步移式輸送機說明書

1、目錄摘要IAbstractII前言1第一章 1. 5m步移式輸送機液壓系統(tǒng)設(shè)計計算31.1 明確技術(shù)要求：41.2 確定液壓執(zhí)行元件51.3 運動分析和動力分析51.4 確定液壓缸幾何參數(shù)計算和工況圖的編制51.5 制定液壓回路方案61.6擬訂液壓系統(tǒng)原理圖71.7 計算和選擇液壓元件9第二章 液壓缸的設(shè)計122.1液壓缸主要尺寸的確定122.2 液壓缸壁厚和外徑的計算122.3 最小導(dǎo)向長度的確定122.4 缸體長度的確定132.5 活塞桿穩(wěn)定性的驗算132.6液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計132.7 對定位缸的設(shè)計162.8 液壓缸的裝配圖18第三章 液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計193.1主機的工藝過程193.2

2、 IO設(shè)備及PLC的IO點的分配203.3控制程序設(shè)計20結(jié)論22參考文獻23致謝24 前言（1）設(shè)計目的及意義鑄造是制造的基礎(chǔ)，它為各行各業(yè)主機產(chǎn)品提供鑄件，且鑄件質(zhì)量是提高機械產(chǎn)品質(zhì)量的一個關(guān)鍵。造型線是鑄造生產(chǎn)的核心?，F(xiàn)代鑄造生產(chǎn)中,鑄型輸送機是造型生產(chǎn)線上的主要輸送設(shè)備, 它將造型、下芯、合箱、壓鐵、澆注和落砂等各工序聯(lián)系起來, 組成各種形式的機械化、自動化生產(chǎn)線。只有采用了鑄型輸送機才能充分發(fā)揮造型機的生產(chǎn)能力,降低勞動強度, 提高生產(chǎn)效率。鑄型輸送機的合理設(shè)計, 對提高造型系統(tǒng)運行的可靠性、造型生產(chǎn)率及經(jīng)濟性都很有意義。目前國內(nèi)使用的鑄型輸送機按運動方式分主要有兩種, 即連續(xù)式和脈

3、動(步移)式。步移式輸送機按一定的生產(chǎn)節(jié)拍、有節(jié)奏地行走和停歇, 有其優(yōu)點，最突出一點就是使下芯、合箱、澆注等工序可以靜態(tài)實施, 簡化了輔機的動作與結(jié)構(gòu), 保證了生產(chǎn)線工作的可靠性, 可以方便地實現(xiàn)造型線的自動控制。我本次的課題為步移式輸送機的液壓傳動與控制系統(tǒng)的設(shè)計。液壓傳動與控制系統(tǒng)設(shè)計在步移式輸送機設(shè)計里具有重要的意義，它使整個機器實現(xiàn)自動化。（2）國內(nèi)外的發(fā)展概況液壓技術(shù)是以液體(主要是礦物油)為工作介質(zhì),實現(xiàn)能量傳遞、轉(zhuǎn)換、分配及控制的一門技術(shù)。液壓技術(shù)的發(fā)展總是與當(dāng)代的高新技術(shù)緊密結(jié)合在一起的。二十世紀(jì)四十年代控制論的誕生,極大地促進了液壓技術(shù)的快速發(fā)展,使其應(yīng)用范圍逐漸擴大,不僅

4、在國防領(lǐng)域具有不可替代的地位,而且已經(jīng)滲透到國民經(jīng)濟的各個行業(yè)。近年來,液壓技術(shù)與微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)等的結(jié)合,使其又產(chǎn)生了飛躍性進步。鑄型輸送機廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)批量較大的機械化鑄造車間中，進行鑄型的運輸工作。它把造型、下芯、合箱、壓鐵、澆注、鑄型冷卻、落沙、以及沙箱運輸?shù)裙ば蚵?lián)系串通起來，組成各種形式的機械化、半自動化或自動化生產(chǎn)線。選用鑄型輸送機的主要依據(jù)是生產(chǎn)批量和生產(chǎn)的組織方式。對于平行工作制、大量或成批生產(chǎn)的情況下，宜采用連續(xù)式或脈動（步移）式輸送機。其推薦的最低生產(chǎn)率為：輸送中小鑄型時，每小時約80100型；輸送較大鑄型時，每小時約2030型。對于平行工作制、成批生產(chǎn)較

