離合器片成型機論文正文

1、1、mlw21.1畢業(yè)設計的意義錯誤！未定義書簽。1.2壓力機簡介錯誤！未定義書簽。1.3壓力機的發(fā)展與現(xiàn)狀錯誤！未定義書簽。2、設計任務22.1設計要求22.2總體設計方案23、機械部分設計33.1支撐柱設計33.2螺栓連接設計33.3加熱板設計43.4下底板的設計44、液壓系統(tǒng)設計54. 1液壓系統(tǒng)設計的步驟和n容54.2液壓系統(tǒng)的計算和液壓元件的選擇64.3液壓主要尺寸的確定64.4液壓泵的選擇124.5電動機的選擇124.6液壓站組成及工作原理124.7管道尺寸的確定174.8 液壓系統(tǒng)的簡圖185、電器部分設計195.1可編程控制器的選擇195.2可編程控制器實現(xiàn)控制的要點205.3

2、可編程控制器基本特點215.4可編程控制器的基本性能235.5可編程控制器的梯形圖25總、 27 27sc i射271、緒論2、設計任務2.1設計要求 了解離合器片成型機的用途，主要構成，策劃系統(tǒng)的總體結構和實現(xiàn)方案.。 完成離合器片成型機的機械部分設計。包括：機身；液壓系統(tǒng)；滑塊；專川汕缸；加熱板; 控制系統(tǒng)框閣。 完成離合器片成型機的電氣部分設計。包桮：電機降壓起動原理閣；plc控制器外圍電路 系統(tǒng)原理圖；溫度控制原理圖；plc控制梯形圖。 最高壓力：200噸； 敁大行程：1米； 加熱最大功率：6000 加熱敁大溫度：300度； 電動機功率：17kw: 壓力時間間隔：1分鐘。2.2總體設計

3、方案(1) 了解離合器片成型機的用途，主要構成。調研國a外發(fā)展情況及趨勢，策劃系統(tǒng)的總體 結構和實現(xiàn)方案。通過對相關資料的杏詢，了解壓力機的發(fā)展形勢，壓力機的一般結構，工作原 現(xiàn)和零件的選用等，對離合器片成型機有個總體的構思。(2) 參照現(xiàn)耔的叫柱單缸壓力機，首先設計液壓缸：根據(jù)設計題目提供的工作量，確定液壓 缸的主要尺寸，乜括液壓缸的內外經(jīng)，缸橫厚，活塞桿的尺、b密封等；液壓缸的結構設計。w 設計機械部分：確定壓力機上橫梁，支撐柱，加熱板，下底板及其下底板與磨具的連接型式；w 進行液壓系統(tǒng)的沒計，還要對機器的工作情況進行詳細地分析，考慮下面幾個問題：確定該機器 中哪些運動需耍液壓傳動來完成；

4、確定各運動的丄作順序和各執(zhí)行元件的丄作循環(huán)；確定液壓系 統(tǒng)的主要工作性能。例如：執(zhí)行元件的運動速度、調速范闈、最大行程以及對運動平穩(wěn)性的要求， 確定各執(zhí)行元件所承受的負載及其變化范闌；確定各執(zhí)行元件所承受的負載及其變化范圍。然g，考慮以k兒個問題擬定液壓系統(tǒng)原理閣：采川何種型式的執(zhí)行機構；確定調速方案 和速度換接方法；如何完成執(zhí)行機構的a動循環(huán)和順序動作；系統(tǒng)的調壓、卸份及執(zhí)行機構的換 向和安全互鎖等要求；壓力測量點的合理選擇。通過液壓系統(tǒng)計算確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)，以便按照這些參數(shù)合理選擇液壓元件和沒計 非標準元件。計算液壓缸的主要尺十以及所需要的壓力和流量,計算液棖泵的工作壓力、流腳 傳動

5、功率等，選擇電動機類型以及閥類元件和輔助元件的規(guī)格。(3) 離合器片成型機的屯氣部分設計，包拈：電機降壓起動原理圖；plc控制器外圍電路系 統(tǒng)原理圖；溫度控制原理圖；plc控制梯形圖。該產(chǎn)品選擇plc來控制液壓缸的行走和停止，具 有一下特點： plc的功能非常豐富。具存豐富的處理信息的指令系統(tǒng)及存儲信息的閃部器件。 用plc實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制是非常方便的。plc控制邏輯的建立是程序，川程序代替硬件接 線。編程序比接線，更改程序比更改接線，當然要方便得多。 川plc實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制是非常nj靠的。plc在硬件與軟件兩個力'囬都采取了很多措施， 確保它能4靠工作。 高新技術的使用必將帶來巨大

6、的社會效益與經(jīng)濟效益，這是科技是第一生產(chǎn)力的體現(xiàn)， 也是髙新技術生命力之所川plc進行開關量控制實例是很多的，冶金、機械、輕工、化工、紡織 等等，兒t所有工業(yè)行業(yè)都需要用到它。目前，plc符用的目標，也是別的控制器尤法與其比擬 的，就是它能方便并可靠地用于開關量的控制。 plc可用于模擬量控制，數(shù)字量控制以及數(shù)據(jù)采集等。3、機械部分設計3.1支撐柱設計該產(chǎn)品的全名是離合器門成型機，實際上是四柱壓力機中的一種，該產(chǎn)品的骨架是由四根支 撐柱來支撐的，因此它的設汁很關鍵，關系到機器的穩(wěn)定性能和強度。在下而液壓缸的設計屮， 已經(jīng)對活塞桿進行了強度校核和壓桿穩(wěn)定的計算，得山要承受200噸的壓力，活塞桿的

