第8章汽車液壓與氣壓傳動(dòng)柳波

第一節(jié)明確設(shè)計(jì)要求進(jìn)行工況分析第二節(jié)液壓系統(tǒng)原理圖的擬定第三節(jié)確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)第四節(jié)液壓元件的計(jì)算與選擇第五節(jié)液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算設(shè)計(jì)要求是進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，設(shè)計(jì)前必須把主機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和與設(shè)計(jì)相關(guān)的情況了解清楚，一般要明確下列主要問(wèn)題：(1)主機(jī)用途，總體布局與結(jié)構(gòu)，主要技術(shù)參數(shù)與性能要求，工藝流程或工作循環(huán)，作業(yè)環(huán)境與條件等。(2)液壓系統(tǒng)應(yīng)完成哪些動(dòng)作，各個(gè)動(dòng)作的工作循環(huán)及循環(huán)時(shí)間；負(fù)載大小及性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)形式及速度快慢；各動(dòng)作的順序要求及互鎖關(guān)系，各動(dòng)作的同步要求及同步精度；明確設(shè)計(jì)要求液壓系統(tǒng)工作性能要求，如運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、調(diào)速范圍、定位精度、轉(zhuǎn)換精度，自動(dòng)化程度、效率與溫升、振動(dòng)與噪聲、安全性與可靠性等。(3)液壓系統(tǒng)的工作溫度及其變化范圍，濕度大小，風(fēng)沙與粉塵情況，防火與防爆要求，安裝空間的大小、外廓尺寸與質(zhì)量限制等。(4)經(jīng)濟(jì)性與成本等方面的要求。只有明確了設(shè)計(jì)要求及工作環(huán)境，才能使設(shè)計(jì)的系統(tǒng)不僅滿足性能要求，且具有較高的。明確設(shè)計(jì)要求工況分析的目的是明確在工作循環(huán)中執(zhí)行元件的負(fù)載和運(yùn)動(dòng)的變化規(guī)律，它包括運(yùn)動(dòng)分析和負(fù)載分析。（1）運(yùn)動(dòng)分析運(yùn)動(dòng)分析，就是研究工作機(jī)構(gòu)根據(jù)工藝要求應(yīng)以什么樣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律完成工作循環(huán)，運(yùn)動(dòng)速度的大小、加速度是恒定的還是變化的、行程大小及循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)短等，為此必須確定執(zhí)行元件的類型，并繪制位移—時(shí)間循環(huán)圖或速度—時(shí)間循環(huán)圖。液壓系統(tǒng)的工況分析液壓執(zhí)行元件的類型可按表8-1進(jìn)行選擇。

