挖掘机液压系统设计

绪论----------------------------------------3 1.1 现代液压技术的发展状况---------------4 1.2 液压传动的研究对象-------------------4 1.3 液压传动的组成-----------------------4 1.4 液压传动的优缺点---------------------5 1.3.1液压传动的主要优点------------------5 1.3.2 液压传动的主要缺点------------------5 1.5 液压技术的发展应用-------------------6 1.4.1、液压传动在各类机械中的应用---------6 1.4.2、液压传动技术的发展概况-------------7 第1章 挖掘机的液压系统----------------------8 2.1挖掘机的工作循环及对液压系统的要求-----8 2.2 WY—100挖掘机液压系统的工作原理-------9 第3章 液压系统的设计-----------------------12 3.1明确设计要求进行工况分析---------------12 3.2确定液压系统的主要参数-----------------13 3.2.1液压缸的载荷组成计算-----------------13 3.2.2液压马达的负载-----------------------15 3.3计算液压缸的主要结构尺寸和液压马达的排

---------------------------------------15 3.3.1液压缸的设计计算---------------------15 3.3.2液压马达的设计计算-------------------16 3.4液压泵的确定与所需功率的计算-----------17 3.4.1液压泵的确定-------------------------17 3.4.2 选择液压泵的规格--------------------18 3.5阀类元件的选择-------------------------18 3.5.1.选择依据----------------------------18 3.5.2.选择阀类元件应注意的问题------------18 3.6管道的选择----------------------------19

3.6.1类型的选择----------------------19 3.6.2尺寸的确定----------------------19 3.7油箱的设计----------------------------20 3.7.1油箱设计要点------------------------20 3.7.2油箱容量----------------------------20 3.8滤油器的选择--------------------------20 3.9液压系统的性能验算--------------------21 3.9.1回路压力损失验算--------------------21 3.9.2发热温升验算------------------------22 体会与感受 ---------------------------------23 参考资料------------------------------------24

绪 论

随着液压技术的不断发展进步，液压设备的年增长率远远大于其它设备的年增长率，其原因是由于液压传动在许多领域是机械传动无法取代的。液压传动能实现低速大吨位运动；采用适当的节流技术可使运动机构的速度十分均匀稳定；使用伺服、仿形、调速等机构可使执行元件的运动精度达到很高，可以微米计；液压系统各部分间是用管道连接的，其布局安装有很大的灵活性，而其体积重量比却比机械传动小得多，因此能够成用其它方法难以组成的复杂系统；液压传动可以用很小的功率控制速度、方向；液压元件体积小、重量轻，标准化程度高，便于集中大批量生产。 由于采用集成、叠加、插装技术，使装配容易，造价低，比起机械传动来，它是一种最经济的选择。近年来微电子技术应用到工程机械中，实现了智能化和自动化，静液压传动装置替代了传统的液压便矩——齿轮箱传动，使传统技术有了新的发展。总之，液压技术在各行业中得到了广泛的发展和应用。

为适合液压技术的发展，设计完成了这篇论文。本论文采用液压技术，运用了大学三年所学的综合知识，结合即便从事这项工作的实际，设计了挖掘机的液压系统。由于自己的实践水平有限，设计过程难免出现纰漏，敬请各位评委老师不吝赐教，提出宝贵的意见。以便可以改正，并能找到目标和方向。

第1章 现代液压技术的发展状况

1．2 液压传动的研究对象

液压传动是以研究有压流体为传动介质来实现各种机械的传动和控制的学科。液压传动是基于流体力学的帕斯卡原理，主要利用流体的压力能来进行能量传递和控制的传动方式，它实现传动和控制的方法是利用各种元件组成具有所需功能的基本回路，在有若干基本回路有机组合成传递的控制系统，从而实现能量的转换、传递和控制。因此，了解穿传动介质的基本物理特性及力学特性，研究各类元件的结构、工作原理和性能，以及各种回路的性能和特点，并在此基础上形成对传动及控制系统的分析、设计和使用，这就是本学科研究的对象。

