基于PLC的架橋機(jī)電液控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、摘要架橋機(jī)是架設(shè)橋梁時(shí)用來提升、移動(dòng)T梁，使其達(dá)到指定位置的起重設(shè)備。它廣泛用于橋梁的施工，較好的解決了水上、陸地和高山峻嶺搭設(shè)支架施工的難題，并極大地提高了工作效率，縮短了工期，在橋梁的建設(shè)中發(fā)揮了巨大的作用。架橋機(jī)的電液控制系統(tǒng)是架橋機(jī)的重要組成部分，架橋機(jī)通過電液控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)地完成吊梁、運(yùn)梁、放梁、架橋機(jī)橫移、架橋機(jī)整體上升等動(dòng)作的控制。本課題針對(duì)大跨徑連續(xù)梁橋施工的需要，進(jìn)行架橋機(jī)頂升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以及架橋機(jī)的電氣、液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)工作分兩部分：1、頂升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)；2、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。頂升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括液壓缸參數(shù)的設(shè)計(jì)及液壓系統(tǒng)各液壓元件的選取。電氣控制系統(tǒng)的

2、設(shè)計(jì)主要根據(jù)架橋機(jī)工況利用PL編制程序控制13臺(tái)電機(jī)合理運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)工作分點(diǎn)動(dòng)和連續(xù)運(yùn)動(dòng)兩種方式。關(guān)鍵詞：架橋機(jī)；頂升機(jī)構(gòu)；電液控制系統(tǒng)THEDESIGNOFELECTRICHYDRAULICCONTROLFORBRIDGE-ERECTINGMACHINEBESICINPLCABSTRACTThebridgegirdererectionmachinemovestheTtypebeamtothedesignatedlocationduringtheprocessofthebridgeconstruction.Ithasbeenwidelyusedinbuildingbridgebeamsandi

3、teffectivelyresolvestheproblemsofbuildingstandsinwater,onlandandontheshortenedtheworkcycle.Theelectricandhydrauliccontrolsystemisanimportantpartofthebridgegirdererectionmachine.Itplaysanimportantroleinliftingupbeams,transportationbeams,settingbeamsfree,movingthebridgegirdererectionmachinebreadthwise

4、andthewholepartsofthebridgegirdererectionup.Aimedattheneedoflargediametercontinualbuilding,theset-topmechanismandtheelectro-hydrauliccontrolsystemwasdesignedinthepaper.Thedesignisdividedintotwoparts:Oneisthedesignofhydraulicsystemthattopliftingstructure;theotheristhedesignofelectriccontrolsystem.The

5、hydraulicsystem'sdesignmainlyincludesthedesignparametersofhydrauliccylinderandTheselectionofhydrauliccomponentsinthehydraulicsystem.TheElectricalcontrolsystemdesignmainlycontrolledbyPLCprogrammingtorun13motorsreasonableworkundertheconditionserectingmachine.Motorworkisdividedintotwoforms:joggingm

6、ovementandcontinuousmovement.Keywords：thebridgegirdererectionmachine;theset-topmechanism;theelectricandhydrauliccontrolsystem第2頁共43頁目錄1緒論1.1.1 我國公路架橋機(jī)的現(xiàn)狀1.1.1.1 導(dǎo)梁式架橋設(shè)備1.1.1.2 專用架橋機(jī)21.1.3 雙導(dǎo)梁型公路架橋機(jī)21.1.4 單導(dǎo)粱型公路架橋機(jī)21.1.5 鋼索斜拉式公路架橋機(jī)21.1.6 側(cè)向取梁型公路架橋機(jī)31.2 我國公路架橋機(jī)發(fā)展趨勢(shì)31.3 電氣控制系統(tǒng)的介紹41.3.1 可編程控制器(PLC)的特點(diǎn)41

7、.3.2 國、內(nèi)外PLC發(fā)展現(xiàn)狀51.4 本課題的主要任務(wù)7.2頂升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)8.2.1 液壓系統(tǒng)介紹8.2.2 頂升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算1.02.2.1 架橋機(jī)設(shè)計(jì)的技術(shù)參數(shù)102.2.2 初選系統(tǒng)工作壓力1.02.2.3 液壓缸的主要幾何尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算102.2.4 液壓缸不同工作狀態(tài)下的流量122.2.5 液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算122.2.6 液壓缸的聯(lián)接計(jì)算1.42.2.7 活塞的設(shè)計(jì)162.2.8 活塞桿的設(shè)計(jì)1.62.2.9 液壓缸缸筒長度的計(jì)算172.3 液壓元件的選擇1.82.3.1 液壓泵的選擇1.8第3頁共43頁2.3.2 液壓閥的選擇1.93電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)223.1 電氣控制系統(tǒng)

8、功能要求223.1.1 綜述223.1.2 架橋機(jī)的組成部分223.1.3 系統(tǒng)主電路圖：243.1.4 架橋機(jī)工作過程分析243.2 PLC控制系統(tǒng)方案253.2.1 PLC接口及功能設(shè)計(jì)253.2.2 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)283.2.3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)283.3 PLC系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)舉例293.3.1 橫梁縱移舉例293.3.2 架橋機(jī)縱移流程圖303.3.3 架橋機(jī)縱移PLC接線圖及梯形圖303.3.4 程序指令：.324總結(jié)1.5參考文獻(xiàn)2.6致謝3.附錄APLC指令集4.附錄B裝配圖及零件圖7.第4頁共43頁1緒論架橋機(jī)是高效鋪設(shè)鐵路線和高速公路的建設(shè)過程中大量橋梁施工不可缺少的架橋主要機(jī)械

9、設(shè)備。根據(jù)鐵路中長期發(fā)展規(guī)劃，我國鐵路客運(yùn)專線的大規(guī)模建設(shè)已經(jīng)開始。武廣客運(yùn)專線、鄭西客運(yùn)專線、石太客運(yùn)專線等已經(jīng)陸續(xù)開工。在這些客運(yùn)專線中,有著大量隧道群,存在著大量隧道口需進(jìn)行32m900t混凝土雙線整孔箱梁橋的架設(shè)工況。公路建設(shè)預(yù)計(jì)到2020年，我國將基本建成“五縱七橫”約3.5萬公里的國道主干線及其它新增公路里程,預(yù)計(jì)到2025年，我國公路總里程將達(dá)180萬公里，而在我國西部地區(qū)，現(xiàn)有公路密度小、等級(jí)低，為加速西部的開發(fā)建設(shè)，建設(shè)和改造公路的任務(wù)也非常大.因此，面對(duì)21世紀(jì)，將有繁重的公路建設(shè)任務(wù)，同時(shí)，也將急需大量高生產(chǎn)率、高質(zhì)量、高性能和成龍配套系列化的新型道路建設(shè)施工機(jī)械設(shè)備。因

