畢業(yè)設計-雙缸四柱液壓機的液壓系統(tǒng)設計和plc控制(更新版)

　　

【正文】 回程電液閥快行電液閥頂出電液閥退回電液閥下行電液閥低壓油泵電機時間繼電器主油泵電機星三角啟動1主油泵電機星三角啟動2主油泵電機星三角啟動3步進電機旋轉方向油溫冷卻進水閥加熱元件 PLC輸入輸出接線圖根據(jù)設計要求給出PLC控制系統(tǒng)的輸入輸出接線圖。為了預防突發(fā)事件的發(fā)生，應設置急停按鈕。（2）PLC系統(tǒng)總體控制方案 液壓泵由電機拖動；快進、工進之間速度的換接通過行程開關控制；工進保壓時間通過時間繼電器控制；滑塊的安全行程范圍由行程開關限制；通過電磁換向閥控制每個工況的動作的開始；電磁換向閥的接通通過按鈕或壓力信號控制；液壓機啟動、停止通過按鈕控制。沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 致謝第五章 雙缸四柱液壓機的控制系統(tǒng)設計 控制系統(tǒng)概述 四柱液壓機的電氣控制系統(tǒng)通常采用繼電器控制、PLC控制、工業(yè)計算機控制等方式。主缸工進時輸入、輸出功率分別為： 工進時系統(tǒng)發(fā)熱功率:主缸快退時輸入、輸出功率分別為： 快退時系統(tǒng)發(fā)熱功率:頂出缸的工況壓力比主缸小，系統(tǒng)的溫升功率不會超過主缸的溫升功率，這里就不對頂出缸溫升功率進行具體計算了。進油管 長度為6m，沿程壓力損失 為： 閥的壓力損失 ；調速閥壓力損失 。（2）液壓泵安裝方式的選擇 液壓泵裝置包括不同類型的液壓泵、驅動電機和聯(lián)軸器，安裝方式有立式和臥式兩種。 頂蓋用于安裝液壓泵、閥組、動力裝置、空氣濾清器。（3）油箱的結構設計 液壓油箱材料一般選用Q235A鋼板，通過焊接的方式連接。回油油管內(nèi)徑確定：主缸快退所需流量 =，取油管允許流速 = 4m/s，代入公式()，即： 圓整后，取 , 壁厚t=。紫銅管加熱軟化后可進行彎曲，比鋼管容易彎制，價格昂貴，抗振性較弱；尼龍管主要用于低壓系統(tǒng)；塑料管承受的工作壓力比較小，一般用于液壓系統(tǒng)的回油路中；膠管有高壓管和低壓管兩種，而者的區(qū)別在于骨架組成不同。缸體的外形尺寸應考慮兩端端蓋的厚度，總之，液壓缸缸體的長度L不應該大于缸體內(nèi)徑D的20～30倍，即：L≤（20～30）D 。液壓機頂出缸工況時的工作壓力比主缸要小很多，密封圈選用O形密封圈。 液壓機頂出缸設計（1）頂出缸缸體材料選擇及制造技術要求，比主缸的要小，為了保證頂出缸安全工作，缸體材料也選用無縫鋼管45。主缸活塞與活塞桿的連接選用螺紋連接形式。缸體的外形尺寸還應考慮兩端端蓋的厚度，總體而言，液壓缸缸體的長度L不應該大于缸體內(nèi)徑D的20～30倍，即：L≤（20～30）D 。圓整后取活塞寬度B=260mm。一般而言，液壓缸的最小導向長度應該滿足如下要求： () 主缸導向長度簡圖式中： L—液壓缸的最大行程； D—液壓缸的內(nèi)徑。（2）主缸壁厚的確定壁厚計算公式如下： （）式中： δ—液壓缸壁厚（m）； D—液壓缸內(nèi)徑（m）； —實驗壓力，一般取最大工作壓力的（～）倍；[σ]—缸筒材料的許用應力。此時泵1的壓力油經(jīng)閥6的左位,液控單向閥9進入主缸下腔,而主缸上腔油液經(jīng)閥14回油到充液箱15實現(xiàn)主缸開始快速回程。4　 泄壓、快速回程保壓過程結束，時間繼電器12發(fā)出信號，使電磁鐵2DT通電（當定程壓制成型時，可由行程開關XW3發(fā)出信號），主缸處于回程狀態(tài)。主缸回油經(jīng)背壓（平衡）閥閥6右位、閥21中位至油箱。這種速度換接方式具有平穩(wěn)、可靠、結構簡單、行程調節(jié)方便等特點，安裝也很容易。b. 頂出缸負載循環(huán)圖 液壓系統(tǒng)原理圖設計a. 液壓系統(tǒng)供油方式及調速回路的選擇 液壓機工進時負載大，運動速度慢，快進、快退時的負載相對于工進時要小很多，但是速度卻比工進時要快。即： b. 摩擦負載Ff計算 滑塊啟動時產(chǎn)生靜摩擦負載，啟動過后產(chǎn)生動摩擦負載。 液壓系統(tǒng)設計 液壓機主缸工況分析（1）主缸速度循環(huán)圖 ，可以得到主缸的速度循環(huán)圖如下： 主缸速度循環(huán)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(chǎn)生。加工工藝：控制臺的制作加工采用焊接方式完成。為了保證橫梁能夠正常工作，必須對該截面進行強度校核。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。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(xiàn)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。具有調整、手動、半自動三種工作方式，可實現(xiàn)定壓、定程兩種加工工藝；（2）液壓系統(tǒng)：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。 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(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)三部分組成。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(tǒng)的抗干擾能力差。