本文设计的液压缸和电控系统.doc
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1、山东科技大学泰山科技学院毕业论文摘 要本毕业设计的课题来源于现场工程实际,主要任务是在现场实习调研的基础上拟定出整个疏煤系统的设计方案,设计出液压系统、电控系统及各组成部分,并选择液压元件及电控元件,最终完成整个系统的设计。本文设计的液压疏煤系统主要包括两大部分:液压系统和电控系统。其中液压部分是由液压系统控制八个液压缸伸缩,液压缸带动埋在煤中的几字棍运动,进而实现煤仓的疏煤。电控部分采用当今比较先进的PLC可编程控制器控制:对电动机的启闭、加热器的开关、电磁换向阀的换向、液压系统的卸荷等实现了手动与自动控制。本文设计的液压缸和电控系统是本次设计的专题部分。本文设计的液压缸采用活塞缸连杆传动方
2、案;活塞采用组合式活塞;前端盖为法兰联接;后端盖采用焊接结构;活塞与连杆用螺母固定。本文设计的电控系统,采用当今比较先进的PLC可编程控制器作为主要控制元件,压力继电器作为PLC的一个输入端。这样系统可以根据液压油压强的变换来控制液压缸的伸缩,不仅实现了每个液压缸均可独立自动连续运行,还可实现每两个液压缸自动连续运行和手动控制。此外,还对系统中的各类液压元件和电控元件进行了相关计算,选出合适的型号,并对电控操作台作了初步设计。 关键词:疏煤系统;液压系统;电控系统. AbstractThe design of the graduate engineering topics from the s
3、cene, the main task is to research internship at the scene on the basis of drawing up the dredging of coal system design, design a hydraulic system, electronic control systems and components and hydraulic choice Components and electronic control components, the final completion of the entire system
4、design. In this paper, the design of the hydraulic dredging coal system, including the two main parts: the hydraulic system and electronic control system. Which is part of the hydraulic control system of hydraulic telescopic eight hydraulic cylinders, hydraulic cylinders buried in the coal driven in
5、 a few words stick movement, leading to the reduced coal bunker coal. Electronic parts used in todays more advanced PLC control: on the hoist motor, heater switch, the change to the electromagnetic valve, the hydraulic system of unloading, and so achieve the manual and automatic control. In this pap
6、er, the design of the hydraulic cylinders and electric control system of this design is part of the topic. In this paper, the design of a hydraulic cylinder piston-cylinder - link transmission programmer; Detroit Pistons used modular; front cover for the flange connection; cover after a welded struc
7、ture; Pistons and the fixed link with nuts. The design of the cylinder, piston rod, cover, and other important parts of the structure and mechanical calculations. In this paper, the design of the electric control system, using todays more advanced PLC programmable logic controller as the main contro
