【正文】 順序閥 ........................................................................................... 35 背壓閥 ........................................................................................... 36 第 4 章 控制部分 ................................................................................................... 37 PLC 概述 .................................................................................................. 37 控制部分設(shè)計(jì) .......................................................................................... 37 總 結(jié) ....................................................................................................................... 40 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................. 41 致 謝 ....................................................................................................................... 42 附錄 1：英文及翻譯 .............................................................................................. 43 附錄 2：程序梯形圖 .............................................................................................. 51 1 第 1章 緒論 概述 本次設(shè)計(jì)的題目由我 實(shí)習(xí)的公司提供，主要是對(duì)鋁合金材料等的加工。公司所生產(chǎn)的產(chǎn)品是氣瓶，材料包括鋁合金、碳纖維、鋼等。設(shè)計(jì)液壓機(jī)是為了更加深刻理解液壓機(jī)在加工過(guò)程中的工作原理以及實(shí)際應(yīng)用意義。液壓機(jī) 是利用液體來(lái)傳遞壓力的液壓設(shè)備。液體在密閉的容器中傳遞壓力時(shí)是遵循帕斯卡定律。 液壓機(jī) 的 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)由動(dòng)力機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、輔助機(jī)構(gòu)和工作介質(zhì)組成。 本機(jī)器采用三梁四柱結(jié)構(gòu)形式，機(jī)身由工作臺(tái)、滑塊、上橫梁、立柱、鎖母和調(diào)節(jié)螺母等組成。四柱式結(jié)構(gòu)為液壓機(jī)最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式之一。四柱式結(jié)構(gòu)最顯著的特點(diǎn)是工作空間寬敞、便于四面觀察和接近模具。整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性較好，但立柱需要大型圓鋼或鍛件。 液壓機(jī)在一定的機(jī)械、電子系統(tǒng)內(nèi)，依靠液體介質(zhì)的靜壓力，完成能量的積壓、傳遞、放大，實(shí)現(xiàn)機(jī)械功能的輕巧化、科學(xué)化、最大化。液壓機(jī)械具有重量輕、功率大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、布局靈活、控制方便等特點(diǎn)，速度、扭矩、功率均可做 無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，能迅速換向和變速，調(diào)速范圍寬，快速性能好，工作平穩(wěn)、噪音小 . 適用于金屬材料壓制工藝 ,如沖壓、彎曲、翻邊、薄板拉伸等。也可從事于校正、壓裝、砂輪成型、冷熱擠壓金屬等同樣適應(yīng)于非金屬材料，如塑料、玻璃鋼、粉末冶金、絕緣材料等壓制成型，以及有關(guān)壓制方面的新工藝、新技術(shù)的試驗(yàn)研究等。已經(jīng)廣泛應(yīng)用到醫(yī)療、科技、軍事、工業(yè)、自動(dòng)化生產(chǎn)、運(yùn)輸、礦山、建筑、航空等領(lǐng)域。 本設(shè)計(jì)題目的 要求是按照液壓系統(tǒng)規(guī)定的動(dòng)作圖表驅(qū)動(dòng) 電機(jī) 、選擇規(guī)定的工作方式，在發(fā)訊元件的指令下，使有關(guān)電磁鐵的動(dòng)作以完成點(diǎn)動(dòng)和半自動(dòng)循環(huán)指定的工 藝動(dòng)作。設(shè)電氣控制箱，除依據(jù)機(jī)器部分的需要必須分散安裝于各處的電器元件（如：電動(dòng)機(jī)、電磁鐵、接近開(kāi)關(guān)、壓力繼電器）外，其它電器均集中安 2 裝在電氣控制箱內(nèi)，操作人員只需操縱相應(yīng)的開(kāi)關(guān)按扭，即可對(duì)機(jī)器進(jìn)行操作。 由于繼電器接觸器控制是采用固定接線的硬件實(shí)現(xiàn)邏輯。如果生產(chǎn)任務(wù)或生產(chǎn)工藝發(fā)生變化，就必須重新設(shè)計(jì)，改變硬件結(jié)構(gòu)，這樣造成時(shí)間和資金的浪費(fèi)。