全液压钻机液压系统设计与PLC控制【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交 流 401339828 或 11970985 目 录 第一章 引言 . 1 题分析及其对策 . 1 家制造业的 发展状况 . 1 出问题 . 1 析相关的问题及制定解决方案 . 1 课题主要设计内容与目标 . 2 第二章 全液压钻机的工作原理与基本构成 . 3 液压钻机自身的基本组成 . 3 液压钻机的工作原理 . 4 第三章 设计要求及工况分析 . 5 务及要求 . 5 始参数值 . 5 第四章 拟定液压系统原理图 . 6 定液压执行元件的类型 . 6 动和负载分析 . 6 压缸的选定 . 7 择液压基本回路 . 8 压回路 . 8 速回路 . 8 承油缸锁紧回路 . 8 买文档就送您 纸全套， Q 号交 流 401339828 或 11970985 走系统 . 8 压回路的合成 . 9 第五章 液压系统性能参数的确定 . 11 压泵的选用 . 11 动机的选用 . 11 压阀的选用 . 12 向阀的选择 . 12 向阀的选用 . 13 力阀的选择 . 13 量控制阀的选用 . 14 力表开关的选择 . 14 压油的选择 . 14 轴器的选择 . 15 箱的设计 . 16 箱的大致外形尺寸及有效容积的确定 . 16 油器的选择 . 17 气滤清器的选择 . 18 位计的选择 . 18 定油箱各板尺寸和附件安装位置 . 19 计液压机的油管 . 24 计确定钢管的管径 . 24 管的选择 . 25 买文档就送您 纸全套， Q 号交 流 401339828 或 11970985 第六章 液压系统性能的验算 . 27 压系统的压力验算 . 27 统的温升验算 . 27 压系统的效率的检查 . 28 第七章 液压钻机的 制系统的设计 . 30 特点及应用 . 30 液压钻机的 制系统的方案设计 . 30 压钻机的控制电路与 号选定 . 31 压钻机的控制电路设计 . 31 号选定 . 33 于液压 身控制程序的设计 . 34 个系统的基本设计 . 34 压钻机 运行程序、调试及监控 . 37 压钻机 程序运行 . 37 压钻机 统的动态调试工作 . 37 总 结 . 38 参考文献 . 39 致谢 . 40 买文档就送您 纸全套， Q 号交 流 401339828 或 11970985 摘要 随着社会的发展与人类生产的不断提高，越来越多的机械装备被运用到了生产领域。使得机械装备逐渐走进 大众视野，众所周知在这个知识爆炸的大时代，国与国之间的竞争归根到底是生产力的竞争，即生产力是当今竞争的核心。生产力的发展决定每一个企业甚至于国家的命运。伴随科学技术的进步越来越多的科学知识被不断运用到生产实践当中，液压系统由于其无与伦比的优越性也渐渐被用在众多领域。液压系统由于其稳定可靠及功率大等因素在机械设备的日常生产中的到了迅猛的发展。 生产效率是一个企业赖以生存的重要指标，一个企业的发展速度与其生产效率是密不可分的，由于工业化的发展许多的执动化设备运用到工业当中去代替传统的人工体力劳动。 统以其 可操作性强使用方便简单、安全可靠逐渐走进众多新兴领域，因此液压系统与制系统的结合使用在工程机械领域得到发展。 此次进行的毕业设计课题正是关于这个方面的紧跟社会生产力的步伐。课题为全液压钻机液压系统设计与 制，着重体现了 设计课题当中传动系统有液压系统统一进行控制，液压系统的差异直接影响到最后设计的成败与否，而控制系统则有 统进行全部操作，该部分直接决定了其在生产领买文档就送您 纸全套， Q 号交 流 401339828 或 11970985 域的市场，生产率也在自动化方面的得以体现。其基本设计参数为：钻杆一次推进行程为 600大推力 30大起拔力为 60钻头要求为：转速 10大转矩为 2000N。选择全液压钻机的液压系统设计与 制量布分为设计对象。 本课题着重是运用液压传动知识与 制系统方面的知识，体现了机械与液压传动知识以及电气控制的结合。