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1 學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 設(shè)計(jì)課題題目 設(shè)計(jì)一臺(tái)兩缸順序動(dòng)作專用 組合機(jī)床的液壓系統(tǒng) 專 業(yè) 系 機(jī) 械 制 造 工 程 系 專 業(yè) 機(jī)電一體化 班 級(jí) 機(jī)電 班 姓 名 學(xué) 號(hào) 13 號(hào) 2 指 導(dǎo) 老 師 一 設(shè)計(jì)課題題目 05 設(shè)計(jì)一臺(tái)兩缸順序動(dòng)作專用組合機(jī)床的液壓系統(tǒng) 要求液壓系統(tǒng) 1 工作循環(huán) A 缸水平向左快進(jìn) A 缸水平向左工進(jìn) A 缸死擋鐵停留 B 缸垂直向上快進(jìn) B 缸垂直向上工進(jìn) B 缸垂直向下快退 B 缸原位停止 A 缸水平向右快退 A 缸 原位停止 2 A B 缸快進(jìn)速度為 4m min 快退速度為 5m min 工進(jìn)速度 20 100mm min 3 A B 缸進(jìn)給最大行程為 400mm 其中工進(jìn)行程 200mm 4 A B 缸最大切削力為 12000N 運(yùn)動(dòng)部件自重均為 8000N 5 啟動(dòng)換向時(shí)間 0 05s 6 導(dǎo)軌為平導(dǎo)軌 靜摩擦系數(shù)為 0 2 動(dòng)摩擦系數(shù)為 0 1 二 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 1 液壓系統(tǒng) 1 設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)圖 含 工作循環(huán)圖 電磁鐵及其他元件動(dòng)作表 液壓系統(tǒng) 原理圖 液壓元件目錄表 用一張 2 號(hào)圖紙打印 2 設(shè)計(jì)液壓缸 B 缸 并繪制液壓缸組件裝配圖 用一張 1 號(hào)圖紙打印 2 設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的電氣控制原理圖 含 工作循環(huán)圖 電磁動(dòng)作表電氣控制系統(tǒng)原理 3 圖 電氣元件目錄表 用一張 2 號(hào)圖紙打印 3 PC 編程 指令表 梯形圖 功能 圖 PLC 外部接線圖 以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制 功能圖和 接線圖畫在一張 3 號(hào)圖紙上 梯形土圖用一張 3 號(hào)圖紙 4 設(shè)計(jì)說明書一份 不少于 30 頁 應(yīng)有 封面 目錄 封底 任務(wù)書 畢業(yè)小結(jié) 參考文 獻(xiàn)及書目 致謝等內(nèi)容 目錄 第一章 緒論 4 第二章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 第一節(jié) 明確液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 5 第二節(jié) 分析液壓系統(tǒng)工況 5 三三三 確定液壓缸的主要參數(shù) 6 三三三 初選液壓缸的工作壓力 流量和功率 7 三三三 液壓系統(tǒng)原理圖的擬訂 10 三三三 選擇液壓元件 14 第三章 機(jī)床電器原理圖的設(shè)計(jì) 16 第一節(jié) 設(shè)計(jì)概述和設(shè)計(jì)要求 16 第二節(jié) 電器元件的選擇 17 4 第四章 PLC 編程設(shè)計(jì) 20 第一節(jié) PLC 設(shè)計(jì)的概述及要求 20 第二節(jié) PLC 功能圖 I O 接線圖和梯形圖的設(shè)計(jì) 20 第五章 致謝 25 第六章 參考文獻(xiàn) 26 第一章 緒論 主 要 介 紹 了 一 臺(tái) 兩 缸 順 序 動(dòng) 作 專 用 組 合 機(jī) 床 的 液 壓 系 統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng) 液壓 缸的設(shè)計(jì)和 計(jì) 算 過 程 以 液 壓 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 指 