基于plc的同步发电机联轴器压装设备论文.doc

摘 要 本论文依据液压原理和PLC控制技术，设计了一套基于PLC的发电机联轴器压装设备的设计。该系统能够完成工件的快进、工进、快退、停止的动作循环，从而减轻了人类的劳动强度，提高劳动生产力。 本论文主要完成了发电机联轴器压装设备的设计、各个零件的结构安装装配、压装设备的液压系统及PLC控制系统的设计。压装设备的液压系统主要完成了液压系统原理图的拟定、液压元件的计算和选择、液压系统的性能的验算；PLC控制系统主要完成工作流程的分析、接线图的绘制和程序编制。关键词：联轴器；液压系统；压装设备；PLCAbstractIn this paper, based on the hydraulic principle and PLC control technology, design a set of design based on the generator coupling PLC pressing equipment. The system can complete the action cycle fast, stop, rewind, into the workpiece, thereby reducing the human labor intensity, and improve labor productivity.This paper mainly completed the generator coupling pressure equipment design, various parts of the structure installation, pressure equipment, hydraulic system and PLC control system design. Hydraulic system pressure equipment mainly completed the draft, schematic diagram of hydraulic system checking performance of hydraulic components, the calculation and selection of hydraulic system; PLC control system is mainly to complete the analysis, process drawing wiring diagram and program.Key words: Coupling;Hydraulic system;Pressure equipment; PLC目 录摘 要IAbstractII1 绪论11.1课题设计的目的和意义11.2液压系统在机械设备中的应用11.3 PLC的特性21.4 联轴器及其作用与特性31.5 本文研究内容31.6本章小结42 液压系统设计与计算52.1 液压传动系统设计52.2 液压系统的组成52.3 液压传动系统的设计内容与步骤62.4 明确对液压系统的设计要求62.5 确定液压系统的主要参数72.6 拟定液压系统原理图122.6.1 选择基本回路132.6.2 液压系统原理图142.7 计算和选择液压元件152.7.1 液压泵及其驱动电机的选择162.7.2 控制阀的选择182.7.3 确定油箱容量202.8 验算液压系统性能202.8.1 系统压力损失的验算202.8.2 系统效率的计算222.8.3 系统发热和温升的计算222.9 本章小结243 总体设计253.1总压装设备的装配253.2 工作台的设计263.3平板的设计及校核283.4 支撑板的设计293.4.1 拉板的设计293.4.2 拉杆的设计293.5 本章小结314 PLC控制系统324.1 液压系统PLC控制系统324.1.1 可编程序控制器的特点和应用324.1.2 PLC的发展趋势334.2 PLC压装设备的控制系统的设计334.2.1应用程序设计要点344.2.2 工艺流程的编写364.2.3 输入输出电路I/O口的分配374.3 接线图的绘制384.4 梯形图的绘制394.5 指令表的转化404.6 安装调试414.7 本章小结42结 论43致 谢44参考文献451 绪论1.1课题设计的目的和意义机械工业是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。