畢業(yè)設計（論文）-壓力機與墊板間夾緊裝置的設計（全套圖紙）

1、<p><b>　　畢業(yè)設計(論文)</b></p><p>　　課 題 名 稱 壓力機與墊板間夾緊裝置的設計 </p><p>　　學 生 姓 名 </p><p>　　學 號 </p><p>　

2、　院(系)、專業(yè) 機械與能源工程系 </p><p>　　指 導 教 師 </p><p>　　職 稱 講 師 </p><p>　　2011年5月31日</p><p><b>　　

3、摘 要</b></p><p>　　本文介紹了一種新型的壓力機與墊板間快速夾緊裝置。分析了該裝置的工作原理和液壓控制原理和電器控制原理。</p><p>　　在現代化的生產實際中，壓力機與墊板之間的夾緊裝置還是傳統的手動夾緊裝置。不僅耗時費力，而且已經遠遠不能滿足現代化生產的需要，因而急需對其進行改造。</p><p>　　壓力機與墊板間的快速夾緊設計

4、就是應現代化生產的需要而研究設計的。該設計包括機械夾緊裝置的設計，液壓控制系統的設計，以及電氣控制系統的設計。將機－電－液技術結合起來，實現快速夾緊。</p><p>　　壓力機與墊板間快速夾緊裝置主要由機械夾緊裝置、液壓控制系統、電氣控制系統組成。它以機械夾緊裝置為主要的夾緊執(zhí)行元件。通過螺桿與螺母之間的螺旋傳動實現夾緊、放松操作，并要求螺桿自鎖。液壓缸活塞桿的伸縮，使機械夾緊裝置擺動，實現抽出墊板的目的。液壓

5、缸、液壓馬達的動作控制由液壓系統實現。在液壓系統中，采用了電磁換向閥和壓力繼電器。電磁換向閥和壓力繼電器的控制，由電氣控制系統實現。在電氣部分，采用了PLC控制，這樣，整個裝置的控制可靠性提高，通用性更好，操作更方便。</p><p>　　本設計融合了機-電-液一體化的設計理念，尋求更為有效的設計理論和方法來實現壓力機與墊板的快速夾緊。該夾緊裝置實現了設計目標，具有較高的自動化程度，運行穩(wěn)定可靠，性能價格比較高，

6、非常適合于現代化生產實際的需要。因此，該產品的推廣具有十分廣闊的前景。</p><p>　　關鍵詞：夾緊裝置；液壓系統；電氣控制；機電一體化。</p><p>　　Design of The Clamping Device Between The Press and Backing Board</p><p><b>　　Abstract</b>

7、;</p><p>　　This paper introduces a new type of fast clamping device between the press and the space block. It also analyzes the working principle and the hydraulic and the electrical principle for this kind

8、of trigger equipment.</p><p>　　At present, in the practice of the moderation production, the clamping device between the press and the space block is still controlled by handed clamping equipment, it not onl

9、y costs much time and labour power, but also can not meet the need of moderation production. For these reasons, the traditional handed clamping should be improved.</p><p>　　The design of a new type of fast c

10、lamping device between the press and the space block is based the need of moderation production. It consists three parts, which are machinery clamping equipment, the design of hydraulic control system and the design of t

11、he electrical controlling. The integration of the machinery, electricity and hydraulic pressure brings about fast clamping device.</p><p>　　There are three important parts: the fast clamping device, the hydr

12、aulic controlling system and the electrical controlling system. The machinery fast clamping is the most important clamping actuating mechanism. Through the spiral movement between the clamping device, the lead-screw and

13、the nut, it realizes the clamping movement and disengagement , it also must has self locking.</p><p>　　The shank of the piston of the hydraulic presser has the movement of elongation and drawing back, in thi

14、s way, we can realize oscillatory movement of the machinery, and get out the space block. The movement of the hydraulic presser and the hydraulic motor is controlled by the hydraulic control system. In the hydraulic syst

15、em, the controlling of the solenoid operated direction vale and the pressure switch is realized by the electric automation.</p><p>　　The application of the PLC improves the reliability of the whole set, and

16、makes the compatibility better and the controlling of the set much convenient.</p><p>　　This design consists the theory of the mechatronics, we want to find a much better designing theory and method to reali

17、ze the fast clamping between the press and the space block. This fast clamping device brings about the target of this design, it has a high level of the automation and the operating is reliable. And what is more, the per

18、formance index is high. This device is much suited the need of the modernization production, so it has a broad prospect of promotion.</p><p>　　Key Words: clamping device， hydraulic system，electric control，m

19、echatronics.</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　1引言…………………………………………………………………………1</p>

20、<p>　　2機械設計與計算……………………………………………………………2 </p><p>　　2.1 原始數據及設計要求………………………………………………2 </p><p>　　2.2 擬定設計方案…………………………………

21、………………………2 </p><p>　　2.3 確定系統的機械參數…………………………………………………2 </p><p>　　3 液壓系統設計…………………………………………………………8</p><p>　　3.1 液壓系統的方案設計………………

22、…………………………………8</p><p>　　3.2 液壓閥的選取…………………………………………………………9</p><p>　　3.3液壓系統的參數設計和擬定液壓原理圖…………………………9</p><p>　　4 液壓裝置的結構設計……………………………………………………13</p><p>　　4.1 濾油器…………………………