導(dǎo) 進(jìn) 行 電 氣 控 制 線 路 等 設(shè) 計(jì) 在 設(shè) 計(jì) 液 壓 系 統(tǒng) 的 過 程 中 還 對(duì) 進(jìn) 給 缸 進(jìn) 行 了 設(shè) 計(jì) 同 時(shí) 還 對(duì) 液 壓 缸 進(jìn) 出 油 口 工 序 的 設(shè) 計(jì) 以 及 流 量 流 速 的 控 制 與 設(shè) 計(jì) 5 第二章 液 壓 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 第一節(jié) 明確液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 1 工作循環(huán) A 缸水平向左快進(jìn) A 缸水平向左工進(jìn) A 缸死擋鐵停留 B 缸垂直向上快進(jìn) B 缸垂直向上工進(jìn) B 缸垂直向下快退 B 缸原位停止 A 缸水平向右快退 A 缸原位 停止 2 A B 缸快進(jìn)速度為 4m min 快退速度為 5m min 工進(jìn)速度 20 100mm min 3 A B 缸進(jìn)給最大行程為 400mm 其中工進(jìn)行程 200mm 6 4 A B 缸最大切削力為 12000N 運(yùn)動(dòng)部件自重均為 8000N 5 啟動(dòng)換向時(shí)間 0 05s 6 導(dǎo)軌為平導(dǎo)軌 靜摩擦系數(shù)為 0 2 動(dòng)摩擦系數(shù)為 0 1 第二節(jié) 分析液壓系統(tǒng)工況 1 A 液 壓缸在工作 過程各 階段的負(fù)載為 啟動(dòng)加速階段 N tgGFmSm F2 93 0 5 89 067 802 快進(jìn)階段 Fmdmf 1 工進(jìn)階段 NGmvdmrv Ff2 149 0 81 20 快退階段 NtgvF mVdmgv f6 14598 0 28 9 03 81208 0 2 B 液壓缸在工作過程各 階段的負(fù)載為 啟動(dòng)加速階段 7 3 1049 5 089 6 80 mmg tgvGF 快進(jìn)階段 8 mgfF 工進(jìn)階段 2 9 0 12 mvmgv G 快退階段 0F 將液壓缸在各階段的速度和負(fù)載值列于表 1 中 表 1 工作階段 速度 v m s 1 負(fù)載 F N A 快進(jìn)階段 0 067 888 9 A 工進(jìn)階段 0 0003 0 00167 14222 2 A 快退階段 0 083 14598 6 B 缸啟 動(dòng)加速階段 10104 3 B 快進(jìn)階 段 0 067 8888 9 B 工進(jìn)階 段 0 0003 0 00167 22222 2 B 快退 階段 0 083 0 第三節(jié) 確定液壓缸的主要參數(shù) 一 初選液壓缸的工作壓力 由負(fù)載值大小查表 9 3 參考同類形組合機(jī)床 取液壓缸工作壓力為 2MP 8 二 確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 1 A 進(jìn)給 缸 1 液壓缸內(nèi)徑和活塞桿直徑設(shè)計(jì) 由表 1 得最大負(fù)載為快退階段的負(fù)載 F 14598 6N 則mXXD4 96 214 3 65984 0 查設(shè)計(jì)手冊(cè)按液壓缸內(nèi)徑系列列表將以上計(jì)算值圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑 取 D1 100mm 因工作壓力 p 5Mpa 所以 d1 0 5D 50mm 由于快進(jìn)速度與快退速度不相等 故采用一般連接 由 D1 100mm d1 50mm 算出 進(jìn)給缸無桿腔有效作用面積 AI1 78 5cm2 有桿腔作用面積 AI2 58 9cm2 工進(jìn)若采用調(diào)速閥 查產(chǎn)品樣本 調(diào)速閥最小流量 cmVq1213mini 520 5 故能滿足最低穩(wěn)定性要求 2 活塞組件 活塞組件由活塞桿和連接件等組成 隨工作壓力 安裝方式和工作條件的不同 但由于本系統(tǒng)是輕載 所以才用螺紋連接 活塞受油壓的作用在缸內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng) 則其外圓表面應(yīng)當(dāng)耐磨并有防銹能力 故活塞桿外圓表面有時(shí)需鍍鉻 密封裝置 3 密封裝置主要是用來防止液壓油的泄漏 