国民经济各部门生产技术的进步和经济效益的高低，在很大程度上取决于它所采用装备的性能和质量。所以机械工业的技术水平和规模是衡量一个国家科技水平和经济实力的重要标志。但是，与工业发达国家相比，我国的机械工业仍存在着阶段性的差距。因此，有计划的引进和开发先进的机械装备，不断提高企业的产品自主开发能力和制造技术水品，进一步推动机械工业的振兴，是我国机械工业走入世界之林的必经之路。 随着科学技术的进步和经济的发展，工业生产中广泛使用各种各样的机械设备，尤其是我国加入WTO后，各类机械设备得到了更广泛的应用。为了满足人民日常生活迫切需要，必须大批量生产各类轻工产品，需要各种高生产率、高自动化的轻工机械。所以机械设备由于现代工业行业多、加工材料的多样化、加工性质的多样化使得品种多样化的特点。这就使得各类机械设备的结构和动作越来越复杂，能代替人类完成许多危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。 目前，在国内很多工厂的生产线上机床装卸工件仍由人工完成，劳动强度大、生产效率低。为了提高生产加工的工作效率,降低成本,并使生产线发展成为柔性制造系统,适应现代自动化大生产,针对具体生产工艺,利用液压与PLC技术，设计用一台压紧联轴器代替人工工作，以提高劳动生产率。1.2液压系统在机械设备中的应用液压传动相对于机械传动来说，是一门比较新的传动技术，它具有结构紧凑,传动平稳,输出功率大,易于实现无级调速及自动控制等特点,因此发展很快。液压由于其传动力量大，易于传递及配置，在机械行业应用广泛。液压系统的执行元件液压缸和液压马达的作用是将液体的压力能转换为机械能，而获得需要的直线往复运动或回转运动。在机械工业中应用液压传动技术的目的各有不同。例如，工程机械、压力机械和航空工业中采用液压传动的主要原因侧重于结构简单、体积小、重量轻、输出力大；机床上采用液压侧重于能在工作过程中方便地实现无级调速，易于实现频繁的换向，易于实现自动化等。计算机控制是必然趋势，电液比例和伺服阀只能接受连续变化的电压或点电流信号，而计算机要求数字开关量，使用电液比例阀和伺服阀与计算机借口必须经过D/A转换和A/D转换，极不方便。而数字液压泵、数字控制阀、数字液压缸等，即用数字量进行控制并具有数字量输出响应特性的液压元件。由于它们具有结构简单，工艺性好，价格低廉，抗污染性强，功耗小，工作稳定可靠等优点，特别是可以直接与计算机借口，不需D/A数模转换器，是今后液压技术发展的重要趋向之一。计算机与液压技术的结构包括：计算机实时控制技术、计算机辅助设计、液压产品的计算机辅助实验及计算机仿真和优化设计。利用计算机进行控制具有模拟量系统无法比拟的优越性，其方式有逻辑控制、开环比例控制、计算机闭环控制、最优控制和自适应控制以及灵活的多余度控制等。计算机辅助设计的基本特点是利用计算机的图形功能，由设计者通过对话控制设计过程以得到最优设计结果，并能通过动态仿真对设计结果进行检测。计算机辅助试验则可运用计算机对液压元件及液压系统的静、动态性能进行测试，对液压设备故障进行诊断和对液压元件和系统的数学模型辨识等。此外，高压大流量小型化与液压集成技术、液压节能与能量回收技术也成为近年研究的重要课题。总之，随着科学技术的进步，液压技术也随之发展，拓展范围，以适应各行新技术的发展需求。1.3 PLC的特性目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保、文化娱乐等各个行业，在领域的应用都得到了很大的发展。主要进行对开关量的逻辑控制、模拟量控制、运动控制、过程控制、数据处理、通信及联网的控制。用可编程序控制器作为控制器组成的控制系统是plc的用途当今自动机与自动线设备最理想的控制系统，也是目前在自动控制领域中使用最广泛的控制装置之一，它是以微处理器为基础，综合计算机技术与自动控制技术而发展起来的新一代工业控制器，具有逻辑判断、计数、定时、记忆、算术运算、数据处理、联网通信、PID回路调节、人工智能等功能。PLC以其优异的性能，低廉的价格等优点在自动机与自动线中已成为首选地装置1.4 联轴器及其作用与特性联轴器是用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接。