專用多軸鉆床液壓-PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文） 題目： 專用鉆床液壓-PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 姓名 鐘健 學(xué)號(hào) 20110103028 專業(yè) 機(jī)電一體化技術(shù) 年級(jí) 2011級(jí) 指導(dǎo)教師 陸蓮仕 完成時(shí)間 2013年11月 目 錄一、 緒 論31、液壓的意義32、目的：33、任務(wù)：3二、負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析51、各執(zhí)行元件的載荷力52、液壓缸各個(gè)運(yùn)動(dòng)階段負(fù)載表6三、確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)71、計(jì)算各進(jìn)給液壓缸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)72、各個(gè)液壓缸的壓力、流量和功率表93、擬定液壓原理圖104、液壓回路的組合145、液壓系統(tǒng)原理圖控制電路圖166、液壓元件設(shè)計(jì)選型187、液壓元件規(guī)格及型號(hào)198、油管類型的選擇- 19 -9、

2、油管尺寸的確定- 20 -10、驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調(diào)整值- 21 -11、油液溫升驗(yàn)算- 22 -四、PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)- 24 -1、PLC型號(hào)選擇及接線圖- 24 -2、PLC順序功能圖和PLC梯形圖- 27 -五、參考文獻(xiàn)- 34 -六、總結(jié)- 35 - 一、 緒 論1.液壓的意義液壓系統(tǒng)已經(jīng)在各個(gè)部門得到越來越廣泛的應(yīng)用，而且越先進(jìn)的設(shè)備，其應(yīng)用液壓系統(tǒng)的部門就越多。液壓傳動(dòng)是用液體作為來傳遞能量的，液壓傳動(dòng)有以下優(yōu)點(diǎn)：易于獲得較大的力或力矩，功率重量比大，易于實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，易于實(shí)現(xiàn)較大范圍的無級(jí)變速，傳遞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，可實(shí)現(xiàn)快速而且無沖擊，與機(jī)械傳動(dòng)相比易于布局和操縱，易于

3、防止過載事故，自動(dòng)潤(rùn)滑、元件壽命較長(zhǎng)，易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。液壓傳動(dòng)的基本目的就是用液壓介質(zhì)來傳遞能量，而液壓介質(zhì)的能量是由其所具有的壓力及力流量來表現(xiàn)的。而所有的基本回路的作用就是控制液壓介質(zhì)的壓力和流量，因此液壓基本回路的作用就是三個(gè)方面：控制壓力、控制流量的大小、控制流動(dòng)的方向。所以基本回路可以按照這三方面的作用而分成三大類：壓力控制回路、流量控制回路、方向控制回路。2.目的本畢業(yè)設(shè)計(jì)是專業(yè)教學(xué)計(jì)劃規(guī)定的一項(xiàng)重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生在教師指導(dǎo)下運(yùn)用學(xué)過的有關(guān)課程（液壓與氣動(dòng)技術(shù)、機(jī)床電氣控制技術(shù)、可編程序控制技術(shù)），了解和解決生產(chǎn)實(shí)踐中可能發(fā)生的技術(shù)問題，以達(dá)到如下目的： （1）鞏固、消

4、化學(xué)過的基礎(chǔ)理論知識(shí)，并適當(dāng)擴(kuò)大知識(shí)的深度和廣度； （2)認(rèn)識(shí)單機(jī)設(shè)計(jì)的一般程序； （3）學(xué)會(huì)借助參考資料和技術(shù)手冊(cè)，查找有關(guān)設(shè)計(jì)的技術(shù)數(shù)據(jù)和規(guī)范尺寸的方法； （4）初步掌握運(yùn)用制圖和編寫設(shè)計(jì)說明書來表達(dá)設(shè)計(jì)思想的能力。3.任務(wù)為某機(jī)械廠設(shè)計(jì)一臺(tái)用于加工圓盤狀零件的基于液壓和PLC的專用鉆床，以提高工效。內(nèi)容包括： （1）液壓傳動(dòng)原理圖；（2）液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算；（3）液壓元件、輔件的規(guī)格型號(hào)選擇； （4）PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；（5）整個(gè)系統(tǒng)的成本估算。4.設(shè)計(jì)要求（1）夾緊后在工作中突然停電時(shí)，要保證安全可靠，當(dāng)主油路壓力瞬時(shí)下降時(shí)夾緊缸保持夾緊力；（2）快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)時(shí)要平穩(wěn)可靠，各缸運(yùn)動(dòng)時(shí)不互