23、………………………………………13</p><p>　　4.2 油箱和壓力表輔件…………………………………………………14</p><p>　　4.3 管接頭…………………………………………………………………16</p><p>　　4.4 閥集成塊………………………………………………………………16</p><p>　　5 電氣控制…………

24、………………………………………………………18</p><p>　　5.1 電氣驅動………………………………………………………………18</p><p>　　5.2 星-三角起動的控制…………………………………………………18</p><p>　　5.3　PLC控制系統的設計………………………………………………18</p><p>　　設計總

25、結…………………………………………………………………………27</p><p>　　參考文獻…………………………………………………………………………28</p><p>　　致謝…………………………………………………………………………………29</p><p><b>　　1引言</b></p><p>　　傳統的壓力

26、機與墊板間的夾緊機構采用手動操作，這在現代化生產實際中，已遠遠不能滿足自動化生產的需要。</p><p>　　現代化的機械設備的控制技術手段是多種多樣的，電器方法、機械方法、液壓方法、電氣液壓方法以及氣動方法等等，均可以用來實現自動控制。其中，機－電－液一體化設計已成為當代機械工業(yè)技術和產品發(fā)展的主要趨向，沿用已久的分工脫節(jié)，各管一段的設計方法，不僅耗時，而且難以獲得一體化系統的最佳設計結果。</p>

27、<p>　　本設計引入了機、電、液一體化系統的設計理念，尋求有效的設計理論和方法來實現壓力墊板夾緊的自動控制。</p><p>　　機械裝置設計的重點是利用螺旋傳動實現螺桿的上升、下降。因此，螺桿設計是本設計機械部分的核心。要求齒輪嚙合傳動安全、可靠、效率高，螺桿與螺母的傳動能夠自鎖，有安全保障。</p><p>　　螺桿由４５號鋼調質處理，再對其進行淬火處理，使螺桿的強度與

28、硬度提高。由于螺桿在本設計中的重要作用，決定了螺桿的壽命是本設計成敗的重要標志。設計時，充分考慮了螺桿的強度和機械自鎖，必須保證螺桿在任意位置能夠自鎖，才能使整個夾緊裝置安全、可靠。尤其在螺桿及整個夾緊裝置擺出一定角度，以使工人取出墊板時，不但要保證液壓系統能夠自鎖，而且要求螺桿也要自鎖。否則，夾緊裝置失效，將造成極壞的后果。在設計的過程中，還考慮了許多的實際問題，如為給壓力繼電器提供有效的壓力發(fā)訊信號，在螺桿的特定位置增加了圓環(huán)－半圓

29、環(huán)結構，由螺栓聯結，在螺桿軸向下降、放松墊板時，放松到位后，圓環(huán)－半圓環(huán)結構與螺母接觸，壓力繼電器得到發(fā)訊信號作用，螺桿停止下降，放松到位。</p><p>　　圓環(huán)－半圓環(huán)結構在本設計中還有其他應用，除與螺母接觸使壓力繼電器發(fā)訊之外，還被加在螺母上，作用相當于一個擋圈，防止齒輪由于重力而脫離螺母。</p><p>　　液壓缸與液壓馬達的驅動控制由液壓系統控制，在液壓系統中應用了電磁換向閥

30、與壓力繼電器。電磁換向閥與壓力繼電器和電動機的控制均由電氣控制系統實現。</p><p>　　整個裝置組成簡單，結構精巧，控制方便，性能可靠，有很好的應用前景。</p><p><b>　　2機械設計與計算</b></p><p>　　2.1 原始數據及設計要求</p><p>　　2.1.1 原始數據</p>

31、;<p>　　(1) 夾緊頭的夾緊力為10噸。</p><p>　　(2) 夾緊過程小于10秒鐘。</p><p>　　(3) 夾緊的行程為20 mm。</p><p>　　(4) 系統壓力為16 MP。</p><p>　　2.1.2　設計要求</p><p>　　(1)夾緊頭夾緊后要求有自鎖。<

32、/p><p>　　(2)整個夾緊裝置中的八個夾緊頭動作可以分別控制，以便于測試與檢修。</p><p>　　(3)綜合考慮機械、電氣與液壓控制的結合。</p><p>　　(4)在設計中要充分考慮使夾緊裝置結構緊湊，美觀，制造、維修成本低。</p><p>　　2.2　擬定設計方案</p><p>　　驅動機構包括液壓馬達

33、，液壓缸，單級齒輪傳動１、２，螺旋－螺母傳動。齒輪用鍵與螺母聯結。具體用液壓馬達來帶動齒輪１旋轉，通過齒輪１、２的嚙合傳動將動力傳遞給自制螺母。將螺桿即夾緊頭徑向固定，使其通過與螺母的螺旋傳動能夠沿軸向上升、下降，從而實現夾緊或放松墊板的目的。通過液壓缸活塞桿在垂直方向上的伸縮，實現夾緊裝置的擺進、擺出。即液壓缸的活塞桿伸出時，在液壓力的作用下，推動整個夾緊裝置擺出，并鎖緊。反之，活塞桿縮回時，整個夾緊裝置能夠擺回，等待下一次的夾緊。整

34、個系統實現夾緊－放松－擺進－擺出四個動作。</p><p>　　液壓缸與液壓馬達的驅動由液壓控制系統來實現，通過液壓系統元件來實現液壓缸的調速和液壓缸與液壓馬達的換向。電動機與液壓系統中的電磁換向閥和壓力繼電器的控制由電氣部分實現，本設計引入了PLC來進行對電磁換向閥和壓力繼電器的控制，而電動機則用星－三角啟動[1]。</p><p>　　2.3　確定系統的機械參數</p>

