液压系统设计
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第七章 液压系统设计
《车辆液压技术》
四、拟定液压系统原理图
拟定液压系统原理图是整个液压系统设 计中最重要的一环 一般方法：根据设备的性能要求选择合 理的液压基本回路；再将基本回路有机 地组合成一个完整的液压系统 液压回路的选择
液压回路的综合
第七章 液压系统设计
《车辆液压技术》
1. 液压回路的选择
《车辆液压技术》
高压系统 如锻压机械等 (16~32MPa)
第七章 液压系统设计
5. 绘制执行元件的工况图
（1）绘制工况图 压力图 流量图 功率图 （2）工况图作用 直观方便找出最大压力、 流量、功率，选择泵和原 动机的依据 指导选择系统中液压元件 有助于选择基本回路 为修正设计提供依据
第一节 液压系统设计步骤和内容
明确液压系统设计要求 执行元件运动负载分析 确定执行元件主要参数 拟定液压系统原理图 选择液压元件
验算液压系统性能
否 是否通 过
是 绘工作图，编技术文件
第七章 液压系统设计
《车辆液压技术》
一、明确液压系统设计要求
动作要求 运动及方式 工作循环和动作周期 同步、互锁和配合要求 负载条件 速度要求 工作行程 运动平稳性和精度 工作可靠性 环境温度、湿度、尘埃、通风 易燃易爆、振动、安装空间
1.运动分析
研究执行元件 的工作要求和 运动规律 绘制执行元件 的工作循环图 和速度循环图 (v-s或v-t曲线)
第七章 液压系统设计
《车辆液压技术》
2.负载分析
研究执行元件 的负载要求 绘制执行元件 的负载循环图 (F-s或F-t曲线)
第七章 液压系统设计
《车辆液压技术》
液压缸负载分析：F=FL+Ff+Fa
第七章 液压系统设计
F-负载 ηom-机械效率 P-工作压力 qmin-流量阀的 最小稳定流量 Vmin-液压缸所 需的最低稳定 速度
《车辆液压技术》
（2）液压马达
计算马达排量： 从产品样本中选型号 q 最低稳定转度验算： V min n min 若验算结果不满足， 则说明所设计的结构 尺寸和方案达不到所 需低速，必须修改
《车辆液压技术》
Байду номын сангаас
性能要求
环境要求
第七章 液压系统设计
二、执行元件工况分析
分析执行元件运动和负载 了解执行元件速度和负载变化的规律 绘制执行元件工况图（v-s、F-s曲线） 确定系统主要参数（p、q）的依据 拟定液压系统图的依据 运动分析 负载分析
第七章 液压系统设计
《车辆液压技术》
初选执行元件的工作压力 确定执行元件的几何参数 确定执行元件的最大流量 复算执行元件的工作压力 绘制执行元件的工况图
第七章 液压系统设计
《车辆液压技术》
1. 初选执行元件的工作压力
工作压力是确定执行元件结构参数的主 要依据，影响执行元件的尺寸和成本， 及液压系统性能 工作压力选高：执行元件和系统的结构 紧凑，但元件的强度、刚度及密封要求 高，要用高压泵 工作压力选底：增大执行元件及系统尺 寸，结构变得庞大。
《车辆液压技术》
执行元件背压的估算值：
液压系统类型 简单系统，一般轻载节流调 速系统 中低压系统 (0~8 MPa) 回油路带调速阀的调速系统 回油路带背压阀 带补油路的闭式回路 中高压系统 (8~16MPa) 同上 背压/MPa 0.2~0.5 0.5~0.8 0.5~1.5 0.8~1.5 比中低压系统高 50%~100% 初算时背压 可忽略不计
2T V Mm p
T-总负载转矩 ηMm-机械效率 P-工作压力 qmin-输入马达 最低稳定流量 nmin-马达所需 最低稳定速度
第七章 液压系统设计
《车辆液压技术》
3. 确定执行元件的最大流量
（1）液压缸
q max Avmax
（2）液压马达
选择液压泵和 其它液压元件 型号中流量参 数的依据
根据总负载值初选 根据主机设备类型初选
第七章 液压系统设计
《车辆液压技术》
（1）负载与工作压力的关系
负载F/kN ﹤10 10~20 20~30 30~50 ﹥50
