步移式输送机说明书

目录摘要 .IAbstract .II前言 .1第一章 1. 5m 步移式输送机液压系统设计计算 .31.1 明确技术要求： .41.2 确定液压执行元件 .51.3 运动分析和动力分析 .51.4 确定液压缸几何参数计算和工况图的编制 .51.5 制定液压回路方案 .61.6 拟订液压系统原理图 .71.7 计算和选择液压元件 .9第二章 液压缸的设计 .122.1 液压缸主要尺寸的确定 .122.2 液压缸壁厚和外径的计算 .122.3 最小导向长度的确定 .122.4 缸体长度的确定 .132.5 活塞杆稳定性的验算 .132.6 液压缸的结构设计 .132.7 对定位缸的设计 .162.8 液压缸的装配图 .18第三章 液压控制系统的设计 .193.1 主机的工艺过程 .193.2 IO 设备及 PLC 的 IO 点的分配 .203.3 控制程序设计 .20结论 .22参考文献 .23致谢 .24 1前言（1）设计目的及意义铸造是制造的基础，它为各行各业主机产品提供铸件，且铸件质量是提高机械产品质量的一个关键。造型线是铸造生产的核心。现代铸造生产中,铸型输送机是造型生产线上的主要输送设备, 它将造型、下芯、合箱、压铁、浇注和落砂等各工序联系起来, 组成各种形式的机械化、自动化生产线。只有采用了铸型输送机才能充分发挥造型机的生产能力,降低劳动强度, 提高生产效率。铸型输送机的合理设计, 对提高造型系统运行的可靠性、造型生产率及经济性都很有意义。目前国内使用的铸型输送机按运动方式分主要有两种, 即连续式和脉动(步移)式。步移式输送机按一定的生产节拍、有节奏地行走和停歇, 有其优点，最突出一点就是使下芯、合箱、浇注等工序可以静态实施, 简化了辅机的动作与结构, 保证了生产线工作的可靠性, 可以方便地实现造型线的自动控制。我本次的课题为步移式输送机的液压传动与控制系统的设计。液压传动与控制系统设计在步移式输送机设计里具有重要的意义，它使整个机器实现自动化。（2）国内外的发展概况液压技术是以液体(主要是矿物油)为工作介质,实现能量传递、转换、分配及控制的一门技术。液压技术的发展总是与当代的高新技术紧密结合在一起的。二十世纪四十年代控制论的诞生,极大地促进了液压技术的快速发展,使其应用范围逐渐扩大,不仅在国防领域具有不可替代的地位,而且已经渗透到国民经济的各个行业。近年来,液压技术与微电子技术、计算机技术、传感器技术等的结合,使其又产生了飞跃性进步。铸型输送机广泛应用在生产批量较大的机械化铸造车间中，进行铸型的运输工作。它把造型、下芯、合箱、压铁、浇注、铸型冷却、落沙、以及沙箱运输等工序联系串通起来，组成各种形式的机械化、半自动化或自动化生产线。选用铸型输送机的主要依据是生产批量和生产的组织方式。对于平行工作制、大量或成批生产的情况下，宜采用连续式或脉动（步移）式输送机。其推荐的最低生产率为：输送中小铸型时，每小时约 80100 型；输送较大铸型时，每小时约 2030 型。对于平行工作制、成批生产较大的铸型以及多品种、中小件连续造型、间断浇注的情况，宜采用间歇式输送机。目前，用于半自动或自动生产线的铸型输送机的输送量，以高达每小时 200 型以上。连续式铸型输送机是用得最广泛的一种。其中水平安装较垂直安装则用得更为普遍，这是因为水平安装的输送机能做成复杂的线路，在工艺布置上具有更大的灵活性。近年来，连续式铸型输送机出现了倾斜安装的形式，即铸型输送机能够爬升和下降。它的优点是可以使输送机的冷却段进入地下室，从而改善了作业环境，增加工艺布置的灵活性。近年来，为了适应高效率造型自动线的要求，步移式输送机日益被人们重视并在实际生产中得到广泛的应用。该输送机的运动特点是，根据一定的生产节拍有节奏地行走和停2歇，而自动线中和输送机有关系的各个机构的最终动作，都可以在停歇时间内完成。这就有利于自动线可靠地工作，并使若干辅助机构统一化。