另外，大型控制系統(tǒng)用繼電器接觸控制，使用繼電器數(shù)量多，控制系統(tǒng)體積大，耗電多，且繼電器觸點(diǎn)為機(jī)械觸點(diǎn)，工作頻率低，在頻繁動(dòng)作情況下壽命較短，造成系統(tǒng)故障，系統(tǒng)的可靠性差 。而 PLC 控制能改善繼電器控制器上述的不足 , PLC 可靠性高， 抗干擾 能力強(qiáng) ,通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便 ,功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣 ,編程簡(jiǎn)單，容易掌握 。體積小、重量輕、功耗低、維護(hù)方便 ,減少了控 制系統(tǒng) 的 設(shè)計(jì)及施工的工作量等特點(diǎn) ,所以設(shè)計(jì)時(shí)我們采用 PLC能集中且較方便地 制 。 圖 發(fā)展趨勢(shì) (1)高速化，高效化，低能耗。提高液壓機(jī)的工作效率，降低生產(chǎn)成本。 (2)機(jī)電液一體化。充分合理利用機(jī)械和電子方面的先進(jìn)技術(shù)促進(jìn)整個(gè)液壓系統(tǒng)的完善。 (3)自動(dòng)化、智能化。微電子技 術(shù)的高速發(fā)展為液壓機(jī)的自動(dòng)化和智能化提供了充分的條件。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。 (4)液壓元件集成化，標(biāo)準(zhǔn)化。集成的液壓系統(tǒng)減少了管路連接，有效地防止 3 泄漏和污染。標(biāo)準(zhǔn)化的元件為機(jī)器的維修帶來(lái)方便。 液壓傳動(dòng)的基本原理：液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，通過(guò)液體壓力能的變化來(lái)傳遞能量，經(jīng)過(guò)各種控制閥和管路的傳遞，借助于液壓執(zhí)行元件 (液壓缸或馬達(dá) )把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其中的 液體稱為工作介質(zhì)，一般為礦物油，它的作用和機(jī)械傳動(dòng)中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動(dòng)元件相類似。 在液壓傳動(dòng)中，液壓油缸就是一個(gè)最簡(jiǎn)單而又比較完整的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，分析它的工作過(guò)程，可以清楚的了解液壓傳動(dòng)的基本原理。 [編輯本段 ]液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 液壓系統(tǒng)主要由：動(dòng)力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達(dá)）、控制元件（各種閥）、輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成。 動(dòng)力元件（油泵） 它的作用是把液體利用原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓力能；是液壓傳動(dòng)中的動(dòng)力部分。 執(zhí)行元件（油缸、液壓馬達(dá)） 它是將液 體的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。其中，油缸做直線運(yùn)動(dòng)，馬達(dá)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 控制元件 包括壓力閥、流量閥和方向閥等。它們的作用是根據(jù)需要無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)液動(dòng)機(jī)的速度，并對(duì)液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、流量和流向進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。 輔助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括壓力表、濾油器、蓄能裝置、冷卻器、管件各種管接頭 (擴(kuò)口式、焊接式、卡套式）、高壓球閥、快換接頭、軟管總成、測(cè)壓接頭、管夾等及油箱等，它們同樣十分重要。 工作介質(zhì) 工作介質(zhì)是指各類液壓傳動(dòng)中的液壓油或乳化液，它經(jīng)過(guò)油泵和液動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。 4 第 2章 液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓機(jī)基本技術(shù)參數(shù) 800 噸液壓機(jī)設(shè)計(jì)要求 主缸公稱壓力 1F 8000kN 主缸回程力 2F 1600KN 頂出缸公稱壓力 3F 1000kN 頂出缸回程力 4F 600KN 滑塊距工作臺(tái)最大距離 1800 mm 滑塊行程 . 1200 mm 頂出行程 400mm 工作壓力 25MPa 滑塊速度 空程速度 1V 120mm/s 擠壓速度 2V 1525 mm/s 回程 3V 110mm/s 頂出速度 頂出 4V 140mm/s 回程 5V 150mm/s 1工作臺(tái)中心孔 Φ 100 mm 1工作臺(tái)面大 小 根據(jù)設(shè)備穩(wěn)定性進(jìn)行設(shè)計(jì)。 (2200*1600，1600*1600,3150*2021) 5 液壓缸的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓缸的類型 圖 液壓缸選用雙作用單活塞桿液壓缸，活塞在行程終了時(shí)緩沖。