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设计液压站步骤
篇一：
液压系统设计步骤
第九章液压传动系统设计与计算
液压系统设计的步骤大致如下：
1.明确设计要求，进行工况分析。
2.初定液压系统的主要参数。
3.拟定液压系统原理图。
4.计算和选择液压元件。
5.估算液压系统性能。
6.绘制工作图和编写技术文件。
根据液压系统的具体内容，上述设计步骤可能会有所不同，下面对各步骤的具体内容进
行介绍。
第一节明确设计要求进行工况分析
在设计液压系统时，首先应明确以下问题，并将其作为设计依据。
1.主机的用途、工艺过程、总体布局以及对液压传动装置的位置和空间尺寸的要求。
2.主机对液压系统的性能要求，如自动化程度、调速范围、运动平稳性、换向定位精度
以及对系统的效率、温升等的要求。
3.液压系统的工作环境，如温度、湿度、振动冲击以及是否有腐蚀性和易燃物质存在等
情况。
图9-1位移循环图
在上述工作的基础上，应对主机进行工况分析，工况分析包括运动分析和动力分析，对
复杂的系统还需编制负载和动作循环图，由此了解液压缸或液压马达的负载和速度随时间变
化的规律，以下对工况分析的内容作具体介绍。
一、运动分析
主机的执行元件按工艺要求的运动情况，可以用位移循环图（L—t），速度循环图（v—t），
或速度与位移循环图表示，由此对运动规律进行分析。
1.位移循环图L—t
图9-1为液压机的液压缸位移循环图，纵坐标L表示活塞位移，横坐标t表示从活塞启动到
返回原位的时间，曲线斜率表示活塞移动速度。
该图清楚地表明液压机的工作循环分别由快
速下行、减速下行、压制、保压、泄压慢回和快速回程六个阶段组成。
2.速度循环图v—t（或v—L）
工程中液压缸的运动特点可归纳为三种类型。
图9-2为三种类型液压缸的v—t图，第
一种如图9-2中实线所示，液压缸开始作匀加速运动，然后匀速运动，
图9-2速度循环图
最后匀减速运动到终点；第二种，液压缸在总行程的前一半作匀加速运动，在另一半作匀减
速运动，且加速度的数值相等；第三种，液压缸在总行程的一大半以上以较小的加速度作匀
加速运动，然后匀减速至行程终点。
v—t图的三条速度曲线，不仅清楚地表明了三种类型
液压缸的运动规律，也间接地表明了三种工况的动力特性。
二、动力分析
动力分析，是研究机器在工作过程中，其执行机构的受力情况，对液压系统而言，就是
研究液压缸或液压马达的负载情况。
1.液压缸的负载及负载循环图
（1）液压缸的负载力计算。
工作机构作直线往复运动时，液压缸必须克服的负载由六部
分组成：
F=Fc+Ff+Fi+FG+Fm+Fb（9-1）
式中：
Fc为切削阻力；Ff为摩擦阻力；Fi为惯性阻力；FG为重力；Fm为密封阻力；Fb为排油
阻力。
图9-3导轨形式
①切削阻力Fc：
为液压缸运动方向的工作阻力，对于机床来说就是沿工作部件运动方向
的切削力，此作用力的方向如果与执行元件运动方向相反为正值，两者同向为负值。
该作用
力可能是恒定的，也可能是变化的，其值要根据具体情况计算或由实验测定。
②摩擦阻力Ff：
为液压缸带动的运动部件所受的摩擦阻力，它与导轨的形状、放置情况和运动状态有关，其
计算方法可查有关的设计手册。
图9-3为最常见的两种导轨形式，其摩擦阻力的值为：
平导轨：
Ff=f∑Fn（9-2）
V形导轨：
Ff=f∑Fn/[sin（α/2）]（9-3）
式中：
f为摩擦因数，参阅表9-1选取；∑Fn为作用在导轨上总的正压力或沿V形导轨横截
面中心线方向的总作用力；α为V形角，一般为90°。
③惯性阻力Fi。
惯性阻力Fi为运动部件在启动和制动过程中的惯性力，可按下式计算：
Fi?
ma?
G?
v?
