毕业设计（论文）-琼脂压榨机液压系统设计.doc

全套图纸加扣3012250582琼脂压榨机液压系统设计摘要本文的第一部分是设计一个压榨缸及顶出缸的液压系统，采用液压传动主要是因为其具有工作比较平稳，体积小，反应快，输出功率大，易于实现自动化和过载保护等优点。本液压系统所要完成的任务是琼脂压榨，液压系统的设计所要实现的是压榨缸的快速前进工作进给快速退回原位停止的加工过程。以及顶出缸的顶出复位的加工过程。在整个液压传动机构中，泵源选用了双联叶片泵供油，低压泵（大流量）用于快速进给和快速退回，高压泵（小流量）用于工作进给，优点是流量均匀，旋转平稳，噪音小，控制简便。由于本液压传动系统属于小功率系统，调速方式采用了调速阀式进口节流调速回路，其速度换接方式为电磁阀的快慢速换接回路。定位夹紧系统采用了单项顺序阀的夹紧方式，可以保证系统工作可靠性。压榨机的电控制部分采用PLC进行控制，优点是快速、敏捷、便于操作控制，根据压榨机的工作顺序制定PLC顺序功能图，运用“起保挺”方法将顺序功能图转化为梯形图。关键词液压系统；组合机床；PLC控制器The Design of the Hydraulic Pressure System for ARGR squeezing machine AbstractThe textual the first part is to designs a song stalk drill the inclined oil road bore special airplane liquid press the system, adopting the liquid press to spread to move primarily is because its have the work more steady,the physical volume is small,responding quick,output the power big,apt to realize automation with over carry protection etc. advantage.This liquid presses the system an occurrence for wanting finished mission is deep bore in small diameter processing,the liquid presses the design of the system wants to realize of is fixed position of the song stalk work piece,clip tight, loosen to open,pull out the,and machine bed principal axis of fast go forward the work enter to send back the quickly to fast go forward the work enter to stop (time circulating) the home position of process the process.In whole liquid press spread move organization， pump the source chose to use a the leaf a pump provides the oil,the low pressure pump (big discharge ) useds for the fleetness enters to with send back quickly,the high pressure pump (small discharge ) useds for the work enter to,the advantage is a discharge even， revolve steady,the noise is small,controlling simple. Because this liquid presses to spread to move the system belongs to the small power adjusts soon system,so adjust soon the way adopts to adjust soon the valve type imports to reduce expenses to adjust soon back track,its speed changes to connect way as the rate of speed of the clectromagnetism valve to change to connect the back track soon. The fixed position clips the tight system adopted two