摘要：液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是整個(gè)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)的重要組成部分，文章基于經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法介紹了常見液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，即明確液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求；進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工況分析，確定系統(tǒng)的主要參數(shù)；確定液壓系統(tǒng)方案，編制液壓系統(tǒng)原理圖；計(jì)算參數(shù)和選擇液壓元件；驗(yàn)證液壓系統(tǒng)的性能；繪制工作圖紙，編制工藝技術(shù)文件。

關(guān)鍵詞：液壓傳動(dòng)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；經(jīng)驗(yàn)法；計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)；CAD

中圖分類號(hào)：TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）21-0010-02

目前，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法——經(jīng)驗(yàn)法。借助液壓系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（液壓CAD）技術(shù)進(jìn)行液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，將成為今后主要的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，但它也是建立在經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上的。因此主要介紹經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法。

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是整個(gè)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)的重要組成部分，它與主機(jī)的設(shè)計(jì)是緊密相關(guān)的。其設(shè)計(jì)應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，重視調(diào)查研究，注意吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，在滿足主機(jī)在動(dòng)作和性能方面規(guī)定要求的前提下，應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、效率高、工作安全可靠、使用維護(hù)方便及使用壽命長(zhǎng)。

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)步驟為：明確液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)要求；進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工況分析，確定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的主要參數(shù)；確定液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，擬定液壓系統(tǒng)傳動(dòng)原理圖；計(jì)算和選擇液壓元件參數(shù)；驗(yàn)算液壓系統(tǒng)的性能要求；繪制工作圖紙，編制工藝技術(shù)文件。上述各步驟的工作內(nèi)容，有時(shí)需要平行進(jìn)行，穿插進(jìn)行，交叉展開。對(duì)某些比較復(fù)雜的液壓系統(tǒng)，需經(jīng)過多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)比較，才能做出最后確定。設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單的中等復(fù)雜的液壓系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)中的有些步驟也可以合并或

簡(jiǎn)化。

1明確液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須能全面滿足主機(jī)的各項(xiàng)功能和技術(shù)性能。因此，在開始設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，首先要對(duì)機(jī)械設(shè)備主機(jī)的工作情況進(jìn)行詳細(xì)的了解與分析，明確主機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)提出的工藝要求，具體內(nèi)容包括：（1）主機(jī)的用途、類型、應(yīng)用范圍、主要結(jié)構(gòu)、總體布局以及對(duì)液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件在位置布置和空間尺寸上的限制；（2）對(duì)液壓系統(tǒng)動(dòng)作和性能的要求，如主機(jī)的工作循環(huán)、液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方式（往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)）、自動(dòng)化程度、調(diào)速范圍、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和精度、負(fù)載狀況及其工作范圍；（3）主機(jī)各液壓執(zhí)行元件的動(dòng)作順序或者聯(lián)鎖要求；（4）工程現(xiàn)場(chǎng)的液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作條件，如周圍介質(zhì)情況、環(huán)境溫度范圍、濕度系數(shù)、塵埃情況、外界沖擊振動(dòng)等；（5）其他方面的要求，如液壓裝置在設(shè)計(jì)質(zhì)量、外形尺寸、運(yùn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)性等方面的規(guī)定或限制。

2分析系統(tǒng)工況，確定主要參數(shù)

2.1分析系統(tǒng)工況

液壓系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)工況分析是指對(duì)液壓執(zhí)行元件的工作狀況進(jìn)行分析，即進(jìn)行正常的運(yùn)動(dòng)分析和負(fù)載分析。其分析的目的主要是確定每個(gè)執(zhí)行元件在各自工作過程中的流量、壓力和功率的變化過程，并將此工作過程用曲線表示出來，作為確定系統(tǒng)運(yùn)行的主要參數(shù)（壓力和流量） 、編制擬定液壓系統(tǒng)方案的主要依據(jù)。