7、最小直徑 為d=28cm，考慮到不經(jīng)常拆卸和工作吋間的i'uj題，選定四根支撐柱為d=30cm，材料為：45鋼， 屈服極限為353mpa,強度極限為598mpa。網(wǎng)柱的底部為普通細牙螺紋的螺距小，升角小，q鎖 性能好，強度高，便于和下底板連接。螺距為12mm,牙型角為60度，螺紋訟度l = 34cm。其 結構如閣1:圖1.支撐柱結構圖3.2螺栓連接設計因為系統(tǒng)所承受的壓力、拉力都很大，而且有時候需耍拆卸，綜合考慮因素選擇用螺栓連接。 首先確定螺栓材料，從經(jīng)濟和性能上的綜合考慮，選擇40cr作為螺栓材料，查材料力學i 表2.1:抗拉強度為980mp，屈服強度為785mp.初步選擇川4個m

8、8的螺栓來緊固，系統(tǒng)的最人拉力為10n，則每個螺栓所承受的力為 f=f/4=100/4=25n則每個螺栓承受的拉應力- = %°-25xl0xl4x0.0322= 77.7置 < =砌p因此強度足夠。3.3加熱板設計如果加工材料的溫度比較低，材料就不容易變形，需要的壓力就會比較人，也就容易損壞機 器，w此需要加熱板米給材料加溫，加熱板選擇45鋼作為材料，加工成940x940x80的方板。 因為要安裝加熱管，所以在加熱板內部均勻加工九個直徑30mm的通孔來安裝加熱管。因為加熱 板的下邊面直接接觸工件，因此下表面的粗糙度應比較低，取1.5。其結構圖如圖2: (> (l/aj7

9、 k)<)<)<j tjr/圖2.加熱板結構圖3. 4下底板的設計下底板是整個機器的基礎，因此要穩(wěn)定，因此選擇45號鋼作為材料，加工成 2500x2500x500的方體。為了和叫柱連接w此需要在底板上加工叫個m300的螺紋孔，w為 需要安裝磨炅，因此在底板上還要加工r型槽。r型槽查中小型液壓機設計計兌-主機的設 計計算表7-1，如閣3:圖34、液壓系統(tǒng)設計4.1液壓系統(tǒng)設計的步驟和內容液壓系統(tǒng)的設計是整個機器設計的一部分，他的任務足根據(jù)機器的用途、特點和要求，利用 液壓傳動的基本原理，擬定出合理的液壓系統(tǒng)圖，在經(jīng)過必要的計算米確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，然 后按照這些參數(shù)來選用液壓元

10、件的規(guī)格和進行系統(tǒng)的結構沒計。液壓系統(tǒng)的設計步驟大體如下：4. 1.1液壓系統(tǒng)的工作分析在開始設計液壓系統(tǒng)時，首先要對機器的工作情況進行詳細地分析，-般考慮下囬幾個問題:1）確定該機器中哪些運動需要液壓傳動米完成；2）確定各運動的工作順序和各執(zhí)行元件的工作循環(huán)；3）確定液壓系統(tǒng)的主耍工作性能。例如：執(zhí)行元件的運動速度、調速范圍、敁大行程以及 對運動y穩(wěn)性的耍求。確定各執(zhí)行元件所承受的負載及其變化范闌。4. 1.2擬定液壓系統(tǒng)原理圖擬定液壓系統(tǒng)原理閣一般考慮以下兒個問題：1）采用何種形式的執(zhí)行機構；2）確定調速力*案和速度換接人法；3）如何完成執(zhí)行機構的動循環(huán)和順序動作；4）系統(tǒng)的調壓、卸荷及執(zhí)

11、行機構的換昀和安全互鎖等耍求；5）壓力測量點的合理選擇。根據(jù)上述要求合理選擇基本回路，然后將各基本回路組合成液壓系統(tǒng)。當液壓系統(tǒng)中存多個執(zhí)行部件時，要注意到它們互相的聯(lián)系和影響，衍時要采取防干擾回路。在液壓系統(tǒng)原理閣中，應該附冇運動部件的運動循環(huán)閣和電磁鐵動作順序表。4.2液壓系統(tǒng)的計算和液壓元件的選擇液壓系統(tǒng)計兌的h的是確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)，以便按照這些參數(shù)合理選擇液壓元件和設 計非標準元件。具體計釘少驟如下：1）汁算液壓缸的主要尺寸以及所需要的壓力和流fi;2）計算液壓泵的工作壓力、流凰和傳動功率；3）選擇液壓泵和電動機的類型和規(guī)格；4）選擇閥類元件和輔助元件的規(guī)格。必要時，對液壓系統(tǒng)的

12、壓力損失和發(fā)熱溫升要進行驗算，但是荇經(jīng)過生產(chǎn)實踐考驗過的同類 型設備可供類比參考，或夼可靠的試驗結果，那么也可以不再進行驗算。4.3液壓主要尺寸的確定4. 3. 1液壓缸工作壓力的確定液壓缸丄作壓力主耍根據(jù)液壓設備的類型來確定，對不冋用途的液壓設務，巾于工作條件不 同，通常采用的壓力范圍也不同。設計時，可用類比法來確定。在這個設計題目巾，液壓缸的丄作壓力作為己知參數(shù)己經(jīng)給出了，工作壓力為200噸，即廠=2106；7。4. 3.2活塞尺寸的確定題目中已經(jīng)給出了液壓缸的敁大行程為1米，因此設定活塞桿的長度為/ = 1.5米。題中己知條件給出系統(tǒng)的最大壓力是f = 2x 106；v?；钊牟牧线x擇4