在设计中需要完成以下几点：液压原理图设计、工作要求分析、工况分析、工艺参数的确定、全液压钻机的结构原理、液压元件的选择、性能的演算、动态性能的仿真、控制方案的选择、 型、 件电路设计、梯形图设计与仿真及其在液压试验台的验证等。由上述 的几点可知首先需要对全液压钻机的基本工作原理及其基本组成有一个基本的认识，在设计时要充分考虑在实际当中的工作情况。其次要分析每个机构的工作状况及受载情况。进而为我们下一步的液压系统的分析与设计奠定基础提供理论的依据。根据前面的分析结果来综合考虑液压元器件的选择，由元器件的确定去决定设计。最后由整体性能去确定 制系统的设计，根据已有的情况去设计控制方案，在已经确定方案的情况下去对控制系统的硬件进行设计如主电路设计与 号的确定。然后进行 制程序的开发与设计。最后我们需要对整体的设计进行理论上的 分析与验证。在所有设计均完成后我们要进行仿真实验以及液压试验台上的验证实验。 关键词 ： 工况分析；液压系统设计； 制系统设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交 流 401339828 或 11970985 of of of is to it is in of in is of is of s of to of of to of in to as in of in is an to of an of an is to of 文档就送您 纸全套， Q 号交 流 401339828 或 11970985 of to so of LC in of On is up of to LC LC in of a or of LC in of in of to 00 0 0 N, to 0r/000of LC of is is to LC of of In to in of 文档就送您 纸全套， Q 号交 流 401339828 或 11970985 of of of of of of of in to of a of to of us a of to of to of of 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第一章 引言 题分析及其对策 家制造业的发展状况 在现在工业的发展过程中，机械的加工方式越来越多，一个好的加工方式也许可以改变一种格局。而我们国家由于工业化进程不是特别完善，目前还处于大力发展的阶段。许多自动化设备需要在日常生产中得到应用。 出问题 在机械行业的加工中安全是重中之重的话题，而效率是企业赖以生存及发展的命门所在，而这两个方面在某些情况下看起来是矛盾的传统的钻机存在以下几点不足： 自动化程度不高，在生产中难以进行大批量的生产； 备的效率不高； 3自动化程度不高，占用大量的人工。 析相关的问题及制定解决方案 在以往我们的钻机的自动化程度不高，效率不高，体积大系统的抗干扰能力差。而且操作比较繁琐，增大了工人的工作量。所以在以后的社发展进程中机械相关设备与液压系统及 我们主要对钻机的液压传动系统以及控制系统的改进，去解决上面所提到的问题。通过使用先进的传动系统来节约动力。引进先进的控制系统去实现系统的自动化操作。下面对各部分提出改正方案： （ 1）传动系统 为了便于 改进日后的加工操作以及日常的工作要求，在完成整体的设计计算后对该传动系统进行整改和调整。 （ 2）控制系统 制系统可靠性能高，抗干扰能力强，维修简单操作性买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 强便于学习与应用而且价格低，使用方便，扩充灵活功能也非常完善。所以我们使用 课题主要设计内容与目标 我们通过对传统钻机的改进，重点是对传动系统与控制系统的设计。通过我们这个课题的设计克服钻机原来所具有的部分不足使其性能得以提高，并实现机械生产中的自动化。我们设计完成后需要满足以下要求： 1. 实现自动化可以连续的应用与工业生产，提高加工效率，改善产品加工质量 ; 2. 可以减少工作人员的工作量； 3. 设备适应性强，可以满足设计要求； 4. 经济成本低。