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續上文：
五、 液壓系統性能驗算
液壓系統初步設計是在某些估計參數情況下進行的，當各回路形式、液壓元件及聯接管路等完全確定后，針對實際情況對所設計的系統進行各項性能分析。對一般液壓傳動系統來說，主要是進一步確切地計算液壓回路各段壓力損失、容積損失及系統效率，壓力沖擊和發熱溫升等。根據分析計算發現問題，對某些不合理的設計要進行重新調整，或采取其他必要的措施。
5.1 液壓系統壓力損失
壓力損失包括管路的沿程損失△p1，管路的局部壓力損失△p2和閥類元件的局部損失△p3，總的壓力損失為：
△p=△p1+△p2+△p3 （32）
式中 l——管道的長度（m）；
d——管道內徑（m）；
υ——液流平均速度（m/s）；
ρ——液壓油密度（kg/m3）；
λ——沿程阻力系數； ζ——局部阻力系數。
λ、ζ的具體值可參考第2章有關內容。
式中: Qn——閥的額定流量（m3/s）；
Q——通過閥的實際流量（m3/s）；
△pn——閥的額定壓力損失（Pa）
（可從產品樣本中查到）。
對于泵到執行元件間的壓力損失，如果計算出的△p比選泵時估計的管路損失大得多時，應該重新調整泵及其他有關元件的規格尺寸等參數。
系統的調整壓力:pT≥p1+△p （36）
式中: pT——液壓泵的工作壓力或支路的調整壓力。
5.2 液壓系統的發熱溫升計算
5.2.1 計算液壓系統的發熱功率
液壓系統工作時，除執行元件驅動外載荷輸出有效功率外，其余功率損失全部轉化為熱量，使油溫升高。液壓系統的功率損失主要有以下幾種形式：
（1）液壓泵的功率損失式中:
Tt——工作循環周期（s）；
z——投入工作液壓泵的臺數；
Pri——液壓泵的輸入功率（W）；
ηPi——各臺液壓泵的總效率；
ti——第i臺泵工作時間（s）。
（2）液壓執行元件的功率損失
式中 M——液壓執行元件的數量；
Prj——液壓執行元件的輸入功率（W）；
ηj——液壓執行元件的效率；
tj——第j個執行元件工作時間（s）。
（3）溢流閥的功率損失
式中: py——溢流閥的調整壓力（Pa）；
Qy——經溢流閥流回油箱的流量（m3/s）。
（4）油液流經閥或管路的功率損失：
Ph4=△pQ （40）
式中:△p——通過閥或管路的壓力損失（Pa）；
Q——通過閥或管路的流量（m3/s）。
由以上各種損失構成了整個系統的功率損失，即液壓系統的發熱功率
Phr=Ph1+ Ph2+ Ph3+Ph4 （41）
式（41）適用于回路比較簡單的液壓系統，對于復雜系統，由于功率損失的環節太多，一一計算較麻煩，通常用下式計算液壓系統的發熱功率：
Phr=Pr-Pc （42）
式中Pr是液壓系統的總輸入功率，
PC是輸出的有效功率。
其中 Tt——工作周期（s）；
z、n、m——分別為液壓泵、液壓缸、液壓馬達的數量；
pi、Qi、ηPi——第i臺泵的實際輸出壓力、流量、效率；
ti——第i臺泵工作時間（s）；
TWj、ωj、tj——液壓馬達的外載轉矩、轉速、工作時間（N·m、rad/s、s）；
FWi、si——液壓缸外載荷及驅動此載荷的行程（N·m）。
5.2.2 計算液壓系統的散熱功率
液壓系統的散熱渠道主要是油箱表面，但如果系統外接管路較長，而且用式（41）計算發熱功率時，也應考慮管路表面散熱。
