【導(dǎo)讀】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)合各種傳動形式，充分發(fā)揮液壓傳。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟并無嚴(yán)格的順序，各步驟間往往要相互穿插進(jìn)行。1）確定液壓執(zhí)行元件的形式；2）進(jìn)行工況分析，確定系統(tǒng)的主要參數(shù)；3）制定基本方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖；設(shè)計(jì)要求是進(jìn)行每項(xiàng)工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。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。4）各動作機(jī)構(gòu)的載荷大小及其性質(zhì)；5）對調(diào)速范圍、運(yùn)動平穩(wěn)性、轉(zhuǎn)換精度等性能方面的要求；液壓執(zhí)行元件確定之后，其運(yùn)動方向和運(yùn)動速度的控制是擬定液壓回路的核心問題。容積調(diào)速是靠改變液壓泵或液壓馬達(dá)的排量來達(dá)到調(diào)速的目的。量，并使其供油量與需油量相適應(yīng)。在開式系統(tǒng)中，液壓泵從油箱吸油，壓力油流經(jīng)系統(tǒng)。例如液壓泵無載啟動，經(jīng)過一段時(shí)間，當(dāng)泵正常運(yùn)。為節(jié)省能源提高效率，液壓泵的供油量要盡量與系統(tǒng)所需流量相匹配。代號，并附有電磁鐵、行程閥及其他控制元件的動作表。

　　

【正文】 則應(yīng)按最低穩(wěn)定速度確定液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸。 另外，如果執(zhí)行元件安裝尺寸受到限制，液壓缸的缸徑及活塞桿的直徑須事先確定時(shí)，可按載荷的要求和液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸來確定系統(tǒng)的工作壓力。 液壓缸直徑 D 和活塞桿直徑 d 的計(jì)算值要按國標(biāo)規(guī)定的液壓缸的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整。如與標(biāo)準(zhǔn)液壓缸參數(shù)相近，最好選用國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)液壓缸，免于自行設(shè)計(jì)加工。常用液壓缸內(nèi)徑及活塞桿直徑見表 7 和表 8。 表 5 按工作壓力選取 d/D 工作壓力 /MPa ≤ ～ ≥ d/D ～ ～ 表 6 按速比要求確定 d/D υ2/υ1 2 d/D 注： υ1— 無桿腔進(jìn)油時(shí)活塞運(yùn)動速度； υ2— 有桿腔進(jìn)油時(shí)活塞運(yùn)動速度。 表 7 常用液壓缸內(nèi)徑 D（ mm） 40 50 63 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 表 8 活塞桿直徑 d（ mm） 速比 缸徑 40 50 63 80 90 100 110 22 28 35 45 50 55 63 3 45 50 60 70 80 速比 缸徑 125 140 160 180 200 220 250 70 80 90 100 110 125 140 2 90 100 110 125 140 （ 2）計(jì)算液壓馬達(dá)的排量 液壓馬達(dá)的排量為 式中 T—— 液壓馬達(dá)的載荷轉(zhuǎn)矩（ Nm）； △ p=p1p2—— 液壓馬達(dá)的進(jìn)出口壓差（ Pa）。 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。 計(jì)算液壓缸或液壓馬達(dá)所需流量 （ 1）液壓缸工作時(shí)所需流量 Q=Aυ （ 19） 式中 A—— 液壓 缸有效作用面積（ m2）； υ—— 活塞與缸體的相對速度（ m/s）。 （ 2）液壓馬達(dá)的流量 Q=qnm （ 20） 式中 q—— 液壓馬達(dá)排量（ m3/r）； nm—— 液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速（ r/s）。 繪制液壓系統(tǒng)工況圖 工況圖包括壓力循環(huán)圖、流量循環(huán)圖和功率循環(huán)圖。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)。 1）壓力循環(huán)圖 —— （ pt）圖 通過最后確定的液壓執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，再根據(jù)實(shí)際載荷的大小，倒求出液壓執(zhí)行 元件在其動作循環(huán)各階段的工作壓力，然后把它們繪制成（ pt）圖。 2）流量循環(huán)圖 —— （ Qt）圖 根據(jù)已確定的液壓缸有效工作面積或液壓馬達(dá)的排量，結(jié)合其運(yùn)動速度算出它在工作循環(huán)中每一階段的實(shí)際流量，把它繪制成（ Qt）圖。若系統(tǒng)中有多個液壓執(zhí)行元件同時(shí)工作，要把各自的流量圖疊加起來繪出總的流量循環(huán)圖。 