液压与气压传动8

SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院液压与气压传动Chapter8系统设计与计算本章主要内容：

8.1

概述

8.2

液压系统设计与计算

8.3

液压系统设计计算举例

8.4

气动程序控制系统设计

第八章系统设计与计算SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院液压与气压传动目的任务:

重点难点:

第八章系统设计与计算学习典型液气压系统设计实例；掌握液气压系统设计的一般步骤、注意事项、设计计算方法；了解可编程序控制器在气动系统中的应用。多气缸单往复程序控制系统的设计；信号——动作（X-D）状态线图的画法；根据X-D状态线图判别障碍信号并消除之；多气缸多往复程序控制系统的设计；气动系统中的常用电气电路。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动Part8.1

概述

液压与气动系统有传动系统和控制系统之分，这里所说的系统设计则是指传动系统的设计。

从结构组成或工作原理上看：传动系统：以传递动力为主，追求传动特性的完善，其执行元件用来驱动主机的某个部件。控制系统：以实施控制为主，追求控制特性的完善，其执行元件用来驱动某个控制元件的操纵装置（例如液压泵、液压马达的变量机构、控制阀的阀心等）。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动要求：系统的设计除应满足主机要求的功能和性能外，还必须符合质量轻、体积小、成本低、效率高、结构简单、使用维护方便等一般要求及工作可靠这一特别重要的要求。出发点：可以是充分发挥其组成元件的工作性能，也可以是着重追求其工作状态的绝对可靠。前者着眼于效能，后者着眼于安全；实际的设计工作则常常是这两观点不同程度的组合，视具体要求不同而有所侧重。

SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动Part8.2

液压系统设计与计算液压传动系统的设计与主机的设计是紧密联系的，两者往往同时进行，相互协调。

液压传动系统的设计迄今仍没有一个公认的统一步骤，常常随着系统的繁简、借鉴的多寡、设计人员经验的不同而在具体做法上有所差异。

SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动图8-1液压传动系统的一般设计流程实际设计工作中，大体上可按图8-1所示的内容和流程来进行。这里除了最后一项外全部属于性能设计的范围。这些步骤是相互关联的，常须穿插进行，并经反复修改才能逐步完成。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动Part8.2.1

液压系统使用要求和负载特性分析1.液压系统使用要求

主机对液压系统的使用要求是设计液压传动系统的依据。因此设计开始，首先必须搞清下列问题：（1）主机概况1）主机的用途、总体布局、主要结构、技术参数与性能要求。2）主机对液压装置在位置布置和空间尺寸以及质量上的限制。3）主机的工艺流程或工作循环、作业环境等。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动（2）液压系统的任务与要求

1）液压系统应完成的动作，液压执行元件的运动方式（移动、转动或摆动）及其工作范围。2）液压执行元件的负载大小及负载性质，运动速度的大小及其变化范围。3）液压执行元件的动作顺序及联锁关系，各动作的同步要求及同步精度。4）对液压系统工作性能的要求，如运动平稳性、定位精度、转换精度、自动化程度、工作效率、温升、振动、冲击与噪声、安全性与可靠性等。5）对液压系统的工作方式及控制方式的要求。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动（3）液压系统的工作环境与条件

1）周围介质、环境温度、湿度大小、风砂与尘埃情况、外界冲击振动等。2）防火与防爆要求。（4）经济性与成本等方面的要求

SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动2.负载特性分析

负载特性分析是拟定液压系统方案、选择或设计液压元件的依据。包括：动力参数分析和运动参数分析两部分。

液压系统承受的负载可由主机的规格规定，可由样机通过实验测定，也可以由理论分析确定。当用理论分析确定系统的实际负载时，必须仔细考虑它所有的组成项目，例如：工作负载（切削力、挤压力、弹性塑性变形抗力、质量等）、惯性负载和阻力负载（摩擦力、背压力）等。此外必须注意负载的性质：是单向负载还是双向负载，是恒定负载还是变化负载；是否存在负值负载，是否有与液压缸轴线不重合的负载。

SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动对于复杂的液压系统，尤其是有多个液压执行元件同时动作的系统，通过动力参数分析，绘制出如图8-2a所示的负载图，以确定系统工作压力；通过运动参数分析，绘制出如图8-2b所示的速度图，以选定系统所需流量。图8-2

液压系统执行元件的负载图和速度图a）负载图b）速度图同时，根据系统负载图和速度图，可以绘制出液压系统的功率图，从中确定液压系统所需的功率。设计简单的液压系统时，负载图和速度图均可省略不画。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动1.动力参数分析动力参数分析就是通过计算确定各液压执行元件的载荷大小和方向，并分析各执行元件在工作过程中可能产生的冲击、振动及过载等情况。液压缸的外负载力F和液压马达的外负载转矩T可按表8-1计算。根据计算所得的外负载就可绘制出上述负载图。2.运动参数分析运动参数分析就是研究主机依据工艺要求应以何种运动规律完成一个工作循环，即研究运动的形式（是平移、回转或摆动）、运动的速度大小和变化范围、运动行程长短、运动变化规律（循环过程与周期）等。依据这些分析就可作出上述速度图。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动表8-1液压缸的外负载力F及液压马达的外负载转矩T计算公式±Fg+Fnfd+±Tg+Fnfdr+±Fg+Fnfd+m±Fg+Fnfd-m±Tg+Fnfdr-工况F/N、T/（N·m）备注起动Fg、Tg——外负载，其前负号指负值负截Fn——法向力

r——回转半径fs、fd——分别为外负载与支承面间的静、动摩擦因数，表8-2m、I——分别为运动部件的质量及转动惯量Δv、Δω——分别为运动部件的速度、角速度变化量Δt——加速或减速时间，一般机械Δt=0.1~0.5s磨床取Δt=0.01~0.05s行走机械Δv/Δt=0.5~1.5m/s2B＇、B——粘性阻尼系数v、ω——分别为运动部件的速度及角速度k——弹性元件的刚度kg——弹性元件的扭转刚度S——弹性元件的线位移θ——弹性元件的角位移Fb——回油背压阻力，Fb=p2A，p2为背压压力见表8-3Tb——排油腔的背压转矩，Tb=pbV/(2π),其中V为液压马达排量，为背压压力，见表8-3±Tg±Fnfsr+Bω±kgθ加速匀速±Tg+Fnfdr+Bω+kgθ+Tb制动SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动Part8.2.2