Phc=（K1A1+K2A2）△T （45）
式中 K1——油箱散熱系數，見表12；
K2——管路散熱系數，見表13；
A1、A2——分別為油箱、管道的散熱面積（m2）；
△T——油溫與環境溫度之差（℃）。
若系統達到熱平衡，則Phr=Phc，油溫不再升高，此時，最大溫差環境溫度為T0，則油溫T=T0+△T。如果計算出的油溫超過該液壓設備允許的最高油溫（各種機械允許油溫見表14），就要設法增大散熱面積，如果油箱的散熱面積不能加大，或加大一些也無濟于事時，需要裝設冷卻器。冷卻器的散熱面積 ：
式中: K——冷卻器的散熱系數，見本篇第8章液壓輔助元件有關散熱器的散熱系數；
△tm——平均溫升（℃），
T1、T2——液壓油入口和出口溫度；
t1、t2——冷卻水或風的入口和出口溫度。
5.2.3 根據系統的流量范圍計算油箱容量
5.3 計算液壓系統沖擊壓力
壓力沖擊是由于管道液流速度急劇改變而形成的。例如液壓執行元件在高速運動中突然停止，換向閥的迅速開啟和關閉，都會產生高于靜態值的沖擊壓力。它不僅伴隨產生振動和噪聲，而且會因過高的沖擊壓力而使管路、液壓元件遭到破壞。對系統影響較大的壓力沖擊常為以下兩種形式：
1）當迅速打開或關閉液流通路時，在系統中產生的沖擊壓力。
直接沖擊（即t＜τ）時，管道內壓力增大值
間接沖擊（即t＞τ）時，管道內壓力增大值
式中 ρ——液體密度（kg/m3）；
△υ——關閉或開啟液流通道前后管道內流速之差（m/s）；
t——關閉或打開液流通道的時間（s）；
τ= ——管道長度為l時，沖擊波往返所需的時間（s）；
——管道內液流中沖擊波的傳播速度（m/s）。
若不考慮粘性和管徑變化的影響，沖擊波在管內的傳播速度
式中 E0——液壓油的體積彈性模量；
（Pa），其推薦值為E0=700MPa；
δ、d——管道的壁厚和內徑（m）；
E——管道材料的彈性模量（Pa），
常用管道材料彈性模量：鋼E=2.1×1011Pa，紫銅E=1.18×1011Pa。
（2）急劇改變液壓缸運動速度時，由于液體及運動機構的慣性作用而引起的壓力沖擊，其壓力的增大值為：
式中 —液流第i段管道的長度（m）；
Ai—第i段管道的截面積（m2）；
A—液壓缸活塞面積（m2）；
M—與活塞連動的運動部件質量（kg）；
△υ—液壓缸的速度變化量（m/s）；
t—液壓缸速度變化△υ所需時間（s）。
計算出沖擊壓力后，此壓力與管道的靜態壓力之和即為此時管道的實際壓力。實際壓力若比初始設計壓力大得多時，要重新校核一下相應部件管道的強度及閥件的承壓能力，如不滿足，要重新調整。
六、設計液壓裝置，編制技術文件
6.1 液壓裝置總體布局
液壓系統總體布局有集中式、分散式。
集中式結構是將整個設備液壓系統的油源、控制閥部分獨立設置于主機之外或安裝在地下，組成液壓站。如冷軋機、鍛壓機、電弧爐等有強烈熱源和煙塵污染的冶金設備，一般都是采用集中供油方式。
分散式結構是把液壓系統中液壓泵、控制調節裝置分別安裝在設備上適當的地方。機床、工程機械等可移動式設備一般都采用這種結構。
本設計采用液壓裝置的集中式布局
6.2 液壓閥的配置形式
1）板式配置 板式配置是把板式液壓元件用螺釘固定在平板上，板上鉆有與閥口對應的孔，通過管接頭聯接油管而將各閥按系統圖接通。這種配置可根據需要靈活改變回路形式。液壓實驗臺等普遍采用這種配置。