p/MPa
0.8~1.2
1.5~2.5
3.0~4.0
4.0~5.0
≥5.0
（2）各类液压设备常用工作压力
设备 类型 p/MPa 精加工 机床 0.8~2 半精加 工机床 3~5 粗加工 或重型 机床 5~10
（1）确定供油方式 一般根据液压系统的工作压力、流量、转 速、效率、定量或变量等来选择液压泵
定量泵与变量泵比较
结构 功率 效率 温升 价格
第七章 液压系统设计
定量泵 简单 损失小 低 大 便宜
《车辆液压技术》
变量泵 复杂 损失大 高 小 贵
液压泵种类与特性
齿轮泵 叶片泵 柱塞泵 轴向式 径向式
额定压力/MPa
排量/mL· r-1 最高转速/r· min-1
25
1~500 900~4000
28
1~350 1200~3000
35
4~1000 5000
100
6~500 1800
总效率/%
农业机 械、小 型工程 机械
10~16
液压机、重型 机械、大中型 挖掘机、起重 运输机械
20~32
第七章 液压系统设计
《车辆液压技术》
2. 确定执行元件的几何参数
（1）液压缸 F A 有效工作面积： cmp 根据A确定液压缸的 D和d q min A 最低稳定速度验算： v min 若验算结果不满足， 则说明所设计的结构 尺寸和方案达不到所 需低速，必须修改
工作负载FL 摩擦阻力 负载Ff 机床：缸轴线方向的切向力 液压机：工件的压制抗力
摩擦阻力：运动部件与支承面间 的摩擦力 Ff=f · FN 惯性负载：运动部件速度变化时， 由其惯性而产生的负载：
惯性负载Fa
G v Fa ma g t
《车辆液压技术》
第七章 液压系统设计
三、确定执行元件主要参数
q max Vn max
第七章 液压系统设计
《车辆液压技术》
4. 复算执行元件的工作压力
当液压缸的D、d和液压马达的V计算出 来后，根据系列标准经过圆整，应根据 圆整值对工作压力进行复算 因没有考虑回油路背压，在结构参数D、 d、V确定后，选取适当的背压估算值复 算工作压力
第七章 液压系统设计
《车辆液压技术》
四、拟定液压系统原理图
拟定液压系统原理图是整个液压系统设 计中最重要的一环 一般方法：根据设备的性能要求选择合 理的液压基本回路；再将基本回路有机 地组合成一个完整的液压系统 液压回路的选择
液压回路的综合
第七章 液压系统设计
《车辆液压技术》
1. 液压回路的选择
《车辆液压技术》
高压系统 如锻压机械等 (16~32MPa)
第七章 液压系统设计
5. 绘制执行元件的工况图
（1）绘制工况图 压力图 流量图 功率图 （2）工况图作用 直观方便找出最大压力、 流量、功率，选择泵和原 动机的依据 指导选择系统中液压元件 有助于选择基本回路 为修正设计提供依据
第一节 液压系统设计步骤和内容
明确液压系统设计要求 执行元件运动负载分析 确定执行元件主要参数 拟定液压系统原理图 选择液压元件
验算液压系统性能
否 是否通 过
是 绘工作图，编技术文件
第七章 液压系统设计
《车辆液压技术》
一、明确液压系统设计要求
动作要求 运动及方式 工作循环和动作周期 同步、互锁和配合要求 负载条件 速度要求 工作行程 运动平稳性和精度 工作可靠性 环境温度、湿度、尘埃、通风 易燃易爆、振动、安装空间
1.运动分析
研究执行元件 的工作要求和 运动规律 绘制执行元件 的工作循环图 和速度循环图 (v-s或v-t曲线)
第七章 液压系统设计
《车辆液压技术》
2.负载分析
研究执行元件 的负载要求 绘制执行元件 的负载循环图 (F-s或F-t曲线)
第七章 液压系统设计
《车辆液压技术》
液压缸负载分析：F=FL+Ff+Fa
第七章 液压系统设计
F-负载 ηom-机械效率 P-工作压力 qmin-流量阀的 最小稳定流量 Vmin-液压缸所 需的最低稳定 速度
《车辆液压技术》
（2）液压马达
计算马达排量： 从产品样本中选型号 q 最低稳定转度验算： V min n min 若验算结果不满足， 则说明所设计的结构 尺寸和方案达不到所 需低速，必须修改