液壓執(zhí)行元件的類型表8-1液壓系統(tǒng)的工況分析（2）負(fù)載分析負(fù)載分析，就是通過(guò)計(jì)算，確定各液壓執(zhí)行元件的負(fù)載大小和方向，并分析各執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的振動(dòng)、沖擊及過(guò)載能力等情況，作用在執(zhí)行元件上的負(fù)載有約束性負(fù)載和動(dòng)力性負(fù)載兩類，約束性負(fù)載的特征是其方向與執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)方向永遠(yuǎn)相反，對(duì)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)起阻止作用，不會(huì)起驅(qū)動(dòng)作用，如庫(kù)侖固體摩擦阻力、黏性摩擦阻力等都是約束性負(fù)載。動(dòng)力性負(fù)載的特征是其方向與執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān)，其數(shù)值由外界規(guī)律所決定，執(zhí)行元件承受動(dòng)力性負(fù)載時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)兩種情況：液壓系統(tǒng)的工況分析液壓系統(tǒng)的工況分析一種是動(dòng)力性負(fù)載方向與執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)方向相反，起阻止執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)的作用，稱阻力負(fù)載(正負(fù)載)；另一種情況是動(dòng)力性負(fù)載方向與執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)方向一致，稱為超越負(fù)載(負(fù)負(fù)載)，超越負(fù)載變成驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件的驅(qū)動(dòng)力，執(zhí)行元件要維持勻速運(yùn)動(dòng)，其中的流體要產(chǎn)生阻力功，形成足夠的阻力來(lái)平衡超越負(fù)載產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力，這就要求系統(tǒng)應(yīng)具有平衡和制動(dòng)功能，重力是一種動(dòng)力性負(fù)載，重力與執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)方向相反時(shí)是阻力負(fù)載；與執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)方向一致時(shí)是超越負(fù)載，對(duì)于負(fù)載變化規(guī)律復(fù)雜的系統(tǒng)必須畫(huà)出負(fù)載循環(huán)圖，不同工作目的的系統(tǒng)，負(fù)載分析的著重點(diǎn)不同，例如對(duì)于工程機(jī)械的作業(yè)機(jī)構(gòu)，著重點(diǎn)為重力在各個(gè)位置上的情況，負(fù)載圖以位置為變量；機(jī)床工作臺(tái)著重點(diǎn)為負(fù)載與各工序的時(shí)間關(guān)系。液壓系統(tǒng)的工況分析3)液壓缸的負(fù)載計(jì)算一般說(shuō)來(lái)，液壓缸承受的動(dòng)力性負(fù)載有工作負(fù)載Fw、慣性負(fù)載Fm、重力負(fù)載Fg，約束性負(fù)載有摩擦阻力Ff、背壓負(fù)載Fb、液壓缸自身的密封阻力Fsf。即作用在液壓缸上的外負(fù)載為（8-1）(１)工作負(fù)載Fｗ。工作負(fù)載與主機(jī)的工作性質(zhì)有關(guān)，它可能是定值，也可能是變值。一般工作負(fù)載是時(shí)間的函數(shù)，即Fw＝F(t)，需根據(jù)具體情況分析決定。(２)慣性負(fù)載Fm。慣性負(fù)載是運(yùn)動(dòng)部件在啟動(dòng)加速或減速制動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的慣性力，其值可按牛頓第二定律求出式中：M—運(yùn)動(dòng)部件總質(zhì)量；

A—加速度；ΔV—Δt時(shí)間內(nèi)速度的變化量；Δt—啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間，一般機(jī)械系統(tǒng)取0.1-0.5s；行走機(jī)械系統(tǒng)取0.5-1.5s；機(jī)床運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)取0.25-0.5s；機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)取0.05-0.2s工作部件較輕或運(yùn)動(dòng)速度較低時(shí)取小值，(3)導(dǎo)向摩擦阻力FF，摩擦阻力是指液壓缸驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)所需克服的導(dǎo)軌摩擦阻力，其值與導(dǎo)軌形狀、安放位置和工作部件的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。液壓系統(tǒng)的工況分析（8-2）對(duì)于平導(dǎo)軌對(duì)于V形導(dǎo)軌式中：FN—作用在導(dǎo)軌上的垂直載荷；