第一，動(dòng)作運(yùn)動(dòng)分析。動(dòng)作運(yùn)動(dòng)分析就是對(duì)執(zhí)行元件在一個(gè)工作循環(huán)中各階段的運(yùn)動(dòng)速度變化規(guī)律情況進(jìn)行分析，并畫出速度運(yùn)行循環(huán)圖。圖1為某機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)的液壓運(yùn)動(dòng)分析圖，其中圖1（a）為滑臺(tái)工作循環(huán)圖，表示液壓系統(tǒng)的動(dòng)作過程；圖1（b）為速度－位移曲線圖，表示滑臺(tái)在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)各階段運(yùn)動(dòng)速度的大小及變化情況。

（a）工作循環(huán)圖 （b）速度－位移曲線圖

圖1動(dòng)力滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)分析圖

第二，負(fù)載分析。負(fù)載分析就是確定執(zhí)行元件所受的負(fù)載大小和方向。液壓執(zhí)行元件所承受的負(fù)載可由主機(jī)的規(guī)格規(guī)定，可由實(shí)驗(yàn)樣機(jī)通過做實(shí)驗(yàn)測(cè)定，也可以由理論分析確定。當(dāng)用理論分析確定執(zhí)行元件的實(shí)際運(yùn)行負(fù)載時(shí)，必須仔細(xì)考慮各執(zhí)行元件在一個(gè)循環(huán)中的工況及相應(yīng)的負(fù)載類型。例如：工作負(fù)載（切削力、擠壓力、彈性塑性變形抗力、重力等）、慣性負(fù)載和阻力負(fù)載（摩擦力、密封力、背壓力）等。計(jì)算時(shí)可根據(jù)有關(guān)定律或查閱相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)來完成。把執(zhí)行元件各階段的負(fù)載用負(fù)載－位移曲線表示出來，就是負(fù)載循環(huán)圖。圖2為負(fù)載循環(huán)圖：

圖2執(zhí)行元件的負(fù)載循環(huán)圖

2.2確定主要參數(shù)

因?yàn)檫@時(shí)回路的結(jié)構(gòu)還沒有完全確定，所以這里所說的主要參數(shù)是指液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù)。液壓系統(tǒng)采用的執(zhí)行元件的形式，必須滿足主機(jī)的運(yùn)動(dòng)功能、性能要求及結(jié)構(gòu)、安裝上的限制。根據(jù)所要求的負(fù)載運(yùn)動(dòng)形式，選用不同的執(zhí)行元件的配置。

液壓執(zhí)行元件主要的參數(shù)有壓力和流量，這兩個(gè)參數(shù)是計(jì)算和選擇液壓元件的主要依據(jù)。要確定執(zhí)行元件的壓力值和流量值，首先選擇傳動(dòng)系統(tǒng)的工作壓力，然后根據(jù)液壓執(zhí)行元件的負(fù)載循環(huán)圖，計(jì)算出執(zhí)行元件的主要幾何參數(shù)，最后根據(jù)速度循環(huán)圖確定其流量值。

3確定液壓系統(tǒng)方案

確定液壓系統(tǒng)的運(yùn)行方案，編制擬定液壓系統(tǒng)原理圖是整個(gè)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最重要的一步，它對(duì)系統(tǒng)的性能、經(jīng)濟(jì)性具有決定性的影響。它包含三項(xiàng)內(nèi)容：選擇系統(tǒng)類型、選擇液壓回路及擬定液壓系統(tǒng)原理圖。

3.1選擇系統(tǒng)的類型

系統(tǒng)的類型有開式和閉式兩種，根據(jù)調(diào)速方式和散熱要求來選擇，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng)或節(jié)流調(diào)速的液壓系統(tǒng)，一般采用開式系統(tǒng)；容積調(diào)速或要求效率高的系統(tǒng)，多采用閉式系統(tǒng)。

3.2選擇液壓回路

液壓系統(tǒng)的回路是決定主機(jī)動(dòng)作和性能的基礎(chǔ)，要根據(jù)液壓系統(tǒng)所需完成的任務(wù)和對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求來選擇液壓基本回路。選擇時(shí)要先從影響主機(jī)的關(guān)鍵回路進(jìn)行，比如對(duì)機(jī)床的液壓系統(tǒng)和調(diào)速以及速度換接的主要回路；另外對(duì)于液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)，調(diào)壓回路就應(yīng)該是主回路。其后在考慮其他的輔助的回路系統(tǒng)，對(duì)于有垂直運(yùn)動(dòng)的部件要考慮到平衡回路，對(duì)于有多個(gè)執(zhí)行元件的系統(tǒng)要考慮到執(zhí)行元件的各個(gè)動(dòng)作以及同步動(dòng)作和互不干擾的回路等。若有多種方案時(shí)，應(yīng)反復(fù)進(jìn)行分析對(duì)比，參考同類型液壓系統(tǒng)中選擇較好的回路。

