液壓動(dòng)力滑臺課程設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)說明書 題 目 機(jī)床液壓系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 姓 名 班 級 學(xué) 號 指導(dǎo)老師 日 期 2013年1 月3日 目錄一、 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)要求。1二、泵、電機(jī)、控制閥的初選。3三、動(dòng)力滑臺液壓系統(tǒng)工作原理。6四、電磁鐵調(diào)度表。9五、采用PLC設(shè)計(jì)方案。10六、采用普通電器元件設(shè)計(jì)方案。15七、總結(jié)。19參考文獻(xiàn)一：課程設(shè)計(jì)的任務(wù)要求1.1·某液壓動(dòng)力滑臺簡介 液壓動(dòng)力滑臺工作順序?yàn)?夾緊工件 進(jìn)給缸快速前進(jìn) 一次進(jìn)給 二次進(jìn)給 死擋鐵停留 滑臺快退 進(jìn)給缸停止, 夾緊缸松開.(見下面圖) 已知進(jìn)給缸最大負(fù)載40000KN,工進(jìn)速度為5mm/min 最大速度6.4mm/min，對應(yīng)

2、負(fù)載為2000KN.1.2·要求液壓動(dòng)力滑臺能自動(dòng)工作,又能各個(gè)動(dòng)作進(jìn)行單獨(dú)調(diào)整;各工作循環(huán)有照明顯示;有必要的電器連鎖與保護(hù).1.3·設(shè)計(jì)任務(wù)初選泵和電機(jī)，以及初選控制主缸(25)的控制閥。簡述液壓動(dòng)力滑臺液壓系統(tǒng)工作原理,繪制電磁鐵調(diào)度表。設(shè)計(jì)并繪制電器控制原理圖(采用普通電氣元件控制和采用PLC控制兩種方案)，選擇電氣元件,編寫PLC程序、調(diào)試，并制定元件目錄表.編制設(shè)計(jì)說明、使用說明書。列出設(shè)計(jì)參考書目錄3DT 194DT快進(jìn)ST1一工進(jìn)原位停止快退停留二工進(jìn) ST2松開 夾緊緊ST3161DT2DT2318171998125DT345671091112151421

3、2524 2013二、 初選2.1執(zhí)行元件的選擇1） 選取執(zhí)行元件的工作壓力P=5Mpa；2） 執(zhí)行元件的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定由已知條件知，最大負(fù)載F=40000N,快進(jìn)時(shí)差動(dòng)連接；則D= 2d ,A1=2A2工進(jìn)時(shí)，根據(jù)手冊，查得對于回油路上有背壓閥或者調(diào)速閥的，背壓閥取0.51. 5Mpa,選取P2=0.5Mpa F=(A1P1-A2P2)m=A1P1-(A2/2)P2m通常取0.90.95；這里取m=0.95得:A1=(F/m)/(P1-P2/2)=0.00886m2又D=4A1=106.2mm d=D/2=75.1mm根據(jù)手冊GB/T2348-2001 ，將直徑調(diào)整成就近標(biāo)準(zhǔn)值；取D=1

4、10mm d=80mm ；則液壓缸兩腔的實(shí)際有效作用面積為：A1=D2/4=95.03×10-4m2A2=2-d2)/4=44.77×10-4m22.2選擇液壓泵1） 計(jì)算最大工作壓力P1=(F/m +P2A2)/A1帶入數(shù)據(jù)得P1=4.666Mpa 取PP=1.3P1=6.066 Mpa2)確定液壓泵最大供油量qPkqmax k系統(tǒng)的泄漏修正系數(shù)，一般取1.11.3qmax 同時(shí)動(dòng)作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值快進(jìn)時(shí)q=d2V/4=/4×0.082×6.4×103 L/min=32.17 L/min快退時(shí)q=2-d2/4=/4×

5、(0.112-0.082)×6.4×103L/min=L/min工進(jìn)時(shí)q=2V1/4=/4×0.112×0.05×103L/min=L/min取k=1.2 帶入的 qp=1.2× 32.17 L/min=38.6L/min功率P=PP×qP= 3.903kw根據(jù)以上的最大工作壓力和液壓泵最大供油量；又為了使液壓泵工作安全可靠，液壓泵應(yīng)有一定的壓力儲備量，通常泵的額定壓力可比工作壓力高25%60%。泵的額定流量則宜與相當(dāng)，不要超過太多，以免造成過大的功率損失。查閱手冊最后選取初選為：定量葉片泵 YB1：2.5-100ml/mi

