液压与气压传动8

1、School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 8.18.1 8.2 8.2 8.3 8.3 8.48.4 School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 学习典型液气压系统设计实例；学习典型液气压系统设计实例；掌握液气压系统设计的一般步骤、注意事项、设计计掌握液气压系统设计的一般步骤、注意事项、设计计算方法；算方法；了解可编程序控制器在气动系统中的应用。了解可编程序控制器在气动系统中的应用。多气缸单往复程序控制系统的设计；多气缸单往复程序控制系统的设计；信号信号动作（动作（）状

2、态线图的画法；）状态线图的画法；根据根据状态线图判别障碍信号并消除之；状态线图判别障碍信号并消除之；多气缸多往复程序控制系统的设计；多气缸多往复程序控制系统的设计；气动系统中的常用电气电路。气动系统中的常用电气电路。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 液压与气动系统有液压与气动系统有和和之分，这里之分，这里所说的所说的则是指则是指的设计。的设计。 从从或或上看：上看：以传递动力为主，追求传动特性的完：以传递动力为主，追求传动特性的完善，其执行元件用来驱动主机的某个部件善，其执行元件用来驱动主机的某个部件 。：以实施控制为主，

3、追求控制特性的完：以实施控制为主，追求控制特性的完善，其执行元件用来驱动某个控制元件的操纵装置善，其执行元件用来驱动某个控制元件的操纵装置（例如液压泵、液压马达的变量机构、控制阀的阀（例如液压泵、液压马达的变量机构、控制阀的阀心等）。心等）。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院：系统的设计除应满足：系统的设计除应满足外，还必须符合外，还必须符合、等等及及这这一一。：可以是：可以是，也可以是也可以是。前者着。前者着眼于眼于，后者着眼于，后者着眼于；实际的设计工作则常；实际的设计工作则常常是这两观点常是这两观点，视具体要求不同而，

4、视具体要求不同而有所侧重。有所侧重。 School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院与与是是的，两者往往的，两者往往，。 液压传动系统的设计迄今仍液压传动系统的设计迄今仍，常常，常常随着系统的繁简、借鉴的多寡、设计人员经验的不同而在具随着系统的繁简、借鉴的多寡、设计人员经验的不同而在具体做法上有所差异。体做法上有所差异。 School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院液压传动系统的液压传动系统的一般设计流程一般设计流程实际设计工作中，实际设计工作中，大体上可按大体上可按所示的内容

5、和流程所示的内容和流程来进行。这里除了来进行。这里除了最后一项外全部属最后一项外全部属于于的范围。的范围。这些步骤是这些步骤是的，常须的，常须，并经，并经才能逐步完成。才能逐步完成。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院Part 8.2.1 1. 1. 液压系统使用要求液压系统使用要求 。因。因此设计开始，首先必须搞清下列问题：此设计开始，首先必须搞清下列问题：主机的用途、总体布局、主要结构、技术参数与性能要主机的用途、总体布局、主要结构、技术参数与性能要求。求。主机对液压装置在位置布置和空间尺寸以及质量上的限主机对液压装置在位

6、置布置和空间尺寸以及质量上的限制。制。主机的工艺流程或工作循环、作业环境等。主机的工艺流程或工作循环、作业环境等。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 液压系统应完成的动作，液压执行元件的运动方式（移液压系统应完成的动作，液压执行元件的运动方式（移 动、转动或摆动）及其工作范围。动、转动或摆动）及其工作范围。液压执行元件的负载大小及负载性质，运动速度的大小液压执行元件的负载大小及负载性质，运动速度的大小 及其变化范围。及其变化范围。液压执行元件的动作顺序及联锁关系，各动作的同步要液压执行元件的动作顺序及联锁关系，各动作的同步要

7、 求及同步精度。求及同步精度。对液压系统工作性能的要求，如运动平稳性、定位精对液压系统工作性能的要求，如运动平稳性、定位精 度、转换精度、自动化程度、工作效率、温升、振动、度、转换精度、自动化程度、工作效率、温升、振动、 冲击与噪声、安全性与可靠性等。冲击与噪声、安全性与可靠性等。对液压系统的工作方式及控制方式的要求。对液压系统的工作方式及控制方式的要求。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 周围介质、环境温度、湿度大小、风砂与尘埃情况、外周围介质、环境温度、湿度大小、风砂与尘埃情况、外 界冲击振动等。界冲击振动等。防火与防爆

8、要求。防火与防爆要求。 School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院2. 2. 负载特性分析负载特性分析 是拟定液压系统方案、选择或设计液压元件的是拟定液压系统方案、选择或设计液压元件的依据。依据。：和和两部分。两部分。 液压系统承受的负载可液压系统承受的负载可，可，可，也可以，也可以。当用理论分析确定系统的实际负载。当用理论分析确定系统的实际负载时，必须仔细考虑它所有的时，必须仔细考虑它所有的，例如：，例如：（切削力、（切削力、挤压力、弹性塑性变形抗力、质量等）、挤压力、弹性塑性变形抗力、质量等）、和和（摩擦力、背压力）等。（摩擦力