work for fifth switching on electricity the valve of clipping tight way,can guaranteeing systems dependable.This text the second the part is an electricity control that liquid press the system part,is applied the PLC realizes of,PLC with traditional after electric appliances get in touch with machine control system compare,have the dependable high,the logic function is strong,the physical volume is small,can on-line modification control procedure,have long range correspondence net function,apt to connect with calculator,can measure to the emulation the proceeding controls,having the high speed count to control with to wait the excellent function in an etc. in mold in high performance. The PLC chose to use German Siemens series S7-200 CPU226 type.Keywords Hydraulic system;Velocity modulation;PLC control不要删除行尾的分节符，此行不会被打印- III -目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 液压传动发展概况和特点11.1.1 液压传动发展11.1.2 液压传动概况11.1.3 液压传动特点21.2 PLC在工业中的应用和组成31.2.1 PLC在工业中的应用31.2.2 PLC的基本组成41.3 课题研究的意义和目的41.3.1 课题研究的意义41.3.2 课题研究的目的51.4 本文所要研究的内容5第2章 液压系统设计及计算62.1 压榨缸的选择62.1.1 压榨缸的工作要求62.1.2 压榨缸的工况分析62.2 顶出缸的选择92.2.1 顶出缸的工作要求92.2.2 顶出缸的工况分析92.3 齿轮泵的选择112.4 电动机的选择12第3章 液压站的设计133.1 设计133.2 液压集成块及其设计133.3 底板的设计143.3.1 顶盖的设计143.3.2 集成块的设计143.4 油箱的设计153.4.1 液压油箱有效容量的确定153.4.2 液压油箱的结构设计163.5 液压站的结构设计193.5.1 液压泵与电机安装方式193.5.2 液压泵的安装以及液压泵和电动机的联轴器203.5.3 液压站的结构设计203.6 液压系统清洗、使用与维护203.6.1 清洗液压系统203.6.2 系统的使用和维护21第4章 液压系统的PLC控制224.1 PLC和继电器-接触器的比较224.2 选择PLC产品224.3 PLC和继电器-接触器的比较234.4 选择PLC产品234.5 系统控制要求244.6 可编程控制系统设计254.6.1 基本单元254.6.2 确定系统的总点数254.6.3 确定PLC的型号254.6.4 CPU及工作方式254.6.5 工作电源254.6.6 输入输出及状态显示264.6.7 扩展单元264.6.8 S7-200的地址分配方法264.6.9 IO地址分配274.7 PLC外部接线图28结论30致谢31参考文献32附录33千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行- V -第1章 绪论1.1 液压传动发展概况和特点1.1.1 液压传动发展液压传动和气压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出液体静压传递原理而发展起来的一门新兴技术，液压传动已有二、三百年的历史。然而液压传动得到推广是在20世纪30年代。十八世纪末英国制成世界第一台水压机，19世纪工业上所使用的液压传动装置是以水为工作介质，因其密封问题一直未能得到很好解决以及电气技术的发展和竞争，曾一度使液压技术停滞不前。直到1905年美国人詹涅（Janney）首先将矿物油代替水作液压介质才开始改观。第二次世界大战期间，由于军事工业需要反应快、精度高、功率大的液压传动装置，推动了液压技术的发展。站后，液压技术迅速转向民用，在机床，工程机械，农用机械，汽车等行业中逐步推广。