1、佛山科学技术学院课程设计用纸1佛山科学技术学院课程设计说明书设计名称： 机电一体化综合课程设计 题 目： 机电设备液压系统的电器与 PLC 控制 学生姓名： 专 业：机械设计制造及其自动化 班 级： 学 号： 指导教师： 日 期： 年 月 日 佛山科学技术学院课程设计用纸2课程设计任务书机械设计制造及其自动化 专业 年级 班 一、设计题目机电设备液压系统的电器与 PLC 控制二、主要内容设计一台小型液压机的液压系统，要求实现快速空程下行慢速加压保压快速回程停止的工作循环。快速往返速度为 v1=3m/min，加压速度为 v2=40mm/min，压制力为 F=200KN，运动部件总重量 G=18K
2、N。快速行程 380mm；慢速行程：20mm，起动时间为 0.2s。三、具体要求1、设计系统液压图，根据题目要求计算系统压力，并选择所有阀的型号（压力、流量等） ；2、绘制电器控制线路图，能满足基本工作要求；3、编制 PLC 控制程序，能考虑整个液压系统的安全工作过程、工作速度、工作平稳性；程序包含手动、自动程序；四、进度安排1、阅资料，复习相关课程 2 天2、熟悉力士乐电子液压控制系统 4 天3、设计某台常用机械设备液压和电器控制系统 10 天4、完成元器件安装、接线、调试，模拟出设备的工作过程 4 天5、整理和编写说明书，准备答辩 3 天五、完成后应上交的材料1、液压系统设计实物连接图 2
3、、课程设计说明书六、总评成绩指导教师 签名日期 年 月 日系 主 任 审核日期 年 月 日佛山科学技术学院课程设计用纸3目 录一课程设计的主要内容和任务4二力士乐电子液压控制系统原理4三各系统的设计过程，考虑方案的合理性53.1 分析负载 53.2 确定执行元件主要参数 73.3 设计液压系统方案和拟定液压系统原理图 8四各系统液压原理图，电器图和梯形图124.1 液压系统原理图 124.2 电气控制系统原理图 13五选用的相应元器件清单17六结论与心得体会22七参考文献22八附件 23佛山科学技术学院课程设计用纸4一、课程设计的主要内容和任务设计一台小型液压机的液压系统，要求实现快速空程下行
4、慢速加压保压快速回程停止的工作循环。快速往返速度为 v1=3m/min，加压速度为 v2=40mm/min，压制力为F=200KN，运动部件总重量 G=18KN。快速行程 190mm；慢速行程：10mm，起动时间为0.2s。要求：1、设计系统液压图，根据题目要求计算系统压力，并选择所有阀的型号；（压力、流量等）2、绘制电器控制线路图，能满足基本工作要求；3、编制 PLC 控制程序，能考虑整个液压系统的安全工作过程、工作速度、工作平稳性；程序包含手动、自动程序；二、力士乐电子液压控制系统原理力士乐设备说明：为适应对液压传动与控制技术知识日益提高的要求，特别为进行职业培训和专业进修开发了液压技术实
5、验教，学系统TS-DS4。基本的实验教学系统，主要由以下部分组成： 实验台支架（1） 配有稳固而转向灵活的承载滚轮（2） 、并集成液压动力站（3） ，电气开关柜（4） ，工具箱（5） ，玻璃量筒（6）和 P/T 分配器（ 7） 。结构上，可以选择或者配置 2个网孔栅实验板（8）用于液压元件，或者配置 2 个铝型材实验板（9）用于气动元件。或者是各选 1 个网孔栅实验板和 1 个铝型材实验板。训练系统就在网孔栅实验板或铝型材实验板上组装，用软管连接。液压软管的快速接头，可以使训练实验既快速又安全地进行。有选择的提供一个负载模拟器（10） ，并有大量的成套组件可供选择。这样，基本实验教学系统，可成
6、为一个完整的、按用户要求定制的、接近实践的确保职业培训和专业进修要求的系统。设备特点： 用于职业培训和专业培训的实验教学系统 适合于进行 BiBB(柏林联邦职业培 训研究所)所推荐的学习训练。 设备结构坚固，稳定性好。 低噪音运行。 便携式，滚轮稳定而转向灵活。佛山科学技术学院课程设计用纸5 模块化结构，多种变型。 采用 REXROTH 公司 NG6 标准阀元件。 一目了然而又深思熟虑的设计。 大量成套组件可供选择。 液压传动 故障诊断 电控元件 基础成套组件液压传动与电液控制 电液比例技术 行走机械（工程机械）液压技术 直线控制轴 工艺技术交叉兼容的方案构思，适用于 液压传动与控制 气压传动
