第9章 液压传动系统的设计计算
液压传动系统是机械设备动力传动系统，因此，它的设计是整个机械设备设计的一部分，必须与主机设计联系在一起同时进行。一般在分析主机的工作循环、性能要求、动作特点等基础上，经过认真分析比较，在确定全部或局部采用液压传动方案之后才会提出液压传动系统的设计任务。
液压系统设计必须从实际出发，注重调查研究，吸收国内外先进技术，采用现代设计思想，在满足工作性能要求、工作可靠要求的前提下，力求使系统结构简单、成本低、效率高、操作维护方便、使用寿命长。
液压系统设计步骤如下,
(1) 明确液压系统的设计要求g2462工g1929分析。
(2) 主要g2454g6980的确定。
(3) g6323定液压系统g2419g10714g3282，进行系统方案g16782g16789。
(4) 设计、计g12651、g17885g6333液压g1815g1226。
(5) g4557液压系统主要性能进行g20576g12651。
(6) 设计液压g16025g13634，g13546g2058液压系统技术g7003g1226。
9.1 液压系统的设计依据和工况分析
9.1.1 液压系统的设计依据
设计要求是进行工g12255设计的主要g1393g6466。设计前必须g6238主机g4557液压系统的设计要求g2656与设计g11468g1863的g5785g1929g1114g16311g9177g7982，一般要明确下g2027主要g19394g20076,
(1) 主机用g17896、g5647g1319g5079局与结构、主要技术g2454g6980与性能要求、工g14414g8981g12255或工作循环、
作g1006环g3671与g7477g1226等。
(2) 液压系统g5224g4448成g2750g1135动作，g2520个动作的工作循环g2462循环时g19400g727g17139g17745g3835g4579g2462性g17148、
g17828动g5430g5347g2462g17907g5242g5567g5942g727g2520动作的g20046g5219要求g2462g1126g19157g1863系，g2520动作的同步要求g2462同步g12946g5242g727液压系统的工作性能要求，如g17828动g5191g12295性、调g17907g14551g3272、定g1313g12946g5242、g17728g6454g12946g5242，g14270动g2282g12255g5242、
效率与g9213g2331、g6403动与g3134g3780、g4445全性与可靠性等。
(3) 液压系统的工作g9213g5242g2462g1866g2476g2282g14551g3272，g9299g5242g3835g4579，g20130g8813与g12893g4588g5785g1929，g19462g9791与g19462g10202要求，g4445g16025g12366g19400的g3835g4579、外g5287g4622g4556与g17148g18339g19492g2058等。
(4) 经g8994性与成本等方g19766的要求。
g2494g7389明确g1114设计要求g2462工作环g3671，才能使设计的系统g993g1177满足性能要求，g1000g1867g7389较高的可靠性、g14403g3921的g12366g19400g5079局g2462g17908g3423。
第9章 液压传动系统的设计计算
·251·
·251·
9.1.2 液压系统的工况分析
工g1929分析的g11458的是明确在工作循环g1025g6203行g1815g1226的g17139g17745g2656g17828动的g2476g2282g16280g5471，它g2265g6336g17828动分析g2656g17139g17745分析。
1,运动分析
g17828动分析g4613是研究工作机构g7693g6466工g14414要求g5224g1209g1172g1052g7691的g17828动g16280g5471g4448成工作循环、g17828动
g17907g5242的g3835g4579、g2164g17907g5242是恒定的还是g2476g2282的、行g12255g3835g4579g2462循环时g19400长短等。为此必须确定g6203
行g1815g1226的类g3423，并绘g2058g1313移
―
时g19400循环g3282或g17907g5242
―
时g19400循环g3282。
液压g6203行g1815g1226的类g3423可按表9-l进行g17885g6333。
表9-1 液压执行元件的类型
名 称 特 点 应用场合
双杆活塞缸 双向输出力、输出速度一样，杆受力状态一样 双向工作的往复运动
单杆活塞缸
双向输出力、输出速度不一样，杆受力状态不同。差动连接时可实现快速运动
往复不对称直线运动
柱塞缸 结构简单 长行程、单向工作
摆动缸 单叶片缸转角小于300°，双叶片缸转角小于150° 往复摆动运动
齿轮、叶片马达 结构简单、体积小、惯性小 高速小转矩回转运动
轴向柱塞马达 运动平稳、转矩大、转速范围宽 大转矩回转运动
径向柱塞马达 结构复杂、转矩大、转速低 低速大转矩回转运动
2,负载分析
g17139g17745分析g4613是通过计g12651确定g2520液压g6203行g1815g1226的g17139g17745g3835g4579g2656方向，并分析g2520g6203行g1815g1226g17828
动过g12255g1025的g6403动、冲击g2462过g17745能力等g5785g1929。
作用在g6203行g1815g1226上的g17139g17745g7389约束性g17139g17745g2656动力性g17139g17745两类。
约束性g17139g17745的特征是g1866方向与g6203行g1815g1226g17828动方向永远g11468反，g4557g6203行g1815g1226起阻止作用，
g993会起驱动作用。例如库仑固g1319摩擦阻力、粘性摩擦阻力是约束性g17139g17745。
动力性g17139g17745的特征是g1866方向与g6203行g1815g1226的g17828动方向无g1863，g1866g6980值由外界g16280g5471所决定。
g6203行g1815g1226承受动力性g17139g17745时可能会出现两种g5785g1929：一种g5785g1929是动力性g17139g17745方向与g6203行g1815g1226
g17828动方向g11468反，起着阻止g6203行g1815g1226g17828动的作用，称为阻力g17139g17745(正g17139g17745)g727另一种g5785g1929是动力性g17139g17745方向与g6203行g1815g1226g17828动方向一致，称为超越g17139g17745(g17139g17139g17745)。超越g17139g17745g2476成驱动g6203行
g1815g1226的驱动力，g6203行g1815g1226要维持匀g17907g17828动，g1866g1025的g8981g1319要产生阻力功，g5430成足够的阻力来
g5191衡超越g17139g17745产生的驱动力，这g4613要求系统g5224g1867g7389g5191衡g2656g2058动功能。重力是一种动力性g17139
g17745，重力与g6203行g1815g1226g17828动方向g11468反时是阻力g17139g17745g727与g6203行g1815g1226g17828动方向一致时是超越g17139g17745。
g4557于g17139g17745g2476g2282g16280g5471复杂的系统必须画出g17139g17745循环g3282。g993同工作g11458的的系统，g17139g17745分析的着重点g993同。例如，g4557于工g12255机械的作g1006机构，着重点为重力在g2520个g1313g13634上的g5785g1929，g17139g17745g3282
g1209g1313g13634为g2476g18339g727机床工作台的着重点为g17139g17745与g2520工g5219的时g19400g1863系。
液压传动
·252·
·252·
1) 液压缸的g17139g17745计g12651
一般说来，液压缸承受的动力性g17139g17745g7389工作g17139g17745 F
w
、惯性g17139g17745 F
m
、重力g17139g17745 F
g
，约束性g17139g17745g7389摩擦阻力F
f
、背压g17139g17745F
b
、液压缸g14270身的密封阻力F
sf
。即作用在液压缸上的外
g17139g17745为
wmfgbsf
=±± ±±±±F F F FFFF (9.1)
① 工作g17139g17745 F
w
。工作g17139g17745与主机的工作性g17148g7389g1863，它可能是定值，也可能是g2476值。
一般工作g17139g17745是时g19400的函g6980，即F
w
＝f (t)，需g7693g6466g1867g1319g5785g1929分析决定。
② 惯性g17139g17745 F
m
。惯性g17139g17745是g17828动部g1226在启动g2164g17907或减g17907g2058动过g12255g1025产生的惯性力，
g1866值可按牛顿第二定g5471求出
m
Δ
==
Δ
v
Fmam
t
(9.2)
g5347g1025 m——g17828动部g1226g5647g17148g18339g727
a——g2164g17907g5242g727
Δv——Δt时g19400内g17907g5242的g2476g2282g18339g727
Δt——启动或g2058动时g19400。一般机械系统取0.1s～0.5s g727行走机械系统取0.5s～1.5sg727
机床g17828动系统取0.25s～0.5sg727机床进给系统取0.05s～0.2s。工作部g1226较轻或
g17828动g17907g5242较低时取g4579值。
③ 导向摩擦阻力F