本世纪60年代以后，随着原子能，航天航空技术，微电子技术等的发展，液压技术在更深、更广阔的领域得到了发展。当前，液压技术正向高压，高速，大功率，高效，低噪音，经久耐用，高度集成化等方向发展；同时；新的液压元件和液压系统的计算机辅助设计，计算机仿真和优化，微机控制等方向发展。51.1.2 液压传动概况液压传动控制是工业中经常用到的一种控制方式，它采用液压完成传递能量的过程。因为液压传动控制方式的灵活性和便捷性，液压控制在工业上受到广泛的重视。液压传动是研究以有压流体为能源介质，来实现各种机械的自动控制的学科。液压传动利用这种元件来组成所需要的各种控制回路，在由若干回路有机组合成为完成一定控制功能的传动系统来完成能量的传递，转换和控制。从原理上来说，液压传动所基于的最基本的原理就是帕斯卡原理，就是说液体各处的压强是一致的，我们所常见的液压千斤顶就是利用了这个原理来达到力的传递。液压传动中所需要的元件主要有动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件及液压工作介质等。液压动力元件是为液压系统产生动力的部件，主要包括动力机（电动机或内燃机）和液压泵。将原动机产生的机械能转变为液体的压力能，输出具有一定压力的油液。液压执行元件主要包括液压缸、液压马达和摆动液压马达。是用来执行将液压泵提供的液压能转化变成机械能的装置，用以驱动工作机构的负载做功，实现往复直线运动、连续回转运动或摆动。液压控制元件按照用途可以分成方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀。按照控制方式可以分成开关控制、比例控制、伺服控制、电液数字控制。是用来控制调节液压系统中从泵到执行器的油液压力、流量、方向，以保证执行器驱动的主机工作机构完成预定的运动规律。正是因为液压控制元器件的灵活性，使得液压控制系统能够完成不同的活动。液压辅助元件包括油箱、管件、过滤器、热交换器、蓄能器及指示仪表等装置。用来存放、提供和回收液压介质，实现液压元件之间的连接及传输载能液压介质，滤除液压介质中的杂质，保持系统正常工作所需的介质清洁度，系统加热或散热，储存、释放液压能或吸收液压脉动和冲击，显示系统压力、油温等。通过以上的各个器件，我们就能够建设出一个液压回路。所谓液压回路就是通过各种液压器件构成的相应的控制回路。根据不同的控制目标，我们能够设计不同的回路，比如压力控制回路、速度控制回路、多缸工作控制回路等。液压作为一个广泛应用的技术，在未来更是有广阔的前景。随着计算机的深入发展，液压控制系统可以和智能控制技术、计算机控制的技术等技术结合起来，这样就能够在更多的场合中发挥作用，也可以各加精巧的、更加灵活的完成预期的控制任务。51.1.3 液压传动特点1. 与电动机相比，在同等体积下，液压装置能产生更大的动力，在同等功率下，液压装置的体积小、重量轻、功率密度大、结构紧凑。2.液压装置容易做到对速度的无级调节，而且调速范围大，并且对速度的调节还可以在工作过程中进行。3.液压装置作用平稳，换向冲击小，便于实现频率换向。4.液压装置易于实现过载保护，能实现自润滑，使用寿命长。5.液压装置易于实现自动化，可以很方便地对液体的流动方向、压力和流量进行调节和控制，并能很容易地和电气、电子控制或气压传动控制结合起来，实现复杂的运动和操作。6.液压元件易于实现系列化、标准化和通用化，便于设计、制造和推广使用。7.由于液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使这种传动无法保证严格的传动比。8. 液压传动有较多的能量损失(泄漏损失、摩擦损失等)，因此，传动效率偏低。9.液压传动对油温的变化比较敏感，不宜在较高或较低的温度下工作。10. 液压元件与系统容易因液压油液污染等原因造成系统故障，且发生故障时不易诊断。51.2 PLC在工业中的应用和组成PLC主要由CPU模块、I/O模块（包括输入模块和输出模块）和编程器组成。1.2.1 PLC在工业中的应用自1969年针对正业控制的特点和需要而开发的世界上第台PLC问世以来，迄今已30余年了，它的发展虽然包含了前期控制技术的继承和演变，但又不同于顺序控制器和通用的微机控制装置。它仅充分利用了微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，同时也照顾到现场电气操作维护人员的技能和习惯，屏弃了微机常用的专业编程语言的表达形式，独具风格地形成套以继电器梯形图或流程图为基础的形象化编程语言和模块化的软件结构，使用户程序的编制清晰直观、方便易学，调试和查错都很容易。用户买到所需PLC后，只需按说明书或提示，做少量的安装接线和拥护程序的编制工作，就可灵活而方便地将PLC应用于生产实践。而且用户程序的编制，修改和调试不需要具有专门的计算机编程语言知识。这样就破除了“电脑”的神秘感，非计算机专业人员同样能掌握运用，大大地推动了计算机技术的普及应用。