9、、背压力）等。此外必须注意此外必须注意：是：是还是还是，是，是还是还是；是否存在；是否存在，是否有，是否有。 School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院对于复杂的液压系统，尤其是有多个液压执行元件同时动作对于复杂的液压系统，尤其是有多个液压执行元件同时动作的系统，通过的系统，通过，绘制出如，绘制出如所示的所示的，以确定以确定；通过；通过，绘制出如，绘制出如所示的所示的，以选定，以选定。 液压系统执行元件的负载图和速度图液压系统执行元件的负载图和速度图a a）负载图）负载图 b b）速度图）速度图同时，根据系统同时，根据系统和和，可以

10、绘制出，可以绘制出液压系统的液压系统的，从，从中确定液压系统所需的中确定液压系统所需的功率。功率。 School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院1. 1. 动力参数分析动力参数分析就是通过计算确定各液压执行元件的载荷大小和方就是通过计算确定各液压执行元件的载荷大小和方向，并分析各执行元件在工作过程中可能产生的冲击、振动及过向，并分析各执行元件在工作过程中可能产生的冲击、振动及过载等情况。载等情况。液压缸的外负载力液压缸的外负载力F F 和液压马达的外负载转矩和液压马达的外负载转矩T T 可按可按计算。计算。根据计算所得的外负载就可绘制

11、出上述根据计算所得的外负载就可绘制出上述。2. 2. 运动参数分析运动参数分析就是研究主机依据工艺要求应以何种运动规律完成就是研究主机依据工艺要求应以何种运动规律完成一个工作循环，即研究运动的形式（是平移、回转或摆动）、运一个工作循环，即研究运动的形式（是平移、回转或摆动）、运动的速度大小和变化范围、运动行程长短、运动变化规律（循环动的速度大小和变化范围、运动行程长短、运动变化规律（循环过程与周期）等。依据这些分析就可作出上述过程与周期）等。依据这些分析就可作出上述。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院ksvBfFF sng

12、液压缸的外负载力液压缸的外负载力F及液压马达的外负载转矩及液压马达的外负载转矩T计算公式计算公式bFksvB Fg+Fnfd+bgTkBwtI Tg+ Fnfdr+bFksvB tv Fg+Fnfd+mtv bFksvB Fg+Fnfd-mbgTkBwtI Tg+ Fnfdr-工况工况F/N、T/（Nm）备备 注注起动起动Fg、Tg外负载，其前负号指负值负截外负载，其前负号指负值负截Fn 法向力法向力 r 回转半径回转半径fs、fd分别为外负载与支承面间的静、动摩擦因数，分别为外负载与支承面间的静、动摩擦因数，表表8-2m、I分别为运动部件的质量及转动惯量分别为运动部件的质量及转动惯量v、分别

13、为运动部件的速度、角速度变化量分别为运动部件的速度、角速度变化量t 加速或减速时间，一般机械加速或减速时间，一般机械t=0.10.5s 磨床取磨床取t=0.010.05s 行走机械行走机械v/t=0.51.5m/s2B、B粘性阻尼系数粘性阻尼系数v、分别为运动部件的速度及角速度分别为运动部件的速度及角速度k 弹性元件的刚度弹性元件的刚度kg弹性元件的扭转刚度弹性元件的扭转刚度S 弹性元件的线位移弹性元件的线位移 弹性元件的角位移弹性元件的角位移Fb回油背压阻力，回油背压阻力，Fb=p2A，p2为背压压力见表为背压压力见表8-3Tb排油腔的背压转矩，排油腔的背压转矩，Tb= pbV/(2),其中

14、其中V为液压马为液压马达排量，为背压压力，见表达排量，为背压压力，见表8-3TgFnfsr+Bkg加速加速匀速匀速Tg+Fnfdr+B+kg+Tb制动制动ksvBfFF sngbFksvBtvmfFF dngbgdTkBtIrfFT ngbFksvBfFF dnsbFksvBtvmfFF dngbgdTkBtIrfFT ngSchool of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院Part 8.2.2 ：根据主机的工作情况、主机对液压系统：根据主机的工作情况、主机对液压系统的技术要求、液压系统的工作条件和环境条件以及成本、经的技术要求、液压系统的工

15、作条件和环境条件以及成本、经济性、供货情况等诸多因素，进行全面、综合的设计，从而济性、供货情况等诸多因素，进行全面、综合的设计，从而拟定出一个各方面比较合理的、可实现的液压系统的方案。拟定出一个各方面比较合理的、可实现的液压系统的方案。 ：的分析与选择的分析与选择的分析与选择的分析与选择的分析与选择的分析与选择的分析、选择与合并的分析、选择与合并School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 摩擦因数摩擦因数导轨类型导轨类型导轨材料导轨材料运动状态运动状态摩擦因数摩擦因数滑动导轨滑动导轨铸铁对铸铁铸铁对铸铁起动时起动时低速（低速（v0.

