流量相差較大，實(shí)際壓力損失與額定壓力損失有如下關(guān)系 ()如果計(jì)算出的系統(tǒng)進(jìn)油路總壓力損失比前面選泵時(shí)估計(jì)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(jì)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(duì)不同的方案進(jìn)行比較作為參考。（2）系統(tǒng)效率的計(jì)算 液壓系統(tǒng)工作時(shí)，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(xiě)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(shí)工作的執(zhí)行元件工作壓力與輸入流量乘積之和； ——同時(shí)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(yàn)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(shí)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(duì)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(duì)系統(tǒng)的溫升值進(jìn)行估算，使其不得超過(guò)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(jì)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(duì)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(cè)中查找出來(lái)。對(duì)于油箱3個(gè)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(shí)，油液溫升的計(jì)算可用下式來(lái)估算 ()式中 V——油箱的有效容積。計(jì)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(jì)。 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(jì)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)驗(yàn)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(shí)對(duì)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(hào)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(dòng)作順序表和簡(jiǎn)要說(shuō)明。液壓系統(tǒng)裝備圖時(shí)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(jì)計(jì)算書(shū)、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(shuō)明書(shū)等內(nèi)容。 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式單面多軸鉆床組合機(jī)床液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)工作的內(nèi)容和過(guò)程如下： 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式單面多軸鉆床組合機(jī)床液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，要求完成工件的定位與夾緊，所需夾緊力不得超過(guò)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(wú)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(dòng)部件總重量為15N，加速（減速），采用平導(dǎo)軌。要求經(jīng)過(guò)作業(yè)分析、方案擬定、元件選取和有關(guān)計(jì)算后，完成對(duì)該裝置的實(shí)質(zhì)性設(shè)計(jì)。 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(dòng)摩擦負(fù)載 3）慣性負(fù)載 ==765N根據(jù)以上計(jì)算，(a)所示。（2） 運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(shí)，液壓缸回油腔應(yīng)有一定的背壓，查液壓工程手冊(cè)取背壓為。由此求得液壓缸無(wú)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(shí)間/s啟動(dòng)3334加速+25172s快速進(jìn)給166725s工作進(jìn)給+29445制動(dòng)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(jì)算出液壓缸的實(shí)際有效面積為由工進(jìn)給速度檢驗(yàn)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(jì)算