4液壓元器件的選擇

4.1選擇液壓泵的規(guī)格

根據(jù)最大壓力pb和流量qb，查出液壓元件產(chǎn)品樣本，選擇合適的液壓泵的規(guī)格型號(hào)。

為使液壓泵有一定的壓力儲(chǔ)備，泵的額定壓力pn應(yīng)比系統(tǒng)最高壓力大25%～60%。泵的額定流量應(yīng)與計(jì)算所需的流量相當(dāng)，不能超過太多，以免造成過大的功率損失。

4.2液壓控制閥的選擇

液壓控制閥應(yīng)根據(jù)閥所在回路的最大工作壓力和流經(jīng)閥的最大流量來選擇閥的規(guī)格。選擇溢流閥時(shí)，應(yīng)按動(dòng)力源液壓泵的最大流量選取；選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時(shí)，應(yīng)考慮其最小穩(wěn)定流量，以滿足低速運(yùn)行穩(wěn)定性能的要求。此外，還要考慮閥的操縱方式、連接方式和換向閥的中位機(jī)能等。

4.3液壓元件配置形式的選擇

如果液壓站設(shè)備為固定式的，經(jīng)常把液壓系統(tǒng)中的液壓元件、動(dòng)力源以及各種輔助元件相對(duì)集中的安裝在主機(jī)外的液壓站中。這樣做的好處在于方便了元件的維修和安排，而且消除了由于油溫或動(dòng)力源振動(dòng)問題對(duì)主機(jī)工作的精確度。液壓元件的配置形式目前廣泛采用集成化配置，具體有下列三種：板式配置、集成塊式集成配置和疊加閥式集成配置。其中，集成化配置因其結(jié)構(gòu)緊湊、油管少、可標(biāo)準(zhǔn)化、安裝方便、便于設(shè)計(jì)與制造、壓力損失小等優(yōu)點(diǎn)得以廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]宋錦春．液壓技術(shù)實(shí)用手冊(cè)[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2011．

[2]許毅，楊兆舉．液壓與氣動(dòng)技術(shù)及應(yīng)用[M]．北京：北京師范大學(xué)出版社，2012．

作者簡(jiǎn)介：徐丕兵（1976-），男，山東平度人，供職于青島市技師學(xué)院，中級(jí)職稱， 研究方向：控制工程。

摘要：液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是整個(gè)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)的重要組成部分，文章基于經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法介紹了常見液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，即明確液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求；進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工況分析，確定系統(tǒng)的主要參數(shù)；確定液壓系統(tǒng)方案，編制液壓系統(tǒng)原理圖；計(jì)算參數(shù)和選擇液壓元件；驗(yàn)證液壓系統(tǒng)的性能；繪制工作圖紙，編制工藝技術(shù)文件。

關(guān)鍵詞：液壓傳動(dòng)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；經(jīng)驗(yàn)法；計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)；CAD

中圖分類號(hào)：TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）21-0010-02

目前，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法——經(jīng)驗(yàn)法。借助液壓系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（液壓CAD）技術(shù)進(jìn)行液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，將成為今后主要的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，但它也是建立在經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上的。因此主要介紹經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法。

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是整個(gè)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)的重要組成部分，它與主機(jī)的設(shè)計(jì)是緊密相關(guān)的。其設(shè)計(jì)應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，重視調(diào)查研究，注意吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，在滿足主機(jī)在動(dòng)作和性能方面規(guī)定要求的前提下，應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、效率高、工作安全可靠、使用維護(hù)方便及使用壽命長(zhǎng)。