5、大的鑄型以及多品種、中小件連續(xù)造型、間斷澆注的情況，宜采用間歇式輸送機。目前，用于半自動或自動生產(chǎn)線的鑄型輸送機的輸送量，以高達每小時200型以上。連續(xù)式鑄型輸送機是用得最廣泛的一種。其中水平安裝較垂直安裝則用得更為普遍，這是因為水平安裝的輸送機能做成復(fù)雜的線路，在工藝布置上具有更大的靈活性。近年來，連續(xù)式鑄型輸送機出現(xiàn)了傾斜安裝的形式，即鑄型輸送機能夠爬升和下降。它的優(yōu)點是可以使輸送機的冷卻段進入地下室，從而改善了作業(yè)環(huán)境，增加工藝布置的靈活性。近年來，為了適應(yīng)高效率造型自動線的要求，步移式輸送機日益被人們重視并在實際生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。該輸送機的運動特點是，根據(jù)一定的生產(chǎn)節(jié)拍有節(jié)奏地行走

6、和停歇，而自動線中和輸送機有關(guān)系的各個機構(gòu)的最終動作，都可以在停歇時間內(nèi)完成。這就有利于自動線可靠地工作，并使若干輔助機構(gòu)統(tǒng)一化。目前，間歇式鑄型輸送機在 用于自動線方面也有新的發(fā)展。由于該輸送機的運動節(jié)奏可變性強、布置靈活、便于滿足工藝上的各種要求，所以它能組成類型眾多的造型生產(chǎn)線。(3) 設(shè)計的內(nèi)容及目標(biāo) 以液壓傳動系統(tǒng)和PLC結(jié)合電氣的控制，實現(xiàn)對小車的步驟完成。在設(shè)計過程中要對其液壓系統(tǒng)的原理分析，對液壓缸的選用及計算能滿足工作的需求，要驗算是否滿足，即對其選取的尺寸進行校核。第一章 1. 5m步移式輸送機液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計計算設(shè)計一步距1.5m的步移式輸送機，對其液壓傳動與控制系統(tǒng)設(shè)計

7、，實現(xiàn)下列技術(shù)要求的步驟。主要對液壓缸及活塞桿的尺寸的確定、設(shè)計及校核。1.1 明確技術(shù)要求：1.1.1 液壓傳動部分步移式輸送機是鑄造車間的一種專用設(shè)備，其功用是有節(jié)奏的把輸送小車向前移動一個小車的距離，并能精準(zhǔn)定位。由于每個車體和車臺面連接之間的距離彼此相等，故每個小車之間的節(jié)距相等，為1.5m。輸送小車步移和定位擬采用液壓傳動完成。如圖1-1所示。1、滾道；2、滾輪；3、小車臺面；4、鑄型；5、回轉(zhuǎn)鉸軸；6、步移缸；7、車體；8、插銷缸；9、導(dǎo)輪；10、定位缸圖1-1 鑄型輸送機傳動示意圖根據(jù)小車的工作特點，所設(shè)計的液壓系統(tǒng)擬采用三種液壓缸的執(zhí)行元件的配置方案，見表1-1。表1-1 執(zhí)行

8、元件的配置方案執(zhí)行元件功能序號名稱數(shù)量1步移液壓缸2驅(qū)動小車移動2插銷液壓缸2連接步移缸和小車，帶動小車前移3定位液壓缸1小車定位三種液壓缸結(jié)合電氣控制實現(xiàn)以下動作順序：插銷缸活塞上升（插銷）、定位缸下降（拔銷）、步移缸前進、定位缸上升定位（插銷），插銷缸下降（拔銷）、步移缸后退返回。表1-2 執(zhí)行元件的主要參數(shù)液壓缸類型行程L/mm牽引力/KN循環(huán)周期/s步移缸15004812插銷缸66定位缸66步移缸前進和返回行程均與小車節(jié)距相等，L1=1. 5m；定位缸單向行程L2及插銷缸的單向行程L3相等，即L2=L3=66mm。循環(huán)周期按下列情況細分，步移缸前進后退各4秒，插銷缸插銷和拔銷分別為1.

