液壓與氣壓傳動(dòng)8

SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng)Chapter8系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算本章主要內(nèi)容：

8.1

概述

8.2

液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算

8.3

液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算舉例

8.4

氣動(dòng)程序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng)目的任務(wù):

重點(diǎn)難點(diǎn):

第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算學(xué)習(xí)典型液氣壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例；掌握液氣壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟、注意事項(xiàng)、設(shè)計(jì)計(jì)算方法；了解可編程序控制器在氣動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用。多氣缸單往復(fù)程序控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；信號(hào)——?jiǎng)幼鳎╔-D）狀態(tài)線圖的畫法；根據(jù)X-D狀態(tài)線圖判別障礙信號(hào)并消除之；多氣缸多往復(fù)程序控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；氣動(dòng)系統(tǒng)中的常用電氣電路。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)Part8.1

概述

液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)有傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)之分，這里所說(shuō)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)則是指?jìng)鲃?dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

從結(jié)構(gòu)組成或工作原理上看：傳動(dòng)系統(tǒng)：以傳遞動(dòng)力為主，追求傳動(dòng)特性的完善，其執(zhí)行元件用來(lái)驅(qū)動(dòng)主機(jī)的某個(gè)部件?？刂葡到y(tǒng)：以實(shí)施控制為主，追求控制特性的完善，其執(zhí)行元件用來(lái)驅(qū)動(dòng)某個(gè)控制元件的操縱裝置（例如液壓泵、液壓馬達(dá)的變量機(jī)構(gòu)、控制閥的閥心等）。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)要求：系統(tǒng)的設(shè)計(jì)除應(yīng)滿足主機(jī)要求的功能和性能外，還必須符合質(zhì)量輕、體積小、成本低、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用維護(hù)方便等一般要求及工作可靠這一特別重要的要求。出發(fā)點(diǎn)：可以是充分發(fā)揮其組成元件的工作性能，也可以是著重追求其工作狀態(tài)的絕對(duì)可靠。前者著眼于效能，后者著眼于安全；實(shí)際的設(shè)計(jì)工作則常常是這兩觀點(diǎn)不同程度的組合，視具體要求不同而有所側(cè)重。

SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)Part8.2

液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與主機(jī)的設(shè)計(jì)是緊密聯(lián)系的，兩者往往同時(shí)進(jìn)行，相互協(xié)調(diào)。

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)迄今仍沒(méi)有一個(gè)公認(rèn)的統(tǒng)一步驟，常常隨著系統(tǒng)的繁簡(jiǎn)、借鑒的多寡、設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)的不同而在具體做法上有所差異。

SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)圖8-1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)流程實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，大體上可按圖8-1所示的內(nèi)容和流程來(lái)進(jìn)行。這里除了最后一項(xiàng)外全部屬于性能設(shè)計(jì)的范圍。這些步驟是相互關(guān)聯(lián)的，常須穿插進(jìn)行，并經(jīng)反復(fù)修改才能逐步完成。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)Part8.2.1

液壓系統(tǒng)使用要求和負(fù)載特性分析1.液壓系統(tǒng)使用要求

主機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的使用要求是設(shè)計(jì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的依據(jù)。因此設(shè)計(jì)開(kāi)始，首先必須搞清下列問(wèn)題：（1）主機(jī)概況1）主機(jī)的用途、總體布局、主要結(jié)構(gòu)、技術(shù)參數(shù)與性能要求。2）主機(jī)對(duì)液壓裝置在位置布置和空間尺寸以及質(zhì)量上的限制。3）主機(jī)的工藝流程或工作循環(huán)、作業(yè)環(huán)境等。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)（2）液壓系統(tǒng)的任務(wù)與要求

1）液壓系統(tǒng)應(yīng)完成的動(dòng)作，液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方式（移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)）及其工作范圍。2）液壓執(zhí)行元件的負(fù)載大小及負(fù)載性質(zhì)，運(yùn)動(dòng)速度的大小及其變化范圍。3）液壓執(zhí)行元件的動(dòng)作順序及聯(lián)鎖關(guān)系，各動(dòng)作的同步要求及同步精度。4）對(duì)液壓系統(tǒng)工作性能的要求，如運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、定位精度、轉(zhuǎn)換精度、自動(dòng)化程度、工作效率、溫升、振動(dòng)、沖擊與噪聲、安全性與可靠性等。5）對(duì)液壓系統(tǒng)的工作方式及控制方式的要求。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)（3）液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境與條件

1）周圍介質(zhì)、環(huán)境溫度、濕度大小、風(fēng)砂與塵埃情況、外界沖擊振動(dòng)等。2）防火與防爆要求。（4）經(jīng)濟(jì)性與成本等方面的要求

SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)2.負(fù)載特性分析

負(fù)載特性分析是擬定液壓系統(tǒng)方案、選擇或設(shè)計(jì)液壓元件的依據(jù)。包括：動(dòng)力參數(shù)分析和運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析兩部分。

液壓系統(tǒng)承受的負(fù)載可由主機(jī)的規(guī)格規(guī)定，可由樣機(jī)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，也可以由理論分析確定。當(dāng)用理論分析確定系統(tǒng)的實(shí)際負(fù)載時(shí)，必須仔細(xì)考慮它所有的組成項(xiàng)目，例如：工作負(fù)載（切削力、擠壓力、彈性塑性變形抗力、質(zhì)量等）、慣性負(fù)載和阻力負(fù)載（摩擦力、背壓力）等。此外必須注意負(fù)載的性質(zhì)：是單向負(fù)載還是雙向負(fù)載，是恒定負(fù)載還是變化負(fù)載；是否存在負(fù)值負(fù)載，是否有與液壓缸軸線不重合的負(fù)載。

SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)對(duì)于復(fù)雜的液壓系統(tǒng)，尤其是有多個(gè)液壓執(zhí)行元件同時(shí)動(dòng)作的系統(tǒng)，通過(guò)動(dòng)力參數(shù)分析，繪制出如圖8-2a所示的負(fù)載圖，以確定系統(tǒng)工作壓力；通過(guò)運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析，繪制出如圖8-2b所示的速度圖，以選定系統(tǒng)所需流量。圖8-2

液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的負(fù)載圖和速度圖a）負(fù)載圖b）速度圖同時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載圖和速度圖，可以繪制出液壓系統(tǒng)的功率圖，從中確定液壓系統(tǒng)所需的功率。設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng)時(shí)，負(fù)載圖和速度圖均可省略不畫。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)1.動(dòng)力參數(shù)分析動(dòng)力參數(shù)分析就是通過(guò)計(jì)算確定各液壓執(zhí)行元件的載荷大小和方向，并分析各執(zhí)行元件在工作過(guò)程中可能產(chǎn)生的沖擊、振動(dòng)及過(guò)載等情況。液壓缸的外負(fù)載力F和液壓馬達(dá)的外負(fù)載轉(zhuǎn)矩T可按表8-1計(jì)算。根據(jù)計(jì)算所得的外負(fù)載就可繪制出上述負(fù)載圖。2.運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析就是研究主機(jī)依據(jù)工藝要求應(yīng)以何種運(yùn)動(dòng)規(guī)律完成一個(gè)工作循環(huán)，即研究運(yùn)動(dòng)的形式（是平移、回轉(zhuǎn)或擺動(dòng)）、運(yùn)動(dòng)的速度大小和變化范圍、運(yùn)動(dòng)行程長(zhǎng)短、運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律（循環(huán)過(guò)程與周期）等。依據(jù)這些分析就可作出上述速度圖。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)表8-1液壓缸的外負(fù)載力F及液壓馬達(dá)的外負(fù)載轉(zhuǎn)矩T計(jì)算公式±Fg+Fnfd+±Tg+Fnfdr+±Fg+Fnfd+m±Fg+Fnfd-m±Tg+Fnfdr-工況F/N、T/（N·m）備注起動(dòng)Fg、Tg——外負(fù)載，其前負(fù)號(hào)指負(fù)值負(fù)截Fn——法向力

r——回轉(zhuǎn)半徑fs、fd——分別為外負(fù)載與支承面間的靜、動(dòng)摩擦因數(shù)，表8-2m、I——分別為運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Δv、Δω——分別為運(yùn)動(dòng)部件的速度、角速度變化量Δt——加速或減速時(shí)間，一般機(jī)械Δt=0.1~0.5s磨床取Δt=0.01~0.05s行走機(jī)械Δv/Δt=0.5~1.5m/s2B＇、B——粘性阻尼系數(shù)v、ω——分別為運(yùn)動(dòng)部件的速度及角速度k——彈性元件的剛度kg——彈性元件的扭轉(zhuǎn)剛度S——彈性元件的線位移θ——彈性元件的角位移Fb——回油背壓阻力，F(xiàn)b=p2A，p2為背壓壓力見(jiàn)表8-3Tb——排油腔的背壓轉(zhuǎn)矩，Tb=pbV/(2π),其中V為液壓馬達(dá)排量，為背壓壓力，見(jiàn)表8-3±Tg±Fnfsr+Bω±kgθ加速勻速±Tg+Fnfdr+Bω+kgθ+Tb制動(dòng)SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)Part8.2.2

