基于plc的四柱萬能液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文-文庫吧在線文庫

　　

【正文】 象多為小型加工廠，或加工精度要求不高的民用產(chǎn)品。可編程控制器有較高的穩(wěn)定性和靈活性，但在功能方面與工業(yè)控制機(jī)相比有一定差異。 （ 2）機(jī)電液一體化。 第 2 章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 要求設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)需完成的工作循環(huán)是： 上缸快速下行 → 慢速加壓 → 保壓延時(shí) → 快速回程 并停 止 ；下缸活塞項(xiàng)出 → 退回，或浮動(dòng)壓邊 → 停止 → 項(xiàng)出 。 （ a） 主缸 負(fù)載圖 （ b）主缸速度圖 圖 主缸 負(fù)載圖和速度圖 （ a）頂出缸負(fù)載圖 （ b）頂出缸速度圖 圖 頂出缸 負(fù)載圖和速度圖 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 該液壓系統(tǒng)要求流量大、功率大，空行程和加壓行程的速度差異大，因此要求功率合理利用，工作穩(wěn)定性和可靠性要高。 （ 4）壓力控制回路的選擇 為方便工作過程中的壓力變換與調(diào)節(jié)，保證安全，主由 路采用先導(dǎo)式溢流閥進(jìn)行二級(jí)調(diào)壓和安全溢流。 由于 頂出 液壓缸換向時(shí)閥芯所需推力較大，宜采用 K型三位四通 電液換向閥進(jìn)行換向。 (2)慢速接近工件加壓 當(dāng)主缸滑塊上的擋鐵到達(dá)接近開關(guān) SQ2的位置時(shí)，電磁鐵 5DT斷電，電磁閥 8處于常態(tài)位，液控單向閥 9關(guān)閉。單向閥 13保證了主閥上腔良好的密封性，主缸上腔維持高壓。此時(shí)主泵 1的液壓油經(jīng)電液換向閥 6的左位、液控單向閥 9流入主缸下腔；而主缸上腔的液壓油經(jīng) 充液閥 14回流到充液箱 15，實(shí) 現(xiàn)主缸快速回程 。由液壓設(shè)備類型查參考文獻(xiàn) [2]中表 21，選取液壓缸工作壓力為24MPa。由負(fù)載圖知最大外負(fù)載 F為 401419N，按參考文獻(xiàn) [2]中的表 22 可取背壓 1P 為零，機(jī)械效率 cm? 為 ，按參考文獻(xiàn)中表 22 查得 d/D 為 。 (2)確定泵的流量 由設(shè)計(jì)要求可知，液壓系統(tǒng)（泵出口）最大工作流量為 60L/min。 選擇液壓閥 根據(jù)所擬定的液壓系統(tǒng)圖，計(jì)算分析通過各閥油液的最高壓力和最大流量，選擇各閥的型號(hào)和規(guī)格，列于表 （表中閥類元件主要選自 GE系列）。 由于主缸的工作壓力很大，屬高壓系統(tǒng)，故視其缸筒為厚壁圓筒。 代入數(shù)據(jù)得： mmmmh 05 504 ????? （ 4）確定最小導(dǎo)向長度 對(duì)一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長度 H應(yīng)滿足以下要求： 220 DLH ?? () 式中： L— 液壓缸的最大行程； D— 液壓缸的內(nèi)徑 。 內(nèi)半環(huán)連接：結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，但安裝時(shí)密封圈有可能被進(jìn)油孔邊緣擦傷。 活塞 由于活塞在液體壓力的作用下沿缸筒往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此，它與缸筒的配合應(yīng)適當(dāng)，既不能過緊，也不能間隙過大。 （ 2）活塞與活塞桿的連接 活塞與活塞桿的連接有多種型式，所有的型式均需要鎖緊措施以防止工作時(shí)由于往復(fù)運(yùn) 動(dòng)而松開。活塞寬度 B==150mm。活塞桿加工完成后，在其表面進(jìn)行鍍鉻處理，鍍層厚度不大于 ，并進(jìn)行拋光。 （ 2）導(dǎo)向套的配合精度與表面粗糙度 導(dǎo)向套內(nèi)徑尺寸的允許公差，一般推薦采用 H7，表面粗糙度值 為 。內(nèi)孔的表面粗 糙度值 為 。而在本設(shè)計(jì)中活塞運(yùn)動(dòng)的速度接近 ,因此必須采用緩沖裝置。壓力損失的驗(yàn)算應(yīng)按一個(gè)工作循環(huán)中不同階段分別進(jìn)行。 （ 3）主缸快速退回 快退時(shí)，油液進(jìn)油路上經(jīng)過閥 6的流量為 ，在閥 9 處的壓力損失為 ，因此進(jìn)油路上的壓降為 : M P aM P ap v 3 4 ])80 ([ 2 ?????? 此值較小，所以液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率是足夠的。液壓機(jī)在正常工作時(shí)選擇自動(dòng)控制方式。 (8)延時(shí)一定的時(shí)間進(jìn)行下一個(gè)工作循環(huán)。 PLC 接收熱繼電器、接近開關(guān)、控制按鈕等信號(hào)，通過繼電 器實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的啟停，對(duì)電磁鐵的通、斷電控制等。 圖 手動(dòng)子程序梯形 圖 自動(dòng) 操作模式子程序順序控制功能 圖如圖 所示。工作壓力、壓制速度、空載快速下行和減速的行程范圍均可根據(jù)工藝需要進(jìn)行調(diào)整，并能完成定壓及定程成型兩種工作方式。 我在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中學(xué)到了很多東西，包括知識(shí)方面的，更重要的是培養(yǎng)了我們團(tuán)隊(duì)合作的精神、勤奮工作的習(xí)慣和認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，對(duì)我們將來的工作和學(xué)習(xí)帶來很大的益處。這是我們都希望看到的也正是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的所在。液壓傳動(dòng)》、《可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)》等，完成了 四柱式萬能液壓機(jī) 的液壓系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并繪制了相關(guān)的圖紙，整理出設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份，順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書規(guī)定的各項(xiàng)任務(wù)。 （ 1）主程序設(shè)計(jì) 主程序控制流程圖如圖 所示。三菱公司的 FX 系列 PLC 的系統(tǒng)配置靈活，用戶可以選擇多種基本單元、擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊，組成不同的 I/O 點(diǎn)和不同功能的控制系統(tǒng)， 各種配置都可以得到很高的性價(jià)比。 (4)達(dá)到設(shè)定壓力開始保壓。因此，這時(shí)液壓缸回油腔的壓力 為 : M P aM P ap ])160 ([ 22 ??? 此值很小，故不必重算。故在有桿腔中形成的背壓 2p 為 : M P ap )802 ( 22 ????? 此值較小，與原估計(jì)值相差不大，故不必重算。此緩沖裝置緩沖作用均勻，沖擊壓力小，制動(dòng)位置精度高。 緩沖裝置 由于液壓缸的活塞桿具有一定的質(zhì)量，在液壓力的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)時(shí)具有很大的動(dòng)量。本設(shè)計(jì)采用 45 號(hào)鋼。導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)如圖 。 圖 活塞桿外端形式 （ 2）活塞桿的材料和技術(shù)要求 一般用中碳鋼調(diào)質(zhì)處理后作為活塞桿的材料，本設(shè)計(jì) 中活塞桿的材料選用45 鋼，調(diào)質(zhì) 20~25HRC。 （ 3）活塞的密封 密封的型式與活塞的結(jié)構(gòu)有關(guān)，可根據(jù)液壓缸不同的作用和不同工作壓力來選擇。活塞與活塞桿的結(jié)構(gòu)如圖 所示。如圖 所示： 圖 缸體連接形式 （ 2）缸體 加工工藝要求 ： 1）缸筒內(nèi)徑采用 H H8配合 ,表面粗糙度 Ra 取 ，且需珩磨。 常用的缸體連接 結(jié)構(gòu)有 六 類 : 法蘭連接結(jié)構(gòu)簡單，易加工、裝卸， 強(qiáng)度較大，能承受高壓。 （ 2） 確定液壓缸的工作行程 由設(shè)計(jì)要求可知，主缸最大行程為 710mm，根據(jù)參考文獻(xiàn)中的表 26 的標(biāo)準(zhǔn)行程系列，選取液壓缸活塞行程 L 為 800mm。 吸油管內(nèi)徑現(xiàn)參照 A7V401RPGH 變量泵吸油口連接尺寸選擇，取吸油管內(nèi)徑d 為 50mm。 根據(jù)背壓閥 18 的調(diào)壓范圍，改變柱塞泵伺服閥心彈簧的預(yù)壓縮量，從而調(diào)節(jié)泵的輸出功率值，使其工作在 15KW(16MPa)。 代入數(shù)據(jù)得： M PaM Pappp p )(1 ??????? 上述計(jì)算所得的 p 是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過渡階段出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力。 根據(jù)參考文獻(xiàn) [2]中的表 24，將液壓缸內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑系列 D=250mm。由于液壓油先經(jīng)過電液換向閥6后才進(jìn)入電液換向閥 21，頂出缸 17的運(yùn)動(dòng)受電液換向閥 2l控制，當(dāng)電液換向閥21處于中位時(shí)，才有油通向頂出缸，實(shí)現(xiàn)了主缸 16和頂出缸 17的運(yùn)動(dòng)互鎖。主缸處于回程狀態(tài)。充液閥 14關(guān)閉。 將上述所選定的液壓回路進(jìn)行歸并，并根據(jù)需要作必要的修改和調(diào)整，最后畫出液壓系統(tǒng)原理圖如圖 1— 齒輪泵 2— 柱塞泵 3— 溢流閥 4— 遠(yuǎn)程調(diào)壓閥 5— 調(diào)壓閥 6— 電液 換向閥 7— 壓力開關(guān)表 8— 電磁換向閥 9— 液控單向閥 10— 背壓閥 11— 泄荷閥 12— 壓力繼電器 13— 單向閥 14— 充液閥 15— 充液箱 16— 主缸 17— 頂出缸 18— 安全閥 19— 節(jié)流閥 20— 調(diào)壓閥 21—電液 換向閥 22— 濾油器 圖 液壓系統(tǒng)圖 液壓系統(tǒng)工作原理 (1)快速下行 當(dāng)按下下行啟動(dòng)按鈕后，電磁鐵 1DT、 5DT通電吸合。 保壓結(jié)束之后，不能立即換向回程，須用卸壓回路先卸壓，否則會(huì)因液壓缸中儲(chǔ)存的大量能量突然釋放而產(chǎn)生很大的液壓沖擊。 （ 3）速度換接方式的選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)要 求，換接要平穩(wěn)可靠，可選擇行程閥控制的速度換接回路。加速或減速時(shí)間 st ?? 。自動(dòng)化不僅僅體現(xiàn)的在加工，應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)診斷和調(diào)整，具有故障預(yù)處理的功能。 （ 3）工業(yè)控制機(jī)控制方式是在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)成熟發(fā)展的基礎(chǔ)上采用的一種高技術(shù)含量的控制方式。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，可編程序控制器的功能更加豐富。三種類型功能各有差異，應(yīng)用范圍也不盡相同。近幾十年來，又有了一些新的發(fā)展，如設(shè)計(jì)并自制了一批較為先進(jìn)的60000KN 以下的鍛造水壓機(jī)，并已經(jīng)向國外出口。由于具備擴(kuò)張的需要，鍛造和模鍛液壓機(jī)有了迅速發(fā)展。 液壓機(jī) 主要適用于以結(jié)構(gòu)件為主的粉末冶金、機(jī)械零件的生產(chǎn)，同時(shí)也適用 于精密陶瓷、電子陶瓷及硬質(zhì)合金制品的壓制成型。水壓機(jī)產(chǎn)生的總壓力較大，常用于鍛造和沖壓。 從工作原理上來說，大部分液壓泵和液壓馬達(dá)是互逆的，即輸入壓力油，液壓泵就變成液壓馬達(dá)，就可輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，但在結(jié)構(gòu)上，液壓泵和液壓馬達(dá)還是有些差異的 .液壓機(jī)的維修 :過盈配合的零件拆裝采用錘敲、棍橇勞動(dòng)強(qiáng)度大效率低且不安全，還容易打壞零件，以及用加熱法操 作困難、增加維修成本的缺點(diǎn)提供的，是在支架的頂部，安裝有活塞桿豎直向下的液壓油缸，活塞桿的下端