目前，间歇式铸型输送机在 用于自动线方面也有新的发展。由于该输送机的运动节奏可变性强、布置灵活、便于满足工艺上的各种要求，所以它能组成类型众多的造型生产线。(3) 设计的内容及目标以液压传动系统和 PLC 结合电气的控制，实现对小车的步骤完成。在设计过程中要对其液压系统的原理分析，对液压缸的选用及计算能满足工作的需求，要验算是否满足，即对其选取的尺寸进行校核。3第一章 1. 5m 步移式输送机液压传动系统设计计算设计一步距 1.5m 的步移式输送机，对其液压传动与控制系统设计，实现下列技术要求的步骤。主要对液压缸及活塞杆的尺寸的确定、设计及校核。1.1 明确技术要求：1.1.1 液压传动部分步移式输送机是铸造车间的一种专用设备，其功用是有节奏的把输送小车向前移动一个小车的距离，并能精准定位。由于每个车体和车台面连接之间的距离彼此相等，故每个小车之间的节距相等，为 1.5m。输送小车步移和定位拟采用液压传动完成。 如 图 1-1所 示 。1234567 89101、滚道；2、滚轮；3、小车台面；4、铸型；5、回转铰轴；6、步移缸；7、车体；8、插销缸；9、导轮；10、定位缸图 1-1 铸型输送机传动示意图根据小车的工作特点，所设计的液压系统拟采用三种液压缸的执行元件的配置方案，见表 1-1。表 1-1 执 行 元 件 的 配 置 方 案执行元件序号 名称 数量 功能1 步移液压缸 2 驱动小车移动2 插销液压缸 2 连接步移缸和小车，带动小车前 移3 定位液压缸 1 小车定位4三种液压缸结合电气控制实现以下动作顺序：插销缸活塞上升（插销） 、定位缸下降（拔销） 、步移缸前进、定位缸上升定位（插销） ，插销缸下降（拔销） 、步移缸后退返回。表 1-2 执 行 元 件 的 主 要 参 数液压缸类型 行程 L/mm 牵引力/KN 循环周期/s步移缸 1500插销缸 66定位缸 6648 12步移缸前进和返回行程均与小车节距相等，L 1=1. 5m；定位缸单向行程 L2及插销缸的单向行程 L3相等，即 L2=L3=66mm。循环周期按下列情况细分，步移缸前进后退各 4 秒，插销缸插销和拔销分别为 1.3s和 0.9s（可调） ，定位缸拔销和插销各 0.9s，辅助时间 4s，执行元件周期动作顺序图见图1-2。 1插 销 缸 插 销定 位 缸 拔 销步 移 缸 前 移23456定 位 缸 插 销插 销 缸 拔 销步 移 缸 返 回 024681021.3.271 时 间 /s图 1-2 周期动作顺序图工作时，当插销油缸上升插入车体后，定位缸才拔销，然后步移缸通过两个插销缸将输送小车向前移动一个小车的距离，随之定位缸插销插入小车定位孔里使小车定位。接着插销缸拔销，最后步移缸返回原位，等待下一个周期的步移动作。1.1.2 电气控制部分结合液压传动系统，设计电气控制方案，以自动实现以上顺序动作。以电气、PLC 控制方式来实现其操作。1.2 确定液压执行元件明确液压系统的设计要求之后，可以选定执行元件，确定它的种类与数量及各个执行元件的工作顺序。对三种液压缸分别进行了分析，拟定了执行元件的类型，见表 1-3。5表 1-3 执行元件的类型选择执行元件序号 名称 数量功能 结构形式和特点1 步移液压缸 2 驱动小车移动 为了增大步移缸的推力而不至缸的尺寸过大，步移缸采用两个双杆活塞缸并联，两个缸的活塞杆固定，两个缸体刚性连为一体，并作往复运动2 插销液压缸 2 连接步移缸和小车，带动小车前移设在两步移缸刚性连接前后部位，用以连接步移缸和小车，带动小车前移；为了改善活塞杆的受力情况，插销缸采用双杆活塞缸3 定位液压缸 1 小车定位 保证输送小车与各主机、辅机间正确的相对位置关系，采用双杆活塞缸1.3 运动分析和动力分析对于步移缸的外负载，忽略摩擦负载和惯性负载，只考虑工作负载即牵引力Fe=48kN，各液压缸运动速度的计算及结果见表 1-4，因负载及运动关系均较为简单，故负载循环图和运动循环图均省略。