液压传动所用的介质是液体（主要是矿物油）。液压传递动力大（液体工作压力高），运动平稳，但液体粘性较大，流动过程阻力损失大因而不宜做远距离的传动和控制。

1．3 液压传动系统的组成

液压传动系统由以下四部分组成：

（1） 能量装置 液压泵（又称动力元件），其功能是将原动机输出的

机械能转换成液压能，为系统提供动力。

（2） 执行元件 液压缸、液压马达，它们的功能是将液体的压力能

转换成机械能，以带动负载进行直线运动或旋转运动。

（3） 控制元件 压力、流量和方向控制阀，它们的作用是控制和调

节系统中液体的压力、流量和流动方向，以保证执行元件达到所要求的输出力（或力矩）、运动速度和运动方向。

（4）辅助元件 保证系统正常工作所需要的辅助装置，包括管道、

管接头、油箱或贮气罐、过滤器和指示仪表。

1．3 液压传动的优缺点

1.3.1 液压传动的主要优点

（1）体积小、重量轻，单位重量输出的功率大。这是由于液压传动可以采用很高的压力（一般已达30MP，个别场合更高），因此具有体积小、重量轻的特点。如同功率下，液压马达的外形尺寸和重量为电动机的12%左右。在中、大功率以及实现直线往复运动时，这一优点尤为突出。

（2） 可在大范围内实现无级调速，且调节方便。调速范围一般可达100：1，甚至高达2000：1。

（3） 操纵控制方便，与电子技术结合更易于实现各种自动控制和远距离操纵。

（4） 由于体积小、重量轻，因而惯性小，响应速度快，启动、制动和换向迅速。如一个中等功率的电动机起动需要几秒钟，而液压马达只需0.1s。

（5） 因执行元件的多样性（如液压缸、液压马达等）和各元件之间仅靠管路连接。使得机器的结构简化，布置灵活方便。

（6） 易于实现过载保护，安全性好；采用矿物油作介质，自润性好。 1.3.2 液压传动的主要缺点

（1） 液压传动系统中存在的泄漏和油液的压缩性，影响了传动的准确性，不易在温度变化较大的场合工作。

（2） 由于油液粘度随温度变化，容易引起工作性能的变化，所以液压传动不宜在温度变化范围较大的场合工作。

（3） 由于受液体流动阻力和泄漏的影响，液压传动的效率还不高。 （4） 液压传动系统对油液的污染比较敏感，必须有良好的防护和过滤措施。

液压传动的优点是主要的，液压元件已标准化和通用化，便于系统的设计、制造和推广应用。因此液压传动在现代化的生产中有着广阔的发展前途和应用前景。

1.4 液压技术的发展及应用

1.4.1、液压传动在各类机械中的应用

液压传动在机械设备中的应用非常广泛。有的设备是利用其能传递大的动力，且结构简单、体积小、重量轻的优点，如工程机械、矿山机械、冶金机械等；有的设备是利用它操纵控制方便，能较容易地实现较复杂工作循环的优点，如各类金属切削机床、轻工机械、运输机械、军工机械、各类装载机等。液压传动在其他机械工业部门的应用情况见下表所示：

液压传动在各类机械行业中的应用实例

行业名称 应用场所举例 工程机械 挖掘机、装载机、推土机、压路机、铲运机等 起重运输机械 矿山机械 凿岩机、开掘机、开采机、破碎机、提升机、液压支架等 建筑机械 打桩机、液压千斤顶、平地机等 农业机械 联合收割机、拖拉机、农具悬挂系统等 冶金机械 电炉炉顶及电极升降机、轧钢机、压力机等 轻工机械 打包机、注塑机、校直机、橡胶硫化机、造纸机等 汽车吊、港口龙门吊、叉车、装卸机械、皮带运输机等 汽车工业 自卸式汽车、平板车、高空作业车、汽车中的转向器、减振器等 智能机械 折臂式小汽车装卸器、数字式体育锻炼机、模拟驾驶舱、机器人等 1.4.2、液压传动技术的发展概况： 液压传动相对于机械传动来说，是一门发展较晚的技术。自18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，液压传动技术只有二三百年的历史。直到20世纪30年代它才较普遍地用于起重机、机床及工程机械。