N?
g?
t（9-4）
2为重力加速度，g=9.81（m/s）；Δv为速度变化值（m/s）；
Δt为启动或制动时间（s），一般机床Δt＝0.1～0.5s，运动部件重量大的取大值。
④重力FG：
垂直放置和倾斜放置的移动部件，其本身的重量也成为一种负载，当上移时，负载为正值，下移时为负值。
⑤密封阻力Fm：
密封阻力指装有密封装置的零件在相对移动时的摩擦力，其值与密封装置的类型、液压缸的制造质量和油液的工作压力有关。
在初算时，可按缸的机械效率（ηm=0.9）考虑；验算时，按密封装置摩擦力的计算公式计算。
⑥排油阻力Fb：
排油阻力为液压缸回油路上的阻力，该值与调速方案、系统所要求的稳定性、执行元件等因素有关，在系统方案未确定时无法计算，可放在液压缸的设计计算中考虑。
（2）液压缸运动循环各阶段的总负载力。
液压缸运动循环各阶段的总负载力计算，一般包括启动加速、快进、工进、快退、减速制动等几个阶段，每个阶段的总负载力是有区别的。
①启动加速阶段：
这时液压缸或活塞处于由静止到启动并加速到一定速度，其总负载力包括导轨的摩擦力、密封装置的摩擦力（按缸的机械效率ηm=0.9计算）、重力和惯性力等项，即：
F=Ff+Fi±FG+Fm+Fb
（9-5）
②快速阶段：
F=Ff±FG+Fm+Fb（9-6）
③工进阶段：
F=Ff+Fc±FG+Fm+Fb（9-7）
④减速：
F=Ff±FG-Fi+Fm+Fb（9-8）
对简单液压系统，上述计算过程可简化。
例如采用单定量泵供油，只需计算工进阶段的总负载力，若简单系统采用限压式变量泵或双联泵供油，则只需计算快速阶段和工进阶段的总负载力。
（3）液压缸的负载循环图。
对较为复杂的液压系统，为了更清楚的了解该系统内各液压缸（或液压马达）的速度和负载的
变化规律，应根据各阶段的总负载力和它所经历的工作时间t或位移L按相同的坐标绘制液压缸的负载时间（F—t）或负载位移（F—L）图，然后将各液压缸在同一时间t（或位移）的负载力叠加。
图9-4负载循环图
图9-4为一部机器的F—t图，其中：
0～t1为启动过程；t1～t2为加速过程；t2～t3为恒速过程；t3～t4为制动过程。
它清楚地表明了液压缸在动作循环内负载的规律。
图中最大负载是初选液压缸工作压力和确定液压缸结构尺寸的依据。
2.液压马达的负载
工作机构作旋转运动时，液压马达必须克服的外负载为：
M=Me+Mf+Mi（9-9）
（1）工作负载力矩Me。
工作负载力矩可能是定值，也可能随时间变化，应根据机器工作条件进行具体分析。
（2）摩擦力矩Mf。
为旋转部件轴颈处的摩擦力矩，其计算公式为：
Mf=GfR（N2m）（9-10）
式中：
G为旋转部件的重量（N）；f为摩擦因数，启动时为静摩擦因数，启动后为动摩擦因数；
R为轴颈半径（m）。
（3）惯性力矩Mi。
为旋转部件加速或减速时产生的惯性力矩，其计算公式为：
?
?
Mi=Jε=J?