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 第二章 全液压钻机的工作原理与基本构成 液压钻机自身的基本组成 首先从应该从系统仿真建模的方面，工程钻机分为四个主要部分：操作、机械、液压、动力这几个系统构成。它是一个整体，整体性能与各部分息息相关分。 以为钻机本身的使用环境在室内，环境温度的变化大，容易受到污染，所以使用柴油机。它检修方便、使用性 能可靠、成本低，满足工程钻机特点 。 它主要动作有回转器的回转、钻具的给进、钻具的夹紧等，所有的机器运动都靠液压传动来完成。由以上的要求，把它们连接在一起就构成工程钻机自己的液压系统。柴油机是通过泵把机械能使液压油为媒介，转化为液压能，传递给马达和给进油缸，从而实现整个过程。该钻机依据钻进的动作要求和工艺特点采用双泵系统，使用恒压变量泵和负载敏感泵各一个。 钻机本身的机械系统是做完钻机各个规定动作的首要执行者，大概包括： 履带行走装置： 整个钻机的支撑部分及基体，承担整个钻机 的全部质量及钻进过程中造成外载荷的反作用力，而且可以完成短距离的行走运动，搬迁简单，节约作业辅助的时间。 回转装置：在机器某个工作位置，让机身环绕中央回转轴旋转某个角度，从而使整机在不用移动的情况下就可以完成多角度施工 。 工作装置：它是钻机形成钻进运动的主要构成部分，常用的有回转器、机身、卸扣器、夹持器等。整个钻机的核心是工作装置， 它是钻机的执行机构。当钻机做钻进时，工作装置使得钻杆给进及旋转；当钻具起下时，除要驱动钻杆后退买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 和前进外，还应该实现机械可以拧卸钻杆。 该的操纵装置是系统对 执行元件控制、换向阀等机构的操作装置，通过管路连接将所有的执行元件集中于一个操作平台上，通过使用液压手柄实现对钻机的各种工作过程的控制。 液压钻机的工作原理 全液压钻机通过以钻头进行钻进工作的机械，各个部分的运动是通过液压缸本身伸缩来完成。变幅装置是由调角连接板、桅杆伸缩油缸等组成。水平面的位置和机身通过大臂改变油缸的伸缩来完成。当机身被固定在某一位置水平后， 可以通过改变托架摆动油缸的前伸与缩进来完成机身在水平面内的转动。 在工作时，通过先加载钻杆，再调整大臂油缸、使大臂调整油缸、托架摆动油缸，让机身变幅使之钻进到指定位置。操纵桅杆前伸与缩进油缸，使钻头靠近地面。给进油缸实现最大行程后，回转马达转动停止，把另外一根钻杆加载在夹杆装置上，继续使回转钻机，中间需要不断加载钻杆，直到使之钻进到设计的深度。 在实际进程中，因为材料的不同，给进机身与变幅装置在实际钻进循环中动作配合是不同的，根据现场具体情况来确定，上述情况只是基于理想的钻进过程。 总而言之，全液压钻机使用大臂油缸、桅杆伸缩油缸机身、大臂调整油缸具有三个确定自由度，它可以完成现实运动，然后通过履带马达来驱动，让钻进空间距离可以按水平 方向得到发展，从而实现多角度，多变幅的钻进要求。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 第三章 设计要求及工况分析 务及要求 根据给定的要求来进行分析设计，以明确系统数据，对它原来的方案去分析，拟定液压系统基本原理图。选择所需液压元件及进行液压系统性能的验算，最后做完工作图，拟写技术文件。 始参数值 从任务书中得到系统各液压缸的给定参数值，现给出几个主要的技术参数值，全液压钻机在进行钻孔工作中，钻杆的提升、推进、回转及钻杆可以斜向打孔的调整和定位等 工作全部由液压系统控制实现。 钻杆： 推进行程： 600大推 进力： 30最大拉力： 60转头：输出转速： 10100 r/大输出转矩： 2000纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 第四章 拟定液压系统原理图 液压系统课题最重要的是设计液压系统原理图。 其将影响到系统 的工作性能和设计方案的合理性、经济性。一般先依据工作重要部件的基本要求，确定液压执行元件所需类型，然后按照动作与性能要求，最后选择液压，再把回路整合成完整的液压系统。 定液压执行元件的类型 首先在选定液压系统原理图的时候， 必须按照主机所需基本要求去确定液压执行元件型。 