9、3s和0.9s（可調(diào)），定位缸拔銷和插銷各0.9s，輔助時間4s，執(zhí)行元件周期動作順序圖見圖1-2。圖1-2 周期動作順序圖工作時，當(dāng)插銷油缸上升插入車體后，定位缸才拔銷，然后步移缸通過兩個插銷缸將輸送小車向前移動一個小車的距離，隨之定位缸插銷插入小車定位孔里使小車定位。接著插銷缸拔銷，最后步移缸返回原位，等待下一個周期的步移動作。1.1.2電氣控制部分結(jié)合液壓傳動系統(tǒng)，設(shè)計電氣控制方案，以自動實現(xiàn)以上順序動作。以電氣、PLC控制方式來實現(xiàn)其操作。1.2 確定液壓執(zhí)行元件明確液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求之后，可以選定執(zhí)行元件，確定它的種類與數(shù)量及各個執(zhí)行元件的工作順序。對三種液壓缸分別進行了分析，擬定了

10、執(zhí)行元件的類型，見表1-3。表1-3 執(zhí)行元件的類型選擇執(zhí)行元件功能結(jié)構(gòu)形式和特點序號名稱數(shù)量1步移液壓缸2驅(qū)動小車移動為了增大步移缸的推力而不至缸的尺寸過大，步移缸采用兩個雙桿活塞缸并聯(lián)，兩個缸的活塞桿固定，兩個缸體剛性連為一體，并作往復(fù)運動2插銷液壓缸2連接步移缸和小車，帶動小車前移設(shè)在兩步移缸剛性連接前后部位，用以連接步移缸和小車，帶動小車前移；為了改善活塞桿的受力情況，插銷缸采用雙桿活塞缸3定位液壓缸1小車定位保證輸送小車與各主機、輔機間正確的相對位置關(guān)系，采用雙桿活塞缸1.3 運動分析和動力分析對于步移缸的外負載，忽略摩擦負載和慣性負載，只考慮工作負載即牽引力Fe=48kN，各液壓缸

11、運動速度的計算及結(jié)果見表1-4，因負載及運動關(guān)系均較為簡單，故負載循環(huán)圖和運動循環(huán)圖均省略。表1-4 液壓缸運動速度計算執(zhí)行元件計算式速度/（m/s）說明步移液壓缸V1=L1/T1=1.5/40.375 步移缸的往返速度相等，定位液壓缸往返速度相等插銷液壓缸插銷V2=L2/t2=6.610-2/1.35.110-2拔銷V3=L2/t3=6.610-2/0.97.310-2定位液壓缸V4=L3/T4=6.610-2/0.97.310-21.4 確定液壓缸幾何參數(shù)計算和工況圖的編制 1.4.1 預(yù)選缸的設(shè)計壓力對于步移缸，預(yù)選缸的設(shè)計壓力p1=7Mpa。 1.4.2 液壓缸內(nèi)徑與活塞桿外徑的選取根

12、據(jù)受力情況取活塞桿的直徑徑d=110mm=0.11m（標(biāo)準(zhǔn)值.按GB/T 2348-1993選?。?。忽略各種損失，則由力平衡方程：可求出步移缸的內(nèi)徑D為：、若預(yù)選缸的設(shè)計壓力p1=6Mpa，則：按GB/T2348-1993，取標(biāo)準(zhǔn)值D=125mm=0.125m。從而，可算的步移缸的有效作用面積A和實際工作壓力p1為A=(/4)(D2-d2)=(/4) (0.1252-0.112)=2.72910-3（m2）P1=Fe/(2A)=48103/(22.72910-3)Pa=8.79106Pa=8.79Mpa對于插銷缸和定位缸。經(jīng)受力分析及考慮到液壓缸的剛性及美觀，將其活塞桿直徑取為d2=50mm=

13、0.05m，缸內(nèi)徑取為D2=100mm=0.1m（均為標(biāo)準(zhǔn)值）。由上述各缸的幾何參數(shù)及速度（見表1-3）計算出的各液壓缸所需流量結(jié)果見表1-5，表1-5 液壓缸流量計算執(zhí)行元件計算式流量說 明步移液壓缸20.753124.5步 移 缸 往 返 流 量 相 等；定 位 缸 往返 流 量 相 等插 銷液 壓缸插銷6.00536.03拔銷8.59451.56定位液壓缸8.59451.56由圖可看出，步移缸所需流量最大。1.5 制定液壓回路方案1.5.1油路連接方案 鑄型輸送機液壓系統(tǒng)共兩類三中執(zhí)行方案，工作性質(zhì)不同，且有嚴格的動作順序，為止，總體上將作為工作執(zhí)行元件的步移液壓缸，作為輔助執(zhí)行元件的定

