油压机液压系统设计

S
S t e p _KT S t e p _BY T # 5S S t e p _KJ IN PT T1 T ON Q
R
M0
碰 到SQ1、SQ3后进入 等待 保压延 快 进时得电的电磁铁 工 进时得电的电磁铁
%QX0.1
S t e p _GJ
%QX0.3
S t e p _KT
%QX0.2
快 退时得电的电磁铁
电气控制系统主要内容
实验电气控制系统：
电气控制系统包括实验和工程两项内容。实 验主要包括实验原理图、实验电磁铁动作顺序表、 实验装置PLC输入输出配置、实验PLC梯形图和 PLC接线图。 工程电气控制系统： 工程主要包括工程原理图、工程PLC梯形图、 工程PLC输入输出配置和PLC接线图。
快进—压制（工进）—保压—快退—停止
快进 工进 保压 快退 工进：压力继电器压力值到达4MPa 保压：活塞杆碰到行程开关SQ2 快退：保压延时40s 停止：活塞杆碰到行程开关SQ1
电气控制要求
电机启动要求：实现Y-Δ降压换接启动， 切换时间为5s。 快进要求：辅助缸接触工件压力上升到 4MPa，辅助缸自动停止工作。 保压要求：采用时间继电器计算时间发出 到时指令，并显示到操作台上。
快 进
1DT +
工 进
+
保 压
+
快 回
—
停 止
—
2DT
—
—
—
+
+
3DT
—
+
+
—
—
4DT
—
—
—
+
+
实验装置PLC控制输入输出配置
输入 序号
1 2 3 4 5
输出 功能 序号
6 7 8 9
输入
%IX0.0 %IX0.1 %IX0.2 %IX0.3 %IX0.4
输出
%QX0.0 %QX0.1 %QX0.2 %QX0.3
根据现有实验条件如何设计实验
由于实验条件有限，油压机的实际动作过程 难以在实验台完全实现，因此我们设计了一种 简单的气压回路来模拟油压机的动作过程。 而且实验台的气缸行程太短，若用一个气缸 来模拟动作，快进和工进难以区分，所以我们 用两个气缸分别模拟油压机液压缸的快进和工 进过程。
实验原理图及动作表
数据计算
可虑到压力储备和泵的寿命，设定其正常工作压力为泵的额定压力的80% 工进时： q=AV/η=22XΠX6/(4X0.9)=20.944L/min 泵的排量至少为： V=q/1500=13.996ml/r 初选主泵为25MCY14-1B 排量为25ml/r 额定压力为32MPa 额定转速为1500r/min 驱动功率为24.6kw 容积效率为92% 重量为27kg
S t e p _DD
%QX0.4
实验装置PLC接线图
启动按钮 快进起点 快进终点 工进起点 工进终点
SB1 COM IX0.0
SQ1 IX0.1
SQ2 IX0.2
SQ3 IX0.3
SQ4 IX0.4
PLC
COM1 QX0.0
1DT
QX0.1
2DT
QX0.2
3DT
QX0.3
4DT
+
24V
卧式油压机工作步的划分
入 序 15 16 17 18 19 地
%IX1.6 %IX1.7 %IX2.0 %IX2.1 %IX2.2
输 功 能
泵 1上 限 压 力 继 电 器 泵 2下 限 压 力 继 电 器 泵 2上 限 压 力 继 电 器 泵 1过 滤 器 压 力 继 电 器 泵 2过 滤 器 压 力 继 电 器
出 功 能
MCGS实时监控软件的功能
通过mcgs这个软件，我们不仅能够对系统 图中各泵工作情况和阀块的通断情况有个直观的 认识，而且还可以清楚的看到泵1、泵2、主缸和 辅助缸的压力的变化，以及泵的压力超高、超低 和主油箱液位和液温超高、超低等的报警，和一 些继电器、行程开关等的得电指示。
传输与控制窗口
实时曲线窗口
KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 KM6 1DT 2DT 3DT 4DT 5DT 6DT 泵 1警 器 泵 2警 器
功 能
控 制 方 式 转 换 开 关 电 机 1启 动 按 钮 电 机 2启 动 按 钮 电 机 1停 止 按 钮 电 机 2停 止 按 钮 开 始 按 钮 工 进 按 钮 快 退 按 钮 暂 停 按 钮 继 续 按 钮 行 程 开 关 SQ 1 行 程 开 关 SQ 2 快 进 到 位 压 力 继 电 器 泵 1下 限 压 力 继 电 器