联轴器种类繁多，按照被联接两轴的相对位置和位置的变动情况，可以分为：固定式联轴器。主要用于两轴要求严格对中并在工作中不发生相对位移的地方，结构一般较简单，容易制造，且两轴瞬时转速相同，主要有凸缘联轴器、套筒联轴器、夹壳联轴器等。可移式联轴器。主要用于两轴有偏斜或在工作中有相对位移的地方，根据补偿位移的方法又可分为刚性可移式联轴器和弹性可移式联轴器。 动力机到工作时之间，通过一个或数个不同品种或不同型式、规格的联轴器将主、从动端联接起来，形成轴系传动系统。在机械传动中，动力机不外乎电动机、内燃机和汽轮机。由于动力机工作原理和结构不同，其机械特性差别很大，有的运转平稳，有的运转时有冲击，对传动系统形成不等的影响。动力机的机械特性对整个传动系统有一定的影响，不同类型的动力机，由于其机械特性不同，应选取相应的动力机系数KW，选择适合于该系统的最佳联轴器。动力机的类别是选择联轴器品种的基本因素；动力机的功率是确定联轴器的规格大小的主要依据之一，与联轴器转矩成正比。1.5 本文研究内容根据机械设计、机械原理、可变程序控制器（PLC）等知识，以课题要求为根本目标，设计工业机械手模型基于PLC的控制系统软硬件设计。本文研究工作主要包括： 液压传动的设计与计算; PLC控制系统的设计。总体设计。其论文各章节内容如下：1 绪论 主要介绍机械手的定义和分类以及发展情况，提出了论文的研究目标和研究内容。2 PLC简介 叙述PLC的发展情况、可变程序控制器的产生、PLC的定义以及PLC的主要特点。3液压传动系统设计与计算主要是完成液压系统原理图的拟定，液压元件的选择并对部分零件进行强度校核。4 总体设计主要设计工作台、支撑板、拉杆等计算与校核，并完成总结构图。5 可编程序控制器控制系统主要说明PLC液压控制系统的设计，最终完成准确的控制系统并绘制出接线图以及梯形图。1.6本章小结 本章主要阐述了基于PLC的小型同步发电机联轴器压装设备的设计的目的、意义、背景及发展趋势，提出了本文研究的目标。 2 液压系统设计与计算本章是在前述各章的基础上，讨论液压传动系统设计和计算机的程序、内容和方法。在此讨论的是静态的、经验的设计方法。传统的静态设计可以提供一个能实现预期功能（即满足力和速度要求）的传动系统，而系统仅仅能实现所预期的功能是不够的。系统的动作质量及动作发生的时间历程也是很重要的，而且对于现代机械设备往往显示出更为突出的地位，目前，在一般工业系统的设计中，进行液压系的动态分析，通常只用于飞机、军事、航天和一些机床设备中的那些成本昂贵的液压系统。随着液压技术特别是计算机技术的迅速发展，一些更完备的设计理论和方法正在不断地完善和充实，现代设计方法和手段，如液压系统的计算机，辅助设计将的得到大力推广和应用。2.1 液压传动系统设计液压传动相对于机械传动来说，是一门比较新的学科，它具有结构紧凑、传动平稳、输出功率大、易于实现无级调速及自动控制等特点，因此发展很快，而目前液压技术正在向高压、高速、大流量、大功率、低噪声、长寿命、高度集成化和模块化、提高可靠性技术及污染技术控制的方向发展。所谓液压传动就是以液体作为工作介质并以压力能的方式来进行能量的传递和控制的一种传动形式，它既可以传传递力，又可以传递运动，因此又称其为容积式液压传动。2.2 液压系统的组成液压系统由以下五个部分组成：动力元件液压泵将机械能转换为液压能的装置，给整个系统提供压力油。执行元件液压缸或液压马达将液压能转换为机械能的装置，可克服负载做功。控制元件各种阀类可控制和调节液压系统的压力、流量及液流方向，以改变执行元件输出的力、速度及运动方向。辅助元件油管、管接头、油箱、过滤器、蓄能器和压力表等起连接、储油、过滤、储存压力能和测量油液压力等作用的辅助元件。工作介质传递压力的工作介质 通常为液压油，同时还可以起润滑、冷却和防锈的作用。2.3 液压传动系统的设计内容与步骤液压传动系统的设计是整个及其设计的一部分，它与主机的设计是密切相关的。将通过全面方案论证，确定一部机器或机器的某一部分的传动方式采用液压传动后，则考虑液压传动系统设计的基本内容和一般流程如下： 明确对液压系统的要求; 分析主机工况，确定液压系统的主要参数； 进行方案设计，初拟液压系统原理图； 计算和选择液压元件； 验算液压系统的性能； 绘制正式系统工作图，编制技术文件。在实际设计工作中，上述内容和步骤并不是固定不变的往往会随系统的简繁、借鉴的多寡、设计人员经验不同，在做法上会有穿插、交叉、反复或省略。