液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)：根據(jù)主機(jī)的工作情況、主機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的技術(shù)要求、液壓系統(tǒng)的工作條件和環(huán)境條件以及成本、經(jīng)濟(jì)性、供貨情況等諸多因素，進(jìn)行全面、綜合的設(shè)計(jì)，從而擬定出一個(gè)各方面比較合理的、可實(shí)現(xiàn)的液壓系統(tǒng)的方案。

內(nèi)容包括：執(zhí)行元件形式的分析與選擇油路循環(huán)方式的分析與選擇油源類型的分析與選擇液壓回路的分析、選擇與合并SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)表8-2摩擦因數(shù)導(dǎo)軌類型導(dǎo)軌材料運(yùn)動(dòng)狀態(tài)摩擦因數(shù)滑動(dòng)導(dǎo)軌鑄鐵對(duì)鑄鐵起動(dòng)時(shí)低速（v<0.16m/s）高速（v>0.16m/s）0.15~0.20.1~0.120.05~0.08滾動(dòng)導(dǎo)軌鑄鐵對(duì)滾柱（珠）淬火鋼導(dǎo)軌對(duì)滾柱0.005~0.020.003~0.006靜壓導(dǎo)軌鑄鐵0.0005表8-3背壓壓力系統(tǒng)類型背壓壓力/MPa系統(tǒng)類型背壓壓力/MPa中低壓系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)0.2~0.5采用輔助泵補(bǔ)油的閉式油路系統(tǒng)1~1.5回油路帶調(diào)速閥或背壓閥的系統(tǒng)0.5~1.5采用多路閥的復(fù)雜的中高壓系統(tǒng)（工程機(jī)械）1.2~3SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)1.執(zhí)行元件形式的分析與選擇液壓系統(tǒng)采用的執(zhí)行元件的形式，視主機(jī)所要實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)種類和性質(zhì)而定，可按表8-4來(lái)選擇。表8-4液壓執(zhí)行元件形式的選擇運(yùn)動(dòng)形式執(zhí)行元件特點(diǎn)適用場(chǎng)合往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)短行程雙活塞桿液壓缸雙向?qū)ΨQ雙向工作的往復(fù)運(yùn)動(dòng)單活塞桿液壓缸有效工作面積大、雙向不對(duì)稱往返不對(duì)稱的直線運(yùn)動(dòng)，差動(dòng)連接可實(shí)現(xiàn)快進(jìn)，A1=2A2往返速度相等長(zhǎng)行程柱塞缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單單向工作，靠重力或其他外力返回，長(zhǎng)行程直線運(yùn)動(dòng)液壓馬達(dá)與齒輪齒條液壓馬達(dá)與絲桿螺母結(jié)構(gòu)復(fù)雜雙向工作的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，長(zhǎng)行程直線運(yùn)動(dòng)SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)形式執(zhí)行元件特點(diǎn)適用場(chǎng)合旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)高速齒輪馬達(dá)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜高轉(zhuǎn)速，低扭矩的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)葉片馬達(dá)體積小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小高速低扭矩，動(dòng)作靈敏的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)低速擺線齒輪馬達(dá)體積小，輸出轉(zhuǎn)矩大低速、小功率、大扭矩的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軸向柱塞馬達(dá)運(yùn)動(dòng)平衡、轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)速范圍寬大扭矩旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)徑向柱塞馬達(dá)轉(zhuǎn)速低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輸出轉(zhuǎn)矩大低速大扭矩旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)高速馬達(dá)與減速機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輸出轉(zhuǎn)矩與減速比有關(guān)低速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)往復(fù)擺動(dòng)擺動(dòng)馬達(dá)單葉片式轉(zhuǎn)角小于300°雙葉片式轉(zhuǎn)角小于150°小于300°的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)小于150°的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)注：A1—無(wú)桿腔活塞面積；A2—有桿腔活塞面積。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)2.油路循環(huán)方式的分析與選擇

液壓系統(tǒng)油路循環(huán)方式為開(kāi)式和閉式兩種，它們各自的特點(diǎn)及其相互比較見(jiàn)表8-5。表8-5開(kāi)式系統(tǒng)與閉式系統(tǒng)的比較內(nèi)容開(kāi)式系統(tǒng)閉式系統(tǒng)散熱條件較方便，但油箱較大較復(fù)雜，須用輔助泵換油冷卻抗污染性較差，但可采用壓力油箱或油箱呼吸器來(lái)改善較好，但油液過(guò)濾要求較高系統(tǒng)效率管路壓力損失較大，用節(jié)流調(diào)速時(shí)效率低管路壓力損失較小，容積調(diào)速時(shí)效率較高限速、制動(dòng)形式用平衡閥進(jìn)行能耗限速，用制動(dòng)閥進(jìn)行能耗制動(dòng)，引起油液發(fā)熱液壓泵由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，限速及制動(dòng)過(guò)程中驅(qū)動(dòng)電機(jī)能向電網(wǎng)輸電，回收部分能量，即是再生限速（可省去平衡）及再生制動(dòng)其他對(duì)泵的自吸性能要求高對(duì)泵的自吸性能要求低SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)油路循環(huán)方式的選擇主要取決于液壓系統(tǒng)的調(diào)速方式和散熱條件。一般說(shuō)來(lái)，凡備有較大空間可以存放油箱且不需另設(shè)散熱裝置的系統(tǒng)、要求結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單的系統(tǒng)、采用節(jié)流調(diào)速或容積－節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，均宜采用開(kāi)式系統(tǒng)。例如，泵向多個(gè)液壓執(zhí)行元件供油且功率較小的機(jī)器（如組合機(jī)床、磨床等）、內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器（如鏟車、高空作業(yè)車、液壓汽車起重機(jī)、裝載機(jī)及挖掘機(jī)等）以及固定機(jī)械。凡允許采用輔助泵進(jìn)行補(bǔ)油并通過(guò)換油來(lái)達(dá)到冷卻目的的系統(tǒng)、對(duì)工作穩(wěn)定性和效率有較高要求的系統(tǒng)、采用容積調(diào)速的系統(tǒng)，都宜采用閉式系統(tǒng)。例如，外負(fù)載慣性大且換向頻繁的機(jī)構(gòu)（如一些起重機(jī)的旋轉(zhuǎn)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)及龍門刨床、拉床的工作臺(tái)等）、重力下降機(jī)構(gòu)（如不平衡類型的起升、動(dòng)臂擺動(dòng)機(jī)構(gòu)等）、要求結(jié)構(gòu)特別緊湊的運(yùn)動(dòng)式機(jī)械（如液壓汽車平板車、拖拉機(jī)、礦車及飛機(jī)等）。大型貨輪的舵機(jī)、工程船舶調(diào)距槳等系統(tǒng)也常用閉式系統(tǒng)。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)3.開(kāi)式系統(tǒng)油路組合方式的分析與選擇

當(dāng)系統(tǒng)有多個(gè)液壓執(zhí)行元件時(shí)，開(kāi)式系統(tǒng)按油路的不同連接方式，分為串聯(lián)、并聯(lián)、獨(dú)聯(lián)以及它們的組合——復(fù)聯(lián)等。串聯(lián)圖8-3串聯(lián)連接

