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机械毕业设计全套

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JDYY01-009@压力机与垫板间夹紧装置的设计（天河）,机械毕业设计全套

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邵阳学院毕业设计（论文）任务书 专业班级 02级机制本科 班 学生姓名 韦枝尧 学 号 002 课题名称 压力机 与 垫板间 夹紧装置的设计 设计 (论文 ) 起止时间 2006年 2月 15日 至 2006年 6 月 10 日 课题类型 生产实践 课题性质 真实 一、 课题研究的目的与主要内容 培养学生能综合运用所学的专业知识和技能，独立解决本专业一般工程技术问题，树立正确 的 设计思想和工作作 风。本课题是压力机和垫板间 夹紧装置的设计 ，该课题来源于邵阳维克液压有限责任公司 ，通过课余时间的参观以及学校组织的实习，给学 生毕业设计提供参考。具体要求通过设计使学生能应用本专业基础知识，掌握基本设计知识及技能 。 主要内容： 压力机 与 垫板间 夹紧装置的设计 ，包括： （ 1） 确定主要技术参数 。 （ 2）机械设计与计算 。 （ 3） 液压系统的设计 和液压装置的参数计算及选用 。 （ 4）电气控制的设计。 （ 5）绘制装配图和主要的零件图，编写设计说明书。 二、 基本要求 对机制专业知识，如机械制造、机械设计、液压气压传动等要求有较好的基础和综合分析能力。 绘制 相关设计 图纸（03 A） 编写设计 说明书（ 1万字 以上 ） 翻译相关英文资料 1篇 注： 1、此表由指导教师填写，经各系、教研室主任审批生效； 2、此表 1式 3份，学生、指导教师、教研室各 1份。 nts 三、课题研究已具备的条件（包括实验室、主要仪器设备、参考资料） 邵阳维克液压有限责任公司提供了大量的相关资料、技术支持以及实验设备和实验场地。学院图书馆收藏了许多有关专业方面的知识书籍和周刊，并且提供了网络化的机房，可以在中国期刊网、维普网、万方数据库、超星数字图书馆等网站查阅有关资料。 现具有 压力机 与 垫板间 夹紧装置 相关的技术参数和要求、机械设计手册、液压传动与气压传动、可编程序控制器应用技术、电子技术、零件设计手册等相关资料和液压泵、液压阀等液压元件的相关资料。除了以上的资料，还有 AUTOCAD、 PRO/E、 OFFICE 等相关的绘图软件和工作软件。 四、设计（论文）进度表 2月底 3月 20日：搜集资料，实地考察，确定设计方案 3月 21日 4月 21日：结构和功能分析， 机械设计的 原理确定 4月 22日 5月 22日 ： 液压系统 和电气控制 等设计计算，图纸绘制， 编写 说明书 5月 23日 6月 10日：设计修改，答辩 五、教研室审批意见 教研室主任（签名） 年 月 日 六、院（系）审批意见 院（系）负责人（签名） 单位（公章） 年 月 日 指导教师（签名） 学生（签名） nts 1 1 引言 传统的压力机与垫板间的夹紧机构采用手动操作，这在现代化生产实际中，已远远不能满足自动化生产的需要。 现代化的机械设备的控制技术手段是多种多样的，电器方法、机械方法、液压方法、电气液压方法以及气动方法等等，均可以用来实现自动控制。其中，机电液一体化设计已成为当代机械工业技术和产品发展的主要趋向，沿用已久的分工脱节，各管一段的设计方法，不仅耗时，而且难以获得一体化系统的最佳设计结果。 本设计引入了机、电、液一体化系统的设计理念，寻求有效的设计理论和方法来实现压力垫板夹紧的自动控制。 机械装置设计的 重点是利用螺旋传动实现螺杆的上升、下降。因此，螺杆设计是本设计机械部分的核心。要求齿轮啮合传动安全、可靠、效率高，螺杆与螺母的传动能够自锁，有安全保障。 螺杆由 号钢调质处理，再对其进行淬火处理，使螺杆的强度与硬度提高。由于螺杆在本设计中的重要作用，决定了螺杆的寿命是本设计成败的重要标志。设计时，充分考虑了螺杆的强度和机械自锁，必须保证螺杆在任意位置能够自锁，才能使整个夹紧装置安全、可靠。