第8章液压系统设计
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第八章 液压与气压系统设计
5.阀类元件和辅助元件的选择
液压系统原理图中包括调速阀、换向阀、单项阀等阀 类元件以及滤油器、空气滤清器等辅助元件。
序号
元件名称
估计流量
额定流量
L / min1 L / min1
1
三位五通电磁阀
66/82
100
2
行程阀
49.5/61.5
63
3
调速阀
<1
6
4
单向阀
66/82
100
5
单向阀8
16.5/20.5
任务分析
1.工况分析 （1）工作负载FW （2）惯性负载 （3）阻力负载
任务分析
2.计算液压缸尺寸和所需流量 （1）确定工作压力 （2）确定液压缸主要尺寸 （3）确定液压缸所需的流量
任务分析
3.确定液压系统方案，拟定液压系统原理图 （1）速度控制回路的选择 （2）换向和速度换接回路的选择
第八章 液压与气压系统设计
一
液压系统设计
二
气压系统 设计
任务一 液压系统设计
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。
5．液压系统的性能验算
在确定了各个液压元件之后，有时还要根据需要对整 个液压系统的某些技术性能进行必要验算，以便对所 选液压元件和液压系统参数作进一步调整。液压系统 性能验算的项目很多，常见的有回路压力损失验算和 发热温升验算。
(1)回路压力损失验算 (2)发热温升验算
第八章 液压系统控制元件
✵二位二通电磁阀
✵三位四通电磁阀
④液动换向阀 液动换向阀利用控制油路的压力油来推动阀芯实现 换向，它适用于流量较大的阀。 ⑤电液动换向阀
2.多路换向阀 多路换向阀是将两个以上手动换向阀组合在一起的 阀组，用以操纵多个执行元件的运动。为了适应多个执 行元件运动的配合或互锁要求，这种阀比通常的四通阀 增加两个油口，所以多路阀往往由若干个三位六通手动 换向阀组合而成。 ✵并联油路：多路换向阀内各单阀可以独立操作，如 果同时操纵两个或两个以上的阀时， 负载轻的先动作，此时分配到各执行 元件的油液仅为泵流量的一部分。
与油泵连接）；A、B－工作 油口（与执行元件连接）； T－回油口（与油箱连接）。 根据进、出油口的数目 可分为二通、三通、四通、 五通等。 ✵阀芯 带凸肩的圆柱体，按阀 芯的可变位臵可分为二位、 三位和多位。 ②工作原理与职能符号： 换向阀都有两个或两个 以上的工作位臵，其中有一 个常态位，即阀芯未受到操 纵它的外部作用时所处的位
8.2 方向控制阀（DIRECTIONAL CONTROL VALVES） 一、单向阀（CHECK VALVE） ✵功用：使液体只能单向通过。 ✵性能要求：压力损失小，反向截止密封性好。 ✵分类：普通单向阀，液控单向阀。 1.普通单向阀（CHECK VALVE） ⑴结构：由阀体、阀芯和复位弹簧等组成。 ⑵工作原理：
✵串联油路：各单阀之间的进油路串联，上游换向阀 的工作回油为下游换向阀的进油。该油路可以实现两个 或两个以上工作机构的同步动作，泵的出口压力等于各 工作机构负载压力的总和。 ✵串并联油路：各单阀之间的进油路串联，回油路并 联，操纵上游阀时下游阀不能工作。但上游阀在微调范 围内操纵时，下游阀尚能控制该路工作机构的动作。
臵，这是阀的原始位臵。绘制液压系统图时，油路一般 应连接在换向阀的常态位上。 滑阀式换向阀主体部分的结构原理与职能符号
液压传动第8章-调速回路new
受AT1旳变化影响旳。
10
(三)、回路速度刚性：活塞运动速度受负 载影响旳程度，它是回路对负载变化抗 衡能力旳一种阐明。
某处旳斜率↓→kv↑→机械特征越硬→活塞 运动速度受负载变化旳影响↓→活塞在负载下 旳运动越平稳。
11
影响kv旳原因： 1、当AT1不变时，F↓→kv↑ 2、当F不变时，AT1↓→kv↑ 3、pp↑或A1↑或φ↓→ kv↑ (pp，A1，φ旳变化受其他条件旳限制)
25
29
三、节流调速回路工作性能旳改善
使用节流阀旳节流调速回路，机械 特征都比较软，变载下旳运动平稳性都 比较差。为了克服这一缺陷，回路中旳 流量控制元件能够改用调速阀或溢流节 流阀。
上述这些性能上旳改善都是以加大 整个流量控制阀旳工作压差为代价旳 （一般工作压差至少须0.5MPa，高压调 速阀则须1MPa）。
46
§7-4 三类调速回路旳比较和选用
一、调速回路旳比较 液压系统中旳调速回路应能满足如下旳某
些要求，这些要求是评选调速回路旳根据。 1、能在要求旳调速范围内调整执行元件旳工作