t（N2m）（9-11）
式中：
ε为角加速度（r/s）；Δω为角速度的变化（r/s）；Δt为加速或减速时间（s）；J为
22旋转部件的转动惯量（kg2m），J=1GD/4g。
22式中：
GD为回转部件的飞轮效应（Nm）。
2各种回转体的GD可查《机械设计手册》。
根据式（9-9），分别算出液压马达在一个工作循环内各阶段的负载大小，便可绘制液压马达的负载循环图。
2
第二节确定液压系统主要参数
一、液压缸的设计计算
1.初定液压缸工作压力液压缸工作压力主要根据运动循环各阶段中的最大总负载力来确定，此外，还需要考虑以下因素：
（1）各类设备的不同特点和使用场合。
（2）考虑经济和重量因素，压力选得低，则元件尺寸大，重量重；压力选得高一些，则元件尺寸小，重量轻，但对元件的制造精度，密封性能要求高。
所以，液压缸的工作压力的选择有两种方式：
一是根据机械类型选；二是根据切削负载选。
如表9-2、表9-3所示。
缸的有效面积和活塞杆直径，可根据缸受力的平衡关系具体计算，详见第四章第二节。
3.液压缸的流量计算
3液压缸的最大流量：
qmax=A2vmax（m/s）（9-12）
2式中：
A为液压缸的有效面积A1或A2（m）；vmax为液压缸的最大速度（m/s）。
3液压缸的最小流量：
qmin=A2vmin（m/s）（9-13）
式中：
vmin为液压缸的最小速度。
液压缸的最小流量qmin，应等于或大于流量阀或变量泵的最小稳定流量。
若不满足此要求时，则需重新选定液压缸的工作压力，使工作压力低一些，缸的有效工作面积大一些，所需最小流量qmin也大一些，以满足上述要求。
流量阀和变量泵的最小稳定流量，可从产品样本中查到。
二、液压马达的设计计算
1.计算液压马达排量液压马达排量根据下式决定：
3vm=6.28T/Δpmηmin（m/r）（9-14）
式中：
T为液压马达的负载力矩（N2m）；Δpm为液压马达进出口压力差（N/m）；η马达的机械效率，一般齿轮和柱塞马达取0.9～0.95，叶片马达取0.8～0.9。
2.计算液压马达所需流量液压马达的最大流量：
3qmax=vm2nmax（m/s）
3式中：
vm为液压马达排量（m/r）；nmax为液压马达的最高转速（r/s）。
3min为液压
第三节液压元件的选择
一、液压泵的确定与所需功率的计算
1.液压泵的确定
（1）确定液压泵的最大工作压力。
液压泵所需工作压力的确定，主要根据液压缸在工作循环各阶段所需最大压力p1，再加上油泵的出油口到缸进油口处总的压力损失ΣΔp，即
pB=p1+ΣΔp（9-15）
ΣΔp包括油液流经流量阀和其他元件的局部压力损失、管路沿程损失等，在系统管路未设计之前，可根据同类系统经验估计，一般管路简单的节流阀调速系统ΣΔp为（2～5）35510Pa，用调速阀及管路复杂的系统ΣΔp为（5～15）310Pa，ΣΔp也可只考虑流经各控制阀的压力损失，而将管路系统的沿程损失忽略不计，各阀的额定压力损失可从液压元件手册或产品样本中查找，也可参照表9-4选取。
BBmax的泄漏确定。
①多液压缸同时动作时，液压泵的流量要大于同时动作的几个液压缸（或马达）所需的最大流量，并应考虑系统的泄漏和液压泵磨损后容积效率的下降，即
3qB≥K（Σq）max（m/s）（9-16）
式中：
K为系统泄漏系数，一般取1.1～1.3，大流量取小值，小流量取大值；（Σq）max为同
3时动作的液压缸（或马达）的最大总流量（m/s）。
②采用差动液压缸回路时，液压泵所需流量为：
3qB≥K（A1-A2）vmax（m/s）（9-17）
2式中：
A1，A2为分别为液压缸无杆腔与有杆腔的有效面积（m）；vmax为活塞的最大移动速
度（m/s）。
③当系统使用蓄能器时，液压泵流量按系统在一个循环周期中的平均流量选取，即
qB=i?
1ViK/Ti（9-18）
3式中：
Vi为液压缸在工作周期中的总耗油量（m）；Ti为机器的工作周期（s）；Z为液压缸的个
数。
（3）选择液压泵的规格：
根据上面所计算的最大压力pB和流量qB，查液压元件产品样本，选择与PB和qB相当的液压泵的规格型号。
上面所计算的最大压力pB是系统静态压力，系统工作过程中存在着过渡过程的动态压力，而动态压力往往比静态压力高得多，所以泵的额定压力pB应比系统最高压力大25%～60%，使液压泵有一定的压力储备。
若系统属于高压范围，压力储备取小值；若系统属于中低压范围，压力储备取大值。
（4）确定驱动液压泵的功率。
①当液压泵的压力和流量比较衡定时，所需功率为：
3p=pBqB/10ηB（kW）（9-19）
23B式中：
pB为液压泵的最大工作压力（N/m）；qB为液压泵的流量（m/s）；η为液压泵的总效率，
各种形式液压泵的总效率可参考表9-5估取，液压泵规格大，取大值，反之取小值，定量泵取大值，变量泵取小值。
表9-5液压泵的总效率?
