【正文】 控制。 油液污染對系統(tǒng)的危害主要如下： 油液中各種污染物引起元件各種形式的磨損，固體顆粒進入運動副間隙中，對零件表面產生切削磨損或是疲勞磨損。 2 元件堵塞與卡緊故障 固體 顆粒堵塞液壓閥的間隙和孔口，引起閥芯阻塞和卡緊，影響工作性能，甚至導致嚴重的事故。 本設計的主要工作及研究內容 本設計主要設計一 5000KN 油壓機的液壓傳動系統(tǒng)及其 PLC 控制程序，主要內容如下： ：依據工藝及現有液壓機確定液壓機活動部分的行程及速度和工作流程。 。同時設備使用時應節(jié)能。 . . 第 2 章 液壓系統(tǒng)的設計以及參數的計算 液壓機的基本構造及工作流程 本設計主要設計一 5000KN 的液壓機液壓系統(tǒng)，而且無頂出裝置。當滑塊壓下 2ST 繼電器時，滑塊接觸工件，開始對工件壓制，這時液壓系統(tǒng)改變工作狀態(tài)開始慢速加壓，滑塊以極慢的速度壓制工件對工件做功。其參數的選定主要液壓機以及工藝的參數所決定的。系統(tǒng)的工作壓力高，省材料，結構緊湊，重量輕，是液壓的發(fā)展方向。一般來說對于固定尺寸不受限制的設備，壓力可以選擇的低一些，而對于像行走機械等重載設備，壓力選擇的高一些 [2]。 計算摩擦負載、慣性負載以及各階段的外負載如表 所示： . . 表 外負載的計算及計算公式 工況 計算公式 外負載 /N 符號意義 快速下行 啟動 fsF 4000 靜 摩擦負載 ( ) 0 .2 * ( 2 0 0 0 0 0 ) 4 0 0 0fs s nF f G F N? ? ? ? ? 動摩擦負載 ( ) 0. 1 * ( 20 00 0 0) 20 00fd d nF f G F N? ? ? ? ? 慣性負載 1 2 0 0 0 0 0 . 1 2 8 7 . 2 71 0 2 . 7 5a GvFNgt?? ? ? ? ?? 2 2 0 0 0 0 0 . 0 7 5 1 7 . 8 61 0 8 . 4a Gvgt?? ? ? ? ?? 減速阻力 fF =366KN 加速 fd GvF gt???? 快進 fdF 2021 慢速下行 減速 fdF + fF 368000 工進 fdF + wF 4502021 快速回程 反向啟動 fsF 4000 加速 fd GvF gt???? 快退 fdF 2021 液壓缸的主要參數計算 本液壓機的主要液壓執(zhí)行元件為一液壓缸。 計算公式： 11mAVQ ?? 取 ? ? (1)工作缸快速下行所需流量 1 120 /V mm S? 111 0 . 1 5 9 * 0 . 1 2 * 1 0 0 0 * 6 0 1 1 9 2 . 5 / m in0 . 9 6mAVQL?? ? ? (22) (2)工作缸慢速下行所需流量 2 9/V mm S? 112 0 . 1 5 9 * 0 . 0 0 9 * 1 0 0 0 * 6 0 8 9 . 4 3 / m in0 . 9 6mAV?? ? ? (23) (3)工作缸工進所需流量 3 5/V mm S? 133 0 . 1 5 9 * 0 . 0 0 5 * 1 0 0 0 * 6 0 4 9 . 6 8 / m in0 . 9 6mAVQL?? ? ? (24) (4)工作缸快退所需流量 4 75 /V mm S? 244 0 . 0 1 8 3 * 0 . 0 7 5 * 1 0 0 0 * 6 0 8 5 . 7 8 / m in0 . 9 6mAV?? ? ? (25) 由此可見，本系統(tǒng)在不同行程動作時，流量差別很大，最大流量為工作缸快速下降階段，最低流量為工作缸工進時的流量，二者相差達二十幾倍。為此，一般液壓機多采用自重補油增速回路，這種回路的有點事不需要增設補助動力源，結構簡單。且單向閥是座閥，保壓性能好且節(jié)能。 (2)液控單向閥 2：工作缸進行保壓壓制時，防止液壓缸上腔油液通過換向閥間隙泄露。 (5)溢流閥 5：用以調定系統(tǒng)壓力，保護液壓泵不因壓力過高而損壞。 (9)電磁換向閥 9：起控制充液閥 1 的作用，使充液閥 1 在活塞快速下壓和回程時處于打開狀態(tài)。 