速度。 2、在负载变化时，已调好旳速度变化愈小愈好，
并应在允许旳范围内变化。 3、具有驱动执行元件所需旳力或转矩。 4、使功率损失尽量小，效率尽量高，发烧尽量
式中：Rp — 变量泵旳调整范围； q — tmax 变量泵旳最大理论流量。
34
(二)、泵 — 缸式闭式容积调速回路
1、辅助泵 2、溢流阀 3、换向阀 4、液动阀 5、单向阀 6、安全阀 7、变量泵 8、安全阀 9、单向阀
37
35
某些元件在回路中旳作用
1、双向变量泵：除了给液压缸供给所需旳 油液外，还能够变化输油方向，使液压 缸运动换向(换向过程比使用换向阀平稳， 但换向时间长)。
10
(三)、回路速度刚性：活塞运动速度受负 载影响旳程度，它是回路对负载变化抗 衡能力旳一种阐明。
某处旳斜率↓→kv↑→机械特征越硬→活塞 运动速度受负载变化旳影响↓→活塞在负载下 旳运动越平稳。
11
影响kv旳原因： 1、当AT1不变时，F↓→kv↑ 2、当F不变时，AT1↓→kv↑ 3、pp↑或A1↑或φ↓→ kv↑ (pp，A1，φ旳变化受其他条件旳限制)
25
29
三、节流调速回路工作性能旳改善
使用节流阀旳节流调速回路，机械 特征都比较软，变载下旳运动平稳性都 比较差。为了克服这一缺陷，回路中旳 流量控制元件能够改用调速阀或溢流节 流阀。
上述这些性能上旳改善都是以加大 整个流量控制阀旳工作压差为代价旳 （一般工作压差至少须0.5MPa，高压调 速阀则须1MPa）。
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§7-4 三类调速回路旳比较和选用
一、调速回路旳比较 液压系统中旳调速回路应能满足如下旳某
些要求，这些要求是评选调速回路旳根据。 1、能在要求旳调速范围内调整执行元件旳工作
速度。 2、在负载变化时，已调好旳速度变化愈小愈好，
并应在允许旳范围内变化。 3、具有驱动执行元件所需旳力或转矩。 4、使功率损失尽量小，效率尽量高，发烧尽量
式中：Rp — 变量泵旳调整范围； q — tmax 变量泵旳最大理论流量。
34
(二)、泵 — 缸式闭式容积调速回路
1、辅助泵 2、溢流阀 3、换向阀 4、液动阀 5、单向阀 6、安全阀 7、变量泵 8、安全阀 9、单向阀
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35
某些元件在回路中旳作用
1、双向变量泵：除了给液压缸供给所需旳 油液外，还能够变化输油方向，使液压 缸运动换向(换向过程比使用换向阀平稳， 但换向时间长)。
液压与气压传动教材
第1章 液压传动的基础知识
体积压缩系数的倒数称为体积弹性模量 K ，单位为Pa， 写成微分形式，即
1 dp V K k dV
（1-3）
液体的体积压缩系数（或体积弹性模量）说明液体抵抗压缩能力的小， 其值与压力、温度有关，但影响甚小。因此，在压力、温度变化不大 的液压系统中可视为常数，认为液压油是不可压缩的。 常用油液体积弹性模量 K ＝（1.2～2.0）×109 Pa。
图0-3气压传动系统 1－电动机 2－空气压缩机 3－储气罐 3-压力控制阀 4-逻辑元件 5-方向控制阀6流量控制阀 7-机控阀 9－气缸 8-消声器 11－油雾器 12－空气过滤器
绪论
0.3.2 液压传动的优缺点
液压传动与机械传动、电气传动相比有以下优点 ⑴输出力大,定位精度高、传动平稳，使用寿命长。 ⑵容易实现无级调速，调速方便且调速范围大。 ⑶容易实现过载保护和自动控制。 ⑷机构简化和操作简单。 液压传动的缺点 ⑴传动效率低，对温度变化敏感，实现定比传动困难。 ⑵出现故障不易诊断。 ⑶液压元件制造精度高， ⑷油液易泄漏。
第1章 液压传动的基础知识
1.4.4 液压泵出口压力的确定
1.5 液体流经孔口及缝隙的流量压力特性
1.5.1 液体流经小孔的流量压力特性 1.5.2 液体流经缝隙的流量压力特性
1.6 液压冲击与气穴现象
1.6.1 液压冲击
1.6.2 气穴现象
第1章 液压传动的基础知识
第1章 液压传动的基础知识
油液是液压传动与控制系统中用来传递能量 的工作介质。此外，它还起着传递信号、润滑、 冷却、防锈和减振等作用。
（1-5）
第1章 液压传动的基础知识
2.运动粘度 液体的动力粘度μ与它的密度ρ之比，用符
(液压与气压传动)第8章调速回路
定压式节流调速回路的承载能力 是不受节流阀通流截面积变化影 响的—图中的各条曲线在速度位 零时都汇交到同一负载点上。
定压式进口节流调速回路 的机械特性
