《钢轨磨光机液压系统及PLC设计》-公开DOC·毕业论文

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1、哈尔滨理工大学学士学位论文钢轨磨光机液压及PLC系统设计摘要 本文第一部分是设计钢轨磨光机的液压系统，要求实现上、下磨头进给、摆动、砂带张紧及砂带调整。 在整个液压传动机构中，泵源选用了三联齿轮泵供油。因磨削是系统的核心，故上、下磨头的进给液压缸分别由两个泵供油；其他动作的液压缸合用另外一个泵；三个泵的压力调整与卸载分别通过溢流阀与二位四通电磁换向阀、溢流阀实现；各泵的压力可以通过压力表显示。由于一个工作循环中，磨削、摆动、砂带张紧及砂带调整等动作要同时发生，且各执行器的负载不尽相同，为解决各执行器间的相互干扰问题，故在实现这些动作的液压缸油路上设置了调速阀；为了消除磨削过程中砂带抱死、断带、

2、磨削太大和磨削量不够等问题，在有关液压缸的油路上设置了电液比例溢流阀，通过渐增压力的方法设置比例电磁铁的输入电流来实现。本文的第二部分是液压系统的电气控制部分应用PLC来实现的。PLC和传统的继电器-接触器控制系统比较，具有可靠性高、逻辑功能强、体积小，可在线修改控制程序，具有远程通信联网功能，易于与计算机接口，能对模拟量进行控制，具备高速计数与位控等高性能模块等优点。关键词 液压系统；磨光机；PLC控制器 The Design of the Hydraulic Pressure System for Rail grinder and PLCAbstractThe first part is

3、the design of rail grinders hydraulic system, which requires to the movement of vertical grinding feed, swing, and belt adjustment. In the hydraulic drive mechanism, the pump source is selected triple gear pump oil. Three pump pressure adjustment and unloading through the relief valve companied toge

4、ther and two four-way solenoid valves, relief valve to achieve; the pump pressure can be displayed by pressure gauge. When a working cycle completed, grinding, swing and belt adjustment action to occur simultaneously. In order to eliminate the process of grinding belt locking, belt, grinding and gri

5、nding capacity are not enough for that big issues such as the oil in the hydraulic cylinder placed in the way electro-hydraulic proportional and the method set by the proportion of incremental pressure . The second part is an electricity control which is applied the PLC with traditional electric app

6、liances to keep in touch with the machine control system ,which has the dependable high, the logic function and has the ability of small physical volume ,so it can do on-line modification control procedure, in addition, it has long range correspondence net function, which is able to connect with cal

7、culator, and can deal with measure to the emulation the proceeding controls, when having the high speed count to control with to wait the excellent function .The PLC is chose to use Siemens series S7-200 CPU224 type made in Germany.Keywords Hydraulic system; Rail grinder; PLC control不要删除行尾的分节符，此行不会被

8、打印- I -目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 液压传动概述11.1.1 液压传动发展11.1.2 液压传动概况11.1.3 液压传动特点21.2 PLC的发展概况31.3 题目研究的目的及意义31.4 本文所要研究的内容4第2章 液压系统设计及计算52.1 系统设计要求52.2 确定执行元件的工作压力52.2.1 初选液压缸的工作压力52.2.2 确定液压缸的主要结构系数52.2.3 计算液压缸的工作压力,流量和功率62.3 夹紧缸的设计72.4 拟定系统原理图72.4.1 速度控制回路的选择72.4.2 换向和速度换接回路的选择72.4.3 压力控制回路的选择82.4.4

9、 夹紧回路的选择82.5 选择元件82.5.1 选择液压泵82.5.2 与液压泵匹配的电动机的选定82.5.3 确定管道尺寸92.5.4 液压油箱容积的确定102.5.5 液压系统的验算10第3章 液压集成块结构设计113.1 液压集成回路设计113.2 液压集成块及其设计113.2.1 底板的设计113.2.2 顶盖的设计113.2.3 集成块的设计12第4章 液压站的设计134.1 油箱的设计134.1.1 液压油箱有效容量的确定134.1.2 油箱的外形尺寸134.1.3 液压油箱的结构设计134.2 液压站的结构设计164.2.1 液压泵与电机安装方式164.2.2 液压泵的安装以及液

10、压泵和电动机的联轴器164.2.3 液压站的结构设计16第5章 液压系统的PLC控制185.1 选择PLC产品和此产品的优点185.2 S7-200的硬件组成195.2.1 基本单元195.2.2 确定系统的总点数195.2.3 确定PLC的型号195.2.4 CPU及工作方式195.2.5 工作电源195.2.6 输入输出及状态显示205.2.7 扩展单元205.2.8 S7-200的地址分配方法205.2.9 I/O地址分配215.3 控制面板215.4 PLC外部接线图235.5 PLC梯形图24结论25致谢25参考文献25附录25千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键