5、相干擾；（3）鉆削時(shí)速度平穩(wěn)，不受外載干擾，孔鉆透時(shí)不前沖。5.設(shè)計(jì)步驟（1）明確原始數(shù)據(jù)及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，分析專機(jī)的工作循環(huán)；（2）列表計(jì)算工藝循環(huán)作用于各執(zhí)行元件的載荷力；（3）擬定液壓系統(tǒng)原理圖（包括調(diào)速回路、快速回路、換向回路、壓力控制回路、定位夾緊回路、動(dòng)作轉(zhuǎn)換控制方式）；（4）列表計(jì)算各液壓缸的參數(shù)（工作壓力、液壓缸直徑、活塞桿直徑、流量）及選擇其型號(hào)規(guī)格；（5）考慮壓力損失，計(jì)算液壓泵的流量、壓力，及選擇其型號(hào)規(guī)格；（6）計(jì)算電動(dòng)機(jī)參數(shù)及選擇其型號(hào)規(guī)格；（7）根據(jù)各油路的工作狀態(tài)，列表計(jì)算出流經(jīng)各管道和各液壓閥的油壓力和流量；（8）根據(jù)各液壓閥的工作壓力和流量，選定其型號(hào)規(guī)格；

6、（9）根據(jù)各管道的流量和流速要求，計(jì)算各油管的直徑和壁厚；（10）根據(jù)液壓油的散熱要求，計(jì)算油箱尺寸，選用其他附件；（11）驗(yàn)算液壓系統(tǒng)（考慮壓力損失），進(jìn)一步校核及修改液壓系統(tǒng)草圖，然后繪出正式的液壓系統(tǒng)原理圖，并列出動(dòng)作順序表和液壓元件表；（12）根據(jù)專機(jī)的工作循環(huán)步驟，設(shè)計(jì)出PLC控制系統(tǒng)。（13）進(jìn)行PLC主程序設(shè)計(jì)，畫出梯形圖，再由梯形圖轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的指令程序。（14）估算整個(gè)系統(tǒng)的成本。二、負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析要求設(shè)計(jì)一臺(tái)立式單面多軸鉆孔組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)的液壓系統(tǒng)。要求實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作順序?yàn)椋簡(jiǎn)?dòng)夾緊加速快進(jìn)減速工進(jìn)快退旋轉(zhuǎn)加速快進(jìn)減速工進(jìn)快退旋轉(zhuǎn)加速快進(jìn)減速工進(jìn)快退停止。液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)與性

7、能要求如下：移動(dòng)部件大鉆頭總重量G25000N；移動(dòng)部件小鉆頭總重量G=12000N,快進(jìn)、快退的速度為5m/min，工進(jìn)速度0.05m/min，工件材料為鑄鐵，材料硬度HB為240，工件大孔徑40mm，工件小孔徑25mm,孔深40mm，工件直徑150mm，加速、減速時(shí)間為0.2S，加緊時(shí)間為1S,轉(zhuǎn)臺(tái)總重量為8000N,靜摩擦系數(shù)0.2；動(dòng)摩擦系數(shù)0.1。液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件使用液壓缸與擺動(dòng)馬達(dá)。1.各執(zhí)行元件的載荷力（1）各進(jìn)給缸負(fù)載大進(jìn)給缸(n為孔數(shù)，d為孔徑，s為進(jìn)給量，為材料硬度。）小進(jìn)給缸(n為孔數(shù)，d為孔徑，s為進(jìn)給量，為材料硬度。）（2）擺動(dòng)馬達(dá)負(fù)載（3）夾緊缸負(fù)載鉆頭的切割扭矩