16、16m/s）0.150.20.10.120.050.08滚动导轨滚动导轨铸铁对滚柱（珠）铸铁对滚柱（珠）淬火钢导轨对滚柱淬火钢导轨对滚柱0.0050.020.0030.006静压导轨静压导轨铸铁铸铁0.0005 背压压力背压压力系统类型系统类型背压压力背压压力/MPa系统类型系统类型背压压力背压压力/MPa中低压系统或轻载节流调速系中低压系统或轻载节流调速系统统0.20.5采用辅助泵补油的闭式油路系统采用辅助泵补油的闭式油路系统11.5回油路带调速阀或背压阀的系回油路带调速阀或背压阀的系统统0.51.5采用多路阀的复杂的中高压系统采用多路阀的复杂的中高压系统（工程机械）（工程机械）1.23Sc

17、hool of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院1. 1. 的分析与选择的分析与选择 液压系统采用的液压系统采用的，视主机所要实现的，视主机所要实现的而定，可按而定，可按来选择。来选择。 液压执行元件形式的选择液压执行元件形式的选择运动形式运动形式执行元件执行元件特特 点点适用场合适用场合往往复复直直线线运运动动短短行行程程双活塞杆液压缸双活塞杆液压缸双向对称双向对称双向工作的往复运动双向工作的往复运动单活塞杆液压缸单活塞杆液压缸有效工作面积大、有效工作面积大、双向不对称双向不对称往返不对称的直线运动，差动连接可往返不对称的直线运动，差动连接

18、可实现快进，实现快进，A1=2A2往返速度相等往返速度相等长长行行程程柱塞缸柱塞缸结构简单结构简单单向工作，靠重力或其他外力返回，单向工作，靠重力或其他外力返回，长行程直线运动长行程直线运动液压马达与齿轮齿液压马达与齿轮齿条液压马达与丝杆条液压马达与丝杆螺母螺母结构复杂结构复杂双向工作的往复运动，长行程直线运双向工作的往复运动，长行程直线运动动School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院运动形式运动形式执行元件执行元件特特 点点适用场合适用场合旋旋转转运运动动高速高速齿轮马达齿轮马达结构简单、价格便宜结构简单、价格便宜高转速，低扭矩的

19、旋转运动高转速，低扭矩的旋转运动叶片马达叶片马达体积小，转动惯量小体积小，转动惯量小高速低扭矩，动作灵敏的旋高速低扭矩，动作灵敏的旋转运动转运动低速低速摆线齿轮马达摆线齿轮马达体积小，输出转矩大体积小，输出转矩大低速、小功率、大扭矩的旋低速、小功率、大扭矩的旋转运动转运动轴向柱塞马达轴向柱塞马达运动平衡、转矩大、转速运动平衡、转矩大、转速范围宽范围宽大扭矩旋转运动大扭矩旋转运动径向柱塞马达径向柱塞马达转速低，结构复杂，输出转速低，结构复杂，输出转矩大转矩大低速大扭矩旋转运动低速大扭矩旋转运动高速马达与减速机高速马达与减速机构构转速低，结构复杂，输出转速低，结构复杂，输出转矩与减速比有关转矩与减

20、速比有关低速旋转运动低速旋转运动往复摆动往复摆动摆动马达摆动马达单叶片式转角小于单叶片式转角小于300双叶片式转角小于双叶片式转角小于150小于小于300的摆动运动的摆动运动小于小于150的摆动运动的摆动运动注：注：A1无杆腔活塞面积；无杆腔活塞面积；A2有杆腔活塞面积。有杆腔活塞面积。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院2.2.的分析与选择的分析与选择 液压系统液压系统为为和和两种，它们各自的特点两种，它们各自的特点及其相互比较见及其相互比较见。 开式系统与闭式系统的比较开式系统与闭式系统的比较内内 容容开开 式式 系系 统

21、统闭闭 式式 系系 统统散热条件散热条件较方便，但油箱较大较方便，但油箱较大较复杂，须用辅助泵换油冷却较复杂，须用辅助泵换油冷却抗污染性抗污染性较差，但可采用压力油箱或油箱呼吸器来改善较差，但可采用压力油箱或油箱呼吸器来改善较好，但油液过滤要求较高较好，但油液过滤要求较高系统效率系统效率管路压力损失较大，用节流调速时效率低管路压力损失较大，用节流调速时效率低管路压力损失较小，容积调速时效率较管路压力损失较小，容积调速时效率较高高限速、制动形式限速、制动形式用平衡阀进行能耗限速，用制动阀进行能耗制用平衡阀进行能耗限速，用制动阀进行能耗制动，引起油液发热动，引起油液发热液压泵由电动机驱动时，限速及

22、制动过液压泵由电动机驱动时，限速及制动过程中驱动电机能向电网输电，回收部分程中驱动电机能向电网输电，回收部分能量，即是再生限速（可省去平衡）及能量，即是再生限速（可省去平衡）及再生制动再生制动其他其他对泵的自吸性能要求高对泵的自吸性能要求高对泵的自吸性能要求低对泵的自吸性能要求低School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院主要取决于液压系统的主要取决于液压系统的和和。一般说来，凡备有较大空间可以存放油箱且不需另设散热装置的系统、一般说来，凡备有较大空间可以存放油箱且不需另设散热装置的系统、要求结构尽可能简单的系统、采用要求结构尽可能简