8
第八章 调速回路
速度刚性
活塞运动速度受负载影响的程度，可以用回路速度刚性这个指标来评定， 速度刚性kv是回路对负载变化抗衡能力的一种说明，它是机械特性曲线 上某点处斜率的倒数。
有溢流是这种调速回路能够正 常工作的必要条件。
6
a）
b）
定压式节流调速回路 a）进口节流式 b）出口节流式
第八章 调速回路
机械特性
液压缸速度与外负载的关系：
v q1 A1
p1A1 F
q1 CAT1pT1 CAT1 pp p1
式中:
v——活塞运动速度； q1——流入液压缸的流量； A1——液压缸工作腔有效工作面积；
3）实现压力控制的方便性。进油节流调速回路中，进油腔的压力将随负载而变化， 当工作部件碰到死挡块而停止后，其压力将升到溢流阀的调定压力，利用这一压力 变化来实现压力控制是很方便的。但在回油节流调速回路中，只有回油腔的压力才 会随负载变化，当工作部件碰到死挡块后，其压力将降至零，利用这一压力变化来 实现压力控制比较麻烦，故一般较少采用。
功率特性
调速回路的功率特性是以其自身的功率损失(不包括液压泵、液压缸和管 路中的功率损失)、功率损失分配情况和效率来表达的。
定压式进口节流调速回路的输入功率(即定量泵的输出功率)、输出功率
和功率损失分别为
Ppppqp
式中，Pp为回路的输入功率；P1为 回路的输出功率；ΔP为回路的功率
P1p1q1
损失；qp为液压泵在供油压力pp下
前两种调速回路由于在工作中回路的供油压力不随负载变化而变化，故 又称为定压式节流调速回路；而旁路节流调速回路中，由于回路的供油 压力随负载的变化而变化，故又称为变压式节流调速回路。
定压式进口节流调速回路 的机械特性
8
第八章 调速回路
速度刚性
活塞运动速度受负载影响的程度，可以用回路速度刚性这个指标来评定， 速度刚性kv是回路对负载变化抗衡能力的一种说明，它是机械特性曲线 上某点处斜率的倒数。
有溢流是这种调速回路能够正 常工作的必要条件。
6
a）
b）
定压式节流调速回路 a）进口节流式 b）出口节流式
第八章 调速回路
机械特性
液压缸速度与外负载的关系：
v q1 A1
p1A1 F
q1 CAT1pT1 CAT1 pp p1
式中:
v——活塞运动速度； q1——流入液压缸的流量； A1——液压缸工作腔有效工作面积；
3）实现压力控制的方便性。进油节流调速回路中，进油腔的压力将随负载而变化， 当工作部件碰到死挡块而停止后，其压力将升到溢流阀的调定压力，利用这一压力 变化来实现压力控制是很方便的。但在回油节流调速回路中，只有回油腔的压力才 会随负载变化，当工作部件碰到死挡块后，其压力将降至零，利用这一压力变化来 实现压力控制比较麻烦，故一般较少采用。
功率特性
调速回路的功率特性是以其自身的功率损失(不包括液压泵、液压缸和管 路中的功率损失)、功率损失分配情况和效率来表达的。
定压式进口节流调速回路的输入功率(即定量泵的输出功率)、输出功率
和功率损失分别为
Ppppqp
式中，Pp为回路的输入功率；P1为 回路的输出功率；ΔP为回路的功率
P1p1q1
损失；qp为液压泵在供油压力pp下
前两种调速回路由于在工作中回路的供油压力不随负载变化而变化，故 又称为定压式节流调速回路；而旁路节流调速回路中，由于回路的供油 压力随负载的变化而变化，故又称为变压式节流调速回路。
《机械机构分析与使用》第8章 液压控制元件
A B
三位四通
P A （T）T1 A P B T2 T B源自三位五通T1 P T2
Y型
油缸浮动，系统保压。
换向阀
（J型）
A B
三位四通
P A （T）T1 A P B T2 T B
三位五通
T1 P T2
（C型）
换向阀
A B
三位四通
P A （T）T1 A P B T2 T B
三位五通
T1 P T2
换向阀
两位两通机动换向阀
挡块操纵，弹簧复位。 两位两通
{ 常闭
常开
靠弹簧的方格表示常态 应用：行程控制的场合。（又叫行程阀）
用行程阀速度换接
电磁换向阀
电磁换向阀：利用电磁铁的通、断电而直接 推动阀芯来控制油口的连通状态。
两位三通电磁换向阀 电磁铁操纵，弹簧复位。
三位四通电磁换向阀 电磁铁操纵，弹簧对中
液动式换向阀
电液式换向阀
1、 单向阀（Check valve）
功能： 单向阀在一个方向上阻止液体流动，同时允许在另 一个方向上流体自由流动。 在关闭位置上，弹簧将球型阀芯压紧到阀底座上，当 正向流动方向的压力超过大约1bar或5bar时（根据弹簧刚 度不同），流体推开球阀，允许流动。反向时，在弹簧和 油压力共同作用下，阀芯关闭截止。 注意：当单向阀被连接到回路之前，回路必须被卸压。
