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如何設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路?
來源：www.e-match.com.cn 發(fā)布時(shí)間：2023/9/28 16:17:01
一、設(shè)計(jì)步驟。
液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟沒有嚴(yán)格的順序，每一步都要互相穿插。一般來說，設(shè)計(jì)要求明確后，大致按照以下步驟進(jìn)行。 1、確定液壓執(zhí)行元件的形式;2、分析工作條件，確定系統(tǒng)的主要參數(shù);3、制定基本方案，制定液壓系統(tǒng)原理圖。4、液壓元件的選擇。5、是液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算。6、繪制工作圖，編制技術(shù)文件。
二、明確設(shè)計(jì)要求。
液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟沒有嚴(yán)格的順序，每一步都要互相穿插。一般來說，設(shè)計(jì)要求明確后，大致按照以下步驟進(jìn)行。
1、確定液壓執(zhí)行元件的形式;2、分析工作條件，確定系統(tǒng)的主要參數(shù);3、制定基本方案，制定液壓系統(tǒng)原理圖。4、液壓元件的選擇。5、是液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算。6、繪制工作圖，編制技術(shù)文件。7、防塵、防爆、防寒、噪音、安全可靠性要求。8、對(duì)效率和成本的要求。
三、制定基本計(jì)劃。
1、制定調(diào)速計(jì)劃。液壓執(zhí)行器確定后，其運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度的控制是制定液壓電路的核心問題。
方向控制由換向閥或邏輯控制單元實(shí)現(xiàn)。對(duì)于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多數(shù)都是通過換向閥的有機(jī)組合來實(shí)現(xiàn)所需的動(dòng)作。對(duì)于高壓大流量的液壓系統(tǒng)，現(xiàn)在大多采用插入閥和先導(dǎo)控制閥的邏輯組合。
速度控制通過改變液壓執(zhí)行元件的輸入或輸出流量或使用密封空間的體積變化來實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)的調(diào)節(jié)方法包括節(jié)流調(diào)節(jié)速 一般采用定量泵供油，通過流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來調(diào)節(jié)速度。這種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡單，因?yàn)樵撓到y(tǒng)必須使用閃流閥，所以效率低，熱值大，多用于功率小的場合。
容積調(diào)速是通過改變液壓泵或液壓馬達(dá)的排量來達(dá)到調(diào)速的目的。其優(yōu)點(diǎn)是無溢流損失和節(jié)流損失，效率高。但是，為了散熱和補(bǔ)充泄漏，需要輔助泵。該調(diào)速方式適用于功率大、運(yùn)動(dòng)速度高的液壓系統(tǒng)。
容積節(jié)流調(diào)速一般由變量泵供油，通過流量控制閥調(diào)節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量，使其供油量適應(yīng)所需油量。這種調(diào)速回路效率高，速度穩(wěn)定性好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
節(jié)流調(diào)速有三種形式:進(jìn)油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流。進(jìn)油節(jié)流啟動(dòng)沖擊小，回油節(jié)流常用于負(fù)載場合，旁路節(jié)流多用于高速調(diào)速電路。調(diào)速方案一旦確定，電路的循環(huán)形式就會(huì)確定。
節(jié)流調(diào)速一般采用開放循環(huán)形式。在開放系統(tǒng)中，液壓泵從油箱吸油，壓力油通過系統(tǒng)釋放能量后排回油箱。開放回路結(jié)構(gòu)簡單，散熱性好，但油箱體積大，容易混入空氣。
體積調(diào)速多采用封閉循環(huán)形式。在封閉系統(tǒng)中，液壓泵的吸油口與執(zhí)行元件的排油口直接連接，形成封閉的循環(huán)電路。結(jié)構(gòu)緊湊，但散熱條件差。
2、制定壓力控制計(jì)劃。