13、5鋼，杏液壓系統(tǒng)設計簡明手冊: 表1液壓設備常用的工作壓力設備類型機床農(nóng)業(yè)機械或 屮型工程機 械液壓機、重型 機械起甫運 輸機械磨床組合機床龍門刨床拉床t作壓力 p/(mpa)0.8 2.0352881010 1620 32表2液壓缸內徑d與活塞桿d的關系按機床類型選取d/d按液伍魟工作伍力選取d/d機床類型d/d工作壓力p/ （mpa）d/d磨床、珩磨及研磨機床0.2 0.3>20.2 0.3插床、拉床、刨床0.5250.5 0.58鉆、鏜、車、銑床0.7570.62 0.70>70.7表3執(zhí)行元件背壓的估計值系統(tǒng)類型背壓 p2(mpa)中、低壓系統(tǒng)08mpa簡笮的系統(tǒng)和一般輕載

14、的節(jié)流調速系統(tǒng)0.2 0.5回油路帶調速閥的調速系統(tǒng)0.5 0.8回油路帶背壓閥0.5 1.5采川帶補液壓泵的閉式回路0.8 1.5中高壓系統(tǒng)816 mpa同上比中低壓.系統(tǒng)高50%100%髙壓系統(tǒng)1632 mpa如鍛壓機械等初算吋背壓可忽略不計pipi圖4單活塞桿液壓缸計算示意圖由圖可知：d2p ,= z7 + (d2 -/2)p2+f/(.d、4cf + /y 一 l 7lp'p,式巾p,液壓缸丄作壓力，初算時可取系統(tǒng)工作壓力；p2液壓缸回油腔背壓力，初算時根據(jù)査表執(zhí)行元件背壓的佔計值;cl/d活塞桿直經(jīng)與液壓缸pj經(jīng)之比；f工作循環(huán)中域大的外負載；f fc液壓缸密封處摩檫力，它的

15、精度位不易求得，常川液壓缸的機械效率進行估計。fc =cm代入上式相:初算吋取系統(tǒng)工作壓力p 1= 6mpa,由于壓強大以及回油管的影響収尸2= 0.5m/ ; 液壓缸的機械效率70.90.97,取7/ (7= 0.94；杏表按機床類型選取d /門=0.7。計算出液壓港內徑為:4x2xl063.14x16x0.941-蓋(卜0.7)d=0.4151m,所以取 d=400mm4.3.3活塞桿育徑的確定岡為該壓力機是高壓設備壓力2 16m/;,所以活塞桿的材料選擇q235鋼，初算時候系統(tǒng)的背壓可以忽略不計，按照液壓缸的工作壓力選擇液壓缸內徑和活塞桿直徑的比例=0.7 , md活塞的ft徑為d =

16、dxqj = 280x0.7 = 280mm ,在活塞標準至今系列巾有d = 280mm的標 準。w此活塞ft徑確定為£> = 400mm。活塞的厚度t/ = (0.6-l)d ,取 a = 0.8z) = 0.8 x 400 = 320mm。表4液壓缸內徑尺寸系列81()121620253240506380(90)100(110)125(140)160(180)200(220)250300400500630表5活塞桿直徑系列45681012141618202225283236404550566370809010011012514016018020()2202502803203

17、6()400對活塞桿的強度計兌：從壓力機的結構型式為立式結構，活塞桿在運動過程中，活塞桿承受樂力和拉力的作用。其 巾主要承受壓力的作用。為保證構件能夠正常的運行，有必要進行強度校核。杏材料力學i 表2. 1: q235鋼：抗拉強度為<7,255275ay/?,屈服強度= 490608均；。式中：a在載荷作川下構件的實際應力，應低于極限應力; n、安企因數(shù)，大于1;a是構件截而而積。2xio6/v0.28w25.5mpa所以，活塞桿滿足強度要求。4. 3.4液壓缸壁停和外徑的計算液壓缸的壁睜由液壓缸的強度條件來計兌。液壓缸的攢厚一般足指缸簡結構中敁薄岀的厚度。從材料力學討知，承受內壓力的圓

18、簡，其 閃應力的分布規(guī)律因墦厚的不同而各異。一般計算時川'以分為薄哦圓簡和厚璜圓簡。液壓缸的閃徑d與其壁厚5的比位% 2 1()的稱為薄壁i到筒，起重運輸機械和工程機械的 液壓缸，一般川無縫鋼管材料，人多屬于薄壁閥筒結構，其壁厚按薄壁閥筒公式計算。2<t式中(t液壓缸壁厚(z777z?)；d液壓缸內徑(m);p、,試驗壓力，一般取工作壓力的(1.25 -1.5)倍(腳)；<7一缸筒材料的許用壓力。其值為：鍛鋼：cr =110-120mp ;鑄鋼： <7 =100 lloa/p ;無縫鋼管：<7二 100-110m/7 ;高強度鑄鐵：<7二 60mp 灰鑄鐵

19、: a = 25mf)。該液壓缸選擇無縫鋼管材料，取icrj = loomp。d = 400mm = qam ；a=wqmp；p =1.5f = 1.5x200x106 x10xlo-6714x0.424mp將己知數(shù)據(jù)帶入公式得:p )?4xf) 4s > 一 > = 48mm，因此取 5 = 50/wm。2a2x100因此，液壓缸的外徑為：i) £>外=d -2s = 400 +100 = 500mm。4. 3.5缸蓋厚度的確定-般液壓缸多為平底缸蓋,k夯效厚度t按強度要求可以川下面的公式進行近似計算。q °棚m 湖3x40。暑因此，取缸蓋厚度為z =

20、90mm。4. 3. 6最小導向k:度的確定當活塞桿全部外伸吋，從活塞支撐而屮點到缸蓋滑動支撐而屮點的距離h稱為最小導向長度。 如果導14長度過小，將使液壓缸的初始撓度増大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設計時務必保證一 個最小導向長度。對一般的液壓缸，最小導h'd長度n應滿足以卜'要求20 2式小l液壓缸的最大行程;d液壓缸的內徑。=200mm。h,a + £,ipoo + 4oo 20 2 20 2該液壓缸取/ = 200mm。 導叫套的結構簡閣如5:圖6導向套結構簡圖4. 3.7液壓缸的結構設計(1) 缸體與缸益的連接缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工