课程设计题目
——150吨卧式油压机液压系统设计
课题背景
油压机是一种通过专用液压油做为工作介质，通过液压泵 作为动力源，靠泵的作用力使液压油通过液压管路进入油 缸/活塞 ，然后油缸/活塞里有几组互相配合的密封件，不 同位置的密封都是不同的，但都起到密封的作用，使液压 油不能泄露。最后通过单向阀使液压油在油箱循环使油缸 /活塞循环做功从而完成一定机械动作来作为生产力的一 种机械。 油压机由主机及控制机构两大部分组成。油压机主机部分 包括机身、主缸、顶出缸及充液装置等。动力机构由油箱、 高压泵、低压控制系统、电动机及各种压力阀和方向阀等 组成。动力机构在电气装置的控制下，通过泵和油缸及各 种液压阀实现能量的转换，调节和输送，完成各种工艺动 作的循环。
阀的选择
序号 1 2 3 4 5 6 元件名称 斜盘式柱塞泵 斜盘式柱塞泵 WU网式滤油器 安全阀 三位四通电磁阀 液控单向阀 型号 25MCY14-1B 10MYCY14-1B WU-160*180 DB10G02H20 34DO-B10H-T S10GB230
7
8 9 10 11 12 13
单向节流阀
二位二通电磁阀 压力继电器 压力表开关 油箱 主液压缸 辅助液压缸
MK10G1.2
22EF3B-E10B DP1-63B KFL8－30E
电气控制系统的设计
电气控制系统的作用 电气控制系统主要内容
实验与实际工程项目的区别
电气控制系统的作用
电气控制系统用来对液压系统中的电磁阀、 行程开关等一些列输入输出设备进行控制，通过 执 行PLC程序来完成卧式油压机的各种动作。
S
S t e p _KJ S t e p _GJ
碰S Q2 后开
R
% I X 0.4 S t e p _BY
S
S t e p _GJ S t e p _BY M0
R
S t e p _KT
碰S Q2 、S Q 开始 保 压到时后开始快退
S
S t e p _BY S t e p _KT
R
% I X 0.1 S t e p _DD
数据计算
电机选择 回油腔 压力 2.45X10
-2
工况 启动加 速 快进 工进 快退加 速
负载 601.86 -----150054 6.3 601.86
进油腔 压力 ----------4.78 -----------
输入流 量 变化 261.3 18.84 变化 159.276
输入功率 ----------90.0552 -----------
在本系统中，系统启动按钮、行程开 关、手动控制的各种按钮以及方式选择开 关都是系统的输入量，共有19个。 接触器、电磁换向阀的电磁铁和报警 装置是系统的输出，共有14个。
PLC 控 制 输 入 输 出 配 置
输 序 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 地
%IX0.0 %IX0.1 %IX0.2 %IX0.3 %IX0.4 %IX0.5 %IX0.6 %IX0.7 %IX1.0 %IX1.0 %IX1.2 %IX1.3 %IX1.4 %IX1.5
功能
快进电磁铁1DT 快退电磁铁2DT 工进电磁铁3DT 快退电磁铁4DT
系统启动按钮SB A缸原位行程开关 A缸末端行程开关 B缸原位行程开关 B缸原位行程开关
实验PLC梯形图
S t e p _DD % I X 0.0 S t e p _KJ
S
S t e p _DD
启
R
S t e p _KJ % I X 0.2 S t e p _GJ
辅助缸：
数据计算
F/η=A2P2 A2=F/P1η=20000/(4×0.9×106)=5.56×10-3 可得 D=0.084m d=0.7D=0.059m 圆整后得 D=90mm，d=63mm 泵的额定压力 Pn=4/80%=5Mp 流量： q=（π0.81/4）×65/0.9=30.6L/min 主液压缸的工作压力取为4Mpa，考虑到进出油路上阀和管道的压力损失 为1MPa（含回油路上的压力损失折算到进油腔），则液压泵的最高工作压 力为 P=P1+ΔP=5Mpa 对应的泵的额定压力P应满足： P额=P/0.8=6.25MPa 同主泵的选择方法，对应的泵的选择为：40*CY14-1B 具体参数为：排量40.0ml/r 额定压力为25Mpa 额定转速1500 容积效率92% 重量16kg