f
。摩擦阻力是指液压缸驱动工作机构所需克服的导轨摩擦阻力，g1866
值与导轨g5430状、g4445放g1313g13634g2656工作部g1226的g17828动状态g7389g1863。
g4557于g5191导轨
fN
()=+F fmg F (9.3)
g4557于Vg5430导轨
N
f
()
sin( / 2)α
+
=
fmg F
F (9.4)
g5347g1025 F
N
——作用在导轨上的垂直g17745荷g727
α ——Vg5430导轨夹角，通常取α ＝90°g727
f——导轨摩擦系g6980，g1866值可g2454阅g11468g1863设计手册。
④ 重力g17139g17745 F
g
。当工作部g1226垂直或倾斜放g13634时，g14270重也是一种g17139g17745，当工作部g1226水
g5191放g13634时，F
g
＝0。
⑤ 背压g17139g17745F
b
。液压缸g17828动时还必须克服回油路压力g5430成的背压阻力F
b
，g1866值为
bb2
=F pA (9.5)
g5347g1025 A
2
——液压缸回油腔g7389效工作g19766积g727
b
p ——液压缸背压。在液压缸结构g2454g6980尚未确定之前，一般按经g20576g6980g6466估计一个
g6980值。系统背压的一般经g20576g6980g6466为：g1025低压系统或轻g17745节g8981调g17907系统取
0.2MPa～0.5MPag727回油路g7389调g17907阀或背压阀的系统取 0.5MPa～1.5MPag727采用补油泵补油的g19393g5347系统取1.0MPa～1.5MPag727采用g3822路阀的复杂g1025高压工g12255
机械系统取1.2MPa～3.0MPa。
g316 液压缸g14270身的密封阻力 F
sf
。液压缸工作时还必须克服g1866内部密封g16025g13634产生的摩擦阻力F
sf
，g1866值与密封g16025g13634的类g3423、油液工作压力，特g2047是液压缸的g2058g17908g17148g18339g7389g1863，计g12651比第9章 液压传动系统的设计计算
·253·
·253·
较g13333g10724g727一般g4570它计g1849液压缸的机械效率
m
η g1025g13783g15397，通常取
m
η ＝0.90～0.97。
2) 液压缸g17828动循环g2520g19466g8585的g17139g17745
液压缸的g17828动分为启动、g2164g17907、恒g17907、减g17907g2058动等g19466g8585，g993同g19466g8585的g17139g17745计g12651是g993
同的。
启动时：
fgm
()/η=±FFF (9.6)
g2164g17907时：
mf gbm
/η=+±+FFFFF (9.7)
恒g17907g17828动时：
wfgbm
()η=± + ± +FFFFF (9.8)
减g17907g2058动时：
wmfgbm
/η=±? + ± +FFFFFF (9.)
3,工作负载图
g4557于复杂的液压系统，如g7389g14521g5190个g6203行g1815g1226同时或分g2047g4448成g993同的工作循环，g2029g7389必要按上g17860g2520g19466g8585计g12651g5647g17139g17745力，并g7693g6466上g17860g2520g19466g8585的g5647g17139g17745力g2656它所经g2394的工作时g19400 t(或
g1313移s)，按g11468同的g3364g7643绘g2058液压缸的g17139g17745时g19400(F
―
t)或g17139g17745g1313移(F
―
s)g3282。如g32829.l所g12046为g7588
机床主液压缸的g17907g5242g3282g2656g17139g17745g3282。
图9.1 某液压缸的速度图和负载图
g7380g3835g17139g17745值是g2033步确定g6203行g1815g1226工作压力g2656结构g4622g4556的g1393g6466。
液压g20544g17810的g17139g17745力g11709分析与液压缸的g17139g17745分析g11468同，g2494需g4570上g17860g17139g17745力的计g12651g2476g6454为
g17139g17745力g11709即可。
9.2 液压系统主要参数的确定
g6203行g1815g1226的工作压力g2656g8981g18339是液压系统g7380主要的两个g2454g6980。这两个g2454g6980是计g12651g2656g17885g6333
g1815g1226、g17753g1226g2656g2419动机的g16280g7696g3423g2507的g1393g6466。要确定液压系统的压力g2656g8981g18339，g20330先必须g7693g6466g2520
液压g6203行g1815g1226的g17139g17745循环g3282，g17885定系统工作压力g727g1889g7693g6466系统压力，确定液压缸g7389效工作
g19766积A或液压g20544g17810的g6502g18339V
M
g727g7380后g7693g6466g1313移
―
时g19400循环g3282(或g17907g5242
―
时g19400循环g3282)确定g1866
g8981g18339。
液压传动
·254·
·254·
9.2.1 系统工作压力的确定
g7693g6466液压g6203行g1815g1226的g17139g17745循环g3282，可g1209确定系统的g7380g3835g17745荷点，在g1817分g13783g15397系统所需
g8981g18339、系统效率g2656性能要求等因g13044后，可g2454g10043表9-2或表9-3g17885g6333系统工作压力。
表9-2 按负载选择系统工作压力
负载/kN ＜5 5～10 10～20 20～30 30～50 ＞50
系统压力/MPa ＜0.8～l 1.6～2 2.5～3 3～4 4～5 ＞5～7
表9-3 按主机类型选择系统工作压力
机 床
设备类型
磨床
组合机床
牛头刨床
插床
齿轮加工
机床
车床
铣床
镗床
珩磨
机床
拉床
龙门
刨床
农业机械
汽车工业
小型工程
机械及辅
助机械
工程机械
重型机械
锻压设备
液压支架
船用系统
压力/MPa ＜2.5 ＜6.3 2.5～6.3 ＜10 10～16 16～32 14～25
工作压力是确定g6203行g1815g1226结构g2454g6980的主要g1393g6466。它的g3835g4579g5445g2721g6203行g1815g1226的g4622g4556g2656成本，g1047g14279整个系统的性能。在系统功率一定时，一般g17885用较高的工作压力，使g6203行g1815g1226g2656
系统的结构g13051g1957、g17148g18339轻、经g8994性g3921。g1306是，g14521工作压力g17885g5483过高，g2029会提高g4557g1815g1226的g5390
g5242、g2030g5242g2462密封要求g2656g2058g17908g12946g5242要求，g993g1306g17810g993g2052g20056g7411的经g8994效g7536，反g13792会g19489低g1815g1226的g4493
积效率、g3698g2164系统发g9921、g19489低g1815g1226寿命g2656系统可靠性g727反之，g14521工作压力g17885g5483过低，g4613会
g3698g3835g6203行g1815g1226g2462整个系统的g4622g4556，使结构g2476g5483g5234g3835。所g1209g5224g7693g6466实际g5785g1929g17885取g17878当的工作压力。
9.2.2 执行元件参数的确定
前g19766g2033步g17885定的工作压力可g1209认为g4613是g6203行g1815g1226的g17767g1849压力 p
l
，g9994后g1889g2033步g17885定g6203行
g1815g1226的回油压力p
2
(背压)，这g7691g4613可g1209确定g6203行g1815g1226的g2454g6980。液压缸的主要结构g2454g6980缸g5464
D、g8975g3634g7450g5464dg2656液压g20544g17810的g6502g18339V
M
的计g12651g16826g16277第3g12468、第4g12468g11468g5224计g12651g1856g5347。注g5859计g12651
所g5483的g6980值，g5224g3290整为g7643g1946值。
9.2.3 执行元件流量的确定
液压缸(液压g20544g17810)所需g7380g3835g8981g18339 q
max
按g1866实际g7389效工作g19766积 A(或液压g20544g17810的g6502g18339 V
M
)
g2462所要求的g7380高g17907g5242v
max
(或g20544g17810g7380高g17728g17907n
max
)来计g12651，即
max max V max M max V
/( /)或 η η==qAv qVn (9.10)
g5347g1025
V
η
——g6203行g1815g1226的g4493积效率。
当单g7450液压缸g1582g5058动g17842g6521时，实际g7389效工作g19766积A＝A
1
g713A
2
。
液压缸所需g7380g4579g8981g18339q
min
按g1866实际g7389效工作g19766积Ag2656所要求的g7380g4579g17907g5242v
min
来计g12651，
即
第9章 液压传动系统的设计计算
·255·
·255·