尤其在螺杆及整个夹紧装置摆出一定角度，以使工人取出垫板时，不但要保证液压系统能够自锁，而且要求螺杆也要自锁。否则，夹紧 装置失效，将造成极坏的后果。在设计的过程中，还考虑了许多的实际问题，如为给压力继电器提供有效的压力发讯信号，在螺杆的特定位置增加了圆环半圆环结构，由螺栓联结，在螺杆轴向下降、放松垫板时，放松到位后，圆环半圆环结构与螺母接触，压力继电器得到发讯信号作用，螺杆停止下降，放松到位。 圆环半圆环结构在本设计中还有其他应用，除与螺母接触使压力继电器发讯之外，还被加在螺母上，作用相当于一个挡圈，防止齿轮由于重力而脱离螺母。 液压缸与液压马达的驱动控制由液压系统控制，在液压系统中应用了电磁换向阀与压力继电器。电磁换 向阀与压力继电器和电动机的控制均由电气控制系统实现。 整个装置组成简单，结构精巧，控制方便，性能可靠，有很好的应用前景。 nts 2 2 机械设计与计算 2.1 原始数据及设计要求 2.1.1 原始数据 (1) 夹紧头的夹紧力为 10 吨。 (2) 夹紧过程小于 10 秒钟。 (3) 夹紧的行程为 20 mm。 (4) 系统压力为 16 MP。 2.1.2 设计要求 (1)夹紧头夹紧后要求有自锁。 (2)整个夹紧装置中的八个夹紧头动作可以分别控制，以便于测试与检修。 (3)综合考虑机械、电气与液压控制的结合。 (4)在设计中要充 分考虑使夹紧装置结构紧凑，美观，制造、维修成本低。 2.2 拟定设计方案 驱动机构包括液压马达，液压缸，单级齿轮传动、，螺旋螺母传动。齿轮用键与螺母联结。具体用液压马达来带动齿轮旋转，通过齿轮、的啮合传动将动力传递给自制螺母。将螺杆即夹紧头径向固定，使其通过与螺母的螺旋传动能够沿轴向上升、下降，从而实现夹紧或放松垫板的目的。通过液压缸活塞杆在垂直方向上的伸缩，实现夹紧装置的摆进、摆出。即液压缸的活塞杆伸出时，在液压力的作用下，推动整个夹紧装置摆出，并锁紧。反之，活塞杆缩回时，整个夹紧装置能够摆回 ，等待下一次的夹紧。整个系统实现夹紧放松摆进摆出四个动作。 液压缸与液压马达的驱动由液压控制系统来实现，通过液压系统元件来实现液压缸的调速和液压缸与液压马达的换向。电动机与液压系统中的电磁换向阀和压力继电器的控制由电气部分实现，本设计引入了 PLC 来进行对电磁换向阀和压力继电器的控制，而电动机则用星三角启动 1。 2.3 确定系统的机械参数 滑动螺旋传动主要是承受转矩和轴向力。因轴向力的作用，螺旋副旋和面间的压nts 3 强很大，而且相对的滑动速度又大，所以，其主要的失效形式是螺纹的磨损 5。 2.3.1 确 定螺杆参数 (1) 计算螺杆中径 由给定参数：夹紧力 10 吨 夹紧时间 t=15 s 夹紧行程 S=20 mm 计算得 V=20 10-3/15=1.33 10-3 m/s F 10 103 9.8 9.8 10 N 螺杆采用碳钢或是合金钢制成，由于本系统是低速重载的一般传动，采用 45 号钢或 50 钢均可。 螺杆中径 2d / PF （ 2.1） 8.0 164/108.9 4 mm518.35 根据圆整要求，取 2d 36 mm 查得 P 3 mm 式中参数：梯形螺纹， 0.8 传动精度高和要求寿命长时取 4 P滑动螺旋副材料的许用比压， 16 MPa (2) 确定扭转力矩 tg =S/ 2d =tF/ rF （ 2.2） 所以 t n P Fr/ d2 3 9.8 10 36 2.5995 10 N 计算得 T Ft d2/2 （ 2.3） 2.5995 10 18 4.679 104 N mm (3) 耐磨性计算 螺纹的磨损与很多因素有关，重要的有螺纹工作表面的压强、相对滑动速度、粗糙度和润滑状态等，其中最主要的是压强和滑动速度。相对滑动速度一定时，压强越大磨损越大。因此，滑动螺旋的耐磨性计算，就是限制螺纹工作面上在某一滑动速度下的压强，使之小于相应滑动速度下材料的许用压强。 