串聯(lián)方式除第一個(gè)液壓執(zhí)行元件的進(jìn)油口和最后一個(gè)執(zhí)行元件的回油口分別與液壓泵和油箱連接外，其余液壓執(zhí)行元件的進(jìn)、出口依次相連，如圖8-3所示。特點(diǎn)：多個(gè)液壓執(zhí)行元件同時(shí)動(dòng)作時(shí)，其運(yùn)動(dòng)速度不隨外負(fù)載而變，故輕載時(shí)可多個(gè)液壓執(zhí)行元件同時(shí)動(dòng)作；但液壓泵的壓力負(fù)擔(dān)重，受原動(dòng)機(jī)功率限制，故重載時(shí)不宜多個(gè)液壓執(zhí)行元件同時(shí)動(dòng)作。另外，系統(tǒng)的壓力損失也較大。

串聯(lián)連接方式適用于中小型工程機(jī)械液壓系統(tǒng)、單泵供油的需保證行走直線性的工程機(jī)械。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)并聯(lián)圖8-4并聯(lián)連接

在并聯(lián)連接方式中，液壓泵與所有液壓執(zhí)行元件的進(jìn)油口相連，而其回油口都接油箱，如圖8-4所示。特點(diǎn)：多個(gè)液壓執(zhí)行元件同時(shí)動(dòng)作時(shí)，負(fù)載小的液壓執(zhí)行元件的速度會(huì)增大；但液壓泵的壓力負(fù)擔(dān)輕，為任一液壓執(zhí)行元件的負(fù)載壓力與其相應(yīng)回路的壓力損失之和。并聯(lián)連接方式適用于多個(gè)液壓執(zhí)行元件不要求同時(shí)動(dòng)作；或要求同時(shí)動(dòng)作但功率較小、或工作時(shí)間較短的，如機(jī)床、機(jī)械手等；也常用于大型工程機(jī)械的雙液壓泵雙回路系統(tǒng)。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)獨(dú)聯(lián)圖8-5獨(dú)聯(lián)連接獨(dú)聯(lián)是指一個(gè)液壓泵在任何時(shí)候都只向多路閥控制的一個(gè)液壓執(zhí)行元件供油，如圖8-5所示。優(yōu)點(diǎn)：能防止因換向閥誤操作而引起的事故或超載。

適用于要求多個(gè)液壓執(zhí)行元件能逐個(gè)可靠動(dòng)作的場(chǎng)合。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)并聯(lián)—獨(dú)聯(lián)

這種連接方式兼有并聯(lián)和獨(dú)聯(lián)兩者的特點(diǎn)，適用于一個(gè)液壓泵向多種作業(yè)裝置供油的系統(tǒng)。例如圖8-6中挖掘機(jī)和裝載機(jī)共用一個(gè)液壓泵，閥A控制挖掘機(jī)的液壓執(zhí)行元件，閥B控制裝載機(jī)的液壓執(zhí)行元件，當(dāng)系統(tǒng)在進(jìn)行挖掘作業(yè)時(shí)即使誤操作多路閥B，也不會(huì)使裝載作業(yè)的機(jī)構(gòu)動(dòng)作。圖8-6并聯(lián)—獨(dú)聯(lián)的復(fù)合連接并聯(lián)和獨(dú)聯(lián)復(fù)合連接時(shí)，由多路閥A控制的幾個(gè)液壓執(zhí)行元件是并聯(lián)連接的；由多路閥B控制的幾個(gè)液壓執(zhí)行元件也是并聯(lián)連接的。而多路閥A、B分別控制的液壓執(zhí)行元件間則是相獨(dú)聯(lián)的，見(jiàn)圖8-6。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)串聯(lián)—獨(dú)聯(lián)

這種連接方式兼有串聯(lián)、獨(dú)聯(lián)兩者的特點(diǎn)，操作的互鎖性能更好，常用于中小型汽車起重機(jī)和高空作業(yè)車的液壓系統(tǒng)中。圖8-7串聯(lián)—獨(dú)聯(lián)連接串聯(lián)和獨(dú)聯(lián)復(fù)合連接時(shí)，由多路閥A控制的幾個(gè)液壓執(zhí)行元件是串聯(lián)的；由多路閥B控制的幾個(gè)液壓執(zhí)行元件也是串聯(lián)的。而閥A、B分別控制的液壓執(zhí)行元件間則是獨(dú)聯(lián)的，見(jiàn)圖8-7。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)4.油源類型的分析與選擇液壓系統(tǒng)油源類型的選擇，應(yīng)在分析下列因素后確定：1）根據(jù)系統(tǒng)工作壓力的高低，選擇液壓泵的壓力等級(jí)和結(jié)構(gòu)形式。2）根據(jù)油源輸出流量變化的大小和系統(tǒng)節(jié)能的要求，選擇用定量泵還是變量泵。3）根據(jù)執(zhí)行元件的多寡和系統(tǒng)工作循環(huán)中壓力、流量的變化情況，選擇單泵供油還是多泵供油。4）根據(jù)系統(tǒng)對(duì)油源綜合性能的要求，選擇泵的控制方式，是限壓式、恒壓式、恒流量式，還是恒功率式等等。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)5.調(diào)速方案的分析與選擇

調(diào)速方案對(duì)主機(jī)主要性能起決定性的作用。

選擇調(diào)速方案時(shí)，應(yīng)依據(jù)液壓執(zhí)行元件的負(fù)載特性和調(diào)速范圍以及經(jīng)濟(jì)性等因素，參考表8-6進(jìn)行分析比較，最后選出合適的調(diào)速方案。

調(diào)速方案與油路循環(huán)方式、液壓泵和液壓執(zhí)行元件的類型等密切相關(guān)。由它們構(gòu)成的系統(tǒng)主回路的應(yīng)用實(shí)例列于附錄C，可供選擇調(diào)速方案時(shí)參考。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)表8-6三種調(diào)速回路主要性能比較主要性能節(jié)流調(diào)速回路容積調(diào)速回路容積節(jié)流調(diào)速回路簡(jiǎn)式節(jié)流調(diào)速回路帶壓力補(bǔ)償閥的節(jié)流調(diào)速回路變量泵定量馬達(dá)流量適應(yīng)功率適應(yīng)進(jìn)油節(jié)流及回油節(jié)流旁路節(jié)流調(diào)速閥在進(jìn)油路調(diào)速閥在旁油路及溢流節(jié)流調(diào)速回路負(fù)載特性速度剛度差很差好較好好承載能力好較差好較好好調(diào)速范圍大小大較大大功率特性效率低較低低較低最高較高高發(fā)熱大較大大較大最小較小小成本低較低高最高適用范圍小功率、輕載或低速的中、低壓系統(tǒng)及工程機(jī)械的非經(jīng)常性調(diào)速場(chǎng)合大功率、高速、中、高壓系統(tǒng)負(fù)載變化小、速度剛度要大的中小功率、中壓系統(tǒng)負(fù)載變化較大、速度剛度要大的大中功率的中、高壓系統(tǒng)SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)6.液壓基本回路的分析與選擇

這里是指除調(diào)速回路以外的液壓基本回路。選擇液壓回路是根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和工況圖，從眾多成熟的方案中（參見(jiàn)第六章和有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)）經(jīng)過(guò)分析、評(píng)比挑選出來(lái)的。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)（1）選擇系統(tǒng)一般都必須設(shè)置的基本回路通常液壓系統(tǒng)都必須設(shè)置調(diào)壓回路、調(diào)速回路、換向回路、卸荷回路及安全回路等。（2）根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載性質(zhì)選擇基本回路液壓執(zhí)行元件存在外負(fù)載對(duì)系統(tǒng)作功的工況（例如有垂直運(yùn)動(dòng)部件的系統(tǒng)）時(shí)，要設(shè)置平衡回路，以防止外負(fù)載使液壓執(zhí)行元件超速運(yùn)動(dòng)。在外負(fù)載慣性較大的系統(tǒng)中，為防止產(chǎn)生液壓沖擊，要設(shè)置制動(dòng)回路。對(duì)有快速運(yùn)動(dòng)部件的系統(tǒng)或要求精確換向的系統(tǒng)，要設(shè)置減速回路或緩沖回路，等等。（3）根據(jù)系統(tǒng)特殊要求選擇基本回路如有多個(gè)液壓執(zhí)行元件的系統(tǒng)，根據(jù)需要設(shè)置順序回路、同步回路或互不干擾回路。有些系統(tǒng)還要設(shè)置速度換接回路、增速回路、增壓回路、鎖緊回路等。對(duì)液壓機(jī)而言，釋壓回路是必不可少的。對(duì)閉式系統(tǒng)而言，必須有補(bǔ)油冷卻回路。選擇液壓回路一般可按如下步驟進(jìn)行：SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)選擇一些主要液壓回路時(shí)，還需注意以下幾點(diǎn)：1）調(diào)壓回路的選擇主要決定于系統(tǒng)的調(diào)速方案。在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，一般采用調(diào)壓回路；在容積調(diào)速和容積節(jié)流調(diào)速或旁路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，則均采用限壓回路。一個(gè)油源同時(shí)提供兩種不同工作壓力時(shí)，可以采用減壓回路。對(duì)于工作時(shí)間相對(duì)輔助時(shí)間較短而功率又較大的系統(tǒng)，可以考慮增加一個(gè)卸荷回路。2）速度換接回路的選擇主要依據(jù)換接時(shí)位置精度和平穩(wěn)性的要求。同時(shí)還應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)整方便、控制靈活。3）多個(gè)液壓缸順序動(dòng)作回路的選擇主要考慮順序動(dòng)作的可變換性、行程的可調(diào)性、順序動(dòng)作的可靠性等。4）多個(gè)液壓缸同步動(dòng)作回路的選擇主要考慮同步精度、系統(tǒng)調(diào)整、控制和維護(hù)的難易程度等。當(dāng)選擇液壓回路出現(xiàn)多種可能方案時(shí)，應(yīng)平行展開(kāi)，反復(fù)進(jìn)行分析對(duì)比，不要輕易作出取舍決定。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)Part8.2.3