液壓機的動作及其操縱方法如下： 由于本液壓機采用 PLC 實行編程控制，所以其操縱簡單，安全可靠。 (4)緊急回程按鈕：結束各項工作，滑塊復位。通過溢流閥 4 的流量與壓力控制，控制活塞的移動速度，實現慢速下行。 (6)懸空停止： 電液換向閥 6 處于中位，液壓泵卸荷。 液壓泵的主要參數有工作壓力，流量，排量。液壓泵的最大流量應為 [2] p m a x( ) 1 .1 8 2 .3 5 9 0 .5 9 ( L /m in )Q K Q? ? ? ?? (32) 式中： pQ —— 液壓泵的最大流量 maxQ? —— 同時動作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值，系統(tǒng)慢速下行時流量最大，前面計算所得為 K —— 系統(tǒng)泄露系數，一般取 K =~，現取 K = 根據以上算得的系統(tǒng)最大流量和工作壓力再查閱有關手冊，選用63YCY141B 柱塞泵。 所以在快速下行和快速回程階段，泵的輸出壓力為 ，輸出流量為，在工進階段泵的輸出壓力為 ，輸出流量為 。所設計的液壓系統(tǒng)，能否按照既定要求正常可靠運行，在很大程度上取決于其中所采用的各種液壓閥的性能優(yōu)劣及參數匹配是否合理。 b）油液不能反向通過，即反向應無泄漏或微量泄漏。 (1) 充液閥的選定： 充液閥是液壓機中常用的一種閥，它的作用是在工作缸的工作柱塞快速空程下行時，迅速以大量低壓工作液體充填工作缸的上腔， 以防止缸的上腔吸空，而. . 在工作柱塞快速回程上行時，迅速將工作缸上腔的工作液體排回油箱 [3]。在快速回程過程中，通入壓力油抬起活塞。依據溢流閥的特性曲線以及調定壓力選擇型號如下： 選定溢流閥 5 的型號為： DBDH10P10/315。 在本系統(tǒng)中只有一個電液換向閥，其作用是起到總的控制作用，使活塞的各個動作順利完成，使系統(tǒng)安全可靠。 在本系統(tǒng)中，有兩個二位四通換向閥 10，它們分別控制液控單向閥 3 的開啟，起到控制的作用。 依據流量以及工作壓力選擇順序閥的型號為 DZ10130/315M,具體參數如表 所示： 表 DZ10130/315M 順序閥參數 [3] 型號 通徑 /mm 額定流量 L/Mpa 背壓 /Mpa DZ10130/210M 10 150 ~21 依據液控閥的控制壓力，調定背壓為 。 過濾器的主要性能指標是過濾精度，本系統(tǒng)要用兩個過濾器，分別為回油過濾器和空氣過濾器 [5]?？諝鉃V清器能保持油箱內油液的清潔，既可以防止贓物顆粒從外部進入油箱，又能延長油液及元件的工作周期和使用壽命，從而保證了液壓系統(tǒng)的正常工作。從而濾除了油液內的贓物顆粒。常用的壓力表是彈簧彎管式。其調壓范圍為. . 0~40MPa，壓力表接口螺紋為 ? 。當系統(tǒng)壓力達到壓力繼電器的調定值時，發(fā)出電信號，使電氣元件動作 [5]。 管件的選定 管件包括管道和管接頭。密封裝置主要用來防止液體的泄漏。 得出 mm? 根據《機械設計手冊》中鋼管公稱通徑、外徑、壁厚，選擇公稱通徑為 50mm 、鋼管外徑為 63 mm、管子壁厚 。 根據《機械設計手冊》中鋼管公稱通徑、外徑、壁厚，選擇公稱通徑為 32mm 、鋼管外徑為 42 mm、管子壁厚 6mm。 油箱的設計確定 油箱的作用主要是儲油，此外油箱還有一定的表面積，能夠散發(fā)油液工作是產生的熱量，沉淀油液中的污物，逸出油液中滲入 的空氣，有時還能做液壓元件和閥塊的安裝臺。閉式油箱一般用于壓力油箱，內充一定壓力的惰性氣體。 (2) 吸油管和回油管應插入 最低液面以下，以防止吸空和回油飛濺，產生氣泡。 (5) 油箱應距離地面 150mm 以上，以便搬運，放油和散熱。) 得到初選油箱容積為： 179。油箱的底部應裝設底腳，底腳高度一 般為 150mm，以利于通風散熱及排出箱內油液。 (4) 油箱的隔板底部兩端要做成 45 度倒角型，這樣很有助于油液的散熱。 