畢業設計-雙缸四柱液壓機的液壓系統設計和plc控制-文庫吧

【正文】 壓系統發熱溫升計算 32第五章 雙缸四柱液壓機的控制系統設計 34 控制系統概述 34 雙缸四柱液壓機控制系統方案設計 34 雙缸四柱液壓機控制方案選擇 34 PLC控制要求與總體控制方案 34 雙缸四柱液壓機PLC控制電路設計 35 雙缸四柱液壓機主電路設計 35 雙缸四柱液壓機控制電路設計 35 PLC控制過程分析 36 PLC系統設計 36 PLC輸入輸出地址分配表 37 PLC輸入輸出接線圖 38 PLC控制框圖設計 40 PLC控制梯形圖設計 41結 論 43參考文獻 44致 謝 45第一章 緒 論 液壓機的現狀概要液壓機自19世紀問世以來得到了很快的發展，在工業生產中已經有了廣泛的應用，成了產品壓力加工成型不可或缺的機械設備。隨著科學技術的日新月異，電子技術、液壓技術的不斷成熟，液壓機也得到了更進一步的發展。到目前為止，控制技術也由原來傳統的繼電器控制變為可編程控制器和工業計算機控制，這使液壓機的運行平穩性、控制精度、產品質量有了保證，同時生產效率得到了很大的提高。液壓機加工與傳統機械加工相比屬于無屑加工，應用范圍廣泛，一般用于塑性材料的冷擠、校直、彎曲、沖裁、拉伸等。液壓機還能實現復雜工件和不對稱工件的加工，產品廢品率較低。液壓機根據加工工件的不同性質，還可進行適當的壓力行程調整，滿足產品的加工要求。液壓機主要由主機、液壓系統、電氣系統三部分組成。液壓機的整個工作過程的實現，首先是由電氣系統來控制液壓系統，然后再由液壓系統控制主機主缸和頂出缸的順序動作。綜上所述，液壓機操作簡單，維護方便。 雙缸四柱液壓機的概述雙缸四柱液壓機的機械及液壓裝置為基礎，配以可編程控制器，根據液壓機的工作過程，按照生產工藝要求進行自動控制。在以往我們的鉆機的自動化程度不高，效率不高，體積大系統的抗干擾能力差。而且操作比較繁瑣，增大了工人的工作量。所以在以后的社發展進程中機械相關設備與液壓系統及PLC控制系統相結合的方向會越來越多。利用PLC最具優勢的開關量控制與自身具備的PTO控制及PID控制功能緊密結合，對液壓機的運行速度及液壓油溫進行控制。通過高精度比例溢流閥和PLC的模擬輸入輸出模塊對頂出缸的油壓進行控制,并結合板材變壓邊力成形工藝,在單動液壓機上實現變壓邊力控制。在板材成形過程中通過可編程控制終端對成形力、壓邊力及凸模行程進行實時監視和控制。41沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 雙缸四柱液壓機總體設計第二章 雙缸四柱液壓機總體設計 雙缸四柱液壓機主要指標參數（1） 液壓機技術參數參 數 項參 數公稱力（最大負載）6300KN工進時液體最大工作壓力25MPa主缸回程力400KN頂出缸頂出力1000KN主缸滑塊行程900mm頂出活塞行程350mm主缸滑塊距工作臺最大距離1100mm滑塊工作速度6～10mm/s工作臺的大小Φ100mm主缸快退速度頂出活塞頂出速度頂出活塞退回速度工作臺面大小根據設備穩定性進行設計22001600，16001600,32502000（2）雙缸四柱液壓機的主要功能 通過液壓傳動系統傳遞動力，完成零件的壓力成型加工。