表 1-4 液压缸运动速度计算执行元件 计算式 速度/（m/s） 说明步移液压缸 V1=L1/T1=1.5/4 0.375插销 V2=L2/t2=6.610-2/1.3 5.110-2插销液压缸拔销 V3=L2/t3=6.610-2/0.9 7.310-2定位液压缸 V4=L3/T4=6.610-2/0.9 7.310-2步移缸的往返速度相等，定位液压缸往返速度相等1.4 确定液压缸几何参数计算和工况图的编制1.4.1 预选缸的设计压力对于步移缸，预选缸的设计压力 p1=7Mpa。1.4.2 液压缸内径与活塞杆外径的选取根据受力情况取活塞杆的直径径 d=110mm=0.11m（标准值.按 GB/T 2348-1993 选取） 。忽略各种损失，则由力平衡方程：6FePdD1242可求出步移缸的内径 D 为：、mdpFe 128.0)0(1782236321 若预选缸的设计压力 p1=6Mpa，则：eD 3.)1(06423321按 GB/T2348-1993，取标准值 D=125mm=0.125m。从而，可算的步移缸的有效作用面积 A 和实际工作压力 p1为A=(/4)(D 2-d2)=(/4) (0.125 2-0.112)=2.72910-3（m 2）P1=Fe/(2A)=48103/(22.72910-3)Pa=8.79106Pa=8.79Mpa对于插销缸和定位缸。经受力分析及考虑到液压缸的刚性及美观，将其活塞杆直径取为 d2=50mm=0.05m，缸内径取为 D2=100mm=0.1m（均为标准值） 。由上述各缸的几何参数及速度（见表 1-3）计算出的各液压缸所需流量结果见表 1-5，表 1-5 液压缸流量计算流量执行元件 计算式 sm13104in1L说 明步移液压缸 375.0)1.25.0()4/22)1 vdDq20.753 124.5插销 222.).()/ 6.005 36.03插 销液 压缸 拔销 22123 03.7)5.0()4/2vdDq 8.594 51.56定位液压缸 22124 .).()/ 8.594 51.56 步 移 缸 往 返 流 量 相 等；定 位 缸 往返 流 量 相 等由图可看出，步移缸所需流量最大。1.5 制定液压回路方案1.5.1 油路连接方案 铸型输送机液压系统共两类三中执行方案，工作性质不同，且有严格的动作顺序，为7止，总体上将作为工作执行元件的步移液压缸，作为辅助执行元件的定位液压缸和插销液压缸各划分为一个支路并且相互并联，而定位液压缸与插销液压缸又相互并联，两插销液压缸相互并联。1.5.2 速度控制回路方案步移液压缸，由于其往返速度相同，且不需要调速，但为了满足往返运动到端点避免冲击达到准备定位的要求，采用双向减速回路，即在进油路上装设两个单向行程减速阀，当步移缸运行至接近终点时压下行程减速阀的阀芯而减速。考虑到定位液压缸的插销和拔销速度相同，且不需要调速；而两插销液压缸插销和拔销时间要求可以调节，为止在各销缸支路上采用会有节流调节回路，在实现调速功能的同时由址保证两缸同步。由于已选用减速和节流调速回路，故系统必然为开式循环方式。1.5.3 油源型式 由流量循环图可知，系统中三个液压缸所需要流量以步移缸最大，但考虑到各缸运行时间较短，故选用但定量泵供油油源，而泵的流量需按步移缸的要求确定。1.5.4 换向回路方案 考虑系统流量较大。为保证换向平稳，故对步移缸单独使用一个三位四通电液动换向阀换向；而并联的定位缸与两插销缸则共用另外一个三位四通电液动换向阀；并采用活动挡块压下电气行程开关控制换向阀电磁铁的通断实现自动换向。电液动换阀则采用辅助泵供油的控制方案。1.5.5 顺序动作方式 步移缸与辅助缸的动作顺序控制，采用活动挡块压下电气行程开关控制换向阀电磁铁的通断电的行程控制方式；而并联的定位与两插销缸之间的顺序控制则采用单向顺序阀的压力控制方式。