液壓系統(tǒng)設(shè)計是主機設(shè)計的重要組成部分，設(shè)計時必須滿足主機工作循環(huán)所需的全部技術(shù)要求，且靜動態(tài)性能好、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、工作安全可靠、使用壽命長、經(jīng)濟性好及維護方便。液壓系統(tǒng)的設(shè)計還要與主機的總體設(shè)計(包括機械、電氣設(shè)計)綜合考慮，以保證整機性能優(yōu)良。

  液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟一般為:

  1)明確液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求，進行工況分析。

  2)確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)。

  3)擬定液壓系統(tǒng)原理圖。

  4)計算和選擇液壓元件。

  5)液壓系統(tǒng)的性能驗算。

  6)液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

  7)繪制正式工作圖，編寫技術(shù)文件，并提出電氣系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)書。

  上述設(shè)計步驟，只說明一般設(shè)計的過程和內(nèi)容，而不是固定統(tǒng)一的格式。上述步驟中各項工作內(nèi)容有時需交叉進行，對某些簡單的液壓系統(tǒng)，有些步驟可以合并對某些比較復(fù)雜的系統(tǒng)，需經(jīng)過多次反復(fù)才能完成。

  明確設(shè)計要求和進行工況分析

  一、明確設(shè)計要求

  設(shè)計液壓系統(tǒng)時，首先要明確主機對液壓系統(tǒng)所提出的要求，具體包括:

  (1)主機的動作要求 主機的動作要求是指主機的哪些動作要求用液壓傳動來實現(xiàn)，采用哪種類型的執(zhí)行元件，各執(zhí)行元件間的動作循環(huán)及其動作時間是否需要同步、互鎖等。

  (2)主機的性能要求 主機的性能要求是指主機對采用液壓傳動的各執(zhí)行機構(gòu)在力和運動方面的要求。各執(zhí)行機構(gòu)在各工作階段所需的力和速度的大小、調(diào)速范圍、速度的平穩(wěn)性、動作周期等方面都必須有明確的數(shù)據(jù)。對要求高精度、高生產(chǎn)率以及自動化程度高的主機，還要提出靜、動態(tài)性能指標(biāo)的要求。

  (3)主機的使用條件和工作環(huán)境 如環(huán)境溫度的變化范圍、作業(yè)場地情況、灰塵狀況等周圍有無易燃物質(zhì)和腐蝕氣體等，也應(yīng)加以注意。

  (4)其他要求 如液壓裝置在質(zhì)量、外形尺寸等方面的限制以及經(jīng)濟性、能耗方面的要求。

  二、進行工況分析

  液壓系統(tǒng)的工況分析就是分析設(shè)備在工作過程中，其執(zhí)行元件的負(fù)載和運動之間的變化規(guī)律、包括負(fù)載分析和運動分析。在此基礎(chǔ)上，繪制出負(fù)載循環(huán)圖和運動循環(huán)圖。

  1.負(fù)載分析及負(fù)載循環(huán)圖

  負(fù)載分析是指通過計算確定各液壓執(zhí)行元件的負(fù)載大小和方向，并分析各執(zhí)行元件運動過程中的振動沖擊及過載能力等狀況。

  作用在執(zhí)行元件上的負(fù)載有工作負(fù)載、摩擦阻力負(fù)載和慣性負(fù)載。工作負(fù)載取決于設(shè)備的工作性質(zhì)，有恒值負(fù)載與變值負(fù)載之分，也有阻力負(fù)載與超越負(fù)載之分。例如，液壓機在鐓粗、拉深等工藝過程中，其負(fù)載隨時間平穩(wěn)地增長而在擠壓、拉拔等工藝過程中，其負(fù)載幾乎不變。阻力負(fù)載是指阻止液壓缸運動的負(fù)載，而助長液壓缸運動的負(fù)載則為超越負(fù)載。如起貨機在提升重物時為阻力負(fù)載，重物下降時為超越負(fù)載。摩擦阻力負(fù)載是指液壓缸驅(qū)動工作機構(gòu)運動時所需克服的導(dǎo)軌或支承面上的摩擦阻力。慣性負(fù)載是指運動部件在起動和制動過程中的慣性力。各種摩擦阻力及慣性負(fù)載的計算可根據(jù)有關(guān)定律或查閱相關(guān)的設(shè)計手冊。

  對于負(fù)載變化規(guī)律復(fù)雜的系統(tǒng)必須畫出負(fù)載循環(huán)圖。不同工作目的的系統(tǒng)，負(fù)載分析的著重點不同例如，對于工程機械的作業(yè)機構(gòu)，著重點為重力在各個位置上的狀況，負(fù)載圖以位置為變量機床工作臺著重于負(fù)載與各工序的時間關(guān)系。

  圖18-1所示為某設(shè)備的負(fù)載循環(huán)圖(F-t圖)，圖中0~t1為起動過程，t1～t2為加速過程，t2～t3為恒速過程，t2～t3為制動過程。圖18-1清楚地表明了液壓缸在整個動作循環(huán)內(nèi)各負(fù)載(包括工作負(fù)載F。、慣性負(fù)載F、靜摩擦阻力負(fù)載Fe、或動摩擦阻力負(fù)載Fa、靜摩擦阻力負(fù)載Ffs或動摩擦阻力負(fù)載Ffd)的變化規(guī)律。圖中的最大負(fù)載值是初選液壓缸工作壓力和確定液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸的依據(jù)。

  2.運動分析及運動循環(huán)圖

  液壓系統(tǒng)的運動分析是指分析一臺設(shè)備按工藝要求，以怎樣的運動規(guī)律完成一個工作循環(huán)，并繪制位移與時間循環(huán)圖(s-t圖)、速度與時間循環(huán)圖(v-t圖)或速度與位移循環(huán)圖(v-s圖)。

  (1)位移循環(huán)圖 圖18-2所示是某液壓機主液壓缸的位移循環(huán)圖(s-t 圖)?？v坐標(biāo)s表示主液壓缸中活塞的位移，橫坐標(biāo)t表示活塞從起動到返回原位的時間，曲線斜率表示活塞的運動速度。該圖清楚地表明了該液壓機主液壓缸的工作循環(huán)分別由快速下行、減速下行、壓制、保壓、泄壓慢回和快速回程六個階段組成。

圖 18-1 負(fù)載循環(huán)圖(F-t圖)                                                       圖18-2 位移循環(huán)圖(s-t圖)