PLC工业自动化控制中是最值得重视的先进控制技术，是改造传统工业生产设备最理想的智能化控制器，现已成为现代工业控制的三大支柱(PLC，CADCAM，ROBOT)之一。它以其可靠性高，逻辑功能强，体积小，可在线修改控制程序，具有远程通信联网功能，易于与计算机接口，能对模拟量进行控制，具备高速计数与位控等高性能模块等优异性能，日益取代由大量继电器、时间继电器、计数继电器等组成的传统继电器接触器控制系统，在机械、化工、石油、冶金、电力、轻工、电子、纺织、食品、交通、航天航空等行业都得到广泛应用。它是开发研制智能化、柔性化、多功能化、数字化、机电一体化高新技术产品首选的控制器，其应用的深度和广度已经成为一个国家工业技术先进水平的重要标志之一。长期以来，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。其主要原因，在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。另一方面，还必须依靠其他新技术来面对市场份额逐渐缩小所带来的冲击，尤其是工业所带来的冲击。需要解决的问题依然是新技术的采用、系统开放性和价格。PLC发展的最终趋势仍然是人们所争论的焦点之一。大多数人认为，PLC将会继续失去市场份额更有甚者认为，在工业面前，PLC将会一步一步走向死亡。但也有一部分人相信，一些特殊工业应用领域仍将为PLC 提供一定的市场份额。在全球工业计算机控制领域，围绕开放与再开放过程控制系统、开放式过程控制软件、开放性数据通信协议，已经发生巨大变革，几乎到处都有PLC，但这种趋势也许不会继续发展下去。随着软PLC(SoftPLC)控制组态软件技术的诞生与进一步完善和发展安装有SoftPLC 组态软件和基于工业PC控制系统的市场份额正在逐步得到增长，这些事实使传统PLC供应商在思想上己经发生了戏剧性的变化，他们必须面对现实，在传统的PLC技术发展与提高方面作出更加开放的高姿态。对于控制软件来讲，这是PLC控制器的核心，PLC供应商正在向工业用户提供开放式的编程组态工具软件，而且对于工业用户表现得非常积极。此外，开放式通信网络技术也得到了突破，其结果是将PLC融入更加开放的工业控制行业。1.2.2 PLC的基本组成PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程器组成。1.3 课题研究的意义和目的1.3.1 课题研究的意义琼脂是从海洋植物中提取的一种高蛋白制品，具有极高的食用和药用价值，是食品、保健品、制药、化工等产品中必不可少的辅料添加剂，其在国际国内具有广阔的消费市场，随着我国人民生活水平和保健水平的不断提高，整个社会对这种产品的需求量也会越来越大。同时，从海洋植物中提取琼脂，也是我国开发利用丰富海洋资源的一项具体措施。在从海洋中提取琼脂的过程中，除了一系列的提取工艺外，将已提取好的琼脂中所含的水份去除干净是确保琼脂质量的一道重要工序。由于琼脂在压榨（去除水份）前是胶质状态，因此压榨琼脂时要将胶质状的琼脂包裹在过滤布中，然后将包裹着琼脂的过滤布一层层地叠起放入压榨箱中；在对琼脂的压榨过程中既要保持压板压榨的琼脂具有一定的压榨力，又要保持压板以一定的速度缓慢下移，以确保胶质状的琼脂在去除水份的过程中，不被从过滤布中挤出来而浪费原料。因此，对琼脂压榨机的液压及PLC系统设计的研究具有重要意义。1.3.2 课题研究的目的PLC(可编程序控制器)始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。其主要原因,在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。本液压系统的题目是“琼脂压榨机液压系统设计”，受液压传动已向集成化，电气化方向发展的影响，加上前人的经验，以及学习到的知识，本系统能使我受到液压工程和PLC上综合训练的目的，巩固所学液压知识，PLC知识，掌握液压元件，掌握液压系统，PLC设计步骤；使我在计算，绘图，熟练应用设计资料等方面得到锻炼，提高分析和解决问题的能力，以便能适应毕业后工作需要。1.4 本文所要研究的内容1.通过了解液压传动及PLC的工作原理及应用，对下文的研究内容起到了至关重要的作用。2.根据液压系统的设计要求，进行分析，在确定执行元件工作压力基础上，设计系统原理图，并完成选择元件。3.完成液压集成块结构设计及液压站的设计。4.完成液压系统的PLC控制。第2章 液压系统设计及计算2.1 压榨缸的选择2.1.1 压榨缸的工作要求1.要求液压系统完成的工作循环 压榨缸快速下行慢速一下行慢速二下行终点停止快速上行原位停止2.技术参数（1）压榨力500KN 压榨运动部分重量3000N（2)快速下行：800mm 速度 58m/min（3)慢速一下移：200mm 速度 812 cm/h（4速二下移： 600mm速度 35cm/h（5)退回：1800mm 速度 58m/min2.1.2 压榨缸的工况分析1.