【正文】 在本設(shè)計(jì)中主要設(shè)計(jì)了以下幾個(gè)方面的內(nèi)容： (1) 根據(jù)枇杷包裝的要求進(jìn)行分析，找出解決問題的關(guān)鍵，并解決問題，展開設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)把液壓系統(tǒng)與紙漿工藝及包裝產(chǎn)品結(jié)合起來。根據(jù) I/O 分配表及預(yù)留冗余可選 FX2N32MS 型號(hào)。在本設(shè)計(jì)中，輸入有 6 個(gè)點(diǎn)，輸出有9 個(gè)點(diǎn)。需要 PLC輸入端子 6 個(gè)，輸出端子 9 個(gè)，具體情況見下表 31： 表 31 液壓系統(tǒng)控制 PLC 端子 I/O 分配表 外接電器 輸入端子 外接電器 輸出端子 總啟動(dòng)按鈕 SB1 啟動(dòng)按鈕 SB2 總停按鈕 SB3 快進(jìn)開關(guān) SQ２ 保壓 快退開關(guān) SQ3 頂出 退回 X10 X0 X11 X1 X2 M1； M2； 5YA；換向閥 5 7YA； M1； M2； 1YA；壓力繼電器 x1 時(shí)間繼電器 2YA 行程開關(guān) 3YA 時(shí)間繼電器 4YA Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y10 36 紅河學(xué)院本科論文（設(shè)計(jì)） 因?yàn)樵诖讼到y(tǒng)中，對(duì)時(shí)間的精確度非常高，所以定時(shí)器 T 選用 10ms 型定時(shí)器，故為 T200~T245。 電氣控制原理圖 根據(jù)要求，需要分別啟動(dòng)兩臺(tái)電機(jī)和各部件，控制 原理圖如圖 31 所示： 35 第三章 系統(tǒng)中 PLC控制設(shè)計(jì) 36 圖 31 繼電接觸器控制兩臺(tái)電機(jī)單向運(yùn)行及各電磁閥壓力閥運(yùn)行電路 控制的 I/O 分配 在本設(shè)計(jì)中，輸出裝置主要有注料電機(jī)和液壓系統(tǒng)的電機(jī)共有兩個(gè)電機(jī)，以及液壓系統(tǒng)中的四個(gè)電磁閥。 6，下液壓缸退回：換向閥 19 左位 4YA 通電 5s（ y10） 。 4，上液壓缸快退：換向閥 6 左位 2YA(y6)，同時(shí)電磁閥 5 5YA 打開 (y2)。 快速下行：換向閥 7YA（ y4）斷電，換向閥 6 右位 1YA 得電 (y5)，壓力繼電器 11 啟動(dòng) (x1)。 34 紅河學(xué)院本科論文（設(shè)計(jì)） 第三章 系統(tǒng)中 PLC 控制設(shè)計(jì) 在本章中，主要設(shè)計(jì)的內(nèi)容有：電氣控制、 PLC 的 I/O 分配 、 PLC 的選型、PLC 梯形圖的設(shè)計(jì)及控制程序的編寫等。 油箱內(nèi)部應(yīng)刷淺色的耐油油漆。 油箱頂板需要安裝空氣濾清器，對(duì)進(jìn)入油箱的空氣進(jìn)行過濾，防止大氣中33 第二章 系統(tǒng)分析及傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 34 的雜質(zhì)污染液壓油。 為了便于隨時(shí)檢查和觀察箱內(nèi)液體液位的情況，應(yīng)該在油箱壁板的側(cè)面安裝液面指示器，指示最低最高液位。它們會(huì)造成油泵、油馬達(dá)及閥類元件內(nèi)運(yùn)動(dòng)件和密封件的磨損和劃傷，閥芯卡死，小孔堵塞等故障，影響液壓系統(tǒng)的可靠性和使用壽命。密封材料碎片、油漆皮和紗纖維。過濾網(wǎng)通常使用 50~100 目左右的金屬網(wǎng)。泄漏油管以單獨(dú)配管為最好，盡量避免與回油管集流配管的方法。吸油管應(yīng)插入液壓油面以下，防止吸油時(shí)卷吸空氣或因流入液壓油箱的液壓油攪動(dòng)油面，致使油中混氣泡。濾油器要有足夠大的容量，避 免阻力太大。對(duì)溢流閥、順序閥等的管道集合。本設(shè)計(jì)的管口與箱底的距離為 160mm，切口與箱壁的距離為 250mm。 5 側(cè)板：側(cè)板厚度一般為 3~4mm，側(cè)板四周頂部應(yīng)該加工成高出油箱頂板3~4mm。隔板的安裝形式有多種，隔板一般沿油箱的縱向布置，其高度一般為 最32 紅河學(xué)院本科論文（設(shè)計(jì)） 低液面高度的 2/3~3/4。 