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1、 目录引言2第一章 概述31.1 液压技术起源31.2 液压传动的优缺点41.3 液压系统的发展方向5第二章 液压系统的设计依据和负载特性分析62.1液压系统的设计依据62.2 液压系统的负载特性分析72.2.1 托料油缸的负载计算72.2.2 中心架定位装置负载计算9第三章 液压系统主要参数的确定113.1 系统工作压力的确定113.2 执行元件主要参数的确定123.2.1 托料油缸参数的确定123.2.2 中心架油缸参数的确定133.3执行元件流量的确定15第四章 液压系统的方案选择和原理图的拟定164.1 基本方案的拟定164.1.1 油路循环方式的分析和选择164.1.2 调速方案的分
2、析和选择174.1.3 液压回路的分析、选择与合成184.1.4 液压原理图的拟定与设计19第五章 液压元件的基本参数计算和选型205.1 液压泵的选择205.1.1 液压泵的类型选择205.1.2 液压泵站组件的选择205.1.3 液压泵的计算与选择215.2 液压控制阀的选择245.3 液压附件的参数计算和选择245.3.1管件的尺寸的确定255.3.2油箱容积的确定26第六章 液压系统性能验算276.1 液压系统压力损失验算276.1.1 托料油缸的压力损失验算276.2 系统效率的估算286.3 系统的发热和温升计算30第七章 液压传动系统的结构设计327.1 液压系统总体布局327.
3、2 集成块的设计337.3 液压阀的结构设计33第八章 液压系统密封装置的选用348.1 影响密封装置性能的因素348.2 密封装置的选用要求358.3 密封装置的使用要素358.4 密封装置的选择35第九章 液压系统工作介质的选择369.1 工业生产对液压油的使用要求：369.2 液压油的选用：38第十章 液压系统的安装、调试与维护3810.1 液压传动系统的安装3810.1.1 液压管路的安装3910.1.2 液压元件的安装4010.2 液压系统的清洗与试压4010.2.1 第一次清洗4010.2.2 第二次清洗4110.2.3 液压系统的试压4110.3 液压系统的调试4210.3.1
4、调试前的检查4210.3.2 启动液压泵4210.3.3 系统排气4210.3.4 系统耐压试验4310.3.5 空载调试4310.3.6 负载试车4310.4 液压系统的维护43第十一章 结论43致谢信44参考文献45 引言随着科学技术的迅速发展，工业生产进入以计算机、数控和液压技术为主体的发展阶段，进而迈入以网络和信息技术为核心的经济发展阶段。由于液压技术独特的优越性，使其得到了越来越广泛的应用。液压技术介于机械和电子技术之间，同时又包含了机械和电子的有关内容。所以研究液压系统的应用应有很好的应有价值和广阔的发展前景。液压系统已经在各个工业部门及农、林、牧、渔等许多部门得到越来越广泛的应用
5、，而且越先进的设备，其应用液压系统的部分就越多。在造纸、纺织、塑料、橡胶等轻工行业，造纸机、纺织机、注塑机、橡胶压块机等机械设备上都大量使用着液压系统。在矿山、石油、冶金、压力加工等重工业中，由于液压系统能传递很大的能量而设备的重量相对其他传动方式来说又较小，所以有着更广泛的应用。例如矿井支架、石油钻井平台、高炉炉顶设备、钢坯连铸机、压力机、快锻机等设备上液压系统被更广泛地应用。其他在电力、建筑、水利、交通、船舶、航空、汽车等行业，液压系统也是重要的组成部分。至于航天、军工等广泛采用先进技术的部门，液压系统更是得到广泛应用。机床行业是最早使用液压技术的行业之一，目前虽然由于电机传动技术中交流变
6、频技术的发展而使电动机驱动夺回不少液压驱动的应用范围，但在大功率驱动或往复运动的场合，液压系统还是处于不可取代的地位。本文正是从此处入手，对数控机床的中心架和托料装置控制系统进行深入研究，并设计出专门供数控车床中心架和托料装置使用的液压站。在设计的过程当中使用了液压传动的一般规律和设计原则，最后完成设计使其满足系统的设计要求，符合设计宗旨。第一章 概述1.1 液压技术起源 液压技术的发展是与流体力学的理论研究成果和工程材料、液压介质等相关学科的发展紧密相联的。1650年帕斯卡提出了封闭静止液体中压力传播的帕斯卡定律；1686年牛顿揭示了粘性流体的内摩擦定律；到18世纪，流体力学的两个重要方程连
7、续性方程和伯努力能量方程相继建立，这些理论成果为液压技术的发展奠定了理论基础。1795年英国人布拉默发明了世界上第一台水压机，是他首先利用水不仅进行了能量传递，而且传递控制信号，标志现代液压技术工程应用的开始。水压机的发明还与当时铸铁等工程材料及一些新的制造方法的出现密切姓关。1851年阿姆斯特朗发明重锤式蓄能器之后，促使液压传动的应用迅速增加，到19世纪90年代，液压传动已应用于压力机、起重机、卷扬机、包装机、实验机等许多工业部门。 由于水的润滑性差，易产生锈蚀。电力传动的兴起曾一度使水压传动应用减少。知道1905-1908年威廉斯和詹尼两位美国工程师发明了用油作介质的轴向柱塞式液压传动装置
