第8章 液压传动系统的设计计算

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液压与气压传动主讲：周晓君

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液压与气压传动第8章液压传动系统的设计计算

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液压与气压传动第1章绪论第2章液压泵和液压马达

目录

第3章液压缸第4章液压阀第5章液压辅助元件第6章液压系统基本回路第7章典型液压系统分析第8章液压传动系统的设计计算

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第8章液压传动系统的设计计算8.1液压系统设计的步骤与要求 8.2液压系统的功能设计 8.3元件选择及其计算(设计) 8.4液压系统验算 8.5液压装置结构设计，编制技术文件 8.6液压系统设计计算算例返回目录

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第8章液压传动系统的设计计算

8.1液压系统设计的步骤与要求

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8.1液压系统设计的步骤与要求

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液压传动系统设计是液压设备主机设计的重要组成部分，当从必要行、可行性和经济性等几个方面对机械、电气、液压和气动等传动形式进行全面比较和论证，决定采用液压传动系统后，液压传动系统设计和主机设计往往同

时进行。其设计一般要求为从实际出发，重视调查研究，注意吸取国内外先进技术，力求做到所设计的液压传动系统在满足主机拖动、工作循环要求的前提下，符合结构组成简单、体积小、重量轻、工作安全可靠、使用维护方便、经济性好等公认的设计原则。

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8.1液压系统设计的步骤与要求8.1.1设计内容与步骤液压传动系统的设计主要分为两大部分： (1)系统的功能原理设计

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它包括系统功能设计、组成元件设计和液压系统验算等三个环节。

(2)系统的结构设计亦称施工设计它包括液压装置及电气控制装置的设计，其设计的成果是液压传动系统产品的工作图样和有关技术文件，为制造、组装和调试液压系统提供依据。

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按图 8-1所示内容与步骤进行设计，进行设计。但由于各类主机设备对液压传动系统的要求不同及设计者经验的多寡，其中有些内容与步骤可以省略和从简，或将其中某些内容与步骤合并交叉进行。

图8-1液压传动系统的一般设计流程

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8.1液压系统设计的步骤与要求8.1.2明确液压系统的技术要求

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设计者在制定基本方案并进一步着手液压系统各部分设计之前，应进行调查研究，以求对下列技术要求达到定量了解和掌握： (1)主机的概况：用途(工艺目的)、结构布局 (卧式、立式等)、使用条件 (连续运转、间歇运转、特殊液体的使用)、技术特性 (工作负载的性质及大小；运动形式；位移、速度、加速度等运动参数的大小和范围)等。由此确定哪些机构需要采用液压传动，所需执行元件形式和数量及其工作范围、尺寸

、质量和安装等限制条件；

(2)机器的循环时间、执行元件的动作循环与周期及各机构运动之间的联锁和安全要求；9

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8.1液压系统设计的步骤与要求

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(3)主机对液压系统的工作性能 (如调速范围、运动平稳性、转换精度、传动效率、控制方式及自动化程度等)的要求； (4)原动机的类型 (内燃机还是电动机)及其功率、转速和转矩特性； (5)工作环境条件，如室内或室外、温度、湿度、尘埃、冲击振动、易燃易爆及腐蚀情况等； (6)限制条件，如压力脉动、冲击、振动噪声的允许值等； (7)对防尘、防爆、防寒、躁声、安全可靠性的要求； (8)经济性要求，如投资费用、运行能耗和维护保养费用等。10

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第8章液压传动系统的设计计算

8.2液压系统的功能设计

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8.2液压系统的功能设计

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液压系统功能设计，就是根据技术要求配置液压执行元件，然后通过动力和运动分析，确定系统主要参数，编制执行元件的工况图，从而草拟液压系统原理图的过程。

8.2.1配置液压执行元件考虑液压设备的总体方案时，确定液压执行元件和确定主机整体结构布局是同时进行的，液压执行元件的选择由主机的动作要求、载荷大小及布置空间条件确定，液压执行机构的选择可参考表8-1。

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表8-1常用液压执行元件的类型、特点和应用

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8.2液压系统的功能设计

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图8-2典型执行元件动作周期顺序图(挖掘机)A.斗杆缸伸出；B.斗杆缸缩回；C.铲斗缸伸出；D.铲斗缸缩回 E.动臂缸伸出；F.动臂缸缩回；G.顺时针回转；H.逆时针回转14

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8.2液压系统的功能设计

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选定执行元件的类型和数量后，即可将机器的循环时间合理细分为各执行元件的顺序动作时间、间歇时间等，并做出执行元件动作周期顺序图，其典型示例如图8-2所示。对于简单的系统或单执行元件，则可直接做出动作循环图，其典型示例如图8-3所示。

图8-3典型动作循环

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8.2液压系统的功能设计8.2.2液压执行元件动力与运动分析

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运动分析是确定液压系统主要参数的基本依据，包括每个液压执行元件的动力分析 (负载循环图)和运动分析(运动循环图)。以了解运动过程的本质，查明每个执行器在其工作中的负载、位移及速度的变化规律，并找出最大负载点和最大速度点。 (1)动力分析(负载循环图)液压执行元件的负载包括工作负载和摩擦负载两类，工作负载又分阻力负载、超越负载(负载)和惯性负载三种类型。摩擦负载也分静摩擦负载和动摩擦负载两种类型。执行元件的负载大小可由主机规格确定，也可用实验方法或理论分析计算得到。根据计算出的外负载和循环

周期，即可绘制负载循环图 (F-t)图，参见图8-4。

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8.2液压系统的功能设计

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(2)运动分析(运动循环图)液压执行元件在工作过程中，一般要经历启动 (工作循环的起点 )加速、恒速 (稳态 )和减速制动等工况，执行机构在一个工作循环中的运动规律用运动循环图即速度循环图(v-t)图表示，参见图8-4。绘制速度循环图是为了计算液压执行元件的惯性负载及绘制其负载循环图，因而速度循环图的绘制通常与负载循环图同时进行。

图8-4液压缸的速度、负载循环图

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8.2液压系统的功能设计

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8.2.3确定液压系统主要参数，绘制液压系统工况图液压系统的主要参数包括压力、流量和功率。通常，首先选择系统工作压力，然后根据对执行元件的速度(或转速)要求，确定其流量。压力和流量一经确定，即可确定其功率，并做出液压系统的工况图。 (1)确定系统工作压力液压系统工作压力由设备类型、载荷大小、结构要求和技术水平而定，还要考虑执行元件的装配空间、经济条件及元件供应情况等的限制。一般来说，对于固定的尺寸不太受限的设备，压力可以选低一些，而对于像行走机械等重载设备，压力要选得高一些。系统工作压力高，省材料，结构紧凑，重量轻，是液压系统的发展方向，但要注意治漏、噪声控制和可靠性等问题的妥善处理。具体选择参考表8-2,表8-3。18

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8.2液压系统的功能设计表8-2按载荷选择工作压力

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表8-3各类设备常用的工作压力