6、n；6.3MPa；960-1450r/minVm= qp/n=38600/1440=26.81ml/r2.3選擇電機(jī)Y112-M4 型電動(dòng)機(jī) ；電動(dòng)機(jī)功率為 4 KW；額定轉(zhuǎn)速為 1440 r/min ；2.4 換向閥、調(diào)速閥、先導(dǎo)式溢流閥的選擇1）換向閥：24DF3 24EF3 34DF3 34EF320MPa 通徑4-16mm 6-80L/min2)調(diào)速閥：F(C)G-3型：31.5MPa；通徑10mm；18L/min3）先導(dǎo)式溢流閥：高壓：DB/DBWT 型：31.5MPa；通徑10/25/32mm；3L/min三、工作原理3.1夾緊按下啟動(dòng)按鈕，夾緊液壓缸24活塞下行將工件夾緊，同時(shí)壓

7、力繼電器14開始動(dòng)作，使得電磁鐵1YA得電。3.2快進(jìn) 電磁鐵1YA通電，使電液換向閥9的先到電磁換向閥左位接通。在控制油的壓力作用下，使液動(dòng)換向閥9左位接入系統(tǒng)主油路。此時(shí)，動(dòng)力滑臺處于空行階段，液壓缸負(fù)載較小，系統(tǒng)壓力較小，液壓泵1的輸出流量較大；同時(shí)液控順序閥4處于關(guān)閉狀態(tài)，液壓缸為差動(dòng)連接方式，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力滑臺的快進(jìn)。主油路油液流動(dòng)路線為：1）進(jìn)油：變量泵1 單向閥5 換向閥9（左位） 行程閥23（右位） 液壓缸25左腔2）回油：液壓缸25右腔 換向閥9（左位） 單向閥10 行程閥23（右位） 液壓缸25左腔3.3 一工進(jìn) 當(dāng)動(dòng)力滑臺快到預(yù)定位置時(shí)，滑臺上的行程擋塊壓下行程閥23使原來

8、通過該閥進(jìn)入液壓缸左腔的通路被切斷，電磁鐵3YA斷電，由于油液流經(jīng)調(diào)速閥以及外載荷的作用，系統(tǒng)壓力升高，液控順序閥4被打開，變量泵1自動(dòng)減小其輸出流量，以便與調(diào)速閥12的開口相適應(yīng)。主油路油液流動(dòng)情況為：1）進(jìn)油：變量泵1 單向閥5 換向閥9（左位） 調(diào)速閥 12 電磁閥13（右位） 液壓缸25左腔2）回油：液壓缸25右腔 換向閥9（左位） 液控順序閥4 背壓閥3 油箱34二工進(jìn) 在一次進(jìn)給結(jié)束后，擋塊壓下行程開關(guān)ST2，使電磁鐵3YA通電，二位二通電磁換向閥13左位工作，順序閥4仍打開。主油路油液流動(dòng)情況為：1）進(jìn)油：變量泵1 單向閥5 換向閥9（左位） 調(diào)速閥12 調(diào)速閥19 液壓缸25左

9、腔2）回油：液壓缸25右腔 換向閥9（左位） 液控順序閥4 背壓閥3 油箱3.5死擋鐵停留當(dāng)動(dòng)力滑臺以二工進(jìn)的速度運(yùn)行碰上死擋鐵后，滑臺停止運(yùn)動(dòng)。負(fù)荷的增加使系統(tǒng)壓力升高，壓力繼電器（YJ）21發(fā)信號給時(shí)間繼電器，經(jīng)過一定的時(shí)間延遲后，時(shí)間繼電器發(fā)出信號是動(dòng)力滑臺返回。3.6快退：在時(shí)間繼電器發(fā)出信號后，死擋鐵停留時(shí)間到后，時(shí)間繼電器發(fā)出快退信號，使電磁鐵1YA斷電、電磁鐵3YA斷電、電磁鐵2YA通電，液動(dòng)換向閥9右位接通。這時(shí)系統(tǒng)壓力下降，泵1輸出的流量又自動(dòng)增大，可以得到比較大的快退速度。主油路油液流動(dòng)情況為：1）進(jìn)油：變量泵1 單向閥5 換向閥9（右位） 液壓缸25右腔2）回油：液壓缸2