35、<p>　　滑動螺旋傳動主要是承受轉矩和軸向力。因軸向力的作用，螺旋副旋和面間的壓強很大，而且相對的滑動速度又大，所以，其主要的失效形式是螺紋的磨損[5]。</p><p>　　2.3.1 確定螺桿參數</p><p>　　(1) 計算螺桿中徑</p><p>　　由給定參數：夾緊力10 噸 夾緊時間t=15 s　　夾緊行程S=20 mm </

36、p><p>　　計算得 V=20×10-3/15=1.33×10-3 m/s</p><p>　　F＝10×103×9.8＝9.8×10４ N</p><p>　　螺桿采用碳鋼或是合金鋼制成，由于本系統是低速重載的一般傳動，采用45號鋼或50鋼均可。</p><p>　　螺桿中徑＝ξ

37、 （2.1）</p><p><b>　?。?#215;</b></p><p><b>　　＝</b></p><p>　　根據圓整要求，取＝36 mm</p><p><b>　　查得P＝3 mm</b>&

38、lt;/p><p>　　式中參數：ξ－梯形螺紋，ξ＝0.8</p><p>　　φ－傳動精度高和要求壽命長時取φ＝4</p><p>　?。?P］－滑動螺旋副材料的許用比壓，16 MPa</p><p>　　(2) 確定扭轉力矩　</p><p>　　tgφ=S/π =/

39、 （2.2） </p><p>　　所以 Ｆt　＝n·P·Fr/π·d2</p><p>　?。?×9.8×10４／π×36</p&g

40、t;<p>　?。?.5995×10３ N</p><p>　　計算得　 T＝Ft　·d2/2 （2.3）</p><p>　　＝2.5995×10３×18</p><p>　?。?.679×104 N·mm&

41、lt;/p><p><b>　　(3) 耐磨性計算</b></p><p>　　螺紋的磨損與很多因素有關，重要的有螺紋工作表面的壓強、相對滑動速度、粗糙度和潤滑狀態(tài)等，其中最主要的是壓強和滑動速度。相對滑動速度一定時，壓強越大磨損越大。因此，滑動螺旋的耐磨性計算，就是限制螺紋工作面上在某一滑動速度下的壓強Ｐ，使之小于相應滑動速度下材料的許用壓強［Ｐ］。</p>

42、<p>　　因為 （2.4）</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　所以＝36 mm合格</p><p><

43、;b>　　耐磨性條件為 :</b></p><p>　　P＝F／A＝F／z·π·d2·h （2.5）</p><p>　?。?.8×10４×π×3／83×π×36×0.5×3</p>&l

44、t;p>　?。?2.7416 MPa［P］</p><p>　　(4) 螺桿的強度校核</p><p>　　螺桿工作時受軸向力Ｆ和轉矩Ｔ的作用，在螺桿危險剖面上同時存在拉應力σ和扭轉剪應力τ，按第四強度理論，其危險剖面的強度條件為</p><p>　　ca＝＝［σ］ （2.6）</p><p><b>　　所以ca＝&

45、lt;/b></p><p><b>　?。剑郐遥?lt;/b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　(5) 螺紋牙強度校核</p><p>　　螺紋牙根部剖面的剪切強度條件為</p><p>　　τ＝F/z·A＝F／π·d，

46、83;b· z[τ] （2.7） </p><p>　　b＝0.65P＝0.65×3＝1.93 mm</p><p>　　所以螺桿的剪切強度τ＝17.98N／mm2 [τ] ＝63 N／mm2</p><p>　　因為螺紋牙根的彎曲強度條件為σb＝M／W

47、＝3Fh/ zπd，b2[σb] （2.8） </p><p>　　計算得到σb＝94 N／mm2[σb] ＝105 N／mm2</p><p>　　2.3.2 確定齒輪傳動的參數</p><p>　　(1) 輪的轉速n1＝P·60/V （2.9）&l

48、t;/p><p>　?。?×60／1.33＝135 r/min</p><p>　　初選傳動比為１，所以齒輪２的轉速n２＝135 r/min</p><p>　　(2) 輪的材料，確定精度等級及許用壓力。兩齒輪均選用45號鋼，調質處理，由機械設計手冊查得HB＝217－255，取HB＝245。選取齒輪的精度等級為８級（GB 10095－88）查得σHlim＝59

49、0 N／mm2 σFlim＝230 N／mm2 計算應力循環(huán)次數N：</p><p>　　N＝60·n·j·Lh （2.10）</p><p>　?。?0×1×（10×300×8）&l

50、t;/p><p>　?。?.44×106 得ZN1＝1.25</p><p>　　YN1＝1 取ZW ＝1（HB1 <350 HB2 <350）；YX＝1(估m(xù)≤５)YST＝２</p><p>　　SHmin＝１　 SFmin＝1.4</p><p>　　接觸疲勞許用壓力公式得：</p>

51、<p>　?。郐襀1］12＝σHlim/ShminZN1ZW＝1.25＝737.5N/mm2 （2.11）</p><p>　　彎曲疲勞許用應力公式，得： </p><p>　　［σF］12=(σFlim/SFmin)YSTYN1YX＝211＝328.6N/mm2 （2.12）</p><p>　　(3)