2.4 明确对液压系统的设计要求液压系统的设计必须能全面的满足主机的个项功能和技术性能。因此在拿到设计任务书后首先要了解主机设计人员对液压部分提出的要求。通过调研，一般应明确一下要求点：主机的用途、类型、工艺过程及总体布局，要求用液压传动完成的动作和空间位置的限制：对液压系统动作和性能的要求，如工作循环，运动方式（往复直线运动或旋转运动、同步、顺序或互锁等要求），自动化程度，调速范围，运动平稳性和精度负载状况，工作行程等;工作环境：如温度、湿度、污染、腐蚀及易燃等情况；其他要求：如可靠性，经济性等。设计一台发电机联轴器压装设备。要求设备能够以20000N的水平推力压装联轴器，该系统的工作循环为 “快进工进快退停止”。快速前进行程为=100mm；工作进给行程为=250 mm，工进速度为100-500mm/min，快进、快退速度为6-7m/min，运动部件重量约为500N。根据切削用量计算出来的水平推力Fe=20000N，工作进给速度=100-500mm/min无极调节。运动部件所受重力G=500N，动力滑台平导轨的静、动摩擦系数分别为，；往复运动中的加速时间为0.2s；直线往复运动由液压缸实现。2.5 确定液压系统的主要参数在明确了上述液压系统的设计依据后，就可以对主机的工作过程进行分析，即负载分析和运动分析，确定负载和速度在整个工作循环中的变化规律然而即计算执行元件的主要结构参数（之液压缸的有效工作面积或液压马达的排量），以及确定液压系统的主要参数工作压力和最大流量。主机在工作过程中其执行结构所需要克服的的负载包括工作负载（如刀削力、注射力、压力等）、惯性负载和阻力负载（如摩擦力、密封阻力等，被压阻力等）。这些负载的大小可按具体情况，根据有关材料、手册、计算出来。执行机构在动作循环中各个工作循环中各个工作阶段的负载可按一下各式计算：1) 启动阶段 F=FfsFG (2-1) 2) 加速阶段 F=Ffd+FmFG (2-2) 3) 恒速阶段 F=FtFfdFG (2-3) 4) 制动阶段 F=FtFfd-FmFG (2-4) 式中，FG 重力，若工作部件水平放置则FG = 0； Ffs进摩擦力，Ffs =Fnfs, Fn为运动部件及外负载对支承面的正压力，fs为静摩擦系数，一般fs0.20.3； Ffd动摩擦力，Ffd= fdFn , fd为动摩擦系数，一般fd0.050.1； Fm 惯性阻力，Fm=，g为重力加速度，t为启动或制动时间，v为速度变化量；Ft 切削阻力。1负载分析a工作负载 Ft=Fe=20000Nb摩擦负载 c. 静摩擦负载 Ffs=fsFN=0.1500=100Nd. 动摩擦负载 Ffd=fsFN=0.1500=50N根据以上计算，得出液压缸在各工作阶段的负载如表2-1所示。表2-1 液压缸在各工作阶段的负载/N工况负载组成F系统负载/N时间/s启动111.1快进55.61s工进F=Ft+Ffd22277.7860s快退F=Ffd55.61s注：取液压缸机械效率 =0.9，v=0.1m/s，t=0.2s；2.运动分析 根据v1=v3=1m/s，取v2=25/6m/s，绘制速度循环图如图2-1所示。3确定液压缸主要结构参数 参照表1-1和表1-2取液压缸工作压力为p1=3MPa。为节省能源宜选用较小流量的油源，利用单杆活塞缸差动连接满足快进速度要求，且往复速度相等，这样就给液压缸内径D和活塞杆直径d规定了的关系。由上表数值绘制负载循环和速度循环图2-1所示。 (a) 负载循环图 （b）速度循环图图2-1 负载和速度循环图 在水平推力压紧时，液压缸回油腔应有一定的背压，查液压工程手册取背压为p2=0.3MPa。由此求得液压缸无杆腔面积为 F=Ft+Ffd=20050N mm mm 由GB/T2348-1993查得标准值D=100mm，d=70mm。由此计算出液压缸的实际有效面积为： cm2 cm2由工进给速度检验液压缸结构尺寸，查产品样本，Q型调速阀的最小稳定流量为qmin=0.05L/min ,则 cm2本例A1=78.5cm5cm2，能满足工作进给速度要求。快速进给时的液压缸工作差动连接。由于管路中由压力损失，取此项损失为MPa，同时假定快退时回油压力损失为0.5MPa。执行元件的工作压力可以根据副再循环图中的最大负载来选取，也可以根据主机类型来确定（见表2-2和表2-3）。