10、5左腔 單向閥20 換向閥9（右位） 單向閥 8 油箱3.7 夾緊缸松開當(dāng)動(dòng)力滑臺退回到原位時(shí)，活動(dòng)擋塊壓下行程開關(guān)ST1，使電磁鐵2YA斷電，電液換向閥回到中位，液壓缸兩腔封閉，滑臺停止運(yùn)動(dòng)。4YA得電，夾緊液壓缸活塞上行，工件松開時(shí)壓力繼電器14接點(diǎn)復(fù)位。當(dāng)碰到行程開關(guān)ST3時(shí)，5YA得。3.8 卸荷5YA得電后使，電液壓泵通過二位二通電磁換向閥2開始卸荷。四：電磁鐵調(diào)度表表4-1 液壓動(dòng)力滑臺液壓系統(tǒng)電磁鐵及壓力繼電器調(diào)度表動(dòng)作電磁鐵及壓力繼電器通斷狀態(tài)狀態(tài)1YA2YA3YA4YA5YASP14SP21進(jìn)給缸25快進(jìn)+-+-一工進(jìn)+-+-二工進(jìn)+-+-+-死擋鐵停留+-+-+快退-+-+

11、-夾緊缸24夾緊-+-松開-+-油泵卸荷-+-五、采用PLC 設(shè)計(jì)方案 5.1 I/O端子分配表 表5-1 I/O端子分配表輸入X0啟動(dòng)按鈕X10自動(dòng)X7急停電機(jī)X11手動(dòng)X1ST1X12手動(dòng)快進(jìn)SB2X2ST2X13手動(dòng)二工進(jìn)SB3X3ST3X14手動(dòng)快退SB4X4SP14X15手動(dòng)停留SB5X5SP21X16手動(dòng)松開SB6X6手動(dòng)返回按鈕X17手動(dòng)卸荷SB7輸出Y01YAY11一工進(jìn)指示燈Y12YAY11二工進(jìn)指示燈Y23YAY12快退指示燈Y34YAY10夾緊指示燈Y45YAY13松開指示燈Y11快進(jìn)指示燈Y14卸荷指示燈Y16電動(dòng)機(jī)KMY15照明燈Y17故障指示燈Y20蜂鳴報(bào)警器5.4

12、功能圖設(shè)計(jì)說明：整個(gè)電路由特殊輔助繼電器M8002觸發(fā)，分為自動(dòng)和手動(dòng)兩部分控制程序，自動(dòng)部分主要用于機(jī)床自動(dòng)加工，手動(dòng)部分主要用于對機(jī)床的各個(gè)動(dòng)作進(jìn)行單獨(dú)調(diào)整以及故障排除.5.4.1自動(dòng)部分：各步除了完成指定的工作以外，還分別加入了時(shí)間繼電器T1-T5，若在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒有完成工作，則繼電器得電，故障指示燈Y17亮、蜂鳴器Y20報(bào)警，并使程序跳轉(zhuǎn)到初始步S0，以下不重復(fù)說明。1)S20（啟動(dòng)電機(jī)/夾緊缸夾緊）：X0、X10同時(shí)閉合，Y0（電動(dòng)機(jī)）、電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)同時(shí)，Y15表示電動(dòng)機(jī)開啟的指示燈亮,程序開始工作，夾緊指示燈Y10亮.若規(guī)定時(shí)間10S內(nèi)未完成工作則報(bào)警并自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到初始步S0。2）S2

13、1（快進(jìn)、一工進(jìn)）：壓力繼電器14（X4）得電，輸出Y0(1YA)，進(jìn)給缸完成快進(jìn)、一工進(jìn)，同時(shí)前進(jìn)指示燈Y11亮。當(dāng)碰到行程開關(guān)2ST,即X2變?yōu)镺N，S22變?yōu)榛顒?dòng)步 。 若規(guī)定時(shí)間10S內(nèi)未完成工作則報(bào)警并自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到初始步S0。3)S22（二工進(jìn)）：輸出 Y2（3YA）、Y0(1YA),前進(jìn)指示燈Y11亮，當(dāng)二工進(jìn)工作完成時(shí)，壓力繼電器21（X5）閉合， S23變?yōu)榛顒?dòng)步。若規(guī)定時(shí)間10S內(nèi)未完成工作則報(bào)警并自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到初始步S0。4)S23（死擋塊停留）：輸出Y2（3YA）、Y0(1YA)，同時(shí)繼電器T0開始計(jì)時(shí)，當(dāng)達(dá)到計(jì)時(shí)時(shí)間，S24變?yōu)榛顒?dòng)步。5)S24（快退）：輸出Y1（2YA）、