8、l devices, pressure relay as a PLC input. This system can transform the hydraulic oil-hydraulic cylinders to control the expansion, not only to achieve the independence of each cylinder can be automatically continuous operation, but also to achieve every two hydraulic cylinder automatic and manual c
9、ontrol of continuous operation. In addition, the system in all types of hydraulic components and electronic control components of the relevant terms, elect a suitable model, and electronic control console made a preliminary design. Key words: reduced coal system; hydraulic cylinder; electronic contr
10、ol system.III目 录摘 要IABSTRACTII绪 论41 液压疏煤系统的设计51.1 工作原理51.2 系统设计要求及技术参数61.3 系统的其他要求61.4 总体规则62 液压缸的设计102.1 液压缸的设计依据和设计原则102.2 设计步骤112.3 液压缸基本参数的确定112.4 其它结构的设计213 动力元件的选择与速度效验243.1 液压泵的选择243.2 校核液压缸的伸缩速度263.3 确定工作循环系统各参数274 控制元件的选择324.1 换向阀的选择344.2 单向阀的选择344.3 溢流阀的选择344.4 滤油器的选择354.5 压力表开关的选择354.6 压力
11、继电器的选择364.7 电动机的选择375 辅助元件的选择395.1 油箱的选择395.2 油管的选择405.3 管接头的选择415.4 加热器的选择416 系统性能验算447 电控系统的设计477.1 电控系统图拟定477.2 PLC程序的编写477.3 电控元件的选择548 液压传动系统的安装和使用618.1 液压元件的安装总要求618.2 管路的安装与清洗618.3 压力试验618.4 调整和试运转629 液压系统的维护6310 小 结64参考文献66致 谢67绪 论本次设计的题目是电厂煤仓疏煤装置系统的设计,该系统主要是用来完成积煤的疏通工作。目前在电厂、矿山煤仓中也发生过积煤大面积突
12、然冒落而导致人员伤亡的事故。究其原因,一方面在于环境的不安因素、人的不安全行为、管理上的漏洞,另一方面是设施不健全。因此从设施上确保安全,应采用机械疏松煤仓中的积煤减少事故发生已成为急待解决的问题,而液压自动疏煤系统该系统的出现使这一问题的解决成为可能,对此加以分析、研究具有重大意义。本设计主要包括两大部分:液压系统和电控系统。液压部分是由液压系统控制八个液压缸伸缩,液压缸带动埋在煤中的蒺藜棍运动,从而实现煤仓的疏煤。电控部分采用PLC可编程控制器控制:对电动机的启闭、加热器的开关、电磁换向阀的换向、液压系统的卸荷等实现了手动与自动控制。随着工业化的发展的提高,以及对人员工作环境安全性的要求提
13、高,疏煤装置系统在国内外日益广泛应用,对提高生产效率,降低生产成本,保障人员安全起着至关重要的作用。 1 液压疏煤系统的设计1.1 工作原理本系统可分为自动运行和手动控制运行。当自动运行时工作原理如下:当1号液压缸单独工作时,人工启动一号缸启动按钮SB1向PLC发出启动控制指令X1。此时如果压力继电器提供给PLC的信号X9为高电平(即液压泵启动系统压力超过压力继电器调定压力),则PLC控制输出线圈Y1通电从而控制一号缸的三位四通电磁换向阀左侧电磁换向阀1通电,液压油液经换向阀进入液压缸有杆腔,千斤顶缩回。当缩至终点时压力升高,当压力超过压力继电器预调定压力时,继电器向PLC的输出信号X9变为高
14、电平。PLC接收到信号X9的上升沿便控制一号缸换向阀的左侧电磁换向阀1断电,右侧电磁换向阀2通电,液压油进入无杆腔,千斤顶伸出。伸至终点后,压力继电器又发出高电平信号X9给PLC,PLC控制电磁换向阀2断电,电磁阀1通电液压缸又自动回缩。这样通过PLC控制,一号液压缸就能自动运行。同理,当28号液压缸单独作用时,控制过程与1号液压缸控制过程类似。当1号、2号液压缸共同作用时,人工同时启动1号2号缸启动按钮SB1、SB2,同时向PLC发出启动指令X1、X2,则PLC同时控制电磁换向阀1、3同时通电,液压油同时进入1号、2号液压缸有杆腔。1号、2号液压缸同时缩回,缩至终点是压力升高,压力继电器向P
15、LC发出信号X9,PLC控制电磁换向阀1、3同时断电,电磁阀2、4通电液压油进入无杆腔,1号、2号千斤顶同时伸出,伸至终点时,压力升高,压力继电器再向PLC发出信号X9,PLC控制电磁换向阀2、4断电,电磁阀1、3通电,1、2号液压缸又自动回缩。这样在PLC的控制下1、2号两缸就能同时伸缩自动运行。同理,当3号、4号、5号、6号、7号、8号液压缸分别两两同时作用时,其控制过程与1号、2号液压缸共同作用时的控制过程类似。当人工启动泻荷按钮SB0时,PLC就接到卸荷指令 X0,于是控制卸荷电磁阀YA0接通,卸荷回路打开就实现系统卸荷。由于卸荷回路只受X0控制,所以系统可以随时实现卸荷,即急停。1.
