機(jī)電設(shè)備液壓系統(tǒng)的電器與PLC控制課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 設(shè)計(jì)名稱(chēng)： 機(jī)電一體化綜合課程設(shè)計(jì) 題目: 機(jī)電設(shè)備液壓系統(tǒng)的電器與 PLC控制 學(xué)生姓名： 專(zhuān) 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí): 學(xué) 號(hào): 指導(dǎo)教師： 日 期: 年月日 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專(zhuān)業(yè)年級(jí)_ 班 一、設(shè)計(jì)題目 機(jī)電設(shè)備液壓系統(tǒng)的電器與PLC控制 二、主要內(nèi)容 設(shè)計(jì)一臺(tái)小型液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)，要求實(shí)現(xiàn)快速空程下行一慢速加壓一 保壓一快速回程一停止的工作循環(huán)。快速往返速度為v仁3m/min ，加壓速 度為v2=40mm/min ，壓制力為F=200KN，運(yùn)動(dòng)部件總重量 G=18KN。 快速行程380mm ;慢速行程：20mm，起動(dòng)

2、時(shí)間為0.2s。 三、具體要求 1、設(shè)計(jì)系統(tǒng)液壓圖，根據(jù)題目要求計(jì)算系統(tǒng)壓力，并選擇所有閥的型 號(hào)（壓力、流量等）； 2、繪制電器控制線(xiàn)路圖，能滿(mǎn)足基本工作要求； 3、編制PLC控制程序，能考慮整個(gè)液壓系統(tǒng)的安全工作過(guò)程、工作 速度、工作平穩(wěn)性；程序包含手動(dòng)、自動(dòng)程序； 四、進(jìn)度安排 1、閱資料，復(fù)習(xí)相關(guān)課程 2、熟悉力士樂(lè)電子液壓控制系統(tǒng) 3、 設(shè)計(jì)某臺(tái)常用機(jī)械設(shè)備液壓和電器控制系統(tǒng)10天 4、 完成元器件安裝、接線(xiàn)、調(diào)試，模擬出設(shè)備的工作過(guò)程4天 5、 整理和編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)，準(zhǔn)備答辯3天 五、完成后應(yīng)上交的材料 1、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)物連接圖2、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 六、總評(píng)成績(jī) 指導(dǎo)教師 簽名日期 年

3、_月_日 系主任審核日期年_月_日 一課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和任務(wù) 4 二力士樂(lè)電子液壓控制系統(tǒng)原理 4 三各系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，考慮方案的合理性 5 3.1 分析負(fù)載 5 3.2確定執(zhí)行元件主要參數(shù) 3.3設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)原理圖 7 四各系統(tǒng)液壓原理圖，電器圖和梯形圖 12 4.1液壓系統(tǒng)原理圖 12 4.2電氣控制系統(tǒng)原理圖 13 五. 選用的相應(yīng)元器件清單 17 六. 結(jié)論與心得體會(huì) 22 七. 參考文獻(xiàn) 22 八. 附件 23 一、課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和任務(wù) 設(shè)計(jì)一臺(tái)小型液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)，要求實(shí)現(xiàn)快速空程下行一慢速加壓一保壓一快速回程 停止的工作循環(huán)?？焖偻邓俣葹関1=3m/mi

4、n ，加壓速度為v2=40mm/min，壓制力 為F=200KN，運(yùn)動(dòng)部件總重量 G=18KN?？焖傩谐?90mm ;慢速行程：10mm，起動(dòng) 時(shí)間為0.2s。 要求：1、設(shè)計(jì)系統(tǒng)液壓圖，根據(jù)題目要求計(jì)算系統(tǒng)壓力，并選擇所有閥的型號(hào)；（壓力、 流量等） 2、繪制電器控制線(xiàn)路圖，能滿(mǎn)足基本工作要求； 3、編制PLC控制程序，能考慮整個(gè)液壓系統(tǒng)的安全工作過(guò)程、工作速度、工作平 穩(wěn)性；程序包含手動(dòng)、自動(dòng)程序； 二、力士樂(lè)電子液壓控制系統(tǒng)原理 力士樂(lè)設(shè)備說(shuō)明： 為適應(yīng)對(duì)液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)知識(shí)日益提高的要求，特別為進(jìn)行職業(yè)培訓(xùn)和專(zhuān)業(yè)進(jìn)修開(kāi) 發(fā)了液壓技術(shù)實(shí)驗(yàn)教， 學(xué)系統(tǒng)TS-DS4?；镜膶?shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，