液压系统方案设计液压系统方案设计：根据主机的工作情况、主机对液压系统的技术要求、液压系统的工作条件和环境条件以及成本、经济性、供货情况等诸多因素，进行全面、综合的设计，从而拟定出一个各方面比较合理的、可实现的液压系统的方案。

内容包括：执行元件形式的分析与选择油路循环方式的分析与选择油源类型的分析与选择液压回路的分析、选择与合并SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动表8-2摩擦因数导轨类型导轨材料运动状态摩擦因数滑动导轨铸铁对铸铁起动时低速（v<0.16m/s）高速（v>0.16m/s）0.15~0.20.1~0.120.05~0.08滚动导轨铸铁对滚柱（珠）淬火钢导轨对滚柱0.005~0.020.003~0.006静压导轨铸铁0.0005表8-3背压压力系统类型背压压力/MPa系统类型背压压力/MPa中低压系统或轻载节流调速系统0.2~0.5采用辅助泵补油的闭式油路系统1~1.5回油路带调速阀或背压阀的系统0.5~1.5采用多路阀的复杂的中高压系统（工程机械）1.2~3SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动1.执行元件形式的分析与选择液压系统采用的执行元件的形式，视主机所要实现的运动种类和性质而定，可按表8-4来选择。表8-4液压执行元件形式的选择运动形式执行元件特点适用场合往复直线运动短行程双活塞杆液压缸双向对称双向工作的往复运动单活塞杆液压缸有效工作面积大、双向不对称往返不对称的直线运动，差动连接可实现快进，A1=2A2往返速度相等长行程柱塞缸结构简单单向工作，靠重力或其他外力返回，长行程直线运动液压马达与齿轮齿条液压马达与丝杆螺母结构复杂双向工作的往复运动，长行程直线运动SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动运动形式执行元件特点适用场合旋转运动高速齿轮马达结构简单、价格便宜高转速，低扭矩的旋转运动叶片马达体积小，转动惯量小高速低扭矩，动作灵敏的旋转运动低速摆线齿轮马达体积小，输出转矩大低速、小功率、大扭矩的旋转运动轴向柱塞马达运动平衡、转矩大、转速范围宽大扭矩旋转运动径向柱塞马达转速低，结构复杂，输出转矩大低速大扭矩旋转运动高速马达与减速机构转速低，结构复杂，输出转矩与减速比有关低速旋转运动往复摆动摆动马达单叶片式转角小于300°双叶片式转角小于150°小于300°的摆动运动小于150°的摆动运动注：A1—无杆腔活塞面积；A2—有杆腔活塞面积。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动2.油路循环方式的分析与选择

液压系统油路循环方式为开式和闭式两种，它们各自的特点及其相互比较见表8-5。表8-5开式系统与闭式系统的比较内容开式系统闭式系统散热条件较方便，但油箱较大较复杂，须用辅助泵换油冷却抗污染性较差，但可采用压力油箱或油箱呼吸器来改善较好，但油液过滤要求较高系统效率管路压力损失较大，用节流调速时效率低管路压力损失较小，容积调速时效率较高限速、制动形式用平衡阀进行能耗限速，用制动阀进行能耗制动，引起油液发热液压泵由电动机驱动时，限速及制动过程中驱动电机能向电网输电，回收部分能量，即是再生限速（可省去平衡）及再生制动其他对泵的自吸性能要求高对泵的自吸性能要求低SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动油路循环方式的选择主要取决于液压系统的调速方式和散热条件。一般说来，凡备有较大空间可以存放油箱且不需另设散热装置的系统、要求结构尽可能简单的系统、采用节流调速或容积－节流调速的系统，均宜采用开式系统。例如，泵向多个液压执行元件供油且功率较小的机器（如组合机床、磨床等）、内燃机驱动的机器（如铲车、高空作业车、液压汽车起重机、装载机及挖掘机等）以及固定机械。凡允许采用辅助泵进行补油并通过换油来达到冷却目的的系统、对工作稳定性和效率有较高要求的系统、采用容积调速的系统，都宜采用闭式系统。例如，外负载惯性大且换向频繁的机构（如一些起重机的旋转、运行机构及龙门刨床、拉床的工作台等）、重力下降机构（如不平衡类型的起升、动臂摆动机构等）、要求结构特别紧凑的运动式机械（如液压汽车平板车、拖拉机、矿车及飞机等）。大型货轮的舵机、工程船舶调距桨等系统也常用闭式系统。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动3.开式系统油路组合方式的分析与选择

当系统有多个液压执行元件时，开式系统按油路的不同连接方式，分为串联、并联、独联以及它们的组合——复联等。串联图8-3串联连接

串联方式除第一个液压执行元件的进油口和最后一个执行元件的回油口分别与液压泵和油箱连接外，其余液压执行元件的进、出口依次相连，如图8-3所示。特点：多个液压执行元件同时动作时，其运动速度不随外负载而变，故轻载时可多个液压执行元件同时动作；但液压泵的压力负担重，受原动机功率限制，故重载时不宜多个液压执行元件同时动作。另外，系统的压力损失也较大。