2）系统卸荷： 中位“M”型，图4 －14所示，当方向 阀于中位时，因P、 T口相通，泵输出 的油液不经溢流阀 即可流回油箱，由 于直接接油箱，所 以泵的输出压力近 似为零，也称泵卸 荷，减少功率损失。
3）液压缸 快进：中位“P” 型，图 4 － 15 所 示，当换向阀 于中位时，因 P 、 A 、 B 相 通，故 可用作差动回 路。
三位四通
P A （T）T1 A P B T2 T B源自三位五通T1 P T2
Y型
油缸浮动，系统保压。
换向阀
（J型）
A B
三位四通
P A （T）T1 A P B T2 T B
三位五通
T1 P T2
（C型）
换向阀
A B
三位四通
P A （T）T1 A P B T2 T B
三位五通
T1 P T2
换向阀
两位两通机动换向阀
挡块操纵，弹簧复位。 两位两通
{ 常闭
常开
靠弹簧的方格表示常态 应用：行程控制的场合。（又叫行程阀）
用行程阀速度换接
电磁换向阀
电磁换向阀：利用电磁铁的通、断电而直接 推动阀芯来控制油口的连通状态。
两位三通电磁换向阀 电磁铁操纵，弹簧复位。
三位四通电磁换向阀 电磁铁操纵，弹簧对中
液动式换向阀
电液式换向阀
1、 单向阀（Check valve）
功能： 单向阀在一个方向上阻止液体流动，同时允许在另 一个方向上流体自由流动。 在关闭位置上，弹簧将球型阀芯压紧到阀底座上，当 正向流动方向的压力超过大约1bar或5bar时（根据弹簧刚 度不同），流体推开球阀，允许流动。反向时，在弹簧和 油压力共同作用下，阀芯关闭截止。 注意：当单向阀被连接到回路之前，回路必须被卸压。
2）系统卸荷： 中位“M”型，图4 －14所示，当方向 阀于中位时，因P、 T口相通，泵输出 的油液不经溢流阀 即可流回油箱，由 于直接接油箱，所 以泵的输出压力近 似为零，也称泵卸 荷，减少功率损失。
3）液压缸 快进：中位“P” 型，图 4 － 15 所 示，当换向阀 于中位时，因 P 、 A 、 B 相 通，故 可用作差动回 路。
液压传动与控制 课后题及详解答案
《液压传动与控制》习题集液压传动课程组兰州工专内部使用前言《液压传动与控制》教材由兰州工业高等专科学校、云南工学院、新疆工学院、陕西工学院四所院校编写，于1994年6月由重庆大学出版社出版。
阅历十余年，液压传动的内容发展很快，所以修订后再出版。
为有利于教学，编了该教材的思考题与习题集，仅供参考。
编者2005年月目录绪论 (4)第一章工作介质及液压流体力学基础 (4)第二章液压泵及液压马达 (7)第三章液压缸 (9)第四章控制阀 (10)第五章液压辅件 (13)第六章液压基本回路 (14)第七章典型液压系统分析 (19)第八章液压系统的设计与计算 (20)第九章液压伺服控制系统 (20)第十章液压系统（设备）的安装、调试、使用及维护 (21)第十一章液压系统的故障诊断及排除 (21)绪论0-1 何谓液压传动？其基本工作原理是怎样的?0-2 结合图0-2所示的液压系统图，说明液压系统由哪几部分组成?各起什么作用? 0-3 液压元件在系统图中是怎样表示的?0-4 液压传动与机械传动、电气传动和气压传动相比较，有哪些优缺点?第一章 工作介质及液压流体力学基础1-1什么是液体的粘性?常用的粘度表示方法有哪几种，并分别叙述其粘度单位。
1-2压力的定义是什么?静压力有哪些特性?压力是如何传递的?1-3什么是绝对压力、相对压力、表压力、真空度?它们之间的关系是什么? 1-4为什么说液压系统的工作压力决定于外负载?液压缸有效面积一定时，其活塞运动速度由什么来决定?1-5伯努利方程的物理意义是什么?该方程的理论式与实际式有何区别?1-6什么是层流?什么是紊流?液压系统中液体的流动希望保持层流状态，为什么? 1-7管路中的压力损失有哪几种?分别受哪些因素影响?1-8有200cm 3的液压油，在50℃时流过恩氏粘度计的时间t 1=153s ；同体积的蒸馏水在20℃时流过的时间t 2＝51s 。
该油的恩氏粘度o E 50、运动粘度v 、动力粘度μ各为多少 ? 油液的新、旧牌号各为什么?解：3511532150==t t E ＝()c s t E E v 12.213/64.830.8/64.80.85050=-⨯=-=()cp v 19109001012.2136=⨯⨯⨯=⋅=-ρμ旧牌号 20 ；新牌号 N321-9某液压油的运动粘度为20cSt ，其密度ρ = 900kg ／m 3，求其动力粘度和恩氏粘度各为多少?解：()cp v 1810900102036=⨯⨯⨯=⋅=-ρμ 由 t t E E v/64.80.8-= 导出 064.80.8=--t t E v E()1626204264.88420202±=⨯-⨯⨯-±=t E875.21=t E375.02-=t E （舍去）1-10如图所示直径为d ，重量为G 的柱塞浸没在液体中，并在F 力作用下处于静止状态。