8、:(n為同時(shí)鉆的孔數(shù)，為常數(shù)取0.97)夾緊力的計(jì)算 （4）進(jìn)給缸各工況的負(fù)載啟動(dòng)： 快進(jìn)：工進(jìn)： 快退： 2.液壓缸各個(gè)運(yùn)動(dòng)階段負(fù)載表 表2-1 液壓缸各個(gè)運(yùn)動(dòng)階段負(fù)載表（單位：N）工況負(fù)載值F/N負(fù)載值F/N啟動(dòng)50002400快進(jìn)128756180工進(jìn)171528009快退128756180 三、確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)1.計(jì)算各進(jìn)給液壓缸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)工進(jìn)過程中，當(dāng)孔被鉆通時(shí)，由于負(fù)載突然消失，液壓缸有可能會(huì)發(fā)生前沖的現(xiàn)象，因此液壓缸的回油腔應(yīng)設(shè)置一定的背壓(通過設(shè)置背壓閥的方式)，選取此背壓值為P=0.5MPa。(1)計(jì)算大鉆頭進(jìn)給缸的內(nèi)徑和活塞桿直徑根據(jù)F工=17152N，選P工=300

9、0000Pa液壓缸的內(nèi)徑D為：按GB/T2348-1993，將液壓缸內(nèi)徑圓整為根據(jù)液壓缸快進(jìn)、快退速度相等，可選擇單出桿液壓缸差動(dòng)連接，活塞桿直徑為：按GB/T2348-1993，將活塞桿直徑圓整為（2）計(jì)算小鉆頭進(jìn)給缸的內(nèi)徑和活塞桿直徑根據(jù)F工=8009N，選P工=2000000Pa液壓缸的內(nèi)徑D為： 按GB/T2348-1993，將液壓缸內(nèi)徑圓整為根據(jù)液壓缸快進(jìn)、快退速度相等，可選擇單出桿液壓缸差動(dòng)連接，活塞桿直徑為：按GB/T2348-1993，將活塞桿直徑圓整為（3）計(jì)算夾緊缸的內(nèi)徑和活塞桿直徑根據(jù)F夾=25300N，選P夾=4000000Pa液壓缸的內(nèi)徑D為： 按GB/T2348-1

10、993，將液壓缸內(nèi)徑圓整為根據(jù)液壓缸快進(jìn)、快退速度相等，可選擇單出桿液壓缸差動(dòng)連接，活塞桿直徑為：按GB/T2348-1993，將活塞桿直徑圓整為（4）計(jì)算大鉆頭進(jìn)給缸的無桿腔面積和有桿腔面積分別為：（5）計(jì)算小鉆頭進(jìn)給缸的無桿腔面積和有桿腔面積分別為：（6）計(jì)算夾緊缸無桿腔面積和有桿腔面積分別為：（7）通過估計(jì)，如果取差動(dòng)快進(jìn)時(shí)壓力損失，工進(jìn)時(shí)背壓力，快退時(shí)背壓力，則各階段的壓力、流量和功率如表3-1和表3-2。（8）各個(gè)液壓缸的壓力、流量和功率表 表3-1大鉆頭液壓缸的壓力、流量和功率工況負(fù)載F（N）回油腔壓力進(jìn)油腔壓力輸入流量輸入功率計(jì)算公式啟動(dòng)50009.2快進(jìn)1287512.111.

11、90.2工進(jìn)1715233.80.50.03快退加速1287513.613.30.3 表3-2小鉆頭液壓缸的壓力、流量和功率工況負(fù)載F（N）回油腔壓力進(jìn)油腔壓力輸入流量輸入功率計(jì)算公式啟動(dòng)24004.8快進(jìn)61806.650.33工進(jìn)800939.60.0830.033快退加速618017.34.50.78 2.擬定液壓原理圖（1）選擇液壓基本回路a、選擇調(diào)速回路設(shè)計(jì)要求進(jìn)給速度均勻，孔鉆頭時(shí)不前沖，可選：用調(diào)速閥5、6節(jié)流調(diào)速回路，出口價(jià)背壓23、24，如圖a 圖ab、多缸快慢速互不干涉回路在工作進(jìn)給要求比較穩(wěn)定的多缸液壓系統(tǒng)中，必須采用快慢速互不干涉回路，如圖b，泵1為高壓小流量泵，供給各