5、主要由以下部分組成：實(shí) 驗(yàn)臺(tái)支架（1 ）配有穩(wěn)固而轉(zhuǎn)向靈活的承載滾輪（2 ）、并集成液壓動(dòng)力站（3 ）,電氣開(kāi) 關(guān)柜（4）,工具箱（5）,玻璃量筒（6 ）和P/T分配器（7 ）。結(jié)構(gòu)上，可以選擇或者配置 2個(gè)網(wǎng)孔柵實(shí)驗(yàn)板（8）用于液壓元件，或者配置 2個(gè)鋁型材實(shí)驗(yàn)板（9 ）用于氣動(dòng)元件。 或者是各選1個(gè)網(wǎng)孔柵實(shí)驗(yàn)板和1個(gè)鋁型材實(shí)驗(yàn)板。訓(xùn)練系統(tǒng)就在網(wǎng)孔柵實(shí)驗(yàn)板或鋁型材 實(shí)驗(yàn)板上組裝，用軟管連接。液壓軟管的快速接頭，可以使訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)既快速又安全地進(jìn)行。 有選擇的提供一個(gè)負(fù)載模擬器（10 ）,并有大量的成套組件可供選擇。這樣，基本實(shí)驗(yàn)教學(xué) 系統(tǒng)，可成為一個(gè)完整的、按用戶(hù)要求定制的、接近實(shí)踐的確保職業(yè)培

6、訓(xùn)和專(zhuān)業(yè)進(jìn)修要求的 系統(tǒng)。 設(shè)備特點(diǎn)： 用于職業(yè)培訓(xùn)和專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng) -適合于進(jìn)行 BiBB（柏林聯(lián)邦職業(yè)培 訓(xùn)研究所）所推薦的學(xué)習(xí)訓(xùn)練。 -設(shè)備結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，穩(wěn)定性好。 低噪音運(yùn)行。 -便攜式，滾輪穩(wěn)定而轉(zhuǎn)向靈活。 模塊化結(jié)構(gòu)，多種變型。 采用 REXROTH 公司NG6標(biāo)準(zhǔn)閥 元件。 一目了然而又深思熟慮的設(shè)計(jì)。 大量成套組件可供選擇。 ?液壓傳動(dòng) ?故障診斷 ?電控元件 ?基礎(chǔ)成套組件液壓傳動(dòng)與電液控制 極D啲 :穴? RWDM BT弋1卜早 啊ox如n * t nxu 電梵加Mi 帕ICO：剜 瑋品賽is Fri7iRficnuzn =即 r7*r I ITF- ?電液比例技術(shù) ?

7、行走機(jī)械（工程機(jī)械）液壓技術(shù) ?直線(xiàn)控制軸 -工藝技術(shù)交叉兼容的方案構(gòu)思，適用于 ?液壓傳動(dòng)與控制 ?氣壓傳動(dòng)與控制 ?機(jī)電一體化 有選擇的備有詳細(xì)的、一目了然的 三、各系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，考慮方案的合理性 3.1分析負(fù)載： （一） 外力負(fù)載：因?yàn)閴褐屏镕1=200KN ，運(yùn)動(dòng)部件總重量 G=18KN，所以外力負(fù)載 為：F=200KN-18KN=182KN （二） 慣 性 負(fù)載：活塞桿 的質(zhì)量 m=18KN/10=1800KG, V1=3m/mi n=0.05m 取加速時(shí)間t=0.2s，所以加速度 快速往返速度 v -=Qr25m/s 所以慣性負(fù)載為 F = m = 1Okg x 0,25th/

