双缸四柱式液压机液压系统设计和PLC控制毕业设计论文

摘要双缸四柱液压机应用广泛，是在加工工艺过程中极为常用的一种机械设备。该液压机的组成部分包括主机和一个控制机构，其中主机部分包括机架、主缸、顶出缸和它的充液装置等。控制机构则包括动力系统和液压控制系统。其中动力系统机构是由油箱高压泵和低压控制系统以及这个电动机和不同的压力阀或者是方向阀来组成的。而液压控制系统是液压机工作运转的重要部分，它直接关系到液压机的性能。液压系统主要由动力元件、执行元件、控制元件和辅助元件四个部分组成。双缸四柱液压机在工作的过程中各个部分所起的作用也是各不相同。液压机的主机的作用是提供主要结构；动力系统是提供动力；而液压控制系统由动力系统驱动，通过控制液压的方向和压力，实现液压机的工作过程。液压传动容易实现自动化操作，采用电液联合控制后，可以实现更高程度的自动控制以及远程遥控。由于液压传动的工作介质是流体矿物油，有较大的沿程和局部阻力损失。当系统的工作压力比较高时，还会产生比较大的泄漏，泄漏的矿物油将直接对环境造成污染，有时候还容易引起安全事故。油液受温度的影响很大，因此液压油不能在很高或很低的温度条件下工作。由于液压油的可压缩性和泄漏，液压传动不能保证恒定的传动比和很高的传动精度，这是液压传动的最大不足之处。此外，液压传动的故障排除不如机械传动、电气传动那样容易，因而对使用和维护人员有较高的技术水平要求。虽然液压传动存在这些缺陷，但总体上优点还是盖过了缺点，因而应用还是很广泛。双缸四柱液压机是一类结构紧凑、动作轻快、耗能低下、操作易行的液压机，受到广泛的关注。在本次设计中通过查阅大量的文献资料和动态性能仿真软件，利用液压机的结构特点和PLC控制系统，通过泵，油缸及各种液压阀实现能量的转换，调节和运输来完成各种工艺动作，从而进一步设计出液压机的液压系统和PLC的系统设计。该液压机的主要技术指标：公称力6300KN,顶出力1000KN，滑块行程900mm,顶出行程350mm，滑块工作速度6-10mm/s,主要设计内容如下：（1）对液压系统进行设计。主要包括系统的工作压力、液压缸的结构尺寸、液压元件的选择、系统的制定方案、液压的工作原理图。（2）对PLC系统进行设计。主要包括PLC输入输出接线图、PLC输入输出地址分配表、PLC程序编制、PLC控制系统梯形图设计与调试。关键词:双缸四柱液压机；液压系统；可编程控制器（PLC）AbstractWidelyusedparallelbarsfour-columnhydraulicpress,areverycommonlyusedintheprocessofmachiningprocessofakindofmechanicalequipment.Partofthehydraulicpress,includinghostandacontrolmechanism,inwhichthehostpartincludesframe,maincylinderandcylinderofpackoutandthechargingdevice,etc.Controlmechanismincludespowersystemandhydrauliccontrolsystem.Includingpowersystemorganizationismadeupoftankofhighpressurepumpandlowvoltagecontrolsystemanddirectionofthemotorandthedifferentpressurevalveorvalvetoform.Andhydrauliccontrolsystemisanimportantpartofhydraulicpressworkoperation,itisdirectlyrelatedtotheperformanceofthehydraulicpress.Hydraulicsystemismainlycomposedofpowerdevices,actuators,controlcomponentsandauxiliarycomponentsoffourparts.Parallelbarsfour-columnhydraulicpressintheprocessofworktheroleofeachpartisalsoeacharenotidentical.Hydraulicpressforthehost'sroleistoprovidethemainstructure;Powersystemistoprovidethepower;Andhydrauliccontrolsystemdrivenbypowersystem,bycontrollingthedirectionofthehydraulicpressureandpressure.Hydraulictransmissioniseasytorealizeautomationusingelectrohydrauliccombinedcontrol,canachieveahigherdegreeofautomaticcontrolandremotecontrol.Duetotheworkingmediumofhydraulicdriveisafluidmineraloil,thepathandthelocalresistancelosshasbigger.Whenthesystempressureishigher,butalsowillproducelargerleakage,leakageofmineraloilwilldirectdamagetotheenvironment,sometimeseasytocauseaccidents.Oilisaffectedbytemperatureisverylarge,sothehydraulicoilcannotworkunderhighorlowtemperatureconditions.Inaddition,thehydraulictransmissionoftroubleshootingnotaseasyasmechanicaldriveandelectricaldrive,andthustouseandmaintenancepersonnelhaveahigherleveloftechnicalrequirements.Althoughthehydraulicdrivethesedrawbacks,butoverallbenefitsstilloutweighthedisadvantages,andapplicationisveryextensive.Theparallelbarsfour-columnhydraulicpressisakindofcompactstructure,actionfasthydraulicpress,lowenergyconsumption,easyoperation,widelyattention.Inthisdesignbylookingatalargenumberofliteraturedataanddynamicperformancesimulationsoftware,usingthestructurecharacteristicsofthehydraulicpressandPLCcontrolsystem,throughthepump,oilcylinderandvarioushydraulicvalvetoachieveenergyconversion,controlandtransporttocompleteavarietyofprocessaction,thusfurtherdesignofhydraulicpresshydraulicsystemandPLCsystemdesign.Themaintechnicalindexesofthehydraulicpress:nominalpower6300kn,top1000kn,theoutputofthesliderstroke900mm,ejectionstroke350mm,thesliderworkingspeed6-10mm/s,themaindesigncontentisasfollows:（1）TOcarryonthedesignofhydraulicsystem.Mainlyincludesthestructureofthesystemworkingpressure,thehydrauliccylindersize,selectionofhydrauliccomponents,constitutingthesystemscheme,theworkingprincipleofhydraulicdrawing.

（2）TOPLCsystemdesign.MainlyincludesthePLCinputandoutputwiringdiagramandPLCI/oaddressallocationtable,PLCprogramming,trapezoidaldiagramofPLCcontrolsystemdesignanddebugging.Keywords:Theparallelbarsfour-columnhydraulicpress;Thehydraulicsystem;Theprogrammablecontroller(PLC)目录TOC\o"1-3"\h\u2984第一章绪论 第一章绪论1.1液压机的现状概要液压机自19世纪问世以来得到了很快的发展，在工业生产中已经有了广泛的应用，成了产品压力加工成型不可或缺的机械设备。随着科学技术的日新月异，电子技术、液压技术的不断成熟，液压机也得到了更进一步的发展。到目前为止，控制技术也由原来传统的继电器控制变为可编程控制器和工业计算机控制，这使液压机的运行平稳性、控制精度、产品质量有了保证，同时生产效率得到了很大的提高。液压机加工与传统机械加工相比属于无屑加工，应用范围广泛，一般用于塑性材料的冷挤、校直、弯曲、冲裁、拉伸等。液压机还能实现复杂工件和不对称工件的加工，产品废品率较低。液压机根据加工工件的不同性质，还可进行适当的压力行程调整，满足产品的加工要求。液压机主要由主机、液压系统、电气系统三部分组成。液压机的整个工作过程的实现，首先是由电气系统来控制液压系统，然后再由液压系统控制主机主缸和顶出缸的顺序动作。综上所述，液压机操作简单，维护方便。1.2双缸四柱液压机的概述双缸四柱液压机的机械及液压装置为基础，配以可编程控制器，根据液压机的工作过程，按照生产工艺要求进行自动控制。在以往我们的钻机的自动化程度不高，效率不高，体积大系统的抗干扰能力差。而且操作比较繁琐，增大了工人的工作量。所以在以后的社发展进程中机械相关设备与液压系统及PLC控制系统相结合的方向会越来越多。利用PLC最具优势的开关量控制与自身具备的PTO控制及PID控制功能紧密结合，对液压机的运行速度及液压油温进行控制。通过高精度比例溢流阀和PLC的模拟输入输出模块对顶出缸的油压进行控制,并结合板材变压边力成形工艺,在单动液压机上实现变压边力控制。在板材成形过程中通过可编程控制终端对成形力、压边力及凸模行程进行实时监视和控制。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章双缸四柱液压机总体设计沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章双缸四柱液压机总体设计第二章双缸四柱液压机总体设计2.1双缸四柱液压机主要指标参数（1）双缸四柱液压机主要技术参数见表2.1表2.1液压机技术参数参数项参数公称力（最大负载）6300KN工进时液体最大工作压力25MPa主缸回程力400KN顶出缸顶出力1000KN主缸滑块行程900mm顶出活塞行程350mm主缸滑块距工作台最大距离1100mm滑块工作速度6～10mm/s工作台的大小Φ100mm主缸快退速度0.03m/s顶出活塞顶出速度0.02m/s顶出活塞退回速度0.05m/s工作台面大小根据设备稳定性进行设计2200×1600，1600×1600,3250×2000（2）双缸四柱液压机的主要功能通过液压传动系统传递动力，完成零件的压力成型加工。（3）双缸四柱液压机的适用范围液压机主要用于冷挤、校直、弯曲、冲裁、拉伸、粉末冶金、翻边、压装等成型工艺。2.2双缸四柱液压机工作原理分析2.2.1双缸四柱液压机的基本组成四柱液压机主要由主机、液压控制系统、电气控制系统三部分组成。其中主机包括工作台、导柱、滑块、上缸、顶出缸等结构；液压系统由控制元件、执行元件、辅助元件、动力装置、工作介质等组成；电气控制控制系统主要由继电器、接触器、按钮、行程开关、电器控制柜等组成。2.2.2双缸四柱液压机的工作原理（1）双缸四柱液压机主机组成简图2.11-滑块2-导柱3-工作台4-安装地基5-顶出缸6-主缸7-上横梁8-辅助油箱图2.1双缸四柱液压机主机组成简图（2）双缸四柱液压机工作原理分析双缸四柱液压机的动作顺序通过电气系统、液压系统控制，控制顺序框图如图2.2。图2.2双缸四柱液压机控制顺序图从上面的控制顺序框图可以看出，液压机的工作原理由电气控制系统控制液压系统，液压控制系统再控制主机工作，主机动作触及行程开关，将信号反馈给电气控制系统，实现循环控制。双缸四柱液压机工作循环分析双缸四柱液压机工作循环如图2.3所示。图2.3双缸四柱液压机工作循环图双缸四柱液压机工作循环如图2.3（a），滑块在自重的作用下快速下行，碰到行程开关后由快进变为工进，随后进行加压、保压。