nts 4 因为 2d / PhPF （ 2.4） 1635.04/3108.9 4 mm222.31 所以 2d 36 mm 合格 耐磨性条件为 : P F A F z d2 h （ 2.5） 9.8 10 3 83 36 0.5 3 12.7416 MPa P (4) 螺杆的强度校核 螺杆工作时受轴向力和转矩的作用，在螺杆危险剖面上同时存在拉应力和扭转剪应力，按第四强度理论，其危险剖面的强度条件为 ca 22 3 231221 2.0/3/4 dTdF （ 2.6） 所以 ca 234224 342.0/10679.4334/108.94 43.100 2/105 Nmm (5) 螺纹牙强度校核 螺纹牙根部剖面的剪切强度条件为 F/z A F d， b z （ 2.7） b 0.65P 0.65 3 1.93 mm 所以螺杆的剪切强度 17.98N mm2 63 N mm2 因为螺纹牙根的弯曲强度条件为 b M W 3Fh/ z d， b2 b （ 2.8） 计算得到 b 94 N mm2 b 105 N mm2 2.3.2 确定齿轮传动的参数 (1) 轮的转速 n1 P 60/V （ 2.9） 3 60 1.33 135 r/min 初选传动比为，所以齿轮的转速 n 135 r/min (2) 轮的材料，确定精度等级及许用压力。两齿轮均选用 45 号钢，调质处理，由机械设计手册 查得 HB 217 255，取 HB 245。选取齿轮的精度等级为级（ GB 10095 88）查得 Hlim 590 N mm2 Flim 230 N mm2 计算应力循环次数 N： nts 5 N 60 n j Lh （ 2.10） 60 1（ 10 300 8） 1.44 106 得 ZN1 1.25 YN1 1 取 ZW 1（ HB1 350 HB2 350）； YX 1(估 m )YST SHmin SFmin 1.4 接触疲劳许用压力 公 式得： H1 12 Hlim/Shmin ZN1ZW1590 1.25 1 737.5N/mm2 （ 2.11） 弯曲疲劳许用应力 公 式，得： F 12=( Flim/SFmin) YST YN1 YX4.1230 2 1 1 328.6N/mm2 （ 2.12） (3) 接触疲劳强度设计： a (u+1) 3 221 )(2 HZZZuZK EH （ 2.13） T1 46790N mm 21 ZK 1.0 a 0.4 由 机械设计手册 ，查得 28.189 mmNZE 查得 5.2HZ 初定中心距taat (u+1) 3 2121 )(2 HZZuTZK EHt (1+1) 3 2)5.5 7 7 8.1 8 95.2(14.02 4 6 7 9 00.1 （ 2.14） 68.1 取 at 100 一般取 m (0.010.02) at 选取标准模数 m 2mm 齿数50)11(2 1 0 02)1(21 um aZ t （ 2.15） 所以， Z2= Z1 50 中心距 mmZZma 1 0 02 )( 21 （ 2.16） 圆周速度为： smZmndv 707.01 0 0 060 1355021 0 0 060 1351 0 0 060 11 （ 2.17） 选取齿轮的精度等级为级可以由 机械设计手册 ，马达驱动，载荷平稳取 10.1AK 按smZV 21 103 5 3.01 0 0507 0 7.01 0 0 nts 6 级精度，得 1VK按 4.0502 1004.01 1 Zmadb a（ 2.18） 考虑低速级轴的刚度较大 由 机械设计手册 得 078.1K按齿轮等级 8 级， 1.1aK（未经表面硬化的齿轮） 所以， 3 0 4 3 8.11.10 7 8.111.1 KKKKK VA（ 2.19） 因为 77.01 77.02 所以 54.121 由 机械设 计手册 得 875.0Z所以 9 9 8 7.08 7 5.03 0 4 3 8.1 2 EK校核中心距 a 1 0 09 5 6 6.9919 9 8 7.01 0 0 33 2121 ZKZKaa （ 2.20） 所以，中心距 100a 合适分度圆直径： mmmzdd 10050221 （ 2.21） 齿轮宽度 401004.0 aba（ 2.22） 取 3321 bb 由疲劳公式 得 21 FSaFaFYYYmbd TK （ 2.23） 78.221 SaSa YY554.121 SaSa YY68.0Y所以，mdb YYYTK SaFaFF 1121 2（ 2.24） = 68.0554.178.2210033 