离合器片成型机论文正文

1、1、mlw21.1毕业设计的意义错误！未定义书签。1.2压力机简介错误！未定义书签。1.3压力机的发展与现状错误！未定义书签。2、设计任务22.1设计要求22.2总体设计方案23、机械部分设计33.1支撑柱设计33.2螺栓连接设计33.3加热板设计43.4下底板的设计44、液压系统设计54. 1液压系统设计的步骤和n容54.2液压系统的计算和液压元件的选择64.3液压主要尺寸的确定64.4液压泵的选择124.5电动机的选择124.6液压站组成及工作原理124.7管道尺寸的确定174.8 液压系统的简图185、电器部分设计195.1可编程控制器的选择195.2可编程控制器实现控制的要点205.3

2、可编程控制器基本特点215.4可编程控制器的基本性能235.5可编程控制器的梯形图25总、 27 27sc i射271、绪论2、设计任务2.1设计要求 了解离合器片成型机的用途，主要构成，策划系统的总体结构和实现方案.。 完成离合器片成型机的机械部分设计。包括：机身；液压系统；滑块；专川汕缸；加热板; 控制系统框阁。 完成离合器片成型机的电气部分设计。包桮：电机降压起动原理阁；plc控制器外围电路 系统原理图；温度控制原理图；plc控制梯形图。 最高压力：200吨； 敁大行程：1米； 加热最大功率：6000 加热敁大温度：300度； 电动机功率：17kw: 压力时间间隔：1分钟。2.2总体设计

3、方案(1) 了解离合器片成型机的用途，主要构成。调研国a外发展情况及趋势，策划系统的总体 结构和实现方案。通过对相关资料的杏询，了解压力机的发展形势，压力机的一般结构，工作原 现和零件的选用等，对离合器片成型机有个总体的构思。(2) 参照现耔的叫柱单缸压力机，首先设计液压缸：根据设计题目提供的工作量，确定液压 缸的主要尺寸，乜括液压缸的内外经，缸橫厚，活塞杆的尺、b密封等；液压缸的结构设计。w 设计机械部分：确定压力机上横梁，支撑柱，加热板，下底板及其下底板与磨具的连接型式；w 进行液压系统的没计，还要对机器的工作情况进行详细地分析，考虑下面几个问题：确定该机器 中哪些运动需耍液压传动来完成；

4、确定各运动的丄作顺序和各执行元件的丄作循环；确定液压系 统的主要工作性能。例如：执行元件的运动速度、调速范闱、最大行程以及对运动平稳性的要求， 确定各执行元件所承受的负载及其变化范阑；确定各执行元件所承受的负载及其变化范围。然g，考虑以k儿个问题拟定液压系统原理阁：采川何种型式的执行机构；确定调速方案 和速度换接方法；如何完成执行机构的a动循环和顺序动作；系统的调压、卸份及执行机构的换 向和安全互锁等要求；压力测量点的合理选择。通过液压系统计算确定液压系统的主要参数，以便按照这些参数合理选择液压元件和没计 非标准元件。计算液压缸的主要尺十以及所需要的压力和流量,计算液枨泵的工作压力、流腳 传动

5、功率等，选择电动机类型以及阀类元件和辅助元件的规格。(3) 离合器片成型机的屯气部分设计，包拈：电机降压起动原理图；plc控制器外围电路系 统原理图；温度控制原理图；plc控制梯形图。该产品选择plc來控制液压缸的行走和停止，具 有一下特点： plc的功能非常丰富。具存丰富的处理信息的指令系统及存储信息的闪部器件。 用plc实现对系统的控制是非常方便的。plc控制逻辑的建立是程序，川程序代替硬件接 线。编程序比接线，更改程序比更改接线，当然要方便得多。 川plc实现对系统的控制是非常nj靠的。plc在硬件与软件两个力'囬都采取了很多措施， 确保它能4靠工作。 高新技术的使用必将带來巨大

6、的社会效益与经济效益，这是科技是第一生产力的体现， 也是髙新技术生命力之所川plc进行开关量控制实例是很多的，冶金、机械、轻工、化工、纺织 等等，儿t所有工业行业都需要用到它。目前，plc符用的目标，也是别的控制器尤法与其比拟 的，就是它能方便并可靠地用于开关量的控制。 plc可用于模拟量控制，数字量控制以及数据采集等。3、机械部分设计3.1支撑柱设计该产品的全名是离合器门成型机，实际上是四柱压力机中的一种，该产品的骨架是由四根支 撑柱来支撑的，因此它的设汁很关键，关系到机器的稳定性能和强度。在下而液压缸的设计屮， 已经对活塞杆进行了强度校核和压杆稳定的计算，得山要承受200吨的压力，活塞杆的