保压时间完成后，滑块快速回程，直到回到原来的位置，停止运动；图2.3（b）表示顶出缸的工作循环过程，主缸快进、工进、保压、退回停止后，顶出缸才运动，将工件顶出。2.3双缸四柱液压机工艺方案设计（1）控制方式的选择采用液压系统与电气系统相结合的控制方式。具有调整、手动、半自动三种工作方式，可实现定压、定程两种加工工艺；（2）液压系统：液压油路采用封闭式回路，供油方式选用变量泵供油，液压控制元件采用插装阀形式。针对液压机快进时供油不足以及工进时的高压特性，系统应设有补油和卸压装置；（3）电气控制：采用继电器、行程开关、接触器、手动按钮等元件进行手动、半自动控制；（4）主机：主机结构形式采用“三梁四柱”的形式，主缸和顶出缸为执行元件。2.4双缸四柱液压机总体布局方案设计总体布局如图2.4所示1-主机2-液压油管3-控制台4-插装阀5-液压泵装置6-液压油箱7-电气控制柜图2.4四柱液压机总体布局简图图2.4为液压机整体布局简图，分为三个部分，即：主机、液压系统、电气控制系统。液压系统的所有部件都集中安装在液压油箱上，使液压站布局结构变得紧凑。电气控制元件集中设计在电气柜中。启动、停止、快进、顶出、调整、等控制按钮设置在控制台上，方便及时操作。2.5双缸四柱液压机零部件设计2.5.1主机载荷分析参考表2.1，四柱液压机的最大工作负载为6300KN，主缸回程力为400KN，顶出缸顶出力为1000KN。由于工作时的负载远大于其它工况时的负载，因此在进行载荷设计时，取负载6300KN对液压机进行受力计算。液压机结构形式为“三梁四柱”式，工进加压的负载作用在横梁和导柱上，受载时横梁受压，导柱受拉，受力如图2.5所示F-负载T-导柱拉力图2.5横梁、导柱受力图（1）导柱设计材料选择：导柱在工作过程中主要承受拉力，材料必须具备较高的抗拉强度。导柱材料选择45圆钢，也可选用锻件形式。热处理要求：导柱除了承受拉力之外，外圆柱表面与滑块之间还存在摩擦力。为了减少导柱表面的磨损，通过表面热处理提高表面硬度增加表面耐摩性。总的热处理工艺为调质和表面淬火。理论设计计算：液压机的最大负载约为6300kN，通过力传递后，最后由四根导柱承受6300kN的拉力，作用在每根导柱上的拉力为1575kN。由许用拉应力公式(2.1)，可计算导柱的安全直径D。（2.1）式中：—许用应力；取45钢=80～100MPa；F—轴向拉力；A—横截面积。即：圆整后取导柱直径D=90mm，为了防止四根导柱因瞬间的受力不均而被破坏，导柱直径可适当加大，取D=110mm。（2）横梁设计材料选择：横梁工作时的受力为弯曲力，材料应具有一定的抗弯强度。选用45钢，毛坯采用锻件。热处理要求：横梁进行调质处理。理论计算校核：横梁受力可以简化为简直梁,中间受载的情形，如图2.6所示。图2.6横梁滑块受力简图初步确定横梁的长、宽、高尺寸分别为1310、1045、575mm，截面为矩形。即：在负载作用下的剪力和弯矩如图2.7所示。图2.7(a)剪力图(b)弯矩图由弯矩图2.7(b)可知，横梁C点1—1截面弯矩最大，该截面是危险截面。为了保证横梁能够正常工作，必须对该截面进行强度校核。正应力计算公式为：(2.2)式中：—最大弯曲正应力；—最大弯矩；—抗弯截面系数()。矩形截面抗弯系数W计算公式为：(2.3)式中：—矩形截面的宽；—矩形截面的高。即：45钢的弯曲许用应力[]=100MPa，而横梁的最大弯曲应力=8.1MPa，远小于材料的许用应力，经过校核，设计尺寸满足要求。2.5.2主机工作台设计液压机工作台主要受压，由于工作台不是很高，刚度要求可以满足，因此在设计计算时只要进行抗压强度的校核即可，校核过程从略。材料选择：工作台主要受压，材料选用铸钢45。工艺要求：机械加工时，工作台表面做成T形槽，如图2.8所示。图2.8工作台T形槽2.5.3控制台设计材料选择：控制台主要用于安装控制按钮，不承受动载荷，强度要求不是很高，满足使用要求即可，材料选用Q235A。加工工艺：控制台的制作加工采用焊接方式完成。外形设计：控制台外形尺寸设计应考虑操作方便。外形简图如图2.9所示。1-控制按钮2-控制面板3-控制台底座图2.9液压机控制台外形简图 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第三章双缸四柱液压机液压系统设计 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第三章双缸四柱液压机液压系统设计第三章双缸四柱液压机液压系统设计3.1液压系统设计要求3.1.1液压机负载确定参考四柱液压机技术参数表2.1可知，液压机的最大工作负载为6300KN，工进时液体最大压力为25MPa,由此确定液压机设计负载为6300KN型四柱液压机。3.1.2液压机主机工艺过程分析压制工件时主机的工艺过程：按下启动按钮后，主缸上腔进油，横梁滑块在自重作用下快速下行，此时会出现供油不足的情况，补油箱对上缸进行补油。触击快进转为工进的行程开关后，横梁滑块工进，并对工件逐渐加压。工件压制完成后进入保压阶段，让产品稳定成型。保压结束后，转为主缸下腔进油，滑块快速回程，直到原位后停止。横梁滑块停止运动后，顶出缸下腔进油，将工件顶出，工件顶出后，顶出缸上腔进油，快速退回。3.2液压系统设计3.2.1液压机主缸工况分析（1）主缸速度循环图根据液压机系统设计参数及表2.1中主缸滑块行程为900mm，可以得到主缸的速度循环图如下：图3.1主缸速度循环图（2）主缸负载分析液压机启动时，主缸上腔充油主缸快速下行，惯性负载随之产生。此外，还存在静摩擦力、动摩擦力负载。由于滑块不是正压在导柱上，不会产生正压力，因而滑块在运动过程中所产生的摩擦力会远远小于工作负载，计算最大负载时可以忽略不计。液压机的最大负载为工进时的工作负载。通过各工况的负载分析，液压机主缸所受外负载包括工作负载、惯性负载、摩擦阻力负载，即：F=Fw+Ff+Fa(3.1)式中：F—液压缸所受外负载；Fw—工作负载；Ff—滑块与导柱、活塞与缸筒之间的摩擦阻力负载，启动时为静摩擦阻力负载，启动后为动摩擦力负载；Fa—运动执行部件速度变化时的惯性负载。a.惯性负载Fa计算计算公式：(3.2)式中：G—运动部件重量；g—重力加速度9.8m/；—时间内的速度变化量；—加速或减速时间，一般情况取=0.01～0.5s。查阅相同型号的四柱液压机资料，初步估算横梁滑块的重量为30KN。由液压机所给设计参数可及：=0.08m/s,取=0.05s，代入公式3.2中。即：b.摩擦负载Ff计算滑块启动时产生静摩擦负载，启动过后产生动摩擦负载。通过所有作用在主缸上的负载可以看出，工作负载远大于其它形式的负载。