表2-2 按负载选择执行元件的工作压力负载F/kN551010202030305050工作压p/MPa0.82.01.52.02.53.03.04.04.05.05.07.0图2-3 负载和速度循环图主机类型精加工机床半精加工机床粗加工或重型机床农业机械、小型工程机械液压机、重型机械、大中型挖掘机械、起重运输机械工作力p/MPa0.82.03.05.05.010.010.016.020.032.0最大流量则由执行机构的速度循环中的最大速度计算出来，它与执行元件的结构参数有关。通常的做法是：先按最大负载Fmax或Tmax和选取的工作压力，由式（2-5）或式（2-6）求出液压缸的有效工作面积A或液压马达的排量Vm。 （2-5） （2-6） 式中， p选取的系统工作压力； m泵或马达的机械效率。 则液压缸或液压马达的最大流量可由式（2-7）或式（2-8）计算 qmax=Avmax （2-7） qma=VM nMmax （2-8） 式中, vmax _液压缸的最大速度； nMmax_液压马达的最大转速。 对于要求工作速度很低的执行元件在计算最大流量之前，需检验所求得的执行元件的主要结构参数能否在系统最小稳定流量 qmia下使该执行元件获得要求的最低速度v min或nMmax即 （2-9） (2-10）否则，需要调整A，Vm或P.在节流调速系统中qmia决定于变量泵的最小稳定流量。由以确定A值可以计算液压缸的内径D，在参考有关手册根据系统工作压力或液压缸往复运动速度比或活塞杆的受力情况（受拉力或压力）计算活塞杆的的直径d，计算出D和d，最后还必须圆整成国家标准所规定的标准规格数值。各液压执行元件的主要结构参数确定之后，即可根据负载循环图，速度循环图以及A和VM作出各执行元件的工况图（见图2-2）。 图2-2 执行元件工况图工况图反映了一个工作循环中，执行元件的实际工作压力，流量和功率随时间的变化情况。最后还需将各个执行元件的q-t图，P-t图综合叠加，归并成整个液压系统的工况图。根据以上数据，可以计算出液压缸在一个工作循环各个阶段的压力，流量和功率，如表2-4所示，并根据此绘制出其工况图如图2-3所示。 ( a ) ( b ) ( c )图2-3 液压缸工况图表2-4 液压缸在不同阶段所需的压力、流量、和功率工作阶段系统负载F/m(N)回油腔压力P2/(MPa)工作腔压力P1/(MPa)输入流量q/()输入功率P/(kW)快速前进55.6P2=P1+0.3=0.63P=p1q=0.127工作进给200500.3q=A1V2=3.768P=p1q=0.188快随退回55.60.5q=A2V3=24.021P=p1q=0.39注：取液压缸机械效率m=0.9。2.6 拟定液压系统原理图方案设计及初拟系统原理图时整个液压系统设计中的重要一步。它从作用原理和结构组成上具体体现了主机对液压系统提出的各项要求其主要工作包括两项内容：一是根据主机对液压系统的各项要求，选择液压回路，进行方案设计；二是把选出的液压回路有机的组成液压系统。2.6.1 选择基本回路选择液压回路时既要考虑调速、压力控制、换向、顺序或同步动作、互锁等，还要考虑节省能源，提高效率，减少发热，安全可靠，减少冲击等问题。选择回路奥抓住各类主机液压系统的特点和主要问题，从对主机的主要性能起决定性影响的回路开始。例如，对机床的液压系统应从选择调速回路开始；液压机的液压系统应从选择压力调节和控制回路开始等。然后再考虑其他回路，或许有些回路的形式已由主要回路所决定。 选择回路时，往往有很多方案，需要进行反复比较，同时还应采取类比法，多参考同类型液压系统的成熟结构方案。 1）调速方式的选择由于机床液压系统调速是关键问题，因此首选调速回路。有工况图可知:所设计的机床液压系统功率较小，工作负载为阻力负载且变化小，故可采用进口节流阀调速回路。为防止孔钻通过时负载消失造成的前冲现象，回油路上要设置背压阀。 2）快速回路和速度换接方式的选择本系统已选定差动连接回路作为快速回路。由于快进转为工进时，速度变化大，故选用两位两通电磁换向阀来实现速度的平稳换接，而工进转快退则利用行程开关来实现，其调整压力要大于液压缸的最大工作压力。除了考虑上述主要回路之外，还需考虑换向问题。考虑到快退运动时，无杆腔回油量较大，故宜选用电液换向阀，但随着液压技术的发展，也可以用大流量电磁换向阀来代替电液换向阀。考虑到该压装设备在工作进给时负载较大，速度较低，而在快退时负载较小，速度较高，而由计算确定中压装系统压力为3MPa，因此选用定量叶片泵。