10、此不管是鐵路建設(shè)還是公路建設(shè)架橋機(jī)已成為至關(guān)重要的施工裝備。目前架橋機(jī)按照用途可分為普通鐵路用架橋機(jī)、高速鐵路用架橋機(jī)和公路用架橋機(jī)三類。本課題從公路用架橋機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)出發(fā)，著重介紹貝雷結(jié)構(gòu)架橋機(jī)的結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。1.1 我國公路架橋機(jī)的現(xiàn)狀在我國目前的橋梁施工方法中，主要采用將工廠預(yù)制的橋梁構(gòu)件，通過專用設(shè)備在橋墩上進(jìn)行架設(shè)安裝，這也是現(xiàn)代橋梁施工方法的發(fā)展趨勢(shì)。我國目前的公路架橋機(jī)雖說形式各異，但概括起來可以分為導(dǎo)梁式架橋設(shè)備與專用架橋機(jī)兩大類。導(dǎo)梁式架橋設(shè)備這類架橋設(shè)備是利用拼裝成的導(dǎo)梁作為承重移動(dòng)支架再配置部分起重裝置與移動(dòng)機(jī)具來實(shí)現(xiàn)架梁。根據(jù)導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)組成的不同特征

11、，該種設(shè)備又可分為以下三種類型：1.1.1 導(dǎo)梁式架橋設(shè)備這類架橋設(shè)備是利用拼裝成的導(dǎo)梁作為承重移動(dòng)支架，再配置部分起重裝置與移動(dòng)機(jī)具來實(shí)現(xiàn)架梁。根據(jù)導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)組成的不同特征，該種設(shè)備又可分為以下三種類型：第1頁共43頁(1)用貝雷架組裝成導(dǎo)梁的架橋設(shè)備通常稱之為“公路常備架橋設(shè)備”，由于采用貝雷架瓶裝成導(dǎo)梁，具有瓶裝簡便，又可兼作它用等優(yōu)點(diǎn)，但主要缺點(diǎn)是：承載能力小，設(shè)備自重大，利用系數(shù)低(約為0.4左右)，通常用于架設(shè)橋梁跨度在30m一下，梁片數(shù)量較小。(2)用萬能桿件組裝成導(dǎo)梁的架橋設(shè)備目前，在國內(nèi)普遍使用的。它的導(dǎo)梁采用萬能桿組拼，同樣也配置部分起重與移動(dòng)機(jī)具構(gòu)成，屬于非定型的臨時(shí)設(shè)備。

12、與貝雷導(dǎo)梁架橋設(shè)備相比，其基本桿件輕，加工簡單；非單性變形小；并能在疊層及加強(qiáng)旋桿后組拼承載能力較大的導(dǎo)梁，可適應(yīng)較大跨度預(yù)制梁的架設(shè)。(3)用戰(zhàn)備軍用析梁組裝成導(dǎo)梁的架橋設(shè)備這種架橋設(shè)備近幾年才出現(xiàn)，采用現(xiàn)有戰(zhàn)備軍用析梁組拼成導(dǎo)梁，再配置起吊與移動(dòng)裝置構(gòu)成。由于這種設(shè)備的導(dǎo)梁采用重型結(jié)構(gòu)單元拼裝。導(dǎo)梁的承載能力大，適用于大跨度橋梁的架設(shè)。但這種設(shè)備自重過大，采用系數(shù)較低(小于0.4),整機(jī)移動(dòng)困難；而且在架設(shè)大跨度橋梁時(shí)因?qū)Я呵岸藨冶蹞隙容^大，縱移就位困難。1.1.2 專用架橋機(jī)專用架橋機(jī)是在導(dǎo)梁式架橋設(shè)備基礎(chǔ)上，通過對(duì)其結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)進(jìn)行改善而發(fā)展起來的一種定型的橋梁專用施工機(jī)械。1.1.3

13、雙導(dǎo)梁型公路架橋機(jī)雙導(dǎo)粱形式在我國目前公路架橋機(jī)中應(yīng)用最廣，受到外部空間尺寸限制，且更易實(shí)現(xiàn)吊梁小車的布置。導(dǎo)粱的承載能力強(qiáng)，整機(jī)橫向穩(wěn)定性能也較好但雙導(dǎo)梁型架橋機(jī)存在的主要問題是，對(duì)架設(shè)曲線橋與斜交橋的適應(yīng)能力較差。1.1.4 單導(dǎo)粱型公路架橋機(jī)單導(dǎo)梁型公路架橋機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、利用系數(shù)較高、對(duì)曲線及斜交橋梁架設(shè)適應(yīng)能力強(qiáng)，容易實(shí)現(xiàn)架設(shè)外邊梁等特點(diǎn)。1.1.5 鋼索斜拉式公路架橋機(jī)該架橋機(jī)在中間支腿外的導(dǎo)梁上方設(shè)立有一高約20m的鋼結(jié)構(gòu)塔架，用以安裝斜拉鋼索以降低導(dǎo)梁懸臂撓度。斜拉鋼索有利于降低導(dǎo)梁懸臂狀態(tài)時(shí)的應(yīng)力與懸臂端撓度，可減輕導(dǎo)梁自重。但整機(jī)重心提高，橫移時(shí)穩(wěn)定性能差；在架設(shè)第2頁共4

14、3頁施工中，如遇高壓供電線纜等物，無法實(shí)現(xiàn)縱移；現(xiàn)場組裝困難，且斜拉鋼索的預(yù)拉力難以控制調(diào)整。1.1.6 側(cè)向取梁型公路架橋機(jī)用于長大橋梁施工，采用將預(yù)制梁片從開行至橋墩側(cè)邊的運(yùn)輸車輛上提升起來，并吊梁橫向走行至梁位進(jìn)行落梁。其主要優(yōu)點(diǎn)是：便于多點(diǎn)多機(jī)投人架梁施工；架粱作業(yè)程序簡單和效率高；吊梁橫移時(shí)，導(dǎo)梁不動(dòng)，并可與墩臺(tái)連接，整機(jī)的穩(wěn)定性能好。但整機(jī)自重大，利用系數(shù)偏低；縱移時(shí)采用放置在前方墩頂上的卷揚(yáng)機(jī)拖拉，因而需配以吊機(jī)予以輔助施工。1.2 我國公路架橋機(jī)發(fā)展趨勢(shì)從國內(nèi)外架橋機(jī)的現(xiàn)狀來看，高速鐵路箱梁架橋機(jī)大致可分為邁步式架橋機(jī)、下導(dǎo)梁式架橋機(jī)、運(yùn)架一體式架橋機(jī)。其中下導(dǎo)梁式架橋機(jī)應(yīng)用于