由于滑块与导柱、活塞与缸体之间的摩擦力不是很大，因而在计算主缸最大负载时摩擦负载先忽略不计。c.主缸负载F计算将上述参数Fa=4898N，Fw=6300000N代入公式3.1中。即：F=6300000+4898=6304898N（3）主缸负载循环图a.主缸工作循环各阶段外负载如表3.1表3.1主缸工作循环负载工作循环外负载启动F=f静+Fa≈5KN横梁滑块快速下行F=f动忽略不计工进F=f动+Fw≈6300KN快速回程F=f回+F背≈400KN注：“f静”表示启动时的静摩擦力，“f动”表示启动后的动摩擦力。b.主缸各阶段负载循环如图3.2图3.2主缸负载循环图3.2.2液压机顶出缸工况分析（1）顶出缸速度循环图根据液压机系统设计参数和表2.1中顶出缸活塞行程为250mm，得到顶出缸的速度循环图如下：图3.3顶出缸速度循环图（2）顶出缸负载分析主缸回程停止后，顶出缸下腔进油，活塞上行，这时会产生惯性、静摩擦力、动摩擦力等负载。由于顶出缸工作时的压力远小于主缸的工况压力，而且质量也比主缸滑块小很多，惯性负载很小，计算时可以忽略不计；同理摩擦负载与顶出力相比也很小，也可不计；工件顶出时的工作负载比较大，计算顶出缸的最大工作负载时可以近似等于顶出力。将参数代入公式3.1计算顶出缸的最大负载。即：F=Fw=350000N式中：Fw—顶出力；（3）顶出缸负载循环图a.顶出缸工作循环各阶段外负载如表3.2表3.2顶出缸工作循环负载工作循环外负载启动F=F静+Fa忽略不计顶出缸顶出F==f动+Fw≈350KN快速退回F=f动+F背≈8KN注：“f静”表示启动时的静摩擦力，“f动”表示启动后的动摩擦力。b.顶出缸各阶段负载循环如图3.4图3.4顶出缸负载循环图3.2.3液压系统原理图设计a.液压系统供油方式及调速回路的选择液压机工进时负载大，运动速度慢，快进、快退时的负载相对于工进时要小很多，但是速度却比工进时要快。为了提高液压机的工作效率，可以采用双泵或变量泵供油的方式。综合考虑，液压机采用变量泵供油，基本油路如图3.5所示。由于液压机工况时的负载压力会逐步增大，为了使液压机处于安全的工作状态，调速回路采用恒功率变量泵调速回路。当负载压力增大时，泵的排量会自动跟着减小，保持压力与流量的乘积恒为常数，即：功率恒定，如图3.6所示。1-液压缸2-油箱3-过滤器4-变量泵5-三位四通电磁换向阀图3.5液压机基本回路图图3.6恒功率曲线图b.液压系统速度换接方式的选择液压机加工零件的过程包括主缸的快进、工进、快退和顶出缸的顶出、快速回程。采用什么样的方式进行速度的安全、准确换接是液压机稳定工作的基础。为了达到控制要求，液压系统的速度换接通过行程开关控制。这种速度换接方式具有平稳、可靠、结构简单、行程调节方便等特点，安装也很容易。c.液压系统原理图液压系统采用插装集成控制系统，该控制系统具有密封性好、流通能力大、压力损失小、易于集成等优点。液压机系统控制原理如图3.7所示。1－恒功率变量泵2－定量泵3、4－溢流阀5－远程调压阀6、21－电液换向阀7－压力表8－电磁阀9－液控单向阀10－顺序阀11－卸荷阀(带阻尼孔)12－压力继电器13－单向阀14－充液阀（卸荷阀芯）15－充液阀16－主缸17－顶出缸18－溢流阀19－节流器20－背压阀22－滑块23－档铁图3.7双缸四柱液压机的液压系统原理图d.液压系统控制过程分析快速下行按下启动按钮。电磁铁1DT、5DT通电吸合。低压控制油使电液阀6切换至右位，同时经阀8使液控单向阀9打开。泵1供油经阀6右工位、单向阀13至主16上腔，而主缸下腔液压油经液控单向阀9、阀6右工位、阀21中位回油箱。实际上，此时主阀滑块22在自重作用下快速下降，泵1的全部流量还不足以补充主腔上腔空处的容积，因而在上腔形成局部真空，置于液压缸顶部的充液箱15内的油液在大气压及油位作用下，经液控单向阀14（充液阀）进入主缸上腔。慢速接近工件加压当主缸滑块22上的挡铁23压下行程开关XW2时，电磁铁5DT断电，阀8处于常态位，阀9关闭。主缸回油经背压（平衡）阀10、阀6右位、阀21中位至油箱。由于回油路上有背压力，滑块单靠自重就不能下降，油泵1供给的压力油使之下行，下行速度减慢。这时主缸上腔压力升高，充液阀14关闭。主泵1的压力油推动活塞使滑块慢速接近工件，当主缸活塞的滑块22抵住工件后，阻力急剧增加，上腔油压进一步提高，变量泵1的排油量自动减小，主缸活塞的速度变得更慢，以极慢的速度对工件加压。保压当主缸上腔的油压达到预定值时，压力继电器12发出信号，）使电磁铁1DT断电，阀6回复中位，将主缸上、下油腔封闭。同时泵1经阀6、阀21的中位卸荷。单向阀13保证了主缸上腔良好的密封性，主缸上腔保持高压。保压时间可由压力继电器12控制的时间继电器调整。泄压、快速回程保压过程结束，时间继电器12发出信号，使电磁铁2DT通电（当定程压制成型时，可由行程开关XW3发出信号），主缸处于回程状态。为了防止液压冲击，保压后必须先泄压然后再回程。但由于液压机油压高，而主缸的直径大，行程长，缸内液体在加压过程中受到压缩而储存相当大的能量。如果此时上腔立即与回油相通，则系统内液体积蓄的弹性能突然释放出来，产生液压冲击，造成机器和管路的剧烈振动，发出很大的噪声，为此，保压后必须先泄压后再回程。当电液换向阀6切换至左位后，主缸上腔还未泄压，压力很高，卸荷阀11（带阻尼孔）呈开启状态，主泵1的油经阀6的左工位,阀11的回油。这时主泵1在较低压力下运转，此压力不足以使主缸活塞回程，但能够打开液控单向阀14的卸荷阀芯，主缸上腔的高压油经此卸荷阀芯的开口而泄回充液箱15，这是泄压过程。这一过程持续到主缸上腔压力降低到较低时，卸荷阀11关闭为止。主泵1的供油压力升高,推开充液阀14的主阀芯。此时泵1的压力油经阀6的左位,液控单向阀9进入主缸下腔,而主缸上腔油液经阀14回油到充液箱15实现主缸开始快速回程。3.3液压元件的设计通过液压系统的参数计算查阅液压手册，液压元件选择如表3.3所示：表3.3液压元件明细表序号液压元件名称元件型号额定流量（L/min）1恒功率变量泵250YCY14-1B2502定量泵PUQ20-B2R-SS1S-21-C21-121403溢流阀YEF3-E25B1204溢流阀YEF3-E20B1205远程调压阀YF-L8H206电液换向阀D4-04-3C-AC1207压力表YAF3-Ea20B1508电磁阀ZBSF-DN10-501209液控单向阀SV32P9010顺序阀XD2F-B10H12011卸荷阀（带阻尼孔）YXF-L104012压力继电器MJCS-02WL8013单向阀AF3-Eb20B10014充液阀（带卸荷阀芯）SVF9015充液箱16主缸HSGK01-80/40E-521010017顶出缸HSGK01-80/40E-521010018溢流阀YEF3-E25B12019节流器GXGL-303020背压阀24F3-E16B8021电液换向阀D4-04-3C-AC12022滑块23挡铁3.4液压系统零部件设计3.4.1液压机主缸设计通过表液压缸基本尺寸的计算，可及主缸的内径、活塞杆直径等参数。