14、Y12（快退指示燈），電磁鐵2YA得電，液壓缸25開始快退工作，同時(shí)快退指示燈亮。當(dāng)快退工作完成時(shí)，行程開關(guān)1ST閉合，即X1為ON，S25變?yōu)榛顒?dòng)步。若規(guī)定時(shí)間10S內(nèi)未完成工作則報(bào)警并自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到初始步S0。6)S25（夾緊缸松開）：輸出Y3（4YA）、Y13松開指示燈亮，電磁鐵4YA得電，液壓缸24開始松開。當(dāng)工作完成時(shí)，行程開關(guān)3ST閉合，即X3為ON，S26變?yōu)榛顒?dòng)步。若規(guī)定時(shí)間10S內(nèi)未完成工作則報(bào)警并自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到初始步S0。7）S26（油泵的卸荷）：輸出Y4（5YA）、Y14卸荷指示燈亮，電磁鐵5YA得電，當(dāng)T1計(jì)時(shí)時(shí)間到，S20變?yōu)榛顒?dòng)步。5.4.2手動(dòng)部分：手動(dòng)部分各步輸出與自動(dòng)

15、部分相同，在步S20中加入了6個(gè)開關(guān)分別控制快進(jìn)、工進(jìn)、快退、夾緊缸松開、油泵卸荷、手動(dòng)急停。5.6 梯形圖指令表程序LD M8002SET S0STL S0 LD X0AND X10SET S20LD X0AND X11SET S30STL S20OUT Y16OUT Y15OUT Y10 OUT T1SP K200LD T1 CJMP S0LD X4SET S21STL S21OUT Y0OUT Y11OUT T2SP K200LD T2CJMP S0LD X2SET S22STL S22OUT Y0OUT Y2OUT Y11OUT T3SP K300LD T3CJMP S0LD X5SE

16、T S23STL S23OUT Y0OUT Y2OUT T0SP K300LD T0SET S24STL S24OUT Y1OUT Y12OUT T4SP K200LD T4CJMP S0LD X1SET S25STL S25OUT Y3OUT Y130UT T5SP K200LD T5CJMP S0LD X3 SET S26STL S26OUT Y4OUT Y14SET S20 STL S30OUT Y160UT Y15OUT Y10LD X12SET S31LD X13SET S32LD X14SET S33LD X15SET S34LD X16SET S35LD X17SET S36ST

17、L S31OUT Y0OUT Y11LD X2SET S30LD X7SET S37STL S32OUT Y0OUT Y2OUT Y11LD X5SET S30LD X7SET S37STL S33OUT Y0OUT Y2OUT T0LD T0SET S30LD X7SET S37STL S34OUT Y1OUT Y12LD X1SET S30LD X7SET S37STL S35OUT Y3OUT Y13LD X3SET S30LD X7SET S37STL S36OUT Y4OUT Y14LD X6SET S30LD X7SET S37STL S37RST Y16LD T1OR T2OR

18、T3OR T4OR T5SET M0LD M0OUT Y17OUT Y20END六、采用普通電氣元件控制設(shè)計(jì)方案6.1選擇電氣元件對于電氣元件的選擇，我們應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)根據(jù)對控制元件功能的要求，確定電氣元件功能的要求，確定電氣元件類型。如繼電器與接觸器，當(dāng)元件用于通，斷功率較大的主電路時(shí)，應(yīng)選擇交流接觸器；若元件用于切換功率較小的電路（如控制電路）時(shí)，則應(yīng)選擇中間繼電器；若伴有延時(shí)要求時(shí)，則應(yīng)選用時(shí)間繼電器。(2)根據(jù)電氣控制的電壓，電流及功率的大小來確定元件的規(guī)格，滿足元器件的負(fù)載能力及使用壽命。(3)掌握元器件預(yù)期的工作環(huán)境及供應(yīng)情況，如防油，防塵，貨源等。(4)為了保證一定的可靠