液壓缸因?yàn)槭且揽棵荛]油液容積 的變化來傳遞動(dòng)力和速度 故密封裝置的優(yōu)勢(shì) 將直接影響液壓缸的工作性能 而 活塞是往復(fù)運(yùn)動(dòng)的時(shí)候活塞兩端壓力高 而 Y 型密封圈一般適用于工作壓力小于 20Mpa 工作溫度為 30 100C 速度小于 0 5m s 的場合 因此選用 Y 型密封圈 緩沖裝置 4 當(dāng)液壓缸拖動(dòng)質(zhì)量較大的部件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí) 運(yùn)動(dòng)部件具有很大的動(dòng)能 這 9 樣 當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到液壓缸的終端時(shí) 會(huì)與端蓋 發(fā)生碰撞 產(chǎn)生很大的沖擊和噪聲 會(huì)引起液壓缸的損壞 故還要有緩沖裝置 當(dāng) 緩沖柱塞進(jìn)入到缸蓋內(nèi)孔時(shí) 回油路 被柱塞堵住 只能通過節(jié)流閥回油 調(diào)節(jié)節(jié)流的開度 可以控制回油量 從而控制 活塞的緩沖速度 當(dāng)活塞反向運(yùn)動(dòng)時(shí) 壓力油通過單向閥很快進(jìn)入液壓缸內(nèi) 并作 用在活塞的整個(gè)有效面積上 故活塞不會(huì)因?yàn)橥屏Σ蛔愣a(chǎn)生啟動(dòng)緩沖現(xiàn)象 這 一緩沖裝置可以根據(jù)負(fù)載情況調(diào)整節(jié)流閥的開度大小 改變緩沖壓力的大小 故 選用可調(diào)節(jié)流孔式緩沖裝置 2 B 垂直缸 1 垂直缸內(nèi)徑和活塞桿直徑的設(shè)計(jì) 垂直缸的工作壓力由表 1 得 最大負(fù)載為工進(jìn)階段負(fù)載 F 22222 2N 則查表 9 3 參考同 類 形組合機(jī)床 取液 壓缸工作壓力為 3MP mXXFPD1 970 6314 24 211 查設(shè)計(jì)手冊(cè)按液壓缸內(nèi)徑系列表將以上計(jì)算值圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑 取 D2 100mm 同 樣取 d2 50mm 由 D2 78 5cm2 有桿腔面積 A22 58 9cm2 2 液壓缸缸筒長度 L 液壓缸缸筒長度 L 由液壓缸最大行程 活塞 寬度 活塞導(dǎo)向長度 活塞桿密封 長度和特殊要求的其他長度確定 缸筒的最大行程 mL401 活塞寬度 10 mDB801 0 61 導(dǎo)向長度 加工在端蓋上 C 活塞桿密封長度 mL102 擋圈厚度 兩片 B3 鎖緊螺母厚度 2 M20 m20 后端蓋 有緩沖裝置 厚度 B4 取 40mm 則缸筒長度 DmBLCBL 30 2634012310840 3 液壓缸校核 因液壓缸工作為輕載運(yùn)行 可選用無縫鋼管壁厚 0 08D 8mm 取 6mm 活 塞桿直徑為 d 60mm 無需校核 強(qiáng)度足夠 4 活塞組件 活塞組件由活塞桿和連接件等組成 隨工作壓力 安裝方式和工作條件的不 同 但由于本系統(tǒng)是輕載 所以才用螺紋連接 活塞受油壓的作用在缸筒內(nèi)作往復(fù) 運(yùn)動(dòng) 因此活塞具備一定的 強(qiáng)度和良好的耐磨性 則 活塞由鋼材料鑄造而成 同 時(shí) 活塞桿在導(dǎo)向套內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng) 則其外圓表面應(yīng)當(dāng)耐磨并有防銹能力 故活塞桿外 圓表面有時(shí)需鍍鉻 5 密封裝置 11 密封裝置主要是用來防止液壓油的泄漏 液壓缸因?yàn)槭且揽棵荛]油液容積的 變化來傳遞動(dòng)力和速度 故密封裝置的優(yōu)勢(shì) 將直接影響液壓缸的工作性能 而活 塞是往復(fù)運(yùn)動(dòng)的時(shí)候活塞兩端壓力高 而 Y 型密封圈一般適用于工作壓力小于 20Mpa 工作溫度為 30 100C 速度小于 0 5m s 的場合 因此選用 Y 型密封圈 6 緩沖裝置 當(dāng)液壓缸拖動(dòng)質(zhì)量較大的部件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí) 運(yùn)動(dòng)部件具有很大的動(dòng)能 這 樣 當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到液壓缸的 