油壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)題目 ——150噸臥式油壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì),課題背景,油壓機(jī)是一種通過專用液壓油做為工作介質(zhì)，通過液壓泵作為動(dòng)力源，靠泵的作用力使液壓油通過液壓管路進(jìn)入油缸/活塞 ，然后油缸/活塞里有幾組互相配合的密封件，不同位置的密封都是不同的，但都起到密封的作用，使液壓油不能泄露。最后通過單向閥使液壓油在油箱循環(huán)使油缸/活塞循環(huán)做功從而完成一定機(jī)械動(dòng)作來作為生產(chǎn)力的一種機(jī)械。油壓機(jī)由主機(jī)及控制機(jī)構(gòu)兩大部分組成。油壓機(jī)

2、主機(jī)部分包括機(jī)身、主缸、頂出缸及充液裝置等。動(dòng)力機(jī)構(gòu)由油箱、高壓泵、低壓控制系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)及各種壓力閥和方向閥等組成。動(dòng)力機(jī)構(gòu)在電氣裝置的控制下，通過泵和油缸及各種液壓閥實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，調(diào)節(jié)和輸送，完成各種工藝動(dòng)作的循環(huán)。,主要內(nèi)容,液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（包括實(shí)驗(yàn)部分）基于MCGS組態(tài)軟件的實(shí)時(shí)在線 監(jiān)控系統(tǒng)三維動(dòng)態(tài)仿真設(shè)計(jì),液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),工況分析工作負(fù)載：

3、 F=150X103X10=1.5X106N 慣性負(fù)載： 啟動(dòng)加速： F1=500X6.5/(0.1X60)=541.67N 快進(jìn)到工進(jìn)： F2=500X(6.5-0.6)/(0.1x60)=491.7N 工進(jìn)到保壓： F3=500X0.6/(0.1X60)=50N 保壓到快退： F4=F1 快退到停止： F5=F1 快進(jìn)過程中的最大壓力：F

4、m=20KN 液壓缸的工作效率選擇0.9,方案一原理圖及動(dòng)作表,方案二分析,方案比較,方案一使用一個(gè)泵，實(shí)現(xiàn)了計(jì)劃要求的動(dòng)作，但頂置油箱需不斷向內(nèi)充油，設(shè)計(jì)不完善。方案二采用雙泵供油，分工明確，屆時(shí)檢修維護(hù)均較方便快捷。綜上所述，選擇方案二,數(shù)據(jù)計(jì)算,初選工作壓力為20MPa，此時(shí)d/D=0.7 有手冊(cè)16~32MPa，屬高壓系統(tǒng)，由《液壓系統(tǒng)簡明手冊(cè)》可知，初算是被壓可忽略不計(jì) 主缸： F/η=A

5、1P1 A1=F/P1η=150X103X10/(20X0.9X106) =0.83 可得D=0.188 d=0.7D=0.132圓整后得 D=200mm，d=140mm,數(shù)據(jù)計(jì)算,可慮到壓力儲(chǔ)備和泵的壽命，設(shè)定其正常工作壓力為泵的額定壓力的80% 工進(jìn)時(shí)： q=AV/η=22XΠX6/(4X0.9)=20.944L/min 泵的排量至少為：

6、 V=q/1500=13.996ml/r 初選主泵為25MCY14-1B 排量為25ml/r 額定壓力為32MPa 額定轉(zhuǎn)速為1500r/min 驅(qū)動(dòng)功率為24.6kw 容積效率為92% 重量為27kg,數(shù)據(jù)計(jì)算,輔助缸：F/η=A2P2A2=F/P1η=20000/(4×0.9×106)=5.56×10-3可得

7、 D=0.084m d=0.7D=0.059m圓整后得 D=90mm，d=63mm泵的額定壓力 Pn=4/80%=5Mp流量： q=（π0.81/4）×65/0.9=30.6L/min主液壓缸的工作壓力取為4Mpa，考慮到進(jìn)出油路上閥和管道的壓力損

8、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 P=P1+ΔP=5Mpa對(duì)應(yīng)的泵的額定壓力P應(yīng)滿足：P額=P/0.8=6.25MPa同主泵的選擇方法，對(duì)應(yīng)的泵的選擇為：40*CY14-1B具體參數(shù)為：排量40.0ml/r額定壓力為25Mpa額定轉(zhuǎn)速1500容積效率92%重量16kg,數(shù)據(jù)計(jì)算,電機(jī)選擇,,液壓泵壓