8、以后，液压技术这种停滞不前的情况才有所改观。加之，1910年肖研制出用油做介质的径向柱塞泵，威克斯于1936年又发明了先导式溢流阀，特别是20世纪30年代定睛橡胶等耐油密封材料的出现，使液压传动逐步取代了水压传动，并迅速发展。到了现在，随着液压技术的不断发展和完善，它已经在工农业生产的各个部门占据了主导地位。1.2 液压传动的优缺点1）易于获得较大的力或者力矩液压传动是利用液体的压力来传递力或力矩的。液压泵可以获得较高的压力，目前液压泵可以达到35MPa的压力，因此液压刚可获得很大的力或者力矩。例如一个30cm直径的液压缸，压力为21MPa时，可获得1480kN的推力，因此被广泛应用于需要很大
9、力或者力矩的重型机械上。2） 功率重量大功率重量比是指其输出功率于其重量的比值。功率重量比大的设备即重量和体积较小而输出较大的功率。例如飞机上的液压泵，每1kW功率的重量只有0.209kg，而电动机每kW的重量将达到1.52kg。所以在要求传递大功率而又不允许有较大体积的情况下应采用液压传动。3）易于实现往复运动液压缸对实现往复运动是最方便的，而电动机则须通过齿轮、齿条等机构把旋转运动变成直线往复运动。4） 易于实现较大范围的无级变速液压传动通过调节液体的流量就可以方便地实现无级变速，而且速比范围大。例如用节流阀调节流量时，其流量变化可从0.02变到100速比可达5000，其他传动形式的速比是
10、无法比拟的。5）传递运动平稳由于液压流体的控制可以在非常小的流量时仍然很均匀，所以设备的运动速度可以很平稳，例如机床可以实现1以下的无爬行稳定进给。6） 可以实现快速而且无冲击的变速和换向这是由于液压机构的功率重量比大，所以液压设备的惯性小，因此反应速度就快。例如液压马达的旋转惯量不超过同功率电动机的10%，故启动中等功率电动机要12s，而同功率的液压机械的启动时间不超过0.1s。故在高速换向频繁的机床上（如平面磨床、龙门刨床）采用液压传动可使换向冲击大大减少。7）与机械传动相比易于布局和操纵液压传动部件由管道相连，故在安装位置上有很大的自由度，各部件可以安放在设计人员所希望的位置上。例如把泵
11、源放到不影响机器布局的地方，把操纵机构放在最方便的地方，这是用机械传动很难实现的，而液压传动则没有困难。8） 易于防止过载事故在液压传动中可以方便地用压力阀来控制系统的压力，从而防止过载，避免事故的发生，而且可以通过装在系统中的压力表来了解各处的工作情况和负载大小，而在机械传动中各处的负载大小就不易观察。9） 自动润滑、元件寿命长液压传动中使用的介质大多为矿物油，它对液压部件产生润滑作用，因此液压元件有自动润滑作用，其寿命较长。10）易于实现标准化、系列化各种液压系统都是由液压元件构成，因此对液压元件实现标准化、系列化，可大大提高生产效率，降低成本，提高生产质量。与其他传动形式比较，液压传动有
12、以下缺点：1） 易于出现泄漏；2） 油的黏度随温度变化，引起动作机构运动不稳定；3） 空气渗入液压油后会引起爬行、振动、噪声；4） 用矿物油做液压介质时，有燃烧危险，应注意防火；5） 矿物油与空气接触会发生氧化，使油变质，必须定期换油；6） 液压件的零件加工质量要求较高。1.3 液压系统的发展方向1）提高效率，降低能耗；2）提高控制性能，适应机电一体化主机发展的需要；3）发展集成、复合、小型化、轻量化元件；4）加强以提高安全性和保护环境为目标的研究开发；5）提高液压元件和系统的可靠性；6）标准化和多样化；7）开拓新的应用领域。综上所述，在机床行业，尤其是在中心定位和拖料架等需要往复运动并且频繁
13、换向的机构上，选用液压系统作为其控制系统是最为合理的。在设计的过程中，要尽量发挥液压传动与其他传动形式相比所体现出的长处，把液压系统的缺点限制到最小，还必须符合重量轻、体积小、成本低、效率高等特点，尽量满足顾客的所有要求。第二章 液压系统的设计依据和负载特性分析2.1液压系统的设计依据 本次设计是完成CK3180QZ-4001数控车床上中心架和托料装置液压系统的设计。其具体的设计要求如下：托料装置要实现“托料油缸进料托料油缸卸料托料油缸后退”的行程循环。中心架定位装置要完成“中心架前进中心架中心定位中心架后退”的工作循环。两个装置全部采用滑台装置，其静摩擦系数0.2，动摩擦系数0.1，往复运动
14、的加速、减速时间不希望超过0.12s：运动行程如下表所示：表2-1 托料装置的设计要求Tab.2-1 Design demand of the support material frame工况行程/mm速度/时间/s运动部件自重/N托料负载/N快进5000.07750003000卸料根据使用要求快退5000.086 表2-2中心架装置的设计要求Tab.2-2 Design demand of the center frame工 况行程/mm速度/时间/s运动部件自重/N中心定位卡紧负载/N快 进1000.061.6 20002500定位卡紧后 退1000.081.2 2.2 液压系统的负载特性分析2.2.1 托料油缸的负载计算1）外负载鉴于托料装置是一个自动送料装置，在运动过程中，除了承受物料重载外，在水平方向上没有别的外负载。2） 惯性负载送料过程 （2-1）