21、作條件有關。缸體材料選 用無縫鋼管材料，<7 = 100-110,巾于該壓力機是立式機構，不經(jīng)常拆卸。所以采用端部與缸蓋焊接。(2) 活塞桿與活塞的連接結構選用螺紋連接，結構簡單。丌u銷與六角開槽螺母適用于較人沖山、振動的島速機 械中運動部件的連接。六角開槽螺母擰緊后將開u銷穿入螺栓尾部小空和螺母的槽內，并 將開口銷尾部掰開與螺母側血貼緊。(3) 活塞與活塞桿，勾缸體a撳的密封活塞與活塞桿，勾缸體內橫的密封，選用o形橡膠密封圈，gb34524-92。圖7活塞桿與活塞的連接4. 4液壓泵的選擇因為系統(tǒng)要求的最人壓力為200噸，而活塞的而積為s = xoa = 0.1256m因此所需要的壓強

22、為p = = 200x10 x10 = l5.9mp s 0.1256考慮到正常工作屮進汕管路耔一定的壓力損失，所以泵的工作壓力為pp=pyp式屮液壓泵最人工作壓力；p執(zhí)行元件敁大工作壓力；進油路屮的壓力損失，初算時簡單系統(tǒng)可取0.2o.5mpa,復雜系統(tǒng)取0.51.5mpa,這里取 0.5mpa。p" = f二 15.9 + 0.5 = 16ampa.卜.述計算所得的&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的動態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力。另外考慮到一定的壓力儲備s:,并確保泵的壽命，因此選泵的額定壓力應滿足 pn > (1.25 - 1.6)&。所以 c

23、 2 (1.25 1.6)p, = 20.5 - 26.24m/>根裾數(shù)據(jù)査液壓系統(tǒng)設汁簡明手冊表5-1得出。選擇齒輪泵cb-q型，額定工作壓力 p = 2qmp 敁大工作壓力p =生產(chǎn)0合肥液壓件廠，排量為20-63ml 廠1，額定轉速2000r-min 1,最高轉速 sooor.mirt1。4.5電動機的選擇題中給出電動機的額定功率為17kw，根據(jù)標準查機械設計課程設計手冊表12-1選擇y系列三相異步電動機中的y160l2電動機。額定功率為18. 5kw,滿載轉速2930 r min一1。4.6液壓站組成及工作原理液壓站又稱液壓泵站，獨立的液壓裝置。它按主機要求供油，并控制油流的方向

24、、壓力和流 量，用丁主機與液壓裝置可分離的各種液壓機械。用戶購后只要將液壓站與主機上的執(zhí)行機構(油 缸或汕馬達)川汕管相連，液壓機械即討實現(xiàn)各種規(guī)定的動作，工作循環(huán)。液壓站是由泵裝置、 集成塊或閥飢合、油箱、電氣盒組合而成。(1) 各部件功用泵裝置一上裝有電機和油泵，它是液壓站的動力源，將機械能轉化為液壓油的壓力能。集成 塊-是由液態(tài)閥及通道體組裝而成，它對液壓油實行力*叫、壓力流量調節(jié)。閥組合一是板式閥裝 在立板上，板后管連接，與集成塊功用同。油箱是板焊的半封閉容量，上述裝有濾油網(wǎng)、空氣濾清器等，它川來儲汕，汕的冷卻及過濾。電氣盒-分兩種形忒。一種沒置外接引線的端子板; 一種足配袞了企套控制

25、電器。（2）液壓站的工作原理電機帶動汕泵旋轉，泵從汕筘中吸汕后壓汕，將機械能轉化為液壓汕的壓力能，液壓 汕通過衆(zhòng)成塊（或閥組合）被液壓閥實現(xiàn)y方向、壓力流量調節(jié)后經(jīng)外接管路輿到液壓機械 的汕缸或汕馬達中。從而控制了液動機方向的變換，力量的人小及速度的快慢，推動各種 液壓機械做功。（3）液壓油箱液壓汕筘在不的工作條件卜影響散熱的條件很多，通常按壓力范圍來考慮。液壓 汕箱的冇效容量v可概略地確定為：在中髙壓或髙壓人功率系統(tǒng)中（p6.3mpa）可?。?/二（6 12）0,式中v液壓汕筘荇效容量；qp液壓泵額定流量。所以！二液壓泵的轉速x排量= 20x2000x103=40l，v=（612） x40l

26、=240480l。設計油箱的外形尺寸，一般尺寸比（長：寬：高）為1: h 11: 2: 3。為提高冷卻效果，在安裝位置不受限制吋，可將液壓汕箱的容量予以增人。選擇bex-400型液壓汕箱。表3 bex系列液壓油箱外形尺寸a(mm)b(mm)c(mm)bex-63a550450600bex-100700500600bex-160800600660bex-2501000650680bex-4001250860680bex-6301450950770bex-800160011(x)770bex-100018001100800在一般設備中，液壓汕箱多采川鋼板焊接的分離式液壓汕箱，很少采川機床身底座做