在第二次世界大战期间，由于战争需要，出现了由响应迅速、精度高的液压控制机构所装备的各种军事武器。第二次世界大战结束后，战后液压技术迅速转向民用工业，液压技术不断应用于各种自动机及自动生产线，从而使它在机械制造、工程机械、农业机械、汽车制造等行业得到推广应用。

20世纪60年代以来，液压技术随着原子能、空间技术、计算机技术的发展而迅速发展，并渗透到各个工业领域中。液压技术开始向高速、高压、大功率、高效率、低噪声、经久耐用、高度集成化的方向发展。同时，新型液压元件和液压系统的计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助测试(CAT)、计算机直接控制(CDC)、机电一体化技术、可靠性技术等方面也是当前液压传动及控制技术发展和研究的方向。

我国的液压工业开始于20世纪50年代，最初只应用于机床和锻压设备上，后来又用于拖拉机和工程机械。现在，我国的液压元件随着从国外引进一些液压元件、生产技术以及进行自行设计，现已形成了系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。尽管如此，我国的液压元件与国外先进的同类产品相比，在性能上，在种类上、在规格上仍存在着较大的差距。

我国已瞄准世界发展主流的液压元件系列型谱，有计划地引进、消化、 吸收国外最先进的液压技术和产品，大力开展产品国产化工作。我国的液压技术在21世纪必将获得更快的发展。

第2章 挖掘机液压系统

挖掘机在工业和民用建筑、交通运输、水利施工、露天采矿及现代化军事工程中都有广泛的应用，是各种土石方施工中不可缺少的高效率的机械设备。

液压挖掘机的组成

1——铲斗 2——斗杆 3——动臂 4——转台 5——行走机

构

上图所为液压挖掘机的组成图。由柴油机驱动液压泵，向工作装置、转

台回转机构和性走机构的执行元件供油。工作装置由动臂3、斗杆2和铲斗1组成，分别由液压驱动，回转机构4和行走机构5由液压马达驱动。

2.1 挖掘机的工作循环及对液压系统的要求

挖掘机的每一工作循环的主要动作是：

挖掘——以斗杆收回动作为主，用铲斗调整切削角度，配合挖掘；

提升回转——动臂升起，满斗提升，转台向卸载方向回转； 卸载——斗杆放出，铲斗打开卸载；

返回——卸载结束，转台反向回转，动臂下降，使铲斗下放到挖掘位

开始下一次作业。

有时为了调整或转移挖掘地点，还要作整机行走。 挖掘机对液压系统的要求是：

（1） 由工作循环可知，应能实现两个执行机构的复合动作。

（2） 工作循环时间短（12~25s），各执行机构起动、制动频繁，负载变

化大，因而振动冲击大，要求系统元件耐冲击、抗振动，有足够的可靠性和完善的安全保护措施。

（3） 负载变化大，作业时间长，应能充分利用发动机的功率和提高传动

效率。

（4） 有超越负载工况，应有动臂超速下降、整机超速溜坡的限速措施。

（5） 野外作业环境恶劣、温度变化大，应有防尘、过滤和冷却装置。 （6） 执行元件多，操作应灵活方便、安全可靠。

2.2 WY—100挖掘机液压系统的工作原理

WY—100型挖掘机液压系统原理图

1、2——液压泵 3——背压阀 4、10——补油阀 5——阻尼孔 6——回转马达 7——双速阀 8、9——行走马达 11——中心回转接头 12——限速阀 13、15——多路换向阀组 14——梭阀 16——合流阀 17——过载阀 18——单向节流阀 19——动臂缸 20——斗杆缸 21——铲斗缸 22——磁性过滤器 23——冷却器 24——精过滤器 25——空气过滤器

上图所视为WY—100型挖掘机的液压系统图。此挖掘机铲斗容量为1立方米。液压系统是双泵双回路变量系统，即两台恒功率变量泵1、2分别向两组执行元件供油；液压泵1向回转马达6、铲斗缸21、左行走马达8供油；液压泵2向动臂缸19、斗杆缸20、右行走马达9供油。每个执行元件由三联多路换向阀控制，并构成串联连接，即前一个执行元件的回油是