終端時(shí) 會(huì)與端蓋 發(fā)生碰撞 產(chǎn)生很大的沖擊和噪聲 會(huì)引起液壓缸的損壞 故還 要有緩沖裝置 當(dāng) 緩沖柱塞 進(jìn)入到缸蓋內(nèi)孔時(shí) 回油路 被柱塞堵住 只能通過節(jié)流 閥回油 調(diào)節(jié)節(jié)流的開度 可以控制回油量 從而控制 活塞的緩沖速度 當(dāng)活塞反向運(yùn)動(dòng)時(shí) 壓力油通過單 向閥很快進(jìn)入液壓缸內(nèi) 并作 用在活塞的整個(gè)有效面積上 故活塞不會(huì)因?yàn)橥屏Σ蛔愣a(chǎn)生啟動(dòng)緩沖現(xiàn)象 這 一緩沖裝置可以根據(jù)負(fù)載情況調(diào)整節(jié)流閥的開度大小 改變緩沖壓力的大小 故 選用可調(diào)節(jié)流孔式緩沖裝置 則 B 缸裝配圖如圖 B 缸裝配圖 第四節(jié) 算液壓缸的工作壓力 流量和功率 12 1 復(fù)算工作壓力 根據(jù)表 9 5 本系統(tǒng)的背壓估計(jì)只值可在 0 5 0 8Mpa 范圍選取 故暫定 工進(jìn)時(shí) Pb 0 8Mpa 快進(jìn)時(shí) Pa 0 5Mpa 液壓缸在工作循環(huán)各階段的工作壓力 P11 后又用公式 9 10 9 11 或 9 12 等公式計(jì)算 A 缸快進(jìn)階段 MPa FAppb2 9 587 5 09 58 9 58 7 8 10 1016 4644121211 A 工進(jìn)階段 MPaFppb 41 25 78 09 58 78 214 1644112 A 快退階段 ab 15 39 58 05 789 58 614 464412 B 缸快 進(jìn)階段 MPaFAppb04 6 9 587 5 09 589 587 8 01464421211 B 工進(jìn)階 段 MPaFAb 43 5 78 09 58 78 2 6441121 B 快退 階段 Pappb67 09 58 05 780 11464221 2 計(jì)算各缸的輸入流量 13 因?yàn)榭爝M(jìn)速度 0 067m s 快退速度 0 083m s 最大工進(jìn)速度 0 0017m s 則液壓缸各階 段的輸入流量為 A 缸快進(jìn)階段 min 9 7 06 9 587341212 LSVQv 工進(jìn)階段 i 8 01 3431v Qv1 A11XV3 78 5X10 4X0 0017m3 s 0 013x10 3m3 s 0 8L min 快退階段 in 29 08 9 583421 LSVAv 3 計(jì)算各缸的輸入功率 A 缸快進(jìn)階段 kwqpPv 260 13 02611 工進(jìn)階段 kv 31 4 3611 快退階段 kwqpPv 54 9 05 33611 B 缸快 進(jìn)階段 工進(jìn)階段 kwv 045 6 013 43 611 快退階段 kqpPv 328 9 67 03611 將以上進(jìn)給缸的壓力 流量和功率值整理列入下表 14 工作階段 工作壓力 p11 MPa 輸入流量 qv1 L min 輸入功率 P11 kw A 缸快近階段 2 7 9 0 260 工進(jìn)階段 2 41 0 8 0 031 快退階段 3 15 29 3 1 544 B 缸快 進(jìn)階段 6 04 7 9 0 785 工進(jìn)階段 3 43 0 8 0 045 快退階段 0 67 29 3 0 328 第五節(jié) 液壓系統(tǒng)原理圖的擬訂 根據(jù)組合機(jī)床的設(shè)計(jì)任務(wù)和工況的分析 該機(jī)床對(duì)調(diào)速范圍 低速定性有一定要求 因此速度控制是該機(jī)床要解決的主要問題 速度調(diào)節(jié) 換接和穩(wěn)定性是該機(jī)床液壓系統(tǒng) 設(shè)計(jì)的核心 1 速度控制回路的選擇 本機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)要求有較好的低速穩(wěn)定性和速度負(fù)載特性 故采用調(diào)速閥調(diào)速 這 樣有三樣方案供選擇 進(jìn)油節(jié)流調(diào)速 回油 節(jié)流調(diào)速 限壓式變量泵加調(diào)速閥的容積節(jié) 流調(diào)速 本系統(tǒng)的小功率系統(tǒng) 效率和 發(fā)熱問題并不突出 鉆鏜屬于連續(xù)切削加工 切削 力變化不大 而是正負(fù)載 在其他條件相同的情況下 