min min V
/η=qAv (9.1)
上g5347所求g5483的液压缸g7380g4579g8981g18339g5224g16825等于或g3835于g8981g18339g6523g2058阀或g2476g18339泵的g7380g4579g12295定g8981g18339。
同g7691g3332，液压g20544g17810g7380g4579g8981g18339按g1866g6502g18339g2656所要求的g7380g4579g17728g17907来计g12651。
9.2.4 执行元件的工况图
工g1929g3282g2265g6336压力g3282、g8981g18339g3282g2656功率g3282。压力g3282、g8981g18339g3282是g6203行g1815g1226在g17828动循环g1025g2520g19466
g8585的压力与时g19400或压力与g1313移、g8981g18339与时g19400或g8981g18339与g1313移的g1863系g3282g727功率g3282g2029是g7693g6466压力
P 与g8981g18339 q 计g12651出g2520循环g19466g8585所需功率，画出功率与时g19400或功率与g1313移的g1863系g3282。当系统
g1025g7389g3822个g6203行g1815g1226同时工作时，必须g6238这g1135g6203行g1815g1226的g8981g18339g3282按系统g5647的动作循环g13464g2524成
g5647g8981g18339g3282。如g32829.2所g12046为g7588液压缸的工g1929g3282。
图9.2 液压缸的压力图、流量图和功率图示例
工g1929g3282是g17885g6333液压泵g2656计g12651g11017机功率等的g1393g6466。g2045用工g1929g3282可g20576g12651g2520工作g19466g8585所确定的g2454g6980的g2524g10714性。例如，当g3822个g6203行g1815g1226按g2520工作g19466g8585的g8981g18339或功率g2484g2164，g1866g7380g3835g8981g18339或功率重g2524g13792使g8981g18339或功率分g5079g5468g993g3355衡时，可在整机设计要求g1813g16780的g7477g1226下，g17878当调整g7389
g1863g6203行g1815g1226的动作时g19400或g17907g5242，g4625g18339g18003g5332或减g4579g8981g18339、功率的g7380g3835值，g1209提高整个系统的效率。
9.3 液压系统原理图的拟定和方案论证
g6323定系统g2419g10714g3282是液压系统设计g1025g7380重要的一步，它从工作g2419g10714g2656结构g13464成上来g1867g1319
g1319现设计任务g1025的g2520g20045要求，g993需g12946确计g12651g2656g17885g6333g1815g1226g16280g7696，g2494需g17885g6333功能g2524g17878的g1815g1226g2656
g2419g10714g2524g10714的基本回路g13464g2524成系统。
一般的方g8873是g17885g6333一种与本系统类g1296的成g10099系统作为基础，g4557它进行g17878g5224性调整或
g6925进，使g1866成为g1867g7389g13499承性的g7044系统。如g7536g8821g7389g2524g17878的g11468g1296系统可g1523g18504，可g2454阅设计手册
g2656g2454g13783g1082g1025g7389g1863的基本回路g2164g1209g13520g2524g4448g2904，g1209构成g14270g5061设计的系统g2419g10714g3282。用这种方g8873g6323
定系统g2419g10714g3282时，g2265g6336确定系统类g3423、g17885g6333回路g2656g13464成系统g989方g19766的内g4493。
l,选择系统的类型
系统g7389g5332g5347系统g2656g19393g5347系统两种类g3423。g17885g6333系统的类g3423主要取决于它的调g17907方g5347g2656g6967
g9921要求。一般来说，采用节g8981调g17907g2656g4493积节g8981调g17907的系统、g7389较g3835g12366g19400放g13634油g12677g1000g993需另液压传动
·256·
·256·
设g6967g9921g16025g13634的系统、要求结构g4625可能简单的系统等g18129g4464采用g5332g5347系统g727采用g4493积调g17907的系统、g4557工作g12295定性g2656效率g7389较高要求的系统、行走机械上的系统等g4464采用g19393g5347系统。
2,选择液压基本回路
液压基本回路是决定主机动作g2656性能的基础，是g13464成系统的g20604g7562。要g7693g6466液压系统所需g4448成的任务g2656工作机械g4557液压系统的设计要求来g17885g6333液压基本回路。
在g6323定液压系统g2419g10714g3282时，g5224g7693g6466g2520类主机的工作特点g2656性能要求，先确定g4557主机主要性能起决定性g5445g2721的主要回路，g9994后g1889g13783g15397g1866g1194g17753g2173回路。例如g4557于机床液压系统，调
g17907g2656g17907g5242g6454g6521回路是主要回路g727g4557于压力机液压系统，调压回路是主要回路g727g7389垂直g17828动部g1226的系统要g13783g15397g5191衡回路g727g7389g3822个g6203行g1815g1226的系统要g13783g15397g20046g5219动作、同步或回路g19560g12175g727
g7389g12366g17745g17828行要求的系统要g13783g15397g2380荷回路等。
在g17885g6333基本回路时，g20330先要g6247g1315g2520类机g3132的液压系统的主要g11695g11474，如g4557g2476g17907、g12295g17907要求g1017g7696的主机，g17907g5242的调节、g6454g6521g2656g12295定是系统设计的g7692g5527。
g4557g17907g5242无g1017g7696要求，g1306g4557g17767出力、力g11709或功率调节g7389主要要求的机g3132，功率的调节g2656
分g18209是系统设计的g7692g5527。
压力g6523g2058方g5347的g17885g6333主要取决于液压系统的调g17907方g5347。节g8981调g17907时，g3822采用调压回路g727
g4493积调g17907或g4493积节g8981调g17907时，g2029g3822采用g19492压回路。g2380荷回路的g17885g6333，主要由系统功率g6451g3845、
g9213g2331、g8981g18339与压力的g11648时g2476g2282等因g13044决定。
3,液压系统的合成
g17885定液压基本回路后，g18209g1209g17753g2173性回路，如g19157g13051回路、g5191衡回路、缓冲回路、g6523g2058油路、润滑油路、测压油路等，g4613可g1209g13464成一个g4448整的液压系统。
g2524成液压系统时g5224特g2047注g5859g1209下几点：g19462止回路g19400可能存在的g11468g1126g5190扰g727系统g5224力求简单，并g4570作用g11468同或g11468近的回路g2524并，g18003免存在g3822余回路g727系统要g4445全可靠，要g7389g4445全、
g17842g19157等回路，力求g6523g2058油路可靠g727g13464成系统的g1815g1226要g4625g18339少，并g5224g4625g18339采用g7643g1946g1815g1226g727g13464
成系统时还要g13783g15397节省能源，提高效率，减少发g9921，g19462止液压冲击g727测压点分g5079g2524g10714等。
g4557可靠性要求高又g993g1813g16780工作g1025停机的系统，g5224采用冗余设计方g8873，即在系统g1025设g13634一g1135
备用的g1815g1226g2656回路，g1209替g6454故障g1815g1226g2656回路，保g16789系统持续可靠g17828g17728。
g7380重要的是实现给定任务g7389g3822种g3822g7691的系统方案，因此必须进行方案g16782g16789，g4557g3822个方案从结构、技术、成本、操作、维护等方g19766进行反复g4557比，g7380后g13464成一个结构g4448整、技术先进g2524g10714、性能优g14403的液压系统。
9.4 计算和选择液压元件
液压g1815g1226的计g12651是指计g12651液压g1815g1226在工作g1025承受的压力g2656通过的g8981g18339，g1209便g17885g6333g1815g1226
的g16280g7696、g3423g2507。此外，还要计g12651g2419动机的功率g2656液压油g12677的g4493g18339。g17885g6333g1815g1226时，g5224g4625g18339g17885
用g7643g1946g1815g1226。
第9章 液压传动系统的设计计算
·257·
·257·
