100吨砂轮液压机电液控制系统设计【说明书+CAD】
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毕业设计 文献综述 院（系）名称 工学院机械系 专业名称 机械设计制造及其自动化 学生姓名 侯志勇 指导教师 李长诗 2012 年 03 月 10 日 黄河科技学院毕业设计 (文献综述 ) 第 1 页 砂轮液压机电液控制系统 摘要 ：本文介绍了 砂轮液压机的发展、发展趋势、砂轮液压机液压系统原理、液压控制阀的选择、常见故障及 述。 通过这些对 砂轮液压机系统 有一个大致的了解，为设计做 好准备。 关键词 ： 液压系统、 控制阀、 言 液压机由主机及控制机构两大部分组成。液压机主机部分包括液压缸、横梁、立柱及充液装置等。动力机构由油箱、高压泵、控制系统、电动机、压力阀、方向阀等组成。液压机采用 制系统，通过泵和油缸及各种液压阀实现能量的转换，调节和输送，完成各种工艺动作的循环。 该系列液压机具有独立的动力机构和电气系统，并采用按钮集中控制，可实现手动和自动两种操作方式。 液压机是利用液体来传递压力的液压设备。液体在密闭的容器中传递压力时是遵循帕斯卡定律。 液压机的液压传动系统由动力机构、控制机构、执行机构、辅助机构 和工作介质组成。本机器采用三梁四柱结构形式，机身由工作台、滑块、上横梁、立柱、锁母和调节螺母等组成。四柱式结构为液压机最常见的结构形式之一。四柱式结构最显著的特点是工作空间宽敞、便于四面观察和接近模具。整机结构简单，工艺性较好，但立柱需要大型圆钢或锻件。液压机在一定的机械、电子系统内，依靠液体介质的静压力，完成能量的积压、传递、放大，实现机械功能的轻巧化、科学化、最大化。液压机械具有重量轻、功率大、结构简单、布局灵活、控制方便等特点，速度、扭矩、功率均可做无级调节，能迅速换向和变速，调速范围宽，快速性能好， 工作平稳、噪音小 . 适用于金属材料压制工艺 ,如冲压、弯曲、翻边、薄板拉伸等。也可从事于校正、压装、砂轮成型、冷热挤压金属等同样适应于非金属材料，如塑料、玻璃钢、粉末冶金、绝缘材料等压制成型，以及有关压制方面的新工艺、新技术的试验研究等。已经广泛应用到医疗、科技、军事、工业、自动化生产、运输、矿山、建筑、航空等领域。 黄河科技学院毕业设计 (文献综述 ) 第 2 页 液压机是制品成型生产中应用最广的设备之一，自 19 世纪问世以来发展很快，液压机在工作中的广泛适应性，使其在国民经济各部门获得了广泛的应用。由于液压机的液压系统和整机结构方面， 已经比较成熟，目前国内外液压机的发展不仅体现在控制系统方面，也主要表现在高速化、高效化、低能耗；机电液一体化，以充分合理利用机械和电子的先进技术促进整个液压系统的完善；自动化、智能化，实现对系统的自动诊断和调整，具有故障预处理功能；液压元件集成化、标准化，以有效防止泄露和污染等四个方面。 近年来在集成块基础上发展起来的新型液压元件组成的回路也有其独特的优点，它不需要另外的连接件其结构更为紧凑，体积也相对更小，重量也更轻无需管件连接，从而消除了因油管、接头引起的泄漏、振动和噪声。逻辑插装阀具有体积小、重量轻、 密封性能好、功率损失小、动作速度快、易于集成的特点，从 70 年代初期开始出现，至今已得到了很快的发展。我国从 1970 年开始对这种阀进行研究和生产，并已将其广泛的应用于冶金、锻压等设备上，显示了很大的优越性。 (1)高速化，高效化，低能耗。提高液压机的工作效率，降低生产成本。 (2)机电液一体化。充分合理利用机械和电子方面的先进技术促进整个液压系统的完善。 (3)自动化、智能化。微电子技术的高速发展为液压机的自动化和智能化提供了充分的条件。