8、 = 450/V （三）阻力負(fù)載：因?yàn)楸鞠到y(tǒng)忽略所有的靜摩擦和動(dòng)摩擦，所以阻力負(fù)載為0。 由上所知，液壓缸在各工作階段的負(fù)載如下表。 工況 負(fù)載組成 負(fù)載值F 工況 負(fù)載組成 負(fù)載值F 啟動(dòng) 靜摩擦 0 工進(jìn) 外負(fù)載+動(dòng)摩擦 182KN 加速 慣性負(fù)載 450N 保壓 :外負(fù)載 182KN 快進(jìn) 動(dòng)摩擦 0 快退 動(dòng)摩擦 0 負(fù)載圖 182000 所以負(fù)載圖如下圖所示 N t 182000 450 14 18 mm 速度圖如下所示。 4 m/min -3 mm 3.2確定執(zhí)行元件主要參數(shù)： 因?yàn)榻M合機(jī)床的最大負(fù)載約為182000N ，所以液壓系統(tǒng)取壓力P仁19MPa。因?yàn)橄到y(tǒng) 要求快進(jìn)快退速度

9、相等，所以液壓缸選用單活塞桿式。這種情況下，液壓缸無(wú)桿腔的工作面 積A1等于有桿腔的工作面積 A2的兩倍，即T=A1/A2=2,并且活塞桿直徑 d與桿筒直徑D 成d=0.707D 的關(guān)系。 為防止壓頭突然向下沖，在回油路上應(yīng)設(shè)有背壓P2，按書(shū)上資料取 P2=0.5MPa 。 由工進(jìn)的負(fù)載值按書(shū)上資料計(jì)算液壓缸面積 F1820001- o 也- r - - 5.05 X 10 n (PT - Pn) 0. % X (19 X 2 - 0. 5) X 1 瀘 At = T 魅=甌=0.0Wltf| D = 一 =0J134m |d = 0,707/)= D.OH02m 將這些直徑按GB/T2348

10、 2001圓整成就近標(biāo)準(zhǔn)值得 D=0.12m,d=0.08m 由此求得液壓缸兩腔的實(shí)際面積為赳鮎4X1廠(chǎng)如匕血X 10 T叭 經(jīng)驗(yàn)算，活塞桿的強(qiáng)度和穩(wěn)定性均符合要求。 根據(jù)上述D和d的值，可估算出液壓缸的各個(gè)工作階段中的壓力、流量和功率，如下表 所示。 工況 負(fù)載 F/N 回油腔壓 力 P2/MPA 進(jìn)油腔壓 力 P1/MPA 輸入流量 q*10A-3/mA3*sA-1 輸入功 率 P./kW 快 進(jìn) 啟 動(dòng) 0 0.805 加 速 450 0.844 -1 恒 速 0 1.375 0.805 0.6084 0.490 工進(jìn) 182000 0.6 7.767 0.0170 0.132 快 退

11、啟 動(dòng) 0 0 1.17 加 速 450 0.6 7.34 恒 速 0 1.15 0.66 0.759 工況圖如下: 3.3設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)原理圖 （一）設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)方案 由于該系統(tǒng)是固定式機(jī)床，且不存在外負(fù)載對(duì)系統(tǒng)作功的工況，并由工況圖可知，這臺(tái) 機(jī)床液壓系統(tǒng)的功率小，滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度低，工作負(fù)載變化小，所以系統(tǒng)采用節(jié)流調(diào)速方式和 開(kāi)式循環(huán)為宜。為了防止壓頭突然下沖，回油路上要設(shè)置背壓。 （二）選擇基本回路 a. 選擇快速運(yùn)動(dòng)和換向回路 系統(tǒng)中采用節(jié)流調(diào)速回路后不論采用何種油源形式都必須有單獨(dú)的油路直接通向液壓缸 兩腔，以實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)。 b. 選擇工進(jìn)回路 通過(guò)在進(jìn)油路和回油路上分