综上所述，满足本系统要求的进口节流阀调速回路和差动回路的组合可以后不同形式，下面对如图2-4所示三种回路进行分析比较。 （ a ） ( b ) ( c ) 图2-4 快速回路和速度换接如图2-4（a）所示回路是目前设计中常用的调速回路，采用三位五通电液换向阀，换向平稳。图(b)采用三位五通电磁换向阀，价格低于图（a）。图（c）采用两个二位三通电磁换向阀代替图（a）和图（b）中的三位五通换向阀，二通阀通道简单，压力损失小，并且回路中少用了一个液控顺序阀。图（c）的价格与图（b）的相接近。以上三种回路，从性能上看是完全相似的，因此三种方案均可采用。本例采用习惯上的调速方式图（a）。2.6.2 液压系统原理图将选定的各液压回路组合、归并在一起，再加上一些辅助元件或回路初步形成了液压系统原理图。在合成液压系统原理图时应注意以下几点： 尽可能合并作用相同或相近的多余元件。 消除回路合并可能带来的相互干扰。 对可靠型要求比较高的主机，在液压系统中设置必要的备用元件或备用回路。尽量采用标准元件，减少制造周期和成本。为了便于调整和检修，在需要检测系统参数的地方设置工艺接头，以便安装检测仪器。 通过对液压系统的设计进行研究分析，已经绘制出液压原理图如图2-5液压系统原理图。 图2-5整理后的液压系统原理图2.7 计算和选择液压元件液压元件的选择通常是由以下诸因素共同决定的：参考同类设备。系统所需要的最高压力和最大流量。对稳态功率以及整个运动过程的考虑。可供选用的液压元件及其成本。2.7.1 液压泵及其驱动电机的选择首先确定液压泵的最大工作压力： Pp=P1+P （2-11） 式中，P1执行元件的最高压力，由其工况图中得到； P油液流经执行元件进油路上个液压元件及管路的总压力损失。在整个液压系统尚未组成前，P的取值可估算，也可以按经验资料估计。例如，对简单的系统取P=0.2-0.1MPa对复杂的系统取P=0.5-1.5MPa。当执行元件的最大工作压力出现在其停止运动状态，则取P=0。其次根据系统工况图中的最大流量qmax确定液压系统的最大供油流量 qpkqmax （2-12）对于工作过程始终处于节流调速状态的系统，在确定液压系统的最大供油时，尚未考虑溢流阀的最小稳定流量，在一般为溢流阀额定流量的15%以上。对于采用差动液压缸的系统，液压缸的供油为 qpk(A1-A2)vmax （2-13）对于采用蓄能器共同供油的系统，在液压泵的最大供油量可由系统一个工作循环中的平均流量确定，即 （2-14） 式中,k考虑系统泄漏的修正系数，一般取1.11.3； 差动液压缸无杆腔、有杆腔的有效面积； 差动连接时活塞或液压缸的运动速度； 系统在一个工作循环中等i个阶段内所需的供油量； T个工作循环的时间。 根据设计要求和系统工况可确定液压泵的类型，然后按上面计算出的pp和qp，参照产品样本即可选择液压泵的规格型号。考虑到动态压力超调，并确保泵有足够的使用寿命，应使液压泵具有一定的压力储备，从产品样本中选择泵的额定压力应比pp高出25%60%，其额定流量则只需与qp相当。驱动液压泵所需的电动机功率可直接从泵的产品样本傻上查出，然后结合泵的转速选择电动机。液压泵的驱动功率也可以根据具体工况计算出来。若在整个工作循环中，液压泵的工作压力和流量比较恒定，则液压泵的驱动功率为 （2-15） 式中, 液压泵的最大工作压力； 液压泵的输出流量； 液压泵的总效率，可由泵的产品样本中查出。若一个工作循环中，液压泵的最大工作压力和流量变换较大，则需要分别计算出工作循环中各个阶段所需的驱动效率，然后按下式求出平均驱动功率 （2-16） 式中, 工作循环中各个阶段所需的驱动功率； 工作循环中各个阶段所需要的时间。在按平均驱动功率选择电动机时，应将求得值与整个工作循环中所需的最大驱动功率进行比较，核算短期超载量是否在允许的范围之内，一般电动机允许的短期超载量为25%.如果超出允许的范围，则必须按最大驱动功率选则电动机。首先确定液压泵的最大工作压力。小流量泵在快进和工进时都向系统供油。油工况图知，在整个工作循环中液压缸的最大工作压力为2.99MPa，选取进油路上的总压力损失为0.8MPa，流量泵的最大工作压力为： MPa泵的流量确定，由工况图可知，液压缸所需最大流量为24.02，若取系统泄露系数K=1.05，则泵的总流量为： ap=1.524.021=25.22最后根据以上计算数据查阅产品样本，确定选择YB-40型叶片泵，其公称排量为q0=40,泵的额定压力为pn=6.3MPa，电动机转速nH=960，容积效率r=0.95，总效率=0.8。