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。 油箱的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 油箱 油箱在液壓系統(tǒng)中除了儲油外，還起著散熱、分離油液中的氣泡、沉淀雜質(zhì)等作 用。油箱中安裝有很多輔件，如冷卻器、加熱器、空氣過濾器及液位計(jì)等。 油箱可分為開式油箱和閉式油箱二種。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。開式油箱結(jié)構(gòu)簡單，安裝維護(hù)方便，液壓系統(tǒng)普遍采用這種形式。閉式油箱一般用于壓力油箱，內(nèi)充一定壓力的惰性氣體，充氣壓力可達(dá) 。如果按油箱的形狀來分，還可分為矩形油箱和圓罐形油箱。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。 油箱的設(shè)計(jì)要 點(diǎn) 圖 10 為油箱簡圖。設(shè)計(jì)油箱時(shí)應(yīng)考慮如下幾點(diǎn)。 1）油箱必須有足夠大的容積。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)囊何弧? 2）吸油管及回油管應(yīng)插入最低液面以下，以防止吸空和回油飛濺產(chǎn)生氣泡。管口與箱底、箱壁距離一般不小于管徑的 3 倍。吸油管可安裝 100μm 左右的網(wǎng)式或線隙式過濾器，安裝位置要便于裝卸和清洗過濾器?；赜凸芸谝鼻?45176。角并面向箱壁，以防止回油沖擊油箱底部的沉積物，同時(shí)也有利于散熱。 3）吸油管和回油管之間的距離要盡可能 地遠(yuǎn)些，之間應(yīng)設(shè)置隔板，以加大液流循環(huán)的途徑，這樣能提高散熱、分離空氣及沉淀雜質(zhì)的效果。隔板高度為液面高度的 2/3～ 3/4。 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空氣過濾器來完成。為便于放油和清理，箱底要有一定的斜度，并在最低處設(shè)置放油閥。對于不易開蓋的油箱，要設(shè)置清洗孔，以便于油箱內(nèi)部的清 理。 5）油箱底部應(yīng)距地面 150mm 以上，以便于搬運(yùn)、放油和散熱。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。 6）對油箱內(nèi)表面的防腐處理要給予充分的注意。常用的方法有： ① 酸洗后磷化。適用于所有介質(zhì)，但受酸洗磷化槽限制，油箱不能太大。 ② 噴丸后直接涂防銹油。適用于一般礦物油和合成液壓油，不適合含水液壓液。因不受處理?xiàng)l件限制，大型油箱較多采用此方法。 ③ 噴砂后熱噴涂氧化鋁。適用于除水 乙二醇外的所有介質(zhì)。 ④ 噴砂后進(jìn)行噴塑。適用于所有介質(zhì)。但受 烘干設(shè)備限制，油箱不能過大。 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。 油箱的容量計(jì)算 油箱容量的計(jì)算 液壓泵站的油箱公稱容量系列（ JB/T79381995），見表 1。 表 1 油箱容量 JB/T79381995（ L） 4 10 25 40 63 100 160 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 20xx 3150 4000 5000 6300 油箱容量與系統(tǒng)的流量有關(guān)，一般容量可取最大流量的 3～ 5 倍。另外，油箱容量大小可從散熱角度去設(shè)計(jì)。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。不設(shè)冷卻器、自然環(huán)境冷卻時(shí)計(jì)算油箱容量的方法如下。 1）系統(tǒng)發(fā)熱量計(jì)算 在液壓系統(tǒng)中，凡系統(tǒng)中的損失都變成熱能散發(fā)出來。每一個周期中，每一個工況其效率不同，因此損失也不同。一個周期發(fā)熱的功率計(jì)算公式為 式中 H—— 一個周期的平均發(fā)熱功率（ W）； T—— 一個周期時(shí)間（ s）； Ni—— 第 i 個工況的輸入功率（ W）； ηi—— 第 i 個工況的效率； ti—— 第 i 個工況持續(xù)時(shí)間（ s）。 2）散熱量計(jì)算 當(dāng)忽略系統(tǒng)中其他地方的散熱，只考慮油箱散熱時(shí)，顯然系統(tǒng)的總發(fā)熱功率 H 全部由油箱散熱來考慮。這時(shí)油箱散熱面積 A 的計(jì)算公式為 式中 A—— 油箱的散熱面積（ m2）； H—— 油箱需要散熱的熱功率（ W）； △ t—— 油溫（一般以 55℃ 考慮）與周圍環(huán)境溫度的溫差（ ℃ ）； K—— 散熱系數(shù)。與油箱周圍通風(fēng)條件的好壞而不同，通風(fēng)很差時(shí) K=8～ 9；良好時(shí)X=15～ ；風(fēng)扇強(qiáng)行冷卻時(shí) K=20～ 23；強(qiáng)迫水冷時(shí) K=110～ 175。 3）油箱容量的計(jì)算 設(shè)油箱長、寬、高比值為 α： b： c，則邊長分別為 αl、 bl、 cl、時(shí)（見圖 11）， l 的計(jì)算公式為 式中 A—— 散熱面積（ m2）。