引言隨著科學技術(shù)的迅速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)進入以計算機、數(shù)控和液壓技術(shù)為主體的發(fā)展階段，進而邁入以網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)為核心的經(jīng)濟發(fā)展階段。由于液壓技術(shù)獨特的優(yōu)越性，使其得到了越來越廣泛的應(yīng)用。液壓技術(shù)介于機械和電子技術(shù)之間，同時又包含了機械和電子的有關(guān)內(nèi)容。所以研究液壓系統(tǒng)的應(yīng)用應(yīng)有很好的應(yīng)有價值和廣闊的發(fā)展前景。4液壓系統(tǒng)已經(jīng)在各個工業(yè)部門及農(nóng)、林、牧、漁等許多部門得到越來越廣泛的應(yīng)用，而且越先進的設(shè)備，其應(yīng)用液壓系統(tǒng)的部分就越多。在造紙、紡織、塑料、橡膠等輕工行業(yè)，造紙機、紡織機、注塑機、橡膠壓塊機等機械設(shè)備上都大量使用著液壓系統(tǒng)。在礦山、石油、冶金、壓力加工等重工業(yè)中，由于液壓系統(tǒng)能傳遞很大的能量而設(shè)備的重量相對其他傳動方式來說又較小，所以有著更廣泛的應(yīng)用。例如礦井支架、石油鉆井平臺、高爐爐頂設(shè)備、鋼坯連鑄機、壓力機、快鍛機等設(shè)備上液壓系統(tǒng)被更廣泛地應(yīng)用。其他在電力、建筑、水利、交通、船舶、航空、汽車等行業(yè)，液壓系統(tǒng)也是重要的組成部分。至于航天、軍工等廣泛采用先進技術(shù)的部門，液壓系統(tǒng)更是得到廣泛應(yīng)用。機床行業(yè)是最早使用液壓技術(shù)的行業(yè)之一，目前雖然由于電機傳動技術(shù)中交流變頻技術(shù)的發(fā)展而使電動機驅(qū)動奪回不少液壓驅(qū)動的應(yīng)用范圍，但在大功率驅(qū)動或往復運動的場合，液壓系統(tǒng)還是處于不可取代的地位。本文正是從此處入手，對數(shù)控機床的中心架和托料裝置控制系統(tǒng)進行深入研究，并設(shè)計出專門供數(shù)控車床中心架和托料裝置使用的液壓站。在設(shè)計的過程當中使用了液壓傳動的一般規(guī)律和設(shè)計原則，最后完成設(shè)計使其滿足系統(tǒng)的設(shè)計要求，符合設(shè)計宗旨。2第一章概述1.1液壓技術(shù)起源6液壓技術(shù)的發(fā)展是與流體力學的理論研究成果和工程材料、液壓介質(zhì)等相關(guān)學科的發(fā)展緊密相聯(lián)的。1650年帕斯卡提出了封閉靜止液體中壓力傳播的帕斯卡定律；1686年牛頓揭示了粘性流體的內(nèi)摩擦定律；到18世紀，流體力學的兩個重要方程連續(xù)性方程和伯努力能量方程相繼建立，這些理論成果為液壓技術(shù)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。1795年英國人布拉默發(fā)明了世界上第一臺水壓機，是他首先利用水不僅進行了能量傳遞，而且傳遞控制信號，標志現(xiàn)代液壓技術(shù)工程應(yīng)用的開始。水壓機的發(fā)明還與當時鑄鐵等工程材料及一些新的制造方法的出現(xiàn)密切姓關(guān)。1851年阿姆斯特朗發(fā)明重錘式蓄能器之后，促使液壓傳動的應(yīng)用迅速增加，到19世紀90年代，液壓傳動已應(yīng)用于壓力機、起重機、卷揚機、包裝機、實驗機等許多工業(yè)部門。由于水的潤滑性差，易產(chǎn)生銹蝕。電力傳動的興起曾一度使水壓傳動應(yīng)用減少。知道1905-1908年威廉斯和詹尼兩位美國工程師發(fā)明了用油作介質(zhì)的軸向柱塞式液壓傳動裝置以后，液壓技術(shù)這種停滯不前的情況才有所改觀。加之，1910年肖研制出用油做介質(zhì)的徑向柱塞泵，威克斯于1936年又發(fā)明了先導式溢流閥，特別是20世紀30年代定睛橡膠等耐油密封材料的出現(xiàn)，使液壓傳動逐步取代了水壓傳動，并迅速發(fā)展。