机械毕业设计（论文）-城市垃圾压榨机液压系统设计（全套图纸）

摘 要本次设计是围绕节能、环保热点来展开研究，设计了由PLC系统控制，液压系统来完成动作的垃圾压榨机。 本次课题选用液压传动来作为其动作装置，具有传统的液压传动的优势，如稳定性好，传动效率高。同时，也在系统中加入了监测压力表等设备，更好的保证了系统能稳定的运行，同时也为维修提供了方便。在设计过程中，通过要求的压力及流量等，选择了当今标准液压器件，以保证一旦设备出现故障，以便更换器件，保证工作连续性。由于此次设计的垃圾压榨机工作环境比较差，需要的适应性强，可靠性高，抗干扰能力强的控制系统，所以本次课题的控制系统采用的是C20P系列PLC。C20P输入输出继电器点数为20点其中输入继电器12点，输出继电器为8点。其中3个输入点由行程开关控制，来保证动作位置。急停，启动，停止各一个输入点，还有一个压力继电器来控制快进转工进的动作过程。输出继电器用来控制电磁阀的电磁铁。关键字：液压系统 垃圾处理 压榨机 PLC 全套图纸，加153893706ABSTRACTThis issue is a focus on energy saving, environmental protection and hot spots to expand the research, design by the PLC control system, hydraulic system to complete the movement of waste crushing machines. The topic chosen as the action of hydraulic transmission equipment, hydraulic transmission with traditional advantages, such as good stability, transmission and high efficiency. , It is also added to the system of monitoring pressure gauges and other equipment, and better able to guarantee a stable operation of the system, and also for the maintenance of convenience. In the design process, by the required pressure and feed speed, etc., choose the standard of todays hydraulic components to ensure that once the equipment failurer to replace the device, to ensure continuity. As the current design of garbage squeezing machine working environment is poor, the conditions of adaptability, high reliability and strong anti-interference ability of control system are needed, so this issue of the control system is the C20P series PLC. C20P input and output relay points for 20 points including 12-point type relay, the output relay for 8 points， in which three input points from the trip switch control, to ensure that action here. Emergency stop, start, stop each one input point, there is a pressure relay to control the fast-forward the process of changing jobs into the action. Output relay used to control the solenoid valve solenoid. Key word：Hydraulic systems PLC Compressors Waste目 录第一章.