1.5.6 压力控制回路方案 在主液压泵出口并联一溢流阀，实现系统调压溢流；在主液压泵出口并联一个远程卸荷阀（由辅助泵供油并采用一个二位四通电磁换向阀切换控制） ，用于步移缸返回后，等待下一个周期开始的时间继电器发令前，液压泵卸荷，以实现节能。在辅助泵出口并联一个溢流阀，以限定其最高供油压力。1.6 拟订液压系统原理图在初步选定上述主回路的基础上，在增加一些辅助回路，如在两液压泵出口分别设一压力表及压力表开关，以便观测泵的压力；在泵的进口分别设置过滤器，以保证油液清洁，即可组成图 1-3 所示的铸型输送机完整的液压系统。系统的动作顺序表 1-6 所列。系统的工作原理图简述如下：8M1 234 56 78 910 1 12 1314 151617 181920 212 233YA 4YA 1YA2YA1SQ5YA2SQ 3SQ4SQ5SQM1主液压泵 2辅助液压泵 3单向阀 4、5溢流阀 6卸荷阀 7二位四通电磁换向阀 8、 9三位四通电液动换向阀 10、11单向行程减速阀 12、13单向顺序阀 14、15调速阀 16、17插销缸 18定位缸 19步移缸 20、21压力表及其开关22、23过滤器图 1-3 液压原理图表 1-6 铸型输送机液压系统电磁铁动作顺序表电磁铁状态序号 信号来源 动作名称1YA 2YA 3YA 4YA 5YA1 按下启动按钮 液压泵 1、2 启动 +2 周期时间继电器 插销缸插销（定位缸拔销） +3 压下行程开关 3SQ 步移缸前移 +4 压下行程开关 4SQ 定位缸插销（插销缸 B 拔销） +5 压下行程开关 1SQ、2SQ 步移缸返回 +6 压下行程开关 5SQ 液压泵卸荷 +当按下启动按钮后，辅助泵 2 启动，同时电磁铁 5YA 通电使二位四通电磁铁换向阀切换至下位，主液压泵 1 空载（卸荷）启动，周期时间继电器到时后发信，使电磁铁 5YA 断电，卸荷阀 6 关闭，液压系统按下列顺序开始运行。1.6.1 插销缸插销-定位缸拔销 周期时间继电器发信，使电磁铁 1YA 通电，换向阀 9 切换至右位，此时的油路流动路9线为进油路： 主泵 1 的压力油单向阀 3换向阀 9（右位）插销缸 16 和 17 的下腔，使两插销缸的活塞杆伸出（插销） ，当活塞上升至上死点时，油压升高，压力油打开顺序阀13 进入定位缸 18 的上腔，使定位活塞杆下降（拔销） 。回油路： 两插销缸 16、17 上腔调速阀 14、15单向顺序阀 12 中的单向阀与定位缸下腔回路一起换向阀 9（右位）油箱。1.6.2 步移缸前进 定位缸拔销后，压力行程开关 3SQ，使电磁铁 3YA 通电，换向阀 8 切换至左位，1YA 断电，换向阀 9 复至中位。此时的油路流动路线为:进油路： 主泵 1 的压力油单向阀 3换向阀 3换向阀 8（左位）单向行程减速阀 10步移缸 19 左腔。使步移缸缸筒向前移动，当步移缸快行至终点时，缸体压下单向行程减速阀 10，进行节流减速，缸缓慢停止。回油路： 步移缸 19 右腔单向行程减速阀 11换向阀 8（左位）油箱。1.6.3 定位缸插销-插销缸拔销 步移缸前行到左端点时压下行程快关 4SQ,使电磁铁 3YA 断电（换向阀 8 复至中位） ，同时使 2YA 通电（换向阀 9 切换至右位） ，此时的油路流动路线为进油路： 主泵 1 的压力油单向阀 3换向阀 9（右位）定位 18 的下腔，使定位缸活塞杆上升（插销） 。当活塞上升至死点时，系统压力升高，打开单向顺序阀 12，压力油调速阀 14、15插销缸上腔，使插销缸活塞返回（拔销） ；回油路： 定位缸上腔单向顺序阀 13 的单向阀后和插销缸下腔的油路一起换向阀9（左位）油箱。1.6.4 步移缸返回 两插销缸活塞返回到终点时，挡铁压下行程开关 1SQ 及 2SQ，使电磁铁 4YA 通电（换向阀 8 切换至右位） ，2YA 断电（换向阀 9 复至中位） 。