7、与控制 机电一体化 有选择的备有详细的、一目了然的三、各系统的设计过程，考虑方案的合理性3.1 分析负载：（一） 外力负载：因为压制力为 F1=200KN，运动部件总重量 G=18KN，所以外力负载为：F=200KN-18KN=182KN（二） 惯性负载：活塞杆的质量 m=18KN/10=1800KG, 快速往返速度 V1=3m/min=0.05m取加速时间 t=0.2s，所以加速度 : 所以惯性负载为 佛山科学技术学院课程设计用纸6（三） 阻力负载：因为本系统忽略所有的静摩擦和动摩擦，所以阻力负载为 0。由上所知，液压缸在各工作阶段的负载如下表。工况 负载组成 负载值 F 工况 负载组成 负
8、载值 F启动 静摩擦 0 工进 外负载+动摩擦 182KN加速 惯性负载 450N 保压 外负载 182KN快进 动摩擦 0 快退 动摩擦 0所以负载图如下图所示5 14 18450182000182000450Nmm负载图速度图如下所示。佛山科学技术学院课程设计用纸75 14 18m/minmm30.04-33.2 确定执行元件主要参数：因为组合机床的最大负载约为 182000N，所以液压系统取压力 P1=19MPa。因为系统要求快进快退速度相等，所以液压缸选用单活塞杆式。这种情况下，液压缸无杆腔的工作面积 A1 等于有杆腔的工作面积 A2 的两倍，即 T=A1/A2=2,并且活塞杆直径 d
9、 与杆筒直径 D成 d=0.707D 的关系。为防止压头突然向下冲，在回油路上应设有背压 P2，按书上资料取 P2=0.5MPa。由工进的负载值按书上资料计算液压缸面积将这些直径按 GB/T23482001 圆整成就近标准值得 D=0.12m,d=0.08m由此求得液压缸两腔的实际面积为 , 。经验算，活塞杆的强度和稳定性均符合要求。根据上述 D 和 d 的值，可估算出液压缸的各个工作阶段中的压力、流量和功率，如下表所示。佛山科学技术学院课程设计用纸8工况 负载F/N回油腔压力P2/MPA进油腔压力P1/MPA输入流量q*10-3/m3*s-1输入功率P./kW启动0 0.805 加速450
10、0.844 快进恒速0 1.375 0.805 0.6084 0.490工进 182000 0.6 7.767 0.0170 0.132启动0 0 1.17 加速450 7.34 快退恒速00.61.15 0.66 0.759工况图如下：Pqp0.1320.7590.8440.8057.7670.4900.8050.0171.170.661.3757.343.3 设计液压系统方案和拟定液压系统原理图（一）设计液压系统方案由于该系统是固定式机床，且不存在外负载对系统作功的工况，并由工况图可知，这台机床液压系统的功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小，所以系统采用节流调速方式和开式循环为宜。为了防
11、止压头突然下冲，回油路上要设置背压。佛山科学技术学院课程设计用纸9（二）选择基本回路a.选择快速运动和换向回路系统中采用节流调速回路后不论采用何种油源形式都必须有单独的油路直接通向液压缸两腔，以实现快速运动。b.选择工进回路通过在进油路和回油路上分别接入一个调速阀来调节工进过程中的运动速度。从快进转到工进时，输入液压缸的流量从 36.5l/min 降至 1.02l/min，速度变化较大，可选用电感式限位开关来控制速度的换接，以减少液压冲击。当工进转为快退的时候，回路中的流量很大，进油路中流量通过 39.6l/min。为保证换向平稳，应采用电磁换向阀式换接回路。c.选择保压回路当快进到达预定位置
12、时，系统处于保压状态，为实现这样的功能，系统中选用 M 型和O 型电磁换向阀，当保压的时候， O 型电磁换向阀处于中位，通过溢流阀的调节作用使整条回路处于保压状态。（三） 将液压回路综合成液压系统将以上回路组合在一起并经过修改和整理可以组合成一个如图所示的液压系统原理图。佛山科学技术学院课程设计用纸10（四）选择液压元件a.液压泵液压缸在整个工作循环的最大工作压力为 7.767MPa，如取进油路上压力损失为0.8MPa,则液压泵最大工作压力为P=7.767+0.8=8.567MPa因系统较为简单，故取泄漏系数为 1.05，则液压泵实际流量为由于溢流阀最小稳定溢流量为 3L/min，而工进时输入液压缸流量为 1.02L/min,故液压泵流量规格最小应为 4.02L/min。根据以上压力和流量，查阅相关产品样本，最后确定选取从 CBN-E425 型齿轮液压泵，