15、架梁施工實(shí)踐的最大梁片重量在900噸以上。目前已進(jìn)入中國市場并具有比較大影響力的國外專業(yè)架橋機(jī)械制造商有意大利Nicola公司和挪威NRS公司，此外還有COMTE公司和德國KAMAG司等。國內(nèi)8家企業(yè)的9臺(tái)900t級(jí)架橋機(jī)基本都沒有考慮隧道因素，整體皆無法穿過客運(yùn)專線雙線隧道，只能部分拆卸、分解穿過,且在隧道口由于沒足夠的施工空間，架橋機(jī)的施工也非常不便。由于上述種種客觀條件和現(xiàn)有機(jī)械裝備的尺寸限制，使客運(yùn)專線的施工受到極大的制約，阻礙了施工進(jìn)度并增加了建設(shè)成本。我國目前的公路架橋機(jī)概括起來可以分為導(dǎo)梁式架橋設(shè)備與專用架橋機(jī)兩大類，性能各異。但是鐵路、公路建設(shè)條件復(fù)雜，大都是野外作業(yè)，有時(shí)還需

16、要夜間作業(yè)，作業(yè)工況非常復(fù)雜，這就對(duì)架橋機(jī)的實(shí)用性、先進(jìn)性、可靠性等性能提出了更高的要求。(1)控制系統(tǒng)安全可靠架橋不同于一般的施工作業(yè)，始終應(yīng)將安全放在首位，采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)介入架橋機(jī)，配置監(jiān)控報(bào)警、緊急制動(dòng)裝置、失速保護(hù)系統(tǒng)、斷電保護(hù)、過壓與欠壓保護(hù)等。(2)能夠?qū)崿F(xiàn)整機(jī)吊梁橫移采用整機(jī)吊梁橫移或是利用架橋機(jī)自身的橫移機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)空中移梁，將會(huì)逐步取代墩頂移粱方式。(3)照明系統(tǒng)照明系統(tǒng)架的配置以保護(hù)架橋機(jī)夜間作業(yè)有足夠的燈光照明為原則。第3頁共43頁(4)能適應(yīng)縱坡、橫坡及曲線上的架梁要求在適應(yīng)曲線橋梁架設(shè)要求方面，單導(dǎo)梁式架橋機(jī)比雙導(dǎo)梁式架橋機(jī)更具有發(fā)展前途。但是由于存在單向橫坡、橋

17、寬兩側(cè)的水平高差相當(dāng)大，有時(shí)達(dá)到2m以上，在施工中，除了采取適當(dāng)調(diào)整枕木墊高方法外，還需要架橋機(jī)自身能夠?qū)崿F(xiàn)支腿高度調(diào)整，以保證架橋機(jī)基本處于水平狀態(tài)。(5)自重輕、利用系數(shù)高架橋機(jī)起重量與自重之比稱之為利用系數(shù)。采用優(yōu)化設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)有限元分析方法來減輕結(jié)構(gòu)重量，是提高利用系數(shù)的主要途徑之一，此外，選擇先進(jìn)合理的結(jié)構(gòu)形式，也十分重要。導(dǎo)梁作為架橋機(jī)的主要鋼結(jié)構(gòu)，采用空間三角桁架結(jié)構(gòu)形式，不僅自重輕、受力性能優(yōu)良、抗扭剛度大，而且外形美觀，已逐漸受到推崇。(6)具有雙向架設(shè)功能許多橋梁工程中，由于施工組織安排或受地理?xiàng)l件與場地限制，要求架橋機(jī)從中間某處若干跨現(xiàn)澆好(或吊裝好)的橋面上進(jìn)行組裝后再開

18、始架設(shè)，因此，架橋機(jī)必須能夠在完成某個(gè)方向的架梁作業(yè)后，只作簡單的結(jié)構(gòu)調(diào)整與換裝便自行反向縱移就位進(jìn)行架粱作業(yè)。1.3 電氣控制系統(tǒng)的介紹電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則是突出安全性、先進(jìn)性和實(shí)用性。電氣控制主要包括主控電源、平車行走、起吊部分、限位裝置及液壓控制等。并且對(duì)于起吊火車的橫移、橫梁縱移平車的縱移兩個(gè)動(dòng)作的極限位置設(shè)置限位開關(guān)，同時(shí)對(duì)可能出現(xiàn)的誤操作在電控設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)互鎖。架橋機(jī)控制系統(tǒng)在線監(jiān)控點(diǎn)多、控制精度高、邏輯條件復(fù)雜，若用一般繼電器邏輯方式設(shè)計(jì)，系統(tǒng)繁瑣，故障率高，性能難以滿足工藝要求。為此，宜采用先進(jìn)的可編程控制器(PLC)的設(shè)計(jì)方法，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。1.3.1 可編程控制

19、器(PLC)的特點(diǎn)隨著集成電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，PLC得到了飛速發(fā)展，在概念、設(shè)計(jì)、性能價(jià)格比等方而有了重大突破。它以功能齊全、穩(wěn)定可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)自動(dòng)化控制中得到了廣泛的應(yīng)用。PLC與傳統(tǒng)的繼電器控制相比有著突出的特點(diǎn)：1.3.2 快。由于PLC控制系統(tǒng)用內(nèi)部已定義的輔助繼電器替換了傳統(tǒng)的第4頁共43頁機(jī)械觸電繼電器，并去掉了原來的連接導(dǎo)線而代之以內(nèi)部邏輯關(guān)系，因此，該類繼電器的節(jié)點(diǎn)變位時(shí)間可以近似的認(rèn)為為零，無需考慮傳統(tǒng)繼電器的返回系數(shù)。1.3.3 性、通用性強(qiáng)。當(dāng)工藝過程改變時(shí)，只需修改程序即可，外部接線改動(dòng)極小，甚至可以不必改動(dòng)，其靈活性和通用性是繼電器控制電路無法比