4679030438.12 =22 6.3 2 833.54 1 mmNFmmN 故安全 nts 7 齿轮的几何尺寸： mmmzdd 10050221 （ 2.25） mmmhahaddd aa 1 0 42121 0 022 *1121 （ 2.26） mmchamdhfddd ff 95)25.01(22100)(22 *1121 （ 2.27） mmbb 20021 所以，采用锻造齿轮 齿轮的尺寸 mmd 251 mmdD 406.1 11 mmb 33 mmbL 372.1 齿轮的尺寸 mmd 562 mmdD 90566.16.1 22 mmb 33 mmbL 372.1 3 液压系统设计 nts 8 液压系统作为液压主机设计的重要部分，设计时必须满足主机工作循环所需的全部技术要求，且静动态性能好，效率高，结构简单，工作安全可靠、寿命长，经济性好，使用维护方便。为此，液压系统要与主机的总体设计（包括机械、电气设计）综合考虑，做到机、电、液的相互配合，保证整个装置的性能最高 2。 3.1 液压系统的方案设计 3.1.1 回路方式的选择 本设计中选用了开式回路，即执行元件的排油回油箱，油液经过沉淀、冷却后再进入液压泵的进口。 3.1.2 执行元件的 选择 (1) 选用了液压马达用于实现连续地回转运动。 (2) 活塞液压缸实现直线运动，因为只要求液压缸一个方向工作，反向退回，应选用单伸出活塞缸。 3.1.3 调速方式的选择 采用单向节流阀实现速度的调节，这样能保证系统的刚性良好。在本设计中选用了叠加式单向节流阀。 3.1.4 调压方式的选择 (1) 在先导型溢流阀的遥控口上远接一个三位四通电磁换向阀。当电磁换向阀的左位或是右位通电时，系统的压力可由远程调压阀调节控制。主溢流阀的调定压力大于两个远程调压阀的调定压力。 (2) 通往液压缸的油路中，为实现二次压 力油的调定选用了减压阀的减压回路。本设计选用了叠加式减压阀。 3.1.5 换向回路的选择 本设计的液压设备要求的自动化程度较高，因此应该选用电动换向，即小流量时应选择电磁换向，所以选用了三位四通的电磁换向阀。基于叠加式阀的许多特点，在设计中除了选用了普通的电磁换向阀，还选用了叠加式电磁换向阀。 3.1.6 动作转换控制方式 在本液压系统的动作控制中，均采用了压力继电器来控制液压缸或是液压马达的动作。当某一油路的压力达到一定值后，其油路中的压力继电器就会发出讯号，使油nts 9 路中的执行元件的动作停止。 3.2 液压阀 的选取 3.2.1 叠加阀 叠加阀是指可直接利用阀体本身的叠加而无需另外的油道连接元件而组成液压系统的特定结构的液压阀的总称。叠加阀安装在板式换向阀和底板之间，每个叠加阀除了具有某种控制阀的功能外，还起着油道作用。叠加阀的工作原理与一般阀的工作原理基本相同，但在结构和连接方式上有其特点故而自成体系。按控制功能叠加阀可分为压力流量、流量、方向三类，其中方向控制阀中只有叠加式单液控单向阀。同一通径的各种叠加阀的油口和螺钉孔的大小位置、数量都与相匹配的板式主换向阀相同，因此，针对一个板式换向阀，可以按一定次序和数 目叠加而组成各种典型的液压系统，通常控制一个执行元件的系统的叠加阀叠加成一叠。 (1) 叠加阀的特点 由叠加阀组成的液压系统，结构紧凑，体积小，重量轻，占地面积小；叠加阀安装简便，装配周期短，系统有变动需增减元件时，重新安装较为方便，使用叠加阀，元件间无管件连接，消除了因管接头等引起的漏油、震动和噪声；使用叠加阀系统配置简单，元件规格统一，外形整齐美观，维修保养容易；采用我国叠加阀组成的集中供油系统，节电效果显著。但由于规定尺寸的限制，由叠加阀组成的回路形式较少，通经较小，一般适用于工作压力小于 120MPa，流量小于 200L/min 的机床、轻工机械、工程机械、煤炭机械、船舶、冶金设备等行业。 (2) 选取叠加阀 本设计采用了单功能叠加阀，即只具有一种普通液压阀的功能，如压力控制阀中的减压阀，流量控制阀中的单向节流阀，方向控制阀中的液控单向阀，还有叠加压力继电器。各种叠加阀的安装表面尺寸和高度尺寸都由 ISO 7790 和 ISO 4401 等标准规定，使叠加阀组成的液压系统具有很强的组合性。 