绪论11.1垃圾处理市场分析11.2.国内外垃圾处理现状11.3垃圾压榨机简介2第二章.液压系统的设计52.1压榨机的基本结构设计52.2垃圾压榨机液压系统设计52.3液压系统主要元件作用及型号选择62.4.液压系统原理动作7第三章.控制系统的设计113.1 PLC结构及简介113.2 PLC的型号选择与接口连接极其动作123.3下面是具体的指令语句表及解释15第四章.液压系统型号选择与安全性校验174.1液压缸的参数计算174.2泵的参数计算18谢 辞19参考文献21大连交通大学2010届本科生毕业设计（论文）第一章.绪论垃圾是人类日常生活和生产中产生的固体废弃物，由于排出量大，成分复杂多样，给处理和利用带来困难，如不能及时处理或处理不当，就会污染环境，影响环境卫生。垃圾处理就是要把垃圾迅速清除，并进行无害化处理，最后加以合理的利用。当今广泛应用的垃圾处理方法是卫生填埋、高温堆肥和焚烧。垃圾处理的目的是无害化、资源化和减量化。1.1垃圾处理市场分析在城市化进程中，垃圾作为城市代谢的产物曾经是城市发展的负担，世界上许多城市均有过垃圾围城的局面。而如今，垃圾被认为是最具开发潜力的、永不枯竭的“城市矿藏”，是“放错地方的资源”。这既是对垃圾认识的深入和深化，也是城市发展的必然要求。中国垃圾处理行业起步晚，但通过近年来的发展，我国垃圾处理产业初具规模，垃圾处理市场容量有了显著增加，市场渗透率迅速提高，进入环卫行业的企业数量也在迅猛增加。现在我国的垃圾处理市场已经从导入期进入到成长期，并正向成熟期迈进。2007年1-11月，我国废弃资源和废旧材料回收加工行业累计实现工业总产值61,149,109千元，比上年同期增长了58.75%；累计实现产品销售收入59,540,739千元，比上年同期增长了53.58%；累计实现利润总额1,614,130千元，比上年同期增长了51.17%。2008年1-8月，我国废弃资源和废旧材料回收加工行业实现累计工业总产值64,530,292千元，比上年同期增长了57.42%；实现累计产品销售收入62,446,110千元，比上年同期增长了54.54%；实现累计利润总额2,100,576千元，比上年同期增长了81.14%。随着环境问题逐渐被重视，节能、环保成为各国的发展主题，已经开始为垃圾处理提供产业发展的机会。全世界垃圾年均增长速度为8.42%，而中国垃圾增长率达到10%以上。全世界每年产生4.9亿吨垃圾，仅中国每年就产生近1.5亿吨城市垃圾。中国城市生活垃圾累积堆存量已达70亿吨。在如此巨大的垃圾压力下，有理由相信，垃圾处理产业会成为未来国内的明星产业。1.2.国内外垃圾处理现状国内外城市垃圾处理概况目前国内外广泛采用的城市生活垃圾处理方式主要有卫生填埋、高温堆肥和焚烧等，这三种主要垃圾处理方式的比例，因地理环境；垃圾成份、经济发展水平等因素不同而有所区别。由于城市垃圾成份复杂，并受经济发展水平、能够结构、自然条件及传统习惯等因素的影响，所以国外对城市垃圾的处理一般是随国情而不同，往往一个国家中各地区也采用不同的处理方式，很难有统一的模。但最终都是以无害化、资源化、减量化为处理目标。从应用技术看，国外主要在填埋、焚烧、堆肥、综合利用等方式，机械化程度较高，且形成系统及成套设备。从国外多种处理方式的情况看，有以下趋势：（1）工业发达国家由于能源、土地资源日益紧张，焚烧处理比例逐渐增多；（2）填埋法作为垃圾的最终处置手段一直占有较大比例；（3）农业型的发展中国家大多数以堆肥为主；（4）其它一些新技术，如热解法、填海、堆山造景等技术，正不断取得进展。随着城市建设的发展和人民生活水平的提高,垃圾楼的缺陷日渐显露，其主要原因为：1、存入垃圾箱的垃圾基本上处于敞开状，臭味四散，造成环境污染。2、垃圾体积较小，且无压缩功能，储存量受限。3、清运次数多，增加垃圾清运成本。4、垃圾楼占地面积大5、基建成本高。 