Z
篇二：
液压系统设计步骤
液压系统设计的步骤大致如下：
1.明确设计要求，进行工况分析。
2.初定液压系统的主要参数。
3.拟定液压系统原理图。
4.计算和选择液压元件。
5.估算液压系统性能。
6.绘制工作图和编写技术文件。
一、工况分析
本机主要用于剪切工件装配时可通过夹紧机构来剪切不同宽度的钢板。
剪切机在剪切钢板时液压缸通过做弧形摆动提供推力。
主机运动对液压系统运动的要求：
剪切机在剪切钢板时要求液压装置能够实现无级调速，而且能够保证剪切运动的平稳性，并且效率要高，能够实现一定的自动化。
该机构主要有两部分组成：
机械系统和液压系统。
机械机构主要起传递和支撑作用，液压系统主要提供动力，它们两者共同作用实现剪切机的功能。
本次主要做液压系统的设计。
在上述工作的基础上，应对主机进行工况分析，工况分析包括运动分析和动力分析，对复杂的系统还需编制负载和动作循环图，由此了解液压缸或液压马达的负载和速度随时间变化的规律，以下对工况分析的内容作具体介绍。
该系统的剪切力为400T
剪切负载F=400×10000=4×10N
一、运动分析6
主机的执行元件按工艺要求的运动情况，可以用位移循环图（L—t），速度循环图（v—t），或速度与位移循环图表示，由此对运动规律进行分析。
1.位移循环图L—t
图
（1）为液压机的液压缸位移循环图，纵坐标L表示活塞位移，横坐标t表示从活塞启动到返回原位的时间，曲线斜率表示活塞移动速度。
该图清楚地表明液压机的工作循环分别由快速下行、运行压制、保压、泄压和快速回程五个阶段组成。
图
（1）位移循环图
2.速度循环图v—t（或v—L）
工程中液压缸的运动特点可归纳为三种类型。
图
（2）为种液压缸的v—t图，液压缸开始作匀加速运动，然后匀速运动，
速度循坏图
液压缸在总行程的一大半以上以一定的加速度作匀加速运动，然后匀减速至行程终点。
v—t图速度曲线，不仅清楚地表明了液压缸的运动规律，也间接地表明了三种工况的动力特性。
二、动力分析
液压缸运动循环各阶段的总负载力。
液压缸运动循环各阶段的总负载力计算，一般包括启动加速、工进、快退、减速制动等几个阶段，每个阶段的总负载力是有区别的。
①启动加速阶段：
这时液压缸或活塞处于由静止到启动并加速到一定速度，其总负载力包括导轨的摩擦力、密封装置的摩擦力（按缸的机械效率ηm=0.9计算）、重力和惯性力等项。
对与剪切机的液压系统，上述计算过程可简化。
采用单定量泵供油，只需计算工进阶段的总负载力。
F=4×10N
变化规律，应根据各阶段的总负载力和它所经历的工作时间t或位移L按相同的坐标绘制液压缸的负载时间（F—t）或负载位移（F—L）图，然后将各液压缸在同一时间t（或位移）的负载力叠加。
6
图（3）负载循环图
图（3）是剪切机的F—t图，其中：
0～t1为启动过程；t1～
t2为加速过程；t2～t3为恒速过程；t3～t4为制动过程。
它清楚地表明了液压缸在动作循环内负载的规律。
图中最大负载是最大的剪切力。
2.液压马达的负载
工作机构作旋转运动时，液压马达必须克服的外负载为：
M=Me+Mf+Mi
（1）工作负载力矩Me。
工作负载力矩可能是定值，也可能随时间变化，应根据机器工作条件进行具体分析。
（2）摩擦力矩Mf。
为旋转部件轴颈处的摩擦力矩，其计算公式为：
Mf=GfR（N·m）（9-10）式中：
G为旋转部件的重量（N）；f为摩擦因数，启动时为静摩擦因数，启动后为动摩擦因数；R为轴颈半径（m）。
（3）惯性力矩Mi。
为旋转部件加速或减速时产生的惯性力矩，其计算公式为：
Mi=Jε?
?
