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液压系统设计是主机设计的重要组成部分，设计时必须满足主机工作循环所需的全部技术要求，且静动态性能好、效率高、结构简单、工作安全可靠、使用寿命长、经济性好及维护方便。液压系统的设计还要与主机的总体设计(包括机械、电气设计)综合考虑，以保证整机性能优良。

  液压系统的设计步骤一般为:

  1)明确液压系统的设计要求，进行工况分析。

  2)确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)液压系统的性能验算。

  6)液压装置的结构设计。

  7)绘制正式工作图，编写技术文件，并提出电气系统设计任务书。

  上述设计步骤，只说明一般设计的过程和内容，而不是固定统一的格式。上述步骤中各项工作内容有时需交叉进行，对某些简单的液压系统，有些步骤可以合并对某些比较复杂的系统，需经过多次反复才能完成。

  明确设计要求和进行工况分析

  一、明确设计要求

  设计液压系统时，首先要明确主机对液压系统所提出的要求，具体包括:

  (1)主机的动作要求 主机的动作要求是指主机的哪些动作要求用液压传动来实现，采用哪种类型的执行元件，各执行元件间的动作循环及其动作时间是否需要同步、互锁等。

  (2)主机的性能要求 主机的性能要求是指主机对采用液压传动的各执行机构在力和运动方面的要求。各执行机构在各工作阶段所需的力和速度的大小、调速范围、速度的平稳性、动作周期等方面都必须有明确的数据。对要求高精度、高生产率以及自动化程度高的主机，还要提出静、动态性能指标的要求。

  (3)主机的使用条件和工作环境 如环境温度的变化范围、作业场地情况、灰尘状况等周围有无易燃物质和腐蚀气体等，也应加以注意。

  (4)其他要求 如液压装置在质量、外形尺寸等方面的限制以及经济性、能耗方面的要求。

  二、进行工况分析

  液压系统的工况分析就是分析设备在工作过程中，其执行元件的负载和运动之间的变化规律、包括负载分析和运动分析。在此基础上，绘制出负载循环图和运动循环图。

  1.负载分析及负载循环图

  负载分析是指通过计算确定各液压执行元件的负载大小和方向，并分析各执行元件运动过程中的振动冲击及过载能力等状况。

  作用在执行元件上的负载有工作负载、摩擦阻力负载和惯性负载。工作负载取决于设备的工作性质，有恒值负载与变值负载之分，也有阻力负载与超越负载之分。例如，液压机在镦粗、拉深等工艺过程中，其负载随时间平稳地增长而在挤压、拉拔等工艺过程中，其负载几乎不变。阻力负载是指阻止液压缸运动的负载，而助长液压缸运动的负载则为超越负载。如起货机在提升重物时为阻力负载，重物下降时为超越负载。摩擦阻力负载是指液压缸驱动工作机构运动时所需克服的导轨或支承面上的摩擦阻力。惯性负载是指运动部件在起动和制动过程中的惯性力。各种摩擦阻力及惯性负载的计算可根据有关定律或查阅相关的设计手册。

  对于负载变化规律复杂的系统必须画出负载循环图。不同工作目的的系统，负载分析的着重点不同例如，对于工程机械的作业机构，着重点为重力在各个位置上的状况，负载图以位置为变量机床工作台着重于负载与各工序的时间关系。

  图18-1所示为某设备的负载循环图(F-t图)，图中0~t1为起动过程，t1～t2为加速过程，t2～t3为恒速过程，t2～t3为制动过程。图18-1清楚地表明了液压缸在整个动作循环内各负载(包括工作负载F。、惯性负载F、静摩擦阻力负载Fe、或动摩擦阻力负载Fa、静摩擦阻力负载Ffs或动摩擦阻力负载Ffd)的变化规律。图中的*大负载值是初选液压缸工作压力和确定液压缸结构尺寸的依据。

  2.运动分析及运动循环图

  液压系统的运动分析是指分析一台设备按工艺要求，以怎样的运动规律完成一个工作循环，并绘制位移与时间循环图(s-t图)、速度与时间循环图(v-t图)或速度与位移循环图(v-s图)。

  (1)位移循环图 图18-2所示是某液压机主液压缸的位移循环图(s-t 图)。纵坐标s表示主液压缸中活塞的位移，横坐标t表示活塞从起动到返回原位的时间，曲线斜率表示活塞的运动速度。该图清楚地表明了该液压机主液压缸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。

图 18-1 负载循环图(F-t图)                                                       图18-2 位移循环图(s-t图)

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