23、单的系统、采用或或的系统，的系统，均宜采用均宜采用。例如，泵向多个液压执行元件供油且功率较小的机。例如，泵向多个液压执行元件供油且功率较小的机器（如组合机床、磨床等）、内燃机驱动的机器（如铲车、高空作业车、器（如组合机床、磨床等）、内燃机驱动的机器（如铲车、高空作业车、液压汽车起重机、装载机及挖掘机等）以及固定机械。液压汽车起重机、装载机及挖掘机等）以及固定机械。凡允许采用凡允许采用进行补油并通过换油来达到冷却目的的系统、对工作进行补油并通过换油来达到冷却目的的系统、对工作和和有较高要求的系统、采用有较高要求的系统、采用的系统，都宜采用的系统，都宜采用。例如，外负载惯性大且换向频繁的机构（如一

24、些起重机的旋转、。例如，外负载惯性大且换向频繁的机构（如一些起重机的旋转、运行机构及龙门刨床、拉床的工作台等）、重力下降机构（如不平衡类运行机构及龙门刨床、拉床的工作台等）、重力下降机构（如不平衡类型的起升、动臂摆动机构等）、要求结构特别紧凑的运动式机械（如液型的起升、动臂摆动机构等）、要求结构特别紧凑的运动式机械（如液压汽车平板车、拖拉机、矿车及飞机等）。大型货轮的舵机、工程船舶压汽车平板车、拖拉机、矿车及飞机等）。大型货轮的舵机、工程船舶调距桨等系统也常用闭式系统。调距桨等系统也常用闭式系统。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工

25、程学院3. 3. 的分析与选择的分析与选择 当系统有多个液压执行元件时，开式系统当系统有多个液压执行元件时，开式系统，分为，分为、以及它们的组合以及它们的组合等。等。串联串联串联连接串联连接 除第一个液压执行元件的进油口除第一个液压执行元件的进油口和最后一个执行元件的回油口分别与液压和最后一个执行元件的回油口分别与液压泵和油箱连接外，其余液压执行元件的进、泵和油箱连接外，其余液压执行元件的进、出口依次相连，如出口依次相连，如所示。所示。多个液压执行元件同时动作时，其运动速多个液压执行元件同时动作时，其运动速度不随外负载而变，故度不随外负载而变，故；但液压泵的压力负担重，受原动机；但液压泵的压力

26、负担重，受原动机功率限制，故功率限制，故。另外，系统的压力损失也较大。另外，系统的压力损失也较大。 串联连接方式串联连接方式。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院并联并联并联连接并联连接 在在方式中，液压泵与所有液压方式中，液压泵与所有液压执行元件的进油口相连，而其回油口都执行元件的进油口相连，而其回油口都接油箱，如接油箱，如所示。所示。：多个液压执行元件同时动作时，：多个液压执行元件同时动作时，负载小的液压执行元件的速度会增大；负载小的液压执行元件的速度会增大；但液压泵的压力负担轻，为任一液压执但液压泵的压力负担轻，为任一液

27、压执行元件的负载压力与其相应回路的压力行元件的负载压力与其相应回路的压力损失之和。损失之和。并联连接方式并联连接方式，如机床、机械手等；，如机床、机械手等；也常用于大型工程机械的双液压泵双回路系统。也常用于大型工程机械的双液压泵双回路系统。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院独联独联独联连接独联连接是指一个液压泵在任何时候都只向多是指一个液压泵在任何时候都只向多路阀控制的一个液压执行元件供油，如路阀控制的一个液压执行元件供油，如所示。所示。能防止因换向阀误操作而引起的事能防止因换向阀误操作而引起的事故或超载。故或超载。 。 S

28、chool of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院并联并联独联独联 这种连接方式这种连接方式，。例如图。例如图8-68-6中挖掘机和装载机共用一个中挖掘机和装载机共用一个液压泵，阀液压泵，阀A A控制挖掘机的液压执行元件，阀控制挖掘机的液压执行元件，阀B B控制装载机的液压控制装载机的液压执行元件，当系统在进行挖掘作业时即使误操作多路阀执行元件，当系统在进行挖掘作业时即使误操作多路阀B B，也不会，也不会使装载作业的机构动作。使装载作业的机构动作。并联并联独联的复合连接独联的复合连接 时，由多路阀时，由多路阀A A控制的几个液压执行元件是控制

29、的几个液压执行元件是的；由多路阀的；由多路阀B B控制的几个液控制的几个液压执行元件也是压执行元件也是的。而多的。而多路阀路阀A A、B B分别控制的液压执行元分别控制的液压执行元件间则是相件间则是相的，见的，见。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院串联串联独联独联 这种连接方式这种连接方式，操作的互锁性能，操作的互锁性能更好，更好，。串联串联独联连接独联连接 时，由多路时，由多路阀阀A A控制的几个液压执行元件是控制的几个液压执行元件是的；由多路阀的；由多路阀B B控制的几个控制的几个液压执行元件也是液压执行元件也是的。而阀

30、的。而阀A A、B B分别控制的液压执行元件间分别控制的液压执行元件间则是则是的，见的，见。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院4. 4. 的分析与选择的分析与选择，应在分析下列因素后确定：，应在分析下列因素后确定：根据系统工作压力的高低，选择液压泵的压力等级和结根据系统工作压力的高低，选择液压泵的压力等级和结 构形式。构形式。根据油源输出流量变化的大小和系统节能的要求，选择根据油源输出流量变化的大小和系统节能的要求，选择 用定量泵还是变量泵。用定量泵还是变量泵。根据执行元件的多寡和系统工作循环中压力、流量的变根据执行元件的多