第八章液压基本回路(一)
第八章液压基本回路§1 概论一、液压回路的组成一般液压回路的主要元件的动力传递关系为：原动机液压泵液压阀液动机负载。
原动机将机械能输入液压系统,由液压动力元件—-液压泵转变为液压能，通过控制元件——液压阀调整控制压力油的方向、流量和压力的大小,然后传递给执行元件——液动机，使其按照一定的方向、速度和出力带动负荷运动和工作，构成液压回路。
原动机主要有交流电动机、直流电动机和内燃机等。
液压阀、液压泵和液动机等互相配合构成三种基本类型的控制回路，即压力控制回路，方向控制回路和速度控制回路。
此外，还有由此派生出来的位置控制回路和时间控制回路。
有时，一个回路可同时兼有几种职能。
二、液压回路的表示方法液压回路可用以下几种表示方法。
1.外观图它能直观地表示出各液压元件的形状、位置和管路的联接走向，不能表示出元件的内部结构和液压系统的工作原理，一般仅用于装配工作。
2.截面图它直接表现出各元件的内部结构和系统的工作原理，便于理解和查找故障，但因制图较麻烦，一般仅用于教学。
3.符号图它用简单的符号把复杂的液压系统表现出来，它既能表现出各元件之间管路的联接方法,又可以说明它的工作原理,制图也很简单.但是事先必须对各种元件的符号,工作原理和职能有充分的了解，否则看不懂符号图.这种方法被国内外广泛应用。
4.混和图为了特别说明某元件的工作原理或不便于用符号表示液压元件时，可在符号图中采用局部截面图.三、开式回路和闭式回路液压系统按照油液的循环情况可分开式回路和闭式回路.开式回路中液动机的回油流到一个大气压条件下的开式油箱，液压泵靠自吸能力将油箱中的油液输入液压工作系统。
闭式回路中液动机的回油直接输入液压泵的吸油口，形成封闭的回路。
开式回路结构简单，油液散热条件好,但是它的油箱体积较大，空气与油液的接触机会较多，因而容易混入空气，使系统工作不够稳定。
开式回路要求液压泵有较好的自吸能力，对于自吸能力较差的柱塞泵等，需设置辅助液压泵.闭式回路比开式回路效率高。
第八章调速回路(液压传动与控制)
q1 A1
活塞受力方程：
F p1 A1
缸的流量方程：
F q1 CAT 1 ( p p p1 ) CAT 1 ( p p ) A1
南昌大学
第二节 节流调速回路
1、进油节流调速回路
（1）速度负载特性：调速回路的速度－负载特性也称为机械 特性。它是在回路中调速元件的调定值不变的情况下，负载变 化所引起速度变化的程度。 于是有：
第二节 节流调速回路
二、变压式节流调速回路
变压式节流调速回路有称为旁路节流 调速回路。这种回路使用定量泵，并且 必须并联一个安全阀，并把节流阀安装 在与主油路并联的分支油路上。 旁路节流调速回路泵的出口压力由负 载决定，溢流阀作为安全阀，节流阀调 节排回油箱的流量。
当不考虑泄漏和压缩时，活塞速度：
q2 CAT1 ( p2 p3 ) CAT p2
南昌大学
第二节 节流调速回路
2、回油节流调速回路
（1）速度负载特性：在不计管路压力损失和泄漏的情况 下，回路中液压缸的速度表达式为：
q2 A2
回路速度刚性kv为
CAT1 ( pp A1 F )
(1 ) A2
1 pp A1 F A2 k 1 CAT1 ( pp A1 F )
南昌大学
第二节 节流调速回路
一、定压式节流调速回路
定压式节流调速回路根据节流阀在回路中的位臵分为进口 节流调速回路、出口节流调速回路、进出口节流调速回路。这 种回路都使用定量泵，并且必须并联一个溢流阀。液压系统常 常需要调节液压缸和液压马达的运动速度，以适应主机的工作 循环需要。液压缸和液压马达的速度决定于排量及输入流量。
1、进油节流调速回路
液压与气动技术第8章 液压典型回路
1、卡盘正卡
（1）高压夹紧。当卡盘处于正卡且为高 压夹紧时，夹紧力的大小由减压阀8调整， 压力大小由压力表14显示。电磁铁1YA 通电，阀3在左位工作，减压阀8被接入 油路，压力油进入液压缸右腔，活塞向 左运动，卡盘高压夹紧。其油路：
进油路：变量泵1→单向阀2→减压阀8→ 电磁阀4左位→电磁阀3左位→液压缸右 腔。
液压与气压技术