后一执行元件的进油。这样可实现任意两个（或两个以上）执行元件的复合动作。每个执行元件的进、回油路均配有过载阀17。 液压系统工作原理按回路说明：

（1） 一般操作回路 单个执行元件动作时，操纵某一手动换向阀，切断

卸荷回路，使压力油经多路换向阀进入相应的执行元件，回油经多路换向阀、限速阀12回到总回B。

要同时操纵两个执行元件的动作时，可同时操纵相应的手动

换向阀，实现两个执行元件的复合运动。

（2） 合流回路 合流阀16断电状态下，两液压泵分别向各自的多路换

向阀组供油；需要合流时，电磁合流阀16通电，液压泵1输出的油液经阀组15中的合流阀16进入阀组13，使两泵合流，从而提高阀组13所控制的执行元件的工作速度。

（3） 限速回路 阀组15、13的回油经限速阀12到总回B，限速阀

12是一个液控节流阀，其控制压力油经梭阀14取自两多路换向阀组13和15的进油口，当两个回路的进油压力均低于0.8~1.5Ma（即出现超越负载）时，限速阀12自动对回油进行节流，增加回油阻力，实现自动限速作用。由于梭阀的选择作用，当两个回路中有一个压力高于0.8~1.5MPa时，限速阀不起节流作用。因此，限速阀可以在整机下坡行走时起限速作用。另外，动臂缸19活塞杆回缩、铲斗缸21活塞杆回缩和斗杆缸20活塞杆外伸的回油路上均设计有单向节流阀，也起限速作用。

（4） 调速回路 由于此系统采用手动换向阀控制执行元件的动作，可以

实现利用手动控制换向阀的开口大小来实现进、出口同时节流调速。左右行走马达8和9为双排内曲线径向柱塞马达，双排柱塞采用串、并联连接（用电磁阀7控制）。电磁阀7断电为并联，马达

排量大，为低速档；电磁饭7通电为串联，马达排量是并联时的一半，为高速挡。

（5） 背压回路 总回B上设置背压阀3，形成0.8~1MPa的回油背

压，保证内曲线马达的柱塞滚轮始终不脱离滚道。由背压油路引出的管路C和A，分别经补油阀10和4给行走马达和回转马达补油（这是在马达制动时，为避免马达某一侧可能出现的吸空现象而设置的）。

（6） 循环及加热回路 从背压油路引出的低压热油，经阻尼孔节流减压

后，通向液压马达的壳体，使马达壳体内保持一定的循环热油。其 目的是：（1）将马达壳体内的磨损物冲洗掉；（2）对马达壳体进行预热，防止温差过大造成的马达内部零件卡死现象。

系统设有风冷式冷却器23，系统在连续工作的情况下，油温

可保持在50~70摄氏度的范围内。

主要回路上设有精过滤器24（带报警发讯装置），泄露油路设有磁性过滤器22，油箱上设有空气过滤器25，都是用来维持系统油液清洁的。

第3章 液压系统的设计

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。

提示：在本论文里只对提升过程进行计算和分析，兼有其它液压系统的分析和设计过程。提升过程：动臂升起，满斗提升。动臂升起过程中：电磁合流阀16通电，液压泵1、2同时对液压缸19供油。

3.1 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。

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。

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。

(a) 位移循环图 (b) 速度循环图 (1).位移循环图L—t

图a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:图b为三种类型液压缸的v—t图. 实线所示,液压缸开始作匀加速运动，然后匀速运动, 最后匀减速运动到终点

3.2确定液压系统的主要参数

3.2.1液压缸的载荷组成计算 工作载荷Fu 17000N

运动部件受的重力G 15000N

外载荷作用于导轨上的正压力Fn 30000N (1) 工作载荷Fg

Fg=17000N

（2） 导轨摩擦载荷Ff

Ff=f∑Fn

f为摩擦因数

摩擦因数f

导轨类型 导轨材料 运动状态 启动时 0.15～0.20 低速(v＜滑动导轨 铸铁对铸铁 0.16m/s) 高速0.05～0.08 (v＞0.16m/s) 铸铁对滚柱(珠) 淬火钢滚动导轨 导轨对滚柱(珠) 静压导轨 铸铁 取f=0.1 计算得Ff=4500N （3） 惯性载荷Fa Fa=G△v/g△t g=10 m/ss