绘制运动部件的速度循环图 图2-1 速度循环图由图2-1可知：液压缸启动后速度达到快进速度8m/min时保持匀速运动一段距离后匀减速在800mm处速度降至12 cm/h保持匀速运动1200mm是速度变为5cm/h匀速运动到1800mm处停止。然后以8m/min的速度推回起点并停止。2计算并绘制负载图通过分析可知液压刚收两部分负载：（1）工作负载：500KN（2）运动部件由于速度变化引起的惯性负载 (加减速度一般为0.05s)（3）绘制负载图图2-2负载图3.液压系统的计算(1) 液压缸6主要尺寸 1)工作压力的确定，查手册：轻载节流调速系统的 ， ，考虑，则取。2)计算D和d缸6： mm圆整值：缸内径300mm，活塞杆取200mm。（2）计算液压缸所需的流量 L/min L/min校验最小稳定流量。查手册得调速阀最小的稳定流量为0.05L/min，可满足要求。（3）确定液压泵流量、压力和规格 1)压力的确定 流量的确定 L/min L/min指同时动作的油缸所需流量的最大值，指泄流系数取1.2。 流量泵的校验。根据为，为85L/min，可为后续计算选择液压泵件并列明细表如下： 表2-1 液压元件明细表序号 元件名称 型号 4溢流阀 FBG-10-500-10 6,7 二位四通电磁换向阀 4WE10D30/A 8,9三位四通电磁换向阀 4WE10E30/A10,11,18,19 调速阀 FG-3-63-H-1016,17单向顺序阀 HC-T-6-N-2-P20,21二位二通电磁换向阀 2WE5D30/A2.2 顶出缸的选择2.2.1 顶出缸的工作要求1、该液压缸的动作为顶出，复位。2、技术参数(1) 顶出：0.7m 顶出重量：3000N 速度5-8m/min；(2)复位 速度 5-8 m/min；2.2.2 顶出缸的工况分析1.绘制运动部件的速度循环图 图2-3速度循环图由图2-3可知：液压缸2在克服惯性负载，速度达到8m/min时保持匀速。2计算并绘制负载图。通过分析可知液压缸2受两部分负载：（1）工作负载3000N（2）运动部件由于速度变化引起的惯性负载 根据受力分析做负载如图2.1所示 图2-4 缸2负载图由图2-4可见最大负载发生在加速阶段为4000N3.液压系统的计算（1）液压缸的主要尺寸1)工作压力的确定，查手册：， 考虑，则取。2)计算D和d。液压缸2： mm 圆整值：缸2内径为40mm，活塞杆取28mm。（2）计算液压缸所需的流量 L/min （3）确定液压泵流量、压力和规格1) 压力的确定2)流量的确定L/min指同时动作的油缸所需流量的最大值，指泄流系数取1.2。3)流量泵的校验 根据为1.3，为15L /min，可为后续计算选择液压泵。系统的最大流量为9L/min，最高压力为1.625，以此为参数查手册选择元件并列明细表如下： 表2-2 液压元件明细表序号 元件名称 型号5电磁溢流阀DB-10-A-1-30-100-W220-R22,23二位四通电磁换向阀4WE10D30/A24,25 节流阀MG10G1.22.3 齿轮泵的选择根据液压缸1和2的压力和流量选择双联齿轮泵，缸1的为，为85L/min，缸2的为1.3，为15L /min。根据缸一和缸二的数据及原理图选的双联齿轮泵为。2.4 电动机的选择电动机带动齿轮泵工作，根据液压缸个工作状态的功率选择电动机。压力损失=0.5MA缸一的各个工作状态时的功率快速下行时的功率慢速一下移的功率缸二的各个个工作状态的功率顶出是的功率复位的功率要小于定出功率综上选择电动机型号为功率为7.5KW。液压站的设计液压站是液压系统的动力源，向液压系统提供所需的压力，流量和清洁的工作介质。它主要由油箱，液压泵装置及液压控制装置三大部分组成。油箱装有空气滤清器，滤油器，液面指示器和清洗孔等；液压泵装置包括液压泵，驱动电机及其它们之间的联轴器等；液控装置是指组成液压系统各类元件及其相互连接部分等。第3章 液压站的设计液压站是液压系统的动力源，向液压系统提供所需的压力，流量和清洁的工作介质。它主要由油箱，液压泵装置及液压控制装置三大部分组成。油箱装有空气滤清器，滤油器，液面指示器和清洗孔等；液压泵装置包括液压泵，驱动电机及其它们之间的联轴器等；液控装置是指组成液压系统各类元件及其相互连接部分等。机床液压站的结构型式有分散式和集中式两种类型。(1)集中式这种型式将机床按压系统的供油装置控制调节装置独立于机床之外，单独设置一个液压站。这种结构的优点是安装维修方便，按压装置的振动、发热都与机床隔开；缺点是液压站增加了占地面积。(2)分散式这种型式将机床液压系统的供油装置、控制调节装置分散在机床的各处。例如利用机床床身或底座作为液压油箱存放液压油。把控制调节装置放任便于操作的地方。这种结构的优点是结构紧凑，泄漏油易回收，节省占地面积，但安装维修不方使。同时供油装置酌振动、液压油的发热都将对机床的工作精度产生不良影响，故较少采用，一般非标设备不推荐使用。3.1 设计把液压回路划分为若干单元回路，每个单元回路一般由三个液压元件组成，采用通用的压力油路P和回油路O，这样的单元回路称液压单元集成回路。设计液压单元集成回路时，优先选用通用液压元件集成回路，以减少集成块设计工作量，提高通用性。