7、最小直径 为d=28cm，考虑到不经常拆卸和工作吋间的i'uj题，选定四根支撑柱为d=30cm，材料为：45钢， 屈服极限为353mpa,强度极限为598mpa。网柱的底部为普通细牙螺纹的螺距小，升角小，q锁 性能好，强度高，便于和下底板连接。螺距为12mm,牙型角为60度，螺纹讼度l = 34cm。其 结构如阁1:图1.支撑柱结构图3.2螺栓连接设计因为系统所承受的压力、拉力都很大，而且有时候需耍拆卸，综合考虑因素选择用螺栓连接。 首先确定螺栓材料，从经济和性能上的综合考虑，选择40cr作为螺栓材料，查材料力学i 表2.1:抗拉强度为980mp，屈服强度为785mp.初步选择川4个m

8、8的螺栓来紧固，系统的最人拉力为10n，则每个螺栓所承受的力为 f=f/4=100/4=25n则每个螺栓承受的拉应力- = %°-25xl0xl4x0.0322= 77.7置 < =砌p因此强度足够。3.3加热板设计如果加工材料的温度比较低，材料就不容易变形，需要的压力就会比较人，也就容易损坏机 器，w此需要加热板米给材料加温，加热板选择45钢作为材料，加工成940x940x80的方板。 因为要安装加热管，所以在加热板内部均匀加工九个直径30mm的通孔来安装加热管。因为加热 板的下边面直接接触工件，因此下表面的粗糙度应比较低，取1.5。其结构图如图2: (> (l/aj7

9、 k)<)<)<j tjr/图2.加热板结构图3. 4下底板的设计下底板是整个机器的基础，因此要稳定，因此选择45号钢作为材料，加工成 2500x2500x500的方体。为了和叫柱连接w此需要在底板上加工叫个m300的螺纹孔，w为 需要安装磨炅，因此在底板上还要加工r型槽。r型槽查中小型液压机设计计兑-主机的设 计计算表7-1，如阁3:图34、液压系统设计4.1液压系统设计的步骤和内容液压系统的设计是整个机器设计的一部分，他的任务足根据机器的用途、特点和要求，利用 液压传动的基本原理，拟定出合理的液压系统图，在经过必要的计算米确定液压系统的参数，然 后按照这些参数来选用液压元

10、件的规格和进行系统的结构没计。液压系统的设计步骤大体如下：4. 1.1液压系统的工作分析在开始设计液压系统时，首先要对机器的工作情况进行详细地分析，-般考虑下囬几个问题:1）确定该机器中哪些运动需要液压传动米完成；2）确定各运动的工作顺序和各执行元件的工作循环；3）确定液压系统的主耍工作性能。例如：执行元件的运动速度、调速范围、敁大行程以及 对运动y稳性的耍求。确定各执行元件所承受的负载及其变化范阑。4. 1.2拟定液压系统原理图拟定液压系统原理阁一般考虑以下儿个问题：1）采用何种形式的执行机构；2）确定调速力*案和速度换接人法；3）如何完成执行机构的动循环和顺序动作；4）系统的调压、卸荷及执

11、行机构的换昀和安全互锁等耍求；5）压力测量点的合理选择。根据上述要求合理选择基本回路，然后将各基本回路组合成液压系统。当液压系统中存多个执行部件时，要注意到它们互相的联系和影响，衍时要采取防干扰回路。在液压系统原理阁中，应该附冇运动部件的运动循环阁和电磁铁动作顺序表。4.2液压系统的计算和液压元件的选择液压系统计兑的h的是确定液压系统的主要参数，以便按照这些参数合理选择液压元件和设 计非标准元件。具体计钉少骤如下：1）汁算液压缸的主要尺寸以及所需要的压力和流fi;2）计算液压泵的工作压力、流凰和传动功率；3）选择液压泵和电动机的类型和规格；4）选择阀类元件和辅助元件的规格。必要时，对液压系统的

12、压力损失和发热温升要进行验算，但是荇经过生产实践考验过的同类 型设备可供类比参考，或夼可靠的试验结果，那么也可以不再进行验算。4.3液压主要尺寸的确定4. 3. 1液压缸工作压力的确定液压缸丄作压力主耍根据液压设备的类型来确定，对不冋用途的液压设务，巾于工作条件不 同，通常采用的压力范围也不同。设计时，可用类比法来确定。在这个设计题目巾，液压缸的丄作压力作为己知参数己经给出了，工作压力为200吨，即厂=2106；7。4. 3.2活塞尺寸的确定题目中已经给出了液压缸的敁大行程为1米，因此设定活塞杆的长度为/ = 1.5米。题中己知条件给出系统的最大压力是f = 2x 106；v。活塞的材料选择4

13、5钢，杏液压系统设计简明手册: 表1液压设备常用的工作压力设备类型机床农业机械或 屮型工程机 械液压机、重型 机械起甫运 输机械磨床组合机床龙门刨床拉床t作压力 p/(mpa)0.8 2.0352881010 1620 32表2液压缸内径d与活塞杆d的关系按机床类型选取d/d按液伍魟工作伍力选取d/d机床类型d/d工作压力p/ （mpa）d/d磨床、珩磨及研磨机床0.2 0.3>20.2 0.3插床、拉床、刨床0.5250.5 0.58钻、镗、车、铣床0.7570.62 0.70>70.7表3执行元件背压的估计值系统类型背压 p2(mpa)中、低压系统08mpa简笮的系统和一般轻载