液壓系統(tǒng)原理圖的擬定選定執(zhí)行元件、油源類型、調(diào)速方案和液壓基本回路后，再增添一些必要的元件和配置一些輔助性油路，如控制油路、潤(rùn)滑油路、測(cè)壓油路等，并對(duì)回路進(jìn)行歸并和整理，就可將液壓回路合成為液壓系統(tǒng)。系統(tǒng)合成時(shí)，應(yīng)考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：

1）這個(gè)系統(tǒng)能否完滿地實(shí)現(xiàn)所要求的各項(xiàng)功能？是否要進(jìn)行補(bǔ)充或修正？2）有無(wú)多余或重復(fù)的元件和油路可以去掉或合并？3）各液壓回路之間是否會(huì)產(chǎn)生干擾？4）系統(tǒng)會(huì)不會(huì)產(chǎn)生液壓沖擊？有沒(méi)有防止液壓沖擊的措施？SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)5）控制油路是否可靠？當(dāng)直接從主油路上引出控制油路時(shí)，應(yīng)保證控制油路始終具有一定的壓力（包括系統(tǒng)卸荷時(shí)）。6）系統(tǒng)測(cè)壓點(diǎn)的分布是否合理、正確？通常，測(cè)壓點(diǎn)應(yīng)設(shè)在：液壓泵的出口、溢流閥的入口油路上；減壓閥或增壓器的出口油路上；順序閥或背壓閥入口油路上；壓力繼電器或過(guò)濾器的前油路上；液壓執(zhí)行元件的進(jìn)、出油口處；潤(rùn)滑油路、控制油路上。7）系統(tǒng)是否有工作介質(zhì)的凈化裝置？液壓系統(tǒng)中都應(yīng)設(shè)置一般的粗、精過(guò)濾器或磁性過(guò)濾器，對(duì)要求特別高的系統(tǒng)，還需設(shè)置旁路凈化系統(tǒng)。8）系統(tǒng)工作的可靠性如何？對(duì)可靠性要求特別高的系統(tǒng)，需設(shè)置備用元件或備用回路。9）系統(tǒng)是否需要設(shè)置冷卻、加熱裝置？SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)Part8.2.4

液壓系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)設(shè)計(jì)是指確定液壓執(zhí)行元件的工作壓力和最大流量。液壓執(zhí)行元件的工作壓力可以根據(jù)負(fù)載圖中的最大負(fù)載來(lái)選取，見(jiàn)表8-7；也可以根據(jù)主機(jī)的類型來(lái)選取，見(jiàn)表8-8。

最大流量則由液壓執(zhí)行元件速度圖中的最大速度計(jì)算出來(lái)。

工作壓力和最大流量的確定都與液壓執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)參數(shù)（指液壓缸的有效工作面積A或液壓馬達(dá)的排量VM）有關(guān)。

SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)表8-7按負(fù)載選擇液壓執(zhí)行元件的工作壓力（適用于中、低壓液壓系統(tǒng)）載荷/kN<55~1010~2020~3030~50>50工作壓力/MPa<0.8~11.5~22.5~33~44~5≥5~7表8-8按主機(jī)類型選擇液壓執(zhí)行元件的工作壓力設(shè)備類型機(jī)床農(nóng)業(yè)機(jī)械汽車工業(yè)小型工程機(jī)械及輔助機(jī)構(gòu)工程機(jī)械重型機(jī)械鍛壓設(shè)備液壓支架等船用系統(tǒng)磨床組合機(jī)床齒輪加工機(jī)床牛頭創(chuàng)床插床車床銑床鏜床珩磨機(jī)床拉床龍門刨床工作壓力/MPa≤1.2<6.32~42~5<1010~1616~3214~25SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)一般的做法是先選定液壓執(zhí)行元件的類型及其工作壓力p，再按最大負(fù)載和預(yù)估的液壓執(zhí)行元件的機(jī)械效率求出A或者VM，并通過(guò)各種必要的驗(yàn)算、修正和圓整成標(biāo)準(zhǔn)值后定下這些結(jié)構(gòu)參數(shù)，最后再算出最大流量qmax來(lái)。

有些主機(jī)（例如機(jī)床）的液壓系統(tǒng)對(duì)液壓執(zhí)行元件的最低穩(wěn)定速度有較高的要求，這時(shí)所確定的液壓執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)參數(shù)A或VM還必須符合下述條件：液壓缸

（8-1）

液壓馬達(dá)式中，qmin為節(jié)流閥或調(diào)速閥、變量泵的最小穩(wěn)定流量，由產(chǎn)品性能表查出。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)圖8-8執(zhí)行元件的工況圖液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的工況圖是在液壓執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)參數(shù)確定之后，根據(jù)主機(jī)工作循環(huán)，算出不同階段中的實(shí)際工作壓力、流量和功率之后作出的，見(jiàn)圖8-8。

工況圖顯示液壓系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)整個(gè)工作循環(huán)時(shí)三個(gè)參數(shù)的變化情況。

當(dāng)系統(tǒng)中有多個(gè)液壓執(zhí)行元件時(shí)，其工況圖應(yīng)是各個(gè)執(zhí)行元件工況圖的綜合。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)液壓執(zhí)行元件的工況圖是選擇系統(tǒng)中其他液壓元件和液壓基本回路的依據(jù)，也是擬定液壓系統(tǒng)方案的依據(jù)，這是因?yàn)椋?）工況圖中的最大壓力和最大流量直接影響著液壓泵和各種控制閥等液壓元件的最大工作壓力和最大工作流量。2）工況圖中不同階段內(nèi)壓力和流量的變化情況決定著液壓回路和油源形式的合理選用。3）工況圖所確定的液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的量值反映著原來(lái)設(shè)計(jì)參數(shù)的合理性，為主參數(shù)的修改或最后認(rèn)定提供了依據(jù)。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)Part8.2.5

液壓執(zhí)行元件的設(shè)計(jì)計(jì)算與選用1.液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算