液壓執(zhí)行元件工作時(shí)，要求系統(tǒng)保持一定的工作壓力或在一定的壓力范圍內(nèi)工作，有些還需要多級(jí)或無級(jí)連續(xù)調(diào)節(jié)壓力。一般來說，在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，定量泵通常用于供油，溢流閥用于調(diào)節(jié)所需的壓力并保持恒定。在體積調(diào)速系統(tǒng)中，變量泵用于供油，安全閥用于安全保護(hù)。
在一些液壓系統(tǒng)中，有時(shí)需要低流量的高壓油。此時(shí)，可以考慮使用增壓回路獲得高壓，而不是單獨(dú)設(shè)置高壓泵。當(dāng)液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)中不需要供油一段時(shí)間并且不方便停止泵時(shí)，應(yīng)考慮選擇卸載回路。
在系統(tǒng)的某個(gè)部分，當(dāng)工作壓力低于主油源壓力時(shí)，應(yīng)考慮使用減壓回路來獲得所需的工作壓力。
3、制定順序動(dòng)作過程。
本體各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的順序動(dòng)作，根據(jù)設(shè)備類型的不同，有按固定程序運(yùn)行的，也有隨機(jī)的，也有人為的。工程機(jī)械的操作機(jī)構(gòu)多為手動(dòng)，一般由手動(dòng)多路換向閥控制。加工機(jī)械各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的順序動(dòng)作多采用行程控制，工作部件移動(dòng)到一定位置時(shí)，通過電氣行程開關(guān)向電磁鐵發(fā)出電信號(hào)，推動(dòng)電磁閥或直接壓下行程閥控制連續(xù)動(dòng)作。行程開關(guān)安裝方便，行程閥需要連接相應(yīng)的回路，因此僅適用于管道連接方便的情況。
此外還有時(shí)間控制，壓力控制等。比如液壓泵無負(fù)荷啟動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，延遲繼電器發(fā)出電信號(hào)關(guān)閉卸載閥，確立正常的工作壓力。壓力控制多用于帶有液壓夾具的機(jī)床、擠出機(jī)壓力機(jī)等。某執(zhí)行元件完成預(yù)定動(dòng)作時(shí)，電路中的壓力達(dá)到一定值，通過壓力繼電器發(fā)出電信號(hào)或打開順序閥使壓力油通過，啟動(dòng)下一個(gè)動(dòng)作。
4、液壓動(dòng)力源的選擇。
液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)一般由定量泵供油。在沒有其他輔助油源的情況下，液壓泵的供油量大于系統(tǒng)的需油量。多余的油通過溢流閥流回油箱，溢流閥同時(shí)控制和穩(wěn)定油源壓力。大多數(shù)容積調(diào)速系統(tǒng)由變量泵供油，安全閥限制系統(tǒng)的最高壓力。
為了節(jié)約能源，提高效率，液壓泵的供油量應(yīng)盡可能與系統(tǒng)所需的流量相匹配。對(duì)于系統(tǒng)在工作循環(huán)的各個(gè)階段所需的油量差異較大的情況，一般采用多泵供油或變量泵供油。對(duì)于長期所需流量較小的情況，可以增加蓄能器作為輔助油源。
在液壓源中，油液凈化裝置是必不可少的。普通泵入口應(yīng)配有粗濾器，進(jìn)入系統(tǒng)的油液應(yīng)根據(jù)被保護(hù)元件的要求，再經(jīng)相應(yīng)的精濾器過濾。為了防止系統(tǒng)中的雜質(zhì)流回油箱，可以在回油路上設(shè)置磁濾器或其它過濾器。針對(duì)液壓設(shè)備所處的環(huán)境和溫升要求，還應(yīng)考慮加熱、冷卻等措施。
四、繪制液壓系統(tǒng)圖。
整個(gè)機(jī)器的液壓系統(tǒng)圖由擬定的控制電路和液壓源組合而成。當(dāng)每個(gè)電路相互組合時(shí)，應(yīng)去除重復(fù)多余的部件，以便系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。注意各部件之間的聯(lián)鎖關(guān)系，避免誤操作。應(yīng)盡可能減少能量損失。為了提高系統(tǒng)的工作效率，方便液壓系統(tǒng)的維護(hù)和監(jiān)控，系統(tǒng)的主要部分應(yīng)安裝必要的檢測部件(如壓力表、溫度計(jì)等)。
大型設(shè)備的關(guān)鍵部件應(yīng)附有設(shè)備零件，以便在事故發(fā)生時(shí)能夠快速更換，并確保主要連續(xù)工作。每個(gè)液壓元件應(yīng)盡可能采用國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)件，并應(yīng)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的液壓元件功能符號(hào)的正常位置繪制圖紙。自行設(shè)計(jì)的非標(biāo)準(zhǔn)元件可以用結(jié)構(gòu)原理圖來繪制。