3.3 液压系统的参数设计和拟定液压原理图 3.3.1 选取马达 nts 10 T系统转矩， Nm V马达的排量， m3/l P马达的压强， Pa m马达的机械效率， .92 由 T=P V m （ 3.1） 有： T m P （ 3.2） .679 10-3 104 16 106 0.92 19.972 ml/r 根据马达排量的选取系列，选取排量为 80 ml/r。本设计中选用的马达为 BM1-80轴配流型的摆线液压马达，这 种马达的体积小、重量轻、噪声低、运转平稳、工作可靠，可实现无级变速，双向运转。 3.3.2 选取液压泵 m i n:93.292.0 972.19135 LMVM vnq （ 3.3） MV 液压马达的容积效率 0.92 n minr v rml 故 m in223.319.1 lp Mq m in7 8 4.2582 2 3.3 lpq 总泵的排量 rmlpp rnqv 7 8 2.171 4 5 07 8 4.25 总（ 3.4） RPV2 系列叶片的额定压力为 16MPa，该系列泵的结构类似于 1BY 系列泵， 12RPV该泵采用减薄叶片厚度（最小厚度仅 1.6mm）的措施，减小叶片在中、高压下对吸油区定子的压紧 力以降低磨损；同时提高定子强度，使该系统适应中高压力的要求；定子曲线为高次曲线，降低了泵的噪声。 3.3.3 选取电动机 (1) 电动机选用的一般原则 在选择电动机的类型时要根据工作机的要求来选取。负荷平稳且无特殊要求的长期工作制机械，应首先采用鼠笼型异步电动机。 电动机的结构有开启式、防护式、封闭式和防爆式，应根据防护要求及环境条件nts 11 进行选择。 选用电动机的类型，除满足工作机械的要求外，还需满足电网的要求。如启动时能维持电网电压水准，保持功率因数在合理的范围内等。 电动机功能应有适当的备用容量。通常对在变载荷作用下，长期稳定连续运行的机械，所选用的电动机额定功率应稍大于工作机的功率。 (2) 选取电机： 总pqpp （ 3.5） 63 101610784.25 kww 64.71064.7 3 本设计选用了 4132 MY 电动机功率 7.5KW，转速 min1440 r ，同步转速 min1500 r ，电流 A4.15 ，该电动机的特性： 系列电动机是封闭风扇自冷式鼠笼式三相异步电动机。我国统一设计的取代2JO 系列的更新换代产品。 系列电动机效率高、节能、启动转矩高、噪声低、振动小、运行安全可靠。安装尺寸和功率等级完全符合国际标准（ IEC） 系列电动机为一般用途的电动机，适用于驱动无特殊性能要求的各种机械设备，如金属切削机床、鼓风机、 水泵等 4。 3.3.4 设计液压系统图 由以上各个单独回路与阀的组合，我们可以组合成本液压系统的原理图，如图 3.3 所示。 nts 12 图 . 液压系统原理图 nts 13 4 液压装置的结构设计 .1 滤油器 .1.1 滤油器的功用和安装 滤油器的功用是滤去油液中的杂质，维护油液的清洁，防止油液污染，保证液压系统正常工作。 (1) 液压传动系统中工作介质含有各种杂质，其主要来源有：虽经清洗仍残留在液压系统中的机械杂质， 如水锈、铸砂、焊渣、铁屑、涂料、油漆皮和棉纱丝等；外部进入液压系统的杂质，如经注液口、防尘圈等进入的灰尘；工作过程中产生的杂质，如密封件受液压作用形成的碎片、运动件相对磨损产生的金属粉末、液体因氧化变质产生的胶质、沥青质、碳渣等。上述杂质将起到破坏作用，严重防碍液压系统的正常工作。如：使节流口卡死或堵塞；加剧介质的化学作用，使工作介质变质。据统计，液压系统中的故障，有 75%以上是因为工作介质中混入杂质造成的。为此，应维护工作介质的清洁，防止其污染。 (2) 过滤器在液压系统中的安装位置： 安装在液压泵的 吸油管路上，主要目的是保护液压泵，防止吸油时将较大颗粒的杂质吸入泵内。为了不影响液压泵的吸油能力，装在吸油管路上的过滤器的通流能力应大于液压泵流量的两倍。吸油过滤器的压差受液压泵吸油特性的限制，使用中最大压差一般不大于 0.02MPa，最高过滤精度不超过 3050 m。 安装在压油管路上，在压油管路上可以安装各种型式的精过滤器，用来保护液压泵以外的其他液压元件。过滤精度一般为 320 m，工作时滤芯的最大压差一般为 0.350.5MPa，且过滤器要有一定强度。 