摩擦因数(f) 0.1～0.12 0.005～0.02 0.003～0.006 0.005 行走机械一般取△v/△t=0.5～1.5 m/ss

取 △v/△t=1 m/ss 计算得： Fa=1500N

（4）液压系统的外载荷FW

起动加速时 FW=Fg+Fa+Ff 稳态运动时 FW=Fg+Ff 减速制动时 FW=Fg-Fa+Ff 计算得：

起动加速时 FW=23000N 稳态运动时 FW=21500N 减速制动时 FW=20000N

3.2.2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)

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

(N·m) t式中：ε为角加速度(r/s2)；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·m2)，J=1GD2/4g。 式中：GD2为回转部件的飞轮效应(Nm2)。

各种回转体的GD2可查《机械设计手册》。

根据式M=Me+Mf+Mi，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。

3.3计算液压缸的主要结构尺寸和液压马达的排量

3.3.1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：

(a)各类设备的不同特点和使用场合。

(b)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。 如下表所示：

按负载选执行文件的工作压力

500～负载/N ＜5000 10000 工作压力/MPa ≤0.8～1.5～2 1 2.5～3 3～4 4～5 ＞5 20000 30000 50000 10000～20000～30000～＞50000 按机械类型选执行文件的工作压力 机 床 机械类组合机型 磨床 床 工作压a≤2 力/MPa 3～5 ≤8 8～10 10～16 20～32 床 龙门刨拉床 械 械 农业机工程机由上表可得：初选液压缸的工作压力为20MPa. (2)液压缸主要尺寸的计算

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。也可以根据液压缸的缸径，活塞杆直径，活塞行程，供油孔直径选择合适的液压缸。

(3)液压缸的流量计算

液压缸的最大流量： qmax=A·vmax (m3/s) 式中：A为液压缸的有效面积A1或A2(m2)；vmax为液压缸的最大速度(m/s)。 液压缸的最小流量： qmin=A·vmin(m3/s) 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。

3.3.2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：

vm=6.28T/Δpmηmin(m3/r)

式中：T为液压马达的负载力矩(N·m)；Δpm为液压马达进出口压力差(N/m3)；ηmin为液压马达的机械效率，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：

qmax=vm·nmax(m3/s)

式中：vm为液压马达排量(m3/r)；nmax为液压马达的最高转速(r/s)。

3.4液压泵的确定与所需功率的计算

3.4.1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

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)×105Pa，用调速阀及管路复杂的系统Σ

Δp为(5～15)×105Pa，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，也可参照下表选取。

常用中、低压各类阀的压力损失(Δpn)

Δpn(×阀名 10Pa) 0.3～单向阀 0.5 背压阀 3～8 行程阀 1.5～2 转阀 1.5～2 5Δpn(×阀名 10Pa) 5Δpn(×阀名 10Pa) 5Δpn(×阀名 105Pa) 换向阀 1.5～3 节流阀 2～3 顺序阀 1.5～3 调速阀 3～5 (2)确定液压泵的流量qB。泵的流量qB根据执行元件动作循环所需最大流量qmax和系统的泄漏确定。

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

qB≥K(Σq)max(m3/s) 系统压力为20MPa 流量为55×2l/min 回油流量为35.6 l/min 总流量为145.6 l/min 取K=1.2

得：qB≧ 0.0029 m3/s

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为同时动作的液压缸(或马达)的最大总流量(m3/s)。

3.4.2 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。

因此，选用Y2B-C192-※F型双级叶片泵。

3.5、阀类元件的选择

3.5.1.选择依据

选择依据为：额定压力，最大流量，动作方式，安装固定方式，压力损失数值，工作性能参数和工作寿命等。

3.5.2.选择阀类元件应注意的问题

(1)应尽量选用标准定型产品，除非不得已时才自行设计专用件。

(2)阀类元件的规格主要根据流经该阀油液的最大压力和最大流量选取。选择溢流阀时，应按液压泵的最大流量选取；选择节流阀和调速阀时，应考虑其最小稳定流量满足机器低速性能的要求。