液壓缸的主要技術(shù)參數(shù)及所需流量計(jì)算公式見(jiàn)表8-9，計(jì)算公式中所需數(shù)據(jù)分別見(jiàn)表8-3和表8-10。液壓缸空載起動(dòng)壓力及效率見(jiàn)表8-10。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)表8-9液壓缸的主要技術(shù)參數(shù)及理論流量計(jì)算公式類型圖液壓缸的幾何參數(shù)A1、A2液壓缸最大理論流量qmax備注單活塞桿缸p1=(F+p2A2+pminA1)/A1A2=F/[(p1-pmin)φ-p2]p1=[(F/ηm)+p2A2]/A1A2=F/[ηm(p1-p2)]A1=φA2qmax=A1vmaxF——缸的最大外負(fù)載p1——缸最大工作壓力p2——缸的背壓見(jiàn)表8-3pmin——缸空載起動(dòng)壓力見(jiàn)表8-10ηm——缸的機(jī)械效率，見(jiàn)表8-10φ——缸往返速比(差動(dòng)連接時(shí)φ=A1/A2）A1——缸無(wú)桿腔有效面積A2——缸有桿腔有效面積p1=(F+p2A1+pminA2)/A2A2=F/[(p1-pmin-p2φ)]p1=[(F/ηm)+p2A1]/A2A2=F/[ηm(p1-p2φ)]A1=φA2qmax=A2vmax單活塞桿缸差動(dòng)：p1=(F+pminA2)/(A1-A2)A2=F/[(p1-(φ-1)-pmin]p1=F/[ηm(A1-A2)]A2=F/[ηm

p1(φ-1)]qmax=(A1–A2)vmax雙活塞桿缸p1=(F/A2)+p2+pminA2=F/(p1-p2-pmin)p1=(F/A2ηm)+p2A2=F/[ηm(p1-p2)]A1=A2qmax=A2vmaxSchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)表8-10液壓缸空載起動(dòng)壓力及效率活塞密封圈形式pmin/MPaηmO、L、U、X、Y0.30.96V0.50.94活塞環(huán)密封0.10.985注：活塞桿密封圈也采用V形時(shí)，表中值要增大50%SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)2.液壓馬達(dá)的計(jì)算與選擇

液壓馬達(dá)的排量:V=2πT/（p1-p2）ηm

（8-2）式中

T——液壓馬達(dá)外負(fù)載轉(zhuǎn)矩；

p1——液壓馬達(dá)最高工作壓力；

p2——液壓馬達(dá)的背壓，由表8-3查得；

ηm——液壓馬達(dá)的機(jī)械效率，葉片馬達(dá)取0.80~0.90；齒輪馬達(dá)取0.85~0.95；軸向柱塞馬達(dá)取0.92~0.99低速馬達(dá)取0.93~0.96。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)液壓馬達(dá)最大理論流量:

qmax=Vnmax

（8-3）式中

V——液壓馬達(dá)的排量；

nmax——液壓馬達(dá)的最高轉(zhuǎn)速。由以上計(jì)算所得的液壓缸活塞直徑D、活塞桿直徑d，液壓馬達(dá)的排量V都需要按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)圓整成標(biāo)準(zhǔn)值。然后，液壓缸可按D、d、L（活塞行程）和工作壓力選擇標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品或定做；而液壓馬達(dá)則可根據(jù)其工作壓力、轉(zhuǎn)速和排量選擇合適的液壓馬達(dá)產(chǎn)品。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)Part8.2.6

液壓能源裝置設(shè)計(jì)液壓能源裝置是液壓系統(tǒng)的重要組成部分。通常有兩種形式：一種是液壓裝置與主機(jī)分離的液壓泵站；一種是液壓裝置與主機(jī)合為一體的液壓泵組（包括單個(gè)液壓泵）。1.液壓泵站的類型及其組件的選擇

液壓泵站的類型如表8-11所示。上置式液壓泵站（見(jiàn)圖8-9）結(jié)構(gòu)緊湊，占地小，被廣泛應(yīng)用于中、小功率液壓系統(tǒng)中。

非上置式液壓泵站（見(jiàn)圖8-10）的液壓泵組置于油箱液面以下，有效地改善了液壓泵的吸入性能，且裝置高度低，便于維修，適用于功率較大的液壓系統(tǒng)。上置式與非上置式液壓泵站的比較見(jiàn)表8-12。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)表8-11液壓泵站的類型SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)圖8-9上置式液壓泵站a）立式液壓泵站1—電動(dòng)機(jī)2—聯(lián)軸器3—油箱4—液壓泵b）臥式液壓泵站1—油箱2—電動(dòng)機(jī)3—液壓泵SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)圖8-10整體式液壓泵站a）旁置式b）下置式1—油箱2—電動(dòng)機(jī)3—液壓泵4—過(guò)濾器SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)表8-12上置式與非上置式液壓泵站的比較項(xiàng)目上置立式上置臥式非上置式振動(dòng)較大小占地面積小較大清洗油箱較麻煩容易液壓泵工作條件泵浸在油中，吸油條件好噪聲低，泵的散熱條件差，維修不方便一般好對(duì)液壓泵安裝的要求泵與電動(dòng)機(jī)有同軸度要求1.泵與電動(dòng)機(jī)有同軸度要求2.應(yīng)考慮液壓泵的吸油高度3.吸油管與泵的聯(lián)接處密封要求嚴(yán)格1.泵與電動(dòng)機(jī)有同軸度要求2.吸油管與泵的聯(lián)接處密封要求嚴(yán)格應(yīng)用中、小型液壓泵站中、小型液壓泵站較大型液壓泵站SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)柜式液壓泵站是將液壓泵組和油箱整體置于封閉的柜體內(nèi)。這種液壓泵站一般都將顯示儀表和電控按鈕布置在面板上，外形整齊美觀；又因液壓泵體被封閉在柜體內(nèi)，故不易受外界污染，但維修不大方便，熱散條件較差，且一般需設(shè)有冷卻裝置。另外，在工作時(shí)液壓泵和管道的振動(dòng)會(huì)引起柜體和面板的振動(dòng)，噪聲很大。因此，通常僅被應(yīng)用于中、小功率的系統(tǒng)。就液壓泵站的規(guī)模而言，單機(jī)型液壓泵站規(guī)模較小，通常將控制閥組一并置于油箱面板上，組成較完整的液壓系統(tǒng)總成，這種液壓泵站應(yīng)用較廣。機(jī)組型液壓泵站是一個(gè)或多個(gè)控制閥組集中安裝在一個(gè)或幾個(gè)專用閥臺(tái)上，然后兩端與液壓泵組和液壓執(zhí)行元件相連接，這種液壓泵站適用于中等規(guī)模的液壓系統(tǒng)中。中央型液壓泵站常被安置在地下室內(nèi)，以利于安裝配管、降低噪聲，保持穩(wěn)定的環(huán)境溫度和清潔度，這種液壓泵站規(guī)模最大，適用于大型液壓系統(tǒng)，如軋鋼設(shè)備的液壓系統(tǒng)中。根據(jù)上述分析，按系統(tǒng)的工作特點(diǎn)選擇合適的液壓泵站類型。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)液壓泵站組件的選擇

液壓泵站一般由液壓泵組、油箱組件、過(guò)濾器組件、蓄能器組件和溫控組件等組成。應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需要，經(jīng)深入分析計(jì)算后加以選擇、組合。液壓泵組由液壓泵、原動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、底座及管路附件等組成，輸出所需壓力和流量的工作介質(zhì)。油箱組件由油箱、面板、空氣過(guò)濾器、液位顯示器等組成，用以儲(chǔ)存系統(tǒng)所需的工作介質(zhì)，散發(fā)系統(tǒng)工作時(shí)產(chǎn)生的一部分熱量，分離介質(zhì)中的氣體并沉淀污物。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)過(guò)濾器組件是保持工作介質(zhì)清潔度必備的輔件，可根據(jù)系統(tǒng)介質(zhì)清潔度的不同要求，設(shè)置不同等級(jí)的粗過(guò)濾器、精過(guò)濾器。蓄能器組件通常由蓄能器、控制裝置、支承臺(tái)架等部件組成。它可用于儲(chǔ)存能量、吸收流量脈動(dòng)、緩和壓力沖擊，故應(yīng)按系統(tǒng)的需求而設(shè)置，并計(jì)算其合理的容量（見(jiàn)第二章第四節(jié)），然后選用之。溫控組件由傳感器和溫控儀組成。當(dāng)液壓系統(tǒng)自身的熱平衡不能使工作介質(zhì)處于合適的溫度范圍內(nèi)時(shí)，應(yīng)設(shè)置溫控組件，以控制加熱器和冷卻器，使介質(zhì)溫度始終工作在設(shè)定的范圍內(nèi)。根據(jù)主機(jī)的要求、工作條件和環(huán)境條件，設(shè)計(jì)出與工況相適應(yīng)的液壓泵站方案后，就可計(jì)算液壓泵站中主要元件的工作參數(shù)。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)2.液壓泵的計(jì)算與選擇