12、別接入一個(gè)調(diào)速閥來(lái)調(diào)節(jié)工進(jìn)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)速度。從快進(jìn)轉(zhuǎn) 到工進(jìn)時(shí)，輸入液壓缸的流量從 36.5l/min 降至 1.02l/min ，速度變化較大，可選用電感 式限位開(kāi)關(guān)來(lái)控制速度的換接， 以減少液壓沖擊。 當(dāng)工進(jìn)轉(zhuǎn)為快退的時(shí)候， 回路中的流量很 大，進(jìn)油路中流量通過(guò) 39.6l/min 。為保證換向平穩(wěn)，應(yīng)采用電磁換向閥式換接回路。 c. 選擇保壓回路 當(dāng)快進(jìn)到達(dá)預(yù)定位置時(shí)， 系統(tǒng)處于保壓狀態(tài)， 為實(shí)現(xiàn)這樣的功能， 系統(tǒng)中選用 M 型和 O 型電磁換向閥， 當(dāng)保壓的時(shí)候， O 型電磁換向閥處于中位， 通過(guò)溢流閥的調(diào)節(jié)作用使整條回 路處于保壓狀態(tài)。 三） 將液壓回路綜合成液壓系統(tǒng) 將以上回路組合

13、在一起并經(jīng)過(guò)修改和整理可以組合成一個(gè)如圖所示的液壓系統(tǒng)原理圖。 (四)選擇液壓元件 a.液壓泵 液壓缸在整個(gè)工作循環(huán)的最大工作壓力為7.767MPa ，如取進(jìn)油路上壓力損失為 0.8MPa,則液壓泵最大工作壓力為 P=7.767+0.8=8.567MPa 因系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，故取泄漏系數(shù)為1.05，則液壓泵實(shí)際流量為 q = 1.05 X (0.66 X 10 3) = 4158L/mh 由于溢流閥最小穩(wěn)定溢流量為3L/min ，而工進(jìn)時(shí)輸入液壓缸流量為1.02L/min, 故液壓泵 流量規(guī)格最小應(yīng)為 4.02L/mi n。 根據(jù)以上壓力和流量，查閱相關(guān)產(chǎn)品樣本，最后確定選取從CBN-E425 型

14、齒輪液壓泵， 其排量是25ml/r,當(dāng)液壓泵的額定轉(zhuǎn)速是2000r 的時(shí)候，輸出的理論流量是 25mlx2000r=50L/min，取液壓泵的容積效率是0.93，則液壓泵的實(shí)際輸出流量是 50L/mi nxO.93=46.5L/min。 由于液壓缸在快退時(shí)輸入功率最大，這時(shí)候液壓泵工作壓力是1.95Mpa ，流量是 46.5L/min,取液壓泵的總效率是0.84，則液壓泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需要的功率是 pq 1.95 x 465 p -= 710,84 X 60=1.799KW 查閱電機(jī)產(chǎn)品樣本選擇Y90L-2,其額定功率是 2.2KW，額定轉(zhuǎn)速是2000r/min b.閥類(lèi)元件及輔助元件 根據(jù)閥類(lèi)

15、及輔助元件所在油路的最大工作壓力和通過(guò)該元件的最大實(shí)際流量，可選出如 下圖所示這些液壓元件的型號(hào)及規(guī)格。 序號(hào) 元件名 稱(chēng) 估計(jì)通過(guò)流 量 /L*mi nF 確定流量 /L*mi nF 確定壓力 /MPA 確定壓降 / MPA 型號(hào)，規(guī)格 1 M型三 位四通 電磁換 向閥 60 80 16 0.5 34DYF3Y-E10B 2 調(diào)速閥 40 0.0750 16 - AXGF-E10B 3 O型三 位四通 電磁換 向閥 40 80 16 0.5 34GF-E10B 4 兩位四 通電磁 換向閥 40 80 16 6.液壓缸1個(gè) 厲出樸液壓IL 樸FI式紐構(gòu)帶刑応唧臥 活遐小；1涼別辻扱瓦 兀 懺程

