新型混凝土砌塊成型機自動控制系統(tǒng)的設計

畢業(yè)設計說明書新型混凝土砌塊成型機自動控制系統(tǒng)的設計學生姓名：學號：學院：機械設計是制造及其自動化系名：機械設計是制造及其自動化專業(yè)：指導教師：年月混凝土砌塊成型機自動控制系統(tǒng)的設計摘要：混凝土砌塊相比粘土磚具有節(jié)材、節(jié)能和環(huán)保等優(yōu)點，是國家大力推廣的新型建筑材料，已經得到廣泛的應用和發(fā)展。隨著我國墻改政策力度的加大，混凝土砌塊必將打破房屋建筑材料中粘土磚的主導地位，為我國建筑業(yè)的健康發(fā)展和環(huán)境保護作出巨大貢獻。由于目前大多數(shù)國產混凝土砌塊成型設備自動化程度不高、生產效率較低，而進口混凝土砌塊成型設備又價格昂貴，因此并不能滿足國內混凝土砌塊生產的需求。中國市場上急需一種符合中國國情、自動化程度高的混凝土砌塊成型自動化生產設備。研究和改進砌塊生產線的自動控制系統(tǒng)，對于提高生產效率、控制質量以及改善工人工作條件具有重要意義。本文以QT系列混凝土砌塊成型生產線為研究對象，在分析混凝土砌塊成型生產工藝流程及控制需求基礎上，運用可編程控制器等硬軟件平臺，研究設計開發(fā)了混凝土砌塊成型生產線的控制系統(tǒng)。為實現(xiàn)混凝土成型自動化生產線信息集成及可靠運行，控制的構成方式采用了三菱FX2N系列PLC。在硬件配置的同時，通過三菱FX系列編程軟件FXGP對PLC程序進行了設計，使其具有自動控制生產線的功能。本文著重研究了產品的電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、振動加壓成型裝置等。完成了基于PLC開發(fā)平臺的混凝土砌塊成型自動化生產線PLC控制程序。本文設計的混凝土砌塊成型自動化生產線控制系統(tǒng)達到了預期的要求，具有較好的可靠性和實用性，滿足現(xiàn)場生產的要求。關鍵詞：混凝土砌塊成型機，自動化生產線，PLC，液壓系統(tǒng)ConcreteBlockFormingMachineoftheAutomaticControlSystemDesignAbstract:Conereteblockhasthemeritonsavingmaterials,energyandprotectingenvironmentandsooncomparingwithfire-claybrick,andit’sanewbuildingmanterialpromotedvigorouslybycountry,whichhasbeenwidelyusedanddeveloped.AsChina’sefforttoincreasethewallmaterialsinnovationpolicy,thedominantpositionofclaybrickinthehousingconstructionmaterialswillbebrokenbyconcretesegmen,whichwilladvancethedevelopmentofChina’sconstructionindustryandmakeasignificantcontributiontoenvironmentalprotection.SincethemajorityofChina-madeBlockFormingMachineisnothighdegreeofautomation,lowproductionefficiency,andimportofBlockFormingMachineisexpensive.AneconomicalandgooddegreeoftheautomationblockmachineproductionlineisurgentneedinChinesemarket.Researchandimprovementofautomaticcontrolsystenofbuildingblocksproductionlineisveryimportanttoraiseproductioneffieiency,controlqualityandimproveworkingconditionsfortheworkers.QTBlockProduetionlinewaschosedfortheobjectofstudyinthisdissertation.DistributedControlSystemwasdevelopedbasedonPLC,otherindustrialhardwareandsoftwareplatformafteranalyzedtheproduetionprocessandcontrolrequirements.Forachievedinformation’sintegrationandensuringthesystemreliablerrunning,MITSUBISHIFXseriesofPLCisusedindistributedcotllrol.Whenhardwareconfigurationisbeingdone,PLCprogrammingisputuptorealizethefunctionthatproductionlineisautomaticallycontrolled,thispaperstudiestheelectricalsystemandhydraulicsystem,Vibrationcompressionmoldingequipment,etc.ThePLCcontrolproceduresweredevelopedbasedonthecompletionofPLC.ThedesignoftheBloekproductionlinecontrolsystemachievetheexpectedfunetionalrequirements,hasgoodreliabilityandavailabilitytomeettherequirementsofproduetionatthescene.Keywords:blockforming,autonmationproductionline,PLC,hydraulicsystem目錄TOC\h\z\t"論文1,1,論文2,2,論文3,3"1引言 11.1課題研究的背景 11.2課題研究的目的和意義 21.3混凝土砌塊成型機技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 21.4本課題的工作和研究內容 51.5論文的組織結構 62混凝土砌塊成型機簡介 72.1概述 72.2.1按工作狀態(tài)分類 72.2.2按砌塊成型機振源分類 72.2.3按成型原理分類 82.3混凝土砌塊成型機的特點 82.4系統(tǒng)壞境 92.5砌塊生產線工藝流程 103機械設計與計算 113.1原始數(shù)據及設計要求 113.2擬定設計方案 113.3確定系統(tǒng)的機械參數(shù) 113.3.1確定螺桿參數(shù) 112.3.2確定齒輪傳動的參數(shù) 134液壓系統(tǒng)設計 174.1液壓系統(tǒng)的方案設計 174.1.1回路方式的選擇 174.1.2執(zhí)行元件的選擇 