進(jìn)油節(jié)流調(diào)速比回油接流調(diào)速能 獲得更低的穩(wěn)定調(diào)速 故本機(jī)床液壓系統(tǒng)采用調(diào)速閥的進(jìn)油節(jié)流調(diào)速 為防止孔鉆通過 時(shí)發(fā)生前沖 應(yīng)在回路上加背壓閥 由表 1 2 得知 液壓系統(tǒng)的供油主要為低壓大流量和高壓小流量兩個(gè)階段 若采用 15 單個(gè)定量泵 顯然功率損失大 功率低 為了提高系 統(tǒng)效率和節(jié)約能源 所以采用雙泵 供油回路 由于選定了節(jié)流調(diào)速方案 所以油路采用開式循環(huán)油路 此外 根據(jù)本機(jī)床的運(yùn)動(dòng)和要求 選用單桿活塞式液壓缸 為了使快進(jìn)和快退速度不 相同 故使用一般連接增速回路 2 換向回路和順序動(dòng)作回路的選擇 本系統(tǒng)對(duì)換向平穩(wěn)性的要求不是很高 所以選用價(jià)格較低的電磁換向閥控制的換向 回路 為了便于一般連接 選用二位三通 二位五通電磁換向閥 由于此回路用于使兩 缸按預(yù)定的順序動(dòng)作 所以選擇順序動(dòng)作回路 用 壓力續(xù)電器進(jìn)行控制 3 壓力控制回路的選擇 由于采用雙泵供油回路 故用外空順序閥實(shí)現(xiàn)低壓大量泵卸荷 用溢流閥調(diào)整高壓 小流量泵的供油壓力 為了觀察調(diào)整壓力 在液 壓泵的出口處 背 壓閥和液壓缸無桿腔 進(jìn)口處設(shè)測(cè)壓點(diǎn) 將上述所選定的液壓回路進(jìn)行歸并 并根據(jù)需要作必須的修改調(diào)整 最后畫出液壓 系統(tǒng)原理如圖液壓系統(tǒng)原理圖 16 17 18 第六節(jié) 選擇液壓元件 1 選擇液壓泵 由表 1 2 可知工進(jìn)階段液壓缸的工作壓力最大 若取進(jìn)油路總壓力損失 P1 0 5Mpa 則液壓泵最高工作壓可按公式 9 13 算出 MPapPp 65 301 因此 泵是額定壓力可取 N48 256 3 將表 1 2 的流量值帶入式 9 14 可分別求出快速以及工進(jìn)階段泵的供油流量 快進(jìn) 快退時(shí)泵的流量為 19 min 23 91LkqQvp 工進(jìn)時(shí)泵的流量為 i 8 0 1kvp 考慮到節(jié)流閥系統(tǒng)中溢流閥的性能特點(diǎn) 須加上溢流閥穩(wěn)定工作的最小溢流 一般 取 3L min 所以小流泵的流量為 min 8 3 0LQvp 查產(chǎn)品樣本 選用小泵排量 v 6mL r 的 YB1 型雙聯(lián)葉片泵 額定轉(zhuǎn)速 n 960r min 則小 泵的額定流量為 min 18 5in 9 06312v LVn 因此 大流量泵的流量為 i 5 278 32 LQvn 查產(chǎn)品樣本 選用大泵排量 mL r 的 YB1 型雙聯(lián)葉片泵 額定轉(zhuǎn)速 n 1450r min 則大泵 的額定流量為 min 15 39in 01453032 LLvVnv 由于 qvN2 接近 QVp2 基本可以 滿足要求 故本系統(tǒng)選用一臺(tái) YB1 16 6 型雙聯(lián)葉片 泵 由表 1 2 和表 1 3 得 快退時(shí)的功率最大 故按快退時(shí)估算電動(dòng)機(jī)的功率 若取快退 時(shí)進(jìn)油路是壓力損失 p1 0 2Mpa 液壓泵的總效率 p 0 7 則電動(dòng)機(jī)的功率為 kwWpvnvpqP536 7 06 15 398 2 0153 361 查電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品樣本 選用 Y112M 4 型異步電動(dòng)機(jī) P 4kw n 1440r min 2 選用液壓閥 根據(jù)所擬定的液壓系統(tǒng)原理圖 計(jì)算分析通過各液壓閥的最高壓力和最大流量 選 20 擇各液壓閥的型號(hào)規(guī)格 列于下表 元件表如下 序號(hào) 元件名稱 通過流量去 qv L min 型號(hào)規(guī)格 1 雙聯(lián)葉片泵 44 33 YB1 16 6 2 溢流閥 5 18 YF3 10B 3 調(diào)速閥 1 L 25B 4 溢流閥 5 18 YF3 10B 5 二位二通電磁換向閥 21 23D1 25B 6 三位五通電磁換向器 44 33 35EF3Y E10B 7 壓力繼電器 DP1 63B 8 單向閥 5 18 AF3 