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)步驟為：明確液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)要求；進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工況分析，確定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的主要參數(shù)；確定液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，擬定液壓系統(tǒng)傳動(dòng)原理圖；計(jì)算和選擇液壓元件參數(shù)；驗(yàn)算液壓系統(tǒng)的性能要求；繪制工作圖紙，編制工藝技術(shù)文件。上述各步驟的工作內(nèi)容，有時(shí)需要平行進(jìn)行，穿插進(jìn)行，交叉展開。對(duì)某些比較復(fù)雜的液壓系統(tǒng)，需經(jīng)過多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)比較，才能做出最后確定。設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單的中等復(fù)雜的液壓系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)中的有些步驟也可以合并或

簡(jiǎn)化。

1明確液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須能全面滿足主機(jī)的各項(xiàng)功能和技術(shù)性能。因此，在開始設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，首先要對(duì)機(jī)械設(shè)備主機(jī)的工作情況進(jìn)行詳細(xì)的了解與分析，明確主機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)提出的工藝要求，具體內(nèi)容包括：（1）主機(jī)的用途、類型、應(yīng)用范圍、主要結(jié)構(gòu)、總體布局以及對(duì)液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件在位置布置和空間尺寸上的限制；（2）對(duì)液壓系統(tǒng)動(dòng)作和性能的要求，如主機(jī)的工作循環(huán)、液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方式（往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)）、自動(dòng)化程度、調(diào)速范圍、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和精度、負(fù)載狀況及其工作范圍；（3）主機(jī)各液壓執(zhí)行元件的動(dòng)作順序或者聯(lián)鎖要求；（4）工程現(xiàn)場(chǎng)的液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作條件，如周圍介質(zhì)情況、環(huán)境溫度范圍、濕度系數(shù)、塵埃情況、外界沖擊振動(dòng)等；（5）其他方面的要求，如液壓裝置在設(shè)計(jì)質(zhì)量、外形尺寸、運(yùn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)性等方面的規(guī)定或限制。

2分析系統(tǒng)工況，確定主要參數(shù)

2.1分析系統(tǒng)工況

液壓系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)工況分析是指對(duì)液壓執(zhí)行元件的工作狀況進(jìn)行分析，即進(jìn)行正常的運(yùn)動(dòng)分析和負(fù)載分析。其分析的目的主要是確定每個(gè)執(zhí)行元件在各自工作過程中的流量、壓力和功率的變化過程，并將此工作過程用曲線表示出來，作為確定系統(tǒng)運(yùn)行的主要參數(shù)（壓力和流量） 、編制擬定液壓系統(tǒng)方案的主要依據(jù)。

第一，動(dòng)作運(yùn)動(dòng)分析。動(dòng)作運(yùn)動(dòng)分析就是對(duì)執(zhí)行元件在一個(gè)工作循環(huán)中各階段的運(yùn)動(dòng)速度變化規(guī)律情況進(jìn)行分析，并畫出速度運(yùn)行循環(huán)圖。圖1為某機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)的液壓運(yùn)動(dòng)分析圖，其中圖1（a）為滑臺(tái)工作循環(huán)圖，表示液壓系統(tǒng)的動(dòng)作過程；圖1（b）為速度－位移曲線圖，表示滑臺(tái)在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)各階段運(yùn)動(dòng)速度的大小及變化情況。

（a）工作循環(huán)圖 （b）速度－位移曲線圖

圖1動(dòng)力滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)分析圖

第二，負(fù)載分析。負(fù)載分析就是確定執(zhí)行元件所受的負(fù)載大小和方向。液壓執(zhí)行元件所承受的負(fù)載可由主機(jī)的規(guī)格規(guī)定，可由實(shí)驗(yàn)樣機(jī)通過做實(shí)驗(yàn)測(cè)定，也可以由理論分析確定。當(dāng)用理論分析確定執(zhí)行元件的實(shí)際運(yùn)行負(fù)載時(shí)，必須仔細(xì)考慮各執(zhí)行元件在一個(gè)循環(huán)中的工況及相應(yīng)的負(fù)載類型。例如：工作負(fù)載（切削力、擠壓力、彈性塑性變形抗力、重力等）、慣性負(fù)載和阻力負(fù)載（摩擦力、密封力、背壓力）等。計(jì)算時(shí)可根據(jù)有關(guān)定律或查閱相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)來完成。把執(zhí)行元件各階段的負(fù)載用負(fù)載－位移曲線表示出來，就是負(fù)載循環(huán)圖。圖2為負(fù)載循環(huán)圖：

