压力的机液压的系统的电气的控制设计

1、湖南工业大学课程设计资料袋机械工程 学院 20112012 学年 上 学期课程名称：机床电气控制技术学生：班级：学号：题目：压力机液压系统的电气控制设计成绩： 起止日期：2011年12月11日 至2011年12月23日序号材料名称数量备注1课程设计任务书12课程设计说明书13图纸2机电控制技术设计说明书课 题：压力机液压系统的电气控制设计姓名：班级：学号：成绩：指导教师（签字）：机械工程学院2011年12月19日目录一、课程设计的内容与要求 51. 课程设计对象简介 52. 压力机结构及工作要求 53. 液压系统及控制要求 64. 课程设计的任务 7二、电气控制电路设计 91. 继电器-接触器

2、电气控制电路的设计 92. 继电器-接触器电气控制电路图分析及介绍 93.选择电气元件 13三、压力机可编程控制器系统的设计 141. 可编程控制器控制系统设计的基本原则 142. 可编程控制器系统的设计 14四、总结 17五、参考文献 17课程设计任务书2011 2012学年第一学期机械工程学院（系、部）机械设计制造及其自动化专业 机设081班课程名称：机电控制技术设计题目：压力机液压系统的电气控制设计年12月19日 年12月19日完成期限：自2011年12月亘日至2011 年12月_23_日共2周内 容 及 任 务份m字 一土 O归 O 夜 O、Y 6 虱 二 书理卄 导 原 匕 指制財

3、数计-M 彩设器 W 杉程 电 访 技课 继K, 要阪 锄量33 主求务统借 要m系口 2 i计体讪成心纸 血具血完血图 、 、 、 一 二 三进度安排期 日 起容 内 作 工11213121号 型 ，LL 型P 类於定 出选 输步 认初 啲S, 廐数 W奘 控种 定件 求元 要及 书备5121口昔 元222191213221辩主要参考资料9 ， 8 士 9 、卡 1 0 7 大 o O 支 ， 2 O 區 3 上 2 科 O 衬华2 M 业劇武ow 化 X 北二械标 与 技 制 计 号 獅 J J 电 气 可编编机电 ， 事 、壬 ， ， 平 奎 平 刚 珍 宪万宪培玉 程张程姜石 、 、

4、、 、 、 1 2 3 4 5指导教师（签字）：2011系（教研室）主任（签字）： 114、课程设计的内容与要求1. 课程设计对象简介压力机是锻压、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、三柱式、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， 结构原理图如图1-1所示。2. 压力机结构及工作要求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

5、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， 结构原理图如图1-1所示。液压机的主要运动是上滑块机构和下滑块顶出机构的运动，上滑块机构由主液压缸（上缸）驱动，顶出机构由辅助液压缸（下缸）驱动。液压机的上滑块机构通 过四个导柱导向、主缸驱动，实现上滑块机构“快速下行一慢速加压一保压延时 一快速回程一原位停止”的动作循环。下缸布置在工作台中间孔内，驱动下滑快 顶出机构实现“向上顶出一向下退回”或“浮动压边下行一停止一顶出”的两种 动作循环，如图1-2所示。液压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

6、系统设计 中需要注意的问题。上缸浮动压边工艺下缸图1-2液压机的工作循环3. 液压系统工作原理及控制要求1、3150KN通用液压系统工作原理及特点图1为3150KN通用液压机的液压系统图。系统有两个泵，主泵1是一个高压、大流量恒功率（压力补偿）变量泵，最高工作压力由溢流阀4的远程调压阀5调压。辅助泵2是一个低压小流量定量泵，用于供应液动阀的控制油，其压力由 溢流阀3调整。该系统采用高压大流量恒功率变量泵供油和利用滑块自重充液的快速运动回 路，既符合工艺要求，又节省了能量；采用单向阀13保压及由顺序阀11和带卸 载阀芯的充液阀14组成的泄压回路，结构简单，减小了由保压转换为快速回程时的液压冲击。

7、2、3150KN用液压机液压系统控制要求如下：1）系统采用高压大流量恒功率（压力补偿）柱塞变量泵供油，通过电液换向阀6 21的中位机能使主泵1空载起动，在主、辅液压缸原位停止时主泵1卸荷, 利用系统工作过程中工作压力的变化来自动调节主泵1的输出流量与上缸的运动状态相适应，这样既符合液压机的工艺要求，又节省能量。2）系统利用上滑块组件的自重实现主液压缸（上缸）快速下行，并用充液 阀14补油，使快速运动回路结构简单，补油充分，且使用的元件少。3）系统采用带缓冲装置的充液阀14、液动换向阀12和外控顺序阀11组成的 泄压回路，结构简单，减小了上缸由保压转换为快速回程时的液压冲击。4）系统采用单向阀1

