【正文】 PLC四柱液壓機控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文目 錄第1章 緒論 1 1 2第2章 液壓機本體結(jié)構(gòu)設(shè)計 4 液壓機基本技術(shù)參數(shù) 4 液壓缸的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計 5 液壓缸的類型 5 鋼筒的連接結(jié)構(gòu) 5 缸口部分結(jié)構(gòu) 5 缸底結(jié)構(gòu) 5 油缸放氣裝置 6 緩沖裝置 6 缸體結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)確定 7 主缸參數(shù) 7 各缸動作時的流量： 8 上缸的設(shè)計計算 9 下缸的設(shè)計計算： 15 確定快速空程的供液方式、油泵規(guī)格和電動機功率 21 快速空程時的供油方式 21 確定液壓泵流量和規(guī)格型號 21 泵的構(gòu)造與工作原理 22 立柱結(jié)構(gòu)設(shè)計 22 立柱設(shè)計計算 22 連結(jié)形式 24 立柱的螺母及預(yù)緊 26 立柱的導(dǎo)向裝置 26 限程套 28 底座 28 橫梁參數(shù)的確定 28 上橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計 28 活動橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計 29 下橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計 30 各橫梁參數(shù)的確定 30第3章 液壓系統(tǒng)及元件的設(shè)計 31 液壓系統(tǒng)原理 31 工作原理 31 工藝加工過程 32 管道及管接頭 33 管道 33 液壓控制閥的選擇 35 先導(dǎo)式溢流閥 35 節(jié)流閥 35 單向閥 35 電磁換向閥 35 順序閥 36 背壓閥 36第4章 控制部分 37 PLC概述 37 控制部分設(shè)計 37總 結(jié) 39參考文獻 40致 謝 41附錄1：英文及翻譯 42附錄2：程序梯形圖 51II第1章 緒論 　　本次設(shè)計的題目由我實習(xí)的公司提供，主要是對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)計液壓機是為了更加深刻理解液壓機在加工過程中的工作原理以及實際應(yīng)用意義。液壓機是利用液體來傳遞壓力的液壓設(shè)備。液體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。本機器采用三梁四柱結(jié)構(gòu)形式，機身由工作臺、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)為液壓機最常見的結(jié)構(gòu)形式之一。四柱式結(jié)構(gòu)最顯著的特點是工作空間寬敞、便于四面觀察和接近模具。整機結(jié)構(gòu)簡單，工藝性較好，但立柱需要大型圓鋼或鍛件。液壓機在一定的機械、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，實現(xiàn)機械功能的輕巧化、科學(xué)化、最大化。液壓機械具有重量輕、功率大、結(jié)構(gòu)簡單、布局靈活、控制方便等特點，速度、扭矩、功率均可做無級調(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)的試驗研究等。已經(jīng)廣泛應(yīng)用到醫(yī)療、科技、軍事、工業(yè)、自動化生產(chǎn)、運輸、礦山、建筑、航空等領(lǐng)域。本設(shè)計題目的要求是按照液壓系統(tǒng)規(guī)定的動作圖表驅(qū)動電機、選擇規(guī)定的工作方式，在發(fā)訊元件的指令下，使有關(guān)電磁鐵的動作以完成點動和半自動循環(huán)指定的工藝動作。設(shè)電氣控制箱，除依據(jù)機器部分的需要必須分散安裝于各處的電器元件（如：電動機、電磁鐵、接近開關(guān)、壓力繼電器）外，其它電器均集中安裝在電氣控制箱內(nèi)，操作人員只需操縱相應(yīng)的開關(guān)按扭，即可對機器進行操作。由于繼電器接觸器控制是采用固定接線的硬件實現(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，改變硬件結(jié)構(gòu)，這樣造成時間和資金的浪費。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，且繼電器觸點為機械觸點，工作頻率低，在頻繁動作情況下壽命較短，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,通用性強，控制程序可變，使用方便,功能強，適應(yīng)面廣,編程簡單，容易掌握。