27、為液壓油箱。 隔板增長液壓汕流動循環(huán)吋間，除去沉淀的雜質，分離、清除水和空氣，調整溫度，吸收 液壓汕壓力的波動及防止液而的波動。隔板的安裝型式有多種，可以設計成髙出液壓汕而，使液壓汕從隔板側而流過；還可以把隔板設計成低于液壓汕而，k高度為最低汕而的2/3,使液壓汕從隔板上方流過。過濾網(wǎng)可以設計成將液壓汕箱內部一分為二，使吸汕管與回汕 符隔開，這樣液壓油可以經(jīng)過一次過濾。過濾網(wǎng)通常使用50100 h左厶的金屈網(wǎng)。 吸汕管與冋汕管冋汕出口型式冇立口、斜口、彎管直口、帶擴散器的出口等兒種型成，斜口應川得較 多。為了防止液而波動，可以在冋汕管出口裝擴散器。吸汕管前一般應沒置濾汕器，其精 度為10020

28、0 tl的m式或線隙式濾油器。濾油器耍哲足夠的容量，避免阻力太人。濾油 器與箱底間的距離應不小于20mm。吸汕管應插入液壓汕而一下，防止吸汕吋卷吸空氣或因 流入液壓汕箱的液壓汕攪動汕而，致使汕中混入氣泡。(4) 閥類元件的選擇要完成本產(chǎn)品的運動過程，需要兩個節(jié)流閥，一個溢流閥，兩個換14閥，下曲'把各種閥的功 能作簡單介紹：節(jié)流閥：圖所示為節(jié)流閥結構閣。汕流徑p口輸入，通過節(jié)流口的節(jié)流作川后經(jīng)a 口輸出。節(jié)流口的 流通而積與閥芯位移量之間有一定的函數(shù)關系，這個函數(shù)關系與閥芯節(jié)流部分的形狀有關。常用 的哲針閥型、三角溝梢型和圓柱斜切型等。圖示即是圓柱斜切閥芯的節(jié)流閥。單向節(jié)流閥常用子 氣

29、缸的調速和延吋冋路屮。ap圖8節(jié)流閥溢流閥：溢流閥是通過閥口的溢流，使被控制系統(tǒng)或冋路的壓力維持怛定，實現(xiàn)穩(wěn)定、調壓或 限壓的作用。對溢流閥的要求足：調壓范圍大，調壓偏差小，壓力振擺小，動作靈敏，過 流能力大，噪聲小。該液壓系統(tǒng)中選取先導式溢流閥，其工作原理如卜二級向心式先導溢流閥，因其主 閥與錐閥部分直徑保持hil心而得名。主閥心1上部受壓而積略人于f部，當閥p 口壓力較 低先導閥心4未幵啟吋，作川在主閥心上液壓力合力方向與彈簧3作川力相h,使閥關閉。 閥有兩個阻尼孔2和8, 一個在主閥心上，另一個在先導閥座上。當閥p 口的壓力增加吋， 使阻尼孔2,流道a、動態(tài)阻尼孔8及先導閥心前容腔的壓力

30、相應增加，而能克服先導閥 彈簧預調力使先導閥開啟，就有液流從p 口經(jīng)阻尼孔2、流道a、阻尼孔8、開啟的先導閥 和通道b流到t 口。此流量將在阻尼孔2兩端產(chǎn)生樂差。壓差作用在主閥心上下面積上的 合力正好與主閥彈簧力t衡吋，主閥心處于開啟的臨界狀態(tài)。當p 口的壓力w稍稍增加， 而使流經(jīng)阻尼孔的流量再稍稍增加，阻尼孔2兩端壓力之差克服主閥彈簧力使主閥打開， 這吋從p 口輸入流量將分成兩部分，少量流量經(jīng)先導閥后流出汕口 t,人部分則經(jīng)主閥 卞流口流向t 口。經(jīng)主閥vf流口的流量便在進油口 p建立壓力。w流經(jīng)先導閥的流展極 小，所以主閥心上腔的壓力基本上和山先導閥彈簧預調力多確定的先導閥心前腔壓力相 等

31、，而主閥上附尼孔2兩端用以打開主閥心的壓差，僅須克服主閥彈簧的作用力，主閥心 重力及液動力等，也并不很大，所以可認為溢流閥進u處壓力基本上也由先導閥彈簧預調力所確定。閥體上有一個遠程控制口 k,當將此口通過二位二通閥接通油箱時，主閥心上腔的壓 力接近于零，主閥心在很小的壓力下即可m上移動廿閥u開得最人，這時泵輸出的汕液在 很低的壓力下通過閥口冋汕節(jié)，實現(xiàn)卸荷作川。如果將k 口接到另一個遠程調壓閥上，丼 使打開遠程調壓閥的壓力小于打開溢流閥先導閥心4的壓力，則主閥心上腔的壓力就由遠 程調壓閥來決定。使川遠程調壓閥后，便可對系統(tǒng)的溢流壓力實行遠程調節(jié)。圖9溢流閥1主閥心2、8阻尼孔3主閥彈簧4一先

32、導閥心 5先導閥彈簧6調壓手輪7螺堵 電磁挽a閥：電磁換閥借助于電磁鐵吸力推動閥心動作來改變液流流向。這類閥操縱方便，布置 乂活，易實現(xiàn)動作轉換的白動化，因此應用最廣泛。電磁閥的電磁鐵按所用電源的不同， 分為交流型、支流型和交流本整型三種；按電磁鐵a部足否有油侵入，又分為干式、濕式 和油佼式三種。交流電磁鐵使用方便，起動力大，吸合、釋放快，動作吋叫敁快約為10ms；似工作時 沖和噪聲較大，為避免線圈過熱，換昀頻率不能超過60次/min;起動電流大，在閥心 被卡時會燒毀線圈；工作奇命僅數(shù)百萬次至一千萬次以內。直流電磁鐵體積小，工作可靠;沖擊小，允許換向頻率為120次/min，最高可達300 次/