（8-4）液壓泵的最大工作壓力pp

為：式中p——液壓執(zhí)行元件工作腔的最大工作壓力：ΣΔp——從液壓泵出口到液壓執(zhí)行元件入口處的總管路損失；ΣΔp=ΣΔpλ+ΣΔpζ+ΣΔpVΣΔpλ——進(jìn)油路上管中的總沿程損失；ΣΔpζ——進(jìn)油路上管路的總局部損失；ΣΔpV——進(jìn)油路上閥的總壓力損失。ΣΔp的準(zhǔn)確計(jì)算須在選定液壓元件并繪制出管路布置圖后才能進(jìn)行。初算時(shí)，可按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選?。寒?dāng)管路簡(jiǎn)單或有節(jié)流閥調(diào)速時(shí)，取ΣΔp=0.2~0.5MPa；當(dāng)管路復(fù)雜或有調(diào)速閥調(diào)速時(shí)，取ΣΔp=0.5~1.5MPa。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)單個(gè)液壓泵和單個(gè)液壓執(zhí)行元件的系統(tǒng)（8-5）式中qp——液壓泵的流量；KL——考慮系統(tǒng)泄漏和溢流閥保持最小溢流量的系數(shù)，通常取KL=1.1~1.3；qmax——液壓執(zhí)行元件所需最大流量：對(duì)于液壓缸，qmax=Avmax，其中A為液壓缸有效工作面積，vmax為液壓缸最大輸出速度；對(duì)于液壓馬達(dá)，qmax=Vnmax，其中V為液壓馬達(dá)排量

nmax為液壓馬達(dá)最大輸出轉(zhuǎn)速。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)單個(gè)液壓泵和多個(gè)液壓執(zhí)行元件的系統(tǒng)（8-6）式中

（Σqi）max——多個(gè)液壓執(zhí)行元件同時(shí)工作時(shí)所需的最大流量。該值可從液壓執(zhí)行元件工況圖中查得。差動(dòng)回路系統(tǒng)（8-7）式中

Ad——液壓缸活塞桿面積。

SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)采用蓄能器作輔助能源的系統(tǒng)（8-8）式中Vi——每個(gè)液壓執(zhí)行元件在一個(gè)工作周期中總耗液量；

T——系統(tǒng)工作周期；

n——液壓執(zhí)行元件數(shù)量。根據(jù)液壓泵的最大工作壓力pp選擇液壓泵的類型，根據(jù)液壓泵的流量確定液壓泵的規(guī)格。在參照產(chǎn)品樣本或技術(shù)手冊(cè)選取液壓泵時(shí)，泵的額定壓力應(yīng)選得比上述最大工作壓力pp高20%~60%，以留有壓力儲(chǔ)備；額定流量則只須選得滿足上述最大流量qmax需要即可。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)液壓泵在額定壓力和額定流量下工作時(shí)，其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率一般可以直接從產(chǎn)品樣本或技術(shù)手冊(cè)中查到，但其數(shù)值在實(shí)際使用中往往偏大。因此，也可以根據(jù)具體工況用下述方法計(jì)算出來(lái)。當(dāng)液壓執(zhí)行元件的工況圖曲線比較平穩(wěn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)功率：（8-9）式中Δpp——液壓泵的進(jìn)、出口壓力之差，對(duì)于開(kāi)式系統(tǒng)即為液壓泵的最大工作壓力pp；

qp——液壓泵的實(shí)際流量；

ηp——液壓泵的總效率。初算時(shí)，可按表8-13選取。8-13液壓泵的總效率液壓泵類型齒輪泵葉片泵柱塞泵螺桿泵總效率0.6~0.70.6~0.750.8~0.850.65~0.8SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)當(dāng)液壓執(zhí)行元件的工況圖曲線變化較大時(shí)，電動(dòng)機(jī)功率：（8-10）式中Pi——整個(gè)工作周期中第i動(dòng)作階段內(nèi)所需的功率；ti——整個(gè)工作周期中第i動(dòng)作所需的時(shí)間；n——整個(gè)工作周期中需用功率的階段數(shù)。按式（8-10）計(jì)算得到電動(dòng)機(jī)功率后，還應(yīng)驗(yàn)算每個(gè)階段內(nèi)電動(dòng)機(jī)的超載量是否在允許范圍內(nèi)。一般電動(dòng)機(jī)允許的短期超載量為25%。限壓式變量葉片泵驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率Pp可按液壓泵的流量—壓力特性曲線拐點(diǎn)處的流量qc和壓力pc計(jì)算。一般情況下，可以qc=qn和pc=0.8pp代入式（8-9）得到。qn和pp分別變量泵的額定流量和最大工作壓力。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)3.油箱的設(shè)計(jì)與計(jì)算

油箱容積的計(jì)算

初步設(shè)計(jì)時(shí)，油箱的有效容積可按經(jīng)驗(yàn)公式（2-19）確定；或根據(jù)油箱允許的溫升和系統(tǒng)的功率，利用圖2-28所示的圖表查得。（2-19）圖2-28

油箱容量確定圖油箱設(shè)計(jì)完成后，還應(yīng)按散熱要求驗(yàn)算油箱的容積。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)油箱設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

1）吸油管和回油管間的距離應(yīng)盡量遠(yuǎn)，兩管之間應(yīng)設(shè)置隔板，以增加油液循環(huán)的距離，使油液有足夠的時(shí)間分離氣泡，消散熱量。隔板的高度約為油箱內(nèi)最低油面高度的2/3。吸油管離油箱底距離大于吸油管直徑D的2倍，距油箱壁不小于3D。回油箱的管端切成45°，且面向箱壁。2）為防止油液被污染，油箱上各蓋板、管口處都要妥善密封。注油器上要加過(guò)濾網(wǎng)。通氣孔上須裝空氣濾清器，其容量至少應(yīng)為液壓泵額定流量的2倍。3）為了易于散熱和便于對(duì)油箱進(jìn)行搬移和維護(hù)保養(yǎng)，箱底離地至少應(yīng)在150mm以上。箱底應(yīng)適當(dāng)傾斜，在最低部位處設(shè)置堵塞或放油閥，以便排放污油。箱體上注油口應(yīng)設(shè)在便于操作的地方，在其近旁設(shè)置液位計(jì)。過(guò)濾器的安裝位置應(yīng)便于裝卸，油箱應(yīng)便于清洗。4）油箱中如要安裝熱交換器，必須考慮好它的安裝位置，以及測(cè)溫、控制等措施。5）分離式油箱用鋼板焊成。鋼板厚度視油箱容量而定，建議100L容量的油箱取1.5mm，400L以下的取3mm，400L以上的取6mm。箱底厚度應(yīng)大于箱壁，箱蓋厚度應(yīng)為箱壁的4倍。當(dāng)液壓泵、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)以及其他液壓件都要裝在油箱上時(shí)，箱蓋要相應(yīng)加厚。大容量的油箱要加焊角板、肋條，以增加剛性。6）油箱內(nèi)壁應(yīng)涂耐油防銹涂料。外壁如涂上一層極薄的黑漆（不超過(guò)0.025mm厚），會(huì)有很好的輻射散熱效果。鑄造的油箱內(nèi)壁一般僅噴砂處理，不涂漆。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)4.過(guò)濾器的選擇

選擇過(guò)濾器時(shí)，主要考慮過(guò)濾器的通流能力、過(guò)濾精度和承壓能力。

過(guò)濾器的通流能力，一般應(yīng)為液壓泵流量的兩倍以上。

過(guò)濾器的過(guò)濾精度，主要取決于液壓系統(tǒng)所用元件的類型、系統(tǒng)工作壓力的高低以及過(guò)濾器的安裝位置。

過(guò)濾器的承壓能力與過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)形式、濾心材質(zhì)等有關(guān)。

SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)表8-14液壓元件的過(guò)濾精度要求（單位：μm

）元件類型過(guò)濾精度元件類型過(guò)濾精度齒輪泵、齒輪馬達(dá)葉片泵、葉片馬達(dá)柱塞泵、柱塞馬達(dá)液壓缸溢流閥5030205010~15調(diào)速閥比例閥低增益伺服閥高增益伺服閥10~1510105表8-15液壓系統(tǒng)壓力對(duì)過(guò)濾精度要求（單位：μm）系統(tǒng)壓力/MPa一般系統(tǒng)伺服系統(tǒng)<414~35>3521過(guò)濾精度20~5010~25<10<5表8-16安裝部位對(duì)過(guò)濾精度要求（單位：μm）安裝部位液壓泵吸入口壓力管路回油管路低壓中低壓中高壓高壓過(guò)濾精度80~12030~5020~4015~2510~1550~100SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)過(guò)濾器的尺寸與通過(guò)流量有著對(duì)應(yīng)關(guān)系。目前一般用名義流量表征過(guò)濾器的尺寸。ISO13727（草案）規(guī)定，名義流量是在油液粘度為32mm2/s、濾心過(guò)濾精度25μm（β25≥75），以及給定壓差條件下通過(guò)流量。因此，在選擇過(guò)濾器尺寸時(shí)，需要考慮實(shí)際工作介質(zhì)的粘度，所選濾心的過(guò)濾精度，以及濾心的極限壓差等因素。選擇過(guò)濾器尺寸的步驟如下：