12、進(jìn)給缸工進(jìn)時(shí)所需要的高壓油；泵2為低壓大流量泵，為各進(jìn)給缸快進(jìn)或快退時(shí)輸送低壓油，他們的壓力分別由溢流閥3和溢流閥4調(diào)定。 圖bc、選擇快速回路 根據(jù)設(shè)計(jì)要求：V快進(jìn)=V快退，并為了達(dá)到V快進(jìn)=5m/min要求，可選擇差動(dòng)連接快速回路，如圖c 圖c d、選擇換向回路快速時(shí)流量不大，運(yùn)動(dòng)部件的重量也較小，在換向方面有沒有什么特殊要求，所以可選擇電磁閥換向閥控制的換向回路。為了便于差動(dòng)連接，選擇二位五通的電磁換向閥，如圖ce、選擇旋轉(zhuǎn)回路第一次工進(jìn)結(jié)束后，工作臺(tái)要旋轉(zhuǎn)120°進(jìn)行下一次加工，執(zhí)行元件需要的是高速、小轉(zhuǎn)矩、速度平穩(wěn)性要求高，所以選擇擺動(dòng)馬達(dá)；整個(gè)系統(tǒng)需要壓力穩(wěn)定的液壓油并防

13、止系統(tǒng)過載，選擇三位四通換向閥進(jìn)行方向控制。通過改變調(diào)速閥的開口面積，可以改變擺動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)節(jié)工作臺(tái)選轉(zhuǎn)速度的目的圖d 圖df、選擇夾緊回路由計(jì)算知，夾緊缸的工作壓力低于進(jìn)給缸工進(jìn)的工作壓力，并由同一液壓泵供油，所以在夾緊回路中應(yīng)該設(shè)減壓閥減壓，同時(shí)還需滿足：夾緊時(shí)間可調(diào)，在進(jìn)給油路壓力瞬時(shí)下降時(shí)能保持夾緊力，所以要接入節(jié)流閥調(diào)速和單向閥保壓。以免工作時(shí)突然失電而松開，所以接入液壓鎖，用三位四通電磁閥換向。如圖f 圖f(2)液壓回路的組合將已選擇的液壓回路，組合成符合設(shè)計(jì)要求的液壓系統(tǒng)并畫成液壓系統(tǒng)圖。在組合時(shí)應(yīng)全面考慮各執(zhí)行元件間的先后動(dòng)作順序。各回路間如何防止干擾，減少液壓沖擊以連

14、鎖等安全措施，并在此基礎(chǔ)上盡可能提高系統(tǒng)效率。圖3-1為組合后的液壓系統(tǒng)原理圖。 圖3-1液壓系統(tǒng)原理圖3.液壓系統(tǒng)原理圖控制電路圖表3-3液壓控制電路表1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA8YA夾緊缸夾緊+-夾緊缸碰到SQ1大鉆頭液壓缸快進(jìn)+-+-夾緊缸碰到SQ1小鉆頭液壓缸快進(jìn)+-+-大鉆頭液壓缸快進(jìn)碰到SQ2變工進(jìn)+-+-小鉆頭液壓缸快進(jìn)碰到SQ3變工進(jìn)+-+-+-大鉆頭液壓缸工進(jìn)碰到SQ4變快退+-+-+-小鉆頭液壓缸工進(jìn)碰到SQ5變快退+-+-+-大鉆頭液壓缸快退碰到SQ6和小鉆頭液壓缸快退碰到SQ7擺動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)120°+-+-擺動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)120°碰到SQ8