20、擬的。1.3.4 性高，抗干擾能力強(qiáng)。該種控制系統(tǒng)的抗干擾能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)繼電器技術(shù)，能夠適合于較為復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境；操作簡單。該種控制技術(shù)采用簡單的指令形式，往往采用些形象、直觀的簡單程序來適應(yīng)現(xiàn)場操作人員往往參差不齊的電氣專業(yè)技術(shù)。1.3.5 簡單，使用方便。PLC采用面向過程，面向問題的“自然語言”編程方式，直觀易懂，主要采用梯形圖和語句表編寫程序，使得廣大電氣技術(shù)人員更容易接納和理解。1.3.6 國、內(nèi)外PLC發(fā)展現(xiàn)狀在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來

21、實(shí)現(xiàn)的。196孫美國GM(通用汽車)公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Programmable，是世界上公認(rèn)的第一臺(tái)PLG限于當(dāng)時(shí)的元器件條件及計(jì)算機(jī)發(fā)展水平，早期的PLCE要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡單的邏輯控制及定時(shí)、計(jì)數(shù)功能。20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PL。曾加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員使用，可編程控制器采

22、用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運(yùn)算及處理的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)元件都以繼電器命名。此時(shí)的PLE微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。個(gè)人計(jì)算機(jī)(簡稱PC發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為ProgrammableLogicController(PLQ。20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全第5頁共43頁面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中

23、已獲得廣泛應(yīng)用。這個(gè)時(shí)期可編程控制器發(fā)展的特點(diǎn)是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這個(gè)階段的另一個(gè)特點(diǎn)是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。上世紀(jì)80年代至90年代中期，是PL3展最快的時(shí)期，年增長率一直保持為3040%在這時(shí)期，PLCE處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLGS漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DC系統(tǒng)。20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來說，這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能

24、單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場合；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。目前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展。我國可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了PLC勺應(yīng)用。目前，我國自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的C列、杭州機(jī)床電器廠生產(chǎn)的DK奴際列、大連組合機(jī)床研究所生產(chǎn)的S系列、蘇州電子計(jì)算機(jī)廠生產(chǎn)的丫繇列等多種產(chǎn)品已具備

25、了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。止匕外，無錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國比較著名的PL#產(chǎn)廠家。可以預(yù)期，隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PL3我國將有更廣闊的應(yīng)用大地。1.3.7 PLC未來展望21世紀(jì)，PLC會(huì)有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì)更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計(jì)和制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會(huì)進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)界面、完備的通第6頁共43頁信設(shè)備會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場合的需求；從市場上看，各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會(huì)隨著國際

26、競爭的加劇而打破，會(huì)出現(xiàn)少數(shù)幾個(gè)品牌壟斷國際市場的局面，會(huì)出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。目前的計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)DCS(DistributedControlSystem)中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。1.4 本課題的主要任務(wù)本課題的藍(lán)本是以溫州合理建機(jī)的貝雷結(jié)構(gòu)架橋機(jī)。主要任務(wù)為設(shè)計(jì)這種類型架橋機(jī)的頂升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。主要內(nèi)容：1 .完成頂升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)

27、整體設(shè)計(jì)方案、包括頂升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、液壓缸的設(shè)計(jì)、元器件的選型。2 .根據(jù)架橋機(jī)的工況、完成架橋機(jī)各電機(jī)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。包括液壓頂升機(jī)構(gòu)的控制和吊梁、運(yùn)梁、放梁等功能模塊的設(shè)計(jì)及架橋機(jī)橫移、整體上升等的電氣控制設(shè)計(jì)。根據(jù)電氣控制系統(tǒng)方案、編寫PLC指令程序。下面的兩個(gè)章節(jié)就是圍繞上述內(nèi)容進(jìn)行的計(jì)算及設(shè)計(jì)，第2章主要是對(duì)液壓頂升機(jī)構(gòu)的介紹和各液壓元件的設(shè)計(jì)計(jì)算及液壓元件的選型。第3章主要是電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和PLC指令程序舉例。第7頁共43頁2頂升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.1 液壓系統(tǒng)介紹貝雷結(jié)構(gòu)架橋機(jī)只有在架橋機(jī)上下移動(dòng)時(shí)用到頂升機(jī)構(gòu)、因此只需要設(shè)計(jì)一套獨(dú)立的液壓系統(tǒng)。經(jīng)參閱相關(guān)資料該液壓系統(tǒng)主

28、要由高壓齒輪泵、控制閥和2個(gè)支撐油缸組成。頂升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是頂升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要部分。本架橋機(jī)頂升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)采用電磁換向閥、雙液壓鎖、同步閥控制回路，具有下述要求：(1)架橋機(jī)頂開缸采用雙向液壓鎖，其目的是當(dāng)無命令時(shí)活塞能平穩(wěn)、可靠且長時(shí)間被鎖定，不因外力而移動(dòng)，使架橋機(jī)各柱準(zhǔn)確地保持在原位置上。以保證架橋機(jī)工作安全可靠。(2)電磁換向閥采用M型中位機(jī)能，其目的是使鎖緊可靠。鎖緊時(shí)，雙向液壓鎖的控制油口均須通郵箱，防止因振動(dòng)造成雙向液壓鎖閥芯在液體壓力下發(fā)生位移。(3)頂升機(jī)構(gòu)雙向液壓缸必須同步，保證兩支腿具有相同的位移液壓系統(tǒng)原理：液壓回路原理圖如下圖2.1所示。單桿雙作用液壓缸是現(xiàn)代

29、機(jī)械系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍的一種形式，它的特點(diǎn)是，在液壓缸的前、后腔各有一油管與之相連，活塞桿的伸出和回程都靠壓力油推動(dòng)，因此兩個(gè)方向均可獲得較大的推力。本設(shè)計(jì)所選定的液壓缸即為單桿雙作用液壓缸，具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)活塞本身的結(jié)構(gòu)為組合式的，由擋圈、套圈、軸用卡鍵進(jìn)行軸向定位。第8頁共43頁圖2.1液壓系統(tǒng)原理圖1：液壓缸體2:單向閥3:三位四通換向閥4:溢流閥5:液壓泵6:濾清器第9頁共43頁2.2 頂升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算2.2.1 架橋機(jī)設(shè)計(jì)的技術(shù)參數(shù)貝雷結(jié)構(gòu)架橋機(jī)承載T梁50t,本身自重40t,頂升機(jī)構(gòu)上升速度v1=0.06m/s,下降速度v2=0.04m/s。2.2.2 初選系統(tǒng)工作壓力根據(jù)工程使用經(jīng)驗(yàn)