安装在回油路上，在系统回油路上安装过滤器 是比较理想的。在系统油液流回油箱前，过滤器将外界浸入系统和系统内产生的污染物滤除，为液压泵提供清洁的油液。回路上过滤器承受的压力为回油路的背压。一般不超过 1MPa，因而结构尺寸可适当加大，以提高纳垢容量。回油路过滤器可采用高精度滤芯，最大允许压差一般为 0.35MPa。 .1.2 选取滤油器 nts 14 本液压系统共使用了三个滤油器：吸油滤油器，压力管路滤油器，回油滤油器。 其中吸油滤油器要有足够的通流能力。因为需经常清洗过滤器，所以在油箱结构上要考虑拆卸方便。本设计选用了 YLX-63 80 箱上吸油过滤器，用于油泵吸油 口处滤除油液中的杂质，用以保护油泵及其他液压元件，有效地控制液压系统污染。本滤油器的吸油能力大，阻力小。可直接安装在油箱的盖板上，筒体伸入油箱的油液中。当滤芯堵塞需清洗或更换时，只须打开过滤器上盖，即可取出滤芯进行清洗或更换，十分方便。 压力管路滤油器采用了 ZU-H40 20L 型纸质过滤器。本过滤器适用于液压系统压力管路上精过滤。用以滤除油液中的机械和化学杂质，从而防止阀芯卡死，节流小孔间隙和阻尼孔的堵塞，减弱液压元件的磨损。其主要的性能特点有： (1) 过滤器直接安装在系统的压力管路上，进出油口均采用螺纹 连接，安装简单，更换滤芯方便。 (2) 滤芯采用纸质和新型化纤滤材，具有过滤精度高，通流能力大，压力损失小，纳污量大等优点。 本液压系统的回油滤油器选用了 LHN-25 3L 型微型直回式回油过滤器。该过滤器安装在油箱的顶部，筒体部分浸于油箱内并设置旁通阀，扩散器等装置 3。 .2 油箱和压力表辅件 .2.1 油箱 (1) 油箱的用途及选择 油箱在液压系统中的功能，主要是储油和散热，也起着分离油液中的气体及沉淀物的作用。 本系统选用了开式油箱。因为开式油箱应用广泛，箱内液面与大气相通。为防止油被大气污染 ，在油箱顶部设置空气滤清器，并兼作注油口用。 (2) 油箱的构造与设计要点 油箱必须有足够的容量，以保证系统工作时能保持一定的液位高度。此外，还要考虑到液压系统回油到油箱不至溢出。 底部做成适当斜度，并在油箱底部最低位置安设放油塞，以便于换油时油液和污物能顺利地从防油孔流出，油箱内沉淀物的定期清理。油箱上盖上应安放空气滤清器，nts 15 其通气流量不小于泵流量的 1.5 倍，以保证具有较好的抗污能力。 油箱侧壁安装油位指示器，以指示最低、最高油位。为了防锈、防凝水，新油箱内经喷丸、酸洗和表面清洗后，可涂一层与工 作油液相容的塑料膜或是耐油清漆。 油管及回油管要用隔板分开，增加油液循环的距离，使油液有足够的时间分离气泡，沉淀杂质。隔板高度一般取油面高度的 3/4。 GB766-85 中 5、 2、 3a 规定：“油箱的底部应离地面 15mm 以上，以便于搬移、放油和散热。” (3) 空气滤清器 在液压系统中，净化工作油液是相当重要的环节。空气滤清器能防止空气中的污染颗粒进入油箱，起到延长油液及元件的工作周期和使用寿命的作用，从而保证了液压系统的正常工作。此外，液压系统工作时，空气滤清器能维持油箱内的压力和大气压力平衡，以避免 可能出现的空穴现象。 本设计中采用了 EF4-50 空气滤清器，其结构由空气过滤和加油过滤两部分组成，直接安装在油箱盖板上，既可以滤除液压系统工作时由空气中带入油箱内的尘埃，又可以滤除加油过程中带入油箱的颗粒杂质，从而简化了油箱的结构，有利于油液的液化 3。 .2.2 压力表辅件 主要包括压力表及压力表开关。 (1) 压力表 液压系统各工作点的压力一般都用压力表来观测，以调整到要求的工作压力。一般机械设备液压系统采用 1.5-4 级精度等级的压力表。在选用压力表的量程时，应选比液压系统压力要高，即压力表量程均为 系统最高工作压力的 1.5 倍左右。 压力表安装在调整系统压力时能直接观察到的部位。压力表接入压力管道时，应通过压力表开关，以防止系统压力突变或压力脉动而损坏压力表。 (2) 压力表开关 压力表开关用于切断和接通压力表与油路的通道，压力表开关相当于一个小型的截止阀。 nts 16 .3 管接头 管接头是油管与液压元件、油管与油管之间可拆卸的连接件。