1）確定過(guò)濾器的實(shí)際流量。2）按式（8-11）將實(shí)際流量qv換算成標(biāo)準(zhǔn)粘度下的流量qvs（8-11）SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)式中kv——粘度變換系數(shù)。（8-11）v和v’分別為實(shí)際工作介質(zhì)的粘度和試驗(yàn)介質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)粘度（一般為32mm2/s）。3）根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)粘度下的流量值、過(guò)濾精度以及給定的極限壓差，從產(chǎn)品的壓差流量特性曲線確定所需過(guò)濾器的尺寸。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)此外，選用過(guò)濾器時(shí)還應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：1）過(guò)濾器應(yīng)能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持足夠的通流能力，適當(dāng)增大過(guò)濾器的尺寸；2）濾心有足夠的強(qiáng)度，不因液壓作用而損壞；3）濾心抗腐性好，能在規(guī)定溫度下持久工作；4）當(dāng)過(guò)濾器通流能力過(guò)低時(shí)，能自動(dòng)顯示或報(bào)警；5）濾心清洗和更換方便。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)5.液壓輔件的計(jì)算與選用

熱交換器的計(jì)算與選用如果經(jīng)驗(yàn)算，液壓系統(tǒng)依靠油箱、管道等自然冷卻不能使油溫控制在工作所要求的范圍時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置冷卻器。冷卻器的散熱面積可按式（8-27）算得。然后，根據(jù)所需之散熱面積查閱有關(guān)技術(shù)手冊(cè)或產(chǎn)品樣本選擇其形式。管件的計(jì)算與選用油管的內(nèi)徑和壁厚按式（2-30）和式（2-31）計(jì)算后，根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)圓整后選取。管接頭的名義尺寸與油管相同，其規(guī)格和品種可查閱有關(guān)技術(shù)手冊(cè)或產(chǎn)品樣本得到。若因環(huán)境溫度過(guò)低而不能起動(dòng)液壓泵或液壓系統(tǒng)無(wú)法正常工作時(shí)，須安裝加熱器。加熱器可設(shè)在油箱內(nèi)，也可串聯(lián)在油路上。加熱所需的功率應(yīng)按照系統(tǒng)油液的面積、工作溫度與環(huán)境溫度之差、加熱時(shí)間等進(jìn)行計(jì)算。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)Part8.2.7

液壓控制元件選用與設(shè)計(jì)一個(gè)設(shè)計(jì)得好的液壓系統(tǒng)應(yīng)盡可能多地由標(biāo)準(zhǔn)液壓控制元件組成，使自行設(shè)計(jì)的專用液壓控制元件減少到最低限度。但是，有時(shí)因某種特殊需要，必須自行設(shè)計(jì)專用液壓控制元件時(shí)，可參閱有關(guān)液壓元件設(shè)計(jì)的書籍或資料。這里主要介紹液壓控制元件的選用。選擇液壓控制元件的主要依據(jù)和應(yīng)考慮的問(wèn)題見(jiàn)表8-17。其中最大流量必要時(shí)允許短期超過(guò)額定流量的20%，否則會(huì)引起發(fā)熱、噪聲、壓力損失等增大和閥性能的下降。

選擇閥時(shí)還應(yīng)注意下列的問(wèn)題：結(jié)構(gòu)形式、特性、壓力等級(jí)、連接方式、集成方式及操縱方式等。

SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)表8-17選擇液壓控制元件的主要依據(jù)和應(yīng)考慮的問(wèn)題液壓控制元件主要依據(jù)應(yīng)考慮的問(wèn)題壓力控制閥閥所在油路的最大工作壓力和通過(guò)該閥的最大實(shí)際流量壓力調(diào)節(jié)范圍，流量變化范圍，所要求的壓力靈敏度和平穩(wěn)性等流量控制閥流量調(diào)節(jié)范圍，流量一壓力特性，最小穩(wěn)定流量，壓力與溫度的補(bǔ)償要求，對(duì)工作介質(zhì)清潔度的要求，閥進(jìn)出口壓差的大小以及閥的內(nèi)泄漏大小等方向控制閥性能特點(diǎn)，換向頻率，響應(yīng)時(shí)間，閥口壓力損失的大小以及閥的內(nèi)泄漏大小等SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)1.溢流閥的選擇

直動(dòng)式溢流閥的響應(yīng)快，一般宜作制動(dòng)閥、安全閥用；先導(dǎo)式溢流閥的啟閉特性好，宜作調(diào)壓閥、背壓閥用。二級(jí)同心的先導(dǎo)式溢流閥的泄漏量比三級(jí)同心的要小，故在保壓回路中常被選用。先導(dǎo)式溢流閥的最低調(diào)定壓力一般只能在0.5~1MPa范圍內(nèi)。溢流閥的流量應(yīng)按液壓泵的最大流量選取，并應(yīng)注意其允許的最小穩(wěn)定流量，一般來(lái)說(shuō)，最小穩(wěn)定流量為額定流量的15%以上。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)2.流量閥的選擇

一般中、低壓流量閥的最小穩(wěn)定流量為50~100mL/min；高壓流量閥為2.5~20L/min。流量閥的進(jìn)出口需要有一定的壓差，高精度流量控制閥約需1MPa的壓差。

要求工作介質(zhì)溫度變化對(duì)液壓執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度影響小的系統(tǒng)，可選用溫度補(bǔ)償型調(diào)速閥。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)3.換向閥的選擇

（1）按通過(guò)閥的流量來(lái)選擇結(jié)構(gòu)形式，一般來(lái)說(shuō)，流量在190L/min以上時(shí)宜用插裝閥；190L/min以下時(shí)可采用滑閥型換向閥。70L/min以下時(shí)可用電磁換向閥，否則需用電液換向閥。（2）按換向性能等來(lái)選擇電磁鐵類型直流濕式電磁鐵壽命長(zhǎng)，可靠性高，故應(yīng)盡可能選用直流濕式電磁換向閥。在某些特殊場(chǎng)合，還要選用安全防爆型、耐壓防爆型、無(wú)沖擊型以及節(jié)能型等電磁鐵。（3）按系統(tǒng)要求來(lái)選擇滑閥機(jī)能換向閥的滑閥機(jī)能及其性能特點(diǎn)見(jiàn)表4-7~表4-9。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)4.單向閥及液控單向閥的選擇

應(yīng)選擇開(kāi)啟壓力小的單向閥；開(kāi)啟壓力較大（0.3~0.5MPa）的單向閥可作背壓閥用。外泄式液控單向閥與內(nèi)泄式相比，其控制壓力低，工作可靠，選用時(shí)可優(yōu)先考慮。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)Part8.2.8

液壓系統(tǒng)密封裝置選用與設(shè)計(jì)在液壓傳動(dòng)中，液壓元件和系統(tǒng)的密封裝置用來(lái)防止工作介質(zhì)的泄漏及外界灰塵和異物的侵入。工作介質(zhì)的泄漏會(huì)給液壓系統(tǒng)帶來(lái)調(diào)壓不高、效率下降及污染環(huán)境等諸多問(wèn)題，從而損壞液壓技術(shù)的聲譽(yù)；外界灰塵和異物的侵入則造成對(duì)液壓系統(tǒng)的污染，是導(dǎo)致系統(tǒng)工作故障的主要原因。所以，在液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須正確設(shè)計(jì)和合理選用密封裝置和密封元件，以提高液壓系統(tǒng)的工作性能和使用壽命。影響密封性能的因素