16、2 设计原始参数本设计要求液压系统完成煤的疏松工作,其系统设计原始参数见表 1.1表1.1 系统设计参数参数名称代号数值拉力/NFe2105推力/NFt3105缸体行程/mmS630伸出时间/mint12缩回时间/mint221.3 系统的其他要求(1)液压缸的伸出、回缩速度不能太快。(2)各元件的动作要安全、平稳、可靠、换向精度高。1.4 总体规则(1)确定液压执行元件根据系统要求,液压执行可采用如下方案,其优缺点如下表(见表1.2)。根据上表中的优缺点比较,最终选择第二种方案为液压执行元件,即为活塞缸连杆传动。(2)明确载荷明确液压缸的工作载荷,如表1.2所列各项技术参数中当液压缸缩回时,
17、液压缸有最大拉力Fe=2105N,当液压缸外伸时,液压缸有最大推力Ft=3105N。 表1.2 不同种类液压缸优缺点常用方案优点缺点复合增速缸1.整体结构紧凑,构件少2.无需动梁闭合量调节机构1.结构复杂,制造难度大2.要设计充液阀,泵的流量大,系统复杂3速度低效率低活塞缸连杆传动1.在行程的近末端将液压缸的出力放大,缸径可以很小2.空行程速度高效率高3泵的流量小,液压系统简单1.连杆构件多,尺寸链多2.需要动梁闭合量调节机构,结构复杂不等径双出杆活塞缸一个装于螺杆后端直接推动螺杆,结构紧凑影响螺杆旋转机构的布置,结构复杂,体积大等径双出杆活塞缸两个活塞杆置于螺杆两端,同时作为注射座的承重、导
18、向件,免用导轨活塞杆粗、长、费材料,操作位置对操作稍有影响(3)绘制系统工况图 F/N3 2t/min 36图1.1 系统工况图(4)确定系统工作压力本系统属于小型工程机械,充分考虑系统所需流量、系统效率和性能、工作可靠性、工艺性和经济性等因素后,参照液压技术手册表 37-2选择液压系统的工作压力为16MPa。(5)草拟液压系统原理图1)液压系统图拟定,如图1.2图 1.2 液压系统原理图2)系统工作循环图表 当液压缸1单独作用时,工作循环如下表1.3:表 1.3 单缸作用工作循环表动作名称 发讯元件电磁铁电动机手动自动12345678D1D2回缩+外伸+当液压缸1、2共同作用时,工作循环如表
19、1.4:表1.4 双缸作用工作循环表动作名称发讯元件电磁铁电动机手动自动12345678D1D2回缩+外伸+注:1.当液压缸28号单独作用时,工作循环表与当液压缸1单独作用时类似。即几号液压缸工作则与其对应的电磁铁既通电,其余电磁铁则处于断电状态。2、当液压缸38号共同作用时,其工作循环与表4,1号和2号液压缸共同作用时的情况类似。即那两个缸共同作用,则与其对应的电磁铁既共同通电,其余电磁铁则处于断电状态。3、该系统虽然有两台电动机,但通常情况下只有一台电动机工作,另一台为备用电动机。2 液压缸的设计2.1 液压缸的设计依据和设计原则液压缸是液压传动的执行元件,它与主机和主机上的机构有着直接的
20、联系,对于不同的机种机构,液压缸具有不同的用途和工作要求。因此,在设计前要作好调查研究,备齐必要的原始资料和设计依据,如表2.1所示:表2.1 液压缸原始资料参数名称代号数值拉力/NFe2105推力/NFt3105缸体行程/mmS630伸出时间/min t13缩回时间/min t23工作压力/ MPa P16液压缸设计的一般原则:1) 保证液压缸往复运动的速度、行程和液压缸推力;2) 保证液压缸每个零件有足够的强度、刚度和耐久性;3) 在合理选择液压泵供油压力和流量的条件下,尽量减小液压缸的尺寸;4) 活塞杆工作时最好承受拉力,以免产生纵向弯曲;5) 液压缸尽量避免承受侧向载荷;6) 液压缸的
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