9、力 Pt=FL /A1=4.78+0.5=5.28Mpa,數(shù)據(jù)計(jì)算,上面得到靜態(tài)壓力，考慮到動(dòng)態(tài)壓力大于靜態(tài)壓力且需壓力儲(chǔ)備P額=1.5P額=7.92MPa泵流量:Q=kq其中k為泄露系數(shù)，范圍為1.1~1.3，取中間值1.2Q=kq=1.2X18.84=22.608電機(jī)：P電=p泵Xq泵/η=（5.28+0.2）X106X22.608/(60X106X0.7)=2.95KW選電機(jī)Y100L2-4額定功率30

10、kw，轉(zhuǎn)速1430，效率82.5，重量38kg,閥的選擇,電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),電氣控制系統(tǒng)的作用電氣控制系統(tǒng)主要內(nèi)容實(shí)驗(yàn)與實(shí)際工程項(xiàng)目的區(qū)別,電氣控制系統(tǒng)的作用,電氣控制系統(tǒng)用來對(duì)液壓系統(tǒng)中的電磁閥、行程開關(guān)等一些列輸入輸出設(shè)備進(jìn)行控制，通過執(zhí)行PLC程序來完成臥式油壓機(jī)的各種動(dòng)作。,電氣控制系統(tǒng)主要內(nèi)容,實(shí)驗(yàn)電氣控制系統(tǒng)： 電氣控制系統(tǒng)包括實(shí)驗(yàn)和工程兩項(xiàng)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)主要包括實(shí)驗(yàn)原理圖、實(shí)驗(yàn)電磁鐵動(dòng)作順

11、序表、實(shí)驗(yàn)裝置PLC輸入輸出配置、實(shí)驗(yàn)PLC梯形圖和PLC接線圖。 工程電氣控制系統(tǒng)： 工程主要包括工程原理圖、工程PLC梯形圖、工程PLC輸入輸出配置和PLC接線圖。,根據(jù)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),由于實(shí)驗(yàn)條件有限，油壓機(jī)的實(shí)際動(dòng)作過程難以在實(shí)驗(yàn)臺(tái)完全實(shí)現(xiàn)，因此我們?cè)O(shè)計(jì)了一種簡單的氣壓回路來模擬油壓機(jī)的動(dòng)作過程。 而且實(shí)驗(yàn)臺(tái)的氣缸行程太短，若用一個(gè)氣缸來模擬動(dòng)作，快進(jìn)和工進(jìn)難以區(qū)分，所以我們用兩個(gè)

12、氣缸分別模擬油壓機(jī)液壓缸的快進(jìn)和工進(jìn)過程。,實(shí)驗(yàn)原理圖及動(dòng)作表,實(shí)驗(yàn)裝置PLC控制輸入輸出配置,實(shí)驗(yàn)PLC梯形圖,實(shí)驗(yàn)裝置PLC接線圖,,快進(jìn)—壓制（工進(jìn)）—保壓—快退—停止 快進(jìn) 工進(jìn)：壓力繼電器壓力值到達(dá)4MPa 工進(jìn) 保壓：活塞桿碰到行程開關(guān)SQ2 保壓 快退：保壓延時(shí)40s 快退 停止：活塞桿碰到行程開關(guān)SQ1,快進(jìn)—壓制（工進(jìn)）—保壓—快

13、退—停止 快進(jìn) 工進(jìn)：壓力繼電器壓力值到達(dá)4MPa 工進(jìn) 保壓：活塞桿碰到行程開關(guān)SQ2 保壓 快退：保壓延時(shí)40s 快退 停止：活塞桿碰到行程開關(guān)SQ1,快進(jìn)—壓制（工進(jìn)）—保壓—快退—停止 快進(jìn) 工進(jìn)：壓力繼電器壓力值到達(dá)4MPa 工進(jìn) 保壓：活塞桿碰到行程開關(guān)SQ2 保壓 快

14、退：保壓延時(shí)40s 快退 停止：活塞桿碰到行程開關(guān)SQ1,臥式油壓機(jī)工作步的劃分,,,,,,,,,,,快進(jìn)—壓制（工進(jìn)）—保壓—快退—停止 快進(jìn) 工進(jìn)：壓力繼電器壓力值到達(dá)4MPa 工進(jìn) 保壓：活塞桿碰到行程開關(guān)SQ2 保壓 快退：保壓延時(shí)40s 快退 停止：活塞桿碰到行程開關(guān)SQ1,,,,快進(jìn)—壓制（工進(jìn)）—保壓—快退—停止