174.1.3調速方式的選擇 174.1.4調壓方式的選擇 174.1.5換向回路的選擇 174.1.6動作轉換控制方式 174.2液壓閥的選取 184.2.1疊加閥 184.3液壓系統(tǒng)的參數(shù)設計和擬定液壓原理圖 184.3.1選取馬達 184.3.2選取液壓泵 194.3.3選取電動機 194.3.4設計液壓系統(tǒng)圖 205液壓裝置的結構設計 225.1濾油器 225.1.1濾油器的功用和安裝 225.1.2選取濾油器 225.2油箱和壓力表輔件 235.2.1油箱 235.2.2壓力表輔件 245.3管接頭 255.4閥集成塊 255.4.1閥集成塊的設計原則 255.4.2閥集成塊的結構設計 256電氣控制 266.1電氣驅動 266.2星－三角起動的控制 266.3PLC控制系統(tǒng)設計 266.3.1可編程控制器基本概念 266.3.2可編程控制器的特點 276.3.3PLC系統(tǒng)的組成 286.3.4可編程控制器的應用 296.3.5控制系統(tǒng)設計 29設計總結 32參考文獻 33致謝 361引言1.1課題研究的背景我國是一個人口眾多、資源相對不足的國家，耕地面積僅占國土面積的10％，不到世界平均水平的一半。但在房屋建筑材料中，粘土磚仍占主導地位，每年燒磚近7000億塊，而生產粘土磚每年耗用粘土資源14億多立方米，相當于毀田80萬畝，同時每年生產粘土磚消耗6000多萬噸標準煤。限制和淘汰使用粘土磚對保護我們賴以生存的土地、環(huán)境和節(jié)約能源意義深遠。用混凝土砌塊代替粘土磚，可大量節(jié)約土地和粘土資源，降低能耗，減少污染，改造建筑功能，促使我們建材業(yè)的建筑技術進步和產業(yè)結構調整、轉變經濟增長方式具有顯著的社會經濟效益，對我國建筑業(yè)的健康發(fā)展和環(huán)境保護將起到十分重要的作用[1]。我們長期使用大量的砂、石材料并非再生、環(huán)保型建材，有些石料還具有放射性物質，對人體健康有害。而且，長期大量的開采，己使生態(tài)環(huán)境發(fā)生了很大的變化，特別是河砂的超量開采造成河岸倒塌、滑坡，危及周圍環(huán)境和人們的生命安全。2003年6月30日前在我國170個城市禁止使用實心粘土磚，所有省會城市在2005年底以前全面禁止使用粘土磚，以此帶動各地淘汰實心粘土磚發(fā)展新型墻體材料。國家為鼓勵新型墻體材料的發(fā)展也陸續(xù)推出了一系列新的優(yōu)惠政策。國家經貿委、國家計委在《關于發(fā)展新型建材的若干意見》中要求:已引進的新型建材工藝裝備到“十五”末要基本實現(xiàn)國產化，并引導企業(yè)積極采用國內已消化吸收的新型建材成套技術裝備。國家機械工業(yè)聯(lián)合會在10類工程機械產品結構調整中將承重砼砌塊生產設備列入硅機械的兩個重點發(fā)展項目之一，國家建材工業(yè)“十五”規(guī)劃將單班年產5萬m3的砼砌塊生產線作為重點發(fā)展產品，各省市、自治區(qū)也制定了一些相關政策。這些都將積極有效地推動墻體材料的改革，有利于砌塊建筑的發(fā)展，帶動砌塊生產設備向更高層次邁進[2]。目前國內有幾家大型砌塊成型設備制造商正致力于開發(fā)具有自主知識產權的混凝土砌塊成型自動化生產線的開發(fā)，如福建泉州鴻昌機械制造有限公司、西安東方福星機械有限公司、江蘇騰宇機械制造有限公司等。江蘇騰宇機械制造有限公司的第一條全自動化生產線于2007年底研制成功。先進的混凝土砌塊成型設備是高效率制造高質量混凝土砌塊的必要條件，而良好的控制系統(tǒng)有利于提高砌塊的表面光潔度及密實度等，關系到混凝土砌塊的質量，生產效率及生產安全。1.2課題研究的目的和意義“十一五”期間隨著我國國民經濟持續(xù)、健康的發(fā)展和消費需求的變化，居民住宅將成為新的消費熱點。市場迫切需要一種技術先進、生產效率高、價格適中的國產混凝土砌塊成型設備和砌塊成型生產線。先進的混凝土砌塊成型設備是高效率制造高質量混凝土砌塊的必要條件，而良好的控制系統(tǒng)有利于提高砌塊的表面光潔度及密實度等，關系到混凝土砌塊的質量，生產效率及生產安全。砌塊生產設備在國內的發(fā)展也是從無到有，從少到多。然而傳統(tǒng)的砌塊生產線的控制方法(繼電器式)故障發(fā)生率高、控制精度差、系統(tǒng)可移植性差，而以Plc軟件的智能自動控制方式不僅可以克服傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的缺點，降低工人的勞動強度，節(jié)省人力、物力，提高生產效率，而且實現(xiàn)對整個生產的全面監(jiān)控、集中管理，對于提高產品的技術含量，提高機械設備的自動化程度，縮短與國際同類產品的差距，都有著重要的意義。1.3混凝土砌塊成型機技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢國外砌塊成型機的發(fā)展歷史較長，尤其二戰(zhàn)以后得到迅速發(fā)展。其中美國ColumbiaBesser公司的成型機均為模振成型機，歐洲公司則以臺振成型機為主，前者采用液壓傳動，后者大多采用機械傳動。它們的共同特點是可靠性好、故障率低、自動化程度高。意大利Rosacomtta公司是意大利最大的砌塊成型機的專業(yè)生產廠家，在國際居于領先水平。生產的砌塊成型機品種齊全，自成系列，可滿足各種用戶的需求[3]。其主要特點如下:(l)自動化程度高，產量大，必要時可進行手動操作;(2)采用型鋼結構，保證機械性能的穩(wěn)定，增加使用壽命;(3)主機自動化設備先進，裝有振動器電子調頻系統(tǒng)用于電子變頻調速和啟動，具有液晶顯示裝置和電子邏輯控制系統(tǒng);(4)計量系統(tǒng)設有靈敏度很高的傳感器和電、光、液控制的執(zhí)行機構，并通過中央電子自動系統(tǒng)進行操作，保證物料配比的準確，確保產品的質量;(5)脫模速度快;(6)在傳輸設備上采用程控子母車系統(tǒng)，保證了垂直和水平輸送的準確性和定的無誤性，節(jié)省了人力物力:(7)整個系統(tǒng)的動作和工作周期均由微處理機控制。美國ColulnbiaBesser公司制造的1600壓磚機和UL一37全自動傳輸系統(tǒng)和體積計量系統(tǒng)，生產線基本系統(tǒng)設計為全自動化，包括全自動智能配料設備、全自動磚機(1600型)、全自動鋼托板輸送、全自動蒸汽養(yǎng)護、全自動成品傳輸及碼垛設備[4]。養(yǎng)護、全自動成品傳輸及碼垛設備。其產品的主要特點如下:(1)模箱、芯子和橫梁是固定在一起;(2)喂料箱由貯料斗接到混凝土拌合料后升到模箱上部，待料落下后即開始振動;(3)砌塊靠鋼托板下面振動臺使之密實，振動臺的電機間歇啟動;(4)脫模機構采用上箱脫模方式，脫模后的砌塊和托板被順序推到傳送帶上。國外砌塊成型設備，如美國貝賽爾、德國海斯、日本虎牌等，其振動成型的垂直同步水平及調整振頻和振幅的技術較好，規(guī)模及自動化水平較高，但國外投產后產品成本居高不下。一些企業(yè)購置進口設備后很難贏得應有的利潤。發(fā)展國內砌塊成型自動化生產設備，研制高水平、大規(guī)模砌塊生產設備提到了議事日程。