=J?
t（N·m）
2式中：
ε为角加速度（r/s）；Δω为角速度的变化（r/s）；
Δt为加速或减速时间（s）；J为旋转部件的转动惯量（kg·m），J=1GD/4g。
式中：
GD为回转部件的飞轮效应（Nm）。
各种回转体的GD可查《机械设计手册》。
分别算出液压马达在一个工作循环内各阶段的负载大小，便可绘制液压马达的负载循环图。
22222
二、拟定液压系原理图
（1）确定供油方式
考虑到剪切机在工作进给时负载较大，速度较低。
而在快进、快退时的负载小，速度较高。
从节省能量、减少发热考虑，泵源系统应用定量泵，它将动力部分（电动机或其它远动机）所输出的机械能转换成液压能，给系统提供压力油液。
（2）调速方式的选择
在本剪切机的液压系统中，根据剪切机工作时对速度负载特性的一定要求选择定量泵与调速阀组成的容积调速。
这种调速回路具有效率高、发热小和速度刚性好的特点，并且调速阀装在回油路上，具有承受负切削的能力。
（3）速度换接方式
本系统采用电磁阀的快慢换接回路，它的特点是结构简单、调节行程比较方便，阀的安装也比较容易。
确定液压系统主要参数2液压油路原理图液压剪切机的液压原理
（4）阀的设计选取
通过它们的控制和调节，使液流的压力、流速和方向得以改变，从而改变执行元件的力（或力矩）、速度和方向，根据本液压系统的需求，压力控制阀选用溢流阀，流量控制阀选用单向阀，方向控制阀包括液控单向阀，三位四通电磁换向阀。
（5）辅助装置的选取
油箱、管路、蓄能器、滤油器、管接头、压力表开关等.通过这些元件把系统联接起来，以实现各种工作循环。
篇三：
液压站的设计
济源职业技术学院
毕题系专
权
班姓学
指导日
目别业级名号教师期
业设计
控制数控车床液压卡盘夹紧与松开的液压
站设计
机电工程系机电一体化机电1102班
蒋鑫11010220姚亚平201X.9.6-201X.9.25
设计任务书
设计题目：
控制数控车床液压卡盘夹紧与松开的液压站设计设计要求：
设计进度要求：
第一周：
学习毕业设计有关文件，学校下达任务书请教辅导老师确定课题。
在图书馆，网上了解设计的相关要求技巧翻阅各类课题或本专业相关的外文资料
第二周：
阅读文献，收集资料，实验室现场考察参观，设计计算，完成论文（设计）初稿，并交给指导教师审阅
第三周：
根据指导教师提出的修改意见对论文（设计）进行修改，完成论文的最终定稿,交指导教师和评阅教师评阅,并准备论文（设计）答辩
指导教师（签名）：
摘要
对于平时我们的实习，总是用手动扳手来夹紧工件，在该过程中对零件的定
位仅仅是靠三抓卡盘的字定心功能，当工件外表面不是纯粹的圆柱形时，所夹紧的零件的轴心线不在定位轴心线上，且有很大的偏差，而产生甩动，而且在夹紧的过程中还费时费力，而如果我们不管卡盘，用两只手来抓着工件，是卡盘自动夹紧，这样起夹紧零件的轴心线跟定位轴心基本是同一条直线了，本设计就专门为解决这一问题而做出了一下措施，采用液压站控制液压卡盘的夹紧与松开。
关键词：
液压元件；液压站的结构；液压站的常见故障及维修
摘要.........................................................................................................3第一章液压站概述.................................................................................61.1液压系统概述.............................................................
.......................61.2液压站...............................................................................................61.3液压站的工作原理：
........................................................................7第二章液压站设计的目的和意义..........................................................7第三章液压站设计的内容步骤与注意事项.......................................103．1液压元件的选用............................................................................113．2泵和驱动电机的选择：
................................................................133．3滤油器.........................................................................................163．4液压泵与电动机的连接................................................................183．5油箱的选用...................................................................................193.6压力控制阀及其作用.......................................................................213.7实现夹紧松开的过程.......................................................................22第四章液压站结构形式.......................................................................224.1液压控制装置集成方式的选择.......................................................224.2液压动力源装置的结构选择...........................................................254.3按照泵装置分为...............................................................................264.4按油箱形式分为...............................................................................274.5根据常用液压缸的结构形式...........................................................27
第五章液压站结构设计.........................................................................28第六章液压系统常见故障诊断与排除...............................................296.1简易故障诊断法...............................................................................306.2液压系统原理图分析法.................................................................306.3其它分析法..............................
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