14、的节流调速系统0.2 0.5回油路带调速阀的调速系统0.5 0.8回油路带背压阀0.5 1.5采川带补液压泵的闭式回路0.8 1.5中高压系统816 mpa同上比中低压.系统高50%100%髙压系统1632 mpa如锻压机械等初算吋背压可忽略不计pipi图4单活塞杆液压缸计算示意图由图可知：d2p ,= z7 + (d2 -/2)p2+f/(.d、4cf + /y 一 l 7lp'p,式巾p,液压缸丄作压力，初算时可取系统工作压力；p2液压缸回油腔背压力，初算时根据査表执行元件背压的佔计值;cl/d活塞杆直经与液压缸pj经之比；f工作循环中域大的外负载；f fc液压缸密封处摩檫力，它的

15、精度位不易求得，常川液压缸的机械效率进行估计。fc =cm代入上式相:初算吋取系统工作压力p 1= 6mpa,由于压强大以及回油管的影响収尸2= 0.5m/ ; 液压缸的机械效率70.90.97,取7/ (7= 0.94；杏表按机床类型选取d /门=0.7。计算出液压港内径为:4x2xl063.14x16x0.941-盖(卜0.7)d=0.4151m,所以取 d=400mm4.3.3活塞杆育径的确定冈为该压力机是高压设备压力2 16m/;,所以活塞杆的材料选择q235钢，初算时候系统的背压可以忽略不计，按照液压缸的工作压力选择液压缸内径和活塞杆直径的比例=0.7 , md活塞的ft径为d =

16、dxqj = 280x0.7 = 280mm ,在活塞标准至今系列巾有d = 280mm的标 准。w此活塞ft径确定为£> = 400mm。活塞的厚度t/ = (0.6-l)d ,取 a = 0.8z) = 0.8 x 400 = 320mm。表4液压缸内径尺寸系列81()121620253240506380(90)100(110)125(140)160(180)200(220)250300400500630表5活塞杆直径系列45681012141618202225283236404550566370809010011012514016018020()2202502803203

17、6()400对活塞杆的强度计兑：从压力机的结构型式为立式结构，活塞杆在运动过程中，活塞杆承受乐力和拉力的作用。其 巾主要承受压力的作用。为保证构件能够正常的运行，有必要进行强度校核。杏材料力学i 表2. 1: q235钢：抗拉强度为<7,255275ay/?,屈服强度= 490608均；。式中：a在载荷作川下构件的实际应力，应低于极限应力; n、安企因数，大于1;a是构件截而而积。2xio6/v0.28w25.5mpa所以，活塞杆满足强度要求。4. 3.4液压缸壁停和外径的计算液压缸的壁睜由液压缸的强度条件來计兑。液压缸的攒厚一般足指缸简结构中敁薄岀的厚度。从材料力学讨知，承受内压力的圆

18、简，其 闪应力的分布规律因墦厚的不同而各异。一般计算时川'以分为薄哦圆简和厚璜圆简。液压缸的闪径d与其壁厚5的比位% 2 1()的称为薄壁i到筒，起重运输机械和工程机械的 液压缸，一般川无缝钢管材料，人多属于薄壁阀筒结构，其壁厚按薄壁阀筒公式计算。2<t式中(t液压缸壁厚(z777z?)；d液压缸内径(m);p、,试验压力，一般取工作压力的(1.25 -1.5)倍(脚)；<7一缸筒材料的许用压力。其值为：锻钢：cr =110-120mp ;铸钢： <7 =100 lloa/p ;无缝钢管：<7二 100-110m/7 ;高强度铸铁：<7二 60mp 灰铸铁

19、: a = 25mf)。该液压缸选择无缝钢管材料，取icrj = loomp。d = 400mm = qam ；a=wqmp；p =1.5f = 1.5x200x106 x10xlo-6714x0.424mp将己知数据带入公式得:p )?4xf) 4s > 一 > = 48mm，因此取 5 = 50/wm。2a2x100因此，液压缸的外径为：i) £>外=d -2s = 400 +100 = 500mm。4. 3.5缸盖厚度的确定-般液压缸多为平底缸盖,k夯效厚度t按强度要求可以川下面的公式进行近似计算。q °棚m 湖3x40。暑因此，取缸盖厚度为z =

20、90mm。4. 3. 6最小导向k:度的确定当活塞杆全部外伸吋，从活塞支撑而屮点到缸盖滑动支撑而屮点的距离h称为最小导向长度。 如果导14长度过小，将使液压缸的初始挠度増大，影响液压缸的稳定性，因此设计时务必保证一 个最小导向长度。对一般的液压缸，最小导h'd长度n应满足以卜'要求20 2式小l液压缸的最大行程;d液压缸的内径。=200mm。h,a + £,ipoo + 4oo 20 2 20 2该液压缸取/ = 200mm。 导叫套的结构简阁如5:图6导向套结构简图4. 3.7液压缸的结构设计(1) 缸体与缸益的连接缸体端部与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料以及工