模块八：典型液压回路
一、YT4543型动力滑台
二、YT32-315液压机
三、MJ-50数控车床液压系统
三、
MJ-50型数控车床液压系统的工作原理
（一）卡盘的夹紧与松开
主轴卡盘的夹紧与松开，由二位四 通电磁阀3控制；卡盘的高压夹紧与低压 夹紧的转换，由二位四通电磁阀4控制。 卡盘的卡紧分为正卡和反卡两种工况。
3.刀架夹紧
进油路：变量泵1→单向阀2→电 磁阀6左位→液压缸上腔。
回油路：液压缸下腔→电磁阀6 左位→油箱。
（三）尾座套筒伸缩动作
由一个三位四通电磁阀7控制。
当6YA通电时，系统压力油经减压阀10， 电磁阀7，流入液压缸左腔；液压缸右腔油 液经单向调速阀13，电磁阀7流回油箱，套 筒伸出。套筒伸出时的压力大小通过减压阀 10来调整，并由压力表16显示，伸出速度由 调速阀13控制。反之，当5YA通电时，套筒 缩回。其油路如下：
MJ-50型数控车床液压系统的特点
1、采用单向变量液压泵向系统供油，能量损失小。
2、用换向阀控制卡盘，实现高压和低压夹紧的转换，并且分别 调节高压或低压夹紧压力的大小。这样可根据工作情况调节夹 紧压力，操作方便简单。
3、用液压马达实现刀架的转位，可实现无级调整，并能控制刀 架正、反转。
4、用换向阀控制尾座套筒液压缸的换向，以实现套筒的伸出或 缩回，并能调节尾座套筒伸出工作时的预紧力大小，以适应不 同工件的需要。
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摩擦阻力Fsf ，其值与密封装置的类型、 油液工作压力，特别是液压缸的制造质
量有关，计算比较繁琐，一般将它计入
液压缸的机械效率ηm中考虑，通常取ηm ＝0.90～0.97。
（2）液压缸运动循环各阶段的负载。
启动时 F(Ff Fg)/m
（8-6）
加速时 F (F m F f F gF b)/m （8-7）
③ 导向摩擦阻力Ff 对于平导轨
Ff (mgFN)
对于V形导轨
Ff
(mg FN ) sin( / 2)
（8-3） （8-4）
④ 重力负载Fg 当工作部件垂直或倾斜放 置时，自重也是一种负载；当工作部件水
平放置时，Fg=0。
⑤ 背压负载Fb 液压缸运动时还必须克服 回油路压力形成的背压阻力Fb，其值为
（3）液压驱动机构的运动形式及运动速 度。
（4）各动作机构的载荷大小及其性质。
（5）对液压系统性能（如工作平稳性、 转换精度等）、工作效率、自动化程度 等方面的要求。
（6）自动化程序及操作控制方式的要求。 （7）对防尘、防爆、防寒、噪声及安全可
靠性的要求。
（8）对效率及成本等方面的要求。
8.2 液压系统的工况分析和主要参数的确定
续表
应用场合 长行程、单向工作
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
（1）液压缸的负载计算。
F F w F m F f F g F b F s f （8-1）
（1）液压泵和各种控制阀的规格是根据工 况图中的最大压力和最大流量选定的。
（2）液压系统中的基本回路及其油源形式 主要是根据工况图中不同阶段内的压力和 流量变化情况选择出来后，再通过分析比 较后确定的。
（3）将工况图所反映的情况与调研得来 的参考方案进行对比，可以对原来设计 参数的合理性作出鉴别、对各参数值进 行调整。例如，在工艺情况允许的条件 下，调整有关工作阶段的时间和速度， 以减少所需的功率；当功率分布很不均 匀时，适当修整参数，以避开或削减功 率“峰值”等。
（3）组成系统的元件要尽量少，并应尽 量采用标准元件，减少自行设计的专用 件。
（4）组成系统时还要考虑节省能源，提 高效率，减少发热，防止液压冲击。
恒速运动时
F ( F w F f F g F b)/m （8-8）
减速制动时
F ( F w F m F f F g F b )/m（8-9）
3．工作负载图
图8-1 某液压缸的速度图和负载图
8.2.2 液压系统主要参数的确定
1．系统工作压力的确定
表8-2 按负载选择系统工作压力
负载/kN 系统压力/MPa
8.1 液压系统的设计原则和依据
1．液压系统的设计原则
注意吸收国内外先进技术，力求设计出 重量轻、体积小、成本低、效率高、结构简 单、性能良好及操作方便的液压装置。
2．液压系统的设计依据
（1）主机的用途、性能、工艺流程、作 业环境及总体布局等。
（2）液压系统要完成哪些动作，动作顺 序及彼此间的联锁关系等。
第8章 液压系统设计
8.1
液压系统的设计原则和依据