14、位液壓缸和插銷液壓缸各劃分為一個支路并且相互并聯(lián)，而定位液壓缸與插銷液壓缸又相互并聯(lián)，兩插銷液壓缸相互并聯(lián)。1.5.2 速度控制回路方案 步移液壓缸，由于其往返速度相同，且不需要調(diào)速，但為了滿足往返運動到端點避免沖擊達到準(zhǔn)備定位的要求，采用雙向減速回路，即在進油路上裝設(shè)兩個單向行程減速閥，當(dāng)步移缸運行至接近終點時壓下行程減速閥的閥芯而減速。 考慮到定位液壓缸的插銷和拔銷速度相同，且不需要調(diào)速；而兩插銷液壓缸插銷和拔銷時間要求可以調(diào)節(jié)，為止在各銷缸支路上采用會有節(jié)流調(diào)節(jié)回路，在實現(xiàn)調(diào)速功能的同時由址保證兩缸同步。 由于已選用減速和節(jié)流調(diào)速回路，故系統(tǒng)必然為開式循環(huán)方式。1.5.3油源型式 由流量

15、循環(huán)圖可知，系統(tǒng)中三個液壓缸所需要流量以步移缸最大，但考慮到各缸運行時間較短，故選用但定量泵供油油源，而泵的流量需按步移缸的要求確定。1.5.4換向回路方案 考慮系統(tǒng)流量較大。為保證換向平穩(wěn)，故對步移缸單獨使用一個三位四通電液動換向閥換向；而并聯(lián)的定位缸與兩插銷缸則共用另外一個三位四通電液動換向閥；并采用活動擋塊壓下電氣行程開關(guān)控制換向閥電磁鐵的通斷實現(xiàn)自動換向。電液動換閥則采用輔助泵供油的控制方案。1.5.5 順序動作方式 步移缸與輔助缸的動作順序控制，采用活動擋塊壓下電氣行程開關(guān)控制換向閥電磁鐵的通斷電的行程控制方式；而并聯(lián)的定位與兩插銷缸之間的順序控制則采用單向順序閥的壓力控制方式。1.

16、5.6壓力控制回路方案 在主液壓泵出口并聯(lián)一溢流閥，實現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)壓溢流；在主液壓泵出口并聯(lián)一個遠程卸荷閥（由輔助泵供油并采用一個二位四通電磁換向閥切換控制），用于步移缸返回后，等待下一個周期開始的時間繼電器發(fā)令前，液壓泵卸荷，以實現(xiàn)節(jié)能。在輔助泵出口并聯(lián)一個溢流閥，以限定其最高供油壓力。1.6擬訂液壓系統(tǒng)原理圖在初步選定上述主回路的基礎(chǔ)上，在增加一些輔助回路，如在兩液壓泵出口分別設(shè)一壓力表及壓力表開關(guān)，以便觀測泵的壓力；在泵的進口分別設(shè)置過濾器，以保證油液清潔，即可組成圖1-3所示的鑄型輸送機完整的液壓系統(tǒng)。系統(tǒng)的動作順序表1-6所列。系統(tǒng)的工作原理圖簡述如下：1主液壓泵 2輔助液壓泵 3單向閥

17、 4、5溢流閥 6卸荷閥 7二位四通電磁換向閥 8、9三位四通電液動換向閥 10、11單向行程減速閥 12、13單向順序閥 14、15調(diào)速閥 16、17插銷缸 18定位缸 19步移缸 20、21壓力表及其開關(guān)22、23過濾器 圖1-3 液壓原理圖表1-6 鑄型輸送機液壓系統(tǒng)電磁鐵動作順序表序號信號來源動作名稱電磁鐵狀態(tài)1YA2YA3YA4YA5YA1按下啟動按鈕液壓泵1、2啟動+2周期時間繼電器插銷缸插銷（定位缸拔銷）+3壓下行程開關(guān)3SQ步移缸前移+4壓下行程開關(guān)4SQ定位缸插銷（插銷缸B拔銷）+5壓下行程開關(guān)1SQ、2SQ步移缸返回+6壓下行程開關(guān)5SQ液壓泵卸荷+當(dāng)按下啟動按鈕后，輔助泵

18、2啟動，同時電磁鐵5YA通電使二位四通電磁鐵換向閥切換至下位，主液壓泵1空載（卸荷）啟動，周期時間繼電器到時后發(fā)信，使電磁鐵5YA斷電，卸荷閥6關(guān)閉，液壓系統(tǒng)按下列順序開始運行。1.6.1插銷缸插銷-定位缸拔銷 周期時間繼電器發(fā)信，使電磁鐵1YA通電，換向閥9切換至右位，此時的油路流動路線為進油路： 主泵1的壓力油單向閥3換向閥9（右位）插銷缸16和17的下腔，使兩插銷缸的活塞桿伸出（插銷），當(dāng)活塞上升至上死點時，油壓升高，壓力油打開順序閥13進入定位缸18的上腔，使定位活塞桿下降（拔銷）?；赜吐罚?兩插銷缸16、17上腔調(diào)速閥14、15單向順序閥12中的單向閥與定位缸下腔回路一起換向閥9（右