自动化不仅仅体现的在加工，应能够实现对 系统的自动诊断和调整，具有故障预处理的功能。 (4)液压元件集成化，标准化。集成的液压系统减少了管路连接，有效地防止泄漏和污染。标准化的元件为机器的维修带来方便。 黄河科技学院毕业设计 (文献综述 ) 第 3 页 3 1 自动补油的保压回路设计 考虑到设计要求，保压时间要达到 5s，压力稳定性好。若采用液压单向阀回路保压时间长，压力稳定性高，设计中利用换向阀中位机能保压，设计了自动补油回路，且保压时间由电气元件时间继电器控制，在 0可调整。此回路完全适合于保压性能较高的高压系统，如液压机等。 自动补油 的保压回路系统图的工作原理： 按下起动按纽，电磁铁 1电，换向阀 6 接入回路时，液压缸上腔成为压力腔，在压力到达预定上限值时压力继电器 11 发出信号，使换向阀切换成中位；这时液压泵卸荷，液压缸由换向阀 M 型中位机能保压。当液压缸上腔压力下降到预定下限值时，压力继电器又发出信号，使换向阀右位接人回路，这时液压泵给液压缸上腔补油，使其压力回升。回程时电磁阀 2电，换向阀左位接人回路，活塞快速向上退回。 黄河科技学院毕业设计 (文献综述 ) 第 4 页 3 2 释压回路设计 ： 释压回路的功用在于使高压大容量液压缸中储存 的能量缓缓的释放，以免她突然释放时产生很大的液压冲击。一般液压缸直径大于 25力高于 7，其油腔在排油前就先须释压。 根据设计很实际的生产需要，选择用节流阀的释压回路。其工作原理：按下起动按钮，换向阀 6 的右位接通，液压泵输出的油经过换向阀 6 的右位流到液压缸的上腔。同时液压油的压力影响压力继电器。当压力达到一定压力时，压力继电器发出信号，使换向阀 5 回到中位，电磁换向阀 10 接通。液压缸上腔的高压油在换向阀 5 处于中位（液压泵卸荷）时通过节流阀 9、换向阀 10 回到油箱，释压快慢由节流阀调节。当此腔压力降至 压力继电器的调定压力时，换向阀 6 切换至左位，液控单向阀 14 打开，使液压缸上腔的油通过该阀排到液压缸顶部的副油箱 13 中去。使用这种释压回路无法在释压前保压，释压前有保压要求时的换向阀也可用 M 型，并且配有其它的元件。 机器在工作的时候，如果出现机器被以外的杂物或工件卡死，这是泵工作的时候，输出的压力油随着工作的时间而增大，而无法使液压油到达液压缸中，为了保护液压泵及液压元件的安全，在泵出油处加一个直动式溢流阀 3，起安全阀的作用，当泵的压力达到溢流阀的导通压力时，溢流阀打开，液压油流回油箱。起到保护作用。在液压系 统中，一般都用溢流阀接在液压泵附近，同时也可以增加液压系统的稳定性。使零件的加工精度增高。 3. 3 液压缸工作循环 （ 1）快速下行。按下起动按钮，电磁铁 1电，这时的油路为： 液压缸上腔的供油的油路 变量泵 1 换向阀 6 右位 节流阀 8 压力继电器 11 液压缸 15 液压缸下腔的回油路 液压缸下腔 15 液控单向阀 7 换向阀 6 右位 电磁阀 5 背压阀 4 油箱 油路分析： 变量泵 1 的液压油经过换向阀 6 的右位，液压油分两条油路：一条油路通过夜控单向阀 7 流经继电器 11，另一条路直接流向液压缸的上腔和压力表。使 液压缸的上腔加压。液压缸 15 下腔通过液控单向阀 7 经过换向阀 6 的右位流经背压阀，再流到油箱。因为这是背压阀产生的背压使接副油箱旁边的液控单向阀 14 打开，使副 黄河科技学院毕业设计 (文献综述 ) 第 5 页 油箱 13 的液压油经过副油箱旁边的液控单向阀 14 给液压缸 15 上腔补油。使液压缸快速下行，另外背压阀 接在系统回油路上，造成一定的回油阻力，以改善执行元件的运动平稳性。 （ 2） 保压时的油路情况： 油路分析：当上腔快速下降到一定的时候，压力继电器 11 发出信号，使换向阀 6的电磁铁 1电，换向阀回到中位，利用变量泵的柱塞孔从吸油状态过渡到排油状态，其容积的 变化是由大变小，而在由增大到缩小的变化过程中，必有容积变化率为零的一瞬间，这就是柱塞孔运动到自身的中心线与死点所在的面重合的这一瞬间，这时柱塞孔的进出油口在配油盘上所在的位置，称为死点位置。柱塞在这个位置时，既不吸油，也不排油，而是由吸转为排的过渡状态。液压系统保压。而液压泵 1 在中位时，直接通过背压阀直接回到油箱。 （ 3） 回程时的油路情况： 液压缸下腔的供油的油路： 变量泵 1 换向阀 6 左位 液控单向阀 7 液压油箱 15 的下腔 液压缸上腔的回油油路： 液压腔的上腔 液控单向阀 14 副油箱 13 液压腔的上腔 节流阀 8 换向阀 6 左位 电磁阀 5 背压阀 4 油箱 油路分析： 当保压到一定时候，压力继电器发出信号，使换向阀 6 的电磁铁 2向阀接到左位，变量泵 1 的液压油通过换向阀旁边的液控单向阀流到液压缸的下腔，而同时液压缸上腔的液压油通过节流阀 9（电磁铁 6通），上腔油通过换向阀10 接到油箱，实现释压，另外一部分油通过主油路的节流阀流到换向阀 6，再通过电磁阀 5，背压阀 4 流回油箱。 液压控制阀主要由 先导式溢流阀 、 节流阀 、 单向阀 、 电磁换向阀 、 顺序阀 、 背压阀等元件组成。 先导式溢流阀具有压力高、调压性能平稳、最低调节压力低和调压范围大等特点。节流阀是双单向叠加式节流阀，用来控制两个工作油口的主流量或先导油流量。 S 型单 黄河科技学院毕业设计 (文献综述 ) 第 6 页 向阀 为锥阀式结构，压力损失小。主要用于做背压阀和旁路阀用。电磁换向阀配有强吸力、高性能的湿式电磁铁，具有高压、大流量、压力损失低等特点。 顺序阀 利用油路本身压力来控制液压缸或马达的先后动作顺序，以实现油路系统的自动控制。改变控制油和泄露油的连接方法，该阀还可以作为卸荷阀和背压阀（平衡阀）使用。 背压阀 可使背压随载荷变化而变化，载荷增大，背压自动降低，载荷减小则 背压增加，使运动平稳性好，提高系统效率。 统没有压力或压力不足 是相反，则调整电机的转向。 圈是否损坏；位置是否错误。若是坏的，则更换电磁铁的插头或线圈。 检查插件是否灵活，“ O”型圈是否损坏。若有卡死现象，则将阀芯取出看阀块内部有无杂质并将其清理干净，同时注意阀芯端面中间的一个小阻尼孔是否阻塞，若被阻塞，用小 针将其穿通，清洗干净后放回，再将调压阀和电磁阀原样装回。 无噪音。 缸不泄压 不能回程，如果可以回程，泄压泄不掉：调节手柄调的太低，应顺时针拧到适当压力。 滑块不回程，卡阀。 头是否松动；线圈是否损坏。若是坏的，则更换电磁铁的插头或线圈。 般 23 缸不保压 黄河科技学院毕业设计 (文献综述 ) 第 7 页 O”型圈是否损坏，密封线是否损坏，有无异物卡住。 述 在本次设计中控制部分用可编程控制器，即 于可编程控制器的定义， 1980年， 可编程控制器定义为：“可编程控制器是一种带有指令存储器，数字的或模拟输入 /输出接口，以位运算为主，能完成逻辑、顺序、定时、计数和算术运算等功能，用于控制机器或生产 过程的自动控制装置。”从定义可知， 是一种计算机，它有着与通用计算机相类似的结构，即由中央处理器（ 存储器（ 输入 / 输出（ I/O）接口及电源组成的。只不过它比一般的通用计算机具有更强的与工业过程相连的接口和更直接的适应控制要求的编程语言。 参考文献 1.液压传动与控制手册 编 . 上海科学技术出版社 ,2006. 2.机电一体化系统设计 2007. 3.机电控制技术及应用 编 2005.
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