基于plc的四柱萬能液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計論文-全文預(yù)覽

　　

【正文】 [6]中的電動機產(chǎn)品樣本，選用 Y225M4 型電動機，其額定功率為 45kw，額定轉(zhuǎn)速為 1450r/min。該泵的基本參數(shù)為：最大排量 ，最小排量為零；額定壓力 35MPa，最高壓力 40MPa；額定 (實際 )流量為 （ 1450r/min）；功率為 34kw（ 35MPa）；容積效率 ?v? ，總效率 ?? 。在本設(shè)計中 M Papp pn ?? 。 表 缸的工作壓力和主要尺寸 工作壓力（ MPa） 缸體內(nèi)徑（ mm） 活塞桿直徑（ mm） 主 缸 24 250 180 頂出 缸 16 180 125 確定 液壓泵的壓力 和流量，選擇泵的規(guī)格 （ 1） 確定泵的工作壓力 考慮到正常工作時進(jìn)油管路中有一定的壓力損失，所以泵的工作壓力為 pppp ???? 1 （ ） 式中： p — 液壓泵的最大工作壓力； 1p — 執(zhí)行元件最大工作壓力； p? — 進(jìn)油管路中的壓力損失，初算是簡單系統(tǒng)可取~，復(fù)雜系統(tǒng)取 ~，本設(shè)計取。根據(jù)參考文獻(xiàn) [1]中的表 112 及液壓缸額定壓力系列，可取其工作壓力為 16MPa。由下式 222cm12 )D4FpD4 pdG ???? （??? （ ） 代入數(shù)據(jù)得： 3 0 0 0 0 3 0 0 01024D4 62 ?????? 解得： D=。由設(shè)計要求可知，液壓系統(tǒng)最大工作壓力（泵）為 25MPa。 頂出缸 17只有在主缸 16停止運動時才能動作。該過程一 直持續(xù)到主缸上腔壓力降到較低值時，卸荷閥 11關(guān)閉，主泵 1的供油壓力升高，推開液控單向閥 14的主閥芯。 (4)卸壓、快速回程保壓時間結(jié)束時，時間繼電器發(fā)出控制信號使電磁鐵 2DT通電，或當(dāng)壓制成型時由接近開關(guān) SQ3發(fā)出控制信號使電磁鐵 2DT通電。同時主 泵 1的流量經(jīng)電液換向閥 電液換向閥 2l的中位進(jìn)行卸載。這時主缸上腔壓力升高。此時主閥滑塊 22在自重作用下快速下降 。 同時在利用頂出缸進(jìn)行浮動壓邊時，為了獲得一定的壓邊力，再串聯(lián)一個節(jié)流閥和溢流閥。 （ 6） 頂出缸 液壓回路的選擇 為保證上下兩缸的動作協(xié)調(diào)和安全，采用兩缸換向閥串聯(lián)互鎖的方法，使其中一缸必須在另一缸停止不動時才能動作。最簡單的保壓回路是使用單向閥，因此擬采用一個單向閥與活塞密封圈、充液閥一起組成保壓回路，保壓時間通過 PLC 編程控制。它的特點是結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)行程比較方便，閥的安裝也比較容易。 （ 2）速度控制回路的選擇 在液壓機工作 過程中，負(fù)載是逐漸增大的 ，且功率較大，運動速度較高，為提高效率此系統(tǒng)要求溫升量小，故在此次選用容積調(diào)速回路，這種調(diào)速回路具有速度負(fù)載變化量小，剛性較好，效率較高，發(fā)熱和泄漏小的特點。 表 各工況的運動參數(shù)和動力參數(shù)表 工況 速度 v（ mm/s） 運動部件重力（ N） 靜摩擦力fsF (N) 動摩擦力fdF （ N） 加速或減速時間 △ t（ s） 主缸 快降 100 3000 120 90 慢壓 10 回程 50 頂出缸 頂出 35 1200 105 72 退回 80 分析液壓系統(tǒng)工況 （ 1）負(fù)載分析 主缸 在各工作階段的負(fù)載 啟動階段 NFF fs 120?? 加速階段 NNtvgGFFFF fdmf 702) ( 3 ???????????? ? 慢壓階段 NFFFF pWfd 1 0 0 3 0 0 0~3000)101000~0(3000 3 ??????? 快速回程階段 NNGff fd 3 0 9 0)3 0 0 090( ????? 頂出缸在各工作階段的負(fù)載 啟動階段 NNGFF fs 1 3 0 5)1 2 0 01 0 5( ????? 加速階段 NNFGtvgGFFGFFF wfdwmfd4 0 1 0 1 9)104 0 01 2 0 2 0 072( 33???????????????????? 向上頂出階段 NNFGFF wfd 4 0 1 2 7 2)104001 2 0 070( 3 ???????? 向下退回階段 NFF fd 72?? （ 2）速度圖和負(fù)載圖的繪制 負(fù)載圖按上面的數(shù)值繪制， 主缸 、 頂出缸 負(fù)載圖分別如圖 (a)、圖 （ a）和所示；速度圖按 主缸 快降行程為 510mm、慢壓行程為 200mm 和表 數(shù)據(jù)等繪制速度圖， 滑塊 、 頂出缸 速度圖分別如圖 (b)、圖 （ b）所示。運動部件的重力 G 約為3000N，靜摩擦力 fsF =為 120N,動摩擦力 fdF 為 90N。標(biāo)準(zhǔn)化的元件為機器的維修帶來方便。微電子技術(shù)的高速發(fā)展為液壓機的自動化和智能化提供了充分的條件。提高液壓機的工作效率，降低生產(chǎn)成本。