15、大鉆頭液壓缸快進(jìn)+-+-擺動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)120°碰到SQ8小鉆頭液壓缸快進(jìn)+-+-大鉆頭液壓缸快進(jìn)碰到SQ2變工進(jìn)+-+-小鉆頭液壓缸快進(jìn)碰到SQ3變工進(jìn)+-+-+-大鉆頭液壓缸工進(jìn)碰到SQ4變快退+-+-+-小鉆頭液壓缸工進(jìn)碰到SQ5變快退+-+-+-大鉆頭液壓缸快退碰到SQ6和小鉆頭液壓缸快退碰到SQ7擺動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)120°+-+-擺動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)120°碰到SQ9大鉆頭液壓缸快進(jìn)+-+-擺動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)120°碰到SQ9小鉆頭液壓缸快進(jìn)+-+-大鉆頭液壓缸快進(jìn)碰到SQ2變工進(jìn)+-+-小鉆頭液壓缸快進(jìn)碰到SQ3變工進(jìn)+-+-+-大鉆頭液壓缸工進(jìn)碰到SQ4變快退+-

16、+-+-小鉆頭液壓缸工進(jìn)碰到SQ5變快退+-+-+-大鉆頭液壓缸快退碰到SQ6和小鉆頭液壓缸快退碰到SQ7擺動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)120°+-+-擺動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)120°碰到SQ10夾緊缸松開，停止-+-4.液壓元件設(shè)計(jì)選型液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)計(jì)算與選定(1)液壓泵的最高工作壓力的計(jì)算。由表3-1和3-2可以查得液壓缸的最高工作壓力出現(xiàn)在工進(jìn)階段，。則小流量泵的最高壓力為：大液壓泵僅在快進(jìn)快退時(shí)向液壓缸供油，由表3-1和3-2可知，快退時(shí)液壓缸的工作壓力比快進(jìn)時(shí)大，則大流量泵的最高工作壓力為：（2）液壓泵的流量計(jì)算。液壓泵流量應(yīng)考慮液壓缸最大工作流量和回路的泄漏，常取回路泄漏系數(shù)。如取，則小

17、流量液壓泵工作流量為：大流量液壓泵工作流量為：（3）確定液壓泵的規(guī)格。根據(jù)和查液壓泵規(guī)格型號(hào)表，經(jīng)查表得小流量泵選YB-D2.5型號(hào)的液壓泵；根據(jù)和查液壓泵型號(hào)表，經(jīng)查表得大流量泵選YB-D25型號(hào)的液壓泵。（4）確定液壓泵驅(qū)動(dòng)功率及電動(dòng)機(jī)的規(guī)格。由表3-1和3-2知，最大功率出現(xiàn)在快退階段，已知泵的總效率為,則液壓泵快退所需的驅(qū)動(dòng)功率為： （5）、選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)。查設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用Y系列（IP44)中規(guī)格相近的Y112M-6-B3立式三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定功率2.2KW，轉(zhuǎn)速940r/min。 (6)液壓元件規(guī)格及型號(hào)、價(jià)格表3-4 液壓元件規(guī)格及型號(hào)、價(jià)格 序號(hào)元件名稱 規(guī)格型號(hào)額定流量L/

18、min額定壓力價(jià)格 人民幣/元 1雙聯(lián)葉片泵YB-D2.52.5103002雙聯(lián)葉片泵YB-D2525104303溢流閥YF3E10B6316904溢流閥YF3E10B6316905節(jié)流閥MG-61531.546節(jié)流閥MG-83031.547二位五通電磁閥25E-106.31278二位五通電磁閥25E-106.31279單向閥AF3-Ea10B63161510單向閥AF3-Ea10B63161511二位五通電磁閥25E-106.312712二位五通電磁閥25E-106.312713進(jìn)給液壓缸HSG-5031.514514進(jìn)給液壓缸HSG-5031.514515溢流閥YF3E10B6316901

19、6節(jié)流閥MG-83031.5417三位四通電磁閥6.323018擺動(dòng)馬達(dá)BM-C8017022519單向閥AF3-Ea10B63161520三位四通電磁閥6.323021單項(xiàng)節(jié)流閥MK-61531.52522夾緊液壓缸HSG-5031.512723液壓鎖YS63213224背壓閥P-B25B4525背壓閥P-B25B4526行程閥AXQFE10B631610x11=11027三相異步電動(dòng)機(jī)Y112M-6-B31200價(jià)格總計(jì)算4224柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文5.油管類型的選擇及油管尺寸的確定液壓系統(tǒng)中使用的油管分硬管和軟管，選擇的油管應(yīng)有足夠的通流截面和承壓能力，同時(shí)，應(yīng)盡量縮短管路，避免