串联连接方式适用于中小型工程机械液压系统、单泵供油的需保证行走直线性的工程机械。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动并联图8-4并联连接

在并联连接方式中，液压泵与所有液压执行元件的进油口相连，而其回油口都接油箱，如图8-4所示。特点：多个液压执行元件同时动作时，负载小的液压执行元件的速度会增大；但液压泵的压力负担轻，为任一液压执行元件的负载压力与其相应回路的压力损失之和。并联连接方式适用于多个液压执行元件不要求同时动作；或要求同时动作但功率较小、或工作时间较短的，如机床、机械手等；也常用于大型工程机械的双液压泵双回路系统。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动独联图8-5独联连接独联是指一个液压泵在任何时候都只向多路阀控制的一个液压执行元件供油，如图8-5所示。优点：能防止因换向阀误操作而引起的事故或超载。

适用于要求多个液压执行元件能逐个可靠动作的场合。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动并联—独联

这种连接方式兼有并联和独联两者的特点，适用于一个液压泵向多种作业装置供油的系统。例如图8-6中挖掘机和装载机共用一个液压泵，阀A控制挖掘机的液压执行元件，阀B控制装载机的液压执行元件，当系统在进行挖掘作业时即使误操作多路阀B，也不会使装载作业的机构动作。图8-6并联—独联的复合连接并联和独联复合连接时，由多路阀A控制的几个液压执行元件是并联连接的；由多路阀B控制的几个液压执行元件也是并联连接的。而多路阀A、B分别控制的液压执行元件间则是相独联的，见图8-6。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动串联—独联

这种连接方式兼有串联、独联两者的特点，操作的互锁性能更好，常用于中小型汽车起重机和高空作业车的液压系统中。图8-7串联—独联连接串联和独联复合连接时，由多路阀A控制的几个液压执行元件是串联的；由多路阀B控制的几个液压执行元件也是串联的。而阀A、B分别控制的液压执行元件间则是独联的，见图8-7。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动4.油源类型的分析与选择液压系统油源类型的选择，应在分析下列因素后确定：1）根据系统工作压力的高低，选择液压泵的压力等级和结构形式。2）根据油源输出流量变化的大小和系统节能的要求，选择用定量泵还是变量泵。3）根据执行元件的多寡和系统工作循环中压力、流量的变化情况，选择单泵供油还是多泵供油。4）根据系统对油源综合性能的要求，选择泵的控制方式，是限压式、恒压式、恒流量式，还是恒功率式等等。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动5.调速方案的分析与选择

调速方案对主机主要性能起决定性的作用。

选择调速方案时，应依据液压执行元件的负载特性和调速范围以及经济性等因素，参考表8-6进行分析比较，最后选出合适的调速方案。

调速方案与油路循环方式、液压泵和液压执行元件的类型等密切相关。由它们构成的系统主回路的应用实例列于附录C，可供选择调速方案时参考。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动表8-6三种调速回路主要性能比较主要性能节流调速回路容积调速回路容积节流调速回路简式节流调速回路带压力补偿阀的节流调速回路变量泵定量马达流量适应功率适应进油节流及回油节流旁路节流调速阀在进油路调速阀在旁油路及溢流节流调速回路负载特性速度刚度差很差好较好好承载能力好较差好较好好调速范围大小大较大大功率特性效率低较低低较低最高较高高发热大较大大较大最小较小小成本低较低高最高适用范围小功率、轻载或低速的中、低压系统及工程机械的非经常性调速场合大功率、高速、中、高压系统负载变化小、速度刚度要大的中小功率、中压系统负载变化较大、速度刚度要大的大中功率的中、高压系统SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动6.液压基本回路的分析与选择

这里是指除调速回路以外的液压基本回路。选择液压回路是根据系统的设计要求和工况图，从众多成熟的方案中（参见第六章和有关设计手册）经过分析、评比挑选出来的。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动（1）选择系统一般都必须设置的基本回路通常液压系统都必须设置调压回路、调速回路、换向回路、卸荷回路及安全回路等。（2）根据系统负载性质选择基本回路液压执行元件存在外负载对系统作功的工况（例如有垂直运动部件的系统）时，要设置平衡回路，以防止外负载使液压执行元件超速运动。在外负载惯性较大的系统中，为防止产生液压冲击，要设置制动回路。对有快速运动部件的系统或要求精确换向的系统，要设置减速回路或缓冲回路，等等。（3）根据系统特殊要求选择基本回路如有多个液压执行元件的系统，根据需要设置顺序回路、同步回路或互不干扰回路。有些系统还要设置速度换接回路、增速回路、增压回路、锁紧回路等。对液压机而言，释压回路是必不可少的。对闭式系统而言，必须有补油冷却回路。选择液压回路一般可按如下步骤进行：SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动选择一些主要液压回路时，还需注意以下几点：1）调压回路的选择主要决定于系统的调速方案。在节流调速系统中，一般采用调压回路；在容积调速和容积节流调速或旁路节流调速系统中，则均采用限压回路。一个油源同时提供两种不同工作压力时，可以采用减压回路。对于工作时间相对辅助时间较短而功率又较大的系统，可以考虑增加一个卸荷回路。2）速度换接回路的选择主要依据换接时位置精度和平稳性的要求。同时还应结构简单、调整方便、控制灵活。3）多个液压缸顺序动作回路的选择主要考虑顺序动作的可变换性、行程的可调性、顺序动作的可靠性等。4）多个液压缸同步动作回路的选择主要考虑同步精度、系统调整、控制和维护的难易程度等。当选择液压回路出现多种可能方案时，应平行展开，反复进行分析对比，不要轻易作出取舍决定。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动Part8.2.3