21、作条件有关。缸体材料选 用无缝钢管材料，<7 = 100-110,巾于该压力机是立式机构，不经常拆卸。所以采用端部与缸盖焊接。(2) 活塞杆与活塞的连接结构选用螺纹连接，结构简单。丌u销与六角开槽螺母适用于较人冲山、振动的岛速机 械中运动部件的连接。六角开槽螺母拧紧后将开u销穿入螺栓尾部小空和螺母的槽内，并 将开口销尾部掰开与螺母侧血贴紧。(3) 活塞与活塞杆，勾缸体a揿的密封活塞与活塞杆，勾缸体内橫的密封，选用o形橡胶密封圈，gb34524-92。图7活塞杆与活塞的连接4. 4液压泵的选择因为系统要求的最人压力为200吨，而活塞的而积为s = xoa = 0.1256m因此所需要的压强

22、为p = = 200x10 x10 = l5.9mp s 0.1256考虑到正常工作屮进汕管路耔一定的压力损失，所以泵的工作压力为pp=pyp式屮液压泵最人工作压力；p执行元件敁大工作压力；进油路屮的压力损失，初算时简单系统可取0.2o.5mpa,复杂系统取0.51.5mpa,这里取 0.5mpa。p" = f二 15.9 + 0.5 = 16ampa.卜.述计算所得的&是系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过渡阶段的动态压力往往超过静态压力。另外考虑到一定的压力储备s:,并确保泵的寿命，因此选泵的额定压力应满足 pn > (1.25 - 1.6)&。所以 c

23、 2 (1.25 1.6)p, = 20.5 - 26.24m/>根裾数据査液压系统设汁简明手册表5-1得出。选择齿轮泵cb-q型，额定工作压力 p = 2qmp 敁大工作压力p =生产0合肥液压件厂，排量为20-63ml 厂1，额定转速2000r-min 1,最高转速 sooor.mirt1。4.5电动机的选择题中给出电动机的额定功率为17kw，根据标准查机械设计课程设计手册表12-1选择y系列三相异步电动机中的y160l2电动机。额定功率为18. 5kw,满载转速2930 r min一1。4.6液压站组成及工作原理液压站又称液压泵站，独立的液压装置。它按主机要求供油，并控制油流的方向

24、、压力和流 量，用丁主机与液压装置可分离的各种液压机械。用户购后只要将液压站与主机上的执行机构(油 缸或汕马达)川汕管相连，液压机械即讨实现各种规定的动作，工作循环。液压站是由泵装置、 集成块或阀飢合、油箱、电气盒组合而成。(1) 各部件功用泵装置一上装有电机和油泵，它是液压站的动力源，将机械能转化为液压油的压力能。集成 块-是由液态阀及通道体组装而成，它对液压油实行力*叫、压力流量调节。阀组合一是板式阀装 在立板上，板后管连接，与集成块功用同。油箱是板焊的半封闭容量，上述装有滤油网、空气滤清器等，它川來储汕，汕的冷却及过滤。电气盒-分两种形忒。一种没置外接引线的端子板; 一种足配袞了企套控制

25、电器。（2）液压站的工作原理电机带动汕泵旋转，泵从汕筘中吸汕后压汕，将机械能转化为液压汕的压力能，液压 汕通过衆成块（或阀组合）被液压阀实现y方向、压力流量调节后经外接管路舆到液压机械 的汕缸或汕马达中。从而控制了液动机方向的变换，力量的人小及速度的快慢，推动各种 液压机械做功。（3）液压油箱液压汕筘在不的工作条件卜影响散热的条件很多，通常按压力范围来考虑。液压 汕箱的冇效容量v可概略地确定为：在中髙压或髙压人功率系统中（p6.3mpa）可取：1/二（6 12）0,式中v液压汕筘荇效容量；qp液压泵额定流量。所以！二液压泵的转速x排量= 20x2000x103=40l，v=（612） x40l

26、=240480l。设计油箱的外形尺寸，一般尺寸比（长：宽：高）为1: h 11: 2: 3。为提高冷却效果，在安装位置不受限制吋，可将液压汕箱的容量予以增人。选择bex-400型液压汕箱。表3 bex系列液压油箱外形尺寸a(mm)b(mm)c(mm)bex-63a550450600bex-100700500600bex-160800600660bex-2501000650680bex-4001250860680bex-6301450950770bex-800160011(x)770bex-100018001100800在一般设备中，液压汕箱多采川钢板焊接的分离式液压汕箱，很少采川机床身底座做