圖2執(zhí)行元件的負(fù)載循環(huán)圖

2.2確定主要參數(shù)

因?yàn)檫@時(shí)回路的結(jié)構(gòu)還沒有完全確定，所以這里所說的主要參數(shù)是指液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù)。液壓系統(tǒng)采用的執(zhí)行元件的形式，必須滿足主機(jī)的運(yùn)動(dòng)功能、性能要求及結(jié)構(gòu)、安裝上的限制。根據(jù)所要求的負(fù)載運(yùn)動(dòng)形式，選用不同的執(zhí)行元件的配置。

液壓執(zhí)行元件主要的參數(shù)有壓力和流量，這兩個(gè)參數(shù)是計(jì)算和選擇液壓元件的主要依據(jù)。要確定執(zhí)行元件的壓力值和流量值，首先選擇傳動(dòng)系統(tǒng)的工作壓力，然后根據(jù)液壓執(zhí)行元件的負(fù)載循環(huán)圖，計(jì)算出執(zhí)行元件的主要幾何參數(shù)，最后根據(jù)速度循環(huán)圖確定其流量值。

3確定液壓系統(tǒng)方案

確定液壓系統(tǒng)的運(yùn)行方案，編制擬定液壓系統(tǒng)原理圖是整個(gè)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最重要的一步，它對(duì)系統(tǒng)的性能、經(jīng)濟(jì)性具有決定性的影響。它包含三項(xiàng)內(nèi)容：選擇系統(tǒng)類型、選擇液壓回路及擬定液壓系統(tǒng)原理圖。

3.1選擇系統(tǒng)的類型

系統(tǒng)的類型有開式和閉式兩種，根據(jù)調(diào)速方式和散熱要求來選擇，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng)或節(jié)流調(diào)速的液壓系統(tǒng)，一般采用開式系統(tǒng)；容積調(diào)速或要求效率高的系統(tǒng)，多采用閉式系統(tǒng)。

3.2選擇液壓回路

液壓系統(tǒng)的回路是決定主機(jī)動(dòng)作和性能的基礎(chǔ)，要根據(jù)液壓系統(tǒng)所需完成的任務(wù)和對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求來選擇液壓基本回路。選擇時(shí)要先從影響主機(jī)的關(guān)鍵回路進(jìn)行，比如對(duì)機(jī)床的液壓系統(tǒng)和調(diào)速以及速度換接的主要回路；另外對(duì)于液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)，調(diào)壓回路就應(yīng)該是主回路。其后在考慮其他的輔助的回路系統(tǒng)，對(duì)于有垂直運(yùn)動(dòng)的部件要考慮到平衡回路，對(duì)于有多個(gè)執(zhí)行元件的系統(tǒng)要考慮到執(zhí)行元件的各個(gè)動(dòng)作以及同步動(dòng)作和互不干擾的回路等。若有多種方案時(shí)，應(yīng)反復(fù)進(jìn)行分析對(duì)比，參考同類型液壓系統(tǒng)中選擇較好的回路。

4液壓元器件的選擇

4.1選擇液壓泵的規(guī)格

根據(jù)最大壓力pb和流量qb，查出液壓元件產(chǎn)品樣本，選擇合適的液壓泵的規(guī)格型號(hào)。

為使液壓泵有一定的壓力儲(chǔ)備，泵的額定壓力pn應(yīng)比系統(tǒng)最高壓力大25%～60%。泵的額定流量應(yīng)與計(jì)算所需的流量相當(dāng)，不能超過太多，以免造成過大的功率損失。

4.2液壓控制閥的選擇

液壓控制閥應(yīng)根據(jù)閥所在回路的最大工作壓力和流經(jīng)閥的最大流量來選擇閥的規(guī)格。選擇溢流閥時(shí)，應(yīng)按動(dòng)力源液壓泵的最大流量選??；選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時(shí)，應(yīng)考慮其最小穩(wěn)定流量，以滿足低速運(yùn)行穩(wěn)定性能的要求。此外，還要考慮閥的操縱方式、連接方式和換向閥的中位機(jī)能等。