液压系统原理图的拟定选定执行元件、油源类型、调速方案和液压基本回路后，再增添一些必要的元件和配置一些辅助性油路，如控制油路、润滑油路、测压油路等，并对回路进行归并和整理，就可将液压回路合成为液压系统。系统合成时，应考虑以下几个问题：

1）这个系统能否完满地实现所要求的各项功能？是否要进行补充或修正？2）有无多余或重复的元件和油路可以去掉或合并？3）各液压回路之间是否会产生干扰？4）系统会不会产生液压冲击？有没有防止液压冲击的措施？SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动5）控制油路是否可靠？当直接从主油路上引出控制油路时，应保证控制油路始终具有一定的压力（包括系统卸荷时）。6）系统测压点的分布是否合理、正确？通常，测压点应设在：液压泵的出口、溢流阀的入口油路上；减压阀或增压器的出口油路上；顺序阀或背压阀入口油路上；压力继电器或过滤器的前油路上；液压执行元件的进、出油口处；润滑油路、控制油路上。7）系统是否有工作介质的净化装置？液压系统中都应设置一般的粗、精过滤器或磁性过滤器，对要求特别高的系统，还需设置旁路净化系统。8）系统工作的可靠性如何？对可靠性要求特别高的系统，需设置备用元件或备用回路。9）系统是否需要设置冷却、加热装置？SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动Part8.2.4

液压系统参数设计液压系统的主要参数设计是指确定液压执行元件的工作压力和最大流量。液压执行元件的工作压力可以根据负载图中的最大负载来选取，见表8-7；也可以根据主机的类型来选取，见表8-8。

最大流量则由液压执行元件速度图中的最大速度计算出来。

工作压力和最大流量的确定都与液压执行元件的结构参数（指液压缸的有效工作面积A或液压马达的排量VM）有关。

SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动表8-7按负载选择液压执行元件的工作压力（适用于中、低压液压系统）载荷/kN<55~1010~2020~3030~50>50工作压力/MPa<0.8~11.5~22.5~33~44~5≥5~7表8-8按主机类型选择液压执行元件的工作压力设备类型机床农业机械汽车工业小型工程机械及辅助机构工程机械重型机械锻压设备液压支架等船用系统磨床组合机床齿轮加工机床牛头创床插床车床铣床镗床珩磨机床拉床龙门刨床工作压力/MPa≤1.2<6.32~42~5<1010~1616~3214~25SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动一般的做法是先选定液压执行元件的类型及其工作压力p，再按最大负载和预估的液压执行元件的机械效率求出A或者VM，并通过各种必要的验算、修正和圆整成标准值后定下这些结构参数，最后再算出最大流量qmax来。

有些主机（例如机床）的液压系统对液压执行元件的最低稳定速度有较高的要求，这时所确定的液压执行元件的结构参数A或VM还必须符合下述条件：液压缸

（8-1）

液压马达式中，qmin为节流阀或调速阀、变量泵的最小稳定流量，由产品性能表查出。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动图8-8执行元件的工况图液压系统执行元件的工况图是在液压执行元件结构参数确定之后，根据主机工作循环，算出不同阶段中的实际工作压力、流量和功率之后作出的，见图8-8。

工况图显示液压系统在实现整个工作循环时三个参数的变化情况。

当系统中有多个液压执行元件时，其工况图应是各个执行元件工况图的综合。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动液压执行元件的工况图是选择系统中其他液压元件和液压基本回路的依据，也是拟定液压系统方案的依据，这是因为：1）工况图中的最大压力和最大流量直接影响着液压泵和各种控制阀等液压元件的最大工作压力和最大工作流量。2）工况图中不同阶段内压力和流量的变化情况决定着液压回路和油源形式的合理选用。3）工况图所确定的液压系统主要参数的量值反映着原来设计参数的合理性，为主参数的修改或最后认定提供了依据。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动Part8.2.5

液压执行元件的设计计算与选用1.液压缸的设计计算

液压缸的主要技术参数及所需流量计算公式见表8-9，计算公式中所需数据分别见表8-3和表8-10。液压缸空载起动压力及效率见表8-10。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动表8-9液压缸的主要技术参数及理论流量计算公式类型图液压缸的几何参数A1、A2液压缸最大理论流量qmax备注单活塞杆缸p1=(F+p2A2+pminA1)/A1A2=F/[(p1-pmin)φ-p2]p1=[(F/ηm)+p2A2]/A1A2=F/[ηm(p1-p2)]A1=φA2qmax=A1vmaxF——缸的最大外负载p1——缸最大工作压力p2——缸的背压见表8-3pmin——缸空载起动压力见表8-10ηm——缸的机械效率，见表8-10φ——缸往返速比(差动连接时φ=A1/A2）A1——缸无杆腔有效面积A2——缸有杆腔有效面积p1=(F+p2A1+pminA2)/A2A2=F/[(p1-pmin-p2φ)]p1=[(F/ηm)+p2A1]/A2A2=F/[ηm(p1-p2φ)]A1=φA2qmax=A2vmax单活塞杆缸差动：p1=(F+pminA2)/(A1-A2)A2=F/[(p1-(φ-1)-pmin]p1=F/[ηm(A1-A2)]A2=F/[ηm

p1(φ-1)]qmax=(A1–A2)vmax双活塞杆缸p1=(F/A2)+p2+pminA2=F/(p1-p2-pmin)p1=(F/A2ηm)+p2A2=F/[ηm(p1-p2)]A1=A2qmax=A2vmaxSchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动表8-10液压缸空载起动压力及效率活塞密封圈形式pmin/MPaηmO、L、U、X、Y0.30.96V0.50.94活塞环密封0.10.985注：活塞杆密封圈也采用V形时，表中值要增大50%SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动2.液压马达的计算与选择