31、寡和系统工作循环中压力、流量的变 化情况，选择单泵供油还是多泵供油。化情况，选择单泵供油还是多泵供油。根据系统对油源综合性能的要求，选择泵的控制方式，根据系统对油源综合性能的要求，选择泵的控制方式， 是限压式、恒压式、恒流量式，还是恒功率式等等。是限压式、恒压式、恒流量式，还是恒功率式等等。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院5. 5. 的分析与选择的分析与选择 对主机主要性能起决定性的作用。对主机主要性能起决定性的作用。 选择调速方案时，应依据液压执行元件的选择调速方案时，应依据液压执行元件的和和以及以及等因素，参考等因素，

32、参考进行分析比较，最后选出进行分析比较，最后选出合适的调速方案。合适的调速方案。 与与、等等密切相关。由它们构成的系统主回路的应用实例列于附录密切相关。由它们构成的系统主回路的应用实例列于附录C C，可供选择调速方案时参考。可供选择调速方案时参考。 School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 三种调速回路主要性能比较三种调速回路主要性能比较主要性能主要性能节流调速回路节流调速回路容积调速回容积调速回路路容积节流调速回路容积节流调速回路简式节流调速回路简式节流调速回路带压力补偿阀的节流调速回路带压力补偿阀的节流调速回路变量泵变量泵定量

33、马达定量马达流量适应流量适应功率功率适应适应进油节流及进油节流及回油节流回油节流旁路旁路节流节流调速阀在调速阀在进油路进油路调速阀在旁油调速阀在旁油路及溢流节流路及溢流节流调速回路调速回路负载负载特性特性速度刚度速度刚度差差很差很差好好较好较好好好承载能力承载能力好好较差较差好好较好较好好好调速范围调速范围大大小小大大较大较大大大功率功率特性特性效率效率低低较低较低低低较低较低最高最高较高较高高高发热发热大大较大较大大大较大较大最小最小较小较小小小成本成本低低较低较低高高最高最高适用范围适用范围小功率、轻载或低速的中、低压系统及工程机械的非经常小功率、轻载或低速的中、低压系统及工程机械的非经常

34、性调速场合性调速场合大功率、高大功率、高速、中、高速、中、高压系统压系统负载变化负载变化小、速度小、速度刚度要大刚度要大的中小功的中小功率、中压率、中压系统系统负载变化负载变化较大、速较大、速度刚度要度刚度要大的大中大的大中功率的中、功率的中、高压系统高压系统School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院6. 6. 的分析与选择的分析与选择 这里是指除这里是指除以外的液压基本回路。以外的液压基本回路。选择液压回路是选择液压回路是，从众多成熟的方案中（参见第六章和有，从众多成熟的方案中（参见第六章和有关设计手册）经过分析、评比挑选出来的。

35、关设计手册）经过分析、评比挑选出来的。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 通常液压系统都必须设置通常液压系统都必须设置、及及等。等。 液压执行元件存在外负载对系液压执行元件存在外负载对系统作功的工况（例如有垂直运动部件的系统）时，要设置统作功的工况（例如有垂直运动部件的系统）时，要设置，以，以防止外负载使液压执行元件超速运动。在外负载惯性较大的系统中，为防止外负载使液压执行元件超速运动。在外负载惯性较大的系统中，为防止产生液压冲击，要设置防止产生液压冲击，要设置。对有快速运动部件的系统或要求。对有快速运动部件的系统或要求精确

36、换向的系统，要设置精确换向的系统，要设置或或，等等。，等等。 如有多个液压执行元件的系统，如有多个液压执行元件的系统，根据需要设置根据需要设置、或或。有些系统还要设置。有些系统还要设置、等。对液压机而言，等。对液压机而言，是必不可少的。对闭式系统而言，必须有是必不可少的。对闭式系统而言，必须有。选择液压回路一般可按如下步骤进行：选择液压回路一般可按如下步骤进行：School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院选择一些主要液压回路时，还需注意以下几点：选择一些主要液压回路时，还需注意以下几点：调压回路的选择主要决定于系统的调速方案。在节流调

37、速系统中，调压回路的选择主要决定于系统的调速方案。在节流调速系统中， 一般采用调压回路；在容积调速和容积节流调速或旁路节流调速系一般采用调压回路；在容积调速和容积节流调速或旁路节流调速系 统中，则均采用限压回路。统中，则均采用限压回路。 一个油源同时提供两种不同工作压力时，可以采用减压回路。一个油源同时提供两种不同工作压力时，可以采用减压回路。 对于工作时间相对辅助时间较短而功率又较大的系统，可以考虑增对于工作时间相对辅助时间较短而功率又较大的系统，可以考虑增 加一个卸荷回路。加一个卸荷回路。速度换接回路的选择主要依据换接时位置精度和平稳性的要求。同速度换接回路的选择主要依据换接时位置精度和平