下圖是油箱底面設(shè)計(jì)的幾種形式 本設(shè)計(jì)根據(jù)需要選擇了 C 型結(jié)構(gòu) 30 31 第二章 系統(tǒng)分析及傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 34 A型 B 型 C 型 D 型 E 型 圖 28 油箱類型 3 頂板：頂板一般取的較厚，一般為為 6~10mm 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)把泵 、閥和電機(jī)安裝在油箱頂部上時(shí)，頂板厚度選最大值 10mm。油箱的底部應(yīng)裝設(shè)底腳，以利于通風(fēng)散熱及排除箱內(nèi)油液。對(duì)于大容量的油箱，為了清洗方便，也可以在油箱側(cè)壁開較大的窗口，并用側(cè)蓋板緊密封閉。為了防止液壓油從油箱溢出，油箱中的液壓油位不能太高，一般不應(yīng)超過液壓油箱高度的 80%。 參照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》鍛壓機(jī)械的油箱容積通常取為每分鐘流量的 6~12倍。 液壓油箱有效容積的確定 液壓油箱在不同的工作條件下，影響散熱的條件很多，通常按壓力范圍來考慮。本次設(shè)計(jì)采用集中式。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、泄漏油回收、節(jié)省占地面積、安裝維修方便。例如，利用機(jī)床或底座作為液壓油箱存放液壓油。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是安裝維修方便，液壓裝置的振動(dòng)、發(fā)熱都與機(jī)床隔開：缺點(diǎn)是液壓站增加了占地面積。 液壓站的結(jié)構(gòu)型式有分散式和集中式兩種類型。 液壓站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓站是由液壓油箱，液壓泵及液壓控制裝置三大部分組成。 2 管道內(nèi)徑計(jì)算： 4 mmQd v?? 式中 Q—— 通過管道內(nèi)的流量 m3/s V—— 管內(nèi)允許流速 m/s，見下表 27 紅河學(xué)院本科論文（設(shè)計(jì)） 表 25 液壓系統(tǒng)各管道流速表 油液流經(jīng)的管道 推薦流速 m/s 液壓泵吸油管 ~ 液壓 系統(tǒng)壓油管道 ~5，壓力高，管道短 粘度小 取大值 液壓系統(tǒng)回油管道 ~ (1) 液壓系統(tǒng)壓油管的內(nèi)徑： 取 V=4m/s 34 4 50 10 m m60 4Qd v? ??? ? ??? 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得：取 d=20mm，鋼管的外徑 D=28mm；管接頭連接螺紋 M27? 2. (2) 液壓系統(tǒng)回油管道的內(nèi)徑： 取 V= 34 4 4 10 25m m60 v? ??? ? ??? 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得：取 d=25mm，鋼管外徑 D=34mm；管接頭連接螺紋 M33? 2。本設(shè)計(jì)根據(jù)需要，選擇卡套式管接頭。 國(guó)外對(duì)管子的材質(zhì)、接頭形式和連接方式上的研究工作從不間斷，最近出現(xiàn)一種用特殊的鎳鈦合金制造的管接頭，它能使低溫下受力后發(fā)生的 變形在升溫時(shí)消除 —— 即把管接頭放入液氮中用芯棒擴(kuò)大其內(nèi)徑，然后取出來迅速套裝在管端上，便可使它在常溫下得到牢固、緊密結(jié)合。錐螺 紋依靠自身的椎體旋緊和采用聚四氟乙烯等進(jìn)行密封，廣泛用于中、低壓液壓系統(tǒng)；細(xì)牙螺紋密封性好， 常采用于高壓系統(tǒng)，但要求采用組合墊圈或 O 型圈進(jìn)行端面密封，有時(shí)也采用紫銅墊圈。 管接頭的種類很多，液壓系統(tǒng)中油管與管接頭的常見連接方式有： 焊接式管接頭、卡套式管接頭、扣押式管接頭、固定鉸鏈管接頭。由于膠管制造比較 困難，成本很高，因此非必要時(shí)一般不用。高壓膠管是鋼絲編織體為骨架或鋼絲纏繞體為骨架的膠管，可用以壓力較高的油路中。 