11、“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行- III -第1章 绪论1.1 液压传动概述1.1.1 液压传动发展液压传动相对于机械传动来说，是一门新的技术，如果从十七世纪中叶巴斯卡提出静压传递原理，十八世纪末英国制成世界第一台水压机算起，液压传动已有二三百年的历史。然而液压传动的真正推广使用是最近三四十年的事。十九世纪末，德国制成了液压龙门刨床，美国制成了液压六角车床和磨床。由于没有成熟的液压元件，一些通用的机床直到本世纪30年代才开始采用液压传动，而且仍很不普通。第二次世界大战期间，某些兵器用上了反映快，动作准，功率大的液压传动装置，推动了液

12、压技术的发展。二站后，液压技术迅速转向民用，在机床、工程机械、农用机械、汽车等行业中逐步推广。本世纪60年代以后，随着原子能、空间技术、计算机技术等的发展，液压技术得到了大的发展，渗透到国民经济的各个领域中去。当前液压技术正向高压、高速、大功率、高效、低噪音、经久耐用、高度集成化等方向发展；同时，新的液压元件和液压系统的计算机辅助设计，计算机仿真和优化，微机控制等方向发展。1.1.2 液压传动概况液压传动控制是工业中经常用到的一种控制方式，它采用液压完成传递能量的过程。因为液压传动控制方式的灵活性和便捷性，液压控制在工业上受到广泛的重视。液压传动是研究以有压流体为能源介质，来实现各种机械和自动

13、控制的学科。液压传动利用这种元件来组成所需要的各种控制回路，在由若干回路有机组合成为完成一定控制功能的传动系统来完成能量的传递转换和控制。从原理上来说，液压传动所基于的最基本的原理就是帕斯卡原理，就是说液体各处的压强是一致的，我们所常见的液压千斤顶就是利用了这个原理来达到力的传递。液压传动中所需要的元件主要有动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件等。其中液压动力元件是为液压系统产生动力的部件，主要包括各种液压泵。液压泵依靠容积变化原理来工作，所以一般也称为容积液压泵。在选择液压泵的时候主要需要注意的问题包括消耗的能量、效率、降低噪音。液压执行元件是用来执行将液压泵提供的液压能转化变成机械能的装

14、置，主要包括液压缸和液压马达。液压马达是与液压泵做相反的工作装置，也就是把液压的能量转换成为机械能，从而对外做功。液压控制元件用来控制液体流动的方向、压力的高低以及对流量的大小进行预期的控制，以满足特定的工作要求。正是因为液压控制元器件的灵活性，使得液压控制系统能够完成不同的活动。液压控制元件按照用途可以分成压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀。按照操作方式可以分成人力操纵阀、机械操纵阀、电动操纵阀等。除了上述的元件以外，液压控制系统还需要液压辅助元件。这些元件包括管路和管接头、油箱、过滤器、蓄能器和密封装置，通过以上的各个器件，我们就能够建设出一个液压回路。所谓液压回路就是通过各种液压器件构成

15、的相应的控制回路。根据不同的控制目标，我们能够设计不同的回路，比如压力控制回路、速度控制回路、多缸工作控制回路等。液压作为一个广泛应用的技术，在未来更是有广阔的前景。随着计算机的深入发展，液压控制系统可以和智能控制技术、计算机控制的技术等技术结合起来，这样就能够在更多的场合中发挥作用，也可以各加精巧的、更加灵活的完成预期的控制任务。1.1.3 液压传动特点(1)与电动机相比，在同等体积下，液压装置能产生更大的动力，也就是说，在同等功率下，液压装置的体积小、重量轻、结构紧凑，即它具有大的功率密度或力密度，力密度在这里指工作压力。(2)液压装置容易做到对速度的无级调节，而且调速范围大，并且对速度的调节还可以在工作过程中进行。(3)液压装置作用平稳，换向冲击小，便于实现频率换向。(4)液压装置易于实现过载保护，能实现自润滑，使用寿命长。(5)液压装置易于实现自动化，可以很方便地对液体的流动方向、压力和流量进行调节和控制，并能很容易地和电气、电子控制或气压传动控制结合起来，实现复杂的运动和操作。(6)液压元件易于实现系列化、标准化和通用化，便于设计、制造和推广使用。(7)由于液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使这种传动无法保证严格的传动比。