《车辆液压技术》
Байду номын сангаас
性能要求
环境要求
第七章 液压系统设计
二、执行元件工况分析
分析执行元件运动和负载 了解执行元件速度和负载变化的规律 绘制执行元件工况图（v-s、F-s曲线） 确定系统主要参数（p、q）的依据 拟定液压系统图的依据 运动分析 负载分析
第七章 液压系统设计
《车辆液压技术》
初选执行元件的工作压力 确定执行元件的几何参数 确定执行元件的最大流量 复算执行元件的工作压力 绘制执行元件的工况图
第七章 液压系统设计
《车辆液压技术》
1. 初选执行元件的工作压力
工作压力是确定执行元件结构参数的主 要依据，影响执行元件的尺寸和成本， 及液压系统性能 工作压力选高：执行元件和系统的结构 紧凑，但元件的强度、刚度及密封要求 高，要用高压泵 工作压力选底：增大执行元件及系统尺 寸，结构变得庞大。
《车辆液压技术》
执行元件背压的估算值：
液压系统类型 简单系统，一般轻载节流调 速系统 中低压系统 (0~8 MPa) 回油路带调速阀的调速系统 回油路带背压阀 带补油路的闭式回路 中高压系统 (8~16MPa) 同上 背压/MPa 0.2~0.5 0.5~0.8 0.5~1.5 0.8~1.5 比中低压系统高 50%~100% 初算时背压 可忽略不计
2T V Mm p
T-总负载转矩 ηMm-机械效率 P-工作压力 qmin-输入马达 最低稳定流量 nmin-马达所需 最低稳定速度
第七章 液压系统设计
《车辆液压技术》
3. 确定执行元件的最大流量
（1）液压缸
q max Avmax
（2）液压马达
选择液压泵和 其它液压元件 型号中流量参 数的依据
根据总负载值初选 根据主机设备类型初选
第七章 液压系统设计
《车辆液压技术》
（1）负载与工作压力的关系
负载F/kN ﹤10 10~20 20~30 30~50 ﹥50
p/MPa
0.8~1.2
1.5~2.5
3.0~4.0
4.0~5.0
≥5.0
（2）各类液压设备常用工作压力
设备 类型 p/MPa 精加工 机床 0.8~2 半精加 工机床 3~5 粗加工 或重型 机床 5~10
（1）确定供油方式 一般根据液压系统的工作压力、流量、转 速、效率、定量或变量等来选择液压泵
定量泵与变量泵比较
结构 功率 效率 温升 价格
第七章 液压系统设计
定量泵 简单 损失小 低 大 便宜
《车辆液压技术》
变量泵 复杂 损失大 高 小 贵
液压泵种类与特性
齿轮泵 叶片泵 柱塞泵 轴向式 径向式
额定压力/MPa
排量/mL· r-1 最高转速/r· min-1
25
1~500 900~4000
28
1~350 1200~3000
35
4~1000 5000
100
6~500 1800
总效率/%
农业机 械、小 型工程 机械
10~16
液压机、重型 机械、大中型 挖掘机、起重 运输机械
20~32
第七章 液压系统设计
《车辆液压技术》
2. 确定执行元件的几何参数
（1）液压缸 F A 有效工作面积： cmp 根据A确定液压缸的 D和d q min A 最低稳定速度验算： v min 若验算结果不满足， 则说明所设计的结构 尺寸和方案达不到所 需低速，必须修改
工作负载FL 摩擦阻力 负载Ff 机床：缸轴线方向的切向力 液压机：工件的压制抗力
摩擦阻力：运动部件与支承面间 的摩擦力 Ff=f · FN 惯性负载：运动部件速度变化时， 由其惯性而产生的负载：
惯性负载Fa
G v Fa ma g t
《车辆液压技术》
第七章 液压系统设计
三、确定执行元件主要参数
q max Vn max
第七章 液压系统设计
《车辆液压技术》
4. 复算执行元件的工作压力
当液压缸的D、d和液压马达的V计算出 来后，根据系列标准经过圆整，应根据 圆整值对工作压力进行复算 因没有考虑回油路背压，在结构参数D、 d、V确定后，选取适当的背压估算值复 算工作压力
第七章 液压系统设计