q?Vn
式中：V—液压马达排量(m3／r)；
n—液压马达的转速(r／s)。
2.2.5 绘制液压系统工况图
工况图包括压力循环图、流量循环图和功率循环图。它们是调整系统参数、选择液压泵、阀等元件的依据。
1)压力循环图—(p—t)图 通过最后确定的液压执行元件的结构尺寸，再根据实际载荷的大小，倒求出液压执行元件在其动作循环各阶段的工作压力，然后把它们绘制成 (p—t)图。
2)流量循环图—(q—t)图 根据已确定的液压缸有效工作面积或液压马达的排量，结合其运动速度算出它在工作循环小每—阶段的实际流量，把它绘制成(q—t)图。若系统有多个液压执行元件同时工作，要把各自的流量图叠加起来绘出总的流量循环图。
3)功率循环图——(P—t)图绘出压力循环图和总流量循环图后，根据P?pq，即可绘出系统的功率循环图。
2.3 制定基本方案和绘制液压系统图 2.3.1 制定基本方案
液压执行元件确定之后，其运动方向和运动速度的控制是拟定液压回路的核心问题：
方向控制用换向阀或逻辑控制单元来实现。对于一般中小流量的液压系统，大多通过换向阀的有机组合实现所要求的动作。对高压大流量的液压系统，现多采用插装阀与先导控制阀的逻辑组合来实现。
（1）制定调速控制方案
速度控制通过改变液压执行元件输入或输出的流量或者利用密封空间的容积变化来实现。相应的调速方式有节流调速、容积调速以及二者的结合——容积节流调速。
节流调速一般采用定量泵供油，用流量控制阀改变输入或输出液压执行元件的流量来调节速度。此种调速方式结构简单，由于这种系统必须用溢流阀，故效率低，发热量大，多用于功率不大的场合。
容积调速是靠改变液压泵或液压马达的排量来达到调速的目的。其优点是没有溢流损失和节流损失，效率较高。但为了散热和补充泄漏，需要有辅助泵。此种调速方式适用于功率大、运动速度高的液压系统。
容积节流调速一般是用变量泵供油，用流量控制阀调节输入或输出液压执行元件的流量，并使其供油量与需油量相适应。此种调速回路效率也较高，速度稳定性较好，但其结构比较复杂。
节流调速又分别有进油节流、回油节流和旁路节流三种形式。进油节流起动冲击较小，回油节流常用于有负载荷的场合，旁路节流多用于高速。
调速回路一经确定，回路的循环形式也就随之确定了。
节流调速一般采用开式循环形式。在开式系统中，液压泵从油箱吸油，压力油流经系统释放能量后，再排回油箱。开式回路结构简单，散热性好，但油箱体积大，容易混入空气。
容积调速大多采用闭式循环形式，闭式系统中，液压泵的吸油口直接与执行元件的排油口相通、形成一个封闭的循环回赂。其结构紧凑，但散热条件差。
（2）制定压力控制方案
液压执行元件工作时，要求系统保持一定的工作压力或在一定压力范围内工作，也有的需要多级或无级连续地调节压力。一般在节流调速系统中，通常由定量泵供油，用溢流阀调节所需压力并保持但定。在容积调速系统中，用变量泵供油。用安全阀起安全保护作用。
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在有些液压系统中，有时需要流量不大的高压油，这时可考虑用增压回路得到高压，而不用单设高压泵，液压执行元件在丁作循环中，某段时间不需要供油，而又不便停泵的情况下，需考虑选择卸荷回路。
在系统的某个局部，工作压力需低于主油源压力时，要考虑采用减压回路来获得所需的工作压力。
（3）制定顺序动作方案
主机各执行机构的顺序动作，根据设备类型不同，有的按固定程序远行，有的则是随机的或人为的。工程机械的操纵机构多为手动，一般用手动的多路换向阀控制。加工机械的各执行机构的顺序动作多采用行程控制，当工作部件移动到—定位胃时，通过电气行程开关发出电信号给电磁铁推动电磁阀或直接压下行程阀来控制接续的动作。行程开关安装比较方便，而用行程阀需连接相应的油路，因此只适用于管路联接比较方便的场合。
另外还有时间控制、压力控制等。例如液压泵无载启动，经过一段时间，当泵正常运转后，延时继电器发出电信号使卸荷阀关闭，建立起正常的工作压力。压力控制多用在带有液压夹具的机床，挤压机压力机等场合。当某一执行元件完成预定动作时，回路中的压力达到一定的数值，通过压力继电器发出电信号或打开顺序阀使压力油通过，来启动下—个动作。 （4）选择液压动力源