33、min;使用壽命可高達兩千萬次以上；但起動力比交流電磁鐵耍小，且需有育流電源。 電液換h'd閥圖10電液換向閥1, 7單向閥 2, 6節(jié)流閥3, 5電磁鐵4一電磁閥閥心8液動閥閥心（主閥心）如圖所示電液換向閥的結構原理及其圖形符號。由圖可見，當兩個電磁鐵都不通電吋，電磁閥閥心4處于中位，液動閥（主閥）閥心8因其兩端都接通汕箱，也處于屮位。電磁 鐵3通也時，屯磁閥閥心移向右位，壓力油經(jīng)中.向閥1接通主閥心的左端，其么端的油則 經(jīng)節(jié)流閥6和屯磁閥而接通油箱，丁是主閥心厶移，移動速度由節(jié)流閥6的開lj大小決定。同理，當電磁鐵5通電，電磁閥閥心移叫左位吋，主閥心也移左位，其移動速度由節(jié)流 閥2

34、的開口人小決定。在電液換叫閥中，控制主汕路的主閥心不是靠電磁鐵的吸力直接推動的，是靠電磁鐵 操縱控制油路上的壓力油液推動的，w此推力可以很大，操縱也很方便。此外，主閥心向 左或向右的移動速度可分別由節(jié)流閥2或6來調節(jié)，這就使系統(tǒng)屮的執(zhí)行元件能夠得到平 穩(wěn)無沖擊的換向。所以，這種操縱型式的換向性能是較好的，適川于髙壓、人流量的場合。4.7管道尺寸的確定液壓和氣動系統(tǒng)屮使川的管道弁鋼管、純锏管、尼龍管、塑料管、橡膠管等，須依m(xù):安裝位置、工作條件和工作壓力來正確選用。杳液壓與氣壓傳動，管道內經(jīng)計兌:=卜 x(2000 3000)x63x06 = 0.勤。 71v v;rx2式中：qv通過管道內的流

35、景；v管道內允許流速。由丁考慮到設計的壓力間隔時間為1分鐘，所以査液壓系統(tǒng)設計簡明手冊表6 1，選擇 管的公稱通經(jīng)：d=32mm，符道外徑d=42mm，轉接久連接螺紋m42x2畫，通過流量250l/ndn。4. 8液壓系統(tǒng)的簡圖rik j1 r口 xhtn m圖11液壓系統(tǒng)汕路圖表4液壓元件明晰表序號元件名稱型號通過流量1紙質濾汕器xu-j10x2502w輪泵cb-q40 1893二位二通電磁換m閥22ef3-e10b40 804先導溢流閥yf3-e20b1006005壓力表開關kf3-e6l6兩位三通電液換m閥23eyf3-e20b300-11007節(jié)流閥lf3-e20b30 4008三位四

36、通電液換向閥34eyf3-e20b3001100圖12機械部分整體示意圖5、電器部分設計5.1可編程控制器的選擇（采用三菱或ge設計）該產(chǎn)品選擇plc來控制液壓缸的行走和停止。選擇的plc型號是：fx2-32mo其接線閣如閣13：plc可編程控制器的基木原理：plc是基于電子計算機，h.適川于工業(yè)現(xiàn)場工作的電控制器。 它源于繼電校制裝置，但它不像繼電裝置那樣，通過電路的物理過程實現(xiàn)控制，而主要靠運行存 儲于plc內存巾的程序，進行入出信息變換實現(xiàn)控制。圖13 plc的接線plc基于電子計算機，但外不等同于普通計算機。普遍計算機進行入出信怠變換，多只考慮 倌息本身，倌息的入出，只要人機界而好就可

37、以了。而plc則還要考慮倌息入出的可靠性、實吋 性，以及倍息的使用等問題。特別要考慮怎么適應于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，抗干擾等問題。5.2可編程控制器實現(xiàn)控制的要點入出倌息變換、可靠物理實現(xiàn)，可以說是plc實現(xiàn)控制的兩個基木要點。入出信怠變換靠運行存儲于plc內存中的程序實現(xiàn)。plc程序既冇生產(chǎn)廠家的系統(tǒng)程序（不4更改），乂冇川戶ft行開發(fā)的應用（川戶）程序。系統(tǒng)程序提供運行平臺，同吋，還為plc程序 可靠運行及倌號與倌息轉換進行必要的公共處理。用戶程序山用廣按控制要求設汁。什么樣的控 制要求，就應有什么樣的川廣程序。5. 2. 1可靠物理實現(xiàn)主要靠輸人（input）及輸fli （output）

38、電路plc的t/0電路，都是專門設計的。輸入電路要對輸入信號進行濾波，以去掉高頻干擾。而且與內部計算機電路在電上是隔離的，靠光耦元件建立聯(lián)系。輸出電路內外也是電隔離的，靠光 耦元件或輸出繼電器建立聯(lián)系。輸出電路還要進行功率放大，以足以帶動-般的工業(yè)控制元器件， 如電磁閥、接觸器等等。i/o電路是很多的，每一輸入點或輸出點都要冇一個t或0電路。plc冇多t/0川點，一般 也就有多少個i/o用電路。但山于它們都是山髙度集成化的電路組成的，所以，所占體積并不大。 輸入電路吋刻監(jiān)視若輸入狀況，并將其暫存于輸入暫存器中。每一輸入點都有一個對應的存儲其 信息的暫存器。輸出電路要把輸出鎖存器的信息傳送給輸出

39、點。輸出鎖存器與輸出點也是一一對應的這里 的輸入暫存器及輸出鎖存器實際就是plc處理器i/o 口的寄存器。它們與計算機內存交換信息通 過計算機總線，并主要山運行系統(tǒng)程序實現(xiàn)。把輸人暫存器的信息讀到plc的內存中，稱輸入刷 新。plc a存存專門開辟的存放輸入信息的映射區(qū)。這個區(qū)的每一對應位（bit）稱之為輸入繼電器，或稱軟接點。這些位置成1，表示接點通，置成0為接點斷。由于它的狀態(tài)是由輸入刷新得 到的，所以，它反映的就是輸入狀態(tài)。5.2.2可編程控制器實現(xiàn)控制的方式川這種不斷地重復運行程序實現(xiàn)控制稱掃描方式。是川計算機進行實吋控制的-種方式。此 外，計算機川于控制還有屮斷方式。在中斷方式下，需