α—V形導(dǎo)軌夾角，通常取α=90°；

μ—導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，其值可參閱相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)。液壓系統(tǒng)的工況分析（8-3）（8-4）(4)重力負(fù)載Fg，當(dāng)工作部件垂直或傾斜放置時(shí)，自重也是一種負(fù)載，當(dāng)工作部件水平放置時(shí)，F(xiàn)g=０。(5)背壓負(fù)載Fb，液壓缸運(yùn)動(dòng)時(shí)還必須克服回油路壓力形成的背壓阻力Fb，其值為式中：A2—液壓缸回油腔有效工作面積；pb—液壓缸背壓。在液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)尚未確定之前，液壓缸背壓一般按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)估計(jì)一個(gè)數(shù)值，系統(tǒng)背壓的一般經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為：中低壓系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)取0.2-0.5MPa；回油路有調(diào)速閥或背壓閥的系統(tǒng)取0.5-1.5MPa；采用補(bǔ)油泵補(bǔ)油的閉式系統(tǒng)取1.0-1.5MPa；采用多路閥的復(fù)雜的高壓工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的工況分析（8-5）系統(tǒng)取1.2-3.0MPa。(6)液壓缸自身的密封阻力Fsf，液壓缸工作時(shí)還必須克服其內(nèi)部密封裝置產(chǎn)生的摩擦阻力Fsf，其值與密封裝置的類型、油液工作壓力、特別是液壓缸的制造質(zhì)量有關(guān),ηｍ計(jì)算煩瑣；一般將它計(jì)入液壓缸的機(jī)械效率中考慮，通常取ηｍ=0.90~0.97。（4）液壓缸運(yùn)動(dòng)循環(huán)各階段的負(fù)載液壓缸運(yùn)動(dòng)分為啟動(dòng)、加速、恒速、減速制動(dòng)等階段，不同階段的負(fù)載計(jì)算是不同的。啟動(dòng)時(shí)液壓系統(tǒng)的工況分析加速時(shí)恒速運(yùn)動(dòng)時(shí)減速制動(dòng)時(shí)液壓系統(tǒng)的工況分析圖8-1某液壓缸的速度圖和負(fù)載圖對(duì)復(fù)雜的液壓系統(tǒng)，如有若干個(gè)執(zhí)行元件同時(shí)或分別完成不同的工作循環(huán)，則有必要按上述各階段計(jì)算總負(fù)載力，并根據(jù)上述各階段的總負(fù)載力和它所經(jīng)歷的工作時(shí)間t(或位移s)，按相同的坐標(biāo)繪制液壓缸的負(fù)載時(shí)間(F—t)圖或負(fù)載位移(F—s)圖，圖8-1所示為某機(jī)床主液壓缸的速度圖和負(fù)載圖，最大負(fù)載值是初步確定執(zhí)行元件工作壓力和結(jié)構(gòu)尺寸的依據(jù)，液壓馬達(dá)的負(fù)載力矩分析與液壓缸的負(fù)載相同，只需將上述負(fù)載力的計(jì)算變換為負(fù)載力矩即可。工作負(fù)載圖擬定液壓系統(tǒng)原理圖是從作用原理和結(jié)構(gòu)組成上具體體現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)中提出的各項(xiàng)要求。它包含三項(xiàng)內(nèi)容：確定系統(tǒng)類型、選擇液壓回路和集成液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)在類型上究竟采用開(kāi)式還是閉式，主要取決于它的調(diào)速方式和散熱要求。一般來(lái)說(shuō)，凡備有較大空間可以存放油箱且不另設(shè)置散熱裝置的系統(tǒng)、要求結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，或采用節(jié)流調(diào)速或容積—節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，都宜采用開(kāi)式；凡允許采用輔助泵進(jìn)行補(bǔ)油并通過(guò)換油來(lái)達(dá)到冷卻目的的系統(tǒng)、對(duì)工作穩(wěn)定性和效率有較高要求的系統(tǒng)，或采用容積調(diào)速的系統(tǒng)，都宜采用閉式。選擇液壓回路是根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和工況圖從眾多的成熟方案中評(píng)比挑選出來(lái)的。

挑選時(shí)既要保證滿足各項(xiàng)主機(jī)要求，也要考慮符合節(jié)省能源、減少發(fā)熱、減少?zèng)_擊等原則。挑選工作首先從對(duì)主機(jī)主要性能起決定性作用的調(diào)速回路開(kāi)始，然后再根據(jù)需要考慮其他輔助回路：例，對(duì)有垂直運(yùn)動(dòng)部件的系統(tǒng)要考慮平衡回路，有快速運(yùn)動(dòng)部件的系統(tǒng)要考慮緩沖和制動(dòng)回路，有多個(gè)執(zhí)行元件的系統(tǒng)要考慮順序動(dòng)作、同步或互不干擾回路，有空運(yùn)轉(zhuǎn)要求的系統(tǒng)要考慮卸荷回路等。挑選回路出現(xiàn)多種可能方案時(shí)，宜平行展開(kāi)，反復(fù)進(jìn)行對(duì)比，不用輕易作出取舍決定。集成液壓系統(tǒng)時(shí)把挑選出來(lái)的各種液壓回路綜合在一起，進(jìn)行歸并整理增添必要的元件或輔助油路，使之成為完整系統(tǒng)，并在最后檢查一下：這個(gè)系統(tǒng)能否完滿地實(shí)現(xiàn)所要求的各項(xiàng)功能?要否再進(jìn)行補(bǔ)充或修正?有無(wú)作用相同或相近的元件或油路可以合并?等等。這樣才能使擬定出來(lái)的液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，工作安全可靠，動(dòng)作平穩(wěn)、效率高，使用和維護(hù)方便。綜合得好的系統(tǒng)方案應(yīng)全由標(biāo)準(zhǔn)元件組成，至少亦應(yīng)使自行設(shè)計(jì)的專用件減少到最低限度。對(duì)可靠性要求特別高的系統(tǒng)，擬定液壓系統(tǒng)原理圖時(shí)，要應(yīng)用可靠性設(shè)計(jì)理論，對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)，以確保整個(gè)系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行，因?yàn)橐簤合到y(tǒng)往往是主機(jī)可靠性的薄弱環(huán)節(jié)。根據(jù)液壓執(zhí)行元件的負(fù)載循環(huán)圖，可以確定系統(tǒng)的最大載荷點(diǎn)，在充分考慮系統(tǒng)所需流量、系統(tǒng)效率和性能要求等因素后，可參照表8-2或表8-3選擇系統(tǒng)工作壓力。