管接头必须在强度足够的前提下，在压力冲击和振动下要保持管路的密封性、连接牢固、外形尺寸小、加工工艺性好、压力损失小等要求。 液压系统选用了焊接式管接头。焊接式管接头利用接管与 管子焊接。接头体与管子之间用形密封圈端面密封。这种管接头结构简单，易制造、耐压高（可达 32MPa或更高）、密封性好、而对管子的尺寸精度要求不高。但是要求焊接质量高。在本设计中采用了端直通焊接式管接头、直角焊接式管接头、四通焊接式管接头 3。 .4 阀集成块 当液压控制阀采用板式连接时，将阀集中安装在专用的阀块，不仅便于集中管理，而且可以减少连接管路，提高液压系统的工作可靠性。 4.4.1 阀集成块的设计原则 (1) 选择集成阀的个数，若集成阀的个数太多，会使阀块的体积过大，设计、加工困难；集成阀太少， 集成的意义又不大。 (2) 在阀块设计时，块内的油路应尽量简捷，尽量减少深孔、斜孔。 (3) 阀块设计时还要考虑有水平或垂直安装要求的阀，必须符合要求。 4.4.2 阀集成块的结构设计 (1) 液压阀位置的确定 在认真分析液压系统原理图的基础上，根据油口就近连通的原则，应将有互通关系的阀安装在相邻的表面。布置阀的位置时，除需保证阀的互通油口位于同一层，互通的油道有足够的壁厚外，还必须考虑阀的上、下、左、右安装空间，保证阀与阀之间，阀与安装底板之间不得有相碰的情况。 (2) 视图及尺寸标注 阀块加工图一般用六 个视图表示，每个视图表示一个面的阀的安装螺孔和油口的尺寸。在标注尺寸时一般以主视图的左下角为尺寸标准标注阀安装螺孔的坐标尺寸，再以螺孔为基准标注该阀其它孔口的位置尺寸。标注阀的一组尺寸时应严格按照安装底板尺寸图。一般安装螺孔之间的位置偏差为 1.0 mm，油口的位置nts 17 尺寸偏差为 2.0 mm。然后在阀块加工图中列表标注：孔号孔径孔深相交孔号。为便于对照，还在阀块加工图中绘制了集成阀的油路原理图。 nts 18 5 电气控制 5.1 电气驱动 任何生产过程和生产设备都需要能源。由于电能具有便于远距离传送、分配和灵活控制等特点，因此，它成为普遍应用的一种能量形式。将电能变为机械能的电动机和电磁阀等必然成为现代生产的主要动力机械。生产过程的运行、生产机械的起动、停止以及速度调节等，都可以通过对电动机和电磁阀等的控制来实现。电动机和电磁阀等动力电器具有控制方便、效率较高的特点。用动力电器驱使生产机械的工作结构的电气机械装置称为电气驱动 7。 5.2 星三角起动的控制 这一线路的设计思想仍是按时间原则控制起动过程，所不同的是起动时间 将电动机定子绕组接成星形，加在电动机每相绕组上的电压为额定值的 1/ 3 ，从而减小了起动电流对电网的影响。待起动后期按预先整定的时间换接成三角形接法，使电动机在额定电压下正常运转。 星三角形起动的优点在于星形起动电流只是原来三角形接法的 1/3，起动电流特性好、结构简单、价格便宜 6。图见 5.2 5.3 PLC 控制系统设计 可编程序控制器是专门为工业设计的一种顺序控制用电气控制设备。其主要特点是与控制对象有更强的接口能力，也就是说，它的基本结构主要是围绕着适宜于过程控制，即过程中数据的采集和控制信号的输出，以及数据的处理等要求而进行设计的。 PLC 的基本结构虽然与一般的微型机算计大体上相同，但是它的工作过程与之有很大的差异。这种差异主要是由操作系统和系统软件的不同而造成的。 PLC 工作的主要特点是输入信号集中批处理，执行过程集中批处理和输出控制集中批处理。这种差异的原因是 PLC 输入和输出端口通常都比较多，集中处理可以简化操作过程并便于控制，以提高系统运行的可靠性。其可靠性比相同规模的微型计算机高一个数量级。 经过反复调试无误后的 PLC 控制系统就可以装运到现场进入实际系统 运行。但在现场实际工作前，还必须首先对整个系统的接线和电源系统作仔细的检查。在试运nts 19 行的阶段，系统的操作者还必须密切注视和观察系统的运行状况，以便及时发现问题，及时停机检查。 分析本设计的工作过程为：螺杆夹紧、螺杆放松、螺杆摆出、螺杆摆进四个动作。个动作的执行均用双线圈三位四通电磁阀控制液压缸或马达来完成。当某个电磁阀线圈通电，就一直保持现有的机械动作。例如一旦夹紧的电磁阀线圈通电，螺杆夹紧头上升，夹紧垫板，并保持夹紧状态，直到夹紧压力继电器发讯断电为止。