機械畢業(yè)設計（論文）-城市垃圾壓榨機液壓系統(tǒng)設計（全套圖紙）

摘 要本次設計是圍繞節(jié)能、環(huán)保熱點來展開研究，設計了由PLC系統(tǒng)控制，液壓系統(tǒng)來完成動作的垃圾壓榨機。 本次課題選用液壓傳動來作為其動作裝置，具有傳統(tǒng)的液壓傳動的優(yōu)勢，如穩(wěn)定性好，傳動效率高。同時，也在系統(tǒng)中加入了監(jiān)測壓力表等設備，更好的保證了系統(tǒng)能穩(wěn)定的運行，同時也為維修提供了方便。在設計過程中，通過要求的壓力及流量等，選擇了當今標準液壓器件，以保證一旦設備出現(xiàn)故障，以便更換器件，保證工作連續(xù)性。由于此次設計的垃圾壓榨機工作環(huán)境比較差，需要的適應性強，可靠性高，抗干擾能力強的控制系統(tǒng)，所以本次課題的控制系統(tǒng)采用的是C20P系列PLC。C20P輸入輸出繼電器點數(shù)為20點其中輸入繼電器12點，輸出繼電器為8點。其中3個輸入點由行程開關控制，來保證動作位置。急停，啟動，停止各一個輸入點，還有一個壓力繼電器來控制快進轉工進的動作過程。輸出繼電器用來控制電磁閥的電磁鐵。關鍵字：液壓系統(tǒng) 垃圾處理 壓榨機 PLC 全套圖紙，加153893706ABSTRACTThis issue is a focus on energy saving, environmental protection and hot spots to expand the research, design by the PLC control system, hydraulic system to complete the movement of waste crushing machines. The topic chosen as the action of hydraulic transmission equipment, hydraulic transmission with traditional advantages, such as good stability, transmission and high efficiency. , It is also added to the system of monitoring pressure gauges and other equipment, and better able to guarantee a stable operation of the system, and also for the maintenance of convenience. In the design process, by the required pressure and feed speed, etc., choose the standard of todays hydraulic components to ensure that once the equipment failurer to replace the device, to ensure continuity. As the current design of garbage squeezing machine working environment is poor, the conditions of adaptability, high reliability and strong anti-interference ability of control system are needed, so this issue of the control system is the C20P series PLC. C20P input and output relay points for 20 points including 12-point type relay, the output relay for 8 points， in which three input points from the