下面对主缸的其它参数进行具体设计。（1）主缸缸体材料选择及技术要求液压缸的结构形式一般有两种形式，即：薄壁圆筒和厚壁圆筒。当液压缸的内径D与壁厚δ的比值满足D/δ≥10的圆筒称为薄壁圆筒。液压缸的制造材料一般有锻钢、铸钢（ZG25、ZG35）、高强度铸铁、灰铸铁（HT200、HT350）、无缝钢管（20、30、45）等。对于负载大的机械设备缸体材料一般选用无缝钢管制造，主缸缸体材料选用无缝钢管45。液压缸内圆柱表面粗糙度为Ra0.4～0.8μm；内径配合采用H8～H9；内径圆度、圆柱度不大于直径公差的一半；缸体内表面母线的直线度500mm长度之内不大于0.03mm；缸体端面对轴线的垂直度在直径每100mm上不大于0.04mm；如果缸体与端盖采用螺纹连接，螺纹采用6H级精度。（2）主缸壁厚的确定壁厚计算公式如下：（3.9）式中：δ—液压缸壁厚（m）；D—液压缸内径（m）；—实验压力，一般取最大工作压力的（1.25～1.5）倍；[σ]—缸筒材料的许用应力。锻钢：[σ]=110～120MPa；铸钢：[σ]=100～110MPa；高强度铸铁：[σ]=60MPa；灰铸铁：[σ]=25MPa；无缝钢管：[σ]=100～110MPa。主缸壁厚δ计算，将D=0.32m；[σ]=110MPa；=1.4×25.5MPa=35.7MPa代入公式（3.9）中，即：液压缸缸体的外径D外计算公式如下：D外≥D＋2δ(3.10)将参数代入公式（3.10），即：D外≥0.32m＋0.104m＝0.426m外径圆整为标准直径系列后，取主缸缸体外径D外＝430mm。（3）主缸缸盖材料、厚度的确定缸盖常用制造材料有35钢、45钢、铸钢，做导向作用时常用铸铁、耐磨铸铁。缸盖材料选用35钢，缸盖厚度计算公式如下：（3.11）式中：t—缸盖的有效厚度(m)；D2—缸盖止口直径；[σ]—缸盖材料许用应力。即：圆整后取缸盖厚度t=60mm。（4）主缸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称为最小导向长度，用H表示。如果导向长度太小，会因为间隙引起的挠度而使液压缸的初始挠度增大，影响液压缸的稳定工作。一般而言，液压缸的最小导向长度应该满足如下要求：(3.12)导向长度如图3.10所示图3.10主缸导向长度简图式中：L—液压缸的最大行程；D—液压缸的内径。由表1.1可知主缸的最大行程H=700mm，液压缸内径D=320mm代入公式（3.12）中，求主缸的最小导向长度。即：为了保证最小导向长度H，不应过分增大和B的大小，必要时可以在缸盖和活塞之间增加一个隔套来增加最小导向长度。隔套的长度C可有公式（3.13）求得，即：(3.13)式中：B—活塞的宽度，一般取B=（0.6～1.0）D；—缸盖滑动支承面的长度，根据液压缸内径的不同有不同的算法，当D＜80mm时，取=（0.6～1.0）D；当D＞80mm时，取=（0.6～1.0）d。（5）主缸活塞材料、技术要求、外形尺寸及密封方案的确定活塞制造材料一般选用灰铸铁(HT150、HT200)、当缸体内径较小时，整体式结构的活塞选用35钢、45钢。主缸活塞选用灰铸铁HT200。活塞制造时外圆柱表面的粗糙度为Ra0.8～1.6μm；外径圆度、圆柱度不大于外径公差的一半；外径对内孔的径向跳动不大于外径公差的一半；端面对轴线垂直度在直径100mm上不大于0.04mm；外径用橡胶密封圈密封的公差配合取f7～f9，内孔与活塞杆的配合取H8/f7。活塞宽度系数取0.8，即活塞的宽度B=0.8D=0.8×320mm=256mm。圆整后取活塞宽度B=260mm。查表2-10[1],液压机主缸工况时的压力大，泄漏量也会随压力成正比升高，因此密封圈选用Y形密封圈，这种密封圈能承受的大的工作压力，泄漏量小。（6）主缸活塞杆材料、技术要求及长度确定活塞杆有空心和实心两种结构形式。空心时一般选用35钢、45钢的无缝钢管；实心结构选用35钢、45钢。主缸活塞杆选用45钢。活塞杆制造时外圆柱面粗糙度为Ra0.4～0.8μm；热处理要求调质20～25HRC；外径圆度、圆柱度不大于直径公差的一半；外径表面直线度在500mm上不大于0.03mm；活塞杆与导向套之间的配合公差采用H8/f7，与活塞连接的配合公差采用H7/g6。由滑块的行程，确定活塞杆的长度L杆=1250mm。（7）主缸长度的确定液压缸缸体内部长度等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体的外形尺寸还应考虑两端端盖的厚度，总体而言，液压缸缸体的长度L不应该大于缸体内径D的20～30倍，即：L≤（20～30）D。由主缸行程为700mm，活塞宽度为260mm,缸盖厚度为60mm，通过计算可知，主缸的长度取L缸=1080mm。（8）活塞杆稳定性校核活塞杆工作中主要受压，当液压缸的支承长度Lb≥(10～15)d时，必须对活塞杆的弯曲稳定性进行校核,d为活塞杆直径。通过计算可知，Lb的最大值不可能大于L杆+L缸=2330mm，而(10～15)d=2500～3750mm。将参数代入Lb≥(10～15)d中，比较后Lb＜(10～15)d，活塞杆满足使用要求，工作时不会失稳。（9）主缸结构设计a.缸体与端盖的连接形式缸体与端盖的连接形式通常有法兰连接、螺纹连接、外半环连接、内半环连接等形式。由于液压机工况时缸体内的压力很大，所以缸体与端盖的连接方式选用法兰形式。b.活塞杆与活塞的连接形式活塞与活塞杆的连接结构有整体式结构、螺纹连接、半环连接、锥销连接等连接形式。主缸活塞与活塞杆的连接选用螺纹连接形式。c.活塞杆导向结构形式活塞杆的导向部分包括端盖、导向套、密封、防尘和锁紧结构。工程机械中导向套一般安装在密封圈的内侧，有利于导向套的润滑。d.缓冲与排气装置液压机运动时的质量大，快进时的速度快，这样活塞在到达行程中点时，会产生液压冲击，甚至活塞与缸筒端盖会产生机械的碰撞。为防止这种现象的发生，在行程末端要设置缓冲装置。一般缓冲装置有环状间隙式节流缓冲装置、可调节流缓冲装置、三角槽式节流缓冲装置。大型液压缸需要有稳定的运动速度，这样需要设置排气装置，防止空气在传动时对系统传动精度有影响。排气阀安装在液压缸两端的最高处，双作用液压钢需要设两个排气阀。3.4.2液压机顶出缸设计（1）顶出缸缸体材料选择及制造技术要求顶出缸工作时的最大工作压力为12.5MPa，比主缸的要小，为了保证顶出缸安全工作，缸体材料也选用无缝钢管45。