密封性能的好壞與很多因素有關(guān)，下面列舉其主要方面：1）密封裝置的結(jié)構(gòu)與形式。2）密封部位的表面加工質(zhì)量與密封間隙的大小。3）密封與接合面的裝配質(zhì)量與偏心程度。4）工作介質(zhì)的種類、特性和粘度。5）工作溫度與工作壓力。6）密封接合面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)密封裝置的設(shè)計(jì)要點(diǎn)1）密封性能良好，并能隨著工作壓力的增大自動(dòng)提高其密封性能。2）所選用的密封件應(yīng)特性穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)。3）動(dòng)密封裝置的動(dòng)、靜摩擦因數(shù)要小而穩(wěn)定，且耐磨。4）工藝性好，維修方便，價(jià)格低廉?；疽?/p>

設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1）明確密封裝置的使用條件和工作要求，如負(fù)載情況、壓力高低、速度大小及其變化范圍、使用溫度、環(huán)境條件及對(duì)密封性能的具體要求等。2）根據(jù)密封裝置的使用條件和工作要求，正確選用或設(shè)計(jì)密封結(jié)構(gòu)并合理選擇密封件。3）根據(jù)工作介質(zhì)的種類，合理選用密封材料。4）對(duì)于在塵埃嚴(yán)重的環(huán)境中使用的密封裝置，還應(yīng)選用或設(shè)計(jì)與主密封相適應(yīng)的防塵裝置。5）所設(shè)計(jì)的密封裝置應(yīng)盡可能符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定并選用標(biāo)準(zhǔn)密封件。密封裝置及密封件的選用和設(shè)計(jì)見(jiàn)第五章。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)Part8.2.9

液壓系統(tǒng)性能估算目的：評(píng)估設(shè)計(jì)質(zhì)量，或從幾種方案中評(píng)選最佳設(shè)計(jì)方案。內(nèi)容：系統(tǒng)壓力損失、系統(tǒng)效率、系統(tǒng)發(fā)熱與溫升、液壓沖擊等。

對(duì)于要求高的系統(tǒng)，還要進(jìn)行動(dòng)態(tài)性能驗(yàn)算或計(jì)算機(jī)仿真。目前對(duì)于大多數(shù)液壓系統(tǒng)，通常只是采用一些簡(jiǎn)化公式進(jìn)行近似估算，以便定性地說(shuō)明情況。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)1.系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算

液壓系統(tǒng)壓力損失包括管道內(nèi)的沿程損失和局部損失以及閥類元件的局部損失三項(xiàng)。

計(jì)算系統(tǒng)壓力損失時(shí)，不同的工作階段要分開(kāi)來(lái)計(jì)算。回油路上的壓力損失要折算到進(jìn)油路上去。

某一工作階段液壓系統(tǒng)總的壓力損失為

：（8-13）SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)式中ΣΔp1——系統(tǒng)進(jìn)油路的總壓力損失，即ΣΔp1λ——進(jìn)油路總的沿程損失；ΣΔp1ζ——進(jìn)油路總的局部損失；ΣΔp1v——進(jìn)油路上閥的總損失，即Δpn——閥的額定壓力損失，由產(chǎn)品樣本中查到；qn——閥的額定流量；q——通過(guò)閥的實(shí)際流量。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)ΣΔp2——系統(tǒng)回油路的總壓力損失，即ΣΔp2λ——回油路總的沿程損失；ΣΔp2ζ——回油路總的局部損失；ΣΔp2v——回油路上閥的總損失，計(jì)算方法同進(jìn)油路；

A1——液壓缸進(jìn)油腔有效工作面積；

A2——液壓缸回油腔有效工作面積。由此得出液壓系統(tǒng)的調(diào)整壓力（即泵的出口壓力）pT應(yīng)為（8-14）式中p1——液壓缸工作腔壓力。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)2.系統(tǒng)總效率估算

液壓系統(tǒng)的總效率η與液壓泵的效率ηp、回路效率ηc及液壓執(zhí)行元件的效率ηm有關(guān)，其計(jì)算式為液壓系統(tǒng)的總效率η

=

ηp

ηc

ηm（8—15）回路效率ηc

（8-16）式中Σp1q1——同時(shí)動(dòng)作的液壓執(zhí)行元件的工作壓力與輸入流量乘積之總和；

Σppqp——同時(shí)供液的液壓泵的工作壓力與輸出流量乘積之總和。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)在一個(gè)工作循環(huán)周期內(nèi)的平均回路效率ηc（8-17）式中

ηci——各個(gè)工作階段的回路效率；

ti——各個(gè)工作階段的持續(xù)時(shí)間；

T——整個(gè)工作循環(huán)的周期。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)3.系統(tǒng)發(fā)熱與溫升估算

液壓系統(tǒng)的各種能量損失都將轉(zhuǎn)化為熱量，使系統(tǒng)工作溫度升高，從而產(chǎn)生一系列不利影響。系統(tǒng)中的發(fā)熱功率主要來(lái)自于液壓泵、液壓執(zhí)行元件和溢流閥等功率損失。管路的功率損失一般較小，通?？梢院雎圆挥?jì)。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)熱功率計(jì)算方法之一液壓泵的功率損失ΔPp

（8-18）式中Pp——液壓泵的輸入功率；

ηp——液壓泵的總效率。液壓執(zhí)行元的功率損失

ΔPm

式中Pm——液壓執(zhí)行元件的輸入功率；

ηm——液壓執(zhí)行元件的總效率。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)溢流閥的功率損失

ΔPy式中py——溢流閥的調(diào)定壓力；

qy——溢流閥的溢流量。（8-19）系統(tǒng)的總發(fā)熱功率ΔP（8-20）SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)熱功率計(jì)算方法之二對(duì)于回路復(fù)雜的系統(tǒng)，功率損失的環(huán)節(jié)很多，按上述方法計(jì)算較煩瑣，系統(tǒng)的總發(fā)熱功率ΔP通常采用以下簡(jiǎn)化方法進(jìn)行估算。（8-21）（8-22）式中Pp——液壓泵的輸入功率；

Pe——液壓執(zhí)行元件的有效功率；

ηp——液壓泵的效率；

ηc——液壓回路的效率；

ηm——液壓執(zhí)行元件的效率；

η——液壓系統(tǒng)的總效率。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的散熱功率

液壓系統(tǒng)中產(chǎn)生的熱量，一部分使工作介質(zhì)的溫度升高；一部分經(jīng)冷卻表面散發(fā)到周圍空氣中去。因管路的散熱量與其發(fā)熱量基本持平。所以，一般認(rèn)為系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量全部由油箱表面散發(fā)。（8-23）系統(tǒng)的散熱功率

式中ΔP0——系統(tǒng)的散熱功率，單位為kW；

K——油箱散熱系數(shù)，單位為W/(m2·℃)見(jiàn)表8-18；

A——油箱散熱面積，單位為m2；

t1——系統(tǒng)中工作介質(zhì)的溫度，單位為℃；

t2——環(huán)境溫度，單位為℃。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的溫升

當(dāng)系統(tǒng)的發(fā)熱功率ΔP等于系統(tǒng)的散熱功率ΔP0時(shí)，即達(dá)到平衡。此時(shí)，系統(tǒng)的溫升Δt為（8-24）式中符號(hào)意義同前，Δt=t1-t2。表8-19給出各種機(jī)械允許的溫升值。當(dāng)按上式計(jì)算出的系統(tǒng)溫升超過(guò)表中數(shù)值時(shí)，就要設(shè)法增大油箱散熱面積或增設(shè)冷卻裝置。SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)表8-19各種機(jī)械的允許溫升（單位：℃）設(shè)備類型正常工作溫度最高允許溫度油和油箱允許溫升數(shù)控機(jī)床30~5055~70≤25一般機(jī)床30~5555~70≤30~35船舶30~6080~90≤35~40機(jī)車車輛40~6070~80冶金機(jī)械、液壓機(jī)40~7060~90工程機(jī)械、礦山機(jī)械50~8070~90表8-18油箱散熱系數(shù)（單位：W/（m2·℃）散熱條件散熱系數(shù)散熱條件散熱系數(shù)通風(fēng)很差8~9風(fēng)扇冷卻23通風(fēng)良好15~17.5循環(huán)水冷卻110~175SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓與氣壓傳動(dòng)散熱面積計(jì)算

（8-25）由式（8-24）可計(jì)算油箱散熱面積A為當(dāng)油箱三個(gè)邊的尺寸比例在1∶1∶1到1∶2∶3之間、液面高度為油箱高度的80%、且油箱通風(fēng)情況良好時(shí)，油箱散熱面積A（單位為m2）還可用下式估算（8-26）式中V——油箱有效