液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟沒有嚴(yán)格的順序，每一步都要互相穿插。一般來說，設(shè)計(jì)要求明確后，大致按照以下步驟進(jìn)行。 1、確定液壓執(zhí)行元件的形式;2、分析工作條件，確定系統(tǒng)的主要參數(shù);3、制定基本方案，制定液壓系統(tǒng)原理圖。4、液壓元件的選擇。5、是液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算。6、繪制工作圖，編制技術(shù)文件。
二、明確設(shè)計(jì)要求。
液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟沒有嚴(yán)格的順序，每一步都要互相穿插。一般來說，設(shè)計(jì)要求明確后，大致按照以下步驟進(jìn)行。
1、確定液壓執(zhí)行元件的形式;2、分析工作條件，確定系統(tǒng)的主要參數(shù);3、制定基本方案，制定液壓系統(tǒng)原理圖。4、液壓元件的選擇。5、是液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算。6、繪制工作圖，編制技術(shù)文件。7、防塵、防爆、防寒、噪音、安全可靠性要求。8、對(duì)效率和成本的要求。
三、制定基本計(jì)劃。
1、制定調(diào)速計(jì)劃。液壓執(zhí)行器確定后，其運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度的控制是制定液壓電路的核心問題。
方向控制由換向閥或邏輯控制單元實(shí)現(xiàn)。對(duì)于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多數(shù)都是通過換向閥的有機(jī)組合來實(shí)現(xiàn)所需的動(dòng)作。對(duì)于高壓大流量的液壓系統(tǒng)，現(xiàn)在大多采用插入閥和先導(dǎo)控制閥的邏輯組合。
速度控制通過改變液壓執(zhí)行元件的輸入或輸出流量或使用密封空間的體積變化來實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)的調(diào)節(jié)方法包括節(jié)流調(diào)節(jié)速 一般采用定量泵供油，通過流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來調(diào)節(jié)速度。這種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡單，因?yàn)樵撓到y(tǒng)必須使用閃流閥，所以效率低，熱值大，多用于功率小的場合。
容積調(diào)速是通過改變液壓泵或液壓馬達(dá)的排量來達(dá)到調(diào)速的目的。其優(yōu)點(diǎn)是無溢流損失和節(jié)流損失，效率高。但是，為了散熱和補(bǔ)充泄漏，需要輔助泵。該調(diào)速方式適用于功率大、運(yùn)動(dòng)速度高的液壓系統(tǒng)。
容積節(jié)流調(diào)速一般由變量泵供油，通過流量控制閥調(diào)節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量，使其供油量適應(yīng)所需油量。這種調(diào)速回路效率高，速度穩(wěn)定性好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
節(jié)流調(diào)速有三種形式:進(jìn)油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流。進(jìn)油節(jié)流啟動(dòng)沖擊小，回油節(jié)流常用于負(fù)載場合，旁路節(jié)流多用于高速調(diào)速電路。調(diào)速方案一旦確定，電路的循環(huán)形式就會(huì)確定。
節(jié)流調(diào)速一般采用開放循環(huán)形式。在開放系統(tǒng)中，液壓泵從油箱吸油，壓力油通過系統(tǒng)釋放能量后排回油箱。開放回路結(jié)構(gòu)簡單，散熱性好，但油箱體積大，容易混入空氣。
體積調(diào)速多采用封閉循環(huán)形式。在封閉系統(tǒng)中，液壓泵的吸油口與執(zhí)行元件的排油口直接連接，形成封閉的循環(huán)電路。結(jié)構(gòu)緊湊，但散熱條件差。
2、制定壓力控制計(jì)劃。