缸体的制造要求应该满足液压缸内圆柱表面粗糙度为Ra0.4～0.8μm；内径配合采用H8～H9；内径圆度、圆柱度不大于直径公差的一半；缸体内表面母线的直线度500mm长度之内不大于0.03mm；缸体端面对轴线的垂直度在直径每100mm上不大于0.04mm。（2）顶出缸壁厚的确定将D=0.2m；[σ]=110MPa；=1.3×12.5MPa=16.25MPa代入公式（3.9）中，即：将D=0.2m；取δ=0.02m代入公式（3.10），即：D外≥0.2m＋0.04m＝0.24m外径圆整为标准直径系列后，取主缸缸体外径D外＝240mm。（3）顶出缸缸盖材料、厚度的确定缸盖常用制造材料有35钢、45钢、铸钢，做导向作用时常用铸铁、耐磨铸铁。顶出缸缸盖材料选用35钢，缸盖厚度计算公式见（3.11）：即：取缸盖厚度t=25mm。（4）顶出缸最小导向长度的确定由表2.1可知顶出活塞行程L=350mm，顶出缸内径D=200mm，代入公式(3.12)，即：顶出缸活塞材料、技术要求、外形尺寸及密封方案的确定顶出缸活塞外圆柱表面的粗糙度为Ra0.8～1.6μm；外径圆度、圆柱度不大于外径公差的一半；外径对内孔的径向跳动不大于外径公差的一半；端面对轴线垂直度在直径100mm上不大于0.04mm；外径用橡胶密封圈密封的公差配合取f7～f9，内孔与活塞杆的配合取H8/f7。计算活塞宽度时区宽度系数为0.8，即活塞的宽度B=0.8D=0.8×200mm=160mm。取活塞宽度B=160mm。液压机顶出缸工况时的工作压力比主缸要小很多，密封圈选用O形密封圈。顶出缸活塞选用灰铸铁HT200。（6）顶出缸活塞杆材料、技术要求及长度确定活塞杆有空心和实心两种结构形式。空心时一般选用35钢、45钢的无缝钢管；实心结构选用35钢、45钢。顶出缸活塞杆选用35钢。活塞杆外圆柱面粗糙度为Ra0.4～0.8μm；热处理要求调质20～25HRC；外径圆度、圆柱度不大于直径公差的一半；外径表面直线度在500mm上不大于0.03mm；活塞杆与导向套之间的配合公差采用H8/f7，与活塞连接的配合公差采用H7/g6。由顶出活塞的行程，确定活塞杆的长度L杆=705mm。（7）顶出缸长度的确定液压缸缸体内部长度等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体的外形尺寸应考虑两端端盖的厚度，总之，液压缸缸体的长度L不应该大于缸体内径D的20～30倍，即：L≤（20～30）D。由主缸行程为250mm，活塞宽度为160mm,缸盖厚度为25mm，通过计算可知，主缸的长度取L缸=650mm。（8）活塞杆稳定性校核当液压缸的支承长度Lb≥(10～15)d时，应该对活塞杆的弯曲稳定性进行校核,d为活塞杆直径。通过计算可知，Lb的最大值不可能大于L杆+L缸=1355mm，而(10～15)d=2000～3000mm。将参数代入Lb≥(10～15)d中，比较后Lb＜(10～15)d，活塞杆满足使用要求，工作时不会失稳。3.4.3液压油管设计液压传动装置中，常用的液压油管有钢管、铜管、胶管、尼龙管和塑料管等。钢管承受的压力高，弯曲半径不能太小，弯制时比较困难。对于高压系统液压油管一般选用无缝钢管；紫铜管承受的工作压力一般在6.3～10MPa。紫铜管加热软化后可进行弯曲，比钢管容易弯制，价格昂贵，抗振性较弱；尼龙管主要用于低压系统；塑料管承受的工作压力比较小，一般用于液压系统的回油路中；胶管有高压管和低压管两种，而者的区别在于骨架组成不同。高压胶管是钢丝编制体或钢丝缠绕为骨架，可用于较高的油路中。低压胶管的组成骨架是麻线或棉线编制体，多用于压力较低的油路中。通过液压机主缸、顶出缸工作压力的计算可知，主缸的最大工作压力约为25.5MPa,顶出缸的工作压力约为12.5MPa。主缸工作压力较高，油管选用无缝钢管，顶出缸油路油管选用高压胶管。油管的内径可由公式（3.14）求得(3.14)式中：—油管内径(mm)；—油路通过最大流量(L/min)；—油管中允许流速m/s。（1）主缸液压油管内径计算进油油管内径确定：主缸快进所需流量=385.8L/min，而泵的额定流量q=250L/min,取油管允许流速=4m/s，代入公式(3.14),即：圆整后，取;壁厚t=5mm。回油油管内径确定：主缸快退所需流量=76.2L/min，取油管允许流速=4m/s，代入公式(3.14)，即：圆整后，取,壁厚t=4.5mm。（2）顶出缸液压油管内径计算进油油管内径D2确定：顶出缸顶出所需流量=37.8L/min，取油管允许流速v=4m/s，代入公式(3.14)，即：圆整后，取回油油管内径确定：顶出缸回程所需流量q=48L/min，取油管允许流速v=4m/s，代入公式(3.14)，即：圆整后，取3.4.4液压油箱设计液压油箱主要作用是贮存液压油、分离液压油中的空气和杂质，同时还起到散热的作用。（1）油箱有效容积的确定液压油箱根据系统压力的不同，有效容积的确定也不一样。为了防止液压油从油箱中溢出，油箱中的液压油位不能太高，一般不应该超过液压油箱高度的80%。低压、中压、高压系统油箱的有效容积V确定算法如下：低压系统(P≤2.5MPa)：V=(2～4)(3.15)中压系统(P≤6.3MPa)：V=(5～7)(3.16)中高压或高压系统(P＞6.3MPa)：V=(6～12)(3.17)式中：V—液压油箱有效容积；—液压泵额定流量。液压机属于高压系统，油箱的有效容积可由公式(3.17)求出，即：V=9=7×250L=1750L（2）油箱外形尺寸确定油箱的有效容积确定后，液压油箱外形尺寸长、宽、高的比值一般为：1:1:1～1:2:3。为了提高冷却效率，安装位置不受影响时，可适当增大油箱的容积。液压油箱的外形尺寸为：长×宽×高=1000×760×690(mm)。（3）油箱的结构设计液压油箱材料一般选用Q235A钢板，通过焊接的方式连接。油箱的结构组成一般包括隔板、吸油管、回油管、顶盖、清洗孔、油面指示、吊钩、加热与冷却装置等。隔板主要是为了增加液压油的流动时间，除去沉淀的杂质，分离清除水和空气，调节温度，吸收液压油压力波动及防止液面的波动。吸油管前应设有过滤器，过滤器与箱底间的距离应不小于20mm。吸油管应插入液面以下，防止吸油时吸入空气，使空气混入系统；回油管出口有直口、斜口、弯管直口、带扩散器的出口等形式，一般采用45°斜口。为防止液面波动，可在出口设扩散器或将回油管插入液面以下，一般距离油箱底面的距离大于300mm。为了不让进油、回油相互影响，用隔板将其隔开，两管的斜口方向还应一致，而不是相对。顶盖用于安装液压泵、阀组、动力装置、空气滤清器。泵和动力装置安装时底座应该与顶盖分开，另外制做。顶盖与油箱要有好的密封性，防止泄漏的油液直接进入油箱而污染油液；清洗孔用于清洗油箱内的角落和取出油箱内的元件；油面指示用于油箱内最高、最低油位；吊钩方便装配和搬运。