引言隨著科學技術的迅速發展，工業生產進入以計算機、數控和液壓技術為主體的發展階段，進而邁入以網絡和信息技術為核心的經濟發展階段。由于液壓技術獨特的優越性，使其得到了越來越廣泛的應用。液壓技術介于機械和電子技術之間，同時又包含了機械和電子的有關內容。所以研究液壓系統的應用應有很好的應有價值和廣闊的發展前景。4液壓系統已經在各個工業部門及農、林、牧、漁等許多部門得到越來越廣泛的應用，而且越先進的設備，其應用液壓系統的部分就越多。在造紙、紡織、塑料、橡膠等輕工行業，造紙機、紡織機、注塑機、橡膠壓塊機等機械設備上都大量使用著液壓系統。在礦山、石油、冶金、壓力加工等重工業中，由于液壓系統能傳遞很大的能量而設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用。例如礦井支架、石油鉆井平臺、高爐爐頂設備、鋼坯連鑄機、壓力機、快鍛機等設備上液壓系統被更廣泛地應用。其他在電力、建筑、水利、交通、船舶、航空、汽車等行業，液壓系統也是重要的組成部分。至于航天、軍工等廣泛采用先進技術的部門，液壓系統更是得到廣泛應用。機床行業是最早使用液壓技術的行業之一，目前雖然由于電機傳動技術中交流變頻技術的發展而使電動機驅動奪回不少液壓驅動的應用范圍，但在大功率驅動或往復運動的場合，液壓系統還是處于不可取代的地位。本文正是從此處入手，對數控機床的中心架和托料裝置控制系統進行深入研究，并設計出專門供數控車床中心架和托料裝置使用的液壓站。在設計的過程當中使用了液壓傳動的一般規律和設計原則，最后完成設計使其滿足系統的設計要求，符合設計宗旨。2第一章概述1.1液壓技術起源6液壓技術的發展是與流體力學的理論研究成果和工程材料、液壓介質等相關學科的發展緊密相聯的。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摩擦定律；到18世紀，流體力學的兩個重要方程連續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的發展奠定了理論基礎。1795年英國人布拉默發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，標志現代液壓技術工程應用的開始。水壓機的發明還與當時鑄鐵等工程材料及一些新的制造方法的出現密切姓關。1851年阿姆斯特朗發明重錘式蓄能器之后，促使液壓傳動的應用迅速增加，到19世紀90年代，液壓傳動已應用于壓力機、起重機、卷揚機、包裝機、實驗機等許多工業部門。由于水的潤滑性差，易產生銹蝕。電力傳動的興起曾一度使水壓傳動應用減少。知道1905-1908年威廉斯和詹尼兩位美國工程師發明了用油作介質的軸向柱塞式液壓傳動裝置以后，液壓技術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的徑向柱塞泵，威克斯于1936年又發明了先導式溢流閥，特別是20世紀30年代定睛橡膠等耐油密封材料的出現，使液壓傳動逐步取代了水壓傳動，并迅速發展。到了現在，隨著液壓技術的不斷發展和完善，它已經在工農業生產的各個部門占據了主導地位。1.2液壓傳動的優缺點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采用液壓傳動。3）易于實現往復運動液壓缸對實現往復運動是最方便的，而電動機則須通過齒輪、齒條等機構把旋轉運動變成直線往復運動。4）易于實現較大范圍的無級變速液壓傳動通過調節液體的流量就可以方便地實現無級變速，而且速比范圍大。例如用節流閥調節流量時，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，所以設備的運動速度可以很平穩，例如機床可以實現11minmm以下的無爬行穩定進給。6）可以實現快速而且無沖擊的變速和換向這是由于液壓機構的功率重量比大，所以液壓設備的慣性小，因此反應速度就快。例如液壓馬達的旋轉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，把操縱機構放在最方便的地方，這是用機械傳動很難實現的，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的壓力，從而防止過載，避免事故的發生，而且可以通過裝在系統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大多為礦物油，它對液壓部件產生潤滑作用，因此液壓元件有自動潤滑作用，其壽命較長。10）易于實現標準化、系列化各種液壓系統都是由液壓元件構成，因此對液壓元件實現標準化、系列化，可大大提高生產效率，降低成本，提高生產質量。與其他傳動形式比較，液壓傳動有以下缺點：41）易于出現泄漏；2）油的黏度隨溫度變化，引起動作機構運動不穩定；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時，有燃燒危險，應注意防火；5）礦物油與空氣接觸會發生氧化，使油變質，必須定期換油；6）液壓件的零件加工質量要求較高。1.3液壓系統的發展方向31）提高效率，降低能耗；2）提高控制性能，適應機電一體化主機發展的需要；3）發展集成、復合、小型化、輕量化元件；4）加強以提高安全性和保護環境為目標的研究開發；5）提高液壓元件和系統的可靠性；6）標準化和多樣化；7）開拓新的應用領域。綜上所述，在機床行