星—三角降压启动的控制电路
1、当KM1和KM3 通电时，为星形 启动，时间为5秒。 2、当通电时，为 三角连接全压运 行。
工程梯形图可实现的功能
卧式油压机的各个动作。 可实现Y—Δ降压启动以减小启动电流保 护 电机。 可实现两种控制方式的转换，分别为单 步 和半自动控制方式。
输入输出配置
方案一原理图及动作表
1YA 2YA 3YA 4YA 快进
3YA
+
+ -
+
+ + -
-பைடு நூலகம்
工进 保压 快退
2YA 1YA 4YA
方案二分析
1 2 3 4 5 Y Y Y Y Y A A A A A 快 进 6 Y A
-
+ +
+
+ -
+ -
+
工 + 进
保 压
-
快 + 退
方案比较
方案一使用一个泵，实现了计划要求的动 作，但顶置油箱需不断向内充油，设计不 完善。 方案二采用双泵供油，分工明确，届时检 修维护均较方便快捷。 综上所述，选择方案二
数据计算
初选工作压力为20MPa，此时d/D=0.7 有手册16~32MPa，属高压系统，由《液压系统简明手册》可知，初 算是被压可忽略不计
主缸： F/η=A1P1 A1=F/P1η=150X103X10/(20X0.9X106) =0.83 可得D=0.188 d=0.7D=0.132 圆整后得 D=200mm，d=140mm
序 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
地
%QX0.0 %QX0.1 %QX0.2 %QX0.3 %QX0.4 %QX0.5 %QX0.6 %QX0.7 %QX1.0 %QX1.1 %QX1.2 %QX1.3 %QX1.4 %QX1.5
PLC梯形图
工程PLC接线图
PLC与上位机的通讯
----------1.50X10
-2
----------快退 液压泵压力 Pt=FL /A1=4.78+0.5=5.28Mpa
数据计算
上面得到静态压力，考虑到动态压力大于静态压力且需压力储备 P额=1.5P额=7.92MPa
泵流量:Q=kq 其中k为泄露系数，范围为1.1~1.3，取中间值1.2 Q=kq=1.2X18.84=22.608 电机： P电=p泵Xq泵/η=（5.28+0.2）X106X22.608/(60X106X0.7)=2.95KW 选电机Y100L2-4 额定功率30kw，转速1430，效率82.5，重量38kg
主要内容
液压传动系统的设计 电气控制系统的设计（包括实验部 分） 基于MCGS组态软件的实时在线 监控系统 三维动态仿真设计
液压传动系统的设计
工况分析 工作负载：
F=150X103X10=1.5X106N 惯性负载： 启动加速： F1=500X6.5/(0.1X60)=541.67N 快进到工进： F2=500X(6.5-0.6)/(0.1x60)=491.7N 工进到保压： F3=500X0.6/(0.1X60)=50N 保压到快退： F4=F1 快退到停止： F5=F1 快进过程中的最大压力：Fm=20KN 液压缸的工作效率选择0.9
通过控制操作台上的各个按钮可以实 现系统要求的各种动作，并可以实现PLC 与上位机MCGS的通讯，通过在线监控系 统可以观察卧式油压机的工作状况。
实验与实际工程项目的区别
用两个气缸模拟实际过程的快进和工进过 程。 实际过程中是液压主缸加上两个辅助缸完 成动作，辅助缸主要完成快进和快退，主 缸完成工进。
历史曲线窗口
报警与指示窗口
油压机的动态三维模拟仿真
通过查询油压机的一些相关知识及其 实物的参观，了解油压机的基本结构。然 后利用proe三维仿真软件进行仿真。
利用proe软件模拟结构
利用proe软件模拟结构
利用proe软件模拟运动