液压缸的输出流量为： 取叶片泵的效率，这时驱动液压泵所需电动机功率为： 根据此数值查阅电动机产品目录，选择YB2ML-6型电动机，其额定功率，额定转速。2.7.2 控制阀的选择 各种控制阀的规格型号按该阀所在油路的最大工作压力和经此油路的最大流量选定。即各种阀的额定压力和额定流量应与上述压力和流量相接近。必要时可允许阀最大通过流量超过其额定流量的20%，如果超过太大，则压降及发热剧增。此外需确定液压阀的安装方式。根据连接方式的不同，液压阀可分为管式阀、板式阀和叠加阀等。管式阀是靠螺纹管接头的各进出油口与系统管路相连接。液压阀自身亦靠管接头固定在管路上。大流量时用法兰代替管接头。较简单、试制性、未定型的液压系统可采用管式连接阀。板式阀油两种连接方式。如图8-4所示为采用安装地板的板式连接结构。位于阀体安装面上的全部油口与安装底板上加工出的油口相对应，阀体用螺钉安装在底板上，并用O形密封圈密封，在底板的背面或侧面用螺纹管接头将阀的各油口与系统管路连通。如图8-5所示为采用集成块的另一种板式连接结构。集成块是一个六面体，在3个侧面均可用螺钉安装板式阀，另一侧面安装通向执行元件的管接头。块内有钻出的油孔试固定在集成块上的阀与阀之间按一定的要求连通。一个液压系统往往需要几个集成块来安装连接板式阀，各集成块和顶盖、底板用长螺栓即可禁锢组装在一起。使用时可按系统设计要求选择集成块及相应的板式液压阀，也可根据需要自行设计集成块。板式安装连接目前经常采用的液压阀连接方式。叠加阀式安装连接是板式阀集成块安装连接的一种新型发展形式，用于液压阀的集成化。叠加阀的上下两个面是阀间的安装面，阀的进出油口分别在这两个面上，以便叠加安装另一个或几个液压阀组成一个集成化的控制回路。这样阀与阀之间无须任何中间连接体，阀体本身就起到了连接板和油路通道的作用，而阀本身的内部结构和工作原理与一般液压阀基本相同。根据控制阀所在油路上的最大工作压力和通过该阀的最大流量来选择规格型号，见表2-5。表2-5 液压元件表序号元件名称通过阀的最大流量()规格型号额定流量()额定压力（MPa）额定压降（MPa）1定量叶片泵YBL-40406.32三位四通电磁换向阀38434F-3M-E10B-A60160.33单向阀38.4I-100B100630.24溢流阀28.0245YF3-10L63635过滤器38.4XU-C40X10040630.066调速阀QI-63B56160.57压力表开关KF3-E6L168压力继电器DP1-63B639行程阀38.422C-100BH1006.30.3注：此为电动机额定转速nn=960时液压泵输出的实际流量 mm注：q为通过管道的流量取d=15mm。2.7.3 确定油箱容量油箱的有效容量可根据系统压力和系统的流量，按经验公式（2-7）估算。油箱的总容量应为其有效容量V的1.25%倍。对于行走机械的液压系统，其油箱容量可适当减小，但须配冷却装置。由经验公式得 按GB2876-81规定取标准值V=200L2.8 验算液压系统性能2.8.1 系统压力损失的验算当系统的元件、辅助规格和管道尺寸确定后，即可绘出油路的安装草图，对系统进油路上总压力损失p进行验算，即 p=pL+pr+pv （2-17） 式中 , pL,pr系统管道沿程压力和局部压力损失，可分为参照1.4节中有关计算公式； pv阀和辅助元件的局部压力损失，可根据各自的型号规格从产品样本中查出。系统在不同工作阶段的压力损失要求分开计算。pv在p中往往是主要部分，若经过阀类元件的实际流量与其额定流量相差较大，实际压力损失与额定压力损失有如下关系 （2-18）如果计算出的系统进油路总压力损失p比前面选泵时估计的数值大的多，则应重新调整液压元件、辅助规格和管道尺寸。计算出的系统压力损失可作为确定系统调整压力的依据之一，并可考查系统的回路效率，在对不同的方案进行比较作为参考。由于系统的具体管路布置尚未确定，整个系统的压力损失无法计算，但阀类元件的局部压力损失是可以由公式估算出来的，它在总压力损失中占据了很大的份额。压力损失的验算应按一个工作循环中不同阶段分别进行。a. 快进快进时，进油路上的油液通过单向阀的流量是38.4。