52、 接觸疲勞強度設計：</p><p>　　a≥(u+1) （2.13）</p><p>　　T1＝46790N＝1.0 Φa＝0.4</p><p>　　由機械設計手冊，查得</p><p><b>　　查得</b></p><p>&l

53、t;b>　　初定中心距</b></p><p>　　at≥(u+1) ＝(1+1) （2.14）</p><p><b>　?。?8.1</b></p><p>　　取at＝100一般取m＝(0.01~0.02) at選取標準模數m＝2mm齒數

54、 （2.15）</p><p>　　所以，Z2= Z1＝50</p><p>　　中心距 （2.16）</p><p>　　圓周速度為： （2.17）</p><p>　　選取齒輪的精度等級為８級可以由機械設計手冊，馬達驅動，載荷平穩(wěn)取</p

55、><p><b>　　按</b></p><p><b>　?。讣壘龋谩?lt;/b></p><p>　　按 （2.18）</p><p>　　考慮低速級軸的剛度較大</p><p><b>　　由機械設計手冊得　</

56、b></p><p>　　按齒輪等級8級，（未經表面硬化的齒輪）</p><p>　　所以， （2.19）</p><p>　　因為　 </p><p><b>　　所以　</b></p><p><b>　　由機械設計手冊得　<

57、/b></p><p><b>　　所以　</b></p><p><b>　　校核中心距　</b></p><p><b>　　（2.20）</b></p><p><b>　　所以，中心距　</b></p><p>　　合

58、適分度圓直徑： （2.21）</p><p>　　齒輪寬度　 （2.22）</p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　由疲勞公式得</b></p><p>

59、<b>　　（2.23）</b></p><p>　　所以， （2.24）</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=　故安全</b></p><p><b>　　齒輪的

60、幾何尺寸：</b></p><p><b>　　（2.25）</b></p><p><b>　?。?.26）</b></p><p><b>　?。?.27）</b></p><p><b>　　所以，采用鍛造齒輪</b></p>

61、<p><b>　　齒輪１的尺寸　</b></p><p><b>　　齒輪２的尺寸　</b></p><p><b>　　3液壓系統設計</b></p><p>　　液壓系統作為液壓主機設計的重要部分，設計時必須滿足主機工作循環(huán)所需的全部技術要求，且靜動態(tài)性能好，效率高，結構簡單，工作

62、安全可靠、壽命長，經濟性好，使用維護方便。為此，液壓系統要與主機的總體設計（包括機械、電氣設計）綜合考慮，做到機、電、液的相互配合，保證整個裝置的性能最高[2]。</p><p>　　3.1 　液壓系統的方案設計</p><p>　　3.1.1 回路方式的選擇</p><p>　　本設計中選用了開式回路，即執(zhí)行元件的排油回油箱，油液經過沉淀、冷卻后再進入液壓泵的進口

63、。</p><p>　　3.1.2 執(zhí)行元件的選擇</p><p>　　(1) 選用了液壓馬達用于實現連續(xù)地回轉運動。</p><p>　　(2) 活塞液壓缸實現直線運動，因為只要求液壓缸一個方向工作，反向退回，應選用單伸出活塞缸。</p><p>　　3.1.3 調速方式的選擇</p><p>　　采用單向節(jié)流閥實現

64、速度的調節(jié)，這樣能保證系統的剛性良好。在本設計中選用了疊加式單向節(jié)流閥。</p><p>　　3.1.4調壓方式的選擇</p><p>　　(1) 在先導型溢流閥的遙控口上遠接一個三位四通電磁換向閥。當電磁換向閥的左位或是右位通電時，系統的壓力可由遠程調壓閥調節(jié)控制。主溢流閥的調定壓力大于兩個遠程調壓閥的調定壓力。</p><p>　　(2) 通往液壓缸的油路中，為

65、實現二次壓力油的調定選用了減壓閥的減壓回路。本設計選用了疊加式減壓閥。</p><p>　　3.1.5 換向回路的選擇</p><p>　　本設計的液壓設備要求的自動化程度較高，因此應該選用電動換向，即小流量時應選擇電磁換向，所以選用了三位四通的電磁換向閥。基于疊加式閥的許多特點，在設計中除了選用了普通的電磁換向閥，還選用了疊加式電磁換向閥。</p><p>　　3

66、.1.6 動作轉換控制方式</p><p>　　在本液壓系統的動作控制中，均采用了壓力繼電器來控制液壓缸或是液壓馬達的動作。當某一油路的壓力達到一定值后，其油路中的壓力繼電器就會發(fā)出訊號，使油路中的執(zhí)行元件的動作停止。</p><p>　　3.2　液壓閥的選取</p><p><b>　　3.2.1　疊加閥</b></p><

67、;p>　　疊加閥是指可直接利用閥體本身的疊加而無需另外的油道連接元件而組成液壓系統的特定結構的液壓閥的總稱。疊加閥安裝在板式換向閥和底板之間，每個疊加閥除了具有某種控制閥的功能外，還起著油道作用。疊加閥的工作原理與一般閥的工作原理基本相同，但在結構和連接方式上有其特點故而自成體系。按控制功能疊加閥可分為壓力流量、流量、方向三類，其中方向控制閥中只有疊加式單液控單向閥。同一通徑的各種疊加閥的油口和螺釘孔的大小位置、數量都與相匹配的板