trip switch control, to ensure that action here. Emergency stop, start, stop each one input point, there is a pressure relay to control the fast-forward the process of changing jobs into the action. Output relay used to control the solenoid valve solenoid. Key word：Hydraulic systems PLC Compressors Waste目 錄第一章.緒論11.1垃圾處理市場分析11.2.國內(nèi)外垃圾處理現(xiàn)狀11.3垃圾壓榨機簡介2第二章.液壓系統(tǒng)的設計52.1壓榨機的基本結構設計52.2垃圾壓榨機液壓系統(tǒng)設計52.3液壓系統(tǒng)主要元件作用及型號選擇62.4.液壓系統(tǒng)原理動作7第三章.控制系統(tǒng)的設計113.1 PLC結構及簡介113.2 PLC的型號選擇與接口連接極其動作123.3下面是具體的指令語句表及解釋15第四章.液壓系統(tǒng)型號選擇與安全性校驗174.1液壓缸的參數(shù)計算174.2泵的參數(shù)計算18謝 辭19參考文獻21大連交通大學2010屆本科生畢業(yè)設計（論文）第一章.緒論垃圾是人類日常生活和生產(chǎn)中產(chǎn)生的固體廢棄物，由于排出量大，成分復雜多樣，給處理和利用帶來困難，如不能及時處理或處理不當，就會污染環(huán)境，影響環(huán)境衛(wèi)生。垃圾處理就是要把垃圾迅速清除，并進行無害化處理，最后加以合理的利用。當今廣泛應用的垃圾處理方法是衛(wèi)生填埋、高溫堆肥和焚燒。垃圾處理的目的是無害化、資源化和減量化。1.1垃圾處理市場分析在城市化進程中，垃圾作為城市代謝的產(chǎn)物曾經(jīng)是城市發(fā)展的負擔，世界上許多城市均有過垃圾圍城的局面。而如今，垃圾被認為是最具開發(fā)潛力的、永不枯竭的“城市礦藏”，是“放錯地方的資源”。這既是對垃圾認識的深入和深化，也是城市發(fā)展的必然要求。中國垃圾處理行業(yè)起步晚，但通過近年來的發(fā)展，我國垃圾處理產(chǎn)業(yè)初具規(guī)模，垃圾處理市場容量有了顯著增加，市場滲透率迅速提高，進入環(huán)衛(wèi)行業(yè)的企業(yè)數(shù)量也在迅猛增加?，F(xiàn)在我國的垃圾處理市場已經(jīng)從導入期進入到成長期，并正向成熟期邁進。2007年1-11月，我國廢棄資源和廢舊材料回收加工行業(yè)累計實現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值61,149,109千元，比上年同期增長了58.75%；累計實現(xiàn)產(chǎn)品銷售收入59,540,739千元，比上年同期增長了53.58%；累計實現(xiàn)利潤總額1,614,130千元，比上年同期增長了51.17%。2008年1-8月，我國廢棄資源和廢舊材料回收加工行業(yè)實現(xiàn)累計工業(yè)總產(chǎn)值64,530,292千元，比上年同期增長了57.42%；實現(xiàn)累計產(chǎn)品銷售收入62,446,110千元，比上年同期增長了54.54%；實現(xiàn)累計利潤總額2,100,576千元，比上年同期增長了81.14%。隨著環(huán)境問題逐漸被重視，節(jié)能、環(huán)保成為各國的發(fā)展主題，已經(jīng)開始為垃圾處理提供產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機會。全世界垃圾年均增長速度為8.42%，而中國垃圾增長率達到10%以上。全世界每年產(chǎn)生4.9億噸垃圾，僅中國每年就產(chǎn)生近1.5億噸城市垃圾。中國城市生活垃圾累積堆存量已達70億噸。