19、位）油箱。1.6.2步移缸前進 定位缸拔銷后，壓力行程開關(guān)3SQ，使電磁鐵3YA通電，換向閥8切換至左位，1YA斷電，換向閥9復(fù)至中位。此時的油路流動路線為:進油路： 主泵1的壓力油單向閥3換向閥3換向閥8（左位）單向行程減速閥10步移缸19左腔。使步移缸缸筒向前移動，當(dāng)步移缸快行至終點時，缸體壓下單向行程減速閥10，進行節(jié)流減速，缸緩慢停止?；赜吐罚?步移缸19右腔單向行程減速閥11換向閥8（左位）油箱。1.6.3定位缸插銷-插銷缸拔銷 步移缸前行到左端點時壓下行程快關(guān)4SQ,使電磁鐵3YA斷電（換向閥8復(fù)至中位），同時使2YA通電（換向閥9切換至右位），此時的油路流動路線為進油路： 主泵1

20、的壓力油單向閥3換向閥9（右位）定位18的下腔，使定位缸活塞桿上升（插銷）。當(dāng)活塞上升至死點時，系統(tǒng)壓力升高，打開單向順序閥12，壓力油調(diào)速閥14、15插銷缸上腔，使插銷缸活塞返回（拔銷）；回油路： 定位缸上腔單向順序閥13的單向閥后和插銷缸下腔的油路一起換向閥9（左位）油箱。1.6.4步移缸返回 兩插銷缸活塞返回到終點時，擋鐵壓下行程開關(guān)1SQ及2SQ，使電磁鐵4YA通電（換向閥8切換至右位），2YA斷電（換向閥9復(fù)至中位）。此時的油液流動路線為進油路： 主泵1的壓力油單向閥3換向閥8（右位）單向行程減速閥11步移缸19右腔，使步移缸缸筒向后退回，當(dāng)步移缸快行至右端終點時，缸體壓下單向行程閥

21、11，進行節(jié)流減速，缸緩慢停止?；赜吐罚?步移缸19右腔單向行程減速閥10的單向閥換向閥8（右位）油箱。1.6.5卸荷 當(dāng)步移缸返回原位壓下行程開關(guān)5SQ時，使電磁鐵4YA斷電（換向閥8復(fù)至中位）、5YA通電（換向閥7切換至下位），輔助泵2的壓力油打開卸荷閥6，主泵1經(jīng)閥6卸荷。輸送小車停止不動，直至周期時間繼電器發(fā)信，才重復(fù)上述工作循環(huán)。 1.7 計算和選擇液壓元件1.7.1 液壓泵的選擇首先確定液壓泵的最高工作壓力：前已算出步移缸的工作壓力p1=8.79MPa，考慮到本系統(tǒng)油路較為簡單，故取泵至缸間的進油路壓力損失為p=0.4MPa，則根據(jù)式（2-31）算得主液壓泵的最高工作壓力pp為然后

22、確定液壓泵的流量：液壓泵的最大供流量按液壓缸的最大輸入流量（20.753/s）進行估算。按式（2-32）取泄露系數(shù)K=1.2，則根據(jù)系統(tǒng)所需流量，擬初選定量葉片泵的轉(zhuǎn)速為n=1000r/min，泵的容積效率=0.85，根據(jù)式（2-23）可算得泵的排量參考值為根據(jù)以上計算結(jié)果查手冊，選用規(guī)格相近的YD-B200型定量葉片泵，其額定壓力為10MPa，排量為=200 mL/r，泵的額定轉(zhuǎn)速為，由表2-12去容積效率=0.85，倒推算得泵的額定排量為滿足系統(tǒng)所需要流量。1.7.2 電動機的選擇取泵的總效率為，則所需要電機功率為選用電動機型號：查表得，選用Y系列（IP44）規(guī)格相近Y200L2-6型封閉