工作壓力是確定執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)參數(shù)的主要依據(jù)。它的大小影響執(zhí)行元件的尺寸和成本，乃至整個(gè)系統(tǒng)的性能。在系統(tǒng)功率一定時(shí)，一般選用較高的工作壓力，使執(zhí)行元件和系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕、經(jīng)濟(jì)性好。但是若工作壓力選得過(guò)高，會(huì)提高對(duì)元件的強(qiáng)度、剛度及系統(tǒng)工作壓力的確定密封要求和制造精度要求，不但達(dá)不到預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效果，還會(huì)降低元件的容積效率、增加系統(tǒng)發(fā)熱、降低元件壽命和系統(tǒng)可靠性；反之，若工作壓力選得過(guò)低，就會(huì)增大執(zhí)行元件及整個(gè)系統(tǒng)的尺寸，使結(jié)構(gòu)變得龐大。所以應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選取適當(dāng)?shù)墓ぷ鲏毫?。系統(tǒng)工作壓力的確定按主機(jī)類型選擇系統(tǒng)工作壓力表表8-3

前面初步選定的工作壓力可以認(rèn)為就是執(zhí)行元件的輸入壓力p1，然后再初步選定執(zhí)行元件的回油壓力p2(背壓)，這樣就可以確定執(zhí)行元件的參數(shù)。液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)缸徑D、活塞桿徑D和液壓馬達(dá)的排量VM的計(jì)算詳見(jiàn)前面相關(guān)章節(jié)計(jì)算公式。注意計(jì)算所得數(shù)值，應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。執(zhí)行元件參數(shù)的確定

液壓缸(液壓馬達(dá))所需最大流量qMAx按其實(shí)際有效工作面積A(或液壓馬達(dá)的排量VM)及所要求的最高速度VMAx(或液壓馬達(dá)最高轉(zhuǎn)速nMAx)來(lái)計(jì)算，即(8-10)式中：ηV-執(zhí)行元件的容積效率。當(dāng)單桿液壓缸作差動(dòng)連接時(shí)，實(shí)際有效工作面積A=A1-A2。液壓缸所需最小流量qMin按其實(shí)際有效工作面積A和所要求的最小速度VMin來(lái)計(jì)算，即執(zhí)行元件流量的確定