開發(fā)一種價廉、可靠、小型、有一定檔次的砌塊成型機，不僅使用戶的投資風險減小到最低限度，也滿足了日益擔心市場變化莫測的用戶心理需求[5][6]。國內的混凝土砌塊成型技術研究開始于20世紀60年代，經歷了移動式成型設備、固定式成型設備、自動生產線等幾個發(fā)展階段。國內有關科研院所和生產企業(yè)共同努力，陸續(xù)開發(fā)生產了臺振、模振等不同振動形式、多種型號規(guī)格的砌塊生產設備，在與進口設備的競爭中占有了自己的一席之地。目前國內的混凝土砌塊成型機的生產廠家主要有江蘇騰宇機械制造有限公司、西安東方福星機械有限公司、四川綿竹太極機械有限公司、泉州市鴻昌機械制造有限公司等[7]。目前國內外生產的砌塊成型機種類型式繁多，按機器的工作狀態(tài):可分為固定式和移動式。按機器的自動化程度:可分為全自動、半自動和手動操作。按機器的功能:可分為專用性和通用性砌塊機。根據國際國內行業(yè)的發(fā)展趨勢以及我國現(xiàn)實使用需求來看。固定式全自動成型機是國際砌塊設備生產發(fā)展的主流，最先進的設備技術和最新的產品都集中在這一類型的設備之中[8]。國內產品主要有兩種類型：一種是壓制成型機械，完全靠液壓加壓使混凝土密實，另一種是振動成型機械，振動在砌塊成型機中所起的作用是使混凝土均勻地分配和壓實，振動成型設備一般采用垂直定向振動來實現(xiàn)理想的振動成型。前者的缺點:(l)振動傳遞過程有一定衰減；(2)難于進行正確的調整；(3)振動分配均勻性較差。后者的缺點:對模箱的剛度要求較高，且模箱的較重，尺寸受到限制?，F(xiàn)有的砌塊成型機通常都把振動和壓力效應相結合作為砌塊密實的主要手段[9][10]。雖然目前國內外產混凝土砌塊成型機的制造能力取得了長足進展，但在實現(xiàn)塊成型機及砌塊成型自動化生產線的數(shù)字化、智能化操作控制，解決機組的振動均、布料不均、提高油缸使用壽命、成型機組設備的實時運行監(jiān)控與診斷維護等面，還存在許多技術上的不足[11][l2]?；炷疗鰤K成型機及砌塊成型生產線未來的技術發(fā)展趨勢主要有:(l)砌塊成型機采用液壓和電氣聯(lián)合驅動和控制，自動化程度越來越高。生產設備在引進、消化、吸收日本、美國等發(fā)達國家先進砌塊生產線的同時，利用自身技術力量，研制開發(fā)了具有自主知識產權的自動化生產線，國內一些機械廠研究開發(fā)，并己投放市場的空心砌塊自動化生產線，總體水平已基本接近國外引進生產線。國產固定式成型機的應用，改變了過去單一移動成型機的局面，固定式成型工藝與移動式成型工藝并舉，為砌塊生產企業(yè)的產量、規(guī)模上檔次創(chuàng)造了條件。砌塊成型機是近年發(fā)展較快的一種新型建材設備，隨著用戶對產品質量和生產效率要求的提高，砌塊成型機控制系統(tǒng)也在不斷更新。將PLC、觸摸屏控制技術引入砌塊成型設備中，并采用機、電、液三結合的控制方法，控制系統(tǒng)結構緊湊，安裝操作方便，自動化、智能化程度高。觸摸屏作為顯示終端，可以隨時將設備的當前狀態(tài)及故障信息用漢字直觀顯示，便于操作人員掌握設備狀態(tài)，快速處理故障。同時，省去了大量的操作按鈕、指示燈等易損器件，使連線簡化，系統(tǒng)的可靠性大為提高[13][14]。(2)從單機簡易生產設備發(fā)展為全自動化生產線，從單一功能機向多功能機發(fā)展。傳統(tǒng)國內生產砌塊的設備一砌塊生產線大多只具有單一功能，且自動化程度相當?shù)?，工人勞動強度大，生產效率低下[15]?，F(xiàn)在大多數(shù)砌塊成型設備幾乎都是一機多用，只需要更換模具，就可生產滿足要求的各種型號的混凝土砌塊[16]?；炷疗鰤K全自動生產線一般由:①混凝土自動配料、攪拌、輸送設備;②程控砌塊成型機;③托板:④自動碼垛、輸送設備;⑤托板自動回收、輸送設備;⑥蒸氣養(yǎng)護、輸送設備:⑦成品砌塊自動碼垛、包裝、輸送設備等組成。僅有①、②、③部分設備組成的生產線稱為砌塊半自動生產線。目前，進口設備絕大多數(shù)為全自動生產線或自動生產線，國產設備絕大多數(shù)為半自動生產線、極少數(shù)為自動生產線。(3)采用全數(shù)字化控制，進一步提高設備的自動化程度。砌塊成型生產線的工藝過程涉及的設備環(huán)節(jié)較多，不論是設備的安裝與調試，還是設備的運行過程都對設備的自動化程度有較高的要求。而采用先進的數(shù)字控制技術是解決這一問題的有效途徑。(4)設備運行與管理實現(xiàn)智能化。為了保證砌塊成型生產線的可靠運行，降低對操作工人的技術要求，減小操作工人的勞動強度，必須進一步提高砌塊成型設備的智能化程度。采用專家系統(tǒng)、人工神經網絡、模糊控制技術等人工智能技術，根據加工對象的屬性和要求自動選用成型加工工藝與參數(shù)，確保成型加工質量最優(yōu)，進一步提高生產線的優(yōu)化能力和適應性[17]。(5)實現(xiàn)基于遠程維護技術的售后服務。對砌塊成型裝備及生產線這樣一類較復雜的機電系統(tǒng)，為用戶提供及時的、優(yōu)質的售后服務是提高企業(yè)競爭力的關鍵之一。傳統(tǒng)的售后服務是服務人員的現(xiàn)場服務，不僅費時費工，而且影響對用戶的及時服務。引入網絡化技術可以通過因特網實現(xiàn)對砌塊成型裝備及生產線的遠程監(jiān)控、診斷和維護，從而可以克服時空障礙更好地為客戶服務，保證設備安全可靠地運行，同時也可以為設備生產廠家創(chuàng)造更大的發(fā)展空間[18]。1.4本課題的工作和研究內容(1)砌塊生產控制系統(tǒng)的總體方案設計及選用①砌塊生產線工藝流程分析；②控制方案選擇，分析工業(yè)現(xiàn)場各種典型的工業(yè)控制方案，從中選擇適合本系統(tǒng)；③確定系統(tǒng)構成方式綜合考慮各方面因素，確定組成該控制方案的各種軟硬件搭配。(2)硬件設計可編程控制器的選型，主要有傳感器的選型、變頻器的選型(3)PLC軟件設計①理解工藝過程，確定控制要求②分配1/0點數(shù)③流程圖設計④程序設計1.5論文的組織結構本文以QT系列混凝土砌塊成型機自動化生產線為研究對象，在充分分析控制系統(tǒng)的控制要求基礎上，開發(fā)了基于PLC的控制系統(tǒng)。全文分為六章，各章內容安排如下：第一章：簡要說明課題研究的背景及意義，分析了國內外砌塊成型裝備技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，詳細分析了國內砌塊生產設備的技術不足。第二章：混凝土砌塊成型機簡介，簡單介紹了混凝土砌塊成型機的設備特點及系統(tǒng)環(huán)境。第三章：機械設計與計算，根據原始數(shù)據及任務要求擬定設計方案確定系統(tǒng)的機械參數(shù)。第四章：液壓系統(tǒng)的設計，根據主機工作循環(huán)所需技術要求設計液壓系統(tǒng)，連接機、電、液之間的相互配合。確定液壓系統(tǒng)的設計方案，選取合理的液壓閥。第五章：通過計算和分析液壓系統(tǒng)，比較各種液壓裝置的用途選擇合適的液壓裝置，完成液壓機構設計。第六章：電氣控制設計，簡單介紹了混凝土砌塊成型機的電器驅動以及啟動控制，通過對比了解可編程控制器的特點、分類及應用，選擇合理的PLC，完成程序設計，以達到控制要求。