68、式主換向閥相同，因此，針對一個板式換向閥，可以按一定次序和數目疊加而組成各種典型的液壓系統，通?？刂埔粋€執(zhí)行元件的系統的疊加閥疊加成一疊。</p><p>　　(1) 疊加閥的特點</p><p>　　由疊加閥組成的液壓系統，結構緊湊，體積小，重量輕，占地面積?。化B加閥安裝簡便，裝配周期短，系統有變動需增減元件時，重新安裝較為方便，使用疊加閥，元件間無管件連接，消除了因管接頭等引起的漏油、

69、震動和噪聲；使用疊加閥系統配置簡單，元件規(guī)格統一，外形整齊美觀，維修保養(yǎng)容易；采用我國疊加閥組成的集中供油系統，節(jié)電效果顯著。但由于規(guī)定尺寸的限制，由疊加閥組成的回路形式較少，通經較小，一般適用于工作壓力小于120MPa，流量小于200L/min的機床、輕工機械、工程機械、煤炭機械、船舶、冶金設備等行業(yè)。</p><p><b>　　(2) 選取疊加閥</b></p><

70、p>　　本設計采用了單功能疊加閥，即只具有一種普通液壓閥的功能，如壓力控制閥中的減壓閥，流量控制閥中的單向節(jié)流閥，方向控制閥中的液控單向閥，還有疊加壓力繼電器。各種疊加閥的安裝表面尺寸和高度尺寸都由ISO 7790和ISO 4401等標準規(guī)定，使疊加閥組成的液壓系統具有很強的組合性。</p><p>　　3.3　液壓系統的參數設計和擬定液壓原理圖</p><p>　　3.3.1 選

71、取馬達</p><p>　　T－系統轉矩，N·m 　V－馬達的排量，m3/l 　　P－馬達的壓強，Pa 　　ηm－馬達的機械效率，０.92</p><p>　　由 T=P·V·πηm／２π （3.1）</p><p>　　有：Ｖ＝２π·T&

72、#183;ηm－１／P （3.2）</p><p>　?。剑拨?#215;４.679×10-3×104／16×106×0.92</p><p>　?。?9.972 ml/r</p><p>　　根據馬達排量的選取系列，選取排量為80 ml/r。本設計中

73、選用的馬達為BM1-80軸配流型的擺線液壓馬達，這種馬達的體積小、重量輕、噪聲低、運轉平穩(wěn)、工作可靠，可實現無級變速，雙向運轉。</p><p>　　3.3.2 選取液壓泵</p><p><b>　　（3.3）</b></p><p>　　—液壓馬達的容積效率0.92</p><p><b>　　—<

74、/b></p><p><b>　　—</b></p><p><b>　　故 </b></p><p>　　泵的排量　 （3.4）</p><p>　　系列葉片的額定壓力為16MPa，該系列泵的結構類似于系列泵，該泵采用減薄葉片厚

75、度（最小厚度僅1.6mm）的措施，減小葉片在中、高壓下對吸油區(qū)定子的壓緊力以降低磨損；同時提高定子強度，使該系統適應中高壓力的要求；定子曲線為高次曲線，降低了泵的噪聲。</p><p>　　3.3.3 選取電動機</p><p>　　(1) 電動機選用的一般原則</p><p>　?、?在選擇電動機的類型時要根據工作機的要求來選取。負荷平穩(wěn)且無特殊要求的長期工作制

76、機械，應首先采用鼠籠型異步電動機。</p><p>　　② 電動機的結構有開啟式、防護式、封閉式和防爆式，應根據防護要求及環(huán)境條件進行選擇。</p><p>　　③ 選用電動機的類型，除滿足工作機械的要求外，還需滿足電網的要求。如啟動時能維持電網電壓水準，保持功率因數在合理的范圍內等。</p><p>　?、?電動機功能應有適當的備用容量。通常對在變載荷作用下，長期

77、穩(wěn)定連續(xù)運行的機械，所選用的電動機額定功率應稍大于工作機的功率。</p><p><b>　　(2) 選取電機：</b></p><p><b>　?。?.5） </b></p><p>　　本設計選用了電動機功率7.5KW，轉速，同步轉速，電流，該電動機的特性：</p><p>　　Ｙ系列電

78、動機是封閉風扇自冷式鼠籠式三相異步電動機。我國統一設計的取代系列的更新換代產品。</p><p>　?。傧盗须妱訖C效率高、節(jié)能、啟動轉矩高、噪聲低、振動小、運行安全可靠。安裝尺寸和功率等級完全符合國際標準（IEC）</p><p>　?。傧盗须妱訖C為一般用途的電動機，適用于驅動無特殊性能要求的各種機械設備，如金屬切削機床、鼓風機、水泵等[4]。</p><p>　　

79、3.3.4 設計液壓系統圖</p><p>　　由以上各個單獨回路與閥的組合，我們可以組合成本液壓系統的原理圖，如圖 3.3 所示。</p><p>　　圖３.３ 液壓系統原理圖</p><p>　　4液壓裝置的結構設計</p><p><b>　?。?1 濾油器</b></p><p>　　