此时的油液流动路线为进油路： 主泵 1 的压力油单向阀 3换向阀 8（右位）单向行程减速阀 11步移缸 19 右腔，使步移缸缸筒向后退回，当步移缸快行至右端终点时，缸体压下单向行程阀11，进行节流减速，缸缓慢停止。回油路： 步移缸 19 右腔单向行程减速阀 10 的单向阀换向阀 8（右位）油箱。1.6.5 卸荷 当步移缸返回原位压下行程开关 5SQ 时，使电磁铁 4YA 断电（换向阀 8 复至中位） 、5YA 通电（换向阀 7 切换至下位） ，辅助泵 2 的压力油打开卸荷阀 6，主泵 1 经阀 6 卸荷。输送小车停止不动，直至周期时间继电器发信，才重复上述工作循环。 1.7 计算和选择液压元件1.7.1 液压泵的选择首先确定液压泵的最高工作压力：前已算出步移缸的工作压力 p1=8.79MPa，考虑到本10系统油路较为简单，故取泵至缸间的进油路压力损失为p=0.4MPa，则根据式（2-31）算得主液压泵的最高工作压力 pp为 MPa12.9407.8然后确定液压泵的流量：液压泵的最大供流量 pq按液压缸的最大输入流量（20.7534103m/s）进行估算。按式（2-32）取泄露系数 K=1.2，则 min42.19310475,2.1Lsqvp根据系统所需流量，拟初选定量叶片泵的转速为 n=1000r/min，泵的容积效率V=0.85，根据式（2-23）可算得泵的排量参考值为 rLVnqvg17685.014290根据以上计算结果查手册，选用规格相近的 YD-B200 型定量叶片泵，其额定压力为10MPa，排量为 V=200 mL/r，泵的额定转速为 min/n，由表 2-12 去容积效率=0.85，倒推算得泵的额定排量为 )/(17085.102Lnqp 满足系统所需要流量。1.7.2 电动机的选择取泵的总效率为 80.p，则所需要电机功率为 )(62.1908.754kWPqp选用电动机型号：查表得，选用 Y 系列（IP44）规格相近 Y200L2-6 型封闭式三相异步电动机，其额定功率 22kW，转速为 970r/min。用此转速驱动液压泵时，泵的实际输出流量分别为 165.64L/min，仍能满足系统各工况对流量的要求。1.7.3 其他液压元件的选择11表 1-7 铸型输送机液压系统元件型号规格序号 元件名称 额定压力/MPa额定流量/（L/min）型号，规格 说明1 定量叶片泵 10 170 YD-B200额定转速1000r/min，驱动电动机功率22kW2 定量叶片泵 10.5 13.1 YB-A10C额定转速1500r/min，驱动电动机功率2.1kW3 单向阀 25 250 CRG-10-50-50通径20mm，最低控制压力 0.5MPa,4 先导式溢流阀 625（调压范围） 400 BG-10-6-32 通径 10mm5 先导式溢流阀 625（调压范围） 400 BG-10-6-32 通径 10mm6 卸荷阀（远控 顺序阀） 37（调压范围） 150 X3F-B32F 通径为 32mm7 二位四通电磁 换向阀 16 25 24DF3-E6B 通径为 6mm8、9 三位四通电液 动换向阀 6.3 180 34DYF3-16B通径为16mm，最低控制压力 0.6MPa10、11单向行程减速阀 21 200 ZCG-10 通径 10mm12、13 单向顺序阀 1.77（调压范围） 284 RC-G-10-D通径1.25mm14、15 调速阀 16 100 ALF3-E10B通径为 10mm20、21 压力表开关06.3（压力指示范围） AF6P30/Y63通径 6mm，此压力表开关带压力表22 过滤器 0.02(压力损失) 160 XU-16080J 通径 40mm23 过滤器 0.02(压力损失) 16 XU-1680J 通径 12mm注：1.此表所列液压元件均按本书参考文献【10】选出。