液压源的核心是液压泵。节流调速系统一般用定量泵供油，在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供油量要大于系统的需油量，多余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。容积凋速系统多数是用变量泵供油，用安全阀限定系统的最高压力。
为节省能源提高效率，液压泵的供油量要尽量与系统所需流量相匹配。对在工作循环各阶段中系统所需油量相差较大的情况，一般采用多泵供油或变量泵供油。对长时间所需流量较小的情况，可增设蓄能器做辅助油源。
油液的净化装置是液压源中不可缺少的。一般泵的入口要装有粗过滤器，进入系统的油液根据被保护元件的要求，通过相应的精过滤器再次过滤。为防止系统中杂质流回油箱，可在回油路上设置磁性过滤器或其他型式的过滤器。根据液压设备所处环境及村温升的要求，还要考虑加热、冷却等措施。
2.3.2 绘制液压系统图
整机的液压系统图由拟定好的控制回路及液压源组合而成。各回路相互组合时要去掉重复多余的元件，力求系统结构简单。注意各元件间的联锁关系，避免误动作发生。要尽量减少能量损失环节。提高系统的工作效率。
为便于液压系统的维护和监测，在系统中的主要路段要增设必要的检测元件(如压力表、温度计等)。
大型设备的关键部位，要附设备用件，以便意外事件发生时能迅速更换，保证主机连续工作。 各液压元件尽量采用国产标准件，在图中要按国家标准规定的液压元件职能符号的常态位置绘制。对于自行设计的非标准元件可用结构原理图绘制。
系统图中应注明各液压执行元件的名称和动作，注明各液压元件的序号以及各电磁铁的代号，并附有电磁铁、行程阀及其他控制元件的动作表。
2.4 液压元件的选择与专用件设计 2.4.1液压泵的选择
（1）确定液压泵的最大工作压力pP
pP?p1???p
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式中： p1—液压缸或液压马达最大工作压力；
??p—从液压泵出口到液压缸或液压马达入口之间总的管路损失。??p的准确计算要待元
件选定并给出管路图时才能进行，初算时可按经验数据选取：管路简单、流量不大的，取
??p?(0.2~0.5)MPa；管路复杂，进口有调速阀的，取??p?(0.5~1.5)MPa。
（2）确定液压泵的流量qp
多液压缸或液压马达同时工作时，液压泵的输出流量应为
qp?kl?qmax
式中：kl—系统泄漏系数，一般取kl=1.1~1.3，大流量取大值，小流量取小值；
?qmax—同时动作的液压缸或液压马达的最大总流量。可从（q—t）图上查得。对于在工作
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过程中用节流调速的系统还须加上溢流阀的最小溢流量，一般取0.5×10m／s。
系统使用蓄能器作辅助动力源时
qp??Vtkl
i?1Ttz式中： Tt—液压设备工作周期(s)；
Vt—每—个液压缸或液压马达在工作周期中的总耗油量(m3)；
z—液压缸或液压马达的个数。
（3）选择液压泵的规格型号
根据以上求得的pP和qp值，按系统中拟定的液压泵的形式，从产品样本或手册中选择相应的液压泵。为使液压泵有一定的压力储备，所选泵的额定压力一般要比最大工作压力大25％~60％。
（4）选择驱动液压泵的电动机
1）在工作循环中，如果液压泵的压力和流量比较恒定，即(p—t)、（q—t）图变化较平缓，则 P?ppqp?p
式中：pp—液压泵的最大工作压力(Pa)；
qp—液压泵的流量(m3／s)；
?p—液压泵的总效率，参考表2.4—1选择。
表2.4-1 液压泵的总效率
液压泵类型 总效率
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齿轮泵 0.60~0.70 螺杆泵 0.65~0.80 叶片泵 0.60~0.75 柱塞泵 0.80~0.85
2）限压式变量叶片泵的驱动功率，可按流量特性曲线拐点处的流量、压力值计算。一般情况下，可取pp?0.8pmax，qp?qn。 则 P?0.8pmaxqn?p
式中：pmax—液压泵的最大工作压力(Pa)； qn——液压泵的额定流量(m3／s)。
3）在工作循环中，如果液压泵的流量和压力变化较大，即(q—t)、(p—t)曲线起伏变化较大。则须分别计其出各个动作阶段内所需功率。驱动功率取其平均功率