19、性，采用相應(yīng)的降額系數(shù)，并進(jìn)行一些必要的技術(shù)和校核。根據(jù)以上步驟及參考資料的查找制定了本課程設(shè)計(jì)中繼電器元件表（見表3-2）。 表6-1 電動(dòng)機(jī)和電器元件明細(xì)表代號名稱型號QF總電源開關(guān)HZ1-60/3FU熔斷器RL1-60/40FU1熔斷器RL1-15/4FU2熔斷器RL1-15/4FU3熔斷器RL1-15/4FU4熔斷器RL1-15/4FR熱繼電器JR10-10 10 AKM啟動(dòng)接觸器CJO-40K-6K接觸器JZ7-44 127 V1YA-5YA電磁鐵36 VTL1直流變壓器BK-150 380/127/36 VTL2變壓器BK-150 380/127/36 VSB總停止按鈕LA2SB1

20、電機(jī)啟動(dòng)按鈕LA2SB2快進(jìn)、一工進(jìn)按鈕LA2SB3二工進(jìn)按鈕LA2SB4擋塊停留按鈕LA2SB5快退按鈕LA2SB6松開按鈕LA2SB8卸荷LA21ST-3ST行程開關(guān)LX3-11HYJ壓力繼電器PFTL4HL照明燈JC6-1SA1照明燈開關(guān)TCL_A6HL1-HL7指示燈XD1 6.3V6.2 電氣控制圖6.3電氣控制電路圖設(shè)計(jì)說明1）照明電路：由變壓器TL2輸出交流電36V，并由開關(guān)SA1控制照明燈HL。2）啟動(dòng)電機(jī)：開關(guān)SB1閉合，使繼電器K得電并保持得電狀態(tài)，K閉合使KM閉合，電機(jī)啟動(dòng)。3）快進(jìn)、一工進(jìn)：開關(guān)SB2閉合，繼電器1K得電并保持得電狀態(tài)，從而使電磁鐵1YA、，液壓缸25進(jìn)

21、行快進(jìn)工作、并且完成一工進(jìn)。當(dāng)?shù)街付ㄎ恢脮r(shí)，碰到行程開關(guān)2ST時(shí)，使快進(jìn)快進(jìn)、一工進(jìn)電路斷開。 4）二工進(jìn)：閉合開關(guān)SB3,電磁鐵1YA保持得電，繼電器2K得電并保持得電狀態(tài)，從而使電磁鐵3YA得電，液壓缸25開始二工進(jìn)。當(dāng)工進(jìn)到指定位置時(shí)，繼電器21得電，使二工進(jìn)電路斷開。5）死擋塊停留：閉合開關(guān)SB4，繼電器3K得電，使電磁鐵3YA得電，同時(shí)時(shí)間繼電器開始計(jì)時(shí)，死擋塊停留。 6)快退：當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間到，閉合開關(guān)SB5，繼電器4K得電，從而使電磁鐵2YA得電，液壓缸25開始快退，當(dāng)碰到行程開關(guān)1ST時(shí)，快退電路斷開。7）夾緊缸松開：閉合開關(guān)SB6，繼電器5K得電，從而使電磁鐵4YA得電，夾緊缸24開始松開，當(dāng)碰到行程開關(guān)3ST時(shí)，松開電路斷開。8）油泵卸荷：閉合開關(guān)SB7，繼電器6K得電，從而使電磁鐵5YA得電，油泵開始卸荷。9）原位停止：當(dāng)按下開關(guān)SB時(shí)，電磁鐵均失電復(fù)位在滿足機(jī)床液壓系統(tǒng)基本工作的前提下，添加了各電路的互鎖與過載保護(hù)。并且設(shè)計(jì)了指示燈電路，使機(jī)床處于各工作狀態(tài)時(shí)都有指示燈顯示，方便操作。七、總結(jié)這次課程設(shè)計(jì)是在充分分析了液壓動(dòng)力滑臺的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)及工作原理的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，而且更加充分的明白了液壓系統(tǒng)“快進(jìn)一工進(jìn)二工進(jìn)停留快退原位停止”六種工況各自的液壓回路以及組合缸的工作。同時(shí)根據(jù)控制要求，一方面