到了現(xiàn)在，隨著液壓技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，它已經(jīng)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個部門占據(jù)了主導地位。1.2液壓傳動的優(yōu)缺點1）易于獲得較大的力或者力矩液壓傳動是利用液體的壓力來傳遞力或力矩的。液壓泵可以獲得較高的壓力，目前液壓泵可以達到35MPa的壓力，因此液壓剛可獲得很大的力或者力矩。例如一個30cm直徑的液壓缸，壓力為21MPa時，可獲得1480kN的推力，因此被廣泛應(yīng)用于需要很大力或者力矩的重型機械上。2）功率重量大功率重量比是指其輸出功率于其重量的比值。功率重量比大的設(shè)備即重量和體積較小而輸出較大的功率。例如飛機上的液壓泵，每1kW功率的重量只有0.209kg，而電動機每kW的重量將達到1.52kg。所以在要求傳遞大功率而又不允許有較大體積的情況下應(yīng)采用液壓傳動。3）易于實現(xiàn)往復運動液壓缸對實現(xiàn)往復運動是最方便的，而電動機則須通過齒輪、齒條等機構(gòu)把旋轉(zhuǎn)運動變成直線往復運動。4）易于實現(xiàn)較大范圍的無級變速液壓傳動通過調(diào)節(jié)液體的流量就可以方便地實現(xiàn)無級變速，而且速比范圍大。例如用節(jié)流閥調(diào)節(jié)流量時，其流量變化可從0.021minL變到1001minL速比可達5000，其他傳動形式的速比是無法比擬的。5）傳遞運動平穩(wěn)由于液壓流體的控制可以在非常小的流量時仍然很均勻，所以設(shè)備的運動速度可以很平穩(wěn)，例如機床可以實現(xiàn)11minmm以下的無爬行穩(wěn)定進給。6）可以實現(xiàn)快速而且無沖擊的變速和換向這是由于液壓機構(gòu)的功率重量比大，所以液壓設(shè)備的慣性小，因此反應(yīng)速度就快。例如液壓馬達的旋轉(zhuǎn)慣量不超過同功率電動機的10%，故啟動中等功率電動機要12s，而同功率的液壓機械的啟動時間不超過0.1s。故在高速換向頻繁的機床上（如平面磨床、龍門刨床）采用液壓傳動可使換向沖擊大大減少。7）與機械傳動相比易于布局和操縱液壓傳動部件由管道相連，故在安裝位置上有很大的自由度，各部件可以安放在設(shè)計人員所希望的位置上。例如把泵源放到不影響機器布局的地方，把操縱機構(gòu)放在最方便的地方，這是用機械傳動很難實現(xiàn)的，而液壓傳動則沒有困難。8）易于防止過載事故在液壓傳動中可以方便地用壓力閥來控制系統(tǒng)的壓力，從而防止過載，避免事故的發(fā)生，而且可以通過裝在系統(tǒng)中的壓力表來了解各處的工作情況和負載大小，而在機械傳動中各處的負載大小就不易觀察。9）自動潤滑、元件壽命長液壓傳動中使用的介質(zhì)大多為礦物油，它對液壓部件產(chǎn)生潤滑作用，因此液壓元件有自動潤滑作用，其壽命較長。10）易于實現(xiàn)標準化、系列化各種液壓系統(tǒng)都是由液壓元件構(gòu)成，因此對液壓元件實現(xiàn)標準化、系列化，可大大提高生產(chǎn)效率，降低成本，提高生產(chǎn)質(zhì)量。與其他傳動形式比較，液壓傳動有以下缺點：41）易于出現(xiàn)泄漏；2）油的黏度隨溫度變化，引起動作機構(gòu)運動不穩(wěn)定；3）空氣滲入液壓油后會引起爬行、振動、噪聲；4）用礦物油做液壓介質(zhì)時，有燃燒危險，應(yīng)注意防火；5）礦物油與空氣接觸會發(fā)生氧化，使油變質(zhì)，必須定期換油；6）液壓件的零件加工質(zhì)量要求較高。1.3液壓系統(tǒng)的發(fā)展方向31）提高效率，降低能耗；2）提高控制性能，適應(yīng)機電一體化主機發(fā)展的需要；3）發(fā)展集成、復合、小型化、輕量化元件；4）加強以提高安全性和保護環(huán)境為目標的研究開發(fā)；5）提高液壓元件和系統(tǒng)的可靠性；6）標準化和多樣化；7）開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域。綜上所述，在機床行