把各液压单元集成回路连接起来，组成液压集成回路。一个完整的液压集成回路由底版，供油回路，压力控制回路，方向回路，调速回路，顶盖及测压回路等单元液压集成回路组成，液压集成回路设计完成后，要和液压回路进行比较，分析工作原理是否相同，否则说明液压集成回路出了差错。3.2 液压集成块及其设计集成块组是按通用的液压回路典型设计的通用组件，它由集成块，底板，顶块按顺序叠积，用四只长螺栓垂直固紧而成。液压元件安装在集成块的前面，后面和右侧面，左侧面不安装液压元件，留着连接油管，以便向执行元件供油。每个集成块的上下两面为集成块叠积的结合面，其上有同一坐标位置的垂直方向钻有公共通油孔，P孔为主压油路，O孔为主回油路，L为泄油口和连接螺栓孔。另外底板作用是连接集成块组，液压泵所供压力油经底板引入各集成块，液压系统回油路O和泄油路L经底板引入油箱。3.3 底板的设计底板是将集成块组件固定在油箱面板上，另外将压力油口P，回油口O，和螺钉孔合用的泄油口L从底板上引出，用管接头连接到相应的泵源或通入油箱。底板上的垂直油口P为直孔，通过横孔将压力油孔在底板后侧面引出，由管接件与泵源相连；回油口O与泄油口L可直接通油箱。3.3.1 顶盖的设计顶盖主要作用是封闭主油路，连接集成块组，并在右侧面安装压力表开关及压力表，进行观察液压系统各部及液压泵的工作压力。设计顶盖时，要充分利用顶盖的有效空间，把测压回路，卸荷回路以及定位夹紧回路的测压点布置在顶盖上。3.3.2 集成块的设计集成块设计步骤如下：1.制作液压元件样板。2.决定通道的孔径。集成块上的公用通道，即压力油通道P，回油通道O，泄漏油通道L，四个安装孔的位置尺寸。通常压力油通道尺寸由泵的流量来确定；回油口一般要大于压力油通道尺寸。直接与液压元件连接的液压油口由选定的液压元件规格归定。为了使通道相连而采用加工用的工艺孔要用锥管螺塞在集成块表面堵死。3.集成块上液压元件的布置，把做好液压元件样板放在集成块各视图进行布置。在布置液压元件时，应以在集成块上加工的孔最少为好，孔道相通的液压元件尽可能布置在同一水平面，或在直径的范围内，否则要钻垂直中间油孔，要避免液压元件固定孔与阀口通道，集成块固定螺孔相通。液压元件的泄露孔可以考虑与回油口合并。液压元件在水平面上的孔道若与公共油孔相通，则尽可能地布置在同一垂直位置或在直径范围之内，否则要钻中间孔道。 电磁阀通常布置在集成块的前面和后面，要避免电磁换向阀两 端的电磁铁与其他部分相碰，先布置垂直位置，后布置水平位置，电磁阀的水平基准线X-X应于集成块水平对称线X-X相重合，电磁阀水平方向，应避免电磁阀固定螺孔和阀口通道与集成块固定孔相穿通。其他侧面上阀的位置也是先布置垂直位置，然后布置水平位置，使与电磁阀油口相通的油口位在同一层内，溢流阀的先导部分可以伸出集成块之外。4.绘制集成块液压系统原理图，如图附录图2液压系统原理图所示。3.4 油箱的设计在开式传动的油路系统中，油箱是必不可少的，它的作用是，贮存油液，净化油液，使油液的温度保持在一定的范围内，以及减少吸油区油液中气泡的含量。因此，进行油箱设计时候，要考虑油箱的容积、油液在油箱中的冷却和油箱内的装置等问题。液压油箱的作用是储存液压油，散发热量逸出空气，沉淀杂质，分离水分和安装元件等功能。液压油箱有总体式和分离式两种。总体式油箱是利用机械设备机体的空腔设计而成，如利用机床床身、工程机械的机体作为油箱。分离式油箱是一个独立于机械设备之外的、或能与机械设备分离的油箱。由于这种油箱布置灵活、维修方便，能设计成通用的标准的形式。所以本系统采用分离式油箱。油箱实际的好坏直接影响到液压元件及系统的工作可靠性，尤其是对泵的寿命有决定性的影响。控制好油液从油箱进入泵入口的流动性能、流回油箱及油液在油箱内的流动，可以显著减少空气的混入和气蚀的产生。因此，对于油箱的设计应给予足够的重视 ，使其能够很好地满足下列要求12：1.能储存足够的油液，以满足液压系统正常工作的需要。2.应有足够的表面面积，能散发系统工作中产生的热量。3.油箱中的油液因平缓迂回流动，以利用有业中空气的分离和污染物的沉淀。4.应能有效地防止外界污染物的浸入。5.应能保证液压泵的正常吸油，防止气泡的混入和气穴的发生。6.应为清晰油箱及油箱内元部件的安装、维修提供方便，并且便于注油和排油。7.应备有液面指示器能装置，便于观察液面的变化。8.应使外形整齐美观，并具有一定的强度和高度。特别是当油箱上需要安装泵、电动机设备时，更应特别注意油箱的强度及刚度。此外，还要考虑油箱的安装及吊放的方便等。3.4.1 液压油箱有效容量的确定油箱容积的确定，是设计油箱的关键。油箱的容积能保证党系统有大量供油而无回油时，最低液面应在油泵进口过滤器之上，保证不会吸入空气；当系统有大量回油而无供油，或系统停止运转，油液返回油箱时，油液不致溢出。同时，再保证要有足够的散热面积。在本系统中，油箱有效容量主要考虑工作循环中油液温升，运行中液位变动，调试与维修时向管路及执行机构灌油，循环油量，液压油液的寿命等因素。