國外廠家如丹麥的 STENHQJ 公司采用了 SIEMENS 的可編程控制器，實現(xiàn)對壓力和位移的控制。因此，可編程控制器控制方式是介于繼電器方式和工業(yè)控制機控制方式之間的一種控制方式。目前已被廣泛的應(yīng)用于各種生產(chǎn)機械以及自動化生產(chǎn)過程中。其適用于單機工作、加工產(chǎn)品精度要求不高的大批量生產(chǎn)（如餐具、廚具產(chǎn)品等），其也可組成簡單的生產(chǎn)線，但由于電路的限制，穩(wěn)定性、 柔性差。 在國內(nèi)外液 壓機產(chǎn)品中，按照控制系統(tǒng)，液壓機可分為三種類型：一種是以繼電器為主控元件的傳統(tǒng)型液壓機；一種是采用可編程控制器控制的液壓機；第三種是應(yīng)用高級微處理器（或工業(yè)控制計算機）的高性能液壓機。同時應(yīng)加強對現(xiàn)代化的大型模鍛液壓機，這樣就大型擠壓液壓機以及其他特種用途液壓機的研究。 六十年代，我國先后成套設(shè)計并制造了一些重型液 壓機，其中有 300000KN有色金屬模鍛水壓機， 120xx0KN 有色金屬擠壓水壓機， 80000KN 黑色金屬模鍛水壓機等。解放以后，在黨的正確領(lǐng)導(dǎo)下，我國迅速建立了獨立自主的完整的工業(yè)體系。直到十九世紀(jì)末，逐漸發(fā)展成為資本主義發(fā)展成為帝國主義，資本 輸出，向外擴張，爭奪殖民地并瓜分世界成了帝國主義的主要內(nèi)容。在 18 世紀(jì)，蒸汽錘的隨之誕生。 液壓機的工作原理 :液壓機是依靠液態(tài)介質(zhì)，就是液壓油等利用水和油的靜壓力。我國制造的第一臺萬噸水壓機就是自由鍛造水壓機。如按傳遞壓強的液體種類來分，有油壓機和水壓機兩大類。動力機構(gòu)由油箱、高壓泵、低壓控制系統(tǒng)、電動機及各種壓力閥和方向閥等組成。液壓系統(tǒng)中常用的液壓泵和馬達(dá)液壓機都是容積式的，其工作原理都是利用密封容積的變化進(jìn)行吸油和壓油的。動力機構(gòu)通常采用油泵作為動力機構(gòu)，一般為容積式油泵。液壓油在密閉的容器中傳遞壓力時是遵循帕斯卡定律液壓機的液壓傳動系統(tǒng)由動力機構(gòu)、控制機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)、輔助機構(gòu)和工作介質(zhì)組成。 液壓機通常指液壓泵和液壓馬達(dá)，液壓機和液壓馬達(dá)都是液壓系統(tǒng) 中的能量轉(zhuǎn)換裝置，不同的是液壓泵把驅(qū)動電動機的機械能轉(zhuǎn)換成油液的壓力能，是液壓系統(tǒng)中的動力裝置，而液壓馬達(dá)是把油液的壓力能轉(zhuǎn)換成機械能，是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行裝置。液壓機主機部分包括機身、主缸、頂出缸及充液裝置等。當(dāng)然，用途也根據(jù)需要是多種多樣的。模鍛水壓機要用模具，而自由鍛水壓機不用模具。 幾種液壓機的外觀和工作原理如圖 ~ 圖 所示。大約在 16世紀(jì)的時候，世界上就出現(xiàn)了水力機器錘。 第二次世界大戰(zhàn)后，為了迅速發(fā)展航空工業(yè)，美國在 1955 年左右，先后制造了兩臺 315000KN 和兩臺 700000KN 大型模鍛液壓機。 解放前，我國屬于半封建半殖民地國家，沒有自己獨立的工業(yè)體系，也根本沒有液壓機制造工業(yè)，只有一些修配用的小型液壓機。 近二十年來，世界各國在鍛造操作機與鍛造液壓機聯(lián)動機組，大型模鍛液壓機，擠壓液壓機等各種液壓機方面又有了很多新的發(fā)展，自動量測和自動控制的新技術(shù)在液壓機上得到了廣泛應(yīng)用，機械化和自動化程度有了很大的提高。 目前的液壓機，除應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮現(xiàn)有各種液壓機的生產(chǎn)潛力之外，還及時的提高設(shè)備利用率，同時還搞好鍛造操作機，還有他輔助設(shè)備的配套工作，另外還要加強對設(shè)備的維修和設(shè)備本身的技術(shù)改造外，同時還要加強鍛造液壓機和鍛造操作機的聯(lián)動，這樣就 及時的鍛件尺寸自動顯示和自動控制，因此鍛造液壓機組的程序控制和自動控制的研究。相比來講，國內(nèi)機型雖種類齊全，但技術(shù)含量相對較低，缺乏技術(shù)含量高的高檔機型，這與機電液一體化，中小批量柔性生產(chǎn)的發(fā)展趨勢不相適應(yīng)。 （ 1）繼電器控制方式是延續(xù)了幾十年的傳統(tǒng)控制方式，其電路結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)要求不高，成本較低，相應(yīng)控制功能簡單，適應(yīng)性不強。 （ 2）可編程控制器是在繼電器控制和計算機控制發(fā)展的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成以微處理器為核心，把自動化技術(shù)，計算機技術(shù)，通訊技術(shù)溶為一體的新型工業(yè)自動控制裝置。后來一些廠家開始采用微電子處理器作為可編程序控制器的中央處理單元（ CPU），從而擴大了控制器的功能，使其不僅可以進(jìn)行邏輯控制，而且還可以對模擬量進(jìn)行控制。通過采用 PLC 控制，使系統(tǒng)的控制性能和可靠性大