式(8-11)所求得的液壓缸最小流量應(yīng)該等于或大于流量控制閥或變量泵的最小穩(wěn)定流量。同樣地，液壓馬達(dá)最小流量按其排量和所要求的最小轉(zhuǎn)速來(lái)計(jì)算。工況圖包括壓力圖、流量圖和功率圖。壓力圖、流量圖是執(zhí)行元件在運(yùn)動(dòng)循環(huán)中各階段的壓力與時(shí)間或壓力與位移，流量與時(shí)間或流量與位移的關(guān)系圖；功率圖則是根執(zhí)行元件的工況圖據(jù)壓力p與流量q計(jì)算出各循環(huán)階段所需功率，畫(huà)出功率與時(shí)間或功率與位移的關(guān)系圖。當(dāng)系統(tǒng)中有多個(gè)同時(shí)工作的執(zhí)行元件時(shí)，必須把這些執(zhí)行元件的流量圖按系統(tǒng)總的動(dòng)作循環(huán)組合成總流量圖。圖8-2所示為某液壓缸的工況圖。工況圖是選擇液壓泵、液壓控制閥和計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率等的依據(jù)。利用工況圖，可驗(yàn)算各工作階段所確定的參數(shù)的合理性。例如，當(dāng)多個(gè)執(zhí)行元件按各工作階段的流量或功率疊加，其最大流量或功率重合而使流量或功率分布很不均衡時(shí)，可在整機(jī)設(shè)計(jì)要求允許的條件下，適當(dāng)調(diào)整有關(guān)執(zhí)行元件的動(dòng)作時(shí)間或速度，盡量避開(kāi)或減小流量、功率的最大值，以提高整個(gè)系統(tǒng)的效率。執(zhí)行元件的工況圖執(zhí)行元件的工況圖圖8-2液壓缸的壓力圖、流量圖和功率圖示例確定液壓泵時(shí)要根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和流量以及系統(tǒng)對(duì)液壓泵的性能要求來(lái)進(jìn)行。液壓泵選定后，就可計(jì)算液壓泵所需電動(dòng)機(jī)功率，并根據(jù)此功率和液壓泵所需轉(zhuǎn)速選擇相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)。（1）確定液壓泵的最大工作壓力和流量液壓泵的最大工作壓力pp按下式計(jì)算：(8-12)式中：p1MAｘ-液壓執(zhí)行元件最大工作壓力，由壓力圖(p-t)選取最大值；ΣΔp-從液壓泵出口到執(zhí)行元件入口之間所有沿程壓力損失和局部壓力損失之和。液壓泵的確定與驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算初算時(shí)按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選?。汗苈泛?jiǎn)單，管中流速不大時(shí)，取ΣΔp=0.2~0.5MpA；管路復(fù)雜，管中流速較大或有調(diào)速元件時(shí)，取ΣΔp=0.5~1.5MpA。液壓泵的流量qp按下式計(jì)算：(8-13)式中：k-考慮系統(tǒng)泄漏和溢流閥保持最小溢流量的系數(shù)一般取k=1.1~1.3，大流量取小值，小流量取大值；(Σq)Max—同時(shí)工作的執(zhí)行元件的最大總流量，由流量圖(q-t)選取最大值。選擇液壓泵時(shí)，可以參考液壓元件手冊(cè)，根據(jù)液壓泵最大工作壓力pp選擇液壓泵的類型，根據(jù)液壓泵的流量qp選擇液壓泵的規(guī)格。選擇液壓泵的額定壓力時(shí)應(yīng)考慮到動(dòng)態(tài)過(guò)程和制造質(zhì)量等因素。液壓泵的確定與驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算要使液壓泵有一定的壓力儲(chǔ)備。一般泵的額定工作壓力應(yīng)比上述最大工作壓力高20%~60%，泵的額定流量則應(yīng)與系統(tǒng)所需的最大流量相適應(yīng)。(2)確定原動(dòng)機(jī)的功率液壓泵在額定壓力和額定流量下工作時(shí)，其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率可從元件手冊(cè)中查到。此外，也可根據(jù)具體工況計(jì)算。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)與液壓泵的轉(zhuǎn)速匹配。在工作循環(huán)中，當(dāng)液壓泵的壓力和功率變化較小時(shí)，液壓泵所需的驅(qū)動(dòng)功率為(8-14)液壓泵的確定與驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算式中：ηp—液壓泵的總效率，齒輪泵ηp=0.6~0.8，葉片泵ηp=0.7~0.8.，柱塞泵ηp=0.8~0.85，具體數(shù)值可參閱產(chǎn)品樣本。限壓式變量葉片泵的驅(qū)動(dòng)功率，可按泵的實(shí)際流量壓力特性曲線拐點(diǎn)處的功率來(lái)計(jì)算。在工作循環(huán)過(guò)程中，當(dāng)液壓泵的壓力和功率變化較大時(shí)，液壓泵所需的驅(qū)動(dòng)功率應(yīng)分別計(jì)算出工作循環(huán)中各個(gè)階段所需的驅(qū)動(dòng)功率，然后求其均方根值即可（8-15）液壓泵的確定與驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算式中：p1、p2...pn—在一個(gè)工作循環(huán)中，每個(gè)工作階段所需的功率，w；t1、t2...tn—在一個(gè)工作循環(huán)中，每個(gè)工作階段所需的工作的時(shí),s。在選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)將求得的平均功率值與各工作階段的最大功率值比較，若電動(dòng)機(jī)的超載量在允許范圍之內(nèi)(一般允許短時(shí)超載25%)，則按平均功率選擇電動(dòng)機(jī)；否則應(yīng)按最大功率選擇電動(dòng)機(jī)。閥類元件的規(guī)格應(yīng)按閥所在回路的最大工作壓力和通過(guò)該閥的最大流量，從產(chǎn)品樣本中選定。選用閥類元件時(shí)應(yīng)考慮其結(jié)構(gòu)形式、特性、壓力等級(jí)、連接方式、集成方式及操縱方式等。液壓泵的確定與驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算