当需要实现螺杆下降放松垫板时，给放松的电磁阀线圈通电 ，并保持放松的状态，直到放松压力继电器发讯断电为止。同样的，分别给控制摆进、摆出的电磁换向阀通电，夹紧头实现摆进、摆出的动作，并保持状态，直到摆进、摆出的压力继电器发讯断电。 因为在实际应用中，动作的间隔时间长，采用手动控制。用按钮通过机对夹紧头的每一个动作单独进行控制。 (1) 设计的输入输出端子 输入有控制按钮和选择开关及压力继电器，共有点。 基本的执行元件为螺杆组、的控制继电器，控制系统压力的电磁阀的继电器和螺杆组动作指示灯。因此，输出共有 18 点。 PLC 输入、输出配置见图 5.3-1 。 (2) 设计控制面板 螺杆组动作控制选用二位转换开关。油泵的启动、停止及螺杆组的夹紧、放松、摆进、摆出操作均采用按钮。把个指示灯分为组，用以指示螺杆组、的夹紧、放松、摆进、摆出，并设置了电源指示灯，油泵启动指示灯。控制面板的具体设计见图 5.3-2。 nts 20 工作电机MP L C 控 制工作电机控制7 . 5 K W输入、输出模块电源QS1QS2KM1FR1HL1QS2FR2KM2KM4KM3SB1SB2油泵停油泵启KM7KM6KTKTKT KM7KM6KM5KM5QS3QS4PLC2 4 伏 电 源HL2图 5.2 电气控制图 100101螺 杆 组 2 控 制 开 关螺 杆 组 1 控 制 开 关压力继电器压力继电器压力继电器压力继电器压力继电器压力继电器压力继电器压力继电器0012KP8COM001400150013SB6SA2SA1SB3SB5KP3KP4KP1KP2SB4KP5KP6KP7000100020000000900110010000800070006000500040003放松夹紧摆出摆进输入模块78342165nts 21 COM10141015输出模块10011008100910071006100510041003100210001013101210111010QS14QS13QS12QS11QS10QS9QS8QS7QS6QS520142015COMYA10YA9YA8YA7YA6YA5YA4YA3YA2YA1100 101输出模块10120092013201220102011200120082007200620052004200320022000HL10QS15HL9100HL8HL7HL6HL5HL4HL3螺 杆 组 1 夹 紧螺 杆 组 1 放 松螺 杆 组 2 夹 紧螺 杆 组 2 放 松螺 杆 组 1 摆 出螺 杆 组 1 摆 进螺 杆 组 2 摆 出螺 杆 组 2 摆 进图 5.3-1 输入输出 模块图 夹紧组2放松 摆进 摆出电源夹紧 放松 摆进 摆出组1泵泵启 泵停控制 失控 控制 失控夹紧 放松 摆进 摆出组1 组2控制面板图 5.3-2 控制面板图 nts 22 梯形图表 1 nts 23 梯形图表 2 nts 24 程序如下 ： 0 LD X0004 1 LD X0004 3 ANI X0000 4 OR M200 5 ANI M201 6 OUT Y1000 7 OUT Y1004 8 OUT Y200 9 LD X0004 10 AND X0001 11 ANI X0007 12 OR M201 13 ANI M200 14 OUT Y1001 15 OUT Y1005 16 OUT Y2001 17 LD X0004 18 AND X0002 19 ANI X0008 20 OR M203 21 ANI M204 22 OUT Y1001 23 OUT Y1002 24 OUT Y2004 25 LD X0004 26 AND X0003 27 ANI X0009 nts 25 28 OR M204 29 ANI M203 30 OUT Y1001 31 OUT Y1003 32 OUT Y2003 33 LD X0005 34 AND X0000 35 ANI X0010 36 OR M205 37 ANI M206 38 OUT Y1000 39 OUT Y1008 40 OUT Y2002 41 LD X0005 42 AND X0001 43 ANI X0011 44 OR M206