8、3、14保压，并使系统卸荷的保压回路，在上缸上腔实 现保压的同时实现系统卸荷，因此系统节能效率高。5）系统采用液控单向阀9和内控顺序阀组成的平衡锁紧回路， 使上缸组件在 任何位置能够停止，且能够长时间保持在锁定的位置上4. 课程设计的任务本组最终要求合理设计继电器电气原理图， 液压原理图。要求上交1份设计 说明书（6000字），2张图纸。I_I图1 3150KN通过液压机液压系统图1 主泵2 辅助泵 3、4、18 溢流阀5 远程调压阀 6、21电液换向阀7压力继电器 8 电磁换向阀 9 液控单向阀10、20背压阀11 顺序阀12 液控滑阀13单向阀14 充液阀15 油箱16 上缸17 下缸19

9、节流器22 压力表二、电气控制电路设计1. 继电器-接触器电气控制电路的设计根据液压机的动作顺序及控制要求，同时又考虑了以下几个方面：1、电气控制线路与机械配合相当紧密，因此分析中要详细了解机械结构与电 气控制的关系，但机械结构相对比较复杂。2、控制线路中设置了变速冲动控制，从而使变速顺利进行。3、为了操作方便，采用多地控制，实现两地启、停。4、具有完善的电气联锁，并具有短路、零压、过载及超行程限位保护环节 根据设计要求我们设计了如图2所示的继电器-接触器电气控制电路图2. 继电器-接触器电气控制电路图分析及介绍表1为3150KN通用液压机的电磁铁动作顺序表动作程序1Y2Y3Y4Y5Y上缸快速

10、下行+慢速加压+保压泄压回程+停止下缸顶出+退回+压边+动作分析:(1) 启动 按启动按扭SB2 KM1得电吸合，常 开开关KM1闭合，主泵供油，电磁铁全部处于失 电状态，主泵1输出的油经三位四通电液换向阀6 中位及阀21中位流回油箱，空载启动。(2) 上缸快速下行 按启动按扭SB3, KA1 得电吸合，其控制的常开开关 KA1闭合，电磁铁 1Y、5Y先后得电，阀6换至右位，控制油经阀8 右位使液控单向阀9打开。进油路：泵1换向阀6右位f单向阀13 上缸16上腔。回油路：上缸16下腔液控单向阀9换向 阀6右位换向阀21中位油箱。上缸滑块在自重作用下迅速下降，泵 1虽处 于最大流量状态，仍不能满

11、足其需要，因而上缸上腔形成负压，上部油箱15的油液经液控单向阀14 (充液阀)进入上缸上腔(3) 上缸慢速接近工件。当上缸滑块降至一定位置触动行程开关 2S后,SQ2失电断开，电磁铁5Y失电，阀8处于原位，液控单向阀9关闭。上缸下空 油液经背压阀10、阀6右位、阀21中位回油箱。这时，上缸上腔压力升高，充 液阀14关闭。上缸在泵1供给的压力油作用下慢速接近工件。当上缸滑块接触工件后，阻力急剧增加，上腔压力进一步提高，泵 1的输出流量自动减小。(4) 保压。当上缸上腔压力达到预定值时，压力继电器KP吸合，常闭开关KP断开，使电磁铁1Y失电，阀6回 中位，上缸的上、下腔封闭，单向阀13和充液阀14

12、使上缸 上腔保压，保压时间由时间继电器 KM2调整。保压期间，泵 1经阀6、阀21的中位卸载。(5) 泄压，上缸回程。保压过程结束，时间继电器KM2发出信号，其控制的常开开关 KM2闭合，接触器KA2得 电吸合，电磁铁2Y得电，阀6换至左位，同时开关KA2闭 合，形成自锁。由于上缸上腔压力很高，液动滑阀12处于上位，压力油经阀6左位及阀12上位使外控顺序阀11开启。 此时泵1输出油液经顺序阀11回油箱。泵1在低压下工作，此压力不足以打开充液阀腔油液经此卸载阀芯开口泄回上部油箱15,压力逐渐降低。14的主阀芯，而是先打开阀14中的卸载芯，使上缸上当上缸上腔压力泄至一定值后，液动滑阀12回到下位，

13、外控顺序阀11关闭,泵1供油压力升高，阀14完全打开，此时油液流动情况为进油路：泵1换向阀6左位f液控单向阀9上缸下腔回油路：上缸上腔一充液阀14上部油箱15。实现主缸快 速回程。(6)上缸原位停止。 当上缸滑块上长至触动行程开关1S, SQ1触点失电断开，电磁铁2Y失电，阀6处于中位，液控单向 阀9将主缸下腔封闭，上缸原位停止不动。 泵1输出油经阀6、 阀21中位回油箱，泵卸载。(7)下液压缸顶出及退回按下开关SB5接触器KA3得电，电磁铁3Y得电，换向阀21换至左位进油路：泵1换向阀6中位换向阀21左位下缸17下腔回油路：下缸17上腔换向阀21左位油箱。下液压缸活塞上升，顶出。 电磁铁3Y