選擇壓力控制閥時(shí)，應(yīng)考慮壓力閥的壓力調(diào)節(jié)范圍、流量變化范圍、所要求的壓力靈敏度和平穩(wěn)性等，特別是溢流閥的額定流量必須滿足液壓泵最大流量的要求。選擇流量控制閥時(shí)，應(yīng)考慮流量閥的流量調(diào)節(jié)范圍、流量—壓力特性、最小穩(wěn)定流量、壓力補(bǔ)償要求或溫度補(bǔ)償要求，對(duì)油液過(guò)濾精度的要求，閥進(jìn)、出口壓差大小及閥內(nèi)泄漏量的大小等。選擇方向控制閥時(shí)，應(yīng)考慮方向閥的換向頻率、響應(yīng)時(shí)間、操縱方式、滑閥機(jī)能、閥口壓力損失及閥內(nèi)泄漏量的大小等。對(duì)于單桿液壓缸系統(tǒng)，若無(wú)桿腔有效作用面積為有桿腔有效作用面積的幾倍，當(dāng)有桿腔進(jìn)油時(shí)，則回油流量為進(jìn)油流量的幾倍，此時(shí)，應(yīng)以幾倍的流量來(lái)選擇方向控制閥。通過(guò)各類閥件的實(shí)際流量最多不應(yīng)超過(guò)其額定值的20%。液壓控制閥的選擇1)確定管道尺寸管道尺寸取決于需要通過(guò)的最大流量和管中允許流速。(1)管內(nèi)油液的推薦流速。對(duì)于液壓泵吸油管道一般常取1M/s以下；系統(tǒng)壓力管道一取2.5~6M/s，壓力高、管道短、黏度小時(shí)取大值；系統(tǒng)回油管道一般取1.5~2.5M/s(2)管道內(nèi)徑的計(jì)算：(8-16)液壓輔件的計(jì)算與選擇式中：D—管道內(nèi)徑；q—通過(guò)管道油液的流量；V—管內(nèi)油液的流速，按推薦流速選取。(3)管道壁厚的計(jì)算：(8-17)式中：δ—金屬管壁厚；D—管道內(nèi)徑；p—工作壓力；[σ]—許用應(yīng)力。

液壓輔件的計(jì)算與選擇對(duì)于鋼管，σn=σb/n，σb為抗拉強(qiáng)度，n為安全系數(shù)，當(dāng)p在7~17.5MpA時(shí)，取n=6；當(dāng)p>17.5MpA時(shí)，取n=4對(duì)于銅管，取[σ]≤25MpA。計(jì)算出管道內(nèi)徑和壁厚之后，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)選取相應(yīng)規(guī)格的油管。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，管道通常按選定液壓元件油口的大小及管接頭尺寸來(lái)確定其尺寸。(2)確定油箱容量液壓系統(tǒng)的散熱主要依靠油箱，油箱大，散熱快，但占地面積大；油箱小，則油溫較高。初始設(shè)計(jì)時(shí)，油箱容量可按下列經(jīng)驗(yàn)公式確定：液壓輔件的計(jì)算與選擇(8-18)式中：qV-液壓泵每分鐘排出的液體體積，M3；α-經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，低壓系統(tǒng)取2~4，中壓系統(tǒng)取5~7，高壓系統(tǒng)取6~12，行走機(jī)械取1~2。系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，應(yīng)按散熱或溫升要求驗(yàn)算油箱容積。濾油器、蓄能器和冷卻器的選擇可參閱液壓設(shè)計(jì)手冊(cè)。液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，需要對(duì)它的技術(shù)性能進(jìn)行驗(yàn)算，以便判斷設(shè)計(jì)質(zhì)量。液壓輔件的計(jì)算與選擇液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算主要是計(jì)算系統(tǒng)壓力損失、調(diào)整壓力、泄漏量、系統(tǒng)效率、系統(tǒng)溫升、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性等。這里只介紹系統(tǒng)壓力損失和溫升的驗(yàn)算，其他驗(yàn)算可參閱液壓設(shè)計(jì)手冊(cè)。