80、４.1.1 濾油器的功用和安裝</p><p>　　濾油器的功用是濾去油液中的雜質，維護油液的清潔，防止油液污染，保證液壓系統正常工作。</p><p>　　(1) 液壓傳動系統中工作介質含有各種雜質，其主要來源有：雖經清洗仍殘留在液壓系統中的機械雜質，如水銹、鑄砂、焊渣、鐵屑、涂料、油漆皮和棉紗絲等；外部進入液壓系統的雜質，如經注液口、防塵圈等進入的灰塵；工作過程中產生的雜質，如密封件

81、受液壓作用形成的碎片、運動件相對磨損產生的金屬粉末、液體因氧化變質產生的膠質、瀝青質、碳渣等。上述雜質將起到破壞作用，嚴重防礙液壓系統的正常工作。如：使節(jié)流口卡死或堵塞；加劇介質的化學作用，使工作介質變質。據統計，液壓系統中的故障，有75%以上是因為工作介質中混入雜質造成的。為此，應維護工作介質的清潔，防止其污染。</p><p>　　(2) 過濾器在液壓系統中的安裝位置：</p><p>

82、;　?、?安裝在液壓泵的吸油管路上，主要目的是保護液壓泵，防止吸油時將較大顆粒的雜質吸入泵內。為了不影響液壓泵的吸油能力，裝在吸油管路上的過濾器的通流能力應大于液壓泵流量的兩倍。吸油過濾器的壓差受液壓泵吸油特性的限制，使用中最大壓差一般不大于0.02MPa，最高過濾精度不超過30~50μm。</p><p>　?、?安裝在壓油管路上，在壓油管路上可以安裝各種型式的精過濾器，用來保護液壓泵以外的其他液壓元件。過濾精

83、度一般為3~20μm，工作時濾芯的最大壓差一般為0.35~0.5MPa，且過濾器要有一定強度。</p><p>　　③ 安裝在回油路上，在系統回油路上安裝過濾器是比較理想的。在系統油液流回油箱前，過濾器將外界浸入系統和系統內產生的污染物濾除，為液壓泵提供清潔的油液?；芈飞线^濾器承受的壓力為回油路的背壓。一般不超過1MPa，因而結構尺寸可適當加大，以提高納垢容量?；赜吐愤^濾器可采用高精度濾芯，最大允許壓差一般為0.

84、35MPa。</p><p>　?。?1.2　選取濾油器</p><p>　　本液壓系統共使用了三個濾油器：吸油濾油器，壓力管路濾油器，回油濾油器。</p><p>　　其中吸油濾油器要有足夠的通流能力。因為需經常清洗過濾器，所以在油箱結構上要考慮拆卸方便。本設計選用了YLX-63×80箱上吸油過濾器，用于油泵吸油口處濾除油液中的雜質，用以保護油泵及其他液

85、壓元件，有效地控制液壓系統污染。本濾油器的吸油能力大，阻力小?？芍苯影惭b在油箱的蓋板上，筒體伸入油箱的油液中。當濾芯堵塞需清洗或更換時，只須打開過濾器上蓋，即可取出濾芯進行清洗或更換，十分方便。</p><p>　　壓力管路濾油器采用了ZU-H40×20L型紙質過濾器。本過濾器適用于液壓系統壓力管路上精過濾。用以濾除油液中的機械和化學雜質，從而防止閥芯卡死，節(jié)流小孔間隙和阻尼孔的堵塞，減弱液壓元件的磨損

86、。其主要的性能特點有：</p><p>　　(1) 過濾器直接安裝在系統的壓力管路上，進出油口均采用螺紋連接，安裝簡單，更換濾芯方便。</p><p>　　(2) 濾芯采用紙質和新型化纖濾材，具有過濾精度高，通流能力大，壓力損失小，納污量大等優(yōu)點。</p><p>　　本液壓系統的回油濾油器選用了LHN-25×3L型微型直回式回油過濾器。該過濾器安裝在油箱

87、的頂部，筒體部分浸于油箱內并設置旁通閥，擴散器等裝置[3]。</p><p>　?。?2 　油箱和壓力表輔件</p><p><b>　?。?2.1　油箱</b></p><p>　　(1) 油箱的用途及選擇</p><p>　　油箱在液壓系統中的功能，主要是儲油和散熱，也起著分離油液中的氣體及沉淀物的作用。</p

88、><p>　　本系統選用了開式油箱。因為開式油箱應用廣泛，箱內液面與大氣相通。為防止油被大氣污染，在油箱頂部設置空氣濾清器，并兼作注油口用。</p><p>　　(2) 油箱的構造與設計要點</p><p>　?、?油箱必須有足夠的容量，以保證系統工作時能保持一定的液位高度。此外，還要考慮到液壓系統回油到油箱不至溢出。</p><p>　?、?底

89、部做成適當斜度，并在油箱底部最低位置安設放油塞，以便于換油時油液和污物能順利地從防油孔流出，油箱內沉淀物的定期清理。油箱上蓋上應安放空氣濾清器，其通氣流量不小于泵流量的1.5倍，以保證具有較好的抗污能力。</p><p>　?、?油箱側壁安裝油位指示器，以指示最低、最高油位。為了防銹、防凝水，新油箱內經噴丸、酸洗和表面清洗后，可涂一層與工作油液相容的塑料膜或是耐油清漆。</p><p>　

90、?、?油管及回油管要用隔板分開，增加油液循環(huán)的距離，使油液有足夠的時間分離氣泡，沉淀雜質。隔板高度一般取油面高度的3/4。</p><p>　　⑤ GB766-85中5、2、3a規(guī)定：“油箱的底部應離地面15mm以上，以便于搬移、放油和散熱。”</p><p><b>　　(3) 空氣濾清器</b></p><p>　　在液壓系統中，凈化工作油