14、失电，4Y得电，换向阀21换至右位，下液压缸活塞下行，退回(8)浮动压边 作薄板拉伸压边时，要求下缸活塞上升到一定位置后，既保 持一定压力，又能随上缸滑块的下压而下降。这时，换向阀 21处于中位，上缸 滑块下压时下缸活塞被迫随之下行，下缸下腔油液经节流器19和背压阀20流回 油箱，使下缸下腔保持所需的压边压力。调节背压阀 20即可改变浮动压边力。下缸上腔则经阀21中位从油箱补油。溢流阀18为下缸下腔 安全阀。5去占工 工 工 L至 K葫为茹 nunon誓3LTUT-T壬UpjrLT工亠yn一f亠工-w丄SS君ni8WIssi3. 选择电气元件对于电气元件的选择，我们应注意以下几点：1）根据对控

15、制元件功能的要求，确定电气元件功能的要求，确定电气元件类 型。如继电器与接触器，当元件用于通，断功率较大的主电路时，应选择交流接 触器；若元件用于切换功率较小的电路（如控制电路）时，则应选择中间继电器; 若伴有延时要求时，则应选用时间继电器。2）根据电气控制的电压，电流及功率的大小来确定元件的规格，满足元器件 的负载能力及使用寿命。3）掌握元器件预期的工作环境及供应情况，如防油，防尘，货源等。4）为了保证一定的可靠性，采用相应的降额系数，并进行一些必要的技术和 校核。根据以上步骤及参考资料的查找，制定了本课程设计中继电器元件表（见表4）表4电动机和电器元件明细表代号名称型号QS总电源开关HZ1

16、-60/3FU1熔断器RL1-60/40FU2熔断器RL1-15/4FU3熔断器RL1-15/4FU4熔断器RL1-15/4FR1液压泵1热继电器JR10-10 10 AFR2液压泵2热继电器JR10-10 6 AKM1液压泵启动接触器CJO-40KM2延迟继电器接触器CJO-20KA1-KA5对应1Y-5Y接触器JZ7-44 127 V1Y-5Y电磁铁36 VTL1直流变压器BK-150 380/127/36 VTL2变压器BK-150 380/127/36 VSB1总停止按钮LA2SB2泵启动按钮LA2SB3快速下行按钮LA2SB4下缸停止按钮LA2SB5下缸顶出按钮LA2SB6下缸退回按

17、钮LA2SQ1行程开关LX3-11HSQ2行程开关LX3-11HKP压力继电器接触器PFT- L4VC直流电源36VEL照明灯具JC6-1S1照明灯开关TCL A6三、压力机的可编程控制器系统的设计1. 可编程控制器控制系统设计的基本原则在设计可编程控制器系统时，应遵循以下基本原则。1）最大限速地满足控制要求充分发挥可编程控制器功能，最大限度地满足被控对象的控制要求， 是设计 中最重要的一条原则。设计人员要深入现场进行调查研究， 收集资料。同时要注 意和现场工程管理和技术人员及操作人员紧密配合， 共同解决重点问题和疑难问 题。2）保证系统安全可靠保证可编程控制器控制系统能够长期安全，可靠，稳定

18、运行，是设计控制系 统的重要原则。3）力求简单，经济，使用与维修方便在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断扩大工程的效益，另一方面也 要注意不断降低工程的成本，不宜盲目追求自动化和高指标。4）适应发展的需要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。2. 可编程控制器系统的设计1.可编程控制器选型本系统有输入信号九个，输出信号有七个，均为开关量。根据输入输出的点 数、类型及控制要求，同时考虑到维护、改造和经济性等诸多因素，可以选择 FX2N-32MR这样共有16个输入点、16个输出点，可以满足控制要求。2.1/0地址分配根据系统要完成的动作，考虑在下液压缸顶出和退回时可能需要点动操作方 式，方便调节压边时间以保证工件加工的要求。设定输入/输出控制信号，其I/O 地址分配如下表3-1表3-1 I/O地址分配输入信号输出信号代号功能1点代号功能0点SB2启动液压泵X0KM1泵启动Y0SB3快速下行X1KA1慢速下行Y1SQ2行程开关2S 丁X2KA2泄压回程P Y2KP压力继电器X3KA3下缸顶出Y3SQ1行程开关1S :X4KA4下缸退回:丫4SB5下缸顶出X5KA5和丫1实现快速下行Y5SB6下缸退回X6指示灯Y6SB4下缸停止X7SB1总停止X103.可编程控制器的输入、输出接线图如图所示