液压系统设计：机械动力传递的 “柔性方案”
液压系统借助液体压力能实现动力传递，具有功率密度大、动作平稳、易于实现无级调速等优势，在工程机械、机床、船舶等领域应用广泛。设计一套可靠的液压系统，需从工作压力确定、核心元件选型、液压油选择及系统防护四个方面入手。
工作压力的确定是液压系统设计的基础，需根据负载大小精确计算。例如，在液压千斤顶设计中，若需顶起 50kN 的重物，活塞有效面积为 0.01m²，根据压力公式 p=F/A（p 为压力，F 为负载，A 为有效面积），可算出系统工作压力需达到 5MPa；而在挖掘机的铲斗驱动系统中，因负载可达数百千牛，系统工作压力通常需设定在 20-30MPa。需注意的是，工作压力并非越高越好，过高会增加元件损耗和泄漏风险，一般中低压系统（2.5-16MPa）适用于普通设备，高压系统（>31.5MPa）则需搭配高强度元件。
核心元件选型直接影响系统性能。液压泵作为动力源，需匹配流量与压力需求：齿轮泵结构简单、成本低，流量范围通常为 10-200L/min，适合低压系统，如小型液压机床；柱塞泵压力高（可达 40MPa 以上）、效率高，适合高压大流量场景，如大型挖掘机。液压阀的选择需结合控制需求：方向控制阀（如电磁换向阀）用于控制油缸或马达的启停与换向，可实现自动化操作；压力控制阀（如溢流阀）能限制系统压力，防止元件过载，保障系统安全；流量控制阀（如节流阀）则可调节执行元件的运动速度，满足不同工况下的动作需求。
液压油的选择需兼顾工作温度与系统兼容性。常见的 L-HM46 抗磨液压油，黏度适中，在 - 10℃至 60℃环境下能保持良好流动性，且含有抗磨添加剂，可减少泵、阀等元件的磨损，适用于多数工业液压系统；在低温环境（如严寒地区的工程机械），需选用 L-HV32 低温抗磨液压油，避免油液凝固影响系统启动；在高温工况（如冶金设备液压系统），则需选用高温抗磨液压油，防止油液氧化变质。同时，液压油需定期更换，一般运行 5000-8000 小时需更换一次，避免油液污染导致元件堵塞或腐蚀。
系统防护设计不可忽视。液压系统易受污染，需在油箱入口设置空气滤清器，防止灰尘进入；在泵的吸油口安装粗过滤器，过滤大颗粒杂质；在关键元件前加装精过滤器，确保油液清洁度。此外，系统需设置过载保护，如溢流阀可在压力超标时卸荷；设置油温控制装置，如油温过高时启动冷却器，过低时启动加热器，保证油液在适宜温度（20-50℃）下工作，延长系统使用寿命。
