数控车床中心架和托料装置液压系统设计说明书.doc

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.327.2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.3428.2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。4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，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6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4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0.021minL变到1001minL速比可达5000，其他传动形式的速比是无法比拟的。5）传递运动平稳由于液压流体的控制可以在非常小的流