8.2 液压系统的工况分析和主要参数的确定 8.3 液压系统原理图的拟定和方案论证
液压系统的设计步骤如下。
（1）明确设计原则和依据。 （2）进行工况分析，确定系统的主要参
数。
（3）进行系统方案论证，拟定液压系统 原理图。
（4）计算和选择液压元件。 （5）验算液压系统的主要性能。 （6）绘制工作图，编制技术文件。
＜5 ＜0.8～l
5～10 1.6～2
10～20 2.5～3
20～30 3～4
30～50 4～5
＞50 ＞5～7
表8-3 按主机类型选择系统工作压力
机床
设
备
组合机床
类
磨床
型
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
① 工作负载Fw 即Fw＝f（t），需根据具体情况分析
决定。
②
惯性负载Fm
Fm ma
m
v t
（8-2）
式中，m为运动部件总质量；a为加 速度；Δv为Δt时间内速度的变化量；Δt 为启动或制动时间，一般机械系统取0.1 ～0.5 s，行走机械系统取0.5～1.5 s，机 床运动系统取0.25～0.5 s，机床进给系统 取0.05～0.2s。工作部件较轻或运动速度 较低时取小值。
8.2.1 液压系统的工况分析
1．运动分析
表8-1 液压执行元件的类型
名称
特点
应用场合
Hale Waihona Puke 双杆活塞缸双向输出力、输出速度相同，杆受力状态相同
双向工作的往复运动
单杆活塞缸
双向输出力、输出速度不相同，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
名称 柱塞缸 摆动缸
特点 结构简单 单叶片缸转角小于300°，双叶片缸转角小于150°
Fb pbA2
（8-5）
中低压系统或轻载节流调速系统取
0.2～0.5 MPa，回油路有调速阀或背压 阀的系统取0.5～1.5 Mpa，采用补油泵补 油的闭式系统取1.0～1.5 MPa，采用多 路阀的复杂中高压工程机械系统取1.2～ 3.0 MPa。
⑥液压缸自身的密封阻力Fsf 液压缸工 作时还必须克服其内部密封装置产生的
船用 系统
压力 /MPa
＜2.5
＜6.3
2.5～6.3
＜10
10～16
16～32
14～25
2．执行元件参数的确定
υ υ υ 3．执行元件流量的确定
q m a x A m a x /υ 或 q m a x M n m a x / （8-10）
qmin A υ min/υ
（8-11）
4．执行元件的工况图
图8-2 液压缸的工况图
8.3 液压系统原理图的拟定和方案论证
1．选择系统的类型
系统有开式系统和闭式系统两种类 型。
选择系统的类型主要取决于它的调 速方式和散热要求。
2．选择液压基本回路
选择基本回路时，首先要抓住各类 机器的液压系统的主要矛盾。
3．液压系统的合成
合成液压系统时应特别注意以下几 点。 （1）防止回路间可能存在的相互干扰。 （2）系统应力求简单，并将作用相同或 相近的回路合并，避免存在多余回路。 系统要安全可靠，要有安全、联锁等回 路，力求控制油路可靠。
量有关，计算比较繁琐，一般将它计入
液压缸的机械效率ηm中考虑，通常取ηm ＝0.90～0.97。
（2）液压缸运动循环各阶段的负载。
启动时 F(Ff Fg)/m
（8-6）
加速时 F (F m F f F gF b)/m （8-7）
③ 导向摩擦阻力Ff 对于平导轨
Ff (mgFN)
对于V形导轨
Ff
(mg FN ) sin( / 2)
（8-3） （8-4）
④ 重力负载Fg 当工作部件垂直或倾斜放 置时，自重也是一种负载；当工作部件水
平放置时，Fg=0。
⑤ 背压负载Fb 液压缸运动时还必须克服 回油路压力形成的背压阻力Fb，其值为
（3）液压驱动机构的运动形式及运动速 度。
（4）各动作机构的载荷大小及其性质。
（5）对液压系统性能（如工作平稳性、 转换精度等）、工作效率、自动化程度 等方面的要求。
（6）自动化程序及操作控制方式的要求。 （7）对防尘、防爆、防寒、噪声及安全可
靠性的要求。
（8）对效率及成本等方面的要求。
8.2 液压系统的工况分析和主要参数的确定
续表
应用场合 长行程、单向工作
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
（1）液压缸的负载计算。
F F w F m F f F g F b F s f （8-1）
（1）液压泵和各种控制阀的规格是根据工 况图中的最大压力和最大流量选定的。