动和负载分析 负载分析 机器在工作前，倾角由支撑缸，工作时最大推进力 30大拉力是 60 当钻杆没接触到钻物的时候，滑台以较大的负载速度和较小的负载力前进，当接触后，由于压力变大，但负载速度却减小。详细过程如下所示（图 （图 图 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 图 液压缸的选定 液压缸在工作的中，它的作用是调动回转头，钻杆的运动，根据它的工作性质， 首先来确定选择用工程系列液压缸，由于它最大距离需要 达到 600到安装时候的要 求，故初步选定为 0液压缸，该缸行程为600D 是 80d 为 55马达额定压力小于 14，缸也是为 14时， 该压力缸的最大推力为： F = 14106 (80/1000)2 - (55/1000)2 /4 =37.9 30 大拉力为： F = 1410802 /4 = 60 此液压缸达到要求，故选择 0液压缸。 2定位缸 的计算选择 定位缸在这个过程中，只是固定工作滑台，它主要的任务是能否实现钻杆区间内调节。由钻机的工作结构，让长度比 560即可，再根据安装形式，因此选液压缸，其行程为 600足其要求。 表 按工作压力选取 d/D 工作压力 /7.0 d/D 理可以确定夹紧缸为 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 择液压基本回路 压回路 液压系统在工作时，液压泵 必须向系统提供所需要压力的液压油，而且应做到节省能源，减少液压油液发热，还应当提升执行元件运动保障平稳性。溢流阀打开，同时会将液压泵的压力控制在溢流阀给定以下，确保系统不会由于压力太大被损坏，同时避免液压系统受损。 速回路 本滑台比较缓慢，压力与阻力相同而且工作中改变小，所以用进口节流调速回路。为了使速度负载特性好和低速平稳性，我们用调速阀调速，而且可以在推进缸中进油的时候再设置单向阀调速。如图所示： 承油缸锁紧回路 从工作中知道，马达与推进缸要让支撑缸能固定，所以支撑缸进 油口应该设置液控单向阀两个，以便锁紧回路形成，让支撑缸的保持平稳。 走系统 油路（取 5m/s）及行走马达的调节由于通过的最大流量都为 0s, 工作压力是 25于是管径： 130 11302 （ 4 管壁厚： 52 2 （ 4文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 压回路的合成 压油源部分由液压泵、回油过滤器、出口过滤器等组成 ,它的作用是给机构提供压力油。由于想到日常的情况工作情况 , 油箱设计改为封闭结构形式 ,油箱上装有油空气过滤器、油标、温表等。电机驱动使液压泵 5 工作 ,从而将机械能转变为液压能。过滤器是由于它工作特殊来进行设置的 ,由于在这么长时间的应用 ,有很多液压缸被拉伤的案例 ,因此对液压泵出口进行精密过滤是非常必要的。溢流阀即时系统的安全阀。 控制显示部分它由单向 调速阀、压力表等组成 ,它们掌握各个执行元件的压力和显示它的工作压力的功能。 当支撑缸伸处于缩状态时 ,它的执行元件不工作，在这个时候控制支撑缸活塞杆的伸出缩近的速度 ,从而的目的得以实现。压力表此时分别显示进给 缸拔起压力或进给压力 ,调速阀进一步调整液压马达的转速 ,使得控制钻杆的钻速 ,而压力表依次显示双马达出、进口的压力大小 ,进一步做到钻杆的转矩大小。 执行机构都在钻机的主体部分 ,如下所示 ,由液压马达和液压缸组成 ,液压缸用于支撑钻机的工作滑台 ,它的调节其角度 ,使其位于 0 90 (水平向上 ) 范围内的上升下 降。反过来推进缸向后退时 ,同时钻杆反向可以旋转 , 拔出来钻杆 。 由设计理念可知 ,该全液压钻机液压系统主要由控制系统、各执行机构等组成。根据它的要求，现在拟选液压系统： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 图 液压回路原理图买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 第五章 液压系统性能参数的确定 压泵的选用 由可知，钻孔油缸及行走油缸的压力都是 25大流量是 10s） ，因此可选某用一单泵来供油；因为压桩油缸的压力为25身最大为 （ 10s） ，所以用它为双泵 供油。 