2混凝土砌塊成型機簡介2.1概述砌塊成型機是一種將一定比例的膠結材料、粗、細集料和水混合攪拌成的干硬性混凝土，經振動將其他加工成砼構件的機械設備。它是生產砌塊的關鍵設備，砌塊生產效率的高低，砌塊質量的好壞，很大程度上去決定與成型機的性能[19][20]?；炷疗鰤K成型機是專業(yè)生產混凝土制品的制磚成型設備，根據產量大小選擇不同型號的砌塊成型機，根據投資規(guī)模可選擇簡易型、優(yōu)化型、精選型、半自動配置、全自動配置等砌塊成型機制磚生產線。2.2砌塊成型機的分類[21][22]2.2.1按工作狀態(tài)分類1、移動式成型機：是指在場地上生產，砌塊不移動，機器移動的成型機；2、模振固定式成型機：是指在固定的位置上生產，采用模箱振動砌塊移動而機器不移動的成型機；3、臺振固定式成型機：是指在固定的位置上生產，采用臺座振動砌塊移動而機器不移動的成型機4、疊層式成型機：是指剛成型的砌塊，依次疊放在上一次脫模砌塊上的成型機；5、分層布料式成型機：是指能生產由面層和底層兩種不同混合料組成的砌塊成型機。2.2.2按砌塊成型機振源分類[23]砌塊成型機成型方式主要有振動臺振動成型（稱臺振）和模箱振動成型（稱模振）兩種。從振動成型原理看，臺振與模振都是垂直振動，但傳遞激振力形式有所不同，臺振是間接的，模振是直接的。1、臺振一般是由電機通過皮帶輪帶動兩根帶有偏心塊，產生相向轉動，水平方向的離心力相互抵消，垂直方向的離心力互相疊加，從而產生垂直定向振動。成型塊數(shù)較少時，模箱下面可設一個振動“源”；成型快數(shù)較多時，模箱下面可設兩個或多個振動“源”。振動“源”多時由于電機啟動快慢及速差等影響，振動不可能完全同步。歐洲制造設備一般均采用臺振，每次成型的塊數(shù)較多，有的多達18塊，但相對振動功率較小，一般每塊砌塊可分擔的振動功率約為1-2.2KW。2、模振主要有兩種，一種是美國內賽爾公司為代表的模振形式，既帶有偏心塊的傳動軸直接安裝在模箱兩端，電機通過皮帶輪帶動傳動軸旋轉產生離心力，模箱兩端的電機轉動相反，產生的水平方向離心力相互抵消，而垂直方向的離心力相互疊加，從而產生垂直定向振動。該種振動形式的成型機每次成型的塊數(shù)相對較少，目前最多的為六塊，但振動功率較大，每塊砌塊分擔的振動功率為5-6.2KW。另外一種是美國哥倫比亞公司的模振形式，是靠裝在成型機架上的振動偏心軸，并通過連桿機構與模箱相連，使模箱產生垂直定向振動，該種振動形式的成型機每次成型的砌塊也不多，振動功率也很大。2.2.3按成型原理分類1、連桿式砌塊成型機：由凸輪連桿機構驅動振動體上下往復振動的砌塊成型機；2、電磁式振動成型機：有電磁激振器驅動的砌塊成型機；3、液壓推動砌塊成型機：由液壓驅動，使得活塞產生往復振動的砌塊成型機；4、雙軸聯(lián)動同步砌塊成型機：有兩個激振電機驅動兩個裝有偏心塊的軸，從而驅動振動體上下振動的砌塊成型機。2.3混凝土砌塊成型機的特點[24][25]混凝土砌塊成型機的設備特點：(1)成型機架：采用高強型鋼及特種焊接工藝制造，極其堅固。(2)導向柱：采用超強特種鋼材制成，表面鍍硬鉻具有良好的抗扭與耐磨性能。(3)模腔與壓頭：機電液同步驅動，統(tǒng)一托板制品的高度誤差極少，產品一致性好。(4)布料器：采用傳感器與液壓比例閥驅動技術，在擺動式布料車及破拱機構的作用下，產生強制離心卸料，布料快速均勻，對薄壁多排孔水泥制品特別有利。(5)振動器：國內獨家采用與國際同步的德國最新技術：（一體化多點專利振動系統(tǒng)），電液技術驅動，多源式振動系統(tǒng)，在電腦控制下液壓驅動產生垂直同步振動，頻幅可調，實現(xiàn)低頻加料，高頻成型的工作原理，對不同原材料可獲得良好振實效果，振動加速度可達到17.5個G.。先進的設計技術理念、優(yōu)良的進口部件整合成一套國內領先的高品質振動系統(tǒng)。(6)控制系統(tǒng)：電腦控制人機界面，控制電器均采用德國西門子、日本富士、德國施耐德、顯示屏采用臺灣原裝進口、日本歐姆龍等品牌，控制程序綜合20年來的實際生產經驗，結合國際發(fā)展潮流而研發(fā)，以滿足國情設計編寫而成，實現(xiàn)無需專業(yè)人士，只需簡單培訓即可操作，強大的內存可備升級之需。(7)貯料分料斗裝置：由電腦控制物料供給，避免無聊受外因影響而產生內壓，確保供料均勻一致，使制品強度誤差極少。2.4系統(tǒng)壞境[26]應用范圍：廣泛用于、建筑、道路、廣場、水工、園林等建設。生產原料：采用沙子、石子、水泥、可大量添加粉煤灰、爐渣、煤矸石、陶粒、珍珠巖等多種工業(yè)廢料?？刂葡到y(tǒng)：電氣系統(tǒng)采用可編程控制器PLc控制配備數(shù)據輸入輸出裝置,控制系統(tǒng)包括安全邏輯控制及故障診斷系統(tǒng)并具有自鎖功能避免了誤動作產生，實時保障客戶生產的順利進行。液壓系統(tǒng)：液壓控制系統(tǒng)由大容量的油箱體自動調壓變量系統(tǒng)、高低壓控制系統(tǒng)、同步脫膜裝置組成。配備冷卻系統(tǒng)與加熱系統(tǒng)、能保證油液的溫度和粘度使整個液壓系統(tǒng)更加穩(wěn)定、可靠、采用先進油液過濾系統(tǒng)，更能保證液壓元件的使用壽命和液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性。液壓元件采用高動態(tài)性能比例閥，以精確控制關鍵部件的動作。振動加壓成型裝置：采用垂直定向振動，加壓成型同步脫膜。旋轉快速布料方式，保證了承重砌塊、輕骨料砌塊、粉煤灰砌塊的充分密實，布料均勻迅速、布料實行預振布料、成型周期縮短、生產效率提高，獨特的臺模共振系統(tǒng)。使激振集中在模具上，既保證砌塊密實度又降低了機架振動和噪聲。機采用超大強型鋼及特殊焊接技術制造，鋼性好、耐振、壽命長。四桿導向方式及超長性導向軸承，保證了壓頭及模具的精確運動。運動部件均采用節(jié)軸承聯(lián)結，便于潤滑且不易損。傳統(tǒng)的壓力機與墊板間的夾緊機構采用手動操作，這在現(xiàn)代化生產實際中，已遠遠不能滿足自動化生產的需要?，F(xiàn)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(xiàn)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(tǒng)的最佳設計結果。2.5砌塊生產線工藝流程[27]配料攪拌配料攪拌成形出磚堆場整體維護完成圖2-1砌塊生產流程圖1.配料系統(tǒng)：根據制品強度等級需要計量后送入攪拌機。2.攪拌系統(tǒng)：攪拌機在設定的時間內將材料攪拌好，由輸送帶送入成型機料斗內。3.成型系統(tǒng)：送板機將托板倉內托板送至成型機振動臺上，通過脫模油缸將模箱下落在托板上，壓頭上升到位，全部條件到位后按自動鍵，加料完成后料車回位，壓頭下壓，震動加壓成型。模箱上升擠出制品，由送板機將制品推至送磚機送出?？烧{節(jié)機械動作，實現(xiàn)人機對話。4.送磚機系統(tǒng)：清掃后將制品送出，由運磚車運走。3機械設計與計算3.1原始數(shù)據及設計要求1.技術特點托板尺寸:920*850*20mm。