Ea10B 9 過濾器 44 33 XU J40X80 10 單向閥 39 5 AF3 Ea10B 11 行程閥 12 順序控制閥 26 95 XF3 10B 13 壓力計(jì) Y 100T 14 壓力計(jì)開關(guān) KF3 E3B 15 三位四通電磁換向器 44 33 35EF3Y E10B 3 選擇輔助元件 油管內(nèi)徑一般可參照所接元件的型號(hào)尺寸確定 也可按管路元件允許流速進(jìn)行計(jì) 算 本系統(tǒng)油管選 10 x1 無 縫鋼管 油箱容量 21 LLmqvpV36487 5 第四章 機(jī)床電器原理圖的設(shè)計(jì) 第一節(jié) 設(shè)計(jì)概述和設(shè)計(jì)要求 一臺(tái)兩缸順序動(dòng)作專用組合機(jī)床是性能優(yōu)良應(yīng)用廣泛的普通機(jī)床 進(jìn)給的最大行 程為 400mm 其中工進(jìn)行程 200mm 1 電動(dòng)機(jī)的選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)要求需要一臺(tái)電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)液壓泵 設(shè)該電機(jī)為 M 則電動(dòng)機(jī)的型號(hào)選擇 為 液壓泵的電機(jī) M 選為 Y112M 4 4KW 8 8A 1440r min 2 主電路設(shè)計(jì) 液壓泵電機(jī) M 由于電動(dòng)機(jī)的功率較大 額定電流為 8 8A 但 該電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)是 常時(shí)間工作 則控制電動(dòng)機(jī)的接觸器為 KM 由于工作時(shí)間較長 則還要有短路保護(hù)和 過載保護(hù) 3 控制電源設(shè)計(jì) 考慮到安全可靠和滿足照明及指示燈的要求 采用控制變壓 TC 供電 其一次則為 交流 380V 二次則為交流 127V 36V 和 6 3v 其中 127V 提供接觸器和中間繼電器的 線圈 36V 交流安全 電壓提供 給局部照明電路 6 3V 提供給電路 4 控制電路設(shè)計(jì) 主電機(jī) M 的控制 該電機(jī)由驅(qū)動(dòng)按鈕 SB1 和停止按 鈕 SB4 進(jìn)行操縱 可得到 M 的 22 控制電路如圖 5 局部照明與信號(hào)指示燈電路設(shè)計(jì) 設(shè)置照明燈 EL 和燈開關(guān) SA 和照明回路熔斷器 FU3 可設(shè)三相電源接通指示燈 HL2 綠 色 在 電源開關(guān) QS 接通以后立即發(fā)光顯示 表示機(jī)床電氣線路已處于供電狀 態(tài) 另設(shè) 指示燈 HL1 紅色 表示液壓泵電動(dòng)機(jī)是否運(yùn)行 此兩指示燈 HL1 和 HL2 可分 別由接觸器 KM 的常開和長閉觸點(diǎn)進(jìn)行切換通電顯示 綜合如下圖 第二節(jié) 電器元件的選擇 1 電源開關(guān)的選擇 電源開關(guān) QS1 的選擇主要考慮電動(dòng)機(jī) M 的額定電流和起動(dòng)電流 而在控制變壓 23 器 TC 二次側(cè)的接觸器及繼電器線圈 照明燈和 顯 示燈在 TC 一次產(chǎn)生的電流相對(duì)來說 較小 因而可不作考慮 已知 M 額定電流為 8 8A 由于電動(dòng)機(jī)的功率較大 則額定電流 放大 1 5 倍 為 13 2 倍 A 因電源開關(guān)的額定電流就選 15A 左右 具體 選擇 QS 為 三極 轉(zhuǎn)換開關(guān) 組合開關(guān) 為 HZ10 25 3 型 額定電流為 25A 2 熱繼電器的選擇 據(jù)電動(dòng)機(jī) M 的額定電流選擇如下 FR1 應(yīng)該選用 JR16 20 3D 熱元件額定電流為 16A 額定電流調(diào)節(jié)范圍為 10 16A 工作使調(diào)整電流為 13 8A 3 接觸器的選擇 因?yàn)橐簤罕秒妱?dòng)額定電流為 8 8A 控制回路 電源 127V 需要主觸電三對(duì) 輔助常 開觸電兩對(duì) 輔助常閉觸電 一對(duì) 所以接觸器 KM 應(yīng)選用 CJ10 20 型接觸器 主觸電額 定電流 20A 線圈電壓 127V 4 中間繼電器的選擇 中間繼電器 KA1 KA2 KA3 和 KA4 由于在本系 