液压马达的排量:V=2πT/（p1-p2）ηm

（8-2）式中

T——液压马达外负载转矩；

p1——液压马达最高工作压力；

p2——液压马达的背压，由表8-3查得；

ηm——液压马达的机械效率，叶片马达取0.80~0.90；齿轮马达取0.85~0.95；轴向柱塞马达取0.92~0.99低速马达取0.93~0.96。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动液压马达最大理论流量:

qmax=Vnmax

（8-3）式中

V——液压马达的排量；

nmax——液压马达的最高转速。由以上计算所得的液压缸活塞直径D、活塞杆直径d，液压马达的排量V都需要按照有关标准圆整成标准值。然后，液压缸可按D、d、L（活塞行程）和工作压力选择标准产品或定做；而液压马达则可根据其工作压力、转速和排量选择合适的液压马达产品。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动Part8.2.6

液压能源装置设计液压能源装置是液压系统的重要组成部分。通常有两种形式：一种是液压装置与主机分离的液压泵站；一种是液压装置与主机合为一体的液压泵组（包括单个液压泵）。1.液压泵站的类型及其组件的选择

液压泵站的类型如表8-11所示。上置式液压泵站（见图8-9）结构紧凑，占地小，被广泛应用于中、小功率液压系统中。

非上置式液压泵站（见图8-10）的液压泵组置于油箱液面以下，有效地改善了液压泵的吸入性能，且装置高度低，便于维修，适用于功率较大的液压系统。上置式与非上置式液压泵站的比较见表8-12。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动表8-11液压泵站的类型SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动图8-9上置式液压泵站a）立式液压泵站1—电动机2—联轴器3—油箱4—液压泵b）卧式液压泵站1—油箱2—电动机3—液压泵SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动图8-10整体式液压泵站a）旁置式b）下置式1—油箱2—电动机3—液压泵4—过滤器SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动表8-12上置式与非上置式液压泵站的比较项目上置立式上置卧式非上置式振动较大小占地面积小较大清洗油箱较麻烦容易液压泵工作条件泵浸在油中，吸油条件好噪声低，泵的散热条件差，维修不方便一般好对液压泵安装的要求泵与电动机有同轴度要求1.泵与电动机有同轴度要求2.应考虑液压泵的吸油高度3.吸油管与泵的联接处密封要求严格1.泵与电动机有同轴度要求2.吸油管与泵的联接处密封要求严格应用中、小型液压泵站中、小型液压泵站较大型液压泵站SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动柜式液压泵站是将液压泵组和油箱整体置于封闭的柜体内。这种液压泵站一般都将显示仪表和电控按钮布置在面板上，外形整齐美观；又因液压泵体被封闭在柜体内，故不易受外界污染，但维修不大方便，热散条件较差，且一般需设有冷却装置。另外，在工作时液压泵和管道的振动会引起柜体和面板的振动，噪声很大。因此，通常仅被应用于中、小功率的系统。就液压泵站的规模而言，单机型液压泵站规模较小，通常将控制阀组一并置于油箱面板上，组成较完整的液压系统总成，这种液压泵站应用较广。机组型液压泵站是一个或多个控制阀组集中安装在一个或几个专用阀台上，然后两端与液压泵组和液压执行元件相连接，这种液压泵站适用于中等规模的液压系统中。中央型液压泵站常被安置在地下室内，以利于安装配管、降低噪声，保持稳定的环境温度和清洁度，这种液压泵站规模最大，适用于大型液压系统，如轧钢设备的液压系统中。根据上述分析，按系统的工作特点选择合适的液压泵站类型。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动液压泵站组件的选择

液压泵站一般由液压泵组、油箱组件、过滤器组件、蓄能器组件和温控组件等组成。应根据系统的实际需要，经深入分析计算后加以选择、组合。液压泵组由液压泵、原动机、联轴器、底座及管路附件等组成，输出所需压力和流量的工作介质。油箱组件由油箱、面板、空气过滤器、液位显示器等组成，用以储存系统所需的工作介质，散发系统工作时产生的一部分热量，分离介质中的气体并沉淀污物。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动过滤器组件是保持工作介质清洁度必备的辅件，可根据系统介质清洁度的不同要求，设置不同等级的粗过滤器、精过滤器。蓄能器组件通常由蓄能器、控制装置、支承台架等部件组成。它可用于储存能量、吸收流量脉动、缓和压力冲击，故应按系统的需求而设置，并计算其合理的容量（见第二章第四节），然后选用之。温控组件由传感器和温控仪组成。当液压系统自身的热平衡不能使工作介质处于合适的温度范围内时，应设置温控组件，以控制加热器和冷却器，使介质温度始终工作在设定的范围内。根据主机的要求、工作条件和环境条件，设计出与工况相适应的液压泵站方案后，就可计算液压泵站中主要元件的工作参数。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动2.液压泵的计算与选择

（8-4）液压泵的最大工作压力pp

为：式中p——液压执行元件工作腔的最大工作压力：ΣΔp——从液压泵出口到液压执行元件入口处的总管路损失；ΣΔp=ΣΔpλ+ΣΔpζ+ΣΔpVΣΔpλ——进油路上管中的总沿程损失；ΣΔpζ——进油路上管路的总局部损失；ΣΔpV——进油路上阀的总压力损失。ΣΔp的准确计算须在选定液压元件并绘制出管路布置图后才能进行。初算时，可按经验数据选取：当管路简单或有节流阀调速时，取ΣΔp=0.2~0.5MPa；当管路复杂或有调速阀调速时，取ΣΔp=0.5~1.5MPa。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动单个液压泵和单个液压执行元件的系统（8-5）式中qp——液压泵的流量；KL——考虑系统泄漏和溢流阀保持最小溢流量的系数，通常取KL=1.1~1.3；qmax——液压执行元件所需最大流量：对于液压缸，qmax=Avmax，其中A为液压缸有效工作面积，vmax为液压缸最大输出速度；对于液压马达，qmax=Vnmax，其中V为液压马达排量

nmax为液压马达最大输出转速。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动单个液压泵和多个液压执行元件的系统（8-6）式中