到目前為止，控制技術也由原來傳統(tǒng)的繼電器控制變?yōu)榭删幊炭刂破骱凸I(yè)計算機控制，這使液壓機的運行平穩(wěn)性、控制精度、產(chǎn)品質量有了保證，同時生產(chǎn)效率得到了很大的提高。主要包括PLC輸入輸出接線圖、PLC輸入輸出地址分配表、PLC程序編制、PLC控制系統(tǒng)梯形圖設計與調試。由于液壓油的可壓縮性和泄漏，液壓傳動不能保證恒定的傳動比和很高的傳動精度，這是液壓傳動的最大不足之處。而液壓控制系統(tǒng)是液壓機工作運轉的重要部分，它直接關系到液壓機的性能。其中動力系統(tǒng)機構是由油箱高壓泵和低壓控制系統(tǒng)以及這個電動機和不同的壓力閥或者是方向閥來組成的。油液受溫度的影響很大，因此液壓油不能在很高或很低的溫度條件下工作。 （2）對PLC系統(tǒng)進行設計。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(fā)展。 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(jù)液壓機的工作過程，按照生產(chǎn)工藝要求進行自動控制。（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。 雙缸四柱液壓機工藝方案設計（1）控制方式的選擇采用液壓系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)相結合的控制方式。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。 （）式中： —許用應力；取45鋼 =80～100MPa； F—軸向拉力；A—橫截面積。 (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。 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。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。由液壓機所給設計參數(shù)可及：= , 取 = 。即： F = Fw = 350000N式中： Fw —頂出力；（3）頂出缸負載循環(huán)圖a. 頂出缸工作循環(huán)負載工 作 循 環(huán)外 負 載啟 動F = F靜 + Fa忽略不計頂出缸頂出F = = f 動 + Fw≈350 KN快速退回F = f 動 + F背≈8 KN注：“f靜”表示啟動時的靜摩擦力，“f動”表示啟動后的動摩擦力。為了達到控制要求，液壓系統(tǒng)的速度換接通過行程開關控制。2　 慢速接近工件加壓當主缸滑塊22上的擋鐵23壓下行程開關XW2時，電磁鐵5DT斷電，閥 8處于常態(tài)位，閥9關閉。保壓時間可由壓力繼電器 12控制的時間繼電器調整。主泵1的供油壓力升高,推開充液閥14的主閥芯。 ～；內(nèi)徑配合采用H8～H9；內(nèi)徑圓度、圓柱度不大于直徑公差的一半；；；如果缸體與端蓋采用螺紋連接，螺紋采用6H級精度。如果導向長度太小，會因為間隙引起的撓度而使液壓缸的初始撓度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定工作。 ，即活塞的寬度B==320mm =256mm。（7）主缸長度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部長度等于活塞的行程與活塞的寬度之和。b. 活塞桿與活塞的連接形式 活塞與活塞桿的連接結構有整體式結構、螺紋連接、半環(huán)連接、錐銷連接等連接形式。排氣閥安裝在液壓缸兩端的最高處，雙作用液壓鋼需要設兩個排氣閥。取活塞寬度B=160mm。（7）頂出缸長度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部長度等于活塞的行程與活塞的寬度之和。對于高壓系統(tǒng)液壓油管一般選用無縫鋼管；～10MPa。 壁厚t=5mm。液壓油箱的外形尺寸為：長寬高=1000760690(mm)。為了不讓進油、回油相互影響，用隔板將其隔開，兩管的斜口方向還應一致，而不是相對。液壓機選用集中式液壓站。液壓油選用LHL32液壓油，15℃時該油液的運動粘度 ,油液密度（1）主缸各工況時的壓力損失計算a. 工進時進油路、回油路的壓力損失，則液壓油在油管中的流速 為： 管道流動雷諾數(shù) 為 ＜2300，油液在管道內(nèi)流動為層流，沿程阻力系數(shù) ,進油管長度為8m，沿程壓力損失 為： 閥的壓力損失； , 那么進油路總的壓力損失 為： =+= 工進時回油管的最大流量 為： 回油管中液壓油的流速 為： 管道流動雷諾數(shù) 為 ＜2300，油液在管道內(nèi)流動為層流，沿程阻力系數(shù) 。液壓缸各工況輸入功率 前面計算電動機功率時已經(jīng)計算出，現(xiàn)在只要計算液壓缸各工況的輸出功率 。通過溫升驗算可知，系統(tǒng)溫升在許可油溫范圍內(nèi)，滿足要求。 PLC控制要求與總體控制方案（1）PLC控制系統(tǒng)達到的控制要求1　 能夠實現(xiàn)手動、半自動控制；2　 能夠準確實現(xiàn)速度的換接控制；3　 系統(tǒng)過載時自動啟動過載保護；4　 為隨時了解系統(tǒng)所處的工作狀態(tài)，設置工況指示燈；5　 系統(tǒng)穩(wěn)定性好，能夠保證液壓機安全正常的工作。為方便觀察液壓機處于那個工況，設置信號指示燈。 PLC控制框圖設計