40、處理的控制先申請屮斷，被響應后正運行 的程序停止運行，轉而去處理屮斷工作（運行有關中斷服務程序）。待處理完中斷，乂返網(wǎng)運行 原來程序。哪個控制需要處理，哪個就去申請屮斷。哪個不需處理，將不被理睞。顯然，屮斷方 式與掃描a式是不同的。在中斷方式k,計算機能得到充分利川，緊急的任務也能得到及吋處理。但是，如果同吋來 了兒個都要處理的任務該怎么辦呢？優(yōu)先級髙的還好辦，低的呢？可能會出現(xiàn)照顧不到之處。所 以，中斷方式不大適合于工作現(xiàn)場的日常使川。但是，plc在川掃描方式為主的情況下，也不排 斥中斷7/式。即，大量控制都用拍描力*式，個別急需的處理，允許中斷這個掃描運行的程序，轉 而去處理它。這樣，可做

41、到所有的控制都能照顧到，個別應急的也能進行處理。plc的實際工作過程比這里講的還要復雜一些，分析其基本原理，也還有一些理論悶題。有 關人員如果能把上而介紹的入出變換、物理實現(xiàn)-信息處理、i/o電路-空間、吋間關系-掃描方 式并輔以中斷方式，作為一種思路加以研究，弄清了它，也就好理解plc是怎樣去實現(xiàn)控制的， 也就好把握住plc基本原理的要點了。5.3可編程控制器基本特點從討論plc的工作原理知，plc的輸入與輸岀在物理上是彼此隔幵的，其問的聯(lián)系是靠運行 存儲于它的內存屮的程序實現(xiàn)。它的入出和關，不是靠物理過程，不是川線路；而是靠信息過程, 川軟邏輯聯(lián)系。它的工作基礎是川好信息。信息不同于物質與

42、能砧，柯身的規(guī)律。信息便于處 理，便于傳遞，便丁存儲：信息還可重用，等等。正是由于信息的這些特點，決定了 plc的基本 特點。5. 3. 1功能豐富plc的功能非常豐富。這主要與它具荇豐富的處理信息的措令系統(tǒng)及存儲信息的內部器件夯 關。它的指令多達幾十條、幾s條，可進行各式各樣的邏輯m題的處理，還町進行各種類型數(shù)據(jù) 的運算。凡荇通汁算機能做到的，它也都可作到。它的內部器件，即內存屮的數(shù)據(jù)存儲區(qū)，種類 繁多，容s宏人。1/0繼電器，可以川以存儲入、出點信息的，少的兒十、兒百，多的可達兒千、 兒萬，以吊10兒萬。這意味著它可進行這么多1/0點的入出信息變換，進行這么人規(guī)模的控制。 它的內部種種繼電

43、器，和當于屮間繼電器，數(shù)s更多。閃存屮一個位就可作為一個屮間繼電器， 怎么不多！它的計數(shù)器、定時器也很多，是繼電屯路所槊塵莫及的。小小的箱體或模塊，邦內部定時器、 計數(shù)器可達成百、成千。這也是因為只要川內存屮的一個字，再加一些標志位，即可成為定時器、計數(shù)器，所以才那么多。而旦，這些內部器件還可設置成丟電保持的，或丟電不保持的，即上 電后予以消零的。以滿足不同的使用耍求。這些也足繼電器件所難以做到的。它的數(shù)據(jù)存儲區(qū)還 可川以存儲人s數(shù)裾，兒百、兒千、兒萬字的信息都可以存，而且，掉電后還不丟失。plc還荇 豐宮的外部設備，可建立友好的人機界而，以進行信息交換?？伤腿氤绦?，送入數(shù)裾，可讀出程 序，讀

44、出數(shù)據(jù)。而且讀、寫吋可在圖文并茂的畫而上進行。數(shù)據(jù)讀出后，可轉儲，可打印。數(shù)據(jù) 送入可鍵入，可以讀卡入，等等。5. 3. 2使川方便用plc女現(xiàn)對系統(tǒng)的控制是非常便的。這是因為：首先plc控制邏輯的建立是程序，川程 序代替硬件接線。編程序比接線，更改程序比更改接線，當然要方便得多！其次plc的硬件是高度集成化的，己集成為種種小型化的模塊。而這些模塊是配套的， 己實現(xiàn)了系列化與規(guī)格化。種種控制系統(tǒng)所需的模塊，plc廠家多冇現(xiàn)貨供應，山場上即可購得。 所以，硬件系統(tǒng)配置與建造也非常方便。正因如此，用可編程序控制器才存這個"可"字。對軟件 講，它的程序可編，也不難編。對硬件講，它

45、的配置可變，而.w.也易于變。其體地講，plc有五 個方而的方便：配置方便；安裝方便；編程方便；維修方便；改川方便。5. 3.3工作可靠川plc丈現(xiàn)對系統(tǒng)的控制是非?？煽康摹＿@是因為plc在硬件與軟件兩個面都采取了很多 措施，確保它能可靠工作。事實上，如果plc工作不可難，就無法在工業(yè)環(huán)境下運川，也就不成 其為plc 了。1）在硬件方而：plc的輸入輸出電路與內部cpu是電隔離。其信息靠光耦器件或電磁器件傳遞。而且，cpu 板還哲抗電磁干擾的屏蔽措施。故可確保plc程序的運行不受外界的電與磁干擾，能正常地t作。 plc使川的元器件多為無觸點的，而且為高度集成的，數(shù)量丼不太多，也為艽可靠工作提供