（Σqi）max——多个液压执行元件同时工作时所需的最大流量。该值可从液压执行元件工况图中查得。差动回路系统（8-7）式中

Ad——液压缸活塞杆面积。

SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动采用蓄能器作辅助能源的系统（8-8）式中Vi——每个液压执行元件在一个工作周期中总耗液量；

T——系统工作周期；

n——液压执行元件数量。根据液压泵的最大工作压力pp选择液压泵的类型，根据液压泵的流量确定液压泵的规格。在参照产品样本或技术手册选取液压泵时，泵的额定压力应选得比上述最大工作压力pp高20%~60%，以留有压力储备；额定流量则只须选得满足上述最大流量qmax需要即可。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动液压泵在额定压力和额定流量下工作时，其驱动电动机的功率一般可以直接从产品样本或技术手册中查到，但其数值在实际使用中往往偏大。因此，也可以根据具体工况用下述方法计算出来。当液压执行元件的工况图曲线比较平稳时，电动机功率：（8-9）式中Δpp——液压泵的进、出口压力之差，对于开式系统即为液压泵的最大工作压力pp；

qp——液压泵的实际流量；

ηp——液压泵的总效率。初算时，可按表8-13选取。8-13液压泵的总效率液压泵类型齿轮泵叶片泵柱塞泵螺杆泵总效率0.6~0.70.6~0.750.8~0.850.65~0.8SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动当液压执行元件的工况图曲线变化较大时，电动机功率：（8-10）式中Pi——整个工作周期中第i动作阶段内所需的功率；ti——整个工作周期中第i动作所需的时间；n——整个工作周期中需用功率的阶段数。按式（8-10）计算得到电动机功率后，还应验算每个阶段内电动机的超载量是否在允许范围内。一般电动机允许的短期超载量为25%。限压式变量叶片泵驱动电动机的功率Pp可按液压泵的流量—压力特性曲线拐点处的流量qc和压力pc计算。一般情况下，可以qc=qn和pc=0.8pp代入式（8-9）得到。qn和pp分别变量泵的额定流量和最大工作压力。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动3.油箱的设计与计算

油箱容积的计算

初步设计时，油箱的有效容积可按经验公式（2-19）确定；或根据油箱允许的温升和系统的功率，利用图2-28所示的图表查得。（2-19）图2-28

油箱容量确定图油箱设计完成后，还应按散热要求验算油箱的容积。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动油箱设计注意事项

1）吸油管和回油管间的距离应尽量远，两管之间应设置隔板，以增加油液循环的距离，使油液有足够的时间分离气泡，消散热量。隔板的高度约为油箱内最低油面高度的2/3。吸油管离油箱底距离大于吸油管直径D的2倍，距油箱壁不小于3D。回油箱的管端切成45°，且面向箱壁。2）为防止油液被污染，油箱上各盖板、管口处都要妥善密封。注油器上要加过滤网。通气孔上须装空气滤清器，其容量至少应为液压泵额定流量的2倍。3）为了易于散热和便于对油箱进行搬移和维护保养，箱底离地至少应在150mm以上。箱底应适当倾斜，在最低部位处设置堵塞或放油阀，以便排放污油。箱体上注油口应设在便于操作的地方，在其近旁设置液位计。过滤器的安装位置应便于装卸，油箱应便于清洗。4）油箱中如要安装热交换器，必须考虑好它的安装位置，以及测温、控制等措施。5）分离式油箱用钢板焊成。钢板厚度视油箱容量而定，建议100L容量的油箱取1.5mm，400L以下的取3mm，400L以上的取6mm。箱底厚度应大于箱壁，箱盖厚度应为箱壁的4倍。当液压泵、驱动电动机以及其他液压件都要装在油箱上时，箱盖要相应加厚。大容量的油箱要加焊角板、肋条，以增加刚性。6）油箱内壁应涂耐油防锈涂料。外壁如涂上一层极薄的黑漆（不超过0.025mm厚），会有很好的辐射散热效果。铸造的油箱内壁一般仅喷砂处理，不涂漆。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动4.过滤器的选择

选择过滤器时，主要考虑过滤器的通流能力、过滤精度和承压能力。

过滤器的通流能力，一般应为液压泵流量的两倍以上。

过滤器的过滤精度，主要取决于液压系统所用元件的类型、系统工作压力的高低以及过滤器的安装位置。

过滤器的承压能力与过滤器的结构形式、滤心材质等有关。

SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动表8-14液压元件的过滤精度要求（单位：μm

）元件类型过滤精度元件类型过滤精度齿轮泵、齿轮马达叶片泵、叶片马达柱塞泵、柱塞马达液压缸溢流阀5030205010~15调速阀比例阀低增益伺服阀高增益伺服阀10~1510105表8-15液压系统压力对过滤精度要求（单位：μm）系统压力/MPa一般系统伺服系统<414~35>3521过滤精度20~5010~25<10<5表8-16安装部位对过滤精度要求（单位：μm）安装部位液压泵吸入口压力管路回油管路低压中低压中高压高压过滤精度80~12030~5020~4015~2510~1550~100SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动过滤器的尺寸与通过流量有着对应关系。目前一般用名义流量表征过滤器的尺寸。ISO13727（草案）规定，名义流量是在油液粘度为32mm2/s、滤心过滤精度25μm（β25≥75），以及给定压差条件下通过流量。因此，在选择过滤器尺寸时，需要考虑实际工作介质的粘度，所选滤心的过滤精度，以及滤心的极限压差等因素。选择过滤器尺寸的步骤如下：