在如此巨大的垃圾壓力下，有理由相信，垃圾處理產(chǎn)業(yè)會成為未來國內(nèi)的明星產(chǎn)業(yè)。1.2.國內(nèi)外垃圾處理現(xiàn)狀國內(nèi)外城市垃圾處理概況目前國內(nèi)外廣泛采用的城市生活垃圾處理方式主要有衛(wèi)生填埋、高溫堆肥和焚燒等，這三種主要垃圾處理方式的比例，因地理環(huán)境；垃圾成份、經(jīng)濟發(fā)展水平等因素不同而有所區(qū)別。由于城市垃圾成份復雜，并受經(jīng)濟發(fā)展水平、能夠結構、自然條件及傳統(tǒng)習慣等因素的影響，所以國外對城市垃圾的處理一般是隨國情而不同，往往一個國家中各地區(qū)也采用不同的處理方式，很難有統(tǒng)一的模。但最終都是以無害化、資源化、減量化為處理目標。從應用技術看，國外主要在填埋、焚燒、堆肥、綜合利用等方式，機械化程度較高，且形成系統(tǒng)及成套設備。從國外多種處理方式的情況看，有以下趨勢：（1）工業(yè)發(fā)達國家由于能源、土地資源日益緊張，焚燒處理比例逐漸增多；（2）填埋法作為垃圾的最終處置手段一直占有較大比例；（3）農(nóng)業(yè)型的發(fā)展中國家大多數(shù)以堆肥為主；（4）其它一些新技術，如熱解法、填海、堆山造景等技術，正不斷取得進展。隨著城市建設的發(fā)展和人民生活水平的提高,垃圾樓的缺陷日漸顯露，其主要原因為：1、存入垃圾箱的垃圾基本上處于敞開狀，臭味四散，造成環(huán)境污染。2、垃圾體積較小，且無壓縮功能，儲存量受限。3、清運次數(shù)多，增加垃圾清運成本。4、垃圾樓占地面積大5、基建成本高。 政環(huán)衛(wèi)部門改變目前的垃圾收集方式，特引進國外成熟技術在國內(nèi)生產(chǎn)制造一系列密閉式垃圾壓縮儲存設備，該設備集“密閉、除臭、壓縮、儲存”于一體，實現(xiàn)了整潔、美觀、安全、高效、環(huán)保，體現(xiàn)了當今環(huán)保新時尚、新理念，提高了社區(qū)的整體形象及品味，進而提高了社會成員的環(huán)保意識。1.3垃圾壓榨機簡介一、結構特點：1、雙層密閉結構：內(nèi)層為不銹鋼儲存桶體，完全抗腐蝕；外層采用噴塑殼體,堅固耐用。2、容積變化呈軸向線性變化，容積選擇自如。二、功能與優(yōu)點：1、具有破碎、壓縮增容功能、減少垃圾清運次數(shù)，可直接降低清運費用。2、自動消毒除臭、無蚊蠅、蟲害及病菌傳染。3、操作簡單，垃圾壓縮-儲存-排出的過程，完全自動化，清運人員不接觸垃圾，安全又衛(wèi)生。4、一般生活垃圾混合處理壓縮能力大約為3：1-4：1。5、采用密閉儲存方式，無發(fā)生火災之虞。6、設備可設置于任何地點，能有效利用空間。三、使用場所：社區(qū)、大廈、醫(yī)院、學校、機關、商場、賓館、車站、機場等產(chǎn)生大量垃圾的相關場所。所以，其適用范圍非常廣泛；以其容量大的特點，它可以是一個垃圾箱兼垃圾中轉站央一事實上的輻射半徑區(qū)域內(nèi)，它就是一個標準的垃圾中轉站。四、主機的主要規(guī)格：生活小區(qū)可按每100戶1立方米的標準選擇儲存機型號。五、經(jīng)濟性分析：1、減少大量人工及費用。2、減少清運費用（可設計2-3天清運一次）3、減少渣土（垃圾）處理費。4、減少占地面積，使得有限空間充分利用。（占地面積是垃圾樓的1/4-1/5）容量：相當于一座20立方米的垃圾中轉站。可配合后裝壓縮式垃圾運輸車使用，運送一次的量相當于現(xiàn)有垃圾中轉站3-4次的運量，大大降低的垃圾清運成本。以上數(shù)據(jù)為正常使用狀態(tài)下的平均數(shù)據(jù)，實際情況與各個垃圾站的使用頻率有關六、設計原因(1)目前，城鎮(zhèn)垃圾*的處理，多數(shù)采用手推車(三輪車)集中到中轉站，散裝入鐵制集裝箱，然后再汽車運至垃圾填埋場傾倒的辦法。這使中轉站及運輸途中有垃圾飛揚、滴濺的二次污染；環(huán)衛(wèi)工人勞動強度很大，且因垃圾散裝，增加了運輸量及填埋場空間。