通常以工作压力范围来考虑，油箱有效容量V可按以下方式来确定：在液压系统中可取V=(5-7)q，取V=100L。另外要在油箱的最高液面以上要留出等于油液有效容量的1015的空间，以便形成油液的自由表面，容纳热膨胀和泡沫，促进空气分离，容纳停机或检修时靠自重流回油箱的油液。103.4.2 液压油箱的结构设计 油箱的材料与表面处理油箱由铸铁，铸铝和钢板焊接而成的。当由铸铁制成的油箱，内表面不涂漆，但要确保清除所有的型砂和芯砂，表面必须喷砂处理。为减轻重量和提高散热能力而用铝铸成的油箱，内表面也不用涂漆，仅需要彻底处理。多数油箱由钢板焊接而成，这类油箱必须彻底清除所有泥土，切屑，毛刺，焊渣和铁锈。轻度锈蚀可用钢丝刷或砂轮机清理，严重的锈蚀应当用喷丸处理。使用石油基液压油的钢板焊接油箱应涂40以上的环氧底漆；使用乳化液或水二醇者不涂漆；在涂漆之前一般要磷化处理或喷丸，并用稀料溶剂洗净脱脂后，用压缩空气吹干，使用磷酸脂液者，在予处理之后镀锌。 油箱的外形尺寸按形状，可分为矩形油箱和圆筒形油箱，矩形油箱是使用最普遍的一种油箱，它既便于制造，又能充分利用空间，所以一般（容量小2000L）都采用这种形式。当油箱的有效面积确定之后，可以从标准油箱系列中选图3-1为液压油箱的简图，在箱的上盖或侧面可以安装液压泵，电动机以及其它液压元件。图31液压油箱简图 油箱顶盖油箱顶盖用于安装泵，马达，集成块，空气过滤器等。油箱顶盖的结构取决于它上面装些什么。当油箱顶盖安装泵和电机时，顶盖的厚度应为侧板厚度的4倍左右，以免产生振动。泵装置与油箱顶盖之间应设置隔振垫。为了便于布置和维修有时采用在油箱顶盖上装有回油滤油器。顶盖上的螺纹孔应该用盲孔，以防污染物落入油箱内。 箱壁用钢板焊接油箱时，采用中碳钢板的最少厚度不少于3mm。 清洗口油箱上的清洗口用来清除油箱内各部分并且能取出油箱中的元件。当油箱顶盖与侧壁为不可拆卸时，应在油箱侧壁上至少设置个清洗口清洗口的数量和位置应当便于清洗所有油箱内表面和取出油箱元件。清洗口盖板应该能由一个人拆装，清洗口的盖板应配有可重复使用的弹性密封圈。 箱底油箱底部应该朝向清洗口倾斜，倾斜的斜度通常为125l20。这样便可使沉淀物聚集到油箱中的最低点，另外在最低点设置不少于M18。1.5的放油塞。为了改善油箱的冷却条件，便于放油和用叉车搬运，应当把油箱架起来使它至少高地面150mm，所以应设有支脚。支脚上有地脚角螺钉用的固定孔，支脚应当有足够大的面积，以便可以用垫片或锲铁来找平。 隔板为了延长油液在油箱中逗留的时间，促进油液在油箱中的环绕流动，这样能促进更多的油液参与在系统斗，循环，从而更好的发挥油箱的散热，排气，沉淀等功能，吸收液压油压力波动和防止液面波动，在油箱中，尤其在油液容量超过100L的油箱中应当设置内部隔板。隔板的安装把系统的回油区和吸油区隔开，并尽可能使油液在油箱内沿着油箱环绕流动。隔板的缺口处要有足够大的过流面积，使环绕流流速为0.30.6ms。隔板的高度最好为箱内油面高度的34。如果隔板与油箱内表面之间采用焊接连接，则焊缝应当焊满，不要留下可能无法清理的藏污垢的缝隙。 吸油管与回油管吸油管与回油管应当用隔板隔开，尽量相距较远些。吸油管入口处要装粗滤油器。粗滤油器和回油管端与箱底的间距不少于20mm。在液压油面以下，以便防止吸油时卷吸空气或回油冲入油箱时搅动油面而混入气泡。回油管管端宜斜切45度，以增大出油口截面积，减慢出口处油流速度。另外应使回油管斜切口面对箱壁，以利油液散热，管端与箱壁距离均不宜小于管径的3倍。当回油管排回的油量很大时，宜使它出口处高出油面，向一个带孔或不带孔的斜槽(倾角5度15度)排油，使油散开，一方面减慢流速，另一方面排走油液中空气，减慢回油流速减少它的冲击搅拌作用。泄油管管端亦可斜切并面对箱壁，但管口应在液面上，以避免产生背压。泄油管以单独配置为好，尽量避免与回油管集流在一起。 液位计液位计用于观察油箱液面及监视注油时液面。液位计应安装在油箱侧面，液位计的下刻线至少要比吸油过滤器或吸油管口上源高出75mm，以免泵吸入空气。液位计上刻线对应着油箱的容量，有的液位计带有温度计。液位计与油箱连接要密封。当需要对液面进行自动控制时，可采用浮子式液位发信装置。它是通过浮子上的永久磁铁使干簧管接通而发出信号，干簧管的高度可调，使用方便。0 注油口，通气器注油口和通气器一般合二为一，用于注油和保证液压油箱通大气并净化抽吸空气。注油器网网眼应小于250gm，通过流量应大于20Lmin。通气过滤器的过滤精度起码为40gm，其容量应是泵容积的两倍，以便即使在系统尖峰需要期间液面迅速下降时也能在油箱内保持大气压力。利用囊式蓄能器的气囊或特制呼吸袋，构成油箱内部空气与工作现场周围空气之间挠性隔离件，能在保持油箱内压力为大气压力的同时，防止周围空气中的潮气和其它污染物进入油液。呼吸袋宜用于在恶劣的环境中需要严格保护的系统。1 滤油器 滤油器的功用是清除油液中的各种杂质，以免其划伤、磨损、甚至卡死有相对运动的零件，或堵塞零件上的小孔及缝隙，影响系统的正常工作，降低液压元件的寿命，甚至造成液压系统的故障。