23、式三相異步電動機，其額定功率22kW，轉(zhuǎn)速為970r/min。用此轉(zhuǎn)速驅(qū)動液壓泵時，泵的實際輸出流量分別為165.64L/min，仍能滿足系統(tǒng)各工況對流量的要求。1.7.3 其他液壓元件的選擇表1-7 鑄型輸送機液壓系統(tǒng)元件型號規(guī)格序號元件名稱額定壓力/MPa額定流量/（L/min）型號，規(guī)格說明1定量葉片泵10170YD-B200額定轉(zhuǎn)速1000r/min，驅(qū)動電動機功率22kW2定量葉片泵10.513.1YB-A10C額定轉(zhuǎn)速1500r/min，驅(qū)動電動機功率2.1kW3單向閥25250CRG-10-50-50通徑20mm，最低控制壓力0.5MPa,4先導(dǎo)式溢流閥625（調(diào)壓范圍）400B

24、G-10-6-32通徑10mm5先導(dǎo)式溢流閥625（調(diào)壓范圍）400BG-10-6-32通徑10mm6卸荷閥（遠控順序閥）37（調(diào)壓范圍）150X3F-B32F通徑為32mm7二位四通電磁換向閥162524DF3-E6B通徑為6mm8、9三位四通電液動換向閥6.318034DYF3-16B通徑為16mm，最低控制壓力0.6MPa10、11單向行程減速閥21200ZCG-10通徑10mm12、13單向順序閥1.77（調(diào)壓范圍）284RC-G-10-D通徑1.25mm14、15調(diào)速閥16100ALF3-E10B通徑為10mm20、21壓力表開關(guān)06.3（壓力指示范圍）AF6P30/Y63通徑6mm

25、，此壓力表開關(guān)帶壓力表22過濾器0.02(壓力損失)160XU-16080J通徑40mm23過濾器0.02(壓力損失)16XU-1680J通徑12mm注：1.此表所列液壓元件均按本書參考文獻【10】選出。2.表中序號與圖1-3中元件標(biāo)號相同，但末包括標(biāo)號為1619的四個液壓缸（需自行設(shè)計）第二章 液壓缸的設(shè)計2.1液壓缸主要尺寸的確定定位缸的工作壓力比較小，預(yù)設(shè)液壓缸工作壓力P=6Mpa,液壓缸內(nèi)徑D=100mm 和活塞桿直徑d=50mm。 2.2 液壓缸壁厚和外徑的計算液壓缸的壁厚由液壓缸的強度條件來計算。液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力

26、分布規(guī)律因壁厚的不同而各異。一般計算時可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。在這里，取10.5mm。液壓缸的內(nèi)徑D 與其壁厚的比值D10 的圓筒稱為薄壁圓筒。起重運輸機械和工程機械的液壓缸，一般用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒公式計算在中低壓液壓系統(tǒng)中，按上式計算所得液壓缸的壁厚往往很小，使缸體的剛度往往很不夠，如在切削加工過程中的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過程卡死或漏油。因此一般不作計算，按經(jīng)驗選取，必要時按上式進行校核。對于D 10 時，應(yīng)按材料力學(xué)中的厚壁圓筒公式進行壁厚的計算。液壓缸壁厚算出后，即可求出缸體的外徑D 1 為式中D 1 值應(yīng)按無縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)，或按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)圓整為

27、標(biāo)準(zhǔn)值。2.3 最小導(dǎo)向長度的確定當(dāng)活塞桿全部外伸時，從活塞支承面中點到缸蓋滑動支承面中點的距離H 稱為最小導(dǎo)向長度。如果導(dǎo)向長度過小，將使液壓缸的初始撓度（間隙引起的撓度） 增大， 影響液壓缸的穩(wěn)定性， 因此設(shè)計時必須保證有一定的最小導(dǎo)向長度。對一般的液壓缸， 最小導(dǎo)向長度H 應(yīng)滿足以下要求：活塞的寬度B ，一般取B （06 10） D ；缸蓋滑動支承面的長度l ，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑D 而定；當(dāng)D 80 m m 時，取l1 =（06 10） D ；當(dāng)D 80 m m 時，取l1=（06 10） d 。 為保證最小導(dǎo)向長度H ，若過分增大l1和B 都是不適宜的，必要時可在缸蓋與活塞之間增加一隔套K

28、 來增加H 的值。隔套的長度C 由需要的最小導(dǎo)向長度H 決定，即B=80mm 2.4 缸體長度的確定液壓缸缸體內(nèi)部長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外形長度還要考慮到兩端端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長度不應(yīng)大于內(nèi)徑的20 30 倍。 缸體長度L=305mm2.5 活塞桿穩(wěn)定性的驗算當(dāng)活塞桿受軸向壓縮負載時有壓桿穩(wěn)定性問題，即壓縮力F超過某一臨界值時活塞桿會失去穩(wěn)定性。活塞桿穩(wěn)定性按下式進行校核：式中表示安全系數(shù)。一般取。2.6液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計液壓缸主要尺寸確定以后，就進行各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計。主要包括：缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿導(dǎo)向部分結(jié)構(gòu)、密封裝置、緩沖裝置、排氣