（3）雙缸四柱液壓機的適用范圍液壓機主要用于冷擠、校直、彎曲、沖裁、拉伸、粉末冶金、翻邊、壓裝等成型工藝。 雙缸四柱液壓機工作原理分析 雙缸四柱液壓機的基本組成四柱液壓機主要由主機、液壓控制系統、電氣控制系統三部分組成。其中主機包括工作臺、導柱、滑塊、上缸、頂出缸等結構；液壓系統由控制元件、執行元件、輔助元件、動力裝置、工作介質等組成；電氣控制控制系統主要由繼電器、接觸器、按鈕、行程開關、電器控制柜等組成。 雙缸四柱液壓機的工作原理（1）1滑塊 2導柱 3工作臺 4安裝地基5頂出缸 6主缸 7上橫梁 8輔助油箱 雙缸四柱液壓機主機組成簡圖（2）雙缸四柱液壓機工作原理分析雙缸四柱液壓機的動作順序通過電氣系統、液壓系統控制。 雙缸四柱液壓機控制順序圖從上面的控制順序框圖可以看出，液壓機的工作原理由電氣控制系統控制液壓系統，液壓控制系統再控制主機工作，主機動作觸及行程開關，將信號反饋給電氣控制系統，實現循環控制。（3） 雙缸四柱液壓機工作循環分析 。 雙缸四柱液壓機工作循環圖 （a），滑塊在自重的作用下快速下行，碰到行程開關后由快進變為工進，隨后進行加壓、保壓。保壓時間完成后，滑塊快速回程，直到回到原來的位置，停止運動；（b）表示頂出缸的工作循環過程，主缸快進、工進、保壓、退回停止后，頂出缸才運動，將工件頂出。 雙缸四柱液壓機工藝方案設計（1）控制方式的選擇采用液壓系統與電氣系統相結合的控制方式。具有調整、手動、半自動三種工作方式，可實現定壓、定程兩種加工工藝；（2）液壓系統：液壓油路采用封閉式回路，供油方式選用變量泵供油，液壓控制元件采用插裝閥形式。針對液壓機快進時供油不足以及工進時的高壓特性，系統應設有補油和卸壓裝置；（3）電氣控制：采用繼電器、行程開關、接觸器、手動按鈕等元件進行手動、半自動控制；（4）主機：主機結構形式采用“三梁四柱”的形式，主缸和頂出缸為執行元件。 雙缸四柱液壓機總體布局方案設計1主機 2液壓油管 3控制臺4插裝閥 5液壓泵裝置 6液壓油箱 7電氣控制柜 四柱液壓機總體布局簡圖，分為三個部分，即：主機、液壓系統、電氣控制系統。液壓系統的所有部件都集中安裝在液壓油箱上，使液壓站布局結構變得緊湊。電氣控制元件集中設計在電氣柜中。啟動、停止、快進、頂出、調整、等控制按鈕設置在控制臺上，方便及時操作。 雙缸四柱液壓機零部件設計 主機載荷分析，四柱液壓機的最大工作負載為6300KN，主缸回程力為400KN，頂出缸頂出力為1000KN。由于工作時的負載遠大于其它工況時的負載，因此在進行載荷設計時，取負載6300KN對液壓機進行受力計算。液壓機結構形式為“三梁四柱”式，工進加壓的負載作用在橫梁和導柱上，受載時橫梁受壓，導柱受拉，F負載 T導柱拉力 橫梁、導柱受力圖（1）導柱設計材料選擇：導柱在工作過程中主要承受拉力，材料必須具備較高的抗拉強度。導柱材料選擇45圓鋼，也可選用鍛件形式。熱處理要求：導柱除了承受拉力之外，外圓柱表面與滑塊之間還存在摩擦力。為了減少導柱表面的磨損，通過表面熱處理提高表面硬度增加表面耐摩性。總的熱處理工藝為調質和表面淬火。理論設計計算：液壓機的最大負載約為6300kN，通過力傳遞后，最后由四根導柱承受6300kN的拉力，作用在每根導柱上的拉力為1575kN。由許用拉應力公式()，可計算導柱的安全直徑D。 （）式中： —許用應力；取45鋼 =80～100MPa； F—軸向拉力；A—橫截面積。即： 圓整后取導柱直徑D=90mm，為了防止四根導柱因瞬間的受力不均而被破壞，導柱直徑可適當加大，取D=110mm。（2） 橫梁設計材料選擇：橫梁工作時的受力為彎曲力，材料應具有一定的抗彎強度。選用45鋼，毛坯采用鍛件。熱處理要求：橫梁進行調質處理。理論計算校核：橫梁受力可以簡化為簡直梁,中間受載的情形。 橫梁滑塊受力簡圖初步確定橫梁的長、寬、高尺寸分別為13104575mm，截面為矩形。即：。 (a) 剪力圖 (b) 彎矩圖(b)可知，橫梁C點1—1截面彎矩最大，該截面是危險截面。為了保證橫梁能夠正常工作，必須對該截面進行強度校核。正應力計算公式為： ()式中： —最大彎曲正應力； —最大彎矩； —抗彎截面系數()。矩形截面抗彎系數W計算公式為： ()式中： —矩形截面的寬； —矩形截面的高。即： 45鋼的彎曲許用應力[]=100MPa，而橫梁的最大彎曲應力 = ，遠小于材料的許用應力，經過校核，設計尺寸滿足要求。 主機工作臺設計液壓機工作臺主要受壓，由于工作臺不是很高，剛度要求可以滿足，因此在設計計算時只要進行抗壓強度的校核即可，校核過程從略。材料選擇：工作臺主要受壓，材料選用鑄鋼45。工藝要求： 機械加工時，工作臺表面做成T形槽。 工作臺T形槽 控制臺設計材料選擇：控制臺主要用于安裝控制按鈕，不承受動載荷，強度要求不是很高，滿足使用要求即可，材料選用Q235A。加工工藝：控制臺的制作加工采用焊接方式完成。外形設計：控制臺外形尺寸設計應考慮操作方便。1控制按鈕 2控制面板 3控制臺底座 液壓機控制臺外形簡圖 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 雙缸四柱液壓機液壓系統設計 第三章 雙缸四柱液壓機液壓系統設計 液壓系統設計要求 液壓機負載確定 ，液壓機的最大工作負載為6300KN，工進時液體最大壓力為25MPa,由此確定液壓機設計負載為6300KN型四柱液壓機。 液壓機主機工藝過程分析壓制工件時主機的工藝過程：按下啟動按鈕后，主缸上腔進油，橫梁滑塊在自重作用下快速下行，此時會出現供油不足的情況，補油箱對上缸進行補油。觸擊快進轉為工進的行程開關后，橫梁滑塊工進，并對工件逐漸加壓。工件壓制完成后進入保壓階段，讓產品穩定成型。保壓結束后，轉為主缸下腔進油，滑塊快速回程，直到原位后停止。橫梁滑塊停止運動后，頂出缸下腔進油，將工件頂出，工件頂出后，頂出缸上腔進油，快速退回。 液壓系統設計 液壓機主缸工況分析（1）主缸速度循環圖 ，可以得到主缸的速度循環圖如下： 主缸速度循環圖（2）主缸負載分析 液壓機啟動時，主缸上腔充油主缸快速下行，慣性負載隨之產生。此外，還存在靜摩擦力、動摩擦力負載。由于滑塊不是正壓在導柱上，不會產生正壓力，因而滑塊在運動過程中所產生的摩擦力會遠遠小于工作負載，計算最大負載時可以忽略不計。液壓機的最大負載為工進時的工作負載。通過各工況的負載分析，液壓機主缸所受外負載包括工作負載、慣性負載、摩擦阻力負載，即： F = Fw + Ff + Fa ( )式中： F —液壓缸所受外負載； Fw —工作負載； Ff —滑塊與導柱、活塞與缸筒之間的摩擦阻力負載，啟動時為靜摩擦