122.表中序号与图 1-3 中元件标号相同，但末包括标号为 1619 的四个液压缸（需自行设计）13第二章 液压缸的设计2.1液压缸主要尺寸的确定定位缸的工作压力比较小，预设液压缸工作压力 P=6Mpa,液压缸内径 D=100mm 和活塞杆直径 d=50mm。 2.2 液压缸壁厚和外径的计算液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。液压缸的壁厚一般是指缸筒结构中最薄处的厚度。从材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布规律因壁厚的不同而各异。一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。在这里， 取 10.5mm。液压缸的内径 D 与其壁厚 的比值 D10 的圆筒称为薄壁圆筒。起重运输机械和工程机械的液压缸，一般用无缝钢管材料，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒公式计算在中低压液压系统中，按上式计算所得液压缸的壁厚往往很小，使缸体的刚度往往很不够，如在切削加工过程中的变形、安装变形等引起液压缸工作过程卡死或漏油。因此一般不作计算，按经验选取，必要时按上式进行校核。对于 D 10 时，应按材料力学中的厚壁圆筒公式进行壁厚的计算。液压缸壁厚算出后，即可求出缸体的外径 D 1 为 m2021式中 D 1 值应按无缝钢管标准，或按有关标准圆整为标准值。2.3 最小导向长度的确定当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到缸盖滑动支承面中点的距离 H 称为最小导向长度。如果导向长度过小，将使液压缸的初始挠度（间隙引起的挠度） 增大， 影响液压缸的稳定性， 因此设计时必须保证有一定的最小导向长度。对一般的液压缸， 最小导向长度 H 应满足以下要求： mmDL5.32106204活塞的宽度 B ，一般取 B （06 10） D ；缸盖滑动支承面的长度 l ，根据液压缸内径 D 而定；当 D 80 m m 时，取 l1 =（06 10） D ；当 D 80 m m 时，取 l1=（06 10） d 。为保证最小导向长度 H ，若过分增大 l1和 B 都是不适宜的，必要时可在缸盖与活塞之间增加一隔套 K 来增加 H 的值。隔套的长度 C 由需要的最小导向长度 H 决定，即B=80mm 142.4 缸体长度的确定液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还要考虑到两端端盖的厚度。一般液压缸缸体长度不应大于内径的20 30 倍。缸体长度L=305mm2.5 活塞杆稳定性的验算当活塞杆受轴向压缩负载时有压杆稳定性问题，即压缩力 F 超过某一临界 值时活k塞杆会失去稳定性。活塞杆稳定性按下式进行校核： nFkK式中 表示安全系数。一般取 。nk 42k2.6液压缸的结构设计液压缸主要尺寸确定以后，就进行各部分的结构设计。主要包括：缸体与缸盖的连接结构、活塞杆与活塞的连接结构、活塞杆导向部分结构、密封装置、缓冲装置、排气装置、及液压缸的安装连接结构等。由于工作条件不同，结构形式也各不相同。设计时根据具体情况进行选择。2.6.1 缸体与缸盖的连接形式缸体端部与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关。连接的主要方式有：法兰连接、半环连接、外螺纹连接、内螺纹连接、拉杆式连接和焊接式连接。在这里我选择了焊接，如图 2-1。图 2-1 缸筒与缸盖的连接方式2.6.2 活塞杆与活塞的结构形式活塞与活塞杆的结构形式有很多:有整体活塞和分体活塞：空心活塞杆和实心活塞杆。连接有螺纹式和半卡环式等。