30、，可以先定一個(gè)工作壓力指標(biāo)，后確定缸徑，也可以選一個(gè)缸徑后校隊(duì)壓力是否合適。本次設(shè)計(jì)先選取壓力標(biāo)準(zhǔn)，再確定缸徑。系統(tǒng)工作壓力由該油路的溢流閥確定。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)取2030MPa取P=25MPa2.2.3 液壓缸的主要幾何尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算液壓缸的主要幾何尺寸：缸筒內(nèi)徑D,活塞才f直徑d和液壓缸的行程So上升總外負(fù)載：Fl-FmFfFa工作負(fù)載：F1V30103kg9.8N/kg2.94105N摩擦阻力：Ff='、,Nifi=2.941050.02：0.06105N5慣性負(fù)載：Fa=G2=-9006=0.09105Ng.:t9.80.2_5_5_5_5F1=FmFfFa=2.941050.0

31、61050.09105=3.09105N下降總外負(fù)載F2=FmFf-Fa工作負(fù)載：Fm=2.94105N摩擦負(fù)載：Ff=0.06105N5慣性負(fù)載：Fa=JV=.=0.06105Ngt9.80.25555F2=2.94100.0610-0.0610=2.9410N由公式（2-1）和（2-2）可知，頂升機(jī)上升時(shí)液壓缸所受負(fù)載最大，F(xiàn)=3.0910N.（1）缸筒內(nèi)徑D的計(jì)算第10頁共43頁D=4F久110Jm:二pi-p2（1-'D-缸筒內(nèi)徑、F-外部載荷、Pi-液壓缸工作壓力、P2-液壓缸背壓力取P2=0.2MPa4-活塞桿徑比取4=0.7。:0.126mc43.09105”D2一10m

32、-3.14x25-0.2父(1-0.72)根據(jù)液壓缸內(nèi)徑系列、取標(biāo)準(zhǔn)值，即D=0.125m=125mm（2）活塞桿直徑d的計(jì)算d活塞桿徑比=0.7、則d=0.7D=0.7x125mm定87.5mmD根據(jù)活塞桿直徑系歹J,取標(biāo)準(zhǔn)值，即d=90mm本活塞桿采用45鋼的實(shí)心桿，技術(shù)要求：a）活塞桿的熱處理：粗加工后調(diào)質(zhì)到硬度為229285HB必要時(shí)，在經(jīng)高頻淬火，硬度達(dá)至I4555HRCb）活塞桿d和d1的圓度公差值，按9、10或11級(jí)精度選?。籧）活塞桿d的圓柱度公差值，應(yīng)按8級(jí)精度選取；d）活塞桿d和d1的徑向跳動(dòng)公差值，應(yīng)為0.01mme）端面T的垂直度公差值，則應(yīng)按7級(jí)精度選??；f）活塞桿上

33、的螺紋，一般應(yīng)按6級(jí)精度加工；加載荷較小，機(jī)械振動(dòng)也較小時(shí)，允許按7級(jí)或8級(jí)精度制造；g）活塞桿上有聯(lián)接銷孔時(shí)，該孔徑應(yīng)按H11級(jí)加工。該孔軸線與活塞桿軸線的垂直度公差值，按6級(jí)精度選??；h）活塞桿上工作表面的粗糙度為Ra0.63pm,必要時(shí)，可以鍍銘，鍍層厚度約為0.05mm鍍后拋光。（3）液壓缸行程S的計(jì)算歐拉公式確定活塞桿的最大允許計(jì)算長度Lk192.4d2192.4902D、p125%252493.5mm（安全系數(shù)nk=3.5）對(duì)于一端剛性固定，一端自由的液壓缸的計(jì)算長度L第11頁共43頁LkLk22493.51246.8mm2許用行程1246.8=623.4mm2根據(jù)活塞桿行程系列、

34、取標(biāo)準(zhǔn)值，S=630mm2.2.4 液壓缸不同工作狀態(tài)下的流量(1)當(dāng)活塞桿伸出時(shí)Q1=14v_2_3D2Vl103%-液壓缸容積效率，當(dāng)活塞密封為彈性密封材料時(shí)=1,當(dāng)活塞密封為金屬環(huán)時(shí)'=0.98.本次設(shè)計(jì)中采用彈性密封材料，即=13.149QQ1=0.12523.6103L/min：44.2L/min41(2)當(dāng)活塞桿縮回時(shí):22、3Q2)(D2-d2)v21034v3.14223Q2=X(0.1250.09)父2.4父10定14.2L/min41液壓缸的行程時(shí)間：15D2SQi(1)當(dāng)活塞桿伸出時(shí)10s153.140.12520.6344.210-3(2)當(dāng)活塞桿縮回時(shí)t215

35、二(D2-djS153.140.1252-0.0920.6314.210416s2.2.5液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算(1)缸筒壁厚的計(jì)算對(duì)于中高壓系統(tǒng)、液壓缸缸筒厚度一月按厚壁筒計(jì)算。缸筒材料采用35號(hào)鋼，擁有良好的塑性和適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，缸筒厚度按第四強(qiáng)度理論計(jì)算：第12頁共43頁仃p-缸體材料許用應(yīng)力，MPapG-缸體材料的抗拉強(qiáng)度，根據(jù)手冊(cè)可知35號(hào)鋼抗拉強(qiáng)度bb=540Mpan-安全系數(shù)，n=3.55,一般取n=5540=108MapPmax-實(shí)驗(yàn)壓力，由于液壓缸的工作壓力p=25MPapmax=1.25p,pmax=1.2525=31.25MPa故C125JJ1081,25.9mm2108-1.

36、73x31.5,圓整為：=26mm所以液壓缸外徑D1=D+26=125+2M26=177mm(2)液壓缸油口直徑的計(jì)算油口包括油口孔和油口連接螺紋，由于液壓系統(tǒng)的工作壓力p=25MPa缸內(nèi)徑D=125mm根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第五版第五卷表20-6-2525MPa系列中，螺紋孔EC=M421.5,進(jìn)、出油口EEnin=20mm(3)缸底厚度的計(jì)算選用平型缸底，材料為35號(hào)鋼，當(dāng)缸底無油孔時(shí)r1-0.433Dp尸p仃p-缸體材料需用應(yīng)力，MPap-實(shí)驗(yàn)壓力，由于液壓缸的工作壓力p=25MPap=1.25p一一-31.25一故4至0.433父125MM*29mm108液壓缸尾端用法蘭盤固定在架橋機(jī)上、且