4.3液壓元件配置形式的選擇

如果液壓站設(shè)備為固定式的，經(jīng)常把液壓系統(tǒng)中的液壓元件、動(dòng)力源以及各種輔助元件相對(duì)集中的安裝在主機(jī)外的液壓站中。這樣做的好處在于方便了元件的維修和安排，而且消除了由于油溫或動(dòng)力源振動(dòng)問題對(duì)主機(jī)工作的精確度。液壓元件的配置形式目前廣泛采用集成化配置，具體有下列三種：板式配置、集成塊式集成配置和疊加閥式集成配置。其中，集成化配置因其結(jié)構(gòu)緊湊、油管少、可標(biāo)準(zhǔn)化、安裝方便、便于設(shè)計(jì)與制造、壓力損失小等優(yōu)點(diǎn)得以廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]宋錦春．液壓技術(shù)實(shí)用手冊(cè)[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2011．

[2]許毅，楊兆舉．液壓與氣動(dòng)技術(shù)及應(yīng)用[M]．北京：北京師范大學(xué)出版社，2012．

作者簡(jiǎn)介：徐丕兵（1976-），男，山東平度人，供職于青島市技師學(xué)院，中級(jí)職稱， 研究方向：控制工程。

摘要：液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是整個(gè)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)的重要組成部分，文章基于經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法介紹了常見液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，即明確液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求；進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工況分析，確定系統(tǒng)的主要參數(shù)；確定液壓系統(tǒng)方案，編制液壓系統(tǒng)原理圖；計(jì)算參數(shù)和選擇液壓元件；驗(yàn)證液壓系統(tǒng)的性能；繪制工作圖紙，編制工藝技術(shù)文件。

關(guān)鍵詞：液壓傳動(dòng)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；經(jīng)驗(yàn)法；計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)；CAD

中圖分類號(hào)：TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）21-0010-02

目前，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法——經(jīng)驗(yàn)法。借助液壓系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（液壓CAD）技術(shù)進(jìn)行液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，將成為今后主要的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，但它也是建立在經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上的。因此主要介紹經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法。

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是整個(gè)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)的重要組成部分，它與主機(jī)的設(shè)計(jì)是緊密相關(guān)的。其設(shè)計(jì)應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，重視調(diào)查研究，注意吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，在滿足主機(jī)在動(dòng)作和性能方面規(guī)定要求的前提下，應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、效率高、工作安全可靠、使用維護(hù)方便及使用壽命長(zhǎng)。

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)步驟為：明確液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)要求；進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工況分析，確定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的主要參數(shù)；確定液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，擬定液壓系統(tǒng)傳動(dòng)原理圖；計(jì)算和選擇液壓元件參數(shù)；驗(yàn)算液壓系統(tǒng)的性能要求；繪制工作圖紙，編制工藝技術(shù)文件。上述各步驟的工作內(nèi)容，有時(shí)需要平行進(jìn)行，穿插進(jìn)行，交叉展開。對(duì)某些比較復(fù)雜的液壓系統(tǒng)，需經(jīng)過多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)比較，才能做出最后確定。設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單的中等復(fù)雜的液壓系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)中的有些步驟也可以合并或

簡(jiǎn)化。

1明確液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須能全面滿足主機(jī)的各項(xiàng)功能和技術(shù)性能。因此，在開始設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，首先要對(duì)機(jī)械設(shè)備主機(jī)的工作情況進(jìn)行詳細(xì)的了解與分析，明確主機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)提出的工藝要求，具體內(nèi)容包括：（1）主機(jī)的用途、類型、應(yīng)用范圍、主要結(jié)構(gòu)、總體布局以及對(duì)液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件在位置布置和空間尺寸上的限制；（2）對(duì)液壓系統(tǒng)動(dòng)作和性能的要求，如主機(jī)的工作循環(huán)、液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方式（往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)）、自動(dòng)化程度、調(diào)速范圍、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和精度、負(fù)載狀況及其工作范圍；（3）主機(jī)各液壓執(zhí)行元件的動(dòng)作順序或者聯(lián)鎖要求；（4）工程現(xiàn)場(chǎng)的液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作條件，如周圍介質(zhì)情況、環(huán)境溫度范圍、濕度系數(shù)、塵埃情況、外界沖擊振動(dòng)等；（5）其他方面的要求，如液壓裝置在設(shè)計(jì)質(zhì)量、外形尺寸、運(yùn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)性等方面的規(guī)定或限制。