因?yàn)楣ぷ鬟^(guò)程中需要往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從圖可見(jiàn)，油缸被活塞頭分隔為兩腔，側(cè)面有兩個(gè)進(jìn)油口，因此，可以獲得往復(fù)的運(yùn)動(dòng)。實(shí)質(zhì)上起到兩個(gè)柱塞缸的作用。此種結(jié)構(gòu)形式的油缸，在中小型液壓機(jī)上應(yīng)用最廣。 鋼筒的連接結(jié)構(gòu) 在設(shè)計(jì)中上、下缸都選擇法蘭連接方式。這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易加工，易裝卸。 上缸采用前端法蘭安裝 ，下缸采用后端法蘭安裝。 缸口部分結(jié)構(gòu) 缸口部分采用了 Y 形密封圈、導(dǎo)向套、 O 形防塵圈和鎖緊裝置等組成，用來(lái)密封和引導(dǎo)活塞桿。由于在設(shè)計(jì)中缸孔和活塞桿直徑的差值不同，故缸口部分的結(jié)構(gòu)也有所不同。 缸底結(jié)構(gòu) 缸底結(jié)構(gòu)常應(yīng)用有平底、圓底形式的整體和可拆結(jié)構(gòu)形式。 平底結(jié)構(gòu)具有易加工、軸向長(zhǎng)度短、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。所以目前整體結(jié)構(gòu)中大多采用平底結(jié)構(gòu)。圓底整體結(jié)構(gòu)相對(duì)于平底來(lái)說(shuō)受力情況較好，因此，在相同應(yīng)力，重量較輕。另外，在整體鑄造的結(jié)構(gòu)中，圓形缸底有助于消除過(guò)渡處的鑄造缺陷。但是，在液壓機(jī)上所使用的油缸一般壁厚均較 大，而缸底的受力總是較 6 缸壁小。因此，上述優(yōu)點(diǎn)就顯得不太突出，這也是目前在整體結(jié)構(gòu)中大多采用平底結(jié)構(gòu)的一個(gè)原因。然而整體結(jié)構(gòu)的共同缺點(diǎn)為缸孔加工工藝性差，更換密封圈時(shí)，活塞不能從缸底方向拆出，但由于較可拆式缸底結(jié)構(gòu)受力情況好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，因此在中小型液壓機(jī)中使用也較廣。 在設(shè)計(jì)中 選用的是平底結(jié)構(gòu)。 油缸放氣裝置 通常油缸在裝配后或系統(tǒng)內(nèi)有空氣進(jìn)入時(shí)，使 油 缸內(nèi)部存留一部分空氣，而常常不易及時(shí)被油液帶出。這樣，在油缸工作過(guò)程中由于空氣的可壓縮性，將使活塞行程中出現(xiàn)振動(dòng)。因此，除在系統(tǒng)采取密封措施、嚴(yán)防空氣侵入 外，常在 油缸兩腔最高處設(shè)置放氣閥，排出缸內(nèi)殘留的空氣，使油缸穩(wěn)定的工作 17【 】。 排氣閥的結(jié)構(gòu)形式包括整體式和組合式。在設(shè)計(jì)中 選用的是整體式。 整體式排氣閥閥體與閥針合為一體，用螺紋與鋼筒或缸蓋連接，靠頭部錐面起密封作用。排氣時(shí)，擰松螺紋，缸內(nèi)空氣從錐面間隙中擠出，并經(jīng)斜孔排出缸外。這種排氣閥簡(jiǎn)單、方便、但螺紋與錐面密封處同心度要求較高，否則擰緊排氣閥后不能密封，會(huì)造成泄露。 緩沖裝置 緩沖裝置的工作原理是使鋼筒低壓腔內(nèi)油液 (全部或部分 )通過(guò)節(jié)流把動(dòng)能轉(zhuǎn)換為熱能， 熱能則由循環(huán)的油液帶到液壓缸外 17【 】。 緩沖裝置的結(jié)構(gòu)有恒節(jié)流面積緩沖裝置和變節(jié)流型緩沖裝置。在設(shè)計(jì)中我采用的是恒節(jié)流面積緩沖裝置，此類緩沖裝置在緩沖過(guò)程中，由于其節(jié)流面積不變，故在緩沖開(kāi)始時(shí)，產(chǎn)生的緩沖制動(dòng)力很大，但很快就降低下來(lái)，最后不起什么作用，緩沖效果很差。但是在一般系列化的成品液壓缸中，由于事先無(wú)法知道活塞的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度以及運(yùn)動(dòng)部分的質(zhì)量和載荷等，因此為了使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于設(shè)計(jì)，降低制造成本，仍多采用此種節(jié)流緩沖方式。 7 缸體結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)確定 主缸 參數(shù) 主缸的內(nèi)徑 : （ 注： 所用公式都來(lái)源 于 文獻(xiàn)【 10】【 17】） 1D = pF?14 = 2584　??? = （ 21） 按標(biāo)準(zhǔn)取整 1D = 主缸活塞桿直徑 1d = PFD? 2214? （ 22） = 6 32 1025 101 6 0 ?? ??? ? = （ 22） 按標(biāo)準(zhǔn)取整 1d = 主缸實(shí)際壓力 : 實(shí)1P = KNPD 6221 ????? ππ （ 23） 主缸 實(shí)際 回程力 : 實(shí)2P = KNPdD 14361025)(4)(4 6222121 ??????? ππ （ 24） 頂出缸的直徑 : 2D = pF?34 = 2514　??? = 按標(biāo)準(zhǔn)取整 2D = 頂出缸的活塞桿直徑 2d = PFD? 4214? =6321025106 0 ?????? = 按標(biāo)準(zhǔn)取整 2d = 8 頂出缸實(shí)際頂出力 : 實(shí)3P= KNPD 44 6222 ????? ππ 頂出缸實(shí)際回程力： 實(shí)4P= KNPdD 5911025)(4)(4 6222222 ???