用过滤器对油液进行过滤是十分重要的。在选择过滤器的时候，主要是考虑过滤器的过滤精度同时，还考虑到过滤器的过滤能力,过滤能力是指在一定压降下允许通过过滤器的最大流量。过滤器的过滤能力应大于通过它的最大流量，允许的压力降一般为0.030.07MPa。按滤芯材料和结构形式的不同，过滤器可分为网式、线隙式、纸芯式、烧结式过滤器及磁性过滤器等。.2 空气滤清器空气滤清器是对空气进行净化的装置，它由壳体和滤芯组成，滤芯布置在壳体内。大气中有各种异物，例如灰尘、砂粒等，会对液压系统的油液造成污染，它们将加速系统的磨损，从而降低系统的使用寿命。空气滤清器能防止出现这种情况。选择2QUQ型空气滤清器。3 液压油的加热与冷却(1)加热。寒冷地区因温度低，油黏度大，液压泵启动困难，需首先加热。通常用电加热器。电加热器的管状部分应水平全部侵入液压油中，不允许因液面降低而使管状部分外露。另外当液压油温度升高至预定值时，电加热器应自动断电。(2)冷却。因液压系统工作时产生各种损失，使液压油产生大量的热量，将直接影响系统的正常工作，有时单靠油箱散热是不够的，所以需要设置冷却设备。液压系统中冷却器常用的冷却方式有水冷和风冷两种。113.5 液压站的结构设计3.5.1 液压泵与电机安装方式本系统采用了卧式安装方式，液压泵与电机的轴线呈水平安装，此种结构将泵及管道安装在液压油箱上面，安装方便，散热条件好。但有时点饥与液压泵的同轴度不易保证。3.5.2 液压泵的安装以及液压泵和电动机的联轴器液压泵的安装，靠泵本身角架。泵和电动机之间的联轴器宜采用消除不同轴度的挠性联轴器。另外为了防止机械振动传给油箱和管路，泵装置与外界的一切连接都该是弹性的，即泵的吸油管中装设橡胶补偿接管。出油管和泄油管中靠近泵的一段用软管，泵与电动机组件的底座与箱盖或机架之间装设橡胶减振器。3.5.3 液压站的结构设计本系统采用集成块式液压站装置。它是由以下几部分组成：1集成块组件2液压泵装置3外接管道支架4油箱部分。其中集成块组和液压泵装置安装固定在油箱顶盖上，再由油管管接头根据油路需要加以连接。另外，换向阀之间应留有一定的轴向距离，这样便于手动调整或拆装电磁铁。压力表及其开关应布置在便于观察和调整的地方；在油箱的边缘处没置一些外接管道的支架，以便使外接管道固牢，从而增加了刚性，又整齐美观;随工作部件运动的管道可采用软管，伸缩管等，软管安装时应避免发生扭转，以免影响使用寿命，互相平行的管道应保持一定的间隔，并用管夹固定。3.6 液压系统清洗、使用与维护3.6.1 清洗液压系统液压系统在制造、试验、使用和储存中都会受到污染，而清洗是清除污染，使液压油、液压元件和管道等保持清洁的重要手段。生产中，液压系统的清洗通常有主系统清洗和全系统清洗。全系统清洗是指对液压装置的整个回路进行清洗，在清洗前应将系统恢复到实际运转状态。清洗介质可用液压油，清洗时间一般为24小时，特殊情况下也不超过10小时，清洗效果以回路滤网上无杂质为标准。清洗时注意事项：(1)一般液压系统清洗时，多采用工作用的液压油或试车油。不能用煤油、汽油、酒精、蒸气或其它液体，防止液压元件、管路、油箱和密封件等受腐蚀；(2)清洗过程中，液压泵运转和清洗介质加热同时进行。清洗油液的温度为（50-80）时，系统内的橡胶渣是容易除掉的；(3)清洗过程中，可用非金属锤棒敲击油管，可连续地敲击，也可不连续地敲击，以利清除管路内的附着物；(4)液压泵间歇运转有利于提高清洗效果，间歇时间一般为（1030）min;(5)为了防止外界湿气引起锈蚀，清洗结束时，液压泵还要连续运转，直到温度恢复正常为止(6)清洗后要将回路内的清洗油排除干净。3.6.2 系统的使用和维护 系统进行日常检查，以保证设备的正常运行，检查项目和内容如下：(1)全系统是否漏油；(2)油温是否在范围内；(3)系统是否有异常。系统定期检查，检查项目和内容如下：(1)螺钉及管接头定期紧固，每月一次；(2)过滤器、空气滤清器每月检查一次；(3)对电磁换向阀按其使用手册定期检查维修。综合检查每年一次。其主要内容是检查液压装置的各元件和部件，判断其性能和寿命，并对产生故障的部位进行检修或更换元件。综合检查的方法主要是分解检查，要重点排除一年内可能产生的故障因素。其他注意事项(1)液压油应经常保持清洁；(2)在液压泵启动和停止时，应使溢流阀卸荷；(3)溢流阀的调定压力不得超过液压系统的最高压力；(4)尽量保持电磁阀的电压稳定，否则可能导致线圈过热。第4章 液压系统的PLC控制4.1 PLC和继电器-接触器的比较可编程序逻辑控制器（Programmable logic controller，简称PLC）是60年代末在传统的继电接触器控制基础上发展起来的一种新型工业自动控制装置。他把逻辑运算、顺序控制、计时、计数、算术运算等功能用特定的指令记忆在存贮器中，通过数字式或模拟式的输入、输出，对各类机械和生产过程实现自动控制。PLC既具有计算机的使用灵活、功能完善、通用性强等有点；在编程上又采用了工程技术人员熟悉的面向控制过程、面向问题的“自然语言”-“梯形图”、“流程图”，形象直观且