9.4.1 液压泵的确定与驱动功率的计算
确定液压泵时要g7693g6466系统的工作压力g2656g8981g18339g1209g2462系统g4557泵的性能要求来进行。泵g17885定后，g4613可计g12651泵所需的g20544g17810功率，并g7693g6466此功率g2656泵所需g17728g17907g17885g6333g11468g5224的g20544g17810。
1,确定液压泵的最大工作压力和流量
液压泵的g7380g3835工作压力
p
p 按下g5347计g12651
p
p ≥
1max
+Δ
∑
pp (9.12)
g5347g1025
1max
p ——液压g6203行g1815g1226g7380g3835工作压力，由压力g3282(p
―
t)g17885取g7380g3835值g727
Δ
∑
p——从液压泵出口g2052g6203行g1815g1226g1849口之g19400所g7389沿g12255压力g6451g3845g2656局部压力g6451g3845之
g2656。g2033g12651时按经g20576g6980g6466g17885取：当管路简单，管g1025g8981g17907g993g3835时，取
Δ
∑
p＝0.2MPa～0.5 MPag727当管路复杂，管g1025g8981g17907较g3835或g7389调g17907g1815g1226时，取
Δ
∑
p＝0.5 MPa～1.5 MPa。
液压泵的g8981g18339q
p
按下g5347计g12651
Pmax
()=
∑
qK q (9.13)
g5347g1025 K——g13783g15397系统泄漏g2656溢g8981阀保持g7380g4579溢g8981g18339的系g6980，一般取 K＝1.1～l.3，g3835g8981g18339
取g4579值，g4579g8981g18339取g3835值g727
(
∑
q )
max
——同时工作的g6203行g1815g1226的g7380g3835g5647g8981g18339，由g8981g18339g3282(q
―
t)g17885取g7380g3835值。
在g17885g6333液压泵时，可g1209g2454g13783液压g1815g1226手册(或 3.7 节)，g7693g6466液压泵g7380g3835工作压力 p
p
g17885
g6333液压泵的类g3423，g7693g6466液压泵的g8981g18339q
p
g17885g6333液压泵的g16280g7696。g17885g6333液压泵的额定压力时g5224g13783
g15397g2052动态过g12255g2656g2058g17908g17148g18339等因g13044，要使液压泵g7389一定的压力储备。一般泵的额定工作压力
g5224比上g17860g7380g3835工作压力高20%～60%，泵的额定g8981g18339g5224与系统所需的g7380g3835g8981g18339g11468g17878g5224。
2,确定原动机的功率
当液压泵在额定压力g2656额定g8981g18339下工作时，g1866驱动g11017机的功率可从g1815g1226手册g1025查g2052。
此外也可g7693g6466g1867g1319工g1929计g12651。g20544g17810的g17728g17907g5224与泵的g17728g17907g11468匹g18209。
在工作循环g1025，当液压泵的压力g2656功率g2476g2282较g4579时，液压泵所需的驱动功率为
PPPP
/η=Ppq (9.14)
g5347g1025 η
p
——液压泵的g5647效率，齿轮泵
P
η ＝0.6～0.8，叶片泵
P
η ＝0.7～0.8，柱g3634泵
P
η ＝
0.8～0.85。g1867g1319g6980值可g2454阅产品g7691本。
g19492压g5347g2476g18339叶片泵的驱动功率可按泵的实际g8981g18339压力特性曲线拐点处的功率来计g12651。
在工作循环过g12255g1025，当液压泵的压力g2656功率g2476g2282较g3835时，液压泵所需的驱动功率g5224分
g2047计g12651出工作循环g1025g2520个g19466g8585所需的驱动功率，g9994后求g1866g3355方g7693值即可
2
P
11
/
==
=
∑∑
nn
i ii
ii
P Pt t (9.15)
g5347g1025 P
i
，t
i
——在整个工作循环g1025，第i个工作g19466g8585所需的功率g2462所需的时g19400。
在g17885g6333g20544g17810时，g5224g4570求g5483的功率值与g2520工作g19466g8585的g7380g3835功率值比较，g14521g20544g17810的超g17745g18339
在g1813g16780g14551g3272之内(一般g1813g16780短时超g17745 25%)，g2029按g5191g3355功率g17885g6333g20544g17810g727否g2029g5224按g7380g3835功率g17885
g6333g20544g17810。
液压传动
·258·
·258·
9.4.2 液压控制阀的选择
阀类g1815g1226的g16280g7696g5224按阀所在回路的g7380g3835工作压力g2656通过g16825阀的g7380g3835g8981g18339从产品g7691本g1025
g17885定。g17885用阀类g1815g1226时g5224g13783g15397g1866结构g5430g5347、特性、压力等级、g17842g6521方g5347、集成方g5347g2462操纵方g5347等。
在g17885g6333压力g6523g2058阀时，g5224g13783g15397压力阀的压力调节g14551g3272、g8981g18339g2476g2282g14551g3272、所要求的压力灵敏g5242g2656g5191g12295性等。特g2047是溢g8981阀的额定g8981g18339必须满足液压泵g7380g3835g8981g18339的要求。
在g17885g6333g8981g18339g6523g2058阀时，g5224g13783g15397g8981g18339阀的g8981g18339调节g14551g3272、g8981g18339
―
压力特性、g7380g4579g12295定g8981
g18339、压力补偿要求或g9213g5242补偿要求，g4557油液过滤g12946g5242的要求，阀进、出口压g5058g3835g4579g2462阀内泄漏g18339g3835g4579的要求等。
在g17885g6333方向g6523g2058阀时，g5224g13783g15397方向阀的g6454向频率、g2721g5224时g19400、操纵方g5347、滑阀机能、
阀口压力g6451g3845g2462阀内泄漏g18339的g3835g4579等。g4557于单g7450液压缸系统，g14521无g7450腔g7389效作用g19766积为g7389
g7450腔g7389效作用g19766积的几倍，当g7389g7450腔进油时，g2029回油g8981g18339为进油g8981g18339的几倍，此时，g5224g1209
几倍的g8981g18339来g17885g6333方向g6523g2058阀。
通过g2520类阀g1226的实际g8981g18339g7380g3822g993g5224超过g1866额定值的120%。
9.4.3 液压辅件的计算与选择
1,确定管道尺寸
管道的g4622g4556取决于需要通过的g7380g3835g8981g18339g2656管g1025g1813g16780g8981g17907。
(1) 管内油液的推荐g8981g17907
g2454g10043第2g12468表2.6确定管内油液的推荐g8981g17907。
(2) 管道内g5464的计g12651
d≥
4
π
q
v
(9.16)
g5347g1025 d——管道内g5464g727
q——通过管道油液的g8981g18339g727
v——管内油液的g8981g17907，按推荐g8981g17907g17885取。
(3) 管道壁厚的计g12651
δ ≥
[]2 σ
pd
(9.17)
g5347g1025 δ ——金属管壁厚g727
d——管道内g5464g727
p——工作压力g727
[σ ]——g16780用g5224力。g4557于钢管，[]
b
σ
σ =
n
，
b
σ 为抗拉g5390g5242，n 为g4445全系g6980，当 p 在
7MPa～17.5MPa之g19400时，取n＝6g727当p＞17.5MPa时，取n＝4g727g4557于铜管，
取[σ ]≤25MPa。
计g12651出管道内g5464g2656壁厚之后，g5224按g7643g1946g17885取g11468g5224g16280g7696的油管。
在实际设计g1025，管道通常按g17885定液压g1815g1226油口的g3835g4579g2462管g6521头g4622g4556来确定g1866g4622g4556。
第9章 液压传动系统的设计计算
·259·
·259·
2,确定油箱容量
液压系统的g6967g9921主要g1393靠油g12677，油g12677越g3835，g6967g9921越g5567，g1306占g3332g19766积也越g3835g727油g12677g4579，
g2029油g9213较高。g2033始设计时，油g12677g4493g18339可按经g20576g1856g5347(9.18)确定。
V
α=V q (9.18)
g5347g1025
V
q ——液压泵每分钟g6502出的液g1319g1319积(m
3
)g727
α ——经g20576系g6980，低压系统取2～4，g1025压系统取5～7，高压系统取6～12，行走机械取l～2。