1）确定过滤器的实际流量。2）按式（8-11）将实际流量qv换算成标准粘度下的流量qvs（8-11）SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动式中kv——粘度变换系数。（8-11）v和v’分别为实际工作介质的粘度和试验介质标准粘度（一般为32mm2/s）。3）根据标准粘度下的流量值、过滤精度以及给定的极限压差，从产品的压差流量特性曲线确定所需过滤器的尺寸。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动此外，选用过滤器时还应考虑以下几点：1）过滤器应能在较长时间内保持足够的通流能力，适当增大过滤器的尺寸；2）滤心有足够的强度，不因液压作用而损坏；3）滤心抗腐性好，能在规定温度下持久工作；4）当过滤器通流能力过低时，能自动显示或报警；5）滤心清洗和更换方便。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动5.液压辅件的计算与选用

热交换器的计算与选用如果经验算，液压系统依靠油箱、管道等自然冷却不能使油温控制在工作所要求的范围时，系统应设置冷却器。冷却器的散热面积可按式（8-27）算得。然后，根据所需之散热面积查阅有关技术手册或产品样本选择其形式。管件的计算与选用油管的内径和壁厚按式（2-30）和式（2-31）计算后，根据有关标准圆整后选取。管接头的名义尺寸与油管相同，其规格和品种可查阅有关技术手册或产品样本得到。若因环境温度过低而不能起动液压泵或液压系统无法正常工作时，须安装加热器。加热器可设在油箱内，也可串联在油路上。加热所需的功率应按照系统油液的面积、工作温度与环境温度之差、加热时间等进行计算。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动Part8.2.7

液压控制元件选用与设计一个设计得好的液压系统应尽可能多地由标准液压控制元件组成，使自行设计的专用液压控制元件减少到最低限度。但是，有时因某种特殊需要，必须自行设计专用液压控制元件时，可参阅有关液压元件设计的书籍或资料。这里主要介绍液压控制元件的选用。选择液压控制元件的主要依据和应考虑的问题见表8-17。其中最大流量必要时允许短期超过额定流量的20%，否则会引起发热、噪声、压力损失等增大和阀性能的下降。

选择阀时还应注意下列的问题：结构形式、特性、压力等级、连接方式、集成方式及操纵方式等。

SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动表8-17选择液压控制元件的主要依据和应考虑的问题液压控制元件主要依据应考虑的问题压力控制阀阀所在油路的最大工作压力和通过该阀的最大实际流量压力调节范围，流量变化范围，所要求的压力灵敏度和平稳性等流量控制阀流量调节范围，流量一压力特性，最小稳定流量，压力与温度的补偿要求，对工作介质清洁度的要求，阀进出口压差的大小以及阀的内泄漏大小等方向控制阀性能特点，换向频率，响应时间，阀口压力损失的大小以及阀的内泄漏大小等SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动1.溢流阀的选择

直动式溢流阀的响应快，一般宜作制动阀、安全阀用；先导式溢流阀的启闭特性好，宜作调压阀、背压阀用。二级同心的先导式溢流阀的泄漏量比三级同心的要小，故在保压回路中常被选用。先导式溢流阀的最低调定压力一般只能在0.5~1MPa范围内。溢流阀的流量应按液压泵的最大流量选取，并应注意其允许的最小稳定流量，一般来说，最小稳定流量为额定流量的15%以上。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动2.流量阀的选择

一般中、低压流量阀的最小稳定流量为50~100mL/min；高压流量阀为2.5~20L/min。流量阀的进出口需要有一定的压差，高精度流量控制阀约需1MPa的压差。

要求工作介质温度变化对液压执行元件运动速度影响小的系统，可选用温度补偿型调速阀。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动3.换向阀的选择

（1）按通过阀的流量来选择结构形式，一般来说，流量在190L/min以上时宜用插装阀；190L/min以下时可采用滑阀型换向阀。70L/min以下时可用电磁换向阀，否则需用电液换向阀。（2）按换向性能等来选择电磁铁类型直流湿式电磁铁寿命长，可靠性高，故应尽可能选用直流湿式电磁换向阀。在某些特殊场合，还要选用安全防爆型、耐压防爆型、无冲击型以及节能型等电磁铁。（3）按系统要求来选择滑阀机能换向阀的滑阀机能及其性能特点见表4-7~表4-9。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动4.单向阀及液控单向阀的选择

应选择开启压力小的单向阀；开启压力较大（0.3~0.5MPa）的单向阀可作背压阀用。外泄式液控单向阀与内泄式相比，其控制压力低，工作可靠，选用时可优先考虑。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动Part8.2.8

液压系统密封装置选用与设计在液压传动中，液压元件和系统的密封装置用来防止工作介质的泄漏及外界灰尘和异物的侵入。工作介质的泄漏会给液压系统带来调压不高、效率下降及污染环境等诸多问题，从而损坏液压技术的声誉；外界灰尘和异物的侵入则造成对液压系统的污染，是导致系统工作故障的主要原因。所以，在液压系统的设计过程中，必须正确设计和合理选用密封装置和密封元件，以提高液压系统的工作性能和使用寿命。影响密封性能的因素

密封性能的好坏与很多因素有关，下面列举其主要方面：1）密封装置的结构与形式。2）密封部位的表面加工质量与密封间隙的大小。3）密封与接合面的装配质量与偏心程度。4）工作介质的种类、特性和粘度。5）工作温度与工作压力。6）密封接合面的相对运动速度。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动密封装置的设计要点1）密封性能良好，并能随着工作压力的增大自动提高其密封性能。2）所选用的密封件应特性稳定，使用寿命长。3）动密封装置的动、静摩擦因数要小而稳定，且耐磨。4）工艺性好，维修方便，价格低廉。基本要求