體積小、重量輕、功耗低、維護方便,減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計及施工的工作量等特點,所以設(shè)計時我們采用PLC能集中且較方便地制。 　　(1)高速化，高效化，低能耗。提高液壓機的工作效率，降低生產(chǎn)成本。 　　(2)機電液一體化。充分合理利用機械和電子方面的先進技術(shù)促進整個液壓系統(tǒng)的完善。 　　(3)自動化、智能化。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。自動化不僅僅體現(xiàn)的在加工，應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)的自動診斷和調(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，有效地防止泄漏和污染。標(biāo)準(zhǔn)化的元件為機器的維修帶來方便?！　∫簤簜鲃拥幕驹恚阂簤合到y(tǒng)利用液壓泵將原動機的機械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，通過液體壓力能的變化來傳遞能量，經(jīng)過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)把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，從而驅(qū)動工作機構(gòu)，實現(xiàn)直線往復(fù)運動和回轉(zhuǎn)運動。其中的液體稱為工作介質(zhì)，一般為礦物油，它的作用和機械傳動中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動元件相類似。　　在液壓傳動中，液壓油缸就是一個最簡單而又比較完整的液壓傳動系統(tǒng)，分析它的工作過程，可以清楚的了解液壓傳動的基本原理。 [編輯本段]液壓傳動系統(tǒng)的組成　　液壓系統(tǒng)主要由：動力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達）、控制元件（各種閥）、輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成?！　恿υㄓ捅茫?它的作用是把液體利用原動機的機械能轉(zhuǎn)換成液壓力能；是液壓傳動中的動力部分。　　執(zhí)行元件（油缸、液壓馬達） 它是將液體的液壓能轉(zhuǎn)換成機械能。其中，油缸做直線運動，馬達做旋轉(zhuǎn)運動?！　】刂圃?包括壓力閥、流量閥和方向閥等。它們的作用是根據(jù)需要無級調(diào)節(jié)液動機的速度，并對液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、流量和流向進行調(diào)節(jié)控制?！　≥o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(擴口式、焊接式、卡套式）、高壓球閥、快換接頭、軟管總成、測壓接頭、管夾等及油箱等，它們同樣十分重要?！　」ぷ鹘橘|(zhì) 工作介質(zhì)是指各類液壓傳動中的液壓油或乳化液，它經(jīng)過油泵和液動機實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。第2章 液壓機本體結(jié)構(gòu)設(shè)計 液壓機基本技術(shù)參數(shù)800噸液壓機設(shè)計要求 主缸公稱壓力 8000kN 主缸回程力 1600KN 頂出缸公稱壓力 1000kN 頂出缸回程力 600KN 滑塊距工作臺最大距離 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 120mm/s 擠壓速度 1525 mm/s 回程 110mm/s 頂出速度 頂出 140mm/s 回程 150mm/s1工作臺中心孔 Φ100 mm1工作臺面大小 根據(jù)設(shè)備穩(wěn)定性進行設(shè)計。(2200*1600，1600*1600,3150*2000) 液壓缸的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計 液壓缸的類型液壓缸選用雙作用單活塞桿液壓缸，活塞在行程終了時緩沖。因為工作過程中需要往復(fù)運動，從圖可見，油缸被活塞頭分隔為兩腔，側(cè)面有兩個進油口，因此，可以獲得往復(fù)的運動。實質(zhì)上起到兩個柱塞缸的作用。此種結(jié)構(gòu)形式的油缸，在中小型液壓機上應(yīng)用最廣。 鋼筒的連接結(jié)構(gòu)在設(shè)計中上、下缸都選擇法蘭連接方式。這種結(jié)構(gòu)簡單，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，用來密封和引導(dǎo)活塞桿。