系统设计g4448成后，g5224按g6967g9921或g9213g2331要求g20576g12651油g12677g4493积。滤油g3132、蓄能g3132g2656冷却g3132的g17885
g6333可g2454阅液压设计手册。
9.5 液压系统性能验算
在液压系统设计g4448成后，需要g4557它的技术性能进行g20576g12651，g1209便判断设计g17148g18339。
液压系统性能的g20576g12651主要是计g12651系统压力g6451g3845、调整压力、泄漏g18339、系统效率、系统
g9213g2331、g17828动g5191g12295性等。这里g2494介绍系统压力g6451g3845g2656g9213g2331的g20576g12651，g1866g1194g20576g12651可g2454阅液压设计手册。
9.5.1 液压系统压力损失验算
在g17885定g1114液压g1815g1226的g16280g7696g2462管道、滤油g3132等g17753g1226，确定g1114g4445g16025方g5347，绘g2058出管路g4445g16025
g3282之后，g4613可g1209g4557管路系统的g5647压力g6451g3845进行g20576g12651。g5647压力g6451g3845g2265g6336管道的沿g12255压力g6451g3845、
局部压力g6451g3845g2656g2520种液压g6523g2058阀的局部压力g6451g3845。g5647压力g6451g3845的计g12651请g2454阅第2g12468。
g20576g12651压力g6451g3845的g11458的之一是为g1114正确确定系统的调整压力，即系统溢g8981阀的调整压力，
g1209便指导系统的调试。当系统g6203行g1815g1226的工作压力已确定时，系统的调整压力可g7693g6466管路
g1025的压力g6451g3845进行计g12651。g2520种阀类g1815g1226的局部压力g6451g3845可从产品g7691本g1025查出。
液压泵g5224g7389一定的压力储备g18339，如g7536计g12651出的系统调整压力g3835于液压泵额定压力的
75%，g2029g5224g16825重g7044g17885g6333g1815g1226g16280g7696g2656管道g4622g4556g1209减g4579压力g6451g3845，或者另g17885额定压力较高的液压泵。
9.5.2 液压系统发热和温升验算
液压系统g1025g2520种能g18339g6451g3845g18129g17728g2282为g9921g18339，使油g9213g2331高。在系统g17842续工作一g8585时g19400后，
当系统所产生的g9921g18339g2656g6967发g2052g12366气g1025的g9921g18339g5191衡时，系统油g9213g993g1889g2331高，此时的油g9213g5224g993
超过g1813g16780值。当油g9213超过g1813g16780值时，必须采取g17878当的冷却措施或修g6925液压系统的设计。
1,液压系统的发热功率
液压系统发g9921的g2419因主要来g14270于液压泵g2656g6203行g1815g1226的功率g6451g3845、管道的压力g6451g3845g2462溢
g8981阀的溢g8981g6451g3845。管道的发g9921较少，与它g14270身的g6967g9921基本g5191衡，可g1209忽略g993计。
液压传动
·260·
·260·
(1) 液压泵的g6451g3845功率
PPP
1
1
(1 )η
=
Δ=?
∑
n
i i i
i
P P t
T
(9.19)
g5347g1025 P
pi
——g2520液压泵的g17767g1849功率g727
P
η
i
——g2520液压泵的g5647效率g727
t
i
——g2520液压泵的g17828行时g19400g727
T——工作周g7411g727
n——液压泵g6980g18339。
(2) 液压g6203行g1815g1226的g6451g3845功率
222
1
1
(1 )
m
jjj
j
P P t
T
η
=
Δ=?
∑
(9.20)
g5347g1025 P
2j
——g2520g6203行g1815g1226的g17767g1849功率g727
2
η
j
——g2520g6203行g1815g1226的g5647效率g727
t
j
——g2520g6203行g1815g1226的g17828行时g19400g727
m——g6203行g1815g1226g6980g18339。
(3) 溢g8981阀的g6451g3845功率
yYY
1=
Δ=
∑
k
ii
i
P pq (9.21)
g5347g1025
Yi
p ——g2520溢g8981阀的调整压力g727
Yi
q ——g2520溢g8981阀的溢g8981g18339g727
k——溢g8981阀g6980g18339。
(4) 节g8981功率g6451g3845
jjj
1=
Δ= Δ
∑
k
ii
i
P pq (9.2)
g5347g1025
j
Δ
i
p ——g2520g8981g18339阀进出口压g5058g727
ji
q ——通过g2520g8981g18339阀的g8981g18339g727
k——g8981g18339阀g6980g18339。
(5) 液压系统的发g9921功率
P2yj
Δ=Δ +Δ +Δ +ΔP PPPP (9.23)
液压系统的发g9921功率也可g1209用下g19766的g1856g5347进行估g12651
io
Δ=?P P P 或
i
(1 )ηΔ=?PP (9.24)
g5347g1025 P
i
——g2520液压泵g17767g1849的g5647功率g727
P
o
——g2520g6203行g1815g1226g17767出的g5647功率g727
η——系统效率，g2265g6336泵效率、回路效率g2656g6203行g1815g1226效率。
2,液压系统的散热功率
液压系统g1025产生的g9921g18339由系统g1025的g2520g6967g9921g19766g6967发g2052g12366气g1025去，g1866g1025油g12677是g7380主要的g6967
g9921g19766。当g2494g13783g15397油g12677的g6967g9921时，g2029液压系统的g6967g9921功率为
c
θ=ΔPKA (9.25)
第9章 液压传动系统的设计计算
·261·
·261·
g5347g1025 θΔ ——油g12677g9213g5242与环g3671g9213g5242之g5058(℃)g727
A——油g12677g6967g9921g19766积(m
2
)g727
K——g6967g9921系g6980(W/m
2
·℃)，g1866值按表9-4g17885g6333。
表9-4 散热系数及值
散热条件 通风较差 通风良好 风扇冷却 循环水冷却
散热系数 8～9 15～17.5 23 110～175
3.系统温升计算
当液压系统的发g9921功率ΔP与油g12677的g6967g9921功率P
c
g11468等时，系统处于g9921g5191衡状态。此时系统g9213g2331为
P
KA
θ
Δ
Δ= (9.26)
按上g5347计g12651出的g9213g2331g993g5224超过g1813g16780的g9213g2331值。一般机床液压系统取 θΔ ≤25℃～30℃。
一般低、g1025压系统正常工作油g9213为30℃～55℃左右，g7380高g993g1813g16780超过70℃g727高压系统正常工作油g9213为50℃～80℃左右，g7380高g993g1813g16780超过90℃，可取 θΔ ≤35℃～40℃。
9.6 绘制正式工作图、编制技术文件
液压系统g16025g18209g3282是液压系统的g4445g16025施工g3282，一般g2265g6336正g5347的液压系统g2419g10714g3282、液压站
g16025g18209g3282(g2265g6336油g12677g16025g18209g3282、液压泵机g7562、集成块g16025g18209g3282等)、液压g16025g13634的g5647g1319结构g3282、管路
g5079g13634g3282g1209g2462g2520种非g7643g1946g1815g1226的g2656零g1226g3282等。在管路g4445g16025g3282g1025g5224画出g2520油管的走向、固定g16025
g13634结构、g2520种管g6521头的g5430g5347、g16280g7696等。
9.6.1 绘制液压系统原理图的要求
绘g2058液压系统g2419g10714g3282的要求如下,
(1) 液压系统g2419g10714g3282g5224按系统g993工作状态时画出。
(2) 所g7389g1815g1226g3355按国家g7643g1946g3282g5430符g2507绘g2058。
(3) g5219g2507栏g1025g5224g7643明液压g1815g1226的名称、g16280g7696、g3423g2507g2656调整值。
(4) 在g6203行g1815g1226的上方g5224绘出动作循环g12046g5859g3282。复杂的系统，按g2520g6203行g1815g1226的动作g12255
g5219绘g2058动作循环g3282g2656g11017磁铁、压力g13499g11017g3132、行g12255g5332g1863的动作g12255g5219表。
9.6.2 液压装置的结构设计
在液压系统g2419g10714g3282确定之后，可g7693g6466所g17885g6333的液压g1815g1226、g17753g2173g1815g1226进行液压g16025g13634的设计。这时，需g4557液压g16025g13634的g5647g1319结构g5430g5347、液压g1815g1226的g18209g13634g5430g5347g1582出g17885g6333。