而由机械设计手册第四卷表 44 知钻孔油缸及行走油缸用泵 的参数如表 示： 表 泵的类型及参数值 型号 流量 （ L/ 压力 （ 排量（ ml/r） 泵 00 25 500 动机的选用 首先我们预设泵的总效率是 90%，既 为 电动机是用来驱动泵 （ 号）工作，其选用过程如下： 确定类型：选用三相异步电动机 Y 系列（ 电压为 380V。 功 率 的 确 定 ： 2 0 3 . 3 k 94101 . 8 5102536n （ 5速：选用转速是 1483r/机械设计手册第五卷表 10 知用 4。 它的参数如表 示： 表 电动机型号及参数值 型号 额定功率 （ 转速（ r/流(A) 效率（ %） 功 率 因 素（ 堵转电流 堵转 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 转矩 额定电流 额定转矩 20 1483 413 94 压阀的选用 是依据阀的工作压力来选择液压阀。这个系统的工作压力均是 25以要选择中、高压的液压阀 。 向阀的选择 单向阀 1：该阀应用在泵 1 的排油口管道上，是用于防止液压油回流。这个阀的工作压力大小为 35许通过的最大流量是 10s） ，由机械设计手册第五卷表 133 选用 参数如表 示 单向阀 2：该阀用在泵 1 的排油口管道上，是防止系统中液压油回流。这个阀的工作压力大小为 35许通过的最大流量是 410s，由机械设计手册第五卷表 133 选用 参数如表 示 单向顺序阀 3：该阀用在泵 1 的排油口管道上，是防止系统中液压油回流。这个阀的工作压力大小为 50许通过的最大流量是 410s，由机械设计手册第五卷表 133 选用 参数如表 示 选用的继电器为： 单向阀的型号 阀号 型号 公称通径 额定流量（ 10s） 额定压力（ 数量 1 0 5 1 2 2 5 1 3 5 5 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 向阀的选用 电磁换向阀 1：它的是用于实现供油进油方向的控制。此阀的压力大小为 25许通过的最大是 据 新版机械设计手册第四卷表 165 采用 02 3C 号。它的参数如表 示 电磁换向阀 2：它是用于实现油进油方向的控制。此阀的压力大小为 25许通过的最大流量是 据新版机械设计手册第四卷表 165 应选 02 3C 号。它的参数如表 示 表 换向阀的型号及参数值 阀号 型号 公称直径 （ 额定压力 （ 额定流量（ L/ 1 02 3C 6 00 2 02 3C 2 00 力阀的选择 减压阀 1：它应用在排油油路上，从而可以实现该工作油路的压力大小是25阀的工作压力大小是 25许通过的最大流量为 据新版机械 设计手册第四卷表 12 选用先导式 参数其参数如表 示 背压阀 2：用于泵 1 所在的排油油路上，而压力大小为 50阀的工作压力为 45许最大 据新版机械设计手册第四卷表 12 故选择先导式 号板式联接。其参数如表 示 液控顺序阀 3：用于钻孔油缸的油路上，用来改变压力大小。压力大小是 36许通过的最大 据新版机械设计手册第四卷表 12 可以采用先导式 号板式联接。其参数如表 示 表 溢流阀的型号及参数值 阀号 型号 公称直径 （ 最大流量 （ L/ 调压范围 （ 1 0 250 0 220 0 0 500 0文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 量控制阀的选用 调速阀 1：用在压桩油缸的油路上，因为相互配合使用可以完成同步运动。它的工作压力是 25许的最大 据 机械设计手册第五卷表 99 可以采用 号。它的参数值如表 7 所示 单向调速阀 2：用在钻孔油缸的油路上，因为配合使用而完成多个同步运动。它的工作压力是 25许最大是 据机械设计手册第五卷表 99 可以采用 号。它的参数值如表 示 表 调速阀的型号及参数值 阀号 型号 公称直径（ 最大流量（ L/ 工作压力 数量 1 6 160 2 6 200 0