设计要点

1）明确密封装置的使用条件和工作要求，如负载情况、压力高低、速度大小及其变化范围、使用温度、环境条件及对密封性能的具体要求等。2）根据密封装置的使用条件和工作要求，正确选用或设计密封结构并合理选择密封件。3）根据工作介质的种类，合理选用密封材料。4）对于在尘埃严重的环境中使用的密封装置，还应选用或设计与主密封相适应的防尘装置。5）所设计的密封装置应尽可能符合国家有关标准的规定并选用标准密封件。密封装置及密封件的选用和设计见第五章。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动Part8.2.9

液压系统性能估算目的：评估设计质量，或从几种方案中评选最佳设计方案。内容：系统压力损失、系统效率、系统发热与温升、液压冲击等。

对于要求高的系统，还要进行动态性能验算或计算机仿真。目前对于大多数液压系统，通常只是采用一些简化公式进行近似估算，以便定性地说明情况。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动1.系统压力损失验算

液压系统压力损失包括管道内的沿程损失和局部损失以及阀类元件的局部损失三项。

计算系统压力损失时，不同的工作阶段要分开来计算。回油路上的压力损失要折算到进油路上去。

某一工作阶段液压系统总的压力损失为

：（8-13）SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动式中ΣΔp1——系统进油路的总压力损失，即ΣΔp1λ——进油路总的沿程损失；ΣΔp1ζ——进油路总的局部损失；ΣΔp1v——进油路上阀的总损失，即Δpn——阀的额定压力损失，由产品样本中查到；qn——阀的额定流量；q——通过阀的实际流量。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动ΣΔp2——系统回油路的总压力损失，即ΣΔp2λ——回油路总的沿程损失；ΣΔp2ζ——回油路总的局部损失；ΣΔp2v——回油路上阀的总损失，计算方法同进油路；

A1——液压缸进油腔有效工作面积；

A2——液压缸回油腔有效工作面积。由此得出液压系统的调整压力（即泵的出口压力）pT应为（8-14）式中p1——液压缸工作腔压力。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动2.系统总效率估算

液压系统的总效率η与液压泵的效率ηp、回路效率ηc及液压执行元件的效率ηm有关，其计算式为液压系统的总效率η

=

ηp

ηc

ηm（8—15）回路效率ηc

（8-16）式中Σp1q1——同时动作的液压执行元件的工作压力与输入流量乘积之总和；

Σppqp——同时供液的液压泵的工作压力与输出流量乘积之总和。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动系统在一个工作循环周期内的平均回路效率ηc（8-17）式中

ηci——各个工作阶段的回路效率；

ti——各个工作阶段的持续时间；

T——整个工作循环的周期。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动3.系统发热与温升估算

液压系统的各种能量损失都将转化为热量，使系统工作温度升高，从而产生一系列不利影响。系统中的发热功率主要来自于液压泵、液压执行元件和溢流阀等功率损失。管路的功率损失一般较小，通常可以忽略不计。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动系统的发热功率计算方法之一液压泵的功率损失ΔPp

（8-18）式中Pp——液压泵的输入功率；

ηp——液压泵的总效率。液压执行元的功率损失

ΔPm

式中Pm——液压执行元件的输入功率；

ηm——液压执行元件的总效率。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动溢流阀的功率损失

ΔPy式中py——溢流阀的调定压力；

qy——溢流阀的溢流量。（8-19）系统的总发热功率ΔP（8-20）SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动系统的发热功率计算方法之二对于回路复杂的系统，功率损失的环节很多，按上述方法计算较烦琐，系统的总发热功率ΔP通常采用以下简化方法进行估算。（8-21）（8-22）式中Pp——液压泵的输入功率；

Pe——液压执行元件的有效功率；

ηp——液压泵的效率；

ηc——液压回路的效率；

ηm——液压执行元件的效率；

η——液压系统的总效率。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动系统的散热功率

液压系统中产生的热量，一部分使工作介质的温度升高；一部分经冷却表面散发到周围空气中去。因管路的散热量与其发热量基本持平。所以，一般认为系统产生的热量全部由油箱表面散发。（8-23）系统的散热功率

式中ΔP0——系统的散热功率，单位为kW；

K——油箱散热系数，单位为W/(m2·℃)见表8-18；

A——油箱散热面积，单位为m2；

t1——系统中工作介质的温度，单位为℃；

t2——环境温度，单位为℃。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动系统的温升

当系统的发热功率ΔP等于系统的散热功率ΔP0时，即达到平衡。此时，系统的温升Δt为（8-24）式中符号意义同前，Δt=t1-t2。表8-19给出各种机械允许的温升值。当按上式计算出的系统温升超过表中数值时，就要设法增大油箱散热面积或增设冷却装置。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动表8-19各种机械的允许温升（单位：℃）设备类型正常工作温度最高允许温度油和油箱允许温升数控机床30~5055~70≤25一般机床30~5555~70≤30~35船舶30~6080~90≤35~40机车车辆40~6070~80冶金机械、液压机40~7060~90工程机械、矿山机械50~8070~90表8-18油箱散热系数（单位：W/（m2·℃）散热条件散热系数散热条件散热系数通风很差8~9风扇冷却23通风良好15~17.5循环水冷却110~175SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第八章系统设计与计算液压与气压传动散热面积计算

（8-25）由式（8-24）可计算油箱散热面积A为当油箱三个边的尺寸比例在1∶1∶1到1∶2∶3之间、液面高度为油箱高度的80%、且油箱通风情况良好时，油箱散热面积A（单位为m2）还可用下式估算（8-26）式中V——油箱有效