进油路上的总压降为：回油路上快进有杆腔与无杆腔压力之差为: b.工进工进时，进油路上的总压降为： 回油路上通过三位四通电磁换向阀的流量是：液压缸工进油腔的压力为：此式小于原估计值0.188Mpa，所以压力足够。c快退快退时，进油路上总压降为: 此值小于原估计值，因此，液压泵驱动电机的功率是足够的。快退时回路上的总压降为： 此值略小于原估计值，因此，重新计算快退时液压缸进油腔压力为：快退时液压泵的工作压力应为： 2.8.2 系统效率的计算液压系统工作时，液压泵和执行元件都有泄漏和机械摩擦损失，必然消耗一定的功率，即反应了一定的效率。液压系统的效率是系统的输出效率与其输入效率之比，即 （2-19）它也可以写成： （2-20） 式中，液压泵的总效率，油产品样本查出； 执行元件的总效率，由产品样本查出，对于液压缸一般取0.95； 回路效率，它反映了泵出口到执行元件进口这段油路的功率利用程度。 （2-21） 式中，同时工作的执行元件工作压力与输入流量乘积之和； 同时运转的液压泵的输出功率之和。2.8.3 系统发热和温升的计算液压系统的压力、容积和机械所消耗的功率转化为热量，试系统的油温升高。连续工作一定时间后，系统所产生的热量便和散发的热量相等达到平衡状态，油温不再升高。对于不的主机，因环境条件与工况不同，最高允许油温也不相同。因此，必须运用热量平衡原理对系统的温升值进行估算，使其不得超过允许值。若执行元件的有效功率为，液压泵的上输入功率为，则系统的总发热H可按试下式估算 （2-22）如果系统的总效率已由式（2-20）求出，则系统的总发热量也可按下式计算 （2-23）假设热量全部由油箱散发出去，不考虑系统其他部分的散热，则对油箱温升的估算公式可以根据不同的条件分别从有关手册中查找出来。对于油箱3个边的尺寸1:1:1到1:2:3之间，油平面高度是油箱高度的80%，且油箱通风良好时，油液温升的计算可用下式来估算如表2-6。表2-6 各种机械允许油温液压设备名称正常工作油温最高允许油温度油及油箱的温升机床30-5055-7030-35工程机械、矿山机械50-8070-9035-40数控机床30-5055-7025机械粗加工机床40-7060-90机车车辆40-6070-80船舶30-6080-90 （2-24） 式中，V油箱的有效容积。计算结果如果超出最高允许油温，需增加油箱表面积，采取冷却措施或改进液压系统设计。系统发热和油液温升可按工进时的工况来计算 工进时液压缸的有效功率为：液压泵的总功率为：按式可计算出液压系统的发热量为：按式，求出油液温升为： 由液压传动控制与传动中P223页表8-3可知，没有超过所允许的温升值。2.9 本章小结本章主要进行了液压系统原理图的拟定，液压元件的选择和校核以及对所有元件的合格性合理性进行了校核。 3 总体设计3.1总压装设备的装配联轴器压装设备的总体装配，每一台机器都是由若干个零部件组成的,将零部件组装成整台机器的过程称为装配。由于机器的复杂程度不同，零件的组合情况不同，在机械装配中，根据零件组合的特点，机械的组成单元有以下几种:1. 零件 零件是机械组装的基本单元,它在结构上不能再分解。在装配中，有的零件是装配的基础，它具有配合基准面，可以保证装配在它上面的零件具有正确的相对位置，这种零件称为基础零件，例如减速机的底壳是整个装配体的基础，必须与其他零部件协调起来才能进行工作。2. 组件 由若干个零件组成，但不具有独立功能，例如活塞连杆组成一个组件，它有连杆、活塞、活塞销等零件组成，但不能独立发挥作用。必须与缸体、缸盖和曲轴等协调起来才能进行工作。3. 部件和总成 部件和总成由若干个组件或零件组成，具有结构上和作用上的独立性，这样的组件称为部件或总成。但习惯上是把直接组成机械的单元称作总成，把组成总成的单元称作部件。例如发动机是一个总成，而燃油泵、滤清器在性质上也可称作总成，但它们是安装在发动机这个总成上的，因此仍称作部件。机械装配的过程，就是由零件组装成组件、由组件组装成部件、由部件组装成总成和最后组装成机械的过程。经过对液压系统进行分析研究以及对零件的计算与校核绘制出总体装配图如图3-1所示。 其工作原理：按下启动按钮SB1，液压泵电机开始启动，电磁阀1YA通电动作，液压泵开始进行往复运动，当1YA、3YA得电2YA失电的时候进行快进，快进到时间继电器时间到了之后改为工进，压装设备完成后系统压力达到了压力继电器设定值时，压力继