Pcp?P12t1?P22t2???Pn2tn
t1?t2???tn式中：t1、t2、?tn—一个循环小每—动作阶段内所需的时间(s)；
P1、P2、?Pn—一个循环中每—功作阶段内所需的功率(W)。
在选择电动机时，应将求得的Pcp值与各工作阶段的最大功率值比较，若最大功率符合电动机短时超载25％的范围，则按平均功率选择电动机；否则应按最大功率选择电动机。
应该指出，确定液压泵的原动机时，一定要同时考虑功率和转速两个因素。对电动机来说，除电动机功率满足泵的需要外，电动机的同步转速不应高出泵的额定转速。例如，泵的额定转速为1 000r/min，则电动机的同步转速亦应为1 000r/min，当然，若选择同步转速为750r/min的电动机，并且泵的流量能满足系统需要时是可以的。同理，对内燃机来说．也不要使泵的实际转速高于其额定转速。
2.4.2液压阀的选择
（1）阀的规格
根据系统的工作压力和实际通过该阀的最大流量，选择有定型产品的阀件。溢流阀按液压泵的最大流量选取；选择节流阀和调速阀时，要考虑最小稳定流量应满足执行机构最低稳定速度的要求。 控制阀的流量一般要选得比实际通过的流量大一些，必要时也允许有20％以内的短时间过流量。
（2）阀的型式
按安装和操作方式选择。
2.4.3 辅助元件的选择 （1）蓄能器的选择
在液压系统中，蓄能器的作用是用来储存压力能，也用于减小液压冲击和吸收压力脉动。在 选择时可根据蓄能器在液压系统中所起作用，相应地确定其容量；具体可参阅教材《液压与气压传动》第6章液压与气压传动辅助元件章节内容和相关手册。 （2）过滤器的选译
过滤器是保持工作介质清洁，使系统正常工作所不可缺少的辅助元件。过滤器应根据其在系统中所处部位及所保护元件对工作介质的过滤精度要求、工作压力、过流能力及其它性能要求而定，通常应注意以下几点：
1）其过滤精度要满足被保护元件或系统对工作介质清洁度的要求；
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2）过流能力应大于或等于实际通过的流量的2倍； 3）过滤器的耐压应大于其安装部位的系统压力；
4）适用的场合一般按产品样本上的说明。 （3）油箱的设计
液压系统中油箱的作用是：储油，保证供给系统充分的油液；散热．液压系统中由于能量损失所转换的热量大部分由油箱表面散选；沉淀油中的杂质；分离油中的气泡，净化油液。在油箱的设计中具体可参阅《液压与气压传动》第6章液压与气压传动辅助元件章节内容和相关手册。 （4）冷却器的选择
液压系统如果依靠自然冷却不能保证油温维持在限定的最高温度之下，就需装设冷却器进行强制冷却。
冷却器有水冷和风冷两种。对冷却器的选择主要是根据其热交换量来确定其散热面积及其所需的冷却介质量。具体可参阅《液压与气压传动》第6章液压与气压传动辅助元件章节内容和相关手册。
（5）加热器的选择
环境温度过低，使油温低于正常工作温度的下限，则须安装加热器。具体加热方法有蒸汽加热、电加热、管道加热。通常采用电加热器。
使用电加热器时．单个加热器的容量不能选得太大；如功率不够，可多装几个加热器，且加热管部分应全部浸入油中。
根据油的温升和加热时间及有关参数可计算出加热器的发热功率，然后求出所需电加热器的功率。具体可参阅《液压与气压传动》第6章液压与气压传动辅助元件章节内容和相关手册。
（6）选择的管件
管件包括油管和管接头。管件选择是否恰当，直接关系到系统能否正常工作和能量损失的大小，一般从强度和允许流速两个方面考虑。
液压传动系统中所用的油管，主要有钢管、紫铜管、钢丝编织或缠绕橡胶软管、尼龙管和塑料管等。油管的规格尺寸大多由所连接的液压元件接口处尺寸决定，只有对一些重要的管道才验算其内径和壁厚。
1）管道内径计算 d?4q ?v式中：q——通过管道内的流量(m3／s)；
v—管内允许流速(m/s)，见表2.4.2。
表2.4-2 允许流速推荐值 管道类型 液压泵吸油管 液压系统压油管 液压系统回油管道 计算出内径d后，按标准系列选取相应的管子。 2）管道壁厚?的计算 ??推荐流速（m/s） 0.5~1.5，一般取1以下 3~6，压力高，管道短，粘度小取大值 1.5~2.6 pd 2[?]式中： p—管道内最高工作压力(Pa)； d—管道内径(m)：
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