政环卫部门改变目前的垃圾收集方式，特引进国外成熟技术在国内生产制造一系列密闭式垃圾压缩储存设备，该设备集“密闭、除臭、压缩、储存”于一体，实现了整洁、美观、安全、高效、环保，体现了当今环保新时尚、新理念，提高了社区的整体形象及品味，进而提高了社会成员的环保意识。1.3垃圾压榨机简介一、结构特点：1、双层密闭结构：内层为不锈钢储存桶体，完全抗腐蚀；外层采用喷塑壳体,坚固耐用。2、容积变化呈轴向线性变化，容积选择自如。二、功能与优点：1、具有破碎、压缩增容功能、减少垃圾清运次数，可直接降低清运费用。2、自动消毒除臭、无蚊蝇、虫害及病菌传染。3、操作简单，垃圾压缩-储存-排出的过程，完全自动化，清运人员不接触垃圾，安全又卫生。4、一般生活垃圾混合处理压缩能力大约为3：1-4：1。5、采用密闭储存方式，无发生火灾之虞。6、设备可设置于任何地点，能有效利用空间。三、使用场所：社区、大厦、医院、学校、机关、商场、宾馆、车站、机场等产生大量垃圾的相关场所。所以，其适用范围非常广泛；以其容量大的特点，它可以是一个垃圾箱兼垃圾中转站央一事实上的辐射半径区域内，它就是一个标准的垃圾中转站。四、主机的主要规格：生活小区可按每100户1立方米的标准选择储存机型号。五、经济性分析：1、减少大量人工及费用。2、减少清运费用（可设计2-3天清运一次）3、减少渣土（垃圾）处理费。4、减少占地面积，使得有限空间充分利用。（占地面积是垃圾楼的1/4-1/5）容量：相当于一座20立方米的垃圾中转站。可配合后装压缩式垃圾运输车使用，运送一次的量相当于现有垃圾中转站3-4次的运量，大大降低的垃圾清运成本。以上数据为正常使用状态下的平均数据，实际情况与各个垃圾站的使用频率有关六、设计原因(1)目前，城镇垃圾*的处理，多数采用手推车(三轮车)集中到中转站，散装入铁制集装箱，然后再汽车运至垃圾填埋场倾倒的办法。这使中转站及运输途中有垃圾飞扬、滴溅的二次污染；环卫工人劳动强度很大，且因垃圾散装，增加了运输量及填埋场空间。(2)随着人们生活水平的提高，城镇建设事业的发展，城镇垃圾的量日益增多，垃圾成份复杂化(有机无机物及各类含建筑垃圾在内的硬质废弃物)。(3)我国在目前还未具备投入巨资普遍对垃圾进行分拣分包，生化处理，合理利用的条件。3第二章. 液压系统的设计2.1压榨机的基本结构设计垃圾压榨机是锻压、冲压、冷挤、校直、弯曲、粉末冶金、成形、打包等加工工艺中广泛应用的压力加工机械设备。液压压力机（简称液压机）是压力机的一种类型，它通过液压系统产生很大的静压力实现对工件进行挤压、校直、冷弯等加工。液压机的结构类型有单柱式、三柱时、四柱式等形式，其中以四柱式液压机最为典型，它主要由横梁、导柱、工作台、上滑块和下滑块顶出机构等部件组成，结构原理图如1所示。图2-1 四柱液压机结构原理图2.2垃圾压榨机液压系统设计液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等；船舶用的甲板起重机械（绞车）、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。垃圾压榨机的主要运动是导轨滑块的运动，上滑块机构由主液压缸(上缸)驱动做功，垃圾推出机构由推出液压缸驱动。压榨机的上滑块机构通过四个导柱导向、主液压缸驱动，实现导轨滑块机构：快速进给慢速压榨保压延时快速回程停止推出缸布置在工作台中间孔内，驱动滑快顶出机构实现：向左顶出向右退回停止 本设备需要的快速运动回路，快速运动回路常用的有以下几种：1液压缸差动连接回路。2采用储能器的快速运动回路。3 双液压泵供油回路 。4用增速缸的快速运动回路。由于本设备设计以节能为主题，所以选择双液压泵供油回路。这种回路的优点是功率损耗小，系统效率高。垃圾压榨机液压系统以压力控制为主，系统具有高压、大流量、大功率的特点。如何提高系统效率，防止系统产生液压冲击是该系统设计中需要注意的问题。2.3液压系统主要元件作用及型号选择 换向阀：具有两种以上流动形式和两个以上油口的方向控制阀，实现液压油流的沟通，切断，换向以及压力卸载和顺序动作控制的阀门。根据本设计系统流量与最大液压压力选择型号34D-WE20B-7*. 节流阀：通过改变节流截面或截流长度以控制流体流量的阀门。