91、液是相當重要的環(huán)節(jié)。空氣濾清器能防止空氣中的污染顆粒進入油箱，起到延長油液及元件的工作周期和使用壽命的作用，從而保證了液壓系統的正常工作。此外，液壓系統工作時，空氣濾清器能維持油箱內的壓力和大氣壓力平衡，以避免可能出現的空穴現象。</p><p>　　本設計中采用了EF4-50空氣濾清器，其結構由空氣過濾和加油過濾兩部分組成，直接安裝在油箱蓋板上，既可以濾除液壓系統工作時由空氣中帶入油箱內的塵埃，又可以濾除加油過

92、程中帶入油箱的顆粒雜質，從而簡化了油箱的結構，有利于油液的液化[3]。</p><p>　?。?2.2　壓力表輔件</p><p>　　主要包括壓力表及壓力表開關。</p><p><b>　　(1) 壓力表</b></p><p>　　液壓系統各工作點的壓力一般都用壓力表來觀測，以調整到要求的工作壓力。一般機械設備液壓

93、系統采用1.5-4級精度等級的壓力表。在選用壓力表的量程時，應選比液壓系統壓力要高，即壓力表量程均為系統最高工作壓力的1.5倍左右。</p><p>　　壓力表安裝在調整系統壓力時能直接觀察到的部位。壓力表接入壓力管道時，應通過壓力表開關，以防止系統壓力突變或壓力脈動而損壞壓力表。</p><p><b>　　(2) 壓力表開關</b></p><

94、p>　　壓力表開關用于切斷和接通壓力表與油路的通道，壓力表開關相當于一個小型的截止閥。</p><p><b>　?。?3　管接頭</b></p><p>　　管接頭是油管與液壓元件、油管與油管之間可拆卸的連接件。管接頭必須在強度足夠的前提下，在壓力沖擊和振動下要保持管路的密封性、連接牢固、外形尺寸小、加工工藝性好、壓力損失小等要求。 </p>&

95、lt;p>　　液壓系統選用了焊接式管接頭。焊接式管接頭利用接管與管子焊接。接頭體與管子之間用Ｏ形密封圈端面密封。這種管接頭結構簡單，易制造、耐壓高（可達32MPa或更高）、密封性好、而對管子的尺寸精度要求不高。但是要求焊接質量高。在本設計中采用了端直通焊接式管接頭、直角焊接式管接頭、四通焊接式管接頭[3]。</p><p><b>　　４.4　閥集成塊</b></p>&

96、lt;p>　　當液壓控制閥采用板式連接時，將閥集中安裝在專用的閥塊，不僅便于集中管理，而且可以減少連接管路，提高液壓系統的工作可靠性。</p><p>　　4.4.1 閥集成塊的設計原則</p><p>　　(1) 選擇集成閥的個數，若集成閥的個數太多，會使閥塊的體積過大，設計、加工困難；集成閥太少，集成的意義又不大。</p><p>　　(2) 在閥塊設計時

97、，塊內的油路應盡量簡捷，盡量減少深孔、斜孔。</p><p>　　(3) 閥塊設計時還要考慮有水平或垂直安裝要求的閥，必須符合要求。</p><p>　　4.4.2 閥集成塊的結構設計</p><p>　　(1) 液壓閥位置的確定</p><p>　　在認真分析液壓系統原理圖的基礎上，根據油口就近連通的原則，應將有互通關系的閥安裝在相鄰的表面

98、。布置閥的位置時，除需保證閥的互通油口位于同一層，互通的油道有足夠的壁厚外，還必須考慮閥的上、下、左、右安裝空間，保證閥與閥之間，閥與安裝底板之間不得有相碰的情況。</p><p>　　(2) 視圖及尺寸標注</p><p>　　閥塊加工圖一般用六個視圖表示，每個視圖表示一個面的閥的安裝螺孔和油口的尺寸。在標注尺寸時一般以主視圖的左下角為尺寸標準標注閥安裝螺孔的坐標尺寸，再以螺孔為基準標注

99、該閥其它孔口的位置尺寸。標注閥的一組尺寸時應嚴格按照安裝底板尺寸圖。一般安裝螺孔之間的位置偏差為mm，油口的位置尺寸偏差為mm。然后在閥塊加工圖中列表標注：孔號－孔徑－孔深－相交孔號。為便于對照，還在閥塊加工圖中繪制了集成閥的油路原理圖。</p><p><b>　　5電氣控制</b></p><p><b>　　5.1　電氣驅動</b><

100、/p><p>　　任何生產過程和生產設備都需要能源。由于電能具有便于遠距離傳送、分配和靈活控制等特點，因此，它成為普遍應用的一種能量形式。將電能變?yōu)闄C械能的電動機和電磁閥等必然成為現代生產的主要動力機械。生產過程的運行、生產機械的起動、停止以及速度調節(jié)等，都可以通過對電動機和電磁閥等的控制來實現。電動機和電磁閥等動力電器具有控制方便、效率較高的特點。用動力電器驅使生產機械的工作結構的電氣機械裝置稱為電氣驅動[7]。&