2分析系統(tǒng)工況，確定主要參數(shù)

2.1分析系統(tǒng)工況

液壓系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)工況分析是指對(duì)液壓執(zhí)行元件的工作狀況進(jìn)行分析，即進(jìn)行正常的運(yùn)動(dòng)分析和負(fù)載分析。其分析的目的主要是確定每個(gè)執(zhí)行元件在各自工作過程中的流量、壓力和功率的變化過程，并將此工作過程用曲線表示出來，作為確定系統(tǒng)運(yùn)行的主要參數(shù)（壓力和流量） 、編制擬定液壓系統(tǒng)方案的主要依據(jù)。

第一，動(dòng)作運(yùn)動(dòng)分析。動(dòng)作運(yùn)動(dòng)分析就是對(duì)執(zhí)行元件在一個(gè)工作循環(huán)中各階段的運(yùn)動(dòng)速度變化規(guī)律情況進(jìn)行分析，并畫出速度運(yùn)行循環(huán)圖。圖1為某機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)的液壓運(yùn)動(dòng)分析圖，其中圖1（a）為滑臺(tái)工作循環(huán)圖，表示液壓系統(tǒng)的動(dòng)作過程；圖1（b）為速度－位移曲線圖，表示滑臺(tái)在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)各階段運(yùn)動(dòng)速度的大小及變化情況。

（a）工作循環(huán)圖 （b）速度－位移曲線圖

圖1動(dòng)力滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)分析圖

第二，負(fù)載分析。負(fù)載分析就是確定執(zhí)行元件所受的負(fù)載大小和方向。液壓執(zhí)行元件所承受的負(fù)載可由主機(jī)的規(guī)格規(guī)定，可由實(shí)驗(yàn)樣機(jī)通過做實(shí)驗(yàn)測(cè)定，也可以由理論分析確定。當(dāng)用理論分析確定執(zhí)行元件的實(shí)際運(yùn)行負(fù)載時(shí)，必須仔細(xì)考慮各執(zhí)行元件在一個(gè)循環(huán)中的工況及相應(yīng)的負(fù)載類型。例如：工作負(fù)載（切削力、擠壓力、彈性塑性變形抗力、重力等）、慣性負(fù)載和阻力負(fù)載（摩擦力、密封力、背壓力）等。計(jì)算時(shí)可根據(jù)有關(guān)定律或查閱相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)來完成。把執(zhí)行元件各階段的負(fù)載用負(fù)載－位移曲線表示出來，就是負(fù)載循環(huán)圖。圖2為負(fù)載循環(huán)圖：

圖2執(zhí)行元件的負(fù)載循環(huán)圖

2.2確定主要參數(shù)

因?yàn)檫@時(shí)回路的結(jié)構(gòu)還沒有完全確定，所以這里所說的主要參數(shù)是指液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù)。液壓系統(tǒng)采用的執(zhí)行元件的形式，必須滿足主機(jī)的運(yùn)動(dòng)功能、性能要求及結(jié)構(gòu)、安裝上的限制。根據(jù)所要求的負(fù)載運(yùn)動(dòng)形式，選用不同的執(zhí)行元件的配置。

液壓執(zhí)行元件主要的參數(shù)有壓力和流量，這兩個(gè)參數(shù)是計(jì)算和選擇液壓元件的主要依據(jù)。要確定執(zhí)行元件的壓力值和流量值，首先選擇傳動(dòng)系統(tǒng)的工作壓力，然后根據(jù)液壓執(zhí)行元件的負(fù)載循環(huán)圖，計(jì)算出執(zhí)行元件的主要幾何參數(shù)，最后根據(jù)速度循環(huán)圖確定其流量值。

