压力机液压系统的电气控制设计

湖南工业大学科技学院

机床电气控制技术

课程设计

资料袋

科技学院学院（系、部） 2011 ~ 2012 学年第二学期课程名称机床电气控制技术指导教师孙晓职称副教授

学生姓名周希专业班级机械设计班级 0901 学号

题目压力机液压系统的电气控制设计

成绩起止日期 2012 年月日～ 2012 年月日

目录清单

课程设计任务书

2011—2012学年第二学期

科技学院学院（系、部）机械设计制造及其自动化专业机设0901 班级课程名称：机床电气控制技术

设计题目：压力机液压系统的电气控制设计

完成期限：自 2012 年月日至 2012 年月日共 1 周

指导教师（签字）： 2012年 6 月 17 日

系（教研室）主任（签字）： 2012年 6 月 17 日

机床电气控制技术

设计说明书

压力机液压系统的电气控制设计

起止日期：2012 年月日至2012 年月日学生姓名周希

班级机设0901

学号0912110127

成绩

指导教师(签字)

湖南工业大学科技学院（部）

2012年月日

目录

一、课程设计的内容与要求 (1)

1.1课程设计对象简介 (1)

1.2压力机结构及工作要求 (1)

1.3液压系统工作原理及控制要求 (2)

1.4课程设计的任务 (4)

二、电气控制电路设计 (4)

2.1继电器-接触器电气控制电路的设计 (4)

2.2继电器-接触器电气控制电路图分析及介绍 (4)

2.3选择电气元件 (7)

三、压力机的可编程控制器系统的设计 (8)

3.1可编程控制器控制系统设计的基本原则 (8)

3.2可编程控制器系统的设计 (9)

四、设计体会与总结 (13)

五、参考资料 (14)

一、课程设计的内容与要求

1.1 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、打包等工艺中广泛应用的压力加工机械，是最早应用液压传动的机械之一。压力机的类型很多，其中以四柱式液压机最为典型。主机为三梁四柱式结构，上滑块由四柱导向、上液压缸驱动，实现“快速下行→慢速加压→保压延时→快速回程→原位停止”的动作循环。下液压缸布置在工作台中间孔内，驱动下滑块实现“向上顶出→向下退回”或“浮动压边下行→停止→顶出”的动作循环。结构原理图如图1-1所示。

1.2压力机结构及工作要求

图1-1 四柱液压机结构原理图

1-床身 2-工作平台 3-导柱 4-上滑 5-上缸 6-上滑块模具 7-下滑块模具由图1-1所示，主机为三梁四柱式结构，上滑块由四柱导向、上液压缸驱动，实现“快速下行→慢速加压→保压延时→快速回程→原位停止”的动作循环。下液压缸布置在工作台中间孔内，驱动下滑块实现“向上顶出→向下退回”或“浮动压边下行→停止→顶出”的动作循环。压力机液压系统以压力控制为主，系统压力高，流量大，功率大，尤其要注意如何提高系统效率和防止产生液压冲击。

由上液压缸和下液压缸动作循环路线可以画出液压机的工作循环图，如图1-2所示。横坐标为一个循环周期，纵坐标为液压缸工作行程。

液压机工作循环图

1.3液压系统工作原理及控制要求

由设计任务书可知，设计任务为3150KN通用液压系统。

1.31 3150KN通用液压系统工作原理及特点

图1-3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、大流量恒定功率（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，用于供应液压阀的控制油，其压力由溢流阀3调整。

该系统采用高压大流量恒定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。

图1-3 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—节流器 22—压力表

1.3.2 3150KN通用液压机液压系统性能分析

由以上的工作原理及特点分析可知，该机液压系统主要由压力控制回路,换

向回路,快慢速转换回路,以及平衡锁紧回路等组成。其主要性能特点如下：

1）系统采用高压大流量恒定功率(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13、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

1.4课程设计的任务

1、在1周时间内，根据给定任务（具体见课程设计指导书），绘制电气原理图一张，要求有布局合理，功能完善，有技术要求及明细栏；

2、有PLC设计内容的（由指导教师指定），要求给出程序框图和源程序清单；

3、编写设计计算说明书一份，不得少于15页。要求有目录、设计任务书及元器件选型计算、原理说明、功能说明、控制器的选择、程序清单、调试结论、参考资料等。

二、电气控制电路设计

2.1继电器-接触器电气控制电路的设计

根据液压机的系统性能以及特点的分析之后，还需要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2-3所示的继电器-接触器电气控制电路图。

2.2继电器-接触器电气控制电路图分析及介绍

2.2.1通过以上分析，可得出图1-3中每个换向阀每个电磁铁的动作顺序，如表2-1所示。