27、为液压油箱。 隔板增长液压汕流动循环吋间，除去沉淀的杂质，分离、清除水和空气，调整温度，吸收 液压汕压力的波动及防止液而的波动。隔板的安装型式有多种，可以设计成髙出液压汕而，使液压汕从隔板侧而流过；还可以把隔板设计成低于液压汕而，k高度为最低汕而的2/3,使液压汕从隔板上方流过。过滤网可以设计成将液压汕箱内部一分为二，使吸汕管与回汕 符隔开，这样液压油可以经过一次过滤。过滤网通常使用50100 h左厶的金屈网。 吸汕管与冋汕管冋汕出口型式冇立口、斜口、弯管直口、带扩散器的出口等儿种型成，斜口应川得较 多。为了防止液而波动，可以在冋汕管出口装扩散器。吸汕管前一般应没置滤汕器，其精 度为10020

28、0 tl的m式或线隙式滤油器。滤油器耍哲足够的容量，避免阻力太人。滤油 器与箱底间的距离应不小于20mm。吸汕管应插入液压汕而一下，防止吸汕吋卷吸空气或因 流入液压汕箱的液压汕搅动汕而，致使汕中混入气泡。(4) 阀类元件的选择要完成本产品的运动过程，需要两个节流阀，一个溢流阀，两个换14阀，下曲'把各种阀的功 能作简单介绍：节流阀：图所示为节流阀结构阁。汕流径p口输入，通过节流口的节流作川后经a 口输出。节流口的 流通而积与阀芯位移量之间有一定的函数关系，这个函数关系与阀芯节流部分的形状有关。常用 的哲针阀型、三角沟梢型和圆柱斜切型等。图示即是圆柱斜切阀芯的节流阀。单向节流阀常用子 气

29、缸的调速和延吋冋路屮。ap图8节流阀溢流阀：溢流阀是通过阀口的溢流，使被控制系统或冋路的压力维持怛定，实现稳定、调压或 限压的作用。对溢流阀的要求足：调压范围大，调压偏差小，压力振摆小，动作灵敏，过 流能力大，噪声小。该液压系统中选取先导式溢流阀，其工作原理如卜二级向心式先导溢流阀，因其主 阀与锥阀部分直径保持hil心而得名。主阀心1上部受压而积略人于f部，当阀p 口压力较 低先导阀心4未幵启吋，作川在主阀心上液压力合力方向与弹簧3作川力相h,使阀关闭。 阀有两个阻尼孔2和8, 一个在主阀心上，另一个在先导阀座上。当阀p 口的压力增加吋， 使阻尼孔2,流道a、动态阻尼孔8及先导阀心前容腔的压力

30、相应增加，而能克服先导阀 弹簧预调力使先导阀开启，就有液流从p 口经阻尼孔2、流道a、阻尼孔8、开启的先导阀 和通道b流到t 口。此流量将在阻尼孔2两端产生乐差。压差作用在主阀心上下面积上的 合力正好与主阀弹簧力t衡吋，主阀心处于开启的临界状态。当p 口的压力w稍稍增加， 而使流经阻尼孔的流量再稍稍增加，阻尼孔2两端压力之差克服主阀弹簧力使主阀打开， 这吋从p 口输入流量将分成两部分，少量流量经先导阀后流出汕口 t,人部分则经主阀 卞流口流向t 口。经主阀vf流口的流量便在进油口 p建立压力。w流经先导阀的流展极 小，所以主阀心上腔的压力基本上和山先导阀弹簧预调力多确定的先导阀心前腔压力相 等

31、，而主阀上附尼孔2两端用以打开主阀心的压差，仅须克服主阀弹簧的作用力，主阀心 重力及液动力等，也并不很大，所以可认为溢流阀进u处压力基本上也由先导阀弹簧预调力所确定。阀体上有一个远程控制口 k,当将此口通过二位二通阀接通油箱时，主阀心上腔的压 力接近于零，主阀心在很小的压力下即可m上移动廿阀u开得最人，这时泵输出的汕液在 很低的压力下通过阀口冋汕節，实现卸荷作川。如果将k 口接到另一个远程调压阀上，丼 使打开远程调压阀的压力小于打开溢流阀先导阀心4的压力，则主阀心上腔的压力就由远 程调压阀来决定。使川远程调压阀后，便可对系统的溢流压力实行远程调节。图9溢流阀1主阀心2、8阻尼孔3主阀弹簧4一先

32、导阀心 5先导阀弹簧6调压手轮7螺堵 电磁挽a阀：电磁换阀借助于电磁铁吸力推动阀心动作来改变液流流向。这类阀操纵方便，布置 乂活，易实现动作转换的白动化，因此应用最广泛。电磁阀的电磁铁按所用电源的不同， 分为交流型、支流型和交流本整型三种；按电磁铁a部足否有油侵入，又分为干式、湿式 和油佼式三种。交流电磁铁使用方便，起动力大，吸合、释放快，动作吋叫敁快约为10ms；似工作时 冲和噪声较大，为避免线圈过热，换昀频率不能超过60次/min;起动电流大，在阀心 被卡时会烧毁线圈；工作奇命仅数百万次至一千万次以内。直流电磁铁体积小，工作可靠;冲击小，允许换向频率为120次/min，最高可达300 次/