2.墻體砌塊:240*115*90mm=21塊。

3.成型周期:10-25秒。

4.振動形式:上下共振。

5.振動頻率:2800-4700r/min。

6.使用環(huán)境濕度：35～90%RH。

7.料斗容量:500/750L。8.主機總功率:37.5KW。3.2擬定設計方案液壓馬達的驅動由液壓控制系統(tǒng)來實現(xiàn)，通過液壓系統(tǒng)元件來實現(xiàn)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(tǒng)中的電磁換向閥和壓力繼電器的控制由電氣部分實現(xiàn)，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[28]。3.3確定系統(tǒng)的機械參數(shù)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[29]。3.3.1確定螺桿參數(shù)[30](1)計算螺桿中徑由給定參數(shù)：夾緊力10噸夾緊時間t=15s夾緊行程S=20mm計算得V=20×10-3/15=1.33×10-3m/sF＝10×103×9.8＝9.8×10４N 螺桿采用碳鋼或是合金鋼制成，由于本系統(tǒng)是低速重載的一般傳動，采用45號鋼或50鋼均可。螺桿中徑＝ξ（2.1）＝×＝根據圓整要求，?。?6mm查得P＝3mm式中參數(shù)：ξ－梯形螺紋，ξ＝0.8φ－傳動精度高和要求壽命長時取φ＝4［P］－滑動螺旋副材料的許用比壓，16MPa(2)確定扭轉力矩tgφ=S/π=/（2.2）所以Ｆt＝n·P·Fr/π·d2＝3×9.8×10４／π×36＝2.5995×10３N計算得T＝Ft·d2/2（2.3）＝2.5995×10３×18＝4.679×104N·mm(3)耐磨性計算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］。因為（2.4）＝＝所以＝36mm合格耐磨性條件為:P＝F／A＝F／z·π·d2·h（2.5）＝9.8×10４×π×3／83×π×36×0.5×3＝12.7416MPa［P］(4)螺桿的強度校核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ca＝＝［σ］（2.6）所以ca＝＝［σ］＝(5)螺紋牙強度校核螺紋牙根部剖面的剪切強度條件為τ＝F/z·A＝F／π·d，·b·z[τ]（2.7）b＝0.65P＝0.65×3＝1.93所以螺桿的剪切強度τ＝17.98N／mm2[τ]＝63N／mm2因為螺紋牙根的彎曲強度條件為σb＝M／W＝3Fh/zπd，b2[σb]（2.8）計算得到σb＝94N／mm2[σb]＝105N／mm22.3.2確定齒輪傳動的參數(shù) [31](1)輪的轉速n1＝P·60/V（2.9）＝3×60／1.33＝135r/min初選傳動比為１，所以齒輪２的轉速n２＝135r/min(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（GB10095－88）查得σHlim＝590N／mm2σFlim＝230N／mm2計算應力循環(huán)次數(shù)N：N＝60·n·j·Lh（2.10）＝60×1×（10×300×8）＝1.44×106得ZN1＝1.25YN1＝1取ZW＝1（HB1<350HB2<350）；YX＝1(估m(xù)≤５)YST＝２SHmin＝１SFmin＝1.4接觸疲勞許用壓力公式得：［σH1］12＝σHlim/ShminZN1ZW＝1.25＝737.5N/mm2（2.11）彎曲疲勞許用應力公式，得：［σF］12=(σFlim/SFmin)YSTYN1YX＝211＝328.6N/mm2（2.12）(3)接觸疲勞強度設計：a≥(u+1)（2.13）T1＝46790N＝1.0Φa＝0.4由機械設計手冊，查得查得初定中心距at≥(u+1)＝(1+1)（2.14）＝68.1取at＝100一般取m＝(0.01~0.02)at選取標準模數(shù)m＝2mm齒數(shù)（2.15）所以，Z2=Z1＝50中心距（2.16）圓周速度為：（2.17）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)取按８級精度，得按（2.18）考慮低速級軸的剛度較大由機械設計手冊得按齒輪等級8級，（未經表面硬化的齒輪）所以，（2.19）因為所以由機械設計手冊得所以校核中心距（2.20）所以，中心距合適分度圓直徑：（2.21）齒輪寬度（2.22）取由疲勞公式得（2.23）所以，（2.24）==故安全齒輪的幾何尺寸：（2.25）（2.26）（2.27）所以，采用鍛造齒輪齒輪１的尺寸齒輪２的尺寸4液壓系統(tǒng)設計液壓系統(tǒng)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，工作安全可靠、壽命長，經濟性好，使用維護方便。為此，液壓系統(tǒng)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[32]。4.1液壓系統(tǒng)的方案設計4.1.1回路方式的選擇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。4.1.2執(zhí)行元件的選擇(1)選用了液壓馬達用于實現(xiàn)連續(xù)地回轉運動。(2)活塞液壓缸實現(xiàn)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。4.1.3調速方式的選擇采用單向節(jié)流閥實現(xiàn)速度的調節(jié)，這樣能保證系統(tǒng)的剛性良好。在本設計中選用了疊加式單向節(jié)流閥。4.1.4調壓方式的選擇(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(tǒng)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。(2)通往液壓缸的油路中，為實現(xiàn)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。4.1.5換向回路的選擇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。4.1.6動作轉換控制方式在本液壓系統(tǒng)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。4.2液壓閥的選取4.2.1疊加閥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(tǒng)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(shù)量都與相匹配的板式主換向閥相同，因此，針對一個板式換向閥，可以按一定次序和數(shù)目疊加而組成各種典型的液壓系統(tǒng)，通?？刂埔粋€執(zhí)行元件的系統(tǒng)的疊加閥疊加成一疊。