1,液压装置的结构形式
在通常g5785g1929下，液压g16025g13634可g1209设计成集g1025g5347g2656分g6967g5347两种g5430g5347。集g1025g5347结构是g4570液压液压传动
·262·
·262·
系统的动力源、g6523g2058阀g13464等独立设g13634于主机之外，g13464成液压泵站。g1866优点是：g4445g16025维修方便，油源的g6403动、发g9921g993会g5445g2721主机，g1306占g3332g19766积较g3835。分g6967g5347结构是g4570液压系统的动力源、g6523g2058阀g13464等分g2047g4445g16025在设备的g17878当g1313g13634。g1866优点是：结构g13051g1957，占g3332g19766积g4579，g1306g4445g16025
维修困难，系统的g6403动、发g9921g4557主机性能g7389一定g5445g2721。
2,液压控制阀的配置形式
液压阀可g1209采用油路板g5347g18209g13634与集成g5347g18209g13634两种g5430g5347。板g5347g18209g13634是g4570板g5347g1815g1226g2462g1866底板固定在g17842g6521底板上，用油管g17842g6521成液压系统，如g32829.3所g12046。
集成g5347g18209g13634主要g7389集成块g5347g2656g2484g2164阀g5347两种g5430g5347。集成块g5347g18209g13634是用g7643g1946回路集成
块或g14270行设计的典g3423回路集成块g13464g2524成g2520种液压系统。集成块是一块通用g2282的六g19766g1319，四周除一g19766g16025通向g6203行g1815g1226的管g6521头之外，g1866余g989g19766用于g4445g16025阀类g1815g1226，块内由钻孔g5430成油路，通常一个块g4613是一个典g3423基本回路。一个液压系统往往由几个集成块g13464成，块的上、
下两g19766作为块与块之g19400的结g2524g19766，g2520集成油路块与顶盖、底板一起用长螺栓g2484g16025起来，即
g13464成整个液压系统。g5647进油口g5332在底板上通过集成块的g1856共孔道直g6521通顶盖。
g2484g2164阀g5347g18209g13634g2029是用g2484g2164阀g2484g2164构成g2520种液压回路g2656系统。g2484g2164阀与一般管g5347、板g5347
g7643g1946g1815g1226g11468比，g1866工作g2419g10714g8821g7389g3822g3835g5058g2047，g1306g1867g1319结构却g993g11468同。它是g14270成系g2027的g7044g3423g1815
g1226，每个g2484g2164阀既起g6523g2058阀的作用，又起通道的作用。因此，g2484g2164阀g5347g18209g13634g993需要另外的
g17842g6521块，g2494需用长螺栓直g6521g4570g2520g2484g2164阀g2484g16025在底板上，即可g13464成所需的液压系统。
集成g5347g18209g13634的优点是：结构g13051g1957，g1319积g4579，节省管g1226，可g7643g1946g2282，便于设计与g2058g17908，
更g6925设计方便，油路压力g6451g3845g4579，减g4579g1114泄漏，提高g1114系统的工作可靠性，因g13792g5483g2052g1114广泛g5224用。如g32829.4所g12046是集成块g5347g18209g13634的外观g3282。
除此g1209外还g7389管g5347g17842g6521，这种g17842g6521g5430g5347g3822用于工g12255机械等，在此g993g1889g17196g2477。
图9.3 液压元件的板式配置 图9.4 液压元件的集成块式配置
9.6.3 编制技术文件
液压系统的技术g7003g1226主要g2265g6336：设计任务g1082、设计计g12651说明g1082、液压设备操作使用说明g1082(g1866g1025g5224g7389液压系统g2419g10714g3282)、零部g1226g11458g5417表、g7643g1946g1226、通用g1226g2656外g17153g1226g5647表等。
第9章 液压传动系统的设计计算
·263·
·263·
9.7 液压系统设计计算举例
本节介绍g7588工g2390g8785缸g2164工g14270动线上的一台g2363g5347单g19766g3822g17736钻孔g13464g2524机床液压系统的设计实例。
已g11705：g16825钻孔g13464g2524机床主g17736g12677上g738916g7693主g17736，g2164工14个φ 13.9mm的孔g2656两个φ 8.5mm
的孔g727g2004g1867为高g17907钢钻头，工g1226g7460g7021是g11840g5242为 240HB 的g19148铁g1226g727机床工作部g1226g5647重g18339为
G＝9810Ng727g5567进、g5567g17876g17907g5242981为v
1
＝v
3
＝7g777/min，g5567进行g12255长g5242为l
1
＝100mm，工进行
g12255长g5242为l
2
＝50mm，往复g17828动的g2164g17907、减g17907时g19400g5088g7407g993超过0.2sg727动力滑台采用g5191导轨，
g1866g19757摩擦系g6980为f
s
＝0.2，动摩擦系g6980为f
d
＝0.1g727液压系统g1025的g6203行g1815g1226使用液压缸。
要求设计出驱动它的动力滑台的液压系统，g1209实现g256g5567进g279工进g279g5567g17876g279g2419g1313停止g257
的工作循环。下g19766是g16825液压系统的g1867g1319设计过g12255。
9.7.1 负载分析
1,工作负载
由g2011g2078g2419g10714可g11705，高g17907钢钻头钻g19148铁孔时的g17736向g2011g2078力Fｔ与钻头直g5464D(mm)、每g17728进给g18339s(mm/r)g2656g19148g1226g11840g5242HB之g19400的经g20576计g12651g5347为
0.8 0.6
t
25.5 (HB)=FDs (9.27)
g7693g6466g13464g2524机床g2164工的特点，钻孔时的主g17736g17728g17907ng2656每g17728进给g18339s可g17885用下g2027g6980值。
g4557φ 13.9mm的孔来说，n
1
＝360r/min，s
1
＝0.147mm/r。
g4557φ 8.5mm的孔来说，n
2
＝550r/min，s
2
＝0.096mm/r。
g2045用g5347(9.27)，求g5483
0.8 0.6 0.8
t
14 25.5 13.9 0.147 240 2 25.5 8.5 0.096 N 30468F =× × × × +× × × = N
2,惯性负载
m
9810 7
N 583
9.81 60 0.2
Gv
F
gt
Δ
==× =
Δ×
N
3,阻力负载
g19757摩擦阻力
fs
0.2 9810N 1962F =× = N
动摩擦阻力
fd
0.1 9810N 981F =× = N
液压缸的机械效率取η
m
= 0.9，由此g5483出液压缸在g2520工作g19466g8585的g17139g17745如表9-5所g12046。
表9-5 液压缸在各工作阶段的负载值
工 况 负载组成 负载值F/N
推力
m
F
η
/N
启动 F＝ F
fs
1962 2180
加速 F ＝ F
fd
＋ F
m
1564 1500
液压传动
·264·
·264·
(续)
工 况 负载组成 负载值F/N
推力
m
F
η
/N
快进 F ＝F
fd
981 1090
工进 F ＝F
fd
＋ F
t
31449 34943
快退 F ＝F
fd
981 1090
4,负载图和速度图的绘制
已知快进行程l
1
＝100mm、工进行程l
2
＝50mm、快退行程l
3
＝l
1
＋l
2
＝150mm。负载图按上面计算的数值绘制，如图9.5(a)所示。速度图则按已知数值v
1
＝v
3
＝7ｍ/min和工进速度v
2
等绘制，如图9.5(b)所示。其中v
2
由主轴转速及每转进给量求出，即v
2
＝n
1
s
1
＝n
2
s
2
≈
0.053m/min。
(a) 负载图 (b) 速度图
图9.5 组合机床液压缸的负载图和速度图
9.7.2 液压缸主要参数的确定
由表 9-2(按负载选定工作压力)及表 9-3(按主机类型选择系统压力)可知，组合机床液压系统在最大负载约为35000N时宜取
1
p ＝4MPa。
鉴于动力滑台要求快进、快退速度相等，这里的液压缸可选用单杆式的，并在快进时做差动连接。在这种情况下，液压缸无杆腔工作面积 A
1
应取为有杆腔工作面积 A
2
的两倍，即活塞杆直径d与缸筒直径Ｄ的关系为d＝0.707Ｄ。
在钻孔加工时，液压缸回油路上必须具有背压
2
p,以防孔被钻通时滑台g12373g9994g2081g1926。g7693
g6466g13475g20576取
2
p ＝0.8MPa。快进时液压缸g15441做差动连接，g1306由于油g12661中有压差g141pg4396在，有杆腔的压力必须大于无杆腔，g1284算时可取g141p≈0.5MPa。快退时回油腔中g1075g7171有背压的，这时
2
p g1146可按0.5MPag1284算。
由工进时的g6524力计算液压缸面积
1
11 2 2 11 2
m
2η
=? =?