38、稳性的要求。同 时还应结构简单、调整方便、控制灵活。时还应结构简单、调整方便、控制灵活。多个液压缸顺序动作回路的选择主要考虑顺序动作的可变换性、行多个液压缸顺序动作回路的选择主要考虑顺序动作的可变换性、行 程的可调性、顺序动作的可靠性等。程的可调性、顺序动作的可靠性等。多个液压缸同步动作回路的选择主要考虑同步精度、系统调整、控多个液压缸同步动作回路的选择主要考虑同步精度、系统调整、控 制和维护的难易程度等。制和维护的难易程度等。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院Part 8.2.3 选定选定、和和后，再后，再增添一些必要的增

39、添一些必要的和配置一些和配置一些，如，如、等，并对回路进行归并和整理，就可将等，并对回路进行归并和整理，就可将液压回路合成为液压回路合成为。 系统合成时，应考虑以下几个问题：系统合成时，应考虑以下几个问题： 这个系统能否完满地实现所要求的各项功能？是否要进行补充这个系统能否完满地实现所要求的各项功能？是否要进行补充 或修正？或修正？有无多余或重复的元件和油路可以去掉或合并？有无多余或重复的元件和油路可以去掉或合并？各液压回路之间是否会产生干扰？各液压回路之间是否会产生干扰？系统会不会产生液压冲击？有没有防止液压冲击的措施？系统会不会产生液压冲击？有没有防止液压冲击的措施？School of M

40、echanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院控制油路是否可靠？当直接从主油路上引出控制油路时，应保控制油路是否可靠？当直接从主油路上引出控制油路时，应保 证控制油路始终具有一定的压力（包括系统卸荷时）。证控制油路始终具有一定的压力（包括系统卸荷时）。系统测压点的分布是否合理、正确？通常，测压点应设在：液系统测压点的分布是否合理、正确？通常，测压点应设在：液 压泵的出口、溢流阀的入口油路上；减压阀或增压器的出口油压泵的出口、溢流阀的入口油路上；减压阀或增压器的出口油 路上；顺序阀或背压阀入口油路上；压力继电器或过滤器的前路上；顺序阀或背压阀入口油路上；压力继

41、电器或过滤器的前 油路上；液压执行元件的进、出油口处；润滑油路、控制油路油路上；液压执行元件的进、出油口处；润滑油路、控制油路 上。上。系统是否有工作介质的净化装置？液压系统中都应设置一般的系统是否有工作介质的净化装置？液压系统中都应设置一般的 粗、精过滤器或磁性过滤器，对要求特别高的系统，还需设置粗、精过滤器或磁性过滤器，对要求特别高的系统，还需设置 旁路净化系统。旁路净化系统。系统工作的可靠性如何？对可靠性要求特别高的系统，需设置系统工作的可靠性如何？对可靠性要求特别高的系统，需设置 备用元件或备用回路。备用元件或备用回路。系统是否需要设置冷却、加热装置？系统是否需要设置冷却、加热装置？S

42、chool of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院Part 8.2.4 液压系统的液压系统的是指是指。液压执行元件的液压执行元件的可以根据可以根据来选来选取，见取，见；也可以根据；也可以根据来选取，见来选取，见。 则由液压执行元件则由液压执行元件计算出来。计算出来。 工作压力和最大流量的确定都与液压执行元件的工作压力和最大流量的确定都与液压执行元件的（指液压缸的有效工作面积（指液压缸的有效工作面积A A或液压马达的排量或液压马达的排量VM）有关。）有关。 School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南

43、大学机械工程学院 按负载选择液压执行元件的工作压力（适用于中、低压液压系统）按负载选择液压执行元件的工作压力（适用于中、低压液压系统）载荷载荷/kN50工作压力工作压力/MPa0.811.522.53344557 按主机类型选择液压执行元件的工作压力按主机类型选择液压执行元件的工作压力设备类型设备类型机床机床农业机械农业机械汽车工业汽车工业小型工程小型工程机械及机械及辅助机构辅助机构工程机工程机械重型械重型机械锻机械锻压设备压设备液压支液压支架等架等船用船用系统系统磨床磨床组合机床组合机床齿轮加工机床齿轮加工机床牛头创床牛头创床插床插床车床车床铣床铣床镗床镗床珩磨珩磨机床机床拉床拉床龙门刨床龙

44、门刨床工作压力工作压力/MPa1.26.3242510101616321425School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院一般的做法是一般的做法是，再按最，再按最大负载和预估的液压执行元件的机械效率大负载和预估的液压执行元件的机械效率，并通过，并通过各种必要的验算、修正和圆整成标准值后定下这些结构参数，最各种必要的验算、修正和圆整成标准值后定下这些结构参数，最后后来。来。 有些主机（例如机床）的液压系统对液压执行元件的有些主机（例如机床）的液压系统对液压执行元件的有较高的要求，这时所确定的液压执行元件的结构参数有较高的要求，这时所确定

45、的液压执行元件的结构参数A A或或V VMM还必须符合下述条件：还必须符合下述条件： minMminminminnVqvAq式中，式中，qmin为节流阀或为节流阀或调速阀、变量泵的最小调速阀、变量泵的最小稳定流量，由产品性能稳定流量，由产品性能表查出。表查出。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院执行元件的工况图执行元件的工况图液压系统执行元件的液压系统执行元件的是在液压执行元件结构参数是在液压执行元件结构参数确定之后，根据主机工作循确定之后，根据主机工作循环，算出不同阶段中的实际环，算出不同阶段中的实际工作压力、流量和功率之后