33、min;使用寿命可高达两千万次以上；但起动力比交流电磁铁耍小，且需有育流电源。 电液换h'd阀图10电液换向阀1, 7单向阀 2, 6节流阀3, 5电磁铁4一电磁阀阀心8液动阀阀心（主阀心）如图所示电液换向阀的结构原理及其图形符号。由图可见，当两个电磁铁都不通电吋，电磁阀阀心4处于中位，液动阀（主阀）阀心8因其两端都接通汕箱，也处于屮位。电磁 铁3通也时，屯磁阀阀心移向右位，压力油经中.向阀1接通主阀心的左端，其么端的油则 经节流阀6和屯磁阀而接通油箱，丁是主阀心厶移，移动速度由节流阀6的开lj大小决定。同理，当电磁铁5通电，电磁阀阀心移叫左位吋，主阀心也移左位，其移动速度由节流 阀2

34、的开口人小决定。在电液换叫阀中，控制主汕路的主阀心不是靠电磁铁的吸力直接推动的，是靠电磁铁 操纵控制油路上的压力油液推动的，w此推力可以很大，操纵也很方便。此外，主阀心向 左或向右的移动速度可分别由节流阀2或6来调节，这就使系统屮的执行元件能够得到平 稳无冲击的换向。所以，这种操纵型式的换向性能是较好的，适川于髙压、人流量的场合。4.7管道尺寸的确定液压和气动系统屮使川的管道弁钢管、纯锏管、尼龙管、塑料管、橡胶管等，须依m:安装位置、工作条件和工作压力來正确选用。杳液压与气压传动，管道内经计兑:=卜 x(2000 3000)x63x06 = 0.勤。 71v v;rx2式中：qv通过管道内的流

35、景；v管道内允许流速。由丁考虑到设计的压力间隔时间为1分钟，所以査液压系统设计简明手册表6 1，选择 管的公称通经：d=32mm，符道外径d=42mm，转接久连接螺纹m42x2画，通过流量250l/ndn。4. 8液压系统的简图rik j1 r口 xhtn m图11液压系统汕路图表4液压元件明晰表序号元件名称型号通过流量1纸质滤汕器xu-j10x2502w轮泵cb-q40 1893二位二通电磁换m阀22ef3-e10b40 804先导溢流阀yf3-e20b1006005压力表开关kf3-e6l6两位三通电液换m阀23eyf3-e20b300-11007节流阀lf3-e20b30 4008三位四

36、通电液换向阀34eyf3-e20b3001100图12机械部分整体示意图5、电器部分设计5.1可编程控制器的选择（采用三菱或ge设计）该产品选择plc来控制液压缸的行走和停止。选择的plc型号是：fx2-32mo其接线阁如阁13：plc可编程控制器的基木原理：plc是基于电子计算机，h.适川于工业现场工作的电控制器。 它源于继电校制装置，但它不像继电装置那样，通过电路的物理过程实现控制，而主要靠运行存 储于plc内存巾的程序，进行入出信息变换实现控制。图13 plc的接线plc基于电子计算机，但外不等同于普通计算机。普遍计算机进行入出信怠变换，多只考虑 倌息本身，倌息的入出，只要人机界而好就可

37、以了。而plc则还要考虑倌息入出的可靠性、实吋 性，以及倍息的使用等问题。特别要考虑怎么适应于工业环境，如便于安装，抗干扰等问题。5.2可编程控制器实现控制的要点入出倌息变换、可靠物理实现，可以说是plc实现控制的两个基木要点。入出信怠变换靠运行存储于plc内存中的程序实现。plc程序既冇生产厂家的系统程序（不4更改），乂冇川户ft行开发的应用（川户）程序。系统程序提供运行平台，同吋，还为plc程序 可靠运行及倌号与倌息转换进行必要的公共处理。用户程序山用广按控制要求设汁。什么样的控 制要求，就应有什么样的川广程序。5. 2. 1可靠物理实现主要靠输人（input）及输fli （output）

38、电路plc的t/0电路，都是专门设计的。输入电路要对输入信号进行滤波，以去掉高频干扰。而且与内部计算机电路在电上是隔离的，靠光耦元件建立联系。输出电路内外也是电隔离的，靠光 耦元件或输出继电器建立联系。输出电路还要进行功率放大，以足以带动-般的工业控制元器件， 如电磁阀、接触器等等。i/o电路是很多的，每一输入点或输出点都要冇一个t或0电路。plc冇多t/0川点，一般 也就有多少个i/o用电路。但山于它们都是山髙度集成化的电路组成的，所以，所占体积并不大。 输入电路吋刻监视若输入状况，并将其暂存于输入暂存器中。每一输入点都有一个对应的存储其 信息的暂存器。输出电路要把输出锁存器的信息传送给输出

39、点。输出锁存器与输出点也是一一对应的这里 的输入暂存器及输出锁存器实际就是plc处理器i/o 口的寄存器。它们与计算机内存交换信息通 过计算机总线，并主要山运行系统程序实现。把输人暂存器的信息读到plc的内存中，称输入刷 新。plc a存存专门开辟的存放输入信息的映射区。这个区的每一对应位（bit）称之为输入继电器，或称软接点。这些位置成1，表示接点通，置成0为接点断。由于它的状态是由输入刷新得 到的，所以，它反映的就是输入状态。5.2.2可编程控制器实现控制的方式川这种不断地重复运行程序实现控制称扫描方式。是川计算机进行实吋控制的-种方式。此 外，计算机川于控制还有屮断方式。在中断方式下，需