16、堆蜩阻世-保護(hù)也上安裝櫻近畀* 敎具代號(hào) ZY1.3M-W 工業(yè)琥號(hào) CD70F2W16-200Z11/ 01HCUM11T I業(yè)住號(hào)的祥事編號(hào) RD 17016 尺 4mrn B = 520 xT= 170XH = 170 曲kg 4.20 溫度，懾鼎X 70 額世圧力bar 70 曲窣血栓mm 25 枯卒懺自衿mm 15 由塞畫(huà)釈比 ke：i 行 f?mm 200 行禪逋儀喚 0.5 畫(huà)彌抽號(hào) II 1 r 1 1 7.溢流閥2個(gè) 壓力閥-手動(dòng)操作 麗疋祐流閥 DD1 忤 W 工業(yè)璽殆 D9DH6G1 X/100 匸業(yè)昭號(hào)的樣本編號(hào) RD25402 K+mm B = 205kT = 100

17、kH = 40 品炯 2.1 帰墮，k駅DC 70 通怪 6 r.fY壓力，跖玉bar 100 開(kāi)越卜力bar 傘100 應(yīng)陽(yáng)*皿kl/min 麹苗 于型擁 T ,1 1 IL -Z P 8.調(diào)速閥2個(gè) 2通進(jìn)雖閥 帶吋?jí)]的仃彩色刻慣的旋鈕，出丿補(bǔ)融型不帶保持 怦貰，膠式安裝已配安套粗） 救具代號(hào) DF3.NV-W 工業(yè)型晉 2FRM6B35-3XyiOQRV 1業(yè)舉號(hào)的樣本福號(hào) RD261S3 尺寸mm B=flOj T = 125xH = 183 匝屋kg 2 13 溫此堆爲(wèi)9 70 5 1作壓力,廉高bar 100 Hti., fiAll/min 15 単向閥開(kāi)啟壓力bar 0.7 諧

18、*扭也Ifmin 0-10 f-4 fe A 9.分流器2個(gè) 鶴代號(hào) DZ4.2N-W 尺寸mm B = 190 xT=40 xH=80 Stkg 0.86 田硏號(hào) 10感應(yīng)式行程開(kāi)關(guān)2個(gè) 11電磁鐵電纜若干 A 不帶LED. ADIN43650型.2以 BMfc 綁號(hào) E4 尺寸 mm L= 3000 2 IS kg 0.3 六、結(jié)論與心得體會(huì) 經(jīng)過(guò)過(guò)幾個(gè)星期的努力， 終于完成了這次的綜合課程設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的過(guò)程是痛苦的， 也是 快樂(lè)的。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須要查閱大量的資料，而且要進(jìn)行大量的計(jì)算。很多時(shí)候，幾 經(jīng)艱苦把原理圖給畫(huà)了出來(lái)，等到實(shí)際操作起來(lái)后，卻發(fā)現(xiàn)有些元件是在實(shí)驗(yàn)室找不到的。 在連接元件的時(shí)候很考慮人的細(xì)心和耐性，一個(gè)不小心就會(huì)連接錯(cuò)誤。 想要設(shè)計(jì)一個(gè)正確的系統(tǒng)， 必須要有宏觀(guān)且緊密的思維，不能忽略任何微小的錯(cuò)誤，要 不然就會(huì)造成蝴蝶效應(yīng)。在設(shè)計(jì)的程中，我深深地感受到人要懂得放棄，當(dāng)所選擇的方案行 不通時(shí)，一定要放棄，不能鉆牛角