液压剪切机的设计说明书

青岛理工大学琴岛学院

设计说明书

课题名称：PLC控制的液压剪切机学院：青岛理工大学琴岛学院专业班级：机电一体化094

学号：20090212143

学生：卫明君

指导老师：黄国栋

青岛理工大学琴岛学院教务处

2011 年6 月27 日

液压和气压传动课程设计评阅书

题目PLC控制德尔液压剪切机

学生姓名卫明君学号20090212143 指导教师评语及成绩

指导教师签名：

年月日

答辩评语及成绩

答辩教师签名：

年月日

教研室意见

总成绩：

室主任签名：

年月日

目录一．设计的目的和意义

二．设计原理

三．设计说明正文

四．总结

五．参考文献

摘要

液压传动是机械设备常用的传动方式，在机械领域具有很重要的作用，它具有体积小、质量轻，并且可以实现无极调速。此次设计要求做到节能降耗，系统发热少，立置油缸应有平衡锁紧装置，做到安全可靠。

板料液压剪切机主要用于板料的剪切加工，由送料机、料架、压块和剪刀组成，物料的压紧和剪切由液压缸驱动，各工作机构行程上，布置有电气行程开关SQ1-SQ5，通过其发信和可编程序控制器（PLC）实现自动控制。

一、设计目的和意义

本课程是机电一体化专业的主要专业基础课和必修课，是在完成《液压与气压传动》课程理论教学以后所进行的重要实践教学环节。本课程的学习目的在于使学生综合运用《液压与气压传动》课程及其它先修课程的理论知识和生产实际知识，进行液压传动的设计实践，使理论知识和生产实际知识紧密结合起来，从而使这些知识得到进一步的巩固、加深和扩展。通过设计实际训练，为后续专业课的学习、毕业设计及解决工程问题打下良好的基础。

学生通过《液压与气压传动》课的课堂学习，初步掌握了基本理论知识。本课程设计即为了给学生创造一个运用课堂理论知识，解决较复杂的问题的平台，锻炼学生综合利用所学知识的能力，初步接触一下“设计”的味道。

二、设计原理

1.设备描述

本液压剪切机主要用于板料的剪切加工。由送料机、料架、压块和剪刀组成，如图所示。物料的压紧和剪切由液压缸驱动，各工作机构行程上，布置有电气行程开关SQ1-SQ5，通过其发信和可编程序控制器（PLC）实现自动控制。

剪切机在初始位置时，压紧板料的压块1在上部位置，行程开关SQ2接通，剪刀2也在上面，行程开关SQ4接通。行程开关SQ1、SQ3、和SQ5断开。

剪切机进入工作状态前，物料放在送料皮带上，按下启动按钮后，开动送料机4，向前输送物料3,当物料运至规定的的剪切长度时压下行程开关SQ1发信,使送料机4停止。压块1有液压缸带动下落，当压块下落到物料位置触动行程开关SQ3时，压块停止下落。剪刀2由另一液压缸带动下降，剪刀切断物料后，物料落下，行程开头SQ1复位断开。每一块板料到料架5上，SQ5接通一次，记一次数。与此同时，压块1和剪刀2分别回程复位。当压块回程触动SQ2，剪刀回程触动SQ2，剪刀回程接通SQ4，完成一次自动工作循环。

2.工作循环

3.基本数据 压块行程 30mm 剪快行程 50mm 压块压力 7.5kN 剪刀压力 15kN 压块速度 20mm/s 剪刀速度 10mm/s

压块下降

剪刀下降

压块剪刀升

4.技术要求

a ．节能降耗，系统发热少。

b ．位置油缸应有平衡锁紧措施，做到安全可靠。

c ．PLC 系统设置手动调试系统。

三、设计说明正文

1、方案论证

通过分析实际工况，剪切机的压块、剪刀的升降需要液压传动完成。分析各运动循环可以得出，本液压系统应该有启动匀速下降、快速上升两种基本情况。

压块下降时速度为20mm/s ，快速上升时结合实际工况出于安全考虑适当提高上升速度，暂取30mm/s 。

剪刀下降时速度为10mm/s ，快速上升时出于安全考虑，取30mm/s 。 根据已知条件，绘制运动部件的速度循环图，液压缸所受负载F 包括三种类型，即：

a f w F F F F ++= 式中 f F 导轨摩擦阻力负载不需考虑。 w F 工作负载为N 00003100003=⨯

t

v

g G F a ∆∆=

上升阶段，式中t ∆取0.2s ，v ∆按设计要求0.75m/min.代入

N t v g G F a 22502

75

.06000=⨯=∆∆=

根据上述计算结果，各工作阶段所受的外负载如下： 工作循环

外负载F （N ） 工作循环 外负载F （N ） 启动、加速

a w F F F += 12500 启动、加速 a w F F F +=

12500

匀速上升

w F F = 66000 匀速下降 w F F =

66000

虑到工作压力中等，工作环境要求不高的情况下，确定供油方式采用了液压泵。在调速方式的选择上，应设计要求能耗小，发热小的情况下

选择了回油路节流调速。 2、主要参数确定

a ．液压缸的主要尺寸的确定

1） 工作压力p 的确定。工作压力p 根据负载大小表1初步选定液压缸的工作压力

为10MPa 。

表1按负载选择工作压力

负载/ KN <5

5~10

10~20 20~30 30~50

>50 工作压力/MPa

<0.8~1 1.5~2 2.5~3

3~4

4~5

≥5

2） 计算液压缸内径D 和活塞杆直径d 。由负载表知最大负载F 为66000N ，，按表2

可取02=p ，95.0=cm η，根据表3取d/D 为0.7可得：

m D 26

107.81

95.0101014.366000

4-⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=

根据设计书表2-4，将液压缸内径圆整为标准系列直径D=90mm ；活塞杆直径d ，按d/D=0. 7及表2-5活塞杆直径系列取d=63mm 。

表2执行元件背压力

系统类型

背压力/MPa 简单系统或轻载节流调速系统 0.2~0.5 回油路带调速阀的系统 0.4~0.6 回油路设置有背压阀的系统 0.5~1.5 用补油泵的闭式回路 0.8~1.5 回油路较复杂的工程机械 1.2~3 回油路较短且直接回油

可忽略不计

表3按工作压力选取d/D

工作压力/MPa

≤5.0 5.0~7.0 ≥7.0 d/D

0.5~0.55

0.62~0.70

0.7

3） 计算在各工作阶段液压缸所需的流量

min /L 8.475.009.04

4

22=⨯⨯=

=

π

π

匀速上升匀速上升v D q

min /L 175.0103.61094

d 422222=⨯⨯-⨯⨯=-=--）（）（匀速下降匀速下降π

πv D q

b ．确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格