40、处理的控制先申请屮断，被响应后正运行 的程序停止运行，转而去处理屮断工作（运行有关中断服务程序）。待处理完中断，乂返网运行 原来程序。哪个控制需要处理，哪个就去申请屮断。哪个不需处理，将不被理睐。显然，屮断方 式与扫描a式是不同的。在中断方式k,计算机能得到充分利川，紧急的任务也能得到及吋处理。但是，如果同吋来 了儿个都要处理的任务该怎么办呢？优先级髙的还好办，低的呢？可能会出现照顾不到之处。所 以，中断方式不大适合于工作现场的日常使川。但是，plc在川扫描方式为主的情况下，也不排 斥中断7/式。即，大量控制都用拍描力*式，个别急需的处理，允许中断这个扫描运行的程序，转 而去处理它。这样，可做

41、到所有的控制都能照顾到，个别应急的也能进行处理。plc的实际工作过程比这里讲的还要复杂一些，分析其基本原理，也还有一些理论闷题。有 关人员如果能把上而介绍的入出变换、物理实现-信息处理、i/o电路-空间、吋间关系-扫描方 式并辅以中断方式，作为一种思路加以研究，弄清了它，也就好理解plc是怎样去实现控制的， 也就好把握住plc基本原理的要点了。5.3可编程控制器基本特点从讨论plc的工作原理知，plc的输入与输岀在物理上是彼此隔幵的，其问的联系是靠运行 存储于它的内存屮的程序实现。它的入出和关，不是靠物理过程，不是川线路；而是靠信息过程, 川软逻辑联系。它的工作基础是川好信息。信息不同于物质与

42、能砧，柯身的规律。信息便于处 理，便于传递，便丁存储：信息还可重用，等等。正是由于信息的这些特点，决定了 plc的基本 特点。5. 3. 1功能丰富plc的功能非常丰富。这主要与它具荇丰富的处理信息的措令系统及存储信息的内部器件夯 关。它的指令多达几十条、几s条，可进行各式各样的逻辑m题的处理，还町进行各种类型数据 的运算。凡荇通汁算机能做到的，它也都可作到。它的内部器件，即内存屮的数据存储区，种类 繁多，容s宏人。1/0继电器，可以川以存储入、出点信息的，少的儿十、儿百，多的可达儿千、 儿万，以吊10儿万。这意味着它可进行这么多1/0点的入出信息变换，进行这么人规模的控制。 它的內部种种继电

43、器，和当于屮间继电器，数s更多。闪存屮一个位就可作为一个屮间继电器， 怎么不多！它的计数器、定时器也很多，是继电屯路所槊尘莫及的。小小的箱体或模块，邦内部定时器、 计数器可达成百、成千。这也是因为只要川内存屮的一个字，再加一些标志位，即可成为定时器、计数器，所以才那么多。而旦，这些内部器件还可设置成丢电保持的，或丢电不保持的，即上 电后予以消零的。以满足不同的使用耍求。这些也足继电器件所难以做到的。它的数据存储区还 可川以存储人s数裾，儿百、儿千、儿万字的信息都可以存，而且，掉电后还不丢失。plc还荇 丰宫的外部设备，可建立友好的人机界而，以进行信息交换。可送入程序，送入数裾，可读出程 序，读

44、出数据。而且读、写吋可在图文并茂的画而上进行。数据读出后，可转储，可打印。数据 送入可键入，可以读卡入，等等。5. 3. 2使川方便用plc女现对系统的控制是非常便的。这是因为：首先plc控制逻辑的建立是程序，川程 序代替硬件接线。编程序比接线，更改程序比更改接线，当然要方便得多！其次plc的硬件是高度集成化的，己集成为种种小型化的模块。而这些模块是配套的， 己实现了系列化与规格化。种种控制系统所需的模块，plc厂家多冇现货供应，山场上即可购得。 所以，硬件系统配置与建造也非常方便。正因如此，用可编程序控制器才存这个"可"字。对软件 讲，它的程序可编，也不难编。对硬件讲，它

45、的配置可变，而.w.也易于变。其体地讲，plc有五 个方而的方便：配置方便；安装方便；编程方便；维修方便；改川方便。5. 3.3工作可靠川plc丈现对系统的控制是非常可靠的。这是因为plc在硬件与软件两个面都采取了很多 措施，确保它能可靠工作。事实上，如果plc工作不可難，就无法在工业环境下运川，也就不成 其为plc 了。1）在硬件方而：plc的输入输出电路与内部cpu是电隔离。其信息靠光耦器件或电磁器件传递。而且，cpu 板还哲抗电磁干扰的屏蔽措施。故可确保plc程序的运行不受外界的电与磁干扰，能正常地t作。 plc使川的元器件多为无触点的，而且为高度集成的，数量丼不太多，也为艽可靠工作提供