AF
A pAp Ap p
g6937有
第9章 液压传动系统的设计计算
·265·
·265·
622
11
m
0.8
/ 34943/ 4 10 m 0.0097
22
pF
Ap
η
=?=?×=
m
2
1
4 π 0.1112==DA m,0.707 0.0786dD==m
按GB/T 2348g2521993g4570这g1135直径g3290g6984g6116g7643g1946值，为D＝110mm，d＝80mm。由g8504求g5483
液压缸两腔的g4466g19481有g6940面积为
23
1
π / 4 9.503 10
==×AD m
2
，
()
22 3
2
π / 4 4.477 10
=? =×ADd m
2
g13475g20576算，活塞杆的g5390度和g12295定g5627g3355g12538合要求。
g7693g6466上g17860D与d的值可g1284算液压缸在g2520g1022工作g19466g8585中的压力、g8981量和g2163g10587，如表9-6
所示，并g6466g8504绘出工况图如图9.6所示。
表9-6 液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值
工 况
负载
F/N
回油腔压力
2
/MPap
进油腔压力
1
/MPap
输入流量
1
/L minq
输入功率
P/kW
计 算 式
启动 2.180 2
0=p
0.434 — —
回速 1.738 0.791 — —
快进
(差动)
恒速 1.090
21
(0.5MPa)
pp p
p
=+Δ
Δ=
0.662 35.19 0.39
1212
121
11
()/()
()
pFApAA
qAAv
Ppq
=+Δ?
=?
=
工进 34.943 0.8 4.054 0.5 0.34
1221
12
1
()/pFpAAq
Av
Ppq
=+
=
=
启动 2.180 2
0=p
0.487 — —
加速 1.738 1.45 — — 快退
恒速 1.090
0.5
1.305 31.34 0.68
1212
22
1
()/pFpAAq
A
Ppq
υ
=+
=
=
9.7.3 液压系统图的拟订
1,液压回路的选择
首先选择调速回路。由图 9.6 中的一些曲线得知，这台机床液压系统的功率小，滑台运动速度低，
工作负载变化小，可采用进口节流的调速形式。为了解决进口节流调速回路在孔钻通时的滑台突然前冲现象，回油路上要设置背压阀。
由于液压系统选用了节流调速的方式，系统中油液的循环必然是开式的。
从工况图中可以清楚地看到，在这个液压系统的工作循环内，液压缸交替地要求油源提供低压大流量和高压小流量的油液。最大流量与最小流量之比约为 70，而快进、快退所需的时间比工进所需的时间少得多。因此从提高系统效率、节省能量的角
图9.6 组合机床液压缸工况图
液压传动
·266·
·266·
度来看，采用单个定量泵作为油源显然是g993g2524g10714的，g4464采用g2464泵供油系统，g6122g13785采用g19492压式变量泵g2164调速阀g13464g6116的g4493g12227节流调速系统。这g18336决定采用g2464泵供油回路，g3926图9.7(a)所g12046。
g1866g8437是选择快速运动和g6454g2533回路。系统中采用节流调速回路g2530，g993g12661采用g1172g1052油源形式g18129必g20047g7389单g10432的油路g11464g6521通g2533液压缸g1016g14120，以g4466现快速运动。在g7424系统中，单g7450液压缸要作g5058动g17842g6521g727而g1000g5415滑台由工进g17728为快退时，回路中通g17819的流量g5468大g726进油路中通g17819的流量为 31.34g744/min，回油路中通g17819的流量为 31.34×(95/44.77)g72966.50g744/min。为了g1457g16789g6454
g2533g5191g12295g17227g16277，采用g11017液g6454g2533阀式g6454g6521回路，所以g4439的快进、快退g6454g2533回路g5224采用图 9.7(b)
所g12046的形式。
由于这一回路要g4466现液压缸的g5058动g17842g6521，g6454g2533阀必g20047是g1128通的。
g1889g8437是选择速度g6454g6521回路。由工况图 9.6 中的 q
―
l 曲线可知，g5415滑台从快进g17728为工进时，g17767g1849液压缸的流量由 35.19g744/min g19489为 0.5g744/min，滑台的速度变化g17751大，g4464选用g15904g12255
阀来g6523g2058速度的g6454g6521，以g1955少液压冲g1999，g3926图9.7(c)所g12046。
(a) 泵源 (b) 换向回路 (c) 速度换接回路
图9.7 液压回路的选择
最g2530g1889g13783g15397压g2159g6523g2058回路。系统的调压g19394g20076g5062在油源中解决。g2380g14667g19394g20076g3926采用中g1313机能为g740形的g989g1313g6454g2533阀来g4466现，因此g4613g993需g1889设置g999用的g1815g1226g6122油路。
2,液压回路的综合
g6238上g19766选择的g2520g12193回路g13464g2524g11023在一g17227g4613可以得到g3926图 9.8 所g12046的、g7422设置g15406线g3290g7706内
g1815g1226时的系统g2419g10714图。g4570此图g1192g13466g7828g7609一g17953，可以g2469现，这个g2419g10714图在工作中g17836g4396在g19394g20076，
必g20047进g15904g3926g991的g1474g6925和g6984g10714g726
(1) 为了解决滑台工进时图中进油路、回油路g11468g1126g6521通，g7092g8873g5326g12447压g2159的g19394g20076，必g20047
在液动g6454g2533回路中g1030g6521一个单g2533阀a，g4570工进时的进油路、回油路g19560g7041。
(2) 为了解决滑台快速前进时回油路g6521通油g12677，g7092g8873g4466现液压缸g5058动g17842g6521的g19394g20076，必
g20047在回油路上g1030g6521一个液g6523g20046g5219阀b，以g19471g8502油液在快进g19466g8585g17832回油g12677。
(3) 为了解决机床g1584g8502工作时系统中的油液流回油g12677，g4560g14280g12366g8680进g1849系统，影响滑台运动g5191g12295性的g19394g20076，另外g13783g15397到g11017液g6454g2533阀的启动g19394g20076，必g20047在g11017液g6454g2533阀的出口处增设一个单g2533阀c。在泵g2380g14667时，使g11017液g6454g2533阀的g6523g2058油路中g1457持一个满足g6454g2533要求的压g2159。
(4) 为了便于系统自动g2469出快速退回信号，在调速阀g17767出端需增设一个压g2159继g11017器d。
(5) g3926果g4570g20046g5219阀 b 和背压阀的g1313置对调一g991，g4613可以g4570g20046g5219阀与油源处的g2380g14667阀
g2524并。
第9章 液压传动系统的设计计算
·267·
·267·
图9.8 液压回路的综合
1—双联叶片泵；1A—小流量泵；1B—大流量泵；2—换向阀；3—行程阀；4—调速阀；5—单向阀；
6—液压缸；7—卸荷阀；8—背压阀；9—溢流阀；10—单向阀；11—过滤器；12—压力表开关；
a—单向阀；b—顺序阀；c—单向阀；d—压力继电器
经g17819g1474g6925、g6984g10714g2530的液压系统g2419g10714图g3926图9.9所g12046。
图9.9 液压回路的综合和整理