(1)疊加閥的特點由疊加閥組成的液壓系統(tǒng)，結構緊湊，體積小，重量輕，占地面積小；疊加閥安裝簡便，裝配周期短，系統(tǒng)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、震動和噪聲；使用疊加閥系統(tǒng)配置簡單，元件規(guī)格統(tǒng)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(tǒng)，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)。(2)選取疊加閥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ISO7790和ISO4401等標準規(guī)定，使疊加閥組成的液壓系統(tǒng)具有很強的組合性。4.3液壓系統(tǒng)的參數(shù)設計和擬定液壓原理圖4.3.1選取馬達T－系統(tǒng)轉矩，N·mV－馬達的排量，m3/lP－馬達的壓強，Paηm－馬達的機械效率，0.92由T=P·V·πηm／2π（3.1）有：Ｖ＝２π·T·ηm－１／P（3.2）＝２π×４.679×10-3×104／16×106×0.92＝19.972ml/r根據馬達排量的選取系列，選取排量為80ml/r。本設計中選用的馬達為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(xiàn)無級變速，雙向運轉。4.3.2選取液壓泵（3.3）—液壓馬達的容積效率0.92——故泵的排量（3.4）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(tǒng)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。4.3.3選取電動機(1)電動機選用的一般原則①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機械，應首先采用鼠籠型異步電動機。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。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(shù)在合理的范圍內等。④電動機功能應有適當?shù)膫溆萌萘?。通常對在變載荷作用下，長期穩(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。(2)選取電機：（3.5）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：Ｙ系列電動機是封閉風扇自冷式鼠籠式三相異步電動機。我國統(tǒng)一設計的取代系列的更新?lián)Q代產品。Ｙ系列電動機效率高、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）Ｙ系列電動機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[33]。4.3.4設計液壓系統(tǒng)圖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(tǒng)的原理圖，如圖4.3.1所示。圖4.３.1液壓系統(tǒng)原理圖5液壓裝置的結構設計[34]5.1濾油器5.1.1濾油器的功用和安裝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(tǒng)正常工作。(1)液壓傳動系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)計，液壓系統(tǒng)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。(2)過濾器在液壓系統(tǒng)中的安裝位置：①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。②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。③安裝在回油路上，在系統(tǒng)回油路上安裝過濾器是比較理想的。在系統(tǒng)油液流回油箱前，過濾器將外界浸入系統(tǒng)和系統(tǒng)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。回油路過濾器可采用高精度濾芯，最大允許壓差一般為0.35MPa。5.1.2選取濾油器本液壓系統(tǒng)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。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壓元件，有效地控制液壓系統(tǒng)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。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(tǒng)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。其主要的性能特點有：(1)過濾器直接安裝在系統(tǒng)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。(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。本液壓系統(tǒng)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的頂部，筒體部分浸于油箱內并設置旁通閥，擴散器等裝置[35]。5.2油箱和壓力表輔件5.2.1油箱(1)油箱的用途及選擇油箱在液壓系統(tǒng)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。本系統(tǒng)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。(2)油箱的構造與設計要點①油箱必須有足夠的容量，以保證系統(tǒng)工作時能保持一定的液位高度。此外，還要考慮到液壓系統(tǒng)回油到油箱不至溢出。②底部做成適當斜度，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。③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。④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。⑤GB766-85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?！?3)空氣濾清器在液壓系統(tǒng)中，凈化工作油液是相當重要的環(huán)節(jié)?？諝鉃V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(tǒng)的正常工作。