46、了物 质基础。在机械结构设计与制造工艺上，为使plc能安全可靠地工作，也采取了很多措施，可确保plc 耐振动、耐冲击。使用环境温度吋高达摄氏50多度，有的plc可高达8090度。有的plc的模 块可热备，一个主机工作，另一个主机也运转，但不参与控制，仅作备份。一旦工作主机出现故 障，预备的可自动接替其工作。还有更进一步冗余的，采用三取一的设计，cpu、1/0模块、电源 模块都冗余或其中的部分冗余。三奁同吋工作，最终输出取决于三齐中的多数决定的结災。这可 使系统出故障的机率儿卞为零，做到万无一失。当然，这样的系统成本是很岛的，只用于特别重 要的场合，如铁路车站的道叉控制系统。2）在软件方面：pl

47、c的工作方式为扫描加中断，这既nh呆证它能有序地工作，避免继电控制系统常出现的" 旨险竞争"，其控制结果总是确定的；而且又能应急处理急于处理的控制，保证了对应急情况的及吋响应，使plc能可靠地工作。为监控plc运行程序是否正常，plc系统都没置了"看门 狗"(watching dog)监控程序。运行用户程序开始时，先清"看门狗"定时器，并幵始计时。当 川户程序一个循环运行完了，则查看定时器的汁时值。苦超时(一般不超过100ms)，则报警。 严重超时，还可使plc停止工作。川广可依报弊信号采取相应的应急措施。定吋器的计吋值若不 超吋，则

48、重复起始的过程，plc将正常工作。w然，有了这个"看门狗"监控程序，可保证川 户程序的正常运行，可避免出现"死循环"而影响其工作的可靠性。plc还夼很多防止及检测故障的措令，以产生各重要模块工作正常与否的提示信兮。可通过 编制相应的用户程序，对plc的工作状况，以及plc所控制的系统进行监控，以确保其可靠工作。 plc每次t电后，还都要运行检程序及对系统进行初始化。这是系统程序配置了的，川户可不 干预。出现故障吋有相应的出错信号提示。正是plc在软、硬件诸方而冇强冇力的可靠性措施， 才确保了 plc具冇可靠工作的特点。它的平均无故障吋间可达儿万小吋以上；

49、出了故障平均修复 时间也很短，儿小时以至子儿分钟即可。呰哲人做过为什么耍使用plc的问卷调査。在回答中， 多数用户把plc工作可靠作为选川它的主要原因，即把plc能可靠工作，作为它的首选指标。5. 3.4经济合算高新技术的使川必将带来巨人的社会效益与经济效益，这是科技是第一生产力的体现，也是 高新技术生命力之所用plc进行开关量控制劣例是很多的，冶金、机械、轻工、化工、纺织等等， 几乎所有工业行业都需要用到它。目前,plc首用的目标，也是别的控制器无法与其比拟的，就 是它能方便芥w靠地川于开关量的控制。 可用于模拟量控制； 可用于数字量控制； 可用于数据采集； 可川于进行监控； 可用于联网、通

50、讯。5.4可编程控制器的基本性能可编程控制器的基木性能可川如下八条予以概括： 工作速度工作速度足指plc的cpu执行指令的速度及对急需处理的输入信号的响应速度。工作速度足 plc丄作的基础。速度高了，才可能通过运行程序实现控制，才川'能不断扩大控制规模，才可能 发挥plc的多种多样的作川。hlc的指令是很多的。不同的plc。指令的条数也不同。少的儿十条，多的儿白条。指令不执行的时间也不m。但各种plc总有一些基本指令，而且各种的h.c都有这些基本指令，故 常以执行一条基本指令的吋叫来衡:g这个速度。这个时m当然越短越好，已从微秒级缩短到零点 微秒级。并随着微处理器技术的进步，这个吋i&

51、#39;还在缩短。执行吋间短可以加快plc对一般输入信号的响应速度。从讨论plc的工作原理知，从对plc 加入输入信号，到plc产生输出，敁理想的情况也要延迟一个plc运行程序的周期。因为plc监 测到输入信兮，经运行程序后产生的输出，才是对输入信兮的响应。不理想时，还要多延长一个 周期。当输入信号送入plc吋，plc的输入刷新正好结束，就是这种情况。这吋，要多等待一个 周期，plc的输入映射区才能接受到这个新的输入信号。对一般的输入信号，这个延迟虽可以接 受，但对急需响应的输入信号，就不能接受了。对急需处理的输人信号延迟多长吋间plc能予以 响应，要另作要求。为了处理急需响应的输入信号，plc有种种措施。不同的plc措施也不完企相同，提高响应 速度的效果也不m。一般的作法是采川输入中断，然后再输出即吋刷新，即中断程序运行后，冇 关的输出点立即刷新，而不等到整个程序运行结束后再刷新。这个效果可从两个方而來衡量：一是能否对儿