15、 快進(jìn) 工進(jìn)：壓力繼電器壓力值到達(dá)4MPa 工進(jìn) 保壓：活塞桿碰到行程開關(guān)SQ2 保壓 快退：保壓延時(shí)40s 快退 停止：活塞桿碰到行程開關(guān)SQ1,,,,快進(jìn)—壓制（工進(jìn)）—保壓—快退—停止 快進(jìn) 工進(jìn)：壓力繼電器壓力值到達(dá)4MPa 工進(jìn) 保壓：活塞桿碰到行程開關(guān)SQ2 保壓 快退

16、：保壓延時(shí)40s 快退 停止：活塞桿碰到行程開關(guān)SQ1,,,,,,,,,,,,,,電氣控制要求,電機(jī)啟動(dòng)要求：實(shí)現(xiàn)Y-Δ降壓換接啟動(dòng)， 切換時(shí)間為5s?？爝M(jìn)要求：輔助缸接觸工件壓力上升到 4MPa，輔助缸自動(dòng)停止工作。保壓要求：采用時(shí)間繼電器計(jì)算時(shí)間發(fā)出 到時(shí)指令，

17、并顯示到操作臺(tái)上。,星—三角降壓啟動(dòng)的控制電路,1、當(dāng)KM1和KM3 通電時(shí)，為星形啟動(dòng)，時(shí)間為5秒。2、當(dāng)通電時(shí)，為三角連接全壓運(yùn)行。,工程梯形圖可實(shí)現(xiàn)的功能,臥式油壓機(jī)的各個(gè)動(dòng)作。 可實(shí)現(xiàn)Y—Δ降壓啟動(dòng)以減小啟動(dòng)電流保護(hù) 電機(jī)。 可實(shí)現(xiàn)兩種控制方式的轉(zhuǎn)換，分別為單步 和半自動(dòng)控制方式。,輸入輸出配置,在本系統(tǒng)中，系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕、行程開關(guān)、手動(dòng)控制的各種按鈕以及方式選擇開關(guān)都是系統(tǒng)的輸入量，共有19個(gè)

18、。 接觸器、電磁換向閥的電磁鐵和報(bào)警裝置是系統(tǒng)的輸出，共有14個(gè)。,PLC梯形圖,工程PLC接線圖,PLC與上位機(jī)的通訊,通過控制操作臺(tái)上的各個(gè)按鈕可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)要求的各種動(dòng)作，并可以實(shí)現(xiàn)PLC與上位機(jī)MCGS的通訊，通過在線監(jiān)控系統(tǒng)可以觀察臥式油壓機(jī)的工作狀況。,實(shí)驗(yàn)與實(shí)際工程項(xiàng)目的區(qū)別,用兩個(gè)氣缸模擬實(shí)際過程的快進(jìn)和工進(jìn)過程。實(shí)際過程中是液壓主缸加上兩個(gè)輔助缸完成動(dòng)作，輔助缸主要完成快進(jìn)和快退，主缸完成工進(jìn)。

19、,MCGS實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件的功能,通過mcgs這個(gè)軟件，我們不僅能夠?qū)ο到y(tǒng)圖中各泵工作情況和閥塊的通斷情況有個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)，而且還可以清楚的看到泵1、泵2、主缸和輔助缸的壓力的變化，以及泵的壓力超高、超低和主油箱液位和液溫超高、超低等的報(bào)警，和一些繼電器、行程開關(guān)等的得電指示。,傳輸與控制窗口,,實(shí)時(shí)曲線窗口,,歷史曲線窗口,,報(bào)警與指示窗口,,油壓機(jī)的動(dòng)態(tài)三維模擬仿真,通過查詢油壓機(jī)的一些相關(guān)知識(shí)及其實(shí)物的參觀，了解油壓機(jī)的基本結(jié)構(gòu)。然后利

20、用proe三維仿真軟件進(jìn)行仿真。,利用proe軟件模擬結(jié)構(gòu),利用proe軟件模擬結(jié)構(gòu),利用proe軟件模擬運(yùn)動(dòng),油壓機(jī)動(dòng)作位置、速度、加速度曲線,總結(jié),通過老師的悉心指導(dǎo)以及小組成員的共同努力，最后我們完成課程設(shè)計(jì)，雖然過程中又失敗，但是我們沒有放棄。而且在設(shè)計(jì)、調(diào)試及實(shí)驗(yàn)過程中我們認(rèn)真學(xué)習(xí)了力士樂PLC的編程及應(yīng)用，氣動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)與PLC的連接，proe軟件及MCGS實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件的應(yīng)用，充分培養(yǎng)了我們的動(dòng)手能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。,謝謝觀賞