3.5液压站布局设计液压站由液压油箱、液压泵装置、液压控制装置三部分组成。其中，液压油箱包括空气滤清器、过滤器、油面指示器和清洗孔；液压泵装置包括液压泵、驱动电机和联轴器等；液压控制装置包括各种液压阀和联接体。（1）四柱液压机液压站结构形式的选择液压站的结构形式通常有两种，即：分散式、集中式。分散式液压站结构紧凑，泄漏油容易回收，节省占地面积，但安装维修不方便，一般较少采用；集中式液压站安装维修方便，液压装置产生的振动、发热、都与主机隔开，不影响主机的工作精度。液压机选用集中式液压站。（2）液压泵安装方式的选择液压泵装置包括不同类型的液压泵、驱动电机和联轴器，安装方式有立式和卧式两种。立式安装将液压泵和与之相连的油管放在油箱内，结构紧凑，美观，吸油条件好，但是安装维修不方便，散热条件不好；卧式安装与立式恰好相反，安装维护方便、散热性好。液压机的液压泵装置采用卧式安装方式。（3）电动机与液压泵联接方式的选择电动机与液压泵的联接方式有法兰式、支架式、支架法兰式。电动机与液压泵的联接方式采用支架法兰式。为了防止安装时同轴度误差的影响，联轴器选用弹性联轴器。（4）液压站布局简图双缸四柱液压机液压站布局如图3.11所示1-空气滤清器2-插装阀3-油管4-液压泵5-电动机6-吊钩7-油箱8-清洗孔9-放油塞10-液面指示器图3.11四柱液压机液压站布局简图沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第四章双缸四柱液压机液压机的液压系统主要性能计算沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第四章双缸四柱液压机液压机的液压系统主要性能计算第四章双缸四柱液压机的液压系统主要性能计算4.1液压系统压力损失计算四柱液压机执行部件有主缸和顶出缸，主缸的进、回油管直径分别为：40mm、25mm；顶出缸的进、回油管直径分别为16mm、16mm。液压油选用L-HL32液压油，15℃时该油液的运动粘度,油液密度（1）主缸各工况时的压力损失计算a.工进时进油路、回油路的压力损失工进时运动部件最大速度为0.006m/s，工进时最大流量为28.8L/min，则液压油在油管中的流速为：管道流动雷诺数为＜2300，油液在管道内流动为层流，沿程阻力系数,进油管长度为8m，沿程压力损失为：阀的压力损失；,那么进油路总的压力损失为：=+=工进时回油管的最大流量为：回油管中液压油的流速为：管道流动雷诺数为＜2300，油液在管道内流动为层流，沿程阻力系数。进油管长度为6m，沿程压力损失为：阀的压力损失；调速阀压力损失;那么回油路总的压力损失为：=++==泵的出口压力为：≈20.9MPab.快进、快退时的压力损失主缸快进时由于供油不足，泵口的压力很小；快退时的负载为400kN，与工进时的负载6300kN相比要小，这样回路中的压力损失比工进时要小，泵的出口压力也比工进时小，具体验算过程从略。（2）顶出缸各工况时的压力损失计算a.工件顶出时进油路、回油路的压力损失顶出缸顶出速度为0.02m/s，需要的最大流量为37.8L/min，进油管直径D=16mm，则液压油在油管中的流速为：管道流动雷诺数为＜2300，油液在管道内流动为层流，沿程阻力系数。进油管长度为6m，沿程压力损失为：阀的压力损失；那么进油路总的压力损失为=+=回油管直径D=16mm，工进时回油管的最大流量为：回油管中液压油的流速为：管道流动雷诺数为＜2300，油液在管道内流动为层流，沿程阻力系数。进油管长度为5m，沿程压力损失为：阀的压力损失；调速阀压力损失；那么回油路总的压力损失为：=++=泵的出口压力为：≈9.6MPab.快进、快退时的压力损失顶出缸回程时只有摩擦负载存在，比顶出负载350kN要小，因此回程时液压泵的压力比顶出时要小，具体验算过程从略。通过对主缸、顶出缸各工况的压力损失验算可知，液压系统的油路结构及元件参数选择满足要求。4.2液压系统发热温升计算对液压机进行系统温升验算，只要验算发热量最大的那个工况就可行。液压缸各工况输入功率前面计算电动机功率时已经计算出，现在只要计算液压缸各工况的输出功率。主缸工进时输入、输出功率分别为：工进时系统发热功率:主缸快退时输入、输出功率分别为：快退时系统发热功率:顶出缸的工况压力比主缸小，系统的温升功率不会超过主缸的温升功率，这里就不对顶出缸温升功率进行具体计算了。通过计算可知，主缸的最大发热功率为5.5kw。系统温升计算公式如下：(3.18)式中：—系统温升；—发热功率；—油箱散热面积；—油箱散热系数。自然冷却通风很差时，=(8～9)×；自然冷却通风良好时，=(15～17.5)×；有专用冷却器时，=(110～170)×。液压机散热条件一般，取散热系数=10×。油箱的散热面积A的计算公式为：(3.19)即：将=5.5kw；;=10×代入公式(2.18),求系统温升，即：查资料可知，允许的最高油温[T]，对于一般机床[T]=55～70℃；对于工程机械[T]=65～80℃。通过温升验算可知，系统温升在许可油温范围内，满足要求。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第五章双缸四柱液压机液压机的控制系统设计沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第五章双缸四柱液压机液压机的控制系统设计第五章双缸四柱液压机的控制系统设计5.1控制系统概述四柱液压机的电气控制系统通常采用继电器控制、PLC控制、工业计算机控制等方式。继电器控制和PLC控制是目前用的最多的控制方式。继电器控制系统主要由继电器、接触器、按钮、形成开关等元件组成。继电器控制具有结构简单，维护方便，价格低廉，抗干扰能力强，但固定的接线方式，使继电器控制的通用性和灵活性差；PLC控制系统主要由CPU、存储器、输入输出接口、编程器等元件组成。PLC控制具有编程简单，维护方便，通用性强，体积小，设计调试期短，性能稳定，抗干扰能力强，价格比继电器控制系统贵。5.2双缸四柱液压机控制系统方案设计5.2.1双缸四柱液压机控制方案选择液压机工况少，各工况动作不复杂，执行部件运动都是简单的直线运动。综合分析，继电器控制系统完全可以实现液压机各工况动作的完成，液压机电气控制选用继电器控制。5.2.2PLC控制要求与总体控制方案（1）PLC控制系统达到的控制要求能够实现手动、半自动控制；能够准确实现速度的换接控制；系统过载时自动启动过载保护；为随时了解系统所处的工作状态，设置工况指示灯；系统稳定性好，能够保证液压机安全正常的工作。（2）PLC系统总体控制方案液压泵由电机拖动；快进、工进之间速度的换接通过行程开关控制；工进保压时间通过时间继电器控制；滑块的安全行程范围由行程开关限制；通过电磁换向阀控制每个工况的动作的开始；电磁换向阀的接通通过按钮或压力信号控制；液压机启动、停止通过按钮控制。