（2）液压系统中的基本回路及其油源形式 主要是根据工况图中不同阶段内的压力和 流量变化情况选择出来后，再通过分析比 较后确定的。
（3）将工况图所反映的情况与调研得来 的参考方案进行对比，可以对原来设计 参数的合理性作出鉴别、对各参数值进 行调整。例如，在工艺情况允许的条件 下，调整有关工作阶段的时间和速度， 以减少所需的功率；当功率分布很不均 匀时，适当修整参数，以避开或削减功 率“峰值”等。
（3）组成系统的元件要尽量少，并应尽 量采用标准元件，减少自行设计的专用 件。
（4）组成系统时还要考虑节省能源，提 高效率，减少发热，防止液压冲击。
恒速运动时
F ( F w F f F g F b)/m （8-8）
减速制动时
F ( F w F m F f F g F b )/m（8-9）
3．工作负载图
图8-1 某液压缸的速度图和负载图
8.2.2 液压系统主要参数的确定
1．系统工作压力的确定
表8-2 按负载选择系统工作压力
负载/kN 系统压力/MPa
8.1 液压系统的设计原则和依据
1．液压系统的设计原则
注意吸收国内外先进技术，力求设计出 重量轻、体积小、成本低、效率高、结构简 单、性能良好及操作方便的液压装置。
2．液压系统的设计依据
（1）主机的用途、性能、工艺流程、作 业环境及总体布局等。
（2）液压系统要完成哪些动作，动作顺 序及彼此间的联锁关系等。
第8章 液压系统设计
8.1
液压系统的设计原则和依据
8.2 液压系统的工况分析和主要参数的确定 8.3 液压系统原理图的拟定和方案论证
液压系统的设计步骤如下。
（1）明确设计原则和依据。 （2）进行工况分析，确定系统的主要参
数。
（3）进行系统方案论证，拟定液压系统 原理图。
（4）计算和选择液压元件。 （5）验算液压系统的主要性能。 （6）绘制工作图，编制技术文件。
＜5 ＜0.8～l
5～10 1.6～2
10～20 2.5～3
20～30 3～4
30～50 4～5
＞50 ＞5～7
表8-3 按主机类型选择系统工作压力
机床
设
备
组合机床
类
磨床
型
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
① 工作负载Fw 即Fw＝f（t），需根据具体情况分析
决定。
②
惯性负载Fm
Fm ma
m
v t
（8-2）
式中，m为运动部件总质量；a为加 速度；Δv为Δt时间内速度的变化量；Δt 为启动或制动时间，一般机械系统取0.1 ～0.5 s，行走机械系统取0.5～1.5 s，机 床运动系统取0.25～0.5 s，机床进给系统 取0.05～0.2s。工作部件较轻或运动速度 较低时取小值。
8.2.1 液压系统的工况分析
1．运动分析
表8-1 液压执行元件的类型
名称
特点
应用场合
Hale Waihona Puke 双杆活塞缸双向输出力、输出速度相同，杆受力状态相同
双向工作的往复运动
单杆活塞缸
双向输出力、输出速度不相同，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
名称 柱塞缸 摆动缸
特点 结构简单 单叶片缸转角小于300°，双叶片缸转角小于150°
Fb pbA2
（8-5）
中低压系统或轻载节流调速系统取
0.2～0.5 MPa，回油路有调速阀或背压 阀的系统取0.5～1.5 Mpa，采用补油泵补 油的闭式系统取1.0～1.5 MPa，采用多 路阀的复杂中高压工程机械系统取1.2～ 3.0 MPa。
⑥液压缸自身的密封阻力Fsf 液压缸工 作时还必须克服其内部密封装置产生的
船用 系统
压力 /MPa
＜2.5
＜6.3
2.5～6.3
＜10
10～16
16～32
14～25
2．执行元件参数的确定
υ υ υ 3．执行元件流量的确定
q m a x A m a x /υ 或 q m a x M n m a x / （8-10）
qmin A υ min/υ
（8-11）
4．执行元件的工况图
图8-2 液压缸的工况图
8.3 液压系统原理图的拟定和方案论证
1．选择系统的类型
系统有开式系统和闭式系统两种类 型。
选择系统的类型主要取决于它的调 速方式和散热要求。
2．选择液压基本回路
选择基本回路时，首先要抓住各类 机器的液压系统的主要矛盾。
3．液压系统的合成
合成液压系统时应特别注意以下几 点。 （1）防止回路间可能存在的相互干扰。 （2）系统应力求简单，并将作用相同或 相近的回路合并，避免存在多余回路。 系统要安全可靠，要有安全、联锁等回 路，力求控制油路可靠。