選定了液壓元件的規(guī)格及管道、濾油器等輔件，確定了安裝方式，繪制出管路安裝圖之后，就可以對(duì)管路系統(tǒng)的總壓力損失進(jìn)行驗(yàn)算?？倝毫p失包括管道的沿程壓力損失、局部壓力損失和各種液壓控制閥的局部壓力損失。驗(yàn)算壓力損失的目的之一是為了正確確定系統(tǒng)的調(diào)整壓力，即系統(tǒng)溢流閥的調(diào)整壓力，液壓系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算以便指導(dǎo)系統(tǒng)的調(diào)試。當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行元件的工作壓力已確定時(shí)，系統(tǒng)的調(diào)整壓力可根據(jù)管路中的壓力損失進(jìn)行計(jì)算。各種閥類元件局部壓力損失可從產(chǎn)品樣本中查出。液壓泵應(yīng)有一定的壓力儲(chǔ)備量，如果計(jì)算出的系統(tǒng)調(diào)整壓力大于液壓泵額定壓力的75%,則應(yīng)該重新選擇元件規(guī)格和管道尺寸，減小壓力損失，或者另選額定壓力較高的液壓泵。液壓系統(tǒng)中各種能量損失都轉(zhuǎn)化為熱量，使油溫升高。系統(tǒng)連續(xù)工作一段時(shí)間后，系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱量和散發(fā)到空氣中的熱量平衡時(shí)，系統(tǒng)油溫不再升高，此時(shí)的油溫應(yīng)不超過(guò)允許值。油溫超過(guò)允許值時(shí)，必須采取適當(dāng)?shù)睦鋮s措施或修改液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。液壓系統(tǒng)發(fā)熱和溫升驗(yàn)算（1）液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率液壓系統(tǒng)發(fā)熱的原因，主要是液壓泵和執(zhí)行元件的功率損失、管道的壓力損失及溢流閥的溢流損失、節(jié)流閥的節(jié)流損失等。管道的發(fā)熱較少，與它自身的散熱基本平衡，可以忽略不計(jì)。(1)液壓泵的損失功率。其計(jì)算公式為（8-19）式中：ppi-各液壓泵的輸入功率；ηpi-各液壓泵的總效率；ti-各液壓泵的運(yùn)行時(shí)間；t-工作周期；n-液壓泵數(shù)量。液壓系統(tǒng)發(fā)熱和溫升驗(yàn)算(2)液壓執(zhí)行元件的損失功率。其計(jì)算公式為（8-20）式中：p2j-各執(zhí)行元件的輸入功率；η2j-各執(zhí)行元件的總效率；tj-各執(zhí)行元件的運(yùn)行時(shí)間；M-執(zhí)行元件數(shù)量。(3)溢流閥的損失功率。其計(jì)算公式為（8-21）式中：pYi-各溢流閥的調(diào)整壓力；qYi-各溢流閥的溢流量；液壓系統(tǒng)發(fā)熱和溫升驗(yàn)算k-溢流閥數(shù)量。(4)節(jié)流功率損失。其計(jì)算公式為（8-22）式中：Δpji-各流量閥進(jìn)出口壓差；qji-通過(guò)各流量閥的流量；k-流量閥數(shù)量。(5)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率。其計(jì)算公式為（8-23）液壓系統(tǒng)發(fā)熱和溫升驗(yàn)算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率也可以用下面的公式進(jìn)行估算：（8-24）式中：pi-各液壓泵輸入的總功率；po-各執(zhí)行元件輸出的總功率；η-系統(tǒng)效率，包括泵效率、回路效率和執(zhí)行元件效率。2)液壓系統(tǒng)的散熱功率液壓系統(tǒng)中產(chǎn)生的熱量由系統(tǒng)中的各散熱面散發(fā)到空氣中去，其中油箱是最主要的散熱面。當(dāng)只考慮油箱的散熱時(shí)，則液壓系統(tǒng)的散熱功率為（8-25）液壓系統(tǒng)發(fā)熱和溫升驗(yàn)算式中：Δt-油溫與環(huán)境溫度之差，℃；A-油箱散熱面積，M2；k-油箱散熱系數(shù)，w/(M2*℃)，其值按表8-4選擇

(3)系統(tǒng)溫升計(jì)算當(dāng)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率Δp與油箱的散熱功率pC相等時(shí)，系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)。此時(shí)，系統(tǒng)溫升為