46、工作压力、流量和功率之后作出的，见作出的，见。 显示液压系统在实现显示液压系统在实现整个工作循环时整个工作循环时。 当系统中有多个液压执行元件时，其工况图应是各个执行元当系统中有多个液压执行元件时，其工况图应是各个执行元件工况图的综合。件工况图的综合。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院液压执行元件的液压执行元件的是选择系统中其他液压元件和液压基是选择系统中其他液压元件和液压基本回路的依据，也是拟定液压系统方案的依据，这是因为：本回路的依据，也是拟定液压系统方案的依据，这是因为：工况图中的最大压力和最大流量直接影响着液压泵和各

47、工况图中的最大压力和最大流量直接影响着液压泵和各 种控制阀等液压元件的最大工作压力和最大工作流量。种控制阀等液压元件的最大工作压力和最大工作流量。工况图中不同阶段内压力和流量的变化情况决定着液压工况图中不同阶段内压力和流量的变化情况决定着液压 回路和油源形式的合理选用。回路和油源形式的合理选用。工况图所确定的液压系统主要参数的量值反映着原来设工况图所确定的液压系统主要参数的量值反映着原来设 计参数的合理性，为主参数的修改或最后认定提供了依计参数的合理性，为主参数的修改或最后认定提供了依 据。据。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学东南大学机械工程学

48、院院 1. 1. 的设计计算的设计计算 液压缸的液压缸的及及计算公式见计算公式见，计算，计算公式中公式中分别见分别见和和。液压缸液压缸见见。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 液压缸的主要技术参数及理论流量计算公式液压缸的主要技术参数及理论流量计算公式类型类型图图液压缸的几何液压缸的几何参数参数A1、A2液压缸最大液压缸最大理论流量理论流量qmax备备 注注单活塞杆缸单活塞杆缸p1=(F+p2A2+pminA1)/A1A2=F/(p1-pmin)-p2p1=(F/m)+p2A2/A1A2=F/m (p1-p2)A1=A2qm

49、ax=A1vmaxF 缸的最大外负载缸的最大外负载p1缸最大工作压力缸最大工作压力p2缸的背压见表缸的背压见表8-3pmin缸空载起动压力缸空载起动压力 见表见表8-10m缸的机械效率，缸的机械效率， 见表见表8-10缸往返速比缸往返速比 (差动连接时差动连接时= A1/A2）A1缸无杆腔有效面积缸无杆腔有效面积A2缸有杆腔有效面积缸有杆腔有效面积p1=(F+p2A1+pminA2)/A2A2=F/(p1-pmin-p2)p1=(F/m)+p2A1/A2A2=F/m (p1-p2)A1=A2qmax=A2vmax单活塞杆缸单活塞杆缸差动：差动：p1=(F+pminA2)/(A1-A2)A2=F

50、/(p1-(-1)-pminp1=F/m (A1-A2)A2=F/m p1(-1)qmax=(A1A2)vmax双活塞杆缸双活塞杆缸p1=(F/A2)+p2+pminA2=F/(p1-p2-pmin)p1=(F/A2m)+p2A2=F/m (p1-p2)A1= A2qmax=A2vmaxSchool of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 液压缸空载起动压力及效率液压缸空载起动压力及效率活塞密封圈形式活塞密封圈形式pmin/MPamO、L、U、X、Y0.30.96V0.50.94活塞环密封活塞环密封0.10.985注：活塞杆密封圈也采用注：活

51、塞杆密封圈也采用V形时，表中值要增大形时，表中值要增大50%School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院2. 2. 的计算与选择的计算与选择 : : V=2T/（p1-p2）m 式中式中 T液压马达外负载转矩；液压马达外负载转矩； p1液压马达最高工作压力；液压马达最高工作压力； p2液压马达的背压，由表液压马达的背压，由表8-3查得；查得； m液压马达的机械效率，叶片马达取液压马达的机械效率，叶片马达取0.800.90； 齿轮马达取齿轮马达取 0.850.95；轴向柱塞马达取；轴向柱塞马达取0.920.99 低速马达取低速马达取 0

52、.930.96。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院: : 式中式中 V 液压马达的排量；液压马达的排量； nmax液压马达的最高转速。液压马达的最高转速。由以上计算所得的液压缸活塞直径由以上计算所得的液压缸活塞直径D、活塞杆直径、活塞杆直径d，液压马，液压马达的排量达的排量V都需要按照有关标准圆整成标准值。然后，液压都需要按照有关标准圆整成标准值。然后，液压缸可按缸可按D、d、L（活塞行程）和工作压力选择标准产品或定（活塞行程）和工作压力选择标准产品或定做；而液压马达则可根据其工作压力、转速和排量选择合适做；而液压马达则可根

53、据其工作压力、转速和排量选择合适的液压马达产品。的液压马达产品。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 是液压系统的重要组成部分。通常有两种形式：一是液压系统的重要组成部分。通常有两种形式：一种是种是；一种是；一种是（包括单个液压泵）。（包括单个液压泵）。1. 1. 的选择的选择 液压泵站的类型如表液压泵站的类型如表8-11所示。所示。（见图（见图8-9）结构紧凑，占地小，被广泛）结构紧凑，占地小，被广泛。（见图（见图8-10）的液压泵组置于油箱液面以下，有效地）的液压泵组置于油箱液面以下，有效地改善了液压泵的吸入性能，且装置高