37、油口布置在尾端缸蓋上。連接螺第13頁共43頁栓4MM30x1.5,公稱長度L=35mm法蘭盤厚度h=20mm缸底的厚度瓦=150mm、尾端直徑D2=360mm2.2.6液壓缸的聯(lián)接計(jì)算(1)焊接聯(lián)接的計(jì)算缸筒與端部用焊接連接，具焊縫應(yīng)力計(jì)算如下:C一二F10-6,(MPa)22n(D1-d1)n4F:液壓缸輸出的最大推力2F=D2p4D:缸筒內(nèi)徑125mmP:系統(tǒng)最大工作壓力25MPa_3.14266F=0.125225106:0.31106N4Di：缸筒外徑177mmd1:焊縫底徑125mmL焊縫效率一般取"=0.7因此:：3.6106Pa=36MPa0.31106314二二0.1

38、772-0.12520.7435號(hào)鋼的許用拉應(yīng)力仃p=108MPap二一二一p強(qiáng)度滿足要求(2)螺紋聯(lián)接的計(jì)算前端蓋與缸體采用螺栓連接，螺栓連接有結(jié)構(gòu)簡單、容易卸載和加工的優(yōu)點(diǎn)。螺紋拉應(yīng)力仃：KFCT=二Z2d1z410"（MPa）螺紋切應(yīng)力7：第14頁共43頁K1KFd010£（MPa）0.2d1z合成應(yīng)力:：n=23.2=13：-；：-pK:螺紋擰緊系數(shù)、靜載時(shí)K=1.251.5動(dòng)載時(shí)K=2.54架橋機(jī)均勻上升且緩慢、視為靜載取K=1.5Z:螺栓數(shù)目Z=10Ki：螺紋內(nèi)摩擦系數(shù)，通常取K1=0.12d。:螺紋外徑d0=10mmd1：螺紋內(nèi)徑采用普通螺紋。普通螺紋:d1=

39、d0-1.0825td1=8.9mmt:螺紋的螺距t=1mm仃p：螺紋材料許用應(yīng)力J：螺紋材料的屈服極限n：安全系數(shù)、一般取1.52.5趣n=2F:螺紋受的總拉力、每個(gè)螺栓所受拉力F有:0.311066F=0.031106N10d:活塞桿直徑p:工作壓力采用外螺紋、M30M1.5mm,其大經(jīng)d0=30mm,螺距t=1.5mm,小徑d1=28.376mm:取z=6?？捎?jì)算得：仃n=97.2MPa,仃p=320MPa。3MOp滿足設(shè)計(jì)條件。第15頁共43頁(3)活塞與活塞桿的聯(lián)接計(jì)算活塞與活塞桿的聯(lián)接采用卡環(huán)聯(lián)接、卡環(huán)的高度一般等于缸筒壁厚。取：h=9mmh1=h2=4.5mm套環(huán)快的設(shè)計(jì)：不存在

40、強(qiáng)度問題、由結(jié)構(gòu)特點(diǎn)直接取L=8mm,h=5mm擋圈的設(shè)計(jì)：選用彈性擋圈，當(dāng)軸徑為100mm寸，對(duì)擋圈進(jìn)行選擇：d=8905mms=2.5mmb=9.2mm2.2.7 活塞的設(shè)計(jì)(1)活塞尺寸設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中采用整體活塞、材料選用高強(qiáng)度鑄HT30Q活塞與缸體接觸采O型密封圈加擋圈防止O型密封圈擠出破壞，具優(yōu)點(diǎn)有密封可靠、摩擦力小、工作壓力可達(dá)25MPa滿足工作條件?；钊膶挾纫话闳「淄矁?nèi)徑的0.61.0倍，取0.8倍則活塞寬度：、=0.8D=0.8125=100mm活塞外徑的配合一般采用f9,外徑對(duì)內(nèi)孔的同軸度公差不大于0.02mm端面與軸線的垂直度公差不大于.0.04mm/10mm外表面的圓度和圓

41、柱度一般不大于外徑公差之半，表面粗糙度視結(jié)構(gòu)型式不同而異?；钊睆紻=125mm根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)可知：選用O型圈：內(nèi)徑d1=125mm,截面直徑d2=3.55mm,材料選用橡膠?；钊蠝喜鄢叽纾簻喜蹖挾萮=2.85mm溝槽寬度b=7.6mm,圓角半徑擋圈結(jié)構(gòu)尺寸：選用BRE閉式平擋圈，擋圈高H=2.25mm擋圈寬T=1.4mm材料訊用聚四氟乙烯擋圈。2.2.8 活塞桿的設(shè)計(jì)活塞活塞桿連接形式選用卡環(huán)式連接。如圖2.2所示。用卡米環(huán)KRF阡槽后會(huì)松脫.套上林拜帕.同裝匕彈性冷冏*裝揖方便，應(yīng)速時(shí)使用廣度.注.不應(yīng)使得件檔典成豪大的軸向力第16頁共43頁圖2.2活塞與活塞桿連接型式1:卡環(huán)

42、，2:軸套，3:擋圈材料選擇：一般用中碳鋼（45號(hào)鋼）調(diào)質(zhì)處理；對(duì)只承受推理的單作用活塞桿和柱塞，不必進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。對(duì)活塞桿通常要求淬火，淬火深度一般為0.51mm,或活塞桿直彳每毫米淬深0.03mm?；钊麠U要在導(dǎo)向套中滑動(dòng)，一般采用H8/h7或H8/f7配合。太緊了，摩擦力大；太松了，容易引起卡現(xiàn)象和單邊磨損。其圓度和圓柱度公差不大于直徑公差之半。安裝活塞的軸頸與外圓的同軸度公差不大于0.01mm,可保證活塞桿外圓與活塞外圓的同軸度，避免活塞與缸筒、活塞桿與導(dǎo)向套的卡瀉現(xiàn)象。安裝活塞的軸肩端面與活塞桿軸線的垂直度公差不大于0.04mm/100mm,以保證活塞安裝時(shí)不產(chǎn)生歪斜。活塞桿的外圓粗糙

43、度Ra值一般為0.10.3um。太光滑了，表面形成不了油膜，反而不利于潤滑。為了提高耐磨性和防銹性，活塞桿表面需進(jìn)行鍍處理，鍍層厚0.030.05mm,并進(jìn)行拋光或磨削加工。對(duì)于工作條件惡劣，碰撞機(jī)會(huì)較多的情況，工作表面需先經(jīng)高頻淬火后再進(jìn)行鍍金屬。用于低載荷和良好工作環(huán)境條件時(shí)，可不進(jìn)行表面處理?；钊麠U內(nèi)端的卡環(huán)槽，螺紋和緩沖柱塞也要保證與軸線的同心，特別是緩沖柱塞，最好與活塞桿做成一體?？ōh(huán)槽取動(dòng)配合公差，螺紋則取較緊的配合?；钊麠U直徑d=90mm、根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)可知：選用O型圈：內(nèi)徑d=90mm,截面直徑d2=3.55mm,材料選用橡膠。活塞上溝槽尺寸：溝槽寬度h=2.9mm,