20、急轉(zhuǎn)彎和截面突變。（1）鋼管 中高壓系統(tǒng)選用無縫鋼管，低壓系統(tǒng)選用焊接鋼管，鋼管價(jià)格低，性能好，使用廣泛。（2）銅管 紫銅管工作壓力在6.510MPa以下，易變曲，便于裝配；黃銅管承受壓力較高，達(dá)25MPa，不如紫銅管易彎曲。銅管價(jià)格高，抗震能力弱，易使油液氧化，應(yīng)盡量少用，只用于液壓裝置配接不方便的部位。（3）軟管 用于兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)件之間的連接。高壓橡膠軟管中夾有鋼絲編織物；低壓橡軟管中夾有棉線或麻線編織物；尼龍管是乳白色半透明管，承壓能力為2.58MPa，多用于低壓管道。因軟管彈性變形大，容易引起運(yùn)動(dòng)部件爬行，所以軟管不宜裝在液壓缸和調(diào)速閥之間。綜上所述因此在此次設(shè)計(jì)中我采用的管道是無縫鋼

21、管。（4）油管內(nèi)徑d按下式計(jì)算： 式中 q油管的最大流量，m/s；v管道內(nèi)允許的流速，m/s，一般吸油管取0.55m/s，壓力油管取 2.55m/s，回油管取1.52m/s。（5）油管壁厚按下式計(jì)算： 式中 p管內(nèi)最大工作壓力；材料的抗拉強(qiáng)度；n-安全系數(shù)，鋼管p7MPa時(shí)，取n=8；p17.5MPa時(shí)，取n=6；p17.5MPa時(shí)，取n=4。根據(jù)計(jì)算出的油管內(nèi)徑和壁厚，查手冊(cè)選取標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格油管，選取的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格油管如圖3-5所示。表3-5標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格油管管路名稱通過流量/(L/s)允許流速/(m/s)管道內(nèi)徑/m實(shí)際取值/m主泵吸油管2.50.80.04210.045主泵排油管2.5640.0170

22、.0246.驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調(diào)整值由于系統(tǒng)的管路布置尚未具體確定，整個(gè)系統(tǒng)的壓力損失無法全面估算，故只能先按課本式（3-46）估算閥類元件的壓力損失，待設(shè)計(jì)好管路布局圖后，加上管路的沿程損失和局部損失即可。但對(duì)于中小型液壓系統(tǒng)，管路的壓力損失甚微，可以不予考慮。壓力損失的驗(yàn)算應(yīng)按一個(gè)工作循環(huán)中不同階段分別進(jìn)行。（1）快進(jìn)滑臺(tái)快進(jìn)時(shí)，液壓缸差動(dòng)連接，由表3-1和表3-2可知，小鉆頭進(jìn)油路上油液通過電液換向閥12的流量是27.1L/min，大鉆頭進(jìn)油路上油液通過電液換向閥11的流量是55.3L/min，然后與液壓缸有桿腔的回油匯合。此值不大，不會(huì)使壓力閥開啟，故能確保兩個(gè)泵的流量全部

23、進(jìn)入液壓缸。回油路上，大鉆頭進(jìn)油路上油液通過電液換向閥7的流量是28.2L/min，小鉆頭進(jìn)油路上油液通過電液換向閥8的流量是28.2L/min，然后與液壓泵的供油合并，由此可算出快進(jìn)時(shí)有桿腔壓力p2與無桿腔壓力p1之差。此值是偏安全的。（2）工進(jìn)工進(jìn)時(shí)，油液在進(jìn)油路上通過電液換向閥7和電液換向閥8總的的流量為0.318L/min，在調(diào)速閥5和調(diào)速閥6處的總壓力損失為0.5MPa；油液在回油路上通過換向閥2的流量是0.0162L/min，通過背壓閥24和背壓閥25的總流量為（0162+22）L/min=22.162L/min，因此這時(shí)液壓缸回油腔的壓力為p2為 可見此值小于原估計(jì)值0.8MPa