膠管用在連接兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件間的管道。本設(shè)計(jì)中的彎曲處采用管接頭來完成。必須按照安裝位置、工作環(huán)境和工作壓力來正確選用。結(jié)構(gòu)緊湊，安裝，調(diào)整，使用，維護(hù)方便，通用性大。油液流過時(shí)壓力損失小。為了增加電機(jī)與液壓泵的聯(lián)接剛性，避免產(chǎn)生共振，本設(shè)計(jì)把液壓泵和電機(jī)先裝在剛性較好的底板上使其成為一體，然后底板加墊再裝到液壓油箱蓋上。 本設(shè)計(jì)采用法蘭式支架式聯(lián)結(jié)。 3 法蘭支 架式 電機(jī)與液壓泵先以法蘭聯(lián)結(jié)，法蘭再與支架聯(lián)接，最后支25 第 二章 系統(tǒng)分析及傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 架再裝在底板上。這種機(jī)構(gòu)對(duì)于保證同軸度比較困難（電機(jī)與液壓泵的同軸度 ≤）。這種結(jié)構(gòu)拆裝很方便。 2) 電動(dòng)機(jī)與液壓泵的聯(lián)接方式 電動(dòng)機(jī)與液壓泵的聯(lián)結(jié)方式分為法蘭式、支架式和支架法蘭式。 電機(jī)的基本安裝、結(jié)構(gòu)型式： B3 型：機(jī)座帶底腳、端蓋無凸緣； B5 型：機(jī)座不帶底腳，端蓋有絕緣； B35 型：機(jī)座帶底腳，端蓋有凸緣。外殼防護(hù)等級(jí)為 IP44。柱塞泵為 ~， 取 ?? 選用 1000r/min 的電動(dòng)機(jī)，則驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率為： Np=pρqρ/ηp=10326106/(60)= 根據(jù)查表查出電機(jī)型號(hào)為 Y180M4，其額定功率為 故選擇電動(dòng)機(jī) Y180M—— 4。 由前面得知，本液壓系統(tǒng)最大功率出現(xiàn)在工作缸壓制階段，這時(shí)液壓泵的供油24 23 紅河學(xué)院本科論文（設(shè)計(jì)） 壓力值為 26MPa，流量為已選定泵的流量值。 根據(jù)前面要求出來的電機(jī)的功率可以得出液壓泵需要 以上功率的電機(jī)。如果電機(jī)容量大小，長(zhǎng)期處于過載運(yùn)行，造成電機(jī)絕緣過早地?fù)p壞；如果容量過大，不僅造成設(shè)備上的浪費(fèi)，而且運(yùn)行效率低，對(duì)電能的利用不經(jīng)濟(jì)。而且對(duì)這些參數(shù)要綜合進(jìn)行 考慮。軟管安裝時(shí)應(yīng)避免發(fā)生扭轉(zhuǎn)，影響使用壽命。相互平行的管道應(yīng)保持一定的間隔，并用管夾固定。 4) 液壓泵與機(jī)床相連的管道一般都先集中連到機(jī)床的中間接頭上，然后再分別通向不同部件的各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中去，這樣做有利于搬運(yùn)，拆裝 和維修。換向閥之間應(yīng)留有一定的軸向距離，以便進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整或拆裝電磁鐵。 3) 在閥類元件的布置中，行程閥的安放位置必須靠近運(yùn)動(dòng)部件。 2) 考慮液壓油箱的大小與剛度。 考慮到維修，散熱等方面的要求，本設(shè)計(jì)采用臥式聯(lián)接。安裝維修不方便，散熱條件不好。 1) 立式安裝 將液壓泵和與之相連接的油管放在液壓油箱內(nèi)，這種結(jié)構(gòu)型式緊湊、美觀、同時(shí)電機(jī)與液壓泵的同軸度能保證。 3 液壓泵的安裝方式 液壓站裝置包括不同類型的液壓泵、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其聯(lián)軸器等。材料及加工精度要求高，加工量大，價(jià)格昂貴。 4) 柱塞 油泵主要零件均受壓，使材料強(qiáng)度得到充分利用，壽命長(zhǎng)，單位功率重量小。因?yàn)橹灰m當(dāng)加大柱塞直徑或增加柱塞數(shù)目，流量便增大。因?yàn)橹?