5.3双缸四柱液压机PLC控制电路设计5.3.1双缸四柱液压机主电路设计液压机拖动电机容量小，主电路的启动方式采用直接启动。QS为电源开关，熔断器FU1对主电路起短路保护作用，熔断器FU2对控制电路起短路保护作用。热继电器FR起过载保护作用。按下启动按钮SB2后，线圈KM得电，电动机启动，液压机开始工作。主电路如图4.1所示。图4.1双缸四柱液压机主电路图5.3.2双缸四柱液压机控制电路设计控制电路主要控制主缸的快进、工进、保压、回程和顶出缸的顶出、退回。其中速度换接通过行程开关来控制，保压由压力继电器控制，保压时间由时间继电器控制，顶出缸的启动、退回由手动按钮控制。为方便观察液压机处于那个工况，设置信号指示灯。为了预防突发事件的发生，应设置急停按钮。控制电路如图4.2所示。图4.2双缸四柱液压机控制电路图5.3.3PLC控制过程分析（1）主缸快进将开关置于自动档，按下SB2，交流接触器KM得电，电动机启动。中间继电器KA1相继得电，电磁阀1DT、5DT得电。此时液压系统向主缸上腔供油，在补油油箱的协助下主缸快速下行；（2）主缸保压当主缸无杆腔的压力达到压力继电器设定压力后，YJ闭合，所有电磁换向阀失电，进行保压；（4）主缸泄压保压一段时间后，中间继电器KA3得电，电磁换向阀2DT、顺序阀11得电，主缸上腔开始泄压；（5）主缸退回泄压完成后，中间继电器KA4得电，电磁阀2DT得电，主缸下腔进油，滑块回程，触及行程开关SQ1，运动停止；（6）工件顶出按下按钮SB4，中间继电器KA5得电，电磁换向阀1DT、4DT、5DT得电，顶出缸下腔进油，活塞杆上行将工件顶出；（7）顶出缸退回按下按钮SB5，中间继电器KA6得电，电磁换向阀3DT得电，液压油进入顶出缸上腔，顶出缸回程。（8）停机按下SB0或SB1，液压机停止工作。如果液压机接入状态为自动档，按下SB3也可使液压机停止运行。5.4PLC系统设计5.4.1PLC输入输出地址分配表表5.1PLC输入地址分配表对应外部设备地址自动启动按钮I0.0回程到位及上死点接近开关I0.1快转慢接近开关I0.2光栅保护输入I0.3下死点接近开关I0.4顶出缸顶出接近开关I0.5顶出缸退回接近开关I0.6压力设定电接点I0.7手动启动低压油泵电机I1.0停止按钮I1.1手动压制按钮I1.2手动回程按钮I1.3手动顶出按钮I1.4手动退回按钮I1.5自动/手动选择开关I1.6高速控制开关I1.7中速控制开关I2.0低速控制开关I2.1加热/冷却选择开关I2.2手动启动主油泵电机I2.3表5.2PLC输出地址分配表脉冲输出Q0.0回程电液阀Q0.1快行电液阀Q0.2顶出电液阀Q0.3退回电液阀Q0.4下行电液阀Q0.5低压油泵电机Q0.6时间继电器Q0.7主油泵电机星-三角启动1Q1.0主油泵电机星-三角启动2Q1.1主油泵电机星-三角启动3Q1.2步进电机旋转方向Q1.3油温冷却进水阀Q1.4加热元件QPLC输入输出接线图根据设计要求给出PLC控制系统的输入输出接线图，如图5.4所示。5.4.3P5.4.4PLC控制梯形图设计沈阳化工大学科亚学院学士学位论文参考文献沈阳化工大学科亚学院学士学位论文结论结论本文重点对液压机的液压控制回路、液压元件及安全保护措施等进行了方案设计。经多方案对比之后，本文液压系统采用插装阀集成控制系统。该液压控制系统解决了普通阀系统密封性差、通流量小、压力损失大等问题。为了让系统的工作压力随负载的变化而自动调节，液压泵选用恒功率变量柱塞泵。为解决液压冲击对设备安全的影响，系统中设置泄压回路。通过泄压来降低系统的压力，防止产生液压冲击；设置保压回路让工件有足够的成型时间，保证产品的质量。速度换接通过行程开关来控制，这种换接方式，控制比较可靠，设备安装方便，价格也实惠。通过流量计算发现主缸快进时会出现供油不足的情况，为了解决这一问题，在液压系统中设置补油油箱。整体的方案确定后，对液压系统的可行性进行校验，该液压系统可以满足液压机的加工工艺要求。此外，还对主机、电气控制系统进行了简明的总体设计。液压机在进行方案设计时，有些方案的选择可能不是最佳。总体来说，本文的总体设计方案可以满足液压机的加工工艺要求。（1）本次课程设计中所设计的四柱液压压力机液压系统能够完成：主缸（上液压缸）驱动上滑块实现“快速下行—慢速加压—保压延时—快速返回—原位停止”的动作循环。顶出缸（下液压缸）驱动下滑块实现：“向上顶出—停留—快速返回—原位停止”的动作循环。（2）液压系统用行程阀控制主缸快进到工进的程序换接，用电接点压力表控制表压开始和卸压结束，采用变量泵作为动力元件，三相异步电动机驱动液压泵。采用双作用单出杆活塞缸作为液压系统的执行元件。（3）所设计压力机能够完成用静压力来加工金属，塑料，橡胶制品。（4）本设计中所有数据均通过查阅机械设计手册得到，所选元件均为标准件。（5）在本次设计中由于时间所限，没有进行对部分复杂条件影响的计算，忽略了部分微小的作用力，与实际设计情况有一定的脱节，希望在今后的设计中能够继续完善。参考文献[1]杨培元，朱福元．液压系统设计简明手册．［Ｍ］北京：机械工业出版社，1999，1-191.[2]吴宗泽,罗圣国．机械设计课程设计手册．第二版.北京：高等教育出版社，1999，1-260.[3]汪恺．机械设计标准应用手册．第2卷.［Ｍ］北京：机械工业出版社，1997，213-226.[4]汪恺．机械设计标准应用手册．第3卷.［Ｍ］北京：机械工业出版社，1996，22-3-22-182.[5]Renishawplc.DatasheetforNewimprovedopticallinearencoders[Z],2005.[6]JB3915-85.液压机安全技术条件.北京:中华人民共和国机械工业部,1985～02～08发布.[7]GB9166-88.四柱液压机精度.北京:国家标准局,1988～05～05发布.[8]Z.J.Lanskyetc.IndustrialPneumaticControl[M].NewYork.1986.[9]张从军，等.剪切强度试验机的电液伺服控制系统[J].贵州工业大学学报(自然科学版),2002，31（1）：62-65.[10]左建民.泵控容积调速系统中的实时控制研究[J].机床与液压，1996.5.[11]左建民，等.泵控系统的模糊控制系统设计[J].电气传动1997.2.[12]王建中，李洪.公差与制图手册沈阳：辽宁科学技术出版社，1999.1.[13]王运炎，叶尚川.机械工程材料第二版北京：机械工业出版社1998.[14]许福玲，陈尧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