44、溝槽寬度b=4.8mm圓角半徑r1=l=0.3mm.2.2.9 液壓缸缸筒長度的計(jì)算液壓缸缸筒長度由結(jié)構(gòu)上的需要和所需要行程確定，液壓缸缸筒長度=活塞行程+活塞長度+活塞密封長度+其他長度由前面設(shè)計(jì)計(jì)算可知：活塞行程S=630mm活塞長度B=100mm活塞桿導(dǎo)向長度H=94mm活塞桿密封長度l3=0。故液壓缸缸筒長度L=63010094=824mm第17頁共43頁2.3液壓元件的選擇2.3.1 液壓泵的選擇(1)液壓泵的最大工作壓力：Pp-P'PPp：液壓泵最大工作壓力p:液壓缸最大工作壓力Z件:管路損失。初算按經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)選?。汗苈泛唵危魉俨淮?，取PAp=(0.20.5JMPa管路

45、復(fù)雜，進(jìn)口油調(diào)速閥，ZAp=(0.51.5MPa本次設(shè)計(jì)、取£Ap=1.5MPa。故Pp_251.5=26.5MPap(2)液壓泵的流量：液壓泵輸出流量為：qvp-K'qvMaxqvp:液壓泵的流量K:系統(tǒng)泄露系數(shù)，一般取K=1.11.3,本次設(shè)計(jì)取K=1.2工qvMax:同時(shí)通過液壓缸或液壓馬達(dá)的最大總流量。此設(shè)計(jì)中：液壓缸伸出時(shí)Q1=44.2L/min液壓缸縮回時(shí)Q2=14.2L/min取：“qvMax=44.2L/min故qvp_1.244.253.04L/min(3)液壓泵規(guī)格選擇工程機(jī)械上廣泛使用高壓齒輪泵和柱塞泵。高壓齒輪泵具有體積小、壽命長、噪聲小、性能好、壓力

46、高、排量大、性能好、等特點(diǎn)：柱塞泵具有精度高、工作第18頁共43頁壓力高、密封性能好等特點(diǎn)，但它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度高所以價(jià)格昂貴。考慮到架橋機(jī)工作環(huán)境和兩種類型液壓泵的性價(jià)比，選用高壓齒輪泵。(4)液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率:口ppqvpPnpP:液壓泵驅(qū)動(dòng)功率Pp：液壓泵最大工作壓力、pp=26.5MPa=26.5"06Paqvp:液壓泵流量、qvp=53.04L/min-0.88Ml04m/s"p：液壓泵總效率、由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，=0.630.87、取'=0.85ppp26.51060.8810故：p=27.4KW0.85選取P197-G32高壓齒輪泵，排量32ml/

47、r,額定壓力28MPa工作轉(zhuǎn)速2400r/min,輸出功率46.3KW理論流量Qt=76.8L/min0根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知、容積效率nv=0.70.9、取nv=0.9,則實(shí)際流量：Q=vQt=76.80.9=69.12L/min根據(jù)液壓泵輸入功率和工作轉(zhuǎn)速，參考機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表12-1,選用Y250M-2三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率55KW同步轉(zhuǎn)速3000r/min。2.3.2 液壓閥的選擇由系統(tǒng)工作壓力和實(shí)際通過該閥的最大流量來選擇閥。架橋機(jī)頂升機(jī)構(gòu)中用到的閥有溢流閥、電磁換向閥、液控單向閥。根據(jù)系統(tǒng)最大工作壓力Pp=26.5MPa,最大流量qvp=53.04L/min來選擇閥。pp(1

48、)溢流閥：選用DBDA10P10/31.5通徑10mmP口最大工作壓力63MPaT口最大工作壓力31.5MPq最大流量120L/min。(2)液控單向閥：選用Z2S1620-20,通徑16mm最大流量80L/min,最大工作壓力31.5MPa(3)電磁換向閥：選用4WE6H6/Aw220-50®徑6mmA、B、P腔最大工作第19頁共43頁壓力31.5MPa,額定流量60L/min。(4)濾清器：選用WU-100*180的網(wǎng)式濾油器，此種濾油器的特點(diǎn)：通油能力大，結(jié)構(gòu)簡單。2.3.3 液壓油選擇架橋機(jī)工作在野外，環(huán)境溫度變化大，工作條件惡劣，頂升機(jī)構(gòu)經(jīng)常運(yùn)行、工作。液壓油需要具有較好的

49、抗磨性，在高溫下能使摩擦面具有一定油膜強(qiáng)度，從而可以降低摩擦和磨損。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表20-4-4選用礦物油L-HV。優(yōu)等的礦物油H-HM粘度等級(jí)22,運(yùn)動(dòng)粘度24.2mm2/s02.3.4 油管的選擇根據(jù)工作需要，選用以鋼絲編織或鋼絲纏繞為骨的橡膠軟管，油管內(nèi)徑d：d_1130d:油管內(nèi)徑qv：流體流量v:流速、不同油管取值不同(1)壓油管,v<36m/s取值v=5m/s_一a-0.8810/d1-1130，15mm5取整di=16mm(2)吸油管，vE12m/s取值v=0.5m/s故d2-1130.0.88；047.4mm取整d2=48mm(3)回油管，v<1.52.5m/s取

50、值v=2m/s3故3-1130.0.881023.7mm取整d3=26mm3液壓元件明細(xì)表第20頁共43頁廳P元件名稱最大通過流量(L/min)型號(hào)1高壓齒輪液壓泵76.8P197-G32溢流閥120DBDA10P10/31.53電磁換向閥604WE6H6/Aw220-504液控單向閥80Z2S1620-205泄油過濾器160ZXU-B160X1006吸油過濾器160WV160X180第21頁共43頁3電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 電氣控制系統(tǒng)功能要求3.1.1 綜述架橋機(jī)的控制系統(tǒng)是架橋機(jī)的重要組成部分，架橋機(jī)通過控制系統(tǒng)完成吊梁、運(yùn)梁、放梁，架橋機(jī)橫向移動(dòng)、架橋機(jī)整體上升等動(dòng)作，從而完成整個(gè)架橋