54、度低，便于维修，改善了液压泵的吸入性能，且装置高度低，便于维修，。与与的比较见的比较见。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 液压泵站的类型液压泵站的类型School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院上置式液压泵站上置式液压泵站a a）立式液压泵站）立式液压泵站11电动机电动机22联轴器联轴器33油箱油箱44液压泵液压泵b b）卧式液压泵站）卧式液压泵站11油箱油箱22电动机电动机33液压泵液压泵School of Mechanical Engineering东南大学机

55、械工程学院东南大学机械工程学院整体式液压泵站整体式液压泵站a a）旁置式）旁置式 b b）下置式）下置式11油箱油箱 22电动机电动机 33液压泵液压泵 44过滤器过滤器School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 上置式与非上置式液压泵站的比较上置式与非上置式液压泵站的比较项目项目上置立式上置立式上置卧式上置卧式非上置式非上置式振动振动较大较大小小占地面积占地面积小小较大较大清洗油箱清洗油箱较麻烦较麻烦容易容易液压泵工作条件液压泵工作条件泵浸在油中，吸油条泵浸在油中，吸油条件好噪声低，泵的散件好噪声低，泵的散热条件差，维修不方热条件

56、差，维修不方便便一般一般好好对液压泵安装的对液压泵安装的要求要求泵与电动机有同轴度泵与电动机有同轴度要求要求1.1.泵与电动机有同轴泵与电动机有同轴度要求度要求2.2.应考虑液压泵的吸应考虑液压泵的吸油高度油高度3.3.吸油管与泵的联接吸油管与泵的联接处密封要求严格处密封要求严格1.1.泵与电动机有同轴泵与电动机有同轴度要求度要求2.2.吸油管与泵的联接吸油管与泵的联接处密封要求严格处密封要求严格应用应用中、小型液压泵站中、小型液压泵站中、小型液压泵站中、小型液压泵站较大型液压泵站较大型液压泵站School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程

57、学院是将液压泵组和油箱整体置于封闭的柜体内。这种液压泵是将液压泵组和油箱整体置于封闭的柜体内。这种液压泵站一般都将显示仪表和电控按钮布置在面板上，外形整齐美观；又因液站一般都将显示仪表和电控按钮布置在面板上，外形整齐美观；又因液压泵体被封闭在柜体内，故不易受外界污染，但维修不大方便，热散条压泵体被封闭在柜体内，故不易受外界污染，但维修不大方便，热散条件较差，且一般需设有冷却装置。另外，在工作时液压泵和管道的振动件较差，且一般需设有冷却装置。另外，在工作时液压泵和管道的振动会引起柜体和面板的振动，噪声很大。因此，通常仅被会引起柜体和面板的振动，噪声很大。因此，通常仅被。就液压泵站的规模而言，就液

58、压泵站的规模而言，规模较小，通常将控制阀组一规模较小，通常将控制阀组一并置于油箱面板上，组成较完整的液压系统总成，这种液压泵站并置于油箱面板上，组成较完整的液压系统总成，这种液压泵站。是一个或多个控制阀组集中安装在一个或几个专用是一个或多个控制阀组集中安装在一个或几个专用阀台上，然后两端与液压泵组和液压执行元件相连接，这种液压泵站阀台上，然后两端与液压泵组和液压执行元件相连接，这种液压泵站。常被安置在地下室内，以常被安置在地下室内，以利于安装配管、降低噪声，保持稳定的环境温度和清洁度，这种液压泵利于安装配管、降低噪声，保持稳定的环境温度和清洁度，这种液压泵站规模最大，站规模最大，如轧钢设备的液

59、压系统中。，如轧钢设备的液压系统中。根据上述分析，按系统的工作特点选择合适的液压泵站类型。根据上述分析，按系统的工作特点选择合适的液压泵站类型。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院的选择的选择 一般由一般由、和和等组成。应根据系统的实际需要，经深入分等组成。应根据系统的实际需要，经深入分析计算后加以选择、组合。析计算后加以选择、组合。由由、及及等组等组成，成，。由由、等组成，等组成，用以用以，。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院是是，可根据系统介质，可根据系

60、统介质清洁度的不同要求，设置不同等级的粗过滤器、精过滤器。清洁度的不同要求，设置不同等级的粗过滤器、精过滤器。通常由通常由、等部件组成。它等部件组成。它可用于可用于，故应按系统的，故应按系统的需求而设置，并计算其合理的容量（见第二章第四节），然后选需求而设置，并计算其合理的容量（见第二章第四节），然后选用之。用之。由由和和组成。当液压系统自身的热平衡不能组成。当液压系统自身的热平衡不能使工作介质处于合适的温度范围内时，应设置温控组件，以控制使工作介质处于合适的温度范围内时，应设置温控组件，以控制加热器和冷却器，使介质温度始终工作在设定的范围内。加热器和冷却器，使介质温度始终工作在设定的范围内。