3確定液壓系統(tǒng)方案

確定液壓系統(tǒng)的運(yùn)行方案，編制擬定液壓系統(tǒng)原理圖是整個(gè)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最重要的一步，它對(duì)系統(tǒng)的性能、經(jīng)濟(jì)性具有決定性的影響。它包含三項(xiàng)內(nèi)容：選擇系統(tǒng)類型、選擇液壓回路及擬定液壓系統(tǒng)原理圖。

3.1選擇系統(tǒng)的類型

系統(tǒng)的類型有開式和閉式兩種，根據(jù)調(diào)速方式和散熱要求來選擇，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng)或節(jié)流調(diào)速的液壓系統(tǒng)，一般采用開式系統(tǒng)；容積調(diào)速或要求效率高的系統(tǒng)，多采用閉式系統(tǒng)。

3.2選擇液壓回路

液壓系統(tǒng)的回路是決定主機(jī)動(dòng)作和性能的基礎(chǔ)，要根據(jù)液壓系統(tǒng)所需完成的任務(wù)和對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求來選擇液壓基本回路。選擇時(shí)要先從影響主機(jī)的關(guān)鍵回路進(jìn)行，比如對(duì)機(jī)床的液壓系統(tǒng)和調(diào)速以及速度換接的主要回路；另外對(duì)于液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)，調(diào)壓回路就應(yīng)該是主回路。其后在考慮其他的輔助的回路系統(tǒng)，對(duì)于有垂直運(yùn)動(dòng)的部件要考慮到平衡回路，對(duì)于有多個(gè)執(zhí)行元件的系統(tǒng)要考慮到執(zhí)行元件的各個(gè)動(dòng)作以及同步動(dòng)作和互不干擾的回路等。若有多種方案時(shí)，應(yīng)反復(fù)進(jìn)行分析對(duì)比，參考同類型液壓系統(tǒng)中選擇較好的回路。

4液壓元器件的選擇

4.1選擇液壓泵的規(guī)格

根據(jù)最大壓力pb和流量qb，查出液壓元件產(chǎn)品樣本，選擇合適的液壓泵的規(guī)格型號(hào)。

為使液壓泵有一定的壓力儲(chǔ)備，泵的額定壓力pn應(yīng)比系統(tǒng)最高壓力大25%～60%。泵的額定流量應(yīng)與計(jì)算所需的流量相當(dāng)，不能超過太多，以免造成過大的功率損失。

4.2液壓控制閥的選擇

液壓控制閥應(yīng)根據(jù)閥所在回路的最大工作壓力和流經(jīng)閥的最大流量來選擇閥的規(guī)格。選擇溢流閥時(shí)，應(yīng)按動(dòng)力源液壓泵的最大流量選取；選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時(shí)，應(yīng)考慮其最小穩(wěn)定流量，以滿足低速運(yùn)行穩(wěn)定性能的要求。此外，還要考慮閥的操縱方式、連接方式和換向閥的中位機(jī)能等。

4.3液壓元件配置形式的選擇

如果液壓站設(shè)備為固定式的，經(jīng)常把液壓系統(tǒng)中的液壓元件、動(dòng)力源以及各種輔助元件相對(duì)集中的安裝在主機(jī)外的液壓站中。這樣做的好處在于方便了元件的維修和安排，而且消除了由于油溫或動(dòng)力源振動(dòng)問題對(duì)主機(jī)工作的精確度。液壓元件的配置形式目前廣泛采用集成化配置，具體有下列三種：板式配置、集成塊式集成配置和疊加閥式集成配置。其中，集成化配置因其結(jié)構(gòu)緊湊、油管少、可標(biāo)準(zhǔn)化、安裝方便、便于設(shè)計(jì)與制造、壓力損失小等優(yōu)點(diǎn)得以廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]宋錦春．液壓技術(shù)實(shí)用手冊(cè)[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2011．

[2]許毅，楊兆舉．液壓與氣動(dòng)技術(shù)及應(yīng)用[M]．北京：北京師范大學(xué)出版社，2012．

作者簡(jiǎn)介：徐丕兵（1976-），男，山東平度人，供職于青島市技師學(xué)院，中級(jí)職稱， 研究方向：控制工程。