液壓油液的選用，首先應根據液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作條件來選擇合適的液壓油液類型，然后在選擇液壓油液的粘度 [7]。 液壓系統(tǒng)中，液壓泵的工作條件最為嚴峻。 . . 液壓介質的污染控制 液壓裝置是以工作油作為介質傳遞功率。 液壓油污染的 來源主要有三個方面，一是殘留物的污染；二是侵入物的污染；三是生成物的污染。 (1) 減少外來污染。 (3) 控制液壓油液的工作溫度。 . . 第 4 章 驗算液壓系統(tǒng)性能 液壓系統(tǒng)初步設計是在某些估計參數情況下進行的，當各種回路形式、液壓元件及連接管路等完全確定后，就能對其某些技術性能進行驗算，以判斷設計質量，找出修改設計的依據。由于工進階段和快速回程階段，系統(tǒng)工作壓力較大，所以只計算這兩個階段的壓力損失。 本系統(tǒng)管路屬于水力光滑管區(qū)，雷諾數 8722( )e dR ??（ 45），其中 ? 為絕對粗 糙度取 。 (2)回油管路壓力延程損失計算 22212 2 2lvp d???? （ 46） 其中估計壓油管路長度 2 5lm? ， 2 32d mm? 。 由于 3810 10eR?? ,所以 20 .3 0 8 / ( 0 .8 4 2 l g ) 0 .0 2 3 9eR? ? ? ?。總的壓力損失為： . . 1 2 3p p p p? ? ? ? ? ? ? (41) 其中： 21 2lvp d???? (42) 22 2vp ???? (43) 以上各式中： l —— 管道的長度 (m)； d—— 管道內徑 (m)； v—— 液流平均速度 (m/s)； ?—— 液壓油密度 (kg/m3)； ?—— 沿程阻力系數； ? —— 局部阻力系數； 工作缸工進階段的壓力損失 管路中的壓力沿程損失主要包括：液壓泵出油口到閥塊最后到液壓缸，這幾部分組成的。計算時通常采用一些簡化公式以求得到概略結果 [2]。 (4) 定期檢查更換液壓油液。 (2) 濾除系統(tǒng)產生的污物。因此，為了延長液壓元件的使用壽命，保證液壓傳動系統(tǒng)的正常工作，應將液壓油的污染控制在一定的范圍。據統(tǒng)計，液壓系統(tǒng)的故障大部分是由于工作油管理、維護不良所引起，所以工作油的管理維護十分重要。同時因油溫對油液的粘度影響很大，所以應根據具體情況控制油 溫，使泵和系統(tǒng)在油液的最佳粘度范圍內工作。 (2) 選擇液壓油的粘度 液壓油的類型確定后，再選擇液壓油的粘度，即牌號。正確合理地選擇液壓油液，對保證液壓系統(tǒng)正常工作，延長液壓系統(tǒng)和液壓元件的使用壽命以及提高液壓系統(tǒng)的工作可靠性等都有重要影響。頂板上的元件和部件的安裝面應經過機械加工，以保證安裝精度。設計油箱時應考慮以下幾點 [2]： (1) 壁板：厚度一般為 4mm；。 初選油箱容積 初始設計時，先按照經驗公式確定油箱的容積，待系統(tǒng)確定后再按照散熱 要求校核。 (3) 吸油管和回油管之間的距離要盡可能選遠些，之間應設有隔板，以加大液流循環(huán)的途徑，能夠提高散熱，分離空氣及沉淀雜質。 油箱設計要點： (1) 油箱必須有足夠大的容積。 . . 油箱可分為開式油箱和閉式油箱兩種。 管接頭的確定 管接頭是管道與管道，管道與其它元件 (如泵、閥、集成塊等 )之間的可拆卸連接件，管接頭與其他元件之間可采用普通細牙螺紋連接或錐螺紋連接 (多用于中低壓 )。 根據《機械設計手冊》中鋼管公稱通徑、外徑、壁厚，選擇公稱通徑為 25mm 、鋼管外徑為 34 mm、管子壁厚 5mm。如果密封不好，將會導致系統(tǒng)或元件的泄漏加大，使系統(tǒng)壓力或容積效率降低，浪費能量，嚴重時將導致系統(tǒng)不能正常工作，因此，正 確使用密封裝置是非常重要的 [2]。與泵、閥等連接的管件應由其接口尺寸決定管徑。依據系統(tǒng)壓力選擇型號為 HED1OA20/35，具體參數如表 所示： 表 HED1OA20/35 壓力繼電器參數 型號 額 定 壓 力/Mpa 最高工作壓力 /Mpa 復 原 壓 力/Mpa 動 作 壓 力/Mpa 切 換 頻 率（次 /Min）