塞與缸孔容易加工，尺寸精度及表面質(zhì)量可以達(dá)到很高的要求，油液泄漏小，容積效率高，能達(dá)的工作壓力一般為 (200~400)105Pa，最高可達(dá)到 1000105Pa。所以選軸向柱塞變量泵。? ? ? ?1 . 1 7 0 . 6 5 2 . 5 8 0 . 4 7 L /m inLq K q q? ? ? ? ? ? ? ? ??? 2 選擇液壓泵的規(guī)格 由于液壓泵系統(tǒng)的工作壓力高，負(fù)載壓力大，功率大。 參閱《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》在本次設(shè)計(jì)中采用 O 形密封圈 確定液壓泵規(guī)格和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率及其選擇 液壓泵規(guī)格分析和選擇 1 液壓泵規(guī)格分析 由前面工況分析，由最大壓制力和液壓主機(jī)類型，初定上液壓泵的工作壓力取為 25MPa，考慮到進(jìn)出油路上閥和管道的壓力損失為 1MPa（含回油路上的壓力損失折算到進(jìn)油腔），則液壓泵的最高工作壓力為： ? ? 611 2 5 1 1 0 2 6 M PaP P P? ? ? ? ? ? ? ? 上述所得的 Pρ 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，另外考慮到一定壓力儲(chǔ)備量，并確保泵的壽命，其正常工作壓力為泵的額定壓力的 80%左右因此選泵的額定壓力 Pn 應(yīng)滿足： PP ??? 紅河學(xué)院本科論文（設(shè)計(jì)） 液壓泵的最大流量應(yīng)為： ?q ? ? ?maxqL ?? 式中 qρ—— 液壓泵的最大流量 ? ?maxq? —— 同時(shí)動(dòng)作的各執(zhí)行所需流量之和的最大值，如果這時(shí)的溢流閥正 進(jìn)行工作，尚須加溢流閥的最小溢流量 2~3L/min。密封可靠實(shí)用以中高壓液壓缸。、 參閱《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》采用導(dǎo)向套導(dǎo) 向的結(jié)構(gòu)形式，其特點(diǎn)為： 導(dǎo)向套與活塞桿接觸支承導(dǎo)向，磨損后便可以更換，導(dǎo)向套也可用耐磨材料。導(dǎo)向套的位置可安裝在密封圈得內(nèi)側(cè)，也可安裝在外側(cè)。導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)可以做成端蓋整體式直接導(dǎo)向，也可做成與端蓋分開的導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)。應(yīng)用較多，如組合機(jī)床與工程機(jī)械上的液壓缸。如下圖所示： 圖 27 螺紋連接 特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在振動(dòng)的工作條件下容易松動(dòng)。 設(shè)計(jì)計(jì)算過程： 20 紅河學(xué)院本科論文（設(shè)計(jì)） 1) 缸體與缸蓋的連接形式 缸體 與缸蓋的 連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān)。由于工作條件的不同，結(jié)構(gòu)形式也各不相同。 液壓缸的其他設(shè)計(jì) 液壓缸主要尺寸確定后，就進(jìn)行各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。一般液壓缸缸體長(zhǎng)度不應(yīng)大于內(nèi)徑的 20~30 倍。隔套的長(zhǎng)度 C 由需要的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H決定，即 C=H1/ 2( l1+B) (214） 滑臺(tái)液壓缸： 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H： H?500/20＋ 320/2=185mm 取 H=200mm 活塞寬度： B==192mm 缸蓋滑動(dòng)支承面長(zhǎng)度： =168mm 隔套長(zhǎng)度： C=240－ 1/2(192＋ 168)=－ 60mm 所以無隔套 液壓缸缸體部分長(zhǎng)度應(yīng)等 于活