由于在設(shè)計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、軸向長度短、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點。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)相對于平底來說受力情況較好，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渡處的鑄造缺陷。但是，在液壓機上所使用的油缸一般壁厚均較大，而缸底的受力總是較缸壁小。因此，上述優(yōu)點就顯得不太突出，這也是目前在整體結(jié)構(gòu)中大多采用平底結(jié)構(gòu)的一個原因。然而整體結(jié)構(gòu)的共同缺點為缸孔加工工藝性差，更換密封圈時，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)簡單、可靠，因此在中小型液壓機中使用也較廣。在設(shè)計中選用的是平底結(jié)構(gòu)。 油缸放氣裝置通常油缸在裝配后或系統(tǒng)內(nèi)有空氣進入時，使油缸內(nèi)部存留一部分空氣，而常常不易及時被油液帶出。這樣，在油缸工作過程中由于空氣的可壓縮性，將使活塞行程中出現(xiàn)振動。因此，除在系統(tǒng)采取密封措施、嚴防空氣侵入外，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)定的工作排氣閥的結(jié)構(gòu)形式包括整體式和組合式。在設(shè)計中選用的是整體式。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，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)通過節(jié)流把動能轉(zhuǎn)換為熱能，熱能則由循環(huán)的油液帶到液壓缸外緩沖裝置的結(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程中，由于其節(jié)流面積不變，故在緩沖開始時，產(chǎn)生的緩沖制動力很大，但很快就降低下來，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，由于事先無法知道活塞的實際運動速度以及運動部分的質(zhì)量和載荷等，因此為了使結(jié)構(gòu)簡單，便于設(shè)計，降低制造成本，仍多采用此種節(jié)流緩沖方式。 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：所用公式都來源于文獻【10】【17】）=== （21）按標(biāo)準(zhǔn)取整= 主缸活塞桿直徑=（22）== （22）按標(biāo)準(zhǔn)取整= 主缸實際壓力:= （23） 主缸實際回程力:= （24） 頂出缸的直徑:===按標(biāo)準(zhǔn)取整= 頂出缸的活塞桿直徑===按標(biāo)準(zhǔn)取整= 頂出缸實際頂出力: = 頂出缸實際回程力：= 各缸動作時的流量： 主缸進油流量與排油流量：(1)快速空行程時的活塞腔進油流量= （25）（2）快速空行程時的活塞腔的排油流量== （26）（3）工作行程時的活塞腔進油流量==（4）工作行程時的活塞腔的排油流量==（5）回程時的活塞桿腔進油流量==（6）回程時的活塞腔的排油流量== 頂出缸的進油流量與排油流量：(1)頂出時的活塞腔進油流量=（2）頂出時的活塞桿的排油流量==（3）回程時的活塞桿腔進油流量==（4）回程時的活塞腔的排油流量==型號≥／MPa≥／MPa≥／%4561036014 上缸的設(shè)計計算 筒壁厚計算 公式: =++ （27）當(dāng)～，用使用公式:= = m （28）取 =為缸筒材料強度要求的最小，M 為鋼筒外徑公差余量，M為腐蝕余量，M 試驗壓力，16M時，取= P—管內(nèi)最大工作壓力為25 M 鋼筒材料的許用應(yīng)力，M =/n鋼筒材料的抗拉強度，M n—安全系數(shù)，通常取n=5當(dāng)時,材料使用不夠經(jīng)濟,應(yīng)改用高屈服強度的材料. 筒壁厚校核額定工作壓力, 應(yīng)該低于一個極限值,以保證其安全. MPa==47MPa （29）=外徑 D=內(nèi)徑同時額定工作壓力也應(yīng)該完全塑性變形的發(fā)生:== MPa （210）缸筒完全塑性的變形壓力, 材料屈服強度MPa鋼筒耐壓試驗壓力，MPa =～ MPa （211） 缸筒的暴裂壓力 == （212） 缸筒底部厚度 缸筒底部為平面時: mm （213） 取 mm 筒底厚，MM 核算缸底部分強度按照平板公式即米海耶夫推薦的公式計算，缸底進油孔直徑為φ20cm則 Ψ=== （214） = = MPa （215）按這種方法計算[]=100MPa