此外，液壓系統(tǒng)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(xiàn)的空穴現(xiàn)象。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(tǒng)工作時由空氣中帶入油箱內的塵埃，又可以濾除加油過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[36]。5.2.2壓力表輔件主要包括壓力表及壓力表開關。(1)壓力表液壓系統(tǒng)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。一般機械設備液壓系統(tǒng)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(tǒng)壓力要高，即壓力表量程均為系統(tǒng)最高工作壓力的1.5倍左右。壓力表安裝在調整系統(tǒng)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(tǒng)壓力突變或壓力脈動而損壞壓力表。(2)壓力表開關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。5.3管接頭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。液壓系統(tǒng)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[37]。5.4閥集成塊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(tǒng)的工作可靠性。5.4.1閥集成塊的設計原則(1)選擇集成閥的個數(shù)，若集成閥的個數(shù)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。(2)在閥塊設計時，塊內的油路應盡量簡捷，盡量減少深孔、斜孔。(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。5.4.2閥集成塊的結構設計(1)液壓閥位置的確定在認真分析液壓系統(tǒng)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。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。(2)視圖及尺寸標注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。6電氣控制6.1電氣驅動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(xiàn)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(xiàn)。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[38]。6.2星－三角起動的控制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。星－三角形起動的優(yōu)點在于星形起動電流只是原來三角形接法的1/3，起動電流特性好、結構簡單、價格便宜[39]。6.3PLC控制系統(tǒng)設計6.3.1可編程控制器基本概念[20]~[27]可編程控制器(ProgrammableLogicController)簡稱PLC，最初是專門為取代繼電器控制線路，采用存儲程序指令完成順序控制而設計的，僅限于邏輯運算、計時、計數(shù)等順序控制功能，用于開關量控制，因此稱為可編程邏輯控制器[62][63]。國際電工委員會（IEC）在1985年的PLC標準草案第3稿中，對PLC作了如下定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程?！卑耸甏詠恚S著微電子技術、計算機技術、通信技術和集成電路的迅速發(fā)展，微電子技術和繼電器常規(guī)控制發(fā)生有機結合，使PLC技術日臻完善，功能不斷增強，成為以微電腦為核心的通用自動化控制裝置，在工業(yè)生產中獲得極其廣泛的應用，已成為工業(yè)自動化領域中最重要、應用最多的控制裝置，居工業(yè)生產自動化三大支柱的首位，其應用的深度和廣度成為衡量一個國家工業(yè)自動化程度高低的標志。當然，PLC在其他領域，例如在民用和家庭自動化設備中也有廣泛應用。6.3.2可編程控制器的特點1、可靠性高，抗干擾能力強工業(yè)生產一般對控制設備的可靠性提出很高的要求，應具有很強的抗干擾能力，能在惡劣的環(huán)境中可靠地工作，平均故障間隔時間高，故障修復時間短。傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時間繼電器，觸點接觸不良，容易出現(xiàn)故障。PLC用代替中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關的少量硬件元件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的十分之一以下，大大減少了因觸點接觸不良造成的故障。PLC使用了一系列硬件和軟件抗干擾措施：在硬件方面采取了屏蔽、濾波、電源調整與保護、隔離等措施；軟件方面則采取了定期故障檢測、信息保護和恢復、設置警戒時鐘、對程序及動態(tài)數(shù)據進行電池后備等措施，使其可靠性、抗干擾能力大大提高，已被廣大用戶公認為最可靠的工業(yè)控制設備之一。2、系統(tǒng)的設計、安裝、調試工作量少PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，使控制柜的設計、安裝、接線工作量大大減少。PLC梯形圖程序可以用順序控制設計法來設計，很有規(guī)律，容易掌握。對于復雜的控制系統(tǒng)，設計梯形圖的時間比設計繼電37器系統(tǒng)電路圖的時間要少得多。3、配套齊全，功能完善，適用性強現(xiàn)代PLC具有數(shù)字和模擬量輸入輸出、邏輯和算術運算、定時、計數(shù)、順序控制、功率驅動、通信、人機對話、自檢、記錄和顯示等功能，使設備控制水平大大提高。4、編程方法簡單易學PLC主要采用梯形圖編程，其電路符號和表達方式與繼電器電路原理圖相似，形象直觀，易學易懂，同時配有相應地指令，控制線路清晰，易于接受。當生產工藝發(fā)生變化或生產線設備更新時，PC硬設備無須改變，只變換程序即可滿足要求。5、硬件配套齊全，適應性強。PLC系統(tǒng)都采用的是模塊化結構，除基本單元外，還包括多種擴展單元和各種各樣的功能模塊，可以根據不同的工業(yè)控制要求而自由組合，實現(xiàn)靈活的控制。6、體積小，能耗低。PLC是專為工業(yè)應用而設計的專用計算機，結構緊密、堅固、體積小巧，可以將一般繼電器控制系統(tǒng)開關柜的體積縮小到原來的1/2到1/10。