液壓執(zhí)行元件工作時(shí)，要求系統(tǒng)保持一定的工作壓力或在一定的壓力范圍內(nèi)工作，有些還需要多級(jí)或無級(jí)連續(xù)調(diào)節(jié)壓力。一般來說，在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，定量泵通常用于供油，溢流閥用于調(diào)節(jié)所需的壓力并保持恒定。在體積調(diào)速系統(tǒng)中，變量泵用于供油，安全閥用于安全保護(hù)。
在一些液壓系統(tǒng)中，有時(shí)需要低流量的高壓油。此時(shí)，可以考慮使用增壓回路獲得高壓，而不是單獨(dú)設(shè)置高壓泵。當(dāng)液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)中不需要供油一段時(shí)間并且不方便停止泵時(shí)，應(yīng)考慮選擇卸載回路。
在系統(tǒng)的某個(gè)部分，當(dāng)工作壓力低于主油源壓力時(shí)，應(yīng)考慮使用減壓回路來獲得所需的工作壓力。
3、制定順序動(dòng)作過程。
本體各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的順序動(dòng)作，根據(jù)設(shè)備類型的不同，有按固定程序運(yùn)行的，也有隨機(jī)的，也有人為的。工程機(jī)械的操作機(jī)構(gòu)多為手動(dòng)，一般由手動(dòng)多路換向閥控制。加工機(jī)械各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的順序動(dòng)作多采用行程控制，工作部件移動(dòng)到一定位置時(shí)，通過電氣行程開關(guān)向電磁鐵發(fā)出電信號(hào)，推動(dòng)電磁閥或直接壓下行程閥控制連續(xù)動(dòng)作。行程開關(guān)安裝方便，行程閥需要連接相應(yīng)的回路，因此僅適用于管道連接方便的情況。
此外還有時(shí)間控制，壓力控制等。比如液壓泵無負(fù)荷啟動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，延遲繼電器發(fā)出電信號(hào)關(guān)閉卸載閥，確立正常的工作壓力。壓力控制多用于帶有液壓夾具的機(jī)床、擠出機(jī)壓力機(jī)等。某執(zhí)行元件完成預(yù)定動(dòng)作時(shí)，電路中的壓力達(dá)到一定值，通過壓力繼電器發(fā)出電信號(hào)或打開順序閥使壓力油通過，啟動(dòng)下一個(gè)動(dòng)作。
4、液壓動(dòng)力源的選擇。
液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)一般由定量泵供油。在沒有其他輔助油源的情況下，液壓泵的供油量大于系統(tǒng)的需油量。多余的油通過溢流閥流回油箱，溢流閥同時(shí)控制和穩(wěn)定油源壓力。大多數(shù)容積調(diào)速系統(tǒng)由變量泵供油，安全閥限制系統(tǒng)的最高壓力。
為了節(jié)約能源，提高效率，液壓泵的供油量應(yīng)盡可能與系統(tǒng)所需的流量相匹配。對(duì)于系統(tǒng)在工作循環(huán)的各個(gè)階段所需的油量差異較大的情況，一般采用多泵供油或變量泵供油。對(duì)于長期所需流量較小的情況，可以增加蓄能器作為輔助油源。
在液壓源中，油液凈化裝置是必不可少的。普通泵入口應(yīng)配有粗濾器，進(jìn)入系統(tǒng)的油液應(yīng)根據(jù)被保護(hù)元件的要求，再經(jīng)相應(yīng)的精濾器過濾。為了防止系統(tǒng)中的雜質(zhì)流回油箱，可以在回油路上設(shè)置磁濾器或其它過濾器。針對(duì)液壓設(shè)備所處的環(huán)境和溫升要求，還應(yīng)考慮加熱、冷卻等措施。
四、繪制液壓系統(tǒng)圖。
整個(gè)機(jī)器的液壓系統(tǒng)圖由擬定的控制電路和液壓源組合而成。當(dāng)每個(gè)電路相互組合時(shí)，應(yīng)去除重復(fù)多余的部件，以便系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。注意各部件之間的聯(lián)鎖關(guān)系，避免誤操作。應(yīng)盡可能減少能量損失。為了提高系統(tǒng)的工作效率，方便液壓系統(tǒng)的維護(hù)和監(jiān)控，系統(tǒng)的主要部分應(yīng)安裝必要的檢測部件(如壓力表、溫度計(jì)等)。
大型設(shè)備的關(guān)鍵部件應(yīng)附有設(shè)備零件，以便在事故發(fā)生時(shí)能夠快速更換，并確保主要連續(xù)工作。每個(gè)液壓元件應(yīng)盡可能采用國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)件，并應(yīng)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的液壓元件功能符號(hào)的正常位置繪制圖紙。自行設(shè)計(jì)的非標(biāo)準(zhǔn)元件可以用結(jié)構(gòu)原理圖來繪制。