(2)隨著人們生活水平的提高，城鎮(zhèn)建設事業(yè)的發(fā)展，城鎮(zhèn)垃圾的量日益增多，垃圾成份復雜化(有機無機物及各類含建筑垃圾在內(nèi)的硬質廢棄物)。(3)我國在目前還未具備投入巨資普遍對垃圾進行分揀分包，生化處理，合理利用的條件。3第二章. 液壓系統(tǒng)的設計2.1壓榨機的基本結構設計垃圾壓榨機是鍛壓、沖壓、冷擠、校直、彎曲、粉末冶金、成形、打包等加工工藝中廣泛應用的壓力加工機械設備。液壓壓力機（簡稱液壓機）是壓力機的一種類型，它通過液壓系統(tǒng)產(chǎn)生很大的靜壓力實現(xiàn)對工件進行擠壓、校直、冷彎等加工。液壓機的結構類型有單柱式、三柱時、四柱式等形式，其中以四柱式液壓機最為典型，它主要由橫梁、導柱、工作臺、上滑塊和下滑塊頂出機構等部件組成，結構原理圖如1所示。圖2-1 四柱液壓機結構原理圖2.2垃圾壓榨機液壓系統(tǒng)設計液壓傳動有許多突出的優(yōu)點，因此它的應用非常廣泛，如一般工業(yè)用的塑料加工機械、壓力機械、機床等；行走機械中的工程機械、建筑機械、農(nóng)業(yè)機械、汽車等；鋼鐵工業(yè)用的冶金機械、提升裝置、軋輥調(diào)整裝置等；土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機構等；發(fā)電廠渦輪機調(diào)速裝置、核發(fā)電廠等等；船舶用的甲板起重機械（絞車）、船頭門、艙壁閥、船尾推進器等；特殊技術用的巨型天線控制裝置、測量浮標、升降旋轉舞臺等；軍事工業(yè)用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。垃圾壓榨機的主要運動是導軌滑塊的運動，上滑塊機構由主液壓缸(上缸)驅動做功，垃圾推出機構由推出液壓缸驅動。壓榨機的上滑塊機構通過四個導柱導向、主液壓缸驅動，實現(xiàn)導軌滑塊機構：快速進給慢速壓榨保壓延時快速回程停止推出缸布置在工作臺中間孔內(nèi)，驅動滑快頂出機構實現(xiàn)：向左頂出向右退回停止 本設備需要的快速運動回路，快速運動回路常用的有以下幾種：1液壓缸差動連接回路。2采用儲能器的快速運動回路。3 雙液壓泵供油回路 。4用增速缸的快速運動回路。由于本設備設計以節(jié)能為主題，所以選擇雙液壓泵供油回路。這種回路的優(yōu)點是功率損耗小，系統(tǒng)效率高。垃圾壓榨機液壓系統(tǒng)以壓力控制為主，系統(tǒng)具有高壓、大流量、大功率的特點。如何提高系統(tǒng)效率，防止系統(tǒng)產(chǎn)生液壓沖擊是該系統(tǒng)設計中需要注意的問題。2.3液壓系統(tǒng)主要元件作用及型號選擇 換向閥：具有兩種以上流動形式和兩個以上油口的方向控制閥，實現(xiàn)液壓油流的溝通，切斷，換向以及壓力卸載和順序動作控制的閥門。根據(jù)本設計系統(tǒng)流量與最大液壓壓力選擇型號34D-WE20B-7*. 節(jié)流閥：通過改變節(jié)流截面或截流長度以控制流體流量的閥門。根據(jù)本設計系統(tǒng)流量與最大液壓壓力及通徑選擇型號LF-L20H。溢流閥：定壓溢流作用：在定量泵節(jié)流調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，定量泵提供的是恒定流量。當系統(tǒng)壓力增大時，會使流量需求減小。此時溢流閥開啟，使多余流量溢回油箱，保證溢流閥進口壓力，即泵出口壓力恒定（閥口常隨壓力波動開啟）。安全保護作用：系統(tǒng)正常工作時，閥門關閉。只有負載超過規(guī)定的極限（系統(tǒng)壓力超過調(diào)定壓力）時開啟溢流，進行過載保護，使系統(tǒng)壓力不再增加（通常使溢流閥的調(diào)定壓力比系統(tǒng)最高工作壓力高1020）。過濾器：過濾器是輸送介質管道上不可缺少的一種裝置,通常安裝在減壓閥、泄壓閥、定水位閥或其它設備的進口端，用來消除介質中的雜質，以保護閥門及設備的正常使用。根據(jù)本設計系統(tǒng)流量與最大液壓壓力選擇型號ZU-H100X20S。單向閥：流體只能沿一個方向流通，另一個方向不能通過的閥。