51、過程，控制系統(tǒng)是架橋機(jī)正常運(yùn)行的核心，其性能的好壞直接影響到架橋機(jī)工作性能的好壞，直接影響安全生產(chǎn)的正常運(yùn)行。本次設(shè)計(jì)采用PLC控制架橋機(jī)各電機(jī)合理、到位的運(yùn)轉(zhuǎn)。PLC集中控制系統(tǒng)具有傳統(tǒng)控制方式無法實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)；1 .系統(tǒng)安全可靠：PLC控制系統(tǒng)安裝方便，并大大減少維修量，從而運(yùn)行更加安全可靠。2 .系統(tǒng)靈活方便：由于系統(tǒng)運(yùn)行程序可通過手持編程器或計(jì)算機(jī)編程對(duì)其進(jìn)行修改。3 .系統(tǒng)具有擴(kuò)展功能：可以通過增加PLC輸入、輸出模塊等手段來擴(kuò)展該系統(tǒng)。4 .系統(tǒng)具有通訊記錄功能：PLC及計(jì)算機(jī)具有非常強(qiáng)大的記錄儲(chǔ)存能力和通訊能力，大量的信息可以保存在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中以供隨時(shí)查詢和調(diào)用。另外，系統(tǒng)可以通

52、過聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與別的其他計(jì)算機(jī)信息共享。5 .1.2架橋機(jī)的組成部分架橋機(jī)主要由9個(gè)部分組成：前部平車、架橋機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件分為九個(gè)部分：前部平車、中部平車、液壓支腿、一號(hào)橫梁縱移平車、一號(hào)大車、一號(hào)起吊機(jī)構(gòu)、二號(hào)縱移平車、二號(hào)大車、二號(hào)起吊機(jī)構(gòu)。電機(jī)分布及電機(jī)功能下表：表3-1電機(jī)所在位置和功能表電機(jī)編號(hào)電機(jī)所在位置電機(jī)功能1,2號(hào)電機(jī)前部平車架橋機(jī)整體橫移3,4號(hào)電機(jī)中部平車架橋機(jī)整體縱、橫移第22頁共43頁5號(hào)電機(jī)液壓支腿架橋機(jī)整體上升6,7號(hào)電機(jī)T橫梁縱移平車T橫梁縱移8號(hào)電機(jī)車T天車橫移9號(hào)電機(jī)起吊T梁10,11號(hào)電機(jī)二號(hào)橫梁縱移平車二號(hào)橫梁縱移12號(hào)電機(jī)二號(hào)天車二號(hào)天車橫移13號(hào)電機(jī)起吊T

53、梁架橋機(jī)需要控制的電機(jī)數(shù)量多，因此控制系統(tǒng)輸入、輸出點(diǎn)多，設(shè)計(jì)采用PLC控制系統(tǒng)正好能滿足多個(gè)輸入、輸出端口的需要，通過相應(yīng)的主控制面板對(duì)架橋機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場控制，為減少控制按鈕的數(shù)目，本次設(shè)計(jì)將電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)控制設(shè)計(jì)為點(diǎn)動(dòng)和連續(xù)運(yùn)動(dòng)兩種狀態(tài)，各用一個(gè)按鈕控制。架橋機(jī)作業(yè)時(shí)，控制制。架橋機(jī)作業(yè)時(shí)，控制主電控柜上對(duì)應(yīng)狀態(tài)指示燈亮，系統(tǒng)發(fā)生緊急故障時(shí)，按急停按鈕可終止所有設(shè)備運(yùn)行，對(duì)橫梁縱移平車和火車的縱橫移動(dòng)作設(shè)置安全限位裝置，當(dāng)限位動(dòng)作工作時(shí)，相應(yīng)的動(dòng)作停止。架橋機(jī)的電氣控制系統(tǒng)是對(duì)其整體工作進(jìn)行控制，從吊梁、運(yùn)梁、放梁及工作過程中的架橋機(jī)各個(gè)整體縱、橫移，架橋機(jī)整體上升，都需要電氣控制系統(tǒng)對(duì)其給出具體

54、的控制指令，而且在控制過程中，各個(gè)電機(jī)的同步問題，點(diǎn)動(dòng)、連續(xù)運(yùn)動(dòng)的問題，以及各電機(jī)在工作過程中的狀態(tài)顯示都是必須考慮的。第23頁共43頁3.1.3系統(tǒng)主電路圖:圖3.1系統(tǒng)主電路圖3.1.4架橋機(jī)工作過程分析1、過跨一、二號(hào)縱移平車退回到架橋機(jī)尾端，中部平車向前縱移達(dá)到指定位置。這個(gè)工程中，6、7、10、11電機(jī)反轉(zhuǎn)至架橋機(jī)尾端，3、4號(hào)電機(jī)正轉(zhuǎn)縱移至指定位置。2、中部平車縱橫移切換液壓支腿將架橋機(jī)整體頂升至一定高度，以便實(shí)現(xiàn)中部平車縱向與橫向移動(dòng)切換。這個(gè)過程中，5號(hào)電機(jī)啟動(dòng)，為液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。3、吊梁一號(hào)大車放下吊鉤，吊起T梁后，一號(hào)橫梁縱移平車向前移動(dòng)，當(dāng)T梁的尾端運(yùn)動(dòng)到二號(hào)大車下，一號(hào)橫梁縱移平車停車；二號(hào)大車放下吊鉤，吊起T梁至T梁基本水平。在這個(gè)過程中，9號(hào)電機(jī)反轉(zhuǎn)再正轉(zhuǎn)，6、7電機(jī)正轉(zhuǎn),13號(hào)電機(jī)反轉(zhuǎn)再正轉(zhuǎn)。4、運(yùn)梁一、二號(hào)橫梁縱移平車同步運(yùn)動(dòng)，使T梁達(dá)到指定位置，前階段這個(gè)動(dòng)作為連續(xù)運(yùn)動(dòng)，待T梁快接近指定位置時(shí)，換為點(diǎn)動(dòng)控制。在這個(gè)過程中，6、7、10、11號(hào)電機(jī)同步正轉(zhuǎn)。第24頁共43頁5、調(diào)整放梁同步調(diào)整一、二號(hào)大車，使T梁正對(duì)于指定位置。在這個(gè)過程中，8、12號(hào)電機(jī)視情況正、反轉(zhuǎn)。6、放梁一、二號(hào)大車同步動(dòng)作，使T梁放置在指定地方。在這個(gè)過程中，9、13號(hào)電機(jī)同步反轉(zhuǎn)。7、架橋機(jī)