統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的額定電流較大 所 以這些中間繼電器可以選普通的 JZ7 44 型交流中間繼電器代替接觸器進(jìn)行控制 每個(gè) 中間繼電器常開閉觸點(diǎn)各四對(duì) 額定電流為 5A 線圈電壓 127V 5 熔斷器的選擇 熔斷器 FU1 對(duì) M 進(jìn)行短路保 護(hù) 額定電流為 8 8 A 則可選 RL1 15 型熔斷器 配 用 10A 的熔體 熔斷器 FU2 和 FU3 的選擇將同控制 變壓器的選擇結(jié)合進(jìn)行 6 按鈕的選擇 兩個(gè)起動(dòng)按鈕 SB1 和 SB2 可選擇 LA 18 型按鈕 黑色 兩個(gè)停止按鈕 KT3 的常 24 閉觸點(diǎn)和 SB4 選擇 LA 18 型按鈕 紅色 7 照明燈及開關(guān)的選擇 照明燈 EL 和燈開關(guān) SA 成套購置 EL 可選用 JC2 型 交流 360V 40W 8 指示燈選擇 指示燈 HL1 和 HL2 都可選 ZSD 0 型 6 3v 0 25A 分別為紅色和綠色 9 壓力繼電器的選擇 壓力繼電器是在一定壓力下工作的 則應(yīng)選在工進(jìn)時(shí)壓力大一點(diǎn)的壓力 才能實(shí)現(xiàn) 停留這一階段 所以選用交流板式 DP 10B 型 3A 360A 10 行程開關(guān)的選擇 行程開關(guān)是機(jī)床在工作運(yùn)行時(shí)改變?yōu)楣ぷ鞯臓顩r 為了能使工作繼續(xù)運(yùn)行 行程開 關(guān)有自動(dòng)復(fù)位 則五個(gè)常開自 動(dòng)復(fù)位行程開關(guān) SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 和 SQ5 均可 選 LX12 2 型 300V 4A 11 控制變壓器的選擇 控制變壓器可實(shí)現(xiàn)高低壓電路隔離 使得控制電路中的電器元件 如按鈕 行程開 關(guān)和接觸器及中間繼電器線圈等同電網(wǎng)電壓不直接相接 提高了安全性 另外各種照明 燈 指示燈和電磁閥等執(zhí)行元件的提供電壓有多種 有時(shí)也需要控制變壓器降壓提供 常用的控制變壓器有 BK 50 100 150 200 300 400 和 1000 等型號(hào) 其中的數(shù)字為 額定功率 VA 一次側(cè)電壓一般為 380V 和 220V 二次側(cè)電壓一般為交流 6 3V 12V 24V 36V 和 27V 控制變壓器具體選用時(shí) 要考慮所需要電壓的種類和進(jìn)行容 量計(jì)算 25 控制變壓器的容量 P 可以根據(jù)由它提供的最大工作負(fù)載所需要的功率來計(jì)算 并 留有一定的余量 這樣可得 經(jīng)驗(yàn)公式 iKP 式中 Pi 為電 磁元件的吸持功率和燈負(fù)載等其他負(fù)載消耗的功率 K 為變壓器的容量儲(chǔ) 備系數(shù) 一般取 1 1 1 5 雖然電磁線圈在起動(dòng)吸合時(shí)消耗功率較大 但變壓器有短時(shí)過 載能力 故式子中 對(duì)電磁器件僅考慮吸持功率 對(duì)本設(shè)計(jì)而言 接觸器 KM 的吸持功率為 12W 中間繼電器 KA1 KA2 KA3 和 KA4 的吸持功率為 12W 而照明電路 EL 的功率為 40W 指示燈 HL1 和 HL2 的功率都 為 1 15W 易算出總功率為 89 15W 若取 K 為 1 15 則算得 p 約等于 102 5W 因此控 制變壓器 TC 可選用 BK 100A 380V 220V 127 36 6 3V 易算得 KM KA1 KA2 KA3 KA4 線圈電流及 HL1 和 HL2 電流之和小于 4A EL 的電流也 小于 2A 故熔斷器 FU2 和 FU3 可選用 RL1 15 型 熔體 4A 這樣就可以在電氣原理圖上作出電氣元件目錄表 電氣元件目錄表 序號(hào) 符號(hào) 名稱 型號(hào) 規(guī)格 數(shù)量 1 M 液壓泵電機(jī) Y112M 4 4KW 8 8A 1440r min 1 2 QS1 三極轉(zhuǎn)換開關(guān) HZ10 25 3 三極 500V 25A 1 3 KM 交流接觸器 CJ10 20 20A 線 圈 電壓 127V 1 4 KA1 KA4 交流中間繼電器 JZ7 44 5A 線 圈 電壓 127V 7 26 5 FR1 熱繼電器 JR16 20 3D 熱元件額定電流 16A 整定 電 流 13 8A 1 6 FU1 