2）集成式配置 目前液壓系統大多數都采用集成形式。它是將液壓閥件安裝在集成塊上，集成塊一方面起安裝底板作用，另一方面起內部油路作用。這種配置結構緊湊、安裝方便。
基于本設計液壓系統比較簡單，故采用板式配置。
6.3 集成塊設計
1）塊體結構 集成塊的材料一般為鑄鐵或鍛鋼，低壓固定設備可用鑄鐵，高壓強振場合要用鍛鋼。塊體加工成正方體或長方體。
對于較簡單的液壓系統，其閥件較少，可安裝在同一個集成塊上。如果液壓系統復雜，控制閥較多，就要采取多個集成塊疊積的形式。
相互疊積的集成塊，上下面一般為疊積接合面，鉆有公共壓力油孔P，公用回油孔T，泄漏油孔L和4個用以疊積緊固的螺栓孔。
P孔，液壓泵輸出的壓力油經調壓后進入公用壓力油孔P，作為供給各單元回路壓力油的公用油源。
T孔，各單元回路的回油均通到公用回油孔T，流回到油箱。
L孔，各液壓閥的泄漏油，統一通過公用泄漏油孔流回油箱。
集成塊的其余四個表面，一般后面接通液壓執行元件的油管，另三個面用以安裝液壓閥。塊體內部按系統圖的要求，鉆有溝通各閥的孔道。
2）集成塊結構尺寸的確定 外形尺寸要求滿足閥件的安裝，孔道布置及其他工藝要求。為減少工藝孔，縮短孔道長度，閥的安裝位置要仔細考慮，使相通油孔盡量在同一水平面或是同一豎直面上。對于復雜的液壓系統，需要多個集成塊疊積時，一定要保證三個公用油孔的坐標相同，使之疊積起來后形成三個主通道。
各通油孔的內徑要滿足允許流速的要求，具體參照本章4.4節確定孔徑。
一般來說，與閥直接相通的孔徑應等于所裝閥的油孔通徑。
油孔之間的壁厚δ不能太小，一方面防止使用過程中，由于油的壓力而擊穿，另一方面避免加工時，因油孔的偏斜而誤通。對于中低壓系統，δ不得小于5mm，高壓系統應更大些。
采取的液壓塊的基本尺寸為：長、寬、高分別為434mm、113mm、100mm
6.4 繪制正式工作圖，編寫技術文件
液壓系統完全確定后，要正規地繪出液壓系統圖。除用元件圖形符號表示的原理圖外，還包括動作循環表和元件的規格型號表。圖中各元件一般按系統停止位置表示，如特殊需要，也可以按某時刻運動狀態畫出，但要加以說明。
裝配圖包括泵站裝配圖，管路布置圖，操縱機構裝配圖，電氣系統圖等。
技術文件包括設計任務書、設計說明書和設備的使用、維護說明書等。
七、進行工況分析、確定液壓系統的主要參數
式中: g——重力加速度；g=9.81m/s2；
△υ——速度變化量（m/s）；
繪制液壓系統工況圖：
工況圖包括壓力循環圖、流量循環圖和功率循環圖。它們是調整系統參數、選擇液壓泵、閥等元件的依據。
1）壓力循環圖——（p-t）圖 通過最后確定的液壓執行元件的結構尺寸，再根據實際載荷的大小，倒求出液壓執行元件在其動作循環各階段的工作壓力，然后把它們繪制成（p-t）圖。
2）流量循環圖——（Q-t）圖 根據已確定的液壓缸有效工作面積或液壓馬達的排量，結合其運動速度算出它在工作循環中每一階段的實際流量，把它繪制成（Q-t）圖。若系統中有多個液壓執行元件同時工作，要把各自的流量圖疊加起來繪出總的流量循環圖。
3）功率循環圖——（P-t）圖 繪出壓力循環圖和總流量循環圖后，根據P=pQ，即可繪出系統的功率循環圖。
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