46、了物 質基礎。在機械結構設計與制造工藝上，為使plc能安全可靠地工作，也采取了很多措施，可確保plc 耐振動、耐沖擊。使用環(huán)境溫度吋高達攝氏50多度，有的plc可高達8090度。有的plc的模 塊可熱備，一個主機工作，另一個主機也運轉，但不參與控制，僅作備份。一旦工作主機出現(xiàn)故 障，預備的可自動接替其工作。還有更進一步冗余的，采用三取一的設計，cpu、1/0模塊、電源 模塊都冗余或其中的部分冗余。三奩同吋工作，最終輸出取決于三齊中的多數(shù)決定的結災。這可 使系統(tǒng)出故障的機率兒卞為零，做到萬無一失。當然，這樣的系統(tǒng)成本是很島的，只用于特別重 要的場合，如鐵路車站的道叉控制系統(tǒng)。2）在軟件方面：pl

47、c的工作方式為掃描加中斷，這既nh呆證它能有序地工作，避免繼電控制系統(tǒng)常出現(xiàn)的" 旨險競爭"，其控制結果總是確定的；而且又能應急處理急于處理的控制，保證了對應急情況的及吋響應，使plc能可靠地工作。為監(jiān)控plc運行程序是否正常，plc系統(tǒng)都沒置了"看門 狗"(watching dog)監(jiān)控程序。運行用戶程序開始時，先清"看門狗"定時器，并幵始計時。當 川戶程序一個循環(huán)運行完了，則查看定時器的汁時值。苦超時(一般不超過100ms)，則報警。 嚴重超時，還可使plc停止工作。川廣可依報弊信號采取相應的應急措施。定吋器的計吋值若不 超吋，則

48、重復起始的過程，plc將正常工作。w然，有了這個"看門狗"監(jiān)控程序，可保證川 戶程序的正常運行，可避免出現(xiàn)"死循環(huán)"而影響其工作的可靠性。plc還夼很多防止及檢測故障的措令，以產(chǎn)生各重要模塊工作正常與否的提示信兮?？赏ㄟ^ 編制相應的用戶程序，對plc的工作狀況，以及plc所控制的系統(tǒng)進行監(jiān)控，以確保其可靠工作。 plc每次t電后，還都要運行檢程序及對系統(tǒng)進行初始化。這是系統(tǒng)程序配置了的，川戶可不 干預。出現(xiàn)故障吋有相應的出錯信號提示。正是plc在軟、硬件諸方而冇強冇力的可靠性措施， 才確保了 plc具冇可靠工作的特點。它的平均無故障吋間可達兒萬小吋以上；

49、出了故障平均修復 時間也很短，兒小時以至子兒分鐘即可。呰哲人做過為什么耍使用plc的問卷調査。在回答中， 多數(shù)用戶把plc工作可靠作為選川它的主要原因，即把plc能可靠工作，作為它的首選指標。5. 3.4經(jīng)濟合算高新技術的使川必將帶來巨人的社會效益與經(jīng)濟效益，這是科技是第一生產(chǎn)力的體現(xiàn)，也是 高新技術生命力之所用plc進行開關量控制劣例是很多的，冶金、機械、輕工、化工、紡織等等， 幾乎所有工業(yè)行業(yè)都需要用到它。目前,plc首用的目標，也是別的控制器無法與其比擬的，就 是它能方便芥w靠地川于開關量的控制。 可用于模擬量控制； 可用于數(shù)字量控制； 可用于數(shù)據(jù)采集； 可川于進行監(jiān)控； 可用于聯(lián)網(wǎng)、通

50、訊。5.4可編程控制器的基本性能可編程控制器的基木性能可川如下八條予以概括： 工作速度工作速度足指plc的cpu執(zhí)行指令的速度及對急需處理的輸入信號的響應速度。工作速度足 plc丄作的基礎。速度高了，才可能通過運行程序實現(xiàn)控制，才川'能不斷擴大控制規(guī)模，才可能 發(fā)揮plc的多種多樣的作川。hlc的指令是很多的。不同的plc。指令的條數(shù)也不同。少的兒十條，多的兒白條。指令不執(zhí)行的時間也不m。但各種plc總有一些基本指令，而且各種的h.c都有這些基本指令，故 常以執(zhí)行一條基本指令的吋叫來衡:g這個速度。這個時m當然越短越好，已從微秒級縮短到零點 微秒級。并隨著微處理器技術的進步，這個吋i&

51、#39;還在縮短。執(zhí)行吋間短可以加快plc對一般輸入信號的響應速度。從討論plc的工作原理知，從對plc 加入輸入信號，到plc產(chǎn)生輸出，敁理想的情況也要延遲一個plc運行程序的周期。因為plc監(jiān) 測到輸入信兮，經(jīng)運行程序后產(chǎn)生的輸出，才是對輸入信兮的響應。不理想時，還要多延長一個 周期。當輸入信號送入plc吋，plc的輸入刷新正好結束，就是這種情況。這吋，要多等待一個 周期，plc的輸入映射區(qū)才能接受到這個新的輸入信號。對一般的輸入信號，這個延遲雖可以接 受，但對急需響應的輸入信號，就不能接受了。對急需處理的輸人信號延遲多長吋間plc能予以 響應，要另作要求。為了處理急需響應的輸入信號，plc有種種措施。不同的plc措施也不完企相同，提高響應 速度的效果也不m。一般的作法是采川輸入中斷，然后再輸出即吋刷新，即中斷程序運行后，冇 關的輸出點立即刷新，而不等到整個程序運行結束后再刷新。這個效果可從兩個方而來衡量：一是能否對兒