(3)一般选择控制阀的额定流量应比系统管路实际通过的流量大一些，必要时，允许通过阀的最大流量超过其额定流量的20%。

本系统工作压力在20 MPa左右，所以阀选用中、高压阀。选用阀的型号如下：

1． 溢流阀 YF3-E20B 2． 背压阀 B-250 3． 限速阀 QF-B10C 4． 单向节流阀 LCI-63B 5． 精过滤器 沪Q/FJO33/ 6． 压力表开关 4K-F100-1 7． 三位四通换向阀 4WE6E50/OAG24

3.6 管道的选择

3.6.1类型的选择

液压系统中使用的分硬管和软管，选择的应有足够的通流截面和承压能力，同时，应尽量缩短管路，避免急转弯和截面突变。

(1)钢管：中高压系统选用无缝钢管，低压系统选用焊接钢管，钢管价格低，性能好，使用广泛。

(2)铜管：紫铜管工作压力在6.5～10

MPa以下，易变曲，便于装配；

黄铜管承受压力较高，达25MPa，不如紫铜管易弯曲。铜管价格高，抗震能力弱，易使油液氧化，应尽量少用，只用于液压装置配接不方便的部位。

(3)软管：用于两个相对运动件之间的连接。高压橡胶软管中夹有钢丝编织物；低压橡胶软管中夹有棉线或麻线编织物；尼龙管是乳白色半透明管，承压能力为2.5～8MPa，多用于低压管道。因软管弹性变形大，容易引起运动部件爬行，所以软管不宜装在液压缸和调速阀之间。

本系统为中高压系统，因此，本系统用钢管。

3.6.2尺寸的确定

(1)内径d按下式计算：

d=

4Q 式中：q为通过的最大流量(m3/s)；v为管道内允许的流速(m/s)。一般吸取0.5～5(m/s)；压力取2.5～5(m/s)；回取1.5～2(m/s)。

(2)壁厚δ按下式计算：

δ≥p·d/2〔σ〕

式中：p为管内最大工作压力；〔σ〕为材料的许用压力，〔σ〕=σb/n；σb为材料的抗拉强度；n为安全系数，钢管p＜7MPa时，取n=8；p＜17.5MPa

时，取n=6；p＞17.5MPa时，取n=4。

根据计算出的内径和壁厚，查手册选取标准规格。

3.7 油箱的设计

油箱的作用是储油，散发油的热量，沉淀油中杂质，逸出油中的气体。其形式有开式和闭式两种：开式油箱油液液面与大气相通；闭式油箱油液液面与大气隔绝。开式油箱应用较多。

3.7.1油箱设计要点

(1)油箱应有足够的容积以满足散热，同时其容积应保证系统中油液全部流回油箱时不渗出，油液液面不应超过油箱高度的80%。

(2)吸箱管和回的间距应尽量大。

(3)油箱底部应有适当斜度，泄油口置于最低处，以便排油。 (4)注油器上应装滤网。

(5)油箱的箱壁应涂耐油防锈涂料。

3.7.2油箱容量

计算油箱的有效容量V可近似用液压泵单位时间内排出油液的体积确定。

V=KΣq 取K=6 Σq=0.0029 m3/s V=0.0174 m3

中：K为系数，低压系统取2～4，中、高压系统取5～7；Σq为同一油箱

供油的各液压泵流量总和。

3.8 滤油器的选择

选择滤油器的依据有以下几点：

(1)承载能力：按系统管路工作压力确定。

(2)过滤精度：按被保护元件的精度要求确定，选择时可参阅下表 (3)通流能力：按通过最大流量确定。

(4)阻力压降：应满足过滤材料强度与系数要求。

滤油器过滤精度的选择

系统 过滤精度(μm) 低压系统 70×105Pa系统 100×105Pa系统 140×105Pa系统 电液伺服系统 高精度伺服系统 2.5 5 10～15 安全阀溢流阀 15～25 25 流量控制阀 100～150 50 滑阀 节流孔 1/3最小间隙 1/7孔径(孔径小于1.8mm) 2.5～30 元件 过滤精度(μm) 3.9 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。