在这里我选择了半卡环式，虽然结构比较复杂，但是工作可靠，如图 2-2。1550H8f9图 2-2 活塞与活塞杆的结构2.6.3 活塞杆导向部分的结构活塞杆导向部分的结构，包括活塞杆与端盖、导向套的结构，以及密封、防尘和锁紧装置等。导向套的结构可以做成端盖整体式直接导向，也可做成与端盖分开的导向套结构。后者导向套磨损后便于更换，所以应用较普遍。导向套的位置可安装在密封圈的内侧，也可以装在外侧。机床和工程机械中一般采用装在内侧的结构，有利于导向套的润滑；而油压机常采用装在外侧的结构，在高压下工作时，使密封圈有足够的油压将唇边张开，以提高密封性能。活塞杆处的密封形式有 O 形、V 形、Y 形和 Y x 形密封圈。为了清除活塞杆处处露部分沾附的灰尘、保证油液清洁及减少磨损，在端盖外侧增加防尘圈。常用的有无骨架防尘圈和 J 形橡胶密封圈，也可用毛毡圈防尘。我选择了 O 型密封圈加双挡圈的密封装置。还有 Z 型 Turcon 防尘圈。导向套与端盖分开的结构形式，如图 2-3。图 2-3 活塞杆导向部分的结构162.6.4 液压缸的缓冲装置液压缸带动工作部件运动时，因运动件的质量较大运动速度较高，则在到达行程终点时，会产生液压冲击，甚至使活塞与缸筒端盖之间产生机械碰撞。为防止这种现象的发生，在行程未端设置缓冲装置。常见的缓冲装置有节流口可调式、节流口变化式。主要包含;反抛物线式、阶梯圆柱式、单圆柱式、环形缝隙式、圆锥台式。这里采用环形缝隙式，如图 2-4。58 62图 2-4 缓冲装置2.6.5 液压缸的安装连接结构液压缸的安装连接结构包括液压缸的安装结构、液压缸进出油口的连接等。2.6.5.1 液压缸的安装形式根据安装位置和工作要求不同可有长螺栓安装、脚架安装、法兰安装、轴销和耳环安装等2.6.5.2 液压缸进、出油口形式及大小的确定液压缸的进、出油口，可布置在端盖或缸体上。对于活塞杆固定的液压缸，进、出油口可设在活塞杆端部。如果液压缸无专用的排气装置，进、出油口应设在液压缸的最高处，以便空气能首先从液压缸排出。进、出油口的形式一般选用螺孔或法兰连接。如图 2-5。图 2-5 进、出油口172.7 对定位缸的设计 2.7.1 对缸筒厚度的选取及校核由 D=100mm，取 =10.5mm。在中、低压液压系统中，缸筒壁厚往往由结构工艺要求决定，一般不要校核，在高压系统中，须按下列情况进行校核。当 10 时为厚壁， 应按下式进行校核D/ mpP738.512042max0显然选择壁厚为 10.5mm 满足强度要求。2.7.2 对各个液压零件的选取2.7.2.1 活塞的选取活塞的宽度 B=（0.60.8）D。上面已知 D=100mm，所以取 B=80mm。零件如图 2-6。737 55106245 50H8f 106 A800.4A0.4A 0.25A1.61.60.4R0.4 0.25A3020 2图 2-6 活塞2.7.2.2 活塞杆的选取活塞杆直径已选 d=50mm。这里主要是对长度、结构的确定， L=535mm。零件如图2-7。188 3658 5042505046 461536 28308 530.4 0.150.70.3AA0.40.40.150.7 IR2图 2-7 活塞杆2.7.2.3 缸筒的选取 缸筒的壁厚 =10.5mm，根据行程及活塞的宽度等一些条件，最后算得缸筒的长度为 306mm。零件如图 2-8 所示。3061210H8f 64 0.5A0.5A 0.43.2A 0.12 0.15 124H8f图 2-8 定位缸筒2.7.2.4 缸盖的选取缸盖的尺寸主要由密封装置及导向环装置以及强度来选取。零件图如图 2-9 所示。19583.5 5 50H8f94 360340.3AA142图 2-9 端盖2.8 液压缸的装配图液压缸装配图如图 2-10 所示。