1—双联叶片泵；2—换向阀；3—行程阀；4—调速阀；5—单向阀；6—单向阀；7—顺序阀；
8—背压阀；9—溢流阀；10—单向阀；11—过滤器；12—压力表开关；13—单向阀；14—压力继电器
液压传动
·268·
·268·
9.7.4 液压元件的选择
1,液压泵
液压缸在g6984个工作循环中的最大工作压g2159为4.054MPa，g3926取进油路上的压g2159损失为
0.8MPa，压g2159继g11017器调g6984压g2159高出系统最大工作压g2159值为0.5MPa，则小流量泵的最大工作压g2159g5224为
P1
(4.054 0.8 0.5)MPa 5.354p =++ =MPa
大流量泵是在快速运动时才g2533液压缸g17767油的，由图 9.6 可知，快退时液压缸中的工作压g2159比快进时大，g3926取进油路上的压g2159损失为0.5 MPa，则大流量泵的最高工作压g2159为
P2
(1.305 0.5)MPa 1.805p =+ =MPa
g1016个液压泵g5224g2533液压缸提供的最大流量为35.19g744/min(g16277图9.6)。若回路中的泄漏按液压缸g17767g1849流量的10%估计，则g1016个泵的总流量为
P
1.1 35.19 L / min 38.71q =× = g744/min
由于溢流阀的最小g12295定溢流量为 3g744/min，而工进时g17767g1849流压缸的流量为 0.5g744/min，
所以小流量泵的流量规格最少g5224为3.5g744/min。
根据以上压g2159和流量的数值g7609阅产品目录，最g2530确定选取PV2R12型g2464联叶片泵。
由于液压缸在快退时g17767g1849功率最大，这g11468g5415于液压泵g17767出压g21591.805 MPa、流量40g744/min
时的情况。g3926取g2464联叶片泵的总效率为
P
η g7290.75，则液压泵驱动g11017机的功率为
63
PP
3
P
1.805 10 40 10
kW 1.6
0.75 60 10
pq
P
η
×××
== =
××
kW
根据此数值g7609阅g11017机产品目录，最g2530选定 Y100L1—4型马达，g1866额定功率为2.2kW，满载时g17728速1430r/min。
2,阀类元件及辅助元件
根据液压系统的工作压g2159和通g17819g2520个阀类g1815g1226和辅助g1815g1226的g4466际流量，可选出这些g1815
g1226的型号及规格。表9-7所g12046为选出的一g12193方案。
表9-7 元件的型号及规格
序 号 元件名称 流 量 型 号 规 格 生产厂家
1 双联叶片泵 — PV2R12
14Mpa，36 L/min
和6L/min
阜新液压件厂
2 三位五通电液阀 75 35DY3Y—E10B 16MPa，通径10 高行液压件厂
3 行程阀 84
4 调速阀 ＜1
5 单向阀 75
AXQF—E10B
6 单向阀 44 AF3—En10B
7 液控顺序阀 35 XF3—E10B
8 背压阀 ＜1 YF3—E10B
16MPa，通径10 高行液压件厂
第9章 液压传动系统的设计计算
·269·
·269·
(续)
序 号 元件名称 流 量 型 号 规 格 生产厂家
9 溢流阀 35 AF3—E10B
10 单向阀 35 AF3—En10B
11 过滤器 40 YYL—105—10 21MPa，90L/min 新乡116厂
12 压力表开关 — KF3—E3B 16MPa，3测点
13 单向阀 75 AF3—Ea20B 16MPa，通径20 高行液压件厂
14 压力继电器 — PF—B8C 14MPa，通径8 榆次液压件厂
3,油管
g2520g1815g1226间g17842g6521g12661道的规格一般按g1815g1226g6521口处尺寸决定。液压缸进、出油g12661则按g17767g1849、
排出的最大流量计算。由于液压泵具体选定之g2530液压缸在g2520个g19466g8585的进、出流量g5062与g2419定数值g993同，所以要重新计算，g16277表9-8。
表9-8 液压缸的进、出流量
快 进 工 进 快 退
输入流量
/
1
Lmin
11p12
()/( )(95
42) /(95 4.77) 79.43
=?=×
=
qAqAA
1
0.5=q
1p
42==qq
排出流量
/
1
Lmin
2211
( ) / (44.77
79.43) / 95 37.43
==
×=
qAqA
2211
( ) / (0.5 44.77) / 95
0.24
qAqA==×
=
2112
( ) / (42 95)
44.77 89.12
==×
=
qAqA
运动速度
/
1
mmin
1p12
/( ) (42 10) /
(95 44.77) 8.36
vqAA=?=×
=
111
/ (0.5 10) / 95 0.053vqA==× =
312
/4210/4.7
9.38
vqA==×
=
根据这些数值，当油液在压力管中流速取3m/min时，按下式算得和液压缸无杆腔及和有杆腔相连的油管内径分别为
63
1
2(79.4310)(π 3 10 60)mm 23.7mmd =× × ×× × =
63
2
2 (42 10 ) (π 3 10 60)mm 17.2mmd =× × ×× × =
这两根油管都按JB 827—66标准，选用内径20mm、外径28mm的无缝钢管。
4,油箱
油箱容积估算，当取K为6时，求得其容积为V＝6×40L＝240L，按GB 2876—1981规定，取最接近的标准值V = 250L。
9.7.5 液压系统的性能验算
1,回路压力损失验算
由于系统的具体管路布置尚未确定，整个回路的压力损失无法估算，仅阀类元件对工进时液压缸的有效功率为
液压传动
·270·
·270·
o22 3
31449 0.053
kW 0.03
60 10
PpqFv
×
=== =
×
kW
这时，大流量泵通过液控顺序阀 7 卸荷，小流量泵在高压下供油，所以两个泵的总输出功率为
63 63
P1 P1 P2 P2
i 3
P
0.3 10 36 10 4.978 10 6 10
kW 0.74
0.75 60 10
pq pq
P
η
+ ××× + ×××
== =
××
kW
由此得液压系统的发热量为
io
0.71Δ=? =PPP kW
求油液温升近似值。当通风良好时，取散热系数K＝16，则油液温升为
18
P
KA
θ
Δ
Δ= = ℃
温升没有超出允许g14551g3272，所以液压系统中g993g19668g16213g16786置g1931g2376g3132。
思考题与习题
1,g16786g16757液压系统g980g14336g13475过g2750些g8505g20600g731g16213进g15904g2750些g16757算g731
2,g3926g1321g6323g16758液压系统g2419g10714g3282g731
3,g16786g16757g980g2500g7507g7021g6252g5379g7438液压系统。g16213求g4448g6116的g2172g1328g5502g10627为g726g5567进g279工进g279g5567g17876g279g1584
g8502，g1000g2172g1328g5191g12295。根据g4466g8991，最大g6524力为 15kN，g5567进g5567g17876速g5242为 3m/min，工g1328进g13485速g5242
为1.5m/min，g5567进g15904g12255为0.1m，工进g15904g12255为0.15m。
4,g980g2500g999用g19127g5214的g19127g3848g20549g2172g20544g17810功率为7.5kW，g19127g2004g11464径为120mm，g17728速为350r/min。
工g1328g15904g12255为400mm，g5567进、g5567g17876速g5242为6m/min，工进速g5242为60m/ming7941 000m/min，g2164、
g1955速时g19400为0.05s。工g1328g2500g8712g5191g6930置，g4560g17724g6717g6842系数为0.1，g17828g2172g18108件总g18337量为4 000N。g16809
g16786g16757g16825g7438g5214的液压系统。