29、裝置、及液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)等。由于工作條件不同，結(jié)構(gòu)形式也各不相同。設(shè)計時根據(jù)具體情況進行選擇。2.6.1 缸體與缸蓋的連接形式缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān)。連接的主要方式有：法蘭連接、半環(huán)連接、外螺紋連接、內(nèi)螺紋連接、拉桿式連接和焊接式連接。在這里我選擇了焊接，如圖2-1。 圖2-1 缸筒與缸蓋的連接方式 2.6.2 活塞桿與活塞的結(jié)構(gòu)形式活塞與活塞桿的結(jié)構(gòu)形式有很多:有整體活塞和分體活塞：空心活塞桿和實心活塞桿。連接有螺紋式和半卡環(huán)式等。在這里我選擇了半卡環(huán)式，雖然結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但是工作可靠，如圖2-2。圖2-2 活塞與活塞桿的結(jié)構(gòu)2.6.3 活塞桿導(dǎo)向部

30、分的結(jié)構(gòu)活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿與端蓋、導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵和鎖緊裝置等。導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)可以做成端蓋整體式直接導(dǎo)向，也可做成與端蓋分開的導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)。后者導(dǎo)向套磨損后便于更換，所以應(yīng)用較普遍。導(dǎo)向套的位置可安裝在密封圈的內(nèi)側(cè)，也可以裝在外側(cè)。機床和工程機械中一般采用裝在內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)，有利于導(dǎo)向套的潤滑；而油壓機常采用裝在外側(cè)的結(jié)構(gòu)，在高壓下工作時，使密封圈有足夠的油壓將唇邊張開，以提高密封性能。活塞桿處的密封形式有O 形、V 形、Y 形和Y x 形密封圈。為了清除活塞桿處處露部分沾附的灰塵、保證油液清潔及減少磨損，在端蓋外側(cè)增加防塵圈。常用的有無骨架防塵圈和J 形橡膠密封圈，也可用毛

31、氈圈防塵。我選擇了O型密封圈加雙擋圈的密封裝置。還有Z型Turcon防塵圈。導(dǎo)向套與端蓋分開的結(jié)構(gòu)形式，如圖2-3。圖2-3 活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)2.6.4 液壓缸的緩沖裝置液壓缸帶動工作部件運動時，因運動件的質(zhì)量較大運動速度較高，則在到達行程終點時，會產(chǎn)生液壓沖擊，甚至使活塞與缸筒端蓋之間產(chǎn)生機械碰撞。為防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，在行程未端設(shè)置緩沖裝置。常見的緩沖裝置有節(jié)流口可調(diào)式、節(jié)流口變化式。主要包含;反拋物線式、階梯圓柱式、單圓柱式、環(huán)形縫隙式、圓錐臺式。這里采用環(huán)形縫隙式，如圖2-4。圖2-4 緩沖裝置2.6.5 液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)包括液壓缸的安裝結(jié)構(gòu)、液壓缸進出油口

32、的連接等。2.6.5.1 液壓缸的安裝形式根據(jù)安裝位置和工作要求不同可有長螺栓安裝、腳架安裝、法蘭安裝、軸銷和耳環(huán)安裝等2.6.5.2 液壓缸進、出油口形式及大小的確定液壓缸的進、出油口，可布置在端蓋或缸體上。對于活塞桿固定的液壓缸，進、出油口可設(shè)在活塞桿端部。如果液壓缸無專用的排氣裝置，進、出油口應(yīng)設(shè)在液壓缸的最高處，以便空氣能首先從液壓缸排出。進、出油口的形式一般選用螺孔或法蘭連接。如圖2-5。圖2-5 進、出油口2.7 對定位缸的設(shè)計 2.7.1 對缸筒厚度的選取及校核由D=100mm，取=10.5mm。在中、低壓液壓系統(tǒng)中，缸筒壁厚往往由結(jié)構(gòu)工藝要求決定，一般不要校核，在高壓系統(tǒng)中，須