1 2345 678910 11213 14805310H8f10.530646346050H8f 50H8f946 50H8f58 627M27图 2-10 液压缸装配图 20第三章 液压控制系统的设计根据其工艺流程及工作控制要求，本设计的液压控制系统采用 PLC 为控制中心的控制系统，并且选用西门子 S7-200 系列的 PLC 可编程控制器。3.1 主机电路图工作时，当插销油缸上升插入车体后，定位缸才拔销，然后步移缸通过两个插销缸将输送小车向前移动一个小车的距离，随之定位缸插销插入小车定位孔里使小车定位。接着插销缸拔销，最后步移缸返回原位，等待下一个周期的步移动作。铸型输送机传动示意图见图 1-1。执行元件周期动作顺序图见图 1-3。主机电路图如图 3-1 所示。FU1 FU2KR1 KR2KM1 KM2L12L3图 3-1 电气电路部分213.2 I/O 设备及 PLC 的 IO 点的分配IO 点的分配如表 3-1。表 3-1 输入、输出分配输入 输出I/O 口 动作 I/O 口 动作I0.0 按下启动开关 SB1 Q0.0 3YA 得电I0.1 按下停止按钮 SB2 Q0.1 4YA 得电I0.3 按下行程开关1、2SQQ0.2 1YA 得电I0.4 按下行程开关 3SQ Q0,.3 2YA 得电I0.5 按下行程开关 4SQ Q0.4 5YA 得电I0.6 按下行程开关 5SQ Q0,.5 主液压泵 1 启动Q0.6 辅助液压泵 2 启动PLC 的 IO 点的分配如下图 3-2。SB1SB2按 下 启 动 按 钮按 下 停 止 按 钮压 下 行 程 开 关 1SQ、 2SQ压 下 行 程 开 关 3SQ压 下 行 程 开 关 4SQ压 下 行 程 开 关 5SQI0.I0.1I0.3I0.4I0.5I0.6L+M1MQ0.Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6CPU24DC24V3YA得 电4YA得 电1YA得 电2YA得 电5YA得 电辅 助 泵 1启 动主 液 压 泵 2启 动AC20V1L图 3-2 输入、输出接线图3.3 控制程序设计根据系统原理图和电气控制顺序表该输送机的控制程序如下图 3-3。22SM0.1M0.0M0.0M0.0M0.1I0.1M0.2 Q0.6T37INTON10msTP30I0.0T38M0.2R1S1T37TON10ms20TPINQ0.5S1Q0.4M0.3M0.3M0.2T38M0.4 Q0.2M0.3I0.4 M0.5M0.4Q0.0M0.5M0.4I0.5M0.6 Q0.3M0.6I0.3M0.7Q0.1M0.7M0.6I0.6M1.1Q0.4M0.2T39INTON10msTP120M1.1M1.0M1.0T39M1.1S1S1S1S1R1S1M0.1R1M0.1 R1M0.1S1R1R1R1S1S1S1M0.3M0.4M0.5M0.5 M0.6R1S1M0.7M0.7 M1.0R1R7S1M0.0 R1M0.1Q0.0M1.0图 3-3 程序梯形图23结 论通过两个月的学习和了解，终于完成了歩距 1m 的步移式输送机液压传动与控制系统的设计。本次设计的液压系统除使输送机满足其规定的工作程序，其液压压力、流量能精确，连续地按工艺要求进行变化之外，还具备良好的稳定性、重复精度，工作可靠，噪音低，密封性好，易于安装调整，维修保养，节能等特点。从使用维护上看，元件的自润滑性好，易实现过载保护与保压，安全可靠；元件易于实现系列化、标准化、通用化。所有采用液压技术的设备安全可靠性好。经济：液压技术的可塑性和可变性很强，可以增加柔性生产的柔度，和容易对生产程序进行改变和调整，液压元件相对说来制造成本也不高，适应性比较强。对输送机而言，目前普遍应用的是 PLC 控制系统。然而随着技术的进步，个性化、定制化产品需求的不断增长，注塑机的控制要求越来越复杂，精度要求越来越高，PLC 在软、硬