3.9.1回路压力损失验算

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处的局部损失三项。管道内的这两种损失可用有关公式估算；阀类元件处的局部损失则须从产品样本中查出。当通过阀类元件的实际流量q不是其公称流量qn时，它的实际压力损失p与其额定压力损失pn间将呈如下的近似关

系：

计算液压系统的回路压力损失时，不同的工作阶段要分开来汁算。回油路上的压须折力损失一般到进都算油路上去。计算时所得的总压力损失如果与计算液压元件时假定的压力损失相差大太，则应对设计进行必要的修改。

3.9.2发热温升验算

这项验算是用热平衡原理来对油液的温升值进行估计。单位时间内进入液压系统的热量Q(以W计)是液压泵输入功率Pl和液压执行元件有效功率

p0之差。假如这些热量全部由油箱散发出去，不考虑系统其它部分的散热效能，则油液温升的估算公式可以根据不同的条件分别从有关的手册中找出来。例如，当油箱三个边的尺寸比例在1：1：1到1：2：3之间、油面高度是油箱高度的80％且油箱通风情况良好时，油液温升T的计算式可以用单位时间内输入热量Q(w)和油箱有效容积V2(m3)近似地表示成 当验算出来的油液温升值超过允许数值时，系统中必须考虑设置适当的冷却器。油箱中油液允许的温升 T 随主机的不同而异：一般机床为

25—30℃，工程机械为35—40℃，等等。

体会与感受

毕业设计是在我们学完了大学的全部基础课，技术基础课以及所有专业课以后进行的，是对我们大学学习的一次对所学知识的检阅，一次工作能力的提高。也是我们在即将毕业之际对所学课程的一次深入的综合性的总

复习，更是一次理论联系实际的训练，对我们学习起到促进作用，，对我们的一生也起到很大的作用。

通过本次设计我液压系统的设计过程有了更加清楚的认识，对液压系统元件的选择、设计都有了更全面的了解。液压技术已经发展成熟，应用范围会越来越广。随着机械行业的发展，企业创新能力逐步提高，液压技术的优越性会日益突出。它对提高企业市场竞争力、改善落后的设计方式、提高产品质量、降低成本、缩短新产品的开发周期等均有显著效果。

在本次毕业设计中，我从指导老师杨老师身上学到了很多东西。杨老师认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。她无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的帮助，使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢杨老师耐心的辅导。

另外，在系统开发过程孟老师也给于我很大的帮助，帮助解决了不少的难点，使得系统能及时开发完成，还有同组的同学同样给与我不少帮助，这里一并表示感谢。

参考资料

1． 杨培元 朱富元 主编《液压系统设计简明手册》机械

工业出版社，2002 (宋小4号)

2． 张铁 编著《液压挖掘机结构原理及使用》石油大学

出版社，

3． 周士昌 主编《液压系统的设计图集》机械工业出版

社

4． 中国机械工业教育协会 组编《液压与气压传动》机

械工业出版社

5． 上海煤矿机械研究所 编《液压传动设计手册》上海人

民出版社

6． 全国拖拉机标准化技术委员会秘书处 中国一拖集团

有限公司 洛阳拖拉机研究所 编《拖拉机、柴油机、

设计标准手册》中国标准出版社

7. 中国机械工业教育协会 组编《液压与气压传动》

机械工业出版社 ISBN 7-111-08370-9

8. 《液压传动技术在工程机械行走驱动中的应用》

《机械设计与制造》 2006年10月 作者：刘敏 赵方 王慧 杨可森

9. 广播电视大学出版社《机械设计》

吴宗泽 主编 ISBN 7-304-01475-X

10． 雷天觉主编《新编液压工程手册》 北京：北京理

工大学出版社 1998

11． 雷天觉主编 《液压工程手册》 北京：机械工业出

版社 1990

12． 林建亚、何存兴主编《液压元件》 北京：机械工业

出版社 1998

13． 严金坤主编 《液压元件》 上海：上海交

通大学出版社 19

14．王春行主编 《液压伺服控制系统》第2版 北京：

机械工业出片社 19

15．郑洪生主编 《气压传动及控制》 第2版 北京：

机械工业出版社1988

16． 章宏甲、黄谊主编《液压传动》 北京：机械工

业出版社1998