33、按下列情況進行校核。當(dāng)10時為厚壁，應(yīng)按下式進行校核顯然選擇壁厚為10.5mm滿足強度要求。 2.7.2 對各個液壓零件的選取2.7.2.1 活塞的選取 活塞的寬度B=（0.60.8）D。上面已知D=100mm，所以取B=80mm。零件如圖2-6。圖 2-6 活塞2.7.2.2 活塞桿的選取 活塞桿直徑已選d=50mm。這里主要是對長度、結(jié)構(gòu)的確定，L=535mm。零件如圖2-7。圖2-7 活塞桿 2.7.2.3 缸筒的選取 缸筒的壁厚=10.5mm，根據(jù)行程及活塞的寬度等一些條件，最后算得缸筒的長度為306mm。零件如圖2-8所示。圖2-8 定位缸筒 2.7.2.4 缸蓋的選取缸蓋的尺寸主要

34、由密封裝置及導(dǎo)向環(huán)裝置以及強度來選取。零件圖如圖2-9所示。圖2-9 端蓋2.8 液壓缸的裝配圖 液壓缸裝配圖如圖2-10所示。圖2-10 液壓缸裝配圖 第三章 液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計根據(jù)其工藝流程及工作控制要求，本設(shè)計的液壓控制系統(tǒng)采用PLC為控制中心的控制系統(tǒng)，并且選用西門子S7-200系列的PLC可編程控制器。3.1主機電路圖工作時，當(dāng)插銷油缸上升插入車體后，定位缸才拔銷，然后步移缸通過兩個插銷缸將輸送小車向前移動一個小車的距離，隨之定位缸插銷插入小車定位孔里使小車定位。接著插銷缸拔銷，最后步移缸返回原位，等待下一個周期的步移動作。鑄型輸送機傳動示意圖見圖1-1。執(zhí)行元件周期動作順序圖見圖1

35、-3。主機電路圖如圖3-1所示。 圖3-1 電氣電路部分3.2 I/O設(shè)備及PLC的IO點的分配 IO點的分配如表3-1。表3-1 輸入、輸出分配輸入輸出I/O口動作I/O口動作I0.0按下啟動開關(guān)SB1Q0.03YA得電I0.1按下停止按鈕SB2Q0.14YA得電I0.3按下行程開關(guān)1、2SQQ0.21YA得電I0.4按下行程開關(guān)3SQQ0,.32YA得電I0.5按下行程開關(guān)4SQQ0.45YA得電I0.6按下行程開關(guān)5SQQ0,.5主液壓泵1啟動Q0.6輔助液壓泵2啟動PLC的IO點的分配如下圖3-2。圖3-2 輸入、輸出接線圖3.3控制程序設(shè)計 根據(jù)系統(tǒng)原理圖和電氣控制順序表該輸送機的控

36、制程序如下圖3-3。圖3-3 程序梯形圖結(jié) 論通過兩個月的學(xué)習(xí)和了解，終于完成了歩距1m的步移式輸送機液壓傳動與控制系統(tǒng)的設(shè)計。本次設(shè)計的液壓系統(tǒng)除使輸送機滿足其規(guī)定的工作程序，其液壓壓力、流量能精確，連續(xù)地按工藝要求進行變化之外，還具備良好的穩(wěn)定性、重復(fù)精度，工作可靠，噪音低，密封性好，易于安裝調(diào)整，維修保養(yǎng)，節(jié)能等特點。從使用維護上看，元件的自潤滑性好，易實現(xiàn)過載保護與保壓，安全可靠；元件易于實現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化。所有采用液壓技術(shù)的設(shè)備安全可靠性好。經(jīng)濟：液壓技術(shù)的可塑性和可變性很強，可以增加柔性生產(chǎn)的柔度，和容易對生產(chǎn)程序進行改變和調(diào)整，液壓元件相對說來制造成本也不高，適應(yīng)性比較強。對輸送機而言，目前普遍應(yīng)用的是PLC控制系統(tǒng)。然而隨著技術(shù)的進步，個性化、定制化產(chǎn)品需求的不斷增長，注塑機的控制要求越來越復(fù)雜，精度要求越來越高，PLC在軟、硬件技術(shù)方面遠遠領(lǐng)先于最初的順序控制階段。同時，在本次畢業(yè)設(shè)計中深深認識到自己的各個方面的不足之處，本著提高動手能力以及檢測四年所學(xué)知識的目的，我嚴格要求自己，每一環(huán)節(jié)都認真對待，定期向知道老師報告進展情況和請教不懂的地方，得以完成任務(wù)。在以后的工作中，我們必須進一步深化在實踐中去豐富理論，完善知識結(jié)構(gòu)。由于環(huán)境條件的影響，理論與實踐還是有一定的差距，這也要求我們在實踐中注意檢