根據(jù)本設計系統(tǒng)流量與最大液壓壓力選擇型號AJ-H20L。遠程控制壓力閥：當管路壓力在先導式溢流閥內(nèi)部彈簧所能承受壓力之內(nèi)時，閥處于閉合狀態(tài)，當壓力大于彈簧所能承受壓力時，閥導通。先導式溢流閥基于此工作原理，通過主管路內(nèi)壓力，控制支路的開閉。壓力繼電器：根據(jù)設定壓力對比管路中的壓力，發(fā)出電信號，連接PLC控制系統(tǒng)。2.4.液壓系統(tǒng)原理動作圖2-2 液壓系統(tǒng)原理圖注明：1.過濾器 2.齒輪泵（泵1） 3.葉片泵（泵2） 4.遠程壓力控制閥 5 壓力繼電器 6. 2位2通電磁換向閥(閥3) 7.行程開關 8.液壓缸 9.壓力表 10.3位4通電磁換向閥（閥 1） 11.液控單向閥 12.單向閥 13.節(jié)流閥一 液壓系統(tǒng)的動作過程1）啟動 按下啟動按鈕，泵1和泵2同時工作，單向閥導通，實現(xiàn)雙泵供油，此時線圈5（5YA）處于失電狀態(tài)，電磁閥3左位工作，壓力油回流至油箱，液壓系統(tǒng)處于卸荷狀態(tài)。2）快進狀態(tài) 壓榨工程開始， 1YA帶電，電磁閥1左位工作，向液壓缸1無桿腔快速供油，隨著進給運動，系統(tǒng)壓力增加，增至遠程壓力控制閥設定的壓力，溢流閥卸荷，低壓泵空載。系統(tǒng)轉入工進狀態(tài)。3）工進過程 此時單向閥關閉，高壓泵1單獨供油，系統(tǒng)進入工進工程，壓榨機開始壓縮垃圾，當達到預先要求的壓力后，壓力繼電器6動作，接著1YA斷電，電磁閥1中位作用，系統(tǒng)保壓。 4）擠壓缸保壓 當上缸上腔壓力達到預定值時，壓力繼電器發(fā)出信號，使電磁鐵1YA失電，閥1回中位，壓榨缸封閉，使上缸上腔實現(xiàn)保壓，其保壓時間由壓力繼電器7控制的時間繼電器調(diào)整實現(xiàn)。延時繼電器開始計時，經(jīng)過設定的時間10s后， 2YA通電，保壓過程結束。 5）擠壓缸快速回程 當保壓過程結束，延時繼電器發(fā)出信號，2YA得電，電磁閥右位作用液壓缸1活塞桿左移，系統(tǒng)壓力降低，遠程壓力控制恢復原位，單向閥導通液壓泵1和2同時供油，液壓缸實現(xiàn)快退，直到退至回程終點行程開關1（SQ1）動作，快速回程結束。進油路 泵1和泵2閥1左位液壓缸無桿腔；回油路 液壓缸有桿腔閥1右位油箱。6）推出缸工作工程 行程開關動作后，系統(tǒng)開始執(zhí)行下一項動作，將垃圾從壓榨機中退出運離現(xiàn)場。3 YA通電，電磁閥左位作用，液壓缸2（退出缸）快進，至行程開關3（SQ3）快速推進結束。7）推出缸回程 SQ3動作后，3YA失電，4YA得電，電磁閥2右位作用，液壓缸2快速回程，至回程終點。當上缸滑塊組件上升至行程擋塊壓下行程開關1S，使電磁鐵2YA、6YA失電，閥3中位接入系統(tǒng)，單向閥9將主缸下腔封閉，上缸在起點原位停止不動。泵1輸出油液經(jīng)閥3、12中位回油箱，泵1卸荷。8）.工作結束 行程開關2動作后線圈4斷電，電磁閥2中位作用。同時，線圈5斷電，電磁閥3左位導通系統(tǒng)卸荷，壓榨機一個工作周期結束。表2-1 液壓機液壓系統(tǒng)動作循環(huán)表動作程序1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA壓榨缸快速進給慢速加壓保壓-快速回程停止-推出缸推出返回停止9第三章.控制系統(tǒng)的設計3.1 PLC結構及簡介PLC即可編程控制器（Programmable logic Controller，是指以計算機技術為基礎的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會（International Electrical Committee）頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義：PLC英文全稱Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。PLC