101、lt;/p><p>　　5.2　星－三角起動的控制</p><p>　　這一線路的設計思想仍是按時間原則控制起動過程，所不同的是起動時間將電動機定子繞組接成星形，加在電動機每相繞組上的電壓為額定值的1/，從而減小了起動電流對電網的影響。待起動后期按預先整定的時間換接成三角形接法，使電動機在額定電壓下正常運轉。</p><p>　　星－三角形起動的優(yōu)點在于星形起動電流只是

102、原來三角形接法的1/3，起動電流特性好、結構簡單、價格便宜[6]。圖見5.2</p><p>　　5.3　PLC控制系統設計</p><p>　　可編程序控制器是專門為工業(yè)設計的一種順序控制用電氣控制設備。其主要特點是與控制對象有更強的接口能力，也就是說，它的基本結構主要是圍繞著適宜于過程控制，即過程中數據的采集和控制信號的輸出，以及數據的處理等要求而進行設計的。</p>&

103、lt;p>　　PLC的基本結構雖然與一般的微型機算計大體上相同，但是它的工作過程與之有很大的差異。這種差異主要是由操作系統和系統軟件的不同而造成的。PLC工作的主要特點是輸入信號集中批處理，執(zhí)行過程集中批處理和輸出控制集中批處理。這種差異的原因是PLC輸入和輸出端口通常都比較多，集中處理可以簡化操作過程并便于控制，以提高系統運行的可靠性。其可靠性比相同規(guī)模的微型計算機高一個數量級。</p><p>　　經過

104、反復調試無誤后的PLC控制系統就可以裝運到現場進入實際系統運行。但在現場實際工作前，還必須首先對整個系統的接線和電源系統作仔細的檢查。在試運行的階段，系統的操作者還必須密切注視和觀察系統的運行狀況，以便及時發(fā)現問題，及時停機檢查。</p><p>　　分析本設計的工作過程為：螺桿夾緊、螺桿放松、螺桿擺出、螺桿擺進四個動作。４個動作的執(zhí)行均用雙線圈三位四通電磁閥控制液壓缸或馬達來完成。當某個電磁閥線圈通電，就一直保

105、持現有的機械動作。例如一旦夾緊的電磁閥線圈通電，螺桿夾緊頭上升，夾緊墊板，并保持夾緊狀態(tài)，直到夾緊壓力繼電器發(fā)訊斷電為止。當需要實現螺桿下降放松墊板時，給放松的電磁閥線圈通電，并保持放松的狀態(tài)，直到放松壓力繼電器發(fā)訊斷電為止。同樣的，分別給控制擺進、擺出的電磁換向閥通電，夾緊頭實現擺進、擺出的動作，并保持狀態(tài)，直到擺進、擺出的壓力繼電器發(fā)訊斷電。</p><p>　　因為在實際應用中，動作的間隔時間長，采用手動控

106、制。用按鈕通過ＰＣ機對夾緊頭的每一個動作單獨進行控制。</p><p>　　(1) 設計ＰＣ的輸入／輸出端子</p><p>　　輸入有控制按鈕和選擇開關及壓力繼電器，共有１４點。</p><p>　　基本的執(zhí)行元件為螺桿組１、２的控制繼電器，控制系統壓力的電磁閥的繼電器和螺桿組動作指示燈。因此，輸出共有18點。PLC輸入、輸出配置見圖 5.3-1 。</p&

107、gt;<p>　　(2) 設計控制面板</p><p>　　螺桿組動作控制選用二位轉換開關。油泵的啟動、停止及螺桿組的夾緊、放松、擺進、擺出操作均采用按鈕。把８個指示燈分為２組，用以指示螺桿組１、２的夾緊、放松、擺進、擺出，并設置了電源指示燈，油泵啟動指示燈?？刂泼姘宓木唧w設計見圖 5.3-2?！?lt;/p><p>　　圖5.2 電氣控制圖</p><p&g

108、t;　　圖5.3-1 輸入輸出模塊圖</p><p>　　圖5.3-2 控制面板圖</p><p><b>　　梯形圖表1</b></p><p><b>　　梯形圖表2</b></p><p><b>　　程序如下：</b></p><p>　　0

109、 LD X0004</p><p>　　1 LD X0004</p><p>　　3 ANI X0000</p><p>　　4 OR M200</p><p>　　5 ANI M201<

110、;/p><p>　　6 OUT Y1000</p><p>　　7 OUT Y1004</p><p>　　8 OUT Y200</p><p>　　9 LD X0004</p><p>　　10

111、 AND X0001</p><p>　　11 ANI X0007</p><p>　　12 OR M201</p><p>　　13 ANI M200</p><p>　　14 OUT Y1001

112、</p><p>　　15 OUT Y1005</p><p>　　16 OUT Y2001</p><p>　　17 LD X0004</p><p>　　18 AND X0002</p><p&g

113、t;　　19 ANI X0008</p><p>　　20 OR M203</p><p>　　21 ANI M204</p><p>　　22 OUT Y1001</p><p>　　23 OUT

114、 Y1002</p><p>　　24 OUT Y2004</p><p>　　25 LD X0004</p><p>　　26 AND X0003</p><p>　　27 ANI X0009

115、</p><p>　　28 OR M204</p><p>　　29 ANI M203</p><p>　　30 OUT Y1001</p><p>　　31 OUT Y1003</p>&l

116、t;p>　　32 OUT Y2003</p><p>　　33 LD X0005</p><p>　　34 AND X0000</p><p>　　35 ANI X0010</p><p>　　3