熔斷器 RL1 15 500V 熔體 10A 1 7 FU2 FU3 熔斷器 RL1 15 500V 熔體 2A 2 8 TC 控制變壓器 BK 100 100VA 380V 127 36 6 3V 1 9 SB1 SB2 控制按鈕 LA 18 5A 黑色 2 10 SB3 SB4 控制按鈕 LA 18 5A 紅色 2 11 SQ1 SQ5 行程開關(guān) LX12 2 500V 4A 5 12 HL1 HL2 指示燈 ZSD 0 6 3V 綠色 紅色 2 13 EL SA 照明燈及開關(guān) JC2 36V 40W 各 1 14 KP1 壓力繼電器 DP 10B 3A 360V 1 第四章 PLC 編程設(shè)計(jì) 第一節(jié) PLC 設(shè)計(jì)的概述及要求 根據(jù)加工要求 該系統(tǒng)的工作循環(huán)由進(jìn)給缸和夾緊缸共同完成 而進(jìn)行 PLC 在設(shè) 27 計(jì)時(shí)主要考慮系統(tǒng)在工作進(jìn)給 則工作循環(huán)如下 A 缸快進(jìn) A 缸工進(jìn) A 缸缸停留 B 缸快 進(jìn) B 缸工進(jìn) B 缸快退 B 缸停止 A 缸快退 A 缸停止 第二節(jié) PLC 功能圖 I O 接線圖和梯形圖的設(shè)計(jì) 一 控制要求 根據(jù)系統(tǒng)原理圖 1 2 中電磁動(dòng)作表所示 在電氣原理圖中用壓力繼電 器來控制死擋鐵停留 功能圖 二 PLC 采用 FX1N 系列 其選擇元件如下 1 中央處理單元為 CPU 2 存儲(chǔ)器選用 RAM 3 輸入 輸出 I O 單元 輸入選用交流 220V 輸入 輸出選用繼電器輸出 4 電源 選用單相交流電源 額定電壓為 AC220V 額定頻率為 50Hz 電壓允許范圍為 85 264V 瞬 間停電時(shí)間 10ms 以下 5 編程器 主要選用鍵盤 顯示器和通用接口等組成 主要任務(wù)是輸入程序 調(diào)試程序和監(jiān)控程序執(zhí)行 6 輔助繼電器選用 M8002 7 定時(shí)器 T 選用 10ms 時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)器 8 智能接口模板 選用高速計(jì)數(shù)模板 三 設(shè)計(jì)過程 28 電動(dòng)機(jī)已啟動(dòng) 按下 SB2 A 缸向左快進(jìn) 觸碰 SQ2A 缸左工進(jìn) 死 擋鐵 A 缸停留 0 05s 后 B 缸垂直向上快 進(jìn) 觸碰 SQ3 B 缸垂直向上工進(jìn) 觸碰 SQ4 B 缸垂直向下快 退 觸碰 SQ5 B 缸原位停止 0 05s 后 A 缸向右快退 觸碰 SQ1 A 缸原位停止 所對(duì)應(yīng)接口如下 1 I O 接線圖 29 2 功能圖如下 30 3 根據(jù)梯形圖以及電氣原理圖來實(shí)行控制電路工作過程 梯形圖 如下 31 四 根據(jù)梯形圖寫出以下控制指令表 0 LD M8002 1 LD 2 OR 3 ANB 4 OR 5 ANI 6 ANI 7 OUT 8 LD 9 AND 10 OR 11 ANI 12 ANI 13 OUT 14 LD 15 OR 32 16 ANI 17 ANI 18 OUT 19 LD 20 OUT SP 23 LD 24 OR 25 OUT 26 OUT 27 OUT 28 LD 29 OR 30 ANI 31 ANI 32 OUT 33 LD 34 OR 35 ANI 36 OUT 37 LD 38 OR 39 ANI 40 OUT 41 LD 42 OUT SP 45 LD 46 OUT 47 END 33 第五章 致 謝 第六章 參 考 文 獻(xiàn) 液 壓 設(shè) 計(jì) 手 冊(cè) 第 三 冊(cè) 趙 菊 初 周 玉 等 編 國 防 工 業(yè) 出 版 社 出 版 1999 10 液 壓 傳 動(dòng) 第 二 版 丁 樹 摸 北 京 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 出 版 1999 12 機(jī) 床 電 氣 控 制 第 三 版 王 炳 實(shí) 主 編 北 京 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 2004 5 可 編 程 控 制 器 應(yīng) 用 技 術(shù) 2004 年 5 月 第 一 版 陳 琳 主 編 化 學(xué) 工 業(yè) 出 版 社 出 版 2008 1