根据本设计系统流量与最大液压压力及通径选择型号LF-L20H。溢流阀：定压溢流作用：在定量泵节流调节系统中，定量泵提供的是恒定流量。当系统压力增大时，会使流量需求减小。此时溢流阀开启，使多余流量溢回油箱，保证溢流阀进口压力，即泵出口压力恒定（阀口常随压力波动开启）。安全保护作用：系统正常工作时，阀门关闭。只有负载超过规定的极限（系统压力超过调定压力）时开启溢流，进行过载保护，使系统压力不再增加（通常使溢流阀的调定压力比系统最高工作压力高1020）。过滤器：过滤器是输送介质管道上不可缺少的一种装置,通常安装在减压阀、泄压阀、定水位阀或其它设备的进口端，用来消除介质中的杂质，以保护阀门及设备的正常使用。根据本设计系统流量与最大液压压力选择型号ZU-H100X20S。单向阀：流体只能沿一个方向流通，另一个方向不能通过的阀。根据本设计系统流量与最大液压压力选择型号AJ-H20L。远程控制压力阀：当管路压力在先导式溢流阀内部弹簧所能承受压力之内时，阀处于闭合状态，当压力大于弹簧所能承受压力时，阀导通。先导式溢流阀基于此工作原理，通过主管路内压力，控制支路的开闭。压力继电器：根据设定压力对比管路中的压力，发出电信号，连接PLC控制系统。2.4.液压系统原理动作图2-2 液压系统原理图注明：1.过滤器 2.齿轮泵（泵1） 3.叶片泵（泵2） 4.远程压力控制阀 5 压力继电器 6. 2位2通电磁换向阀(阀3) 7.行程开关 8.液压缸 9.压力表 10.3位4通电磁换向阀（阀 1） 11.液控单向阀 12.单向阀 13.节流阀一 液压系统的动作过程1）启动 按下启动按钮，泵1和泵2同时工作，单向阀导通，实现双泵供油，此时线圈5（5YA）处于失电状态，电磁阀3左位工作，压力油回流至油箱，液压系统处于卸荷状态。2）快进状态 压榨工程开始， 1YA带电，电磁阀1左位工作，向液压缸1无杆腔快速供油，随着进给运动，系统压力增加，增至远程压力控制阀设定的压力，溢流阀卸荷，低压泵空载。系统转入工进状态。3）工进过程 此时单向阀关闭，高压泵1单独供油，系统进入工进工程，压榨机开始压缩垃圾，当达到预先要求的压力后，压力继电器6动作，接着1YA断电，电磁阀1中位作用，系统保压。 4）挤压缸保压 当上缸上腔压力达到预定值时，压力继电器发出信号，使电磁铁1YA失电，阀1回中位，压榨缸封闭，使上缸上腔实现保压，其保压时间由压力继电器7控制的时间继电器调整实现。延时继电器开始计时，经过设定的时间10s后， 2YA通电，保压过程结束。 5）挤压缸快速回程 当保压过程结束，延时继电器发出信号，2YA得电，电磁阀右位作用液压缸1活塞杆左移，系统压力降低，远程压力控制恢复原位，单向阀导通液压泵1和2同时供油，液压缸实现快退，直到退至回程终点行程开关1（SQ1）动作，快速回程结束。进油路 泵1和泵2阀1左位液压缸无杆腔；回油路 液压缸有杆腔阀1右位油箱。6）推出缸工作工程 行程开关动作后，系统开始执行下一项动作，将垃圾从压榨机中退出运离现场。3 YA通电，电磁阀左位作用，液压缸2（退出缸）快进，至行程开关3（SQ3）快速推进结束。7）推出缸回程 SQ3动作后，3YA失电，4YA得电，电磁阀2右位作用，液压缸2快速回程，至回程终点。当上缸滑块组件上升至行程挡块压下行程开关1S，使电磁铁2YA、6YA失电，阀3中位接入系统，单向阀9将主缸下腔封闭，上缸在起点原位停止不动。泵1输出油液经阀3、12中位回油箱，泵1卸荷。8）.工作结束 行程开关2动作后线圈4断电，电磁阀2中位作用。同时，线圈5断电，电磁阀3左位导通系统卸荷，压榨机一个工作周期结束。表2-1 液压机液压系统动作循环表动作程序1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA压榨缸快速进给慢速加压保压-快速回程停止-推出缸推出返回停止9第三章.控制系统的设计3.1 PLC结构及简介PLC即可编程控制器（Programmable logic Controller，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：PLC英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。PLC