6.3.3PLC系統(tǒng)的組成PLC是一種以微處理器為核心的工業(yè)通用自動控制裝置，它的組成與一般的微型計算機基本相同，也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的。1、PLC的硬件系統(tǒng)PLC的硬件系統(tǒng)由基本單元、1/O擴展單元及外部設備組成。PLC的基本單元主要包括微處理器(CPU)、存儲器、輸入/輸出(FO)部件、電源部件和編程器。CPU是PLC的核心部件，在PLC控制系統(tǒng)中的作用類似于人體的神經中樞，整個PLC的工作過程都是在CPU的統(tǒng)一指揮和協(xié)調下進行。PLC常用的CPU有通用微處理器、單片機和位片式微處理器。通用微處理器常用的是8位機和16位機，如8080、8086、M6800、M68000、80826和80386等。單片機常用的有8031、8051和8096。位片式微處理器常用的有AMD2901、AMD2903等。PLC的存儲器有兩種，系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器。系統(tǒng)存儲器存放系統(tǒng)程序，用戶存儲器用來存放用戶編制的控制程序。常用的存儲器類型有CMOSRAM、EPROM和EEPROM。前者是一種可以進行讀寫操作的隨機存儲器，存放的用戶程序可方便地進行修改，后兩者是只讀存儲器，常用來保存系統(tǒng)程序和需要長久保存的用戶程序。生產現(xiàn)場的各類開關信號或傳感器信號需通過輸入單元進入PLc，而PLC的發(fā)出的各種控制執(zhí)行元件運動的各種信號必須經過輸出模塊。所以，輸入輸出部件實際上是CPU與現(xiàn)場輸入輸出設備之間的連接設備，起著PLC與被控對象間傳遞輸入輸出信息的作用。PLC具有多種1/0模塊，如數(shù)字量1/O模塊、模擬量110模塊、中斷控制模塊、高速計數(shù)模塊、通信接口模塊等等。FO模塊的類型、品種與規(guī)格越多，PLC系統(tǒng)的靈活性越好。I/O擴展單元用來擴展輸入、輸出點數(shù)，以適應不同控制系統(tǒng)的要求。外部設備主要是指生產廠家提供的外部存儲器、打印機和EPROM寫入器等。2.PLC的軟件系統(tǒng)PLC的軟件系統(tǒng)是指所使用的各種程序的集合，通?？煞譃橄到y(tǒng)程序和用戶程序兩大部分。系統(tǒng)程序是每一個PLC成品必須包括的部分，由生產廠家提供，用于控制PLC本身的運行。系統(tǒng)程序固化在EPROM中。用戶程序就是由用戶根據控制要求，用PLC的程序語言編制的應用程序，以實現(xiàn)所需的控制目的。6.3.4可編程控制器的應用目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)境保護及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為開關量邏輯控制、模擬量控制、運動控制、過程控制、數(shù)據處理、通信及聯(lián)網等幾大類。權威人士預計，21世紀，可編程控制器會有更大的發(fā)展，從技術上看，計算機技術的新成果會更多地應用于可編程控制器的設計及制造上，會有運算速度更快、存儲容量更大、智能更強的品種出現(xiàn)。從產品規(guī)模上看，會進一步向超小型及超大型方向發(fā)展。從產品的配套性上看，產品的品種會更豐富、規(guī)格更齊備。完美的人機界面、完備的通訊設備會更好地適應各種工業(yè)控制場合的需求。從市場上看，各國各自生產多品種產品的情況會隨著國際競爭的加劇而打破，會出現(xiàn)少數(shù)幾個品牌壟斷國際市場的局面，會出現(xiàn)通用的編程語言。這是有利于可編程技術的發(fā)展及可編程產品的普及的。從網絡的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其他工業(yè)控制計算機組網構成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術的發(fā)展方向。目前的計算機集散控制系統(tǒng)(DistrinutedControlSystem)中己有大量的可編程控制器應用。伴隨著計算機網絡的發(fā)展，可編程控制器作為自動化控制網絡或國際通用網絡的重要的組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領域發(fā)揮越來越大的作用。6.3.5控制系統(tǒng)設計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(shù)據的采集和控制信號的輸出，以及數(shù)據的處理等要求而進行設計的。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(tǒng)和系統(tǒng)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(tǒng)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(shù)量級。經過反復調試無誤后的PLC控制系統(tǒng)就可以裝運到現(xiàn)場進入實際系統(tǒng)運行。但在現(xiàn)場實際工作前，還必須首先對整個系統(tǒng)的接線和電源系統(tǒng)作仔細的檢查。在試運行的階段，系統(tǒng)的操作者還必須密切注視和觀察系統(tǒng)的運行狀況，以便及時發(fā)現(xiàn)問題，及時停機檢查。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，就一直保持現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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。因為在實際應用中，動作的間隔時間長，采用手動控制。用按鈕通過ＰＣ機對夾緊頭的每一個動作單獨進行控制。[48]設計ＰＣ的輸入／輸出端子輸入有控制按鈕和選擇開關及壓力繼電器，共有19點。PLC輸入、輸出配置見圖6.3.1圖6.3.1電氣控制圖設計總結從本次設計得出，在現(xiàn)代化生產實際中，機械、電氣、液壓技術一體化的設計，能夠更加有效的實現(xiàn)設計要求，得到最佳設計效果，使機械自動化技術代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手動操作，提高生產效率和控制的靈活性。通過三個多月的畢業(yè)設計，使我們充分的掌握了一般的設計方法和步驟，不僅是對所學知識的一個鞏固，也從中得到新的啟發(fā)和感受，同時也提高了自己運用理論知識解決實際問題的能力，而且比較系統(tǒng)的理解了液壓設計的整個過程。在整個設計過程中，我本著實事求是的原則，抱著科學、嚴謹?shù)膽B(tài)度，主要按照課本的步驟，到圖書館查閱資料，在網上搜索一些相關的資料和相關產品信息。這一次設計是大學四年來最系統(tǒng)、最完整的一次設計，也是最難的一次。在設計的時候不停的