24、。故可重新計(jì)算工進(jìn)時(shí)液壓缸進(jìn)油腔壓力p1，即 （3） 快退快退時(shí)，大鉆頭進(jìn)油路上油液通過電液換向閥7的流量是22L/min，小鉆頭進(jìn)油路上油液通過電液換向閥8的流量是27.1L/min；油液在回油路上通過單向閥9和單向閥10的總流量是53.13L/min。因此進(jìn)油路上總壓降為 此值較小，所以液壓泵驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率是足夠的?；赜吐飞峡倝航禐?此值與前面取得值的估計(jì)值相近，故不必重算。所以，快退時(shí)液壓泵的最大工作壓力pp應(yīng)為 7.油液溫升驗(yàn)算液壓傳動(dòng)系統(tǒng)在工作時(shí)，有壓力損失、容積損失和機(jī)械損失，這些損失所消耗的能量多數(shù)轉(zhuǎn)化為熱能，使油溫升高，導(dǎo)致油的粘度下降、油液變質(zhì)、機(jī)器零件變形等，影響正常工作

25、。為此，必須控制溫升T在允許的范圍內(nèi)，如一般機(jī)床D= 25 30 ；數(shù)控機(jī)床D 25 ；粗加工機(jī)械、工程機(jī)械和機(jī)車車輛D= 35 40 。 液壓系統(tǒng)的功率損失使系統(tǒng)發(fā)熱，單位時(shí)間的發(fā)熱量f（kW）可表示為式中 系統(tǒng)的輸入功率（即泵的輸入功率）（kW）； 系統(tǒng)的輸出功率（即液壓缸的輸出功率）（kW）。 若在一個(gè)工作循環(huán)中有幾個(gè)工作階段，則可根據(jù)各階段的發(fā)熱量求出系統(tǒng)的平均發(fā)熱量對(duì)于本次設(shè)計(jì)的組合機(jī)床液壓系統(tǒng)，其工進(jìn)過程在整個(gè)工作循環(huán)中所占時(shí)間比例達(dá)95%因此系統(tǒng)發(fā)熱和油液溫升可用工進(jìn)時(shí)的發(fā)熱情況來計(jì)算。工進(jìn)時(shí)液壓缸的有效功率（即系統(tǒng)輸出功率）為這時(shí)大流量泵通過順序閥10卸荷，小流量泵在高壓下供油

26、，所以兩泵的總輸出功率（即系統(tǒng)輸入功率）為：由此得液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為即可得油液溫升近似值：溫升小于普通機(jī)床允許的溫升范圍，因此液壓系統(tǒng)中不需設(shè)置冷卻器。 四、PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.PLC型號(hào)選擇及接線圖（1）西門子PLC介紹 德國(guó)西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國(guó)的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子（SIEMENS）公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO、S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400等。 西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC（如S7-200），小規(guī)

27、模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制等。S7-200 PLC的強(qiáng)大功能使其無論單機(jī)運(yùn)行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。 S7-200PLC可提供4個(gè)不同的基本型號(hào)與8種CPU可供選擇使用。（2）PLC型號(hào)選擇液壓控制系統(tǒng)有13輸出，8輸入，選擇外形尺寸為190×80×62、本機(jī)IO數(shù)字量24入16出的S7-200CPU226 6ES721-2AD23-OXO（3）工作循環(huán)圖4-1 圖4-1（4）I/O分配表4-1序號(hào)地址注釋1I0.0啟動(dòng)按鈕2I0.1急停按鈕3I0.2松開4I0.3SQ1(夾緊到位）5I0.4SQ2(氣缸13快退到位）6I0.5SQ3(氣缸14快退到位）7I0.6SQ4(氣缸13快進(jìn)到位）8I0.7SQ5(氣缸14快進(jìn)到位）9I1.0SQ6(氣缸13攻進(jìn)到位）10I1.1SQ7(氣缸14攻進(jìn)到位）11I1.2SQ8(一位置到位）12I1.3SQ9(二位置到位）13I1.4SQ10(三位置到位）14Q0.01YA（夾緊）15Q0.12YA（松開）16Q0.23YA(氣缸13攻進(jìn)）17Q0.34YA(氣缸14攻進(jìn)）1