钢管自动切断机床液压系统设计.doc

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1、武汉工程大学毕业设计（ 论 文）说明书论文题目 G10钢管自动切断机床液压系统设计 学 号 学生姓名 专业班级 指导教师 总评成绩 2011年 5 月 25 日武汉工程大学 毕业设计（论文）目 录目 录I摘 要IIAbstractIII第一章 绪 论11.1液压传动系统的背景11.2液压式切断方式的优点21.3液压传动的工作原理和组成21.4本文主要的设计任务3第二章 系统方案论证42.1设计参数42.2液压泵站的方案论证42.3液压执行元件的方案论证62.4液压控制部分的方案论证72.5电气控制部分的方案论证92.6拟定系统原理图11第三章 主要参数设计和元件选择153.1液压执行元件的设计

2、计算153.2系统性能系数的确定233.2.2确定管道尺寸243.3液压系统元件的选择25第四章 液压系统性能验算314.1系统压力损失验算314.2系统温升验算32第五章 液压装置的结构设计345.1液压泵站的类型及其组件的选择345.2液压装置的类型355.3油箱的结构设计355.4集成块的设计36总 结40致 谢41参考文献42摘 要 本论文主要阐述了钢管自动切断机床液压系统，根据设计参数，对一个具体功能的机床设计其液压系统，建立了液压系统原理图，实现的工作循环是：定位夹紧快进工进停留快退，分析了系统的特点和系统在各个动作循环中系统油液流动情况和元件的工作情况，根据设计要求确定了各元件的

3、型号，并且设计计算和校核了液压缸的尺寸，基本符合设计的理论要求。 本液压系统的设计，除了满足主机在动作和性能方面规定的要求外，还必须符合体积小、重量轻、成本低、效率高、结构简单、工作可靠、使用维修方便等一些公认的普遍设计原则。液压系统的设计主要是根据已知的条件来确定液压工作方案、液压流量、压力和液压泵及其它元件的设计。液压技术是机械设备中发展速度最快的技术之一，特别是与电子和计算机技术相结合，使得液压技术进入了一个全新的发展阶段。液压技术不仅在作为一种基本的传统形式上占有重要地位，而且以优良的静态、动态性能成为一种重要的控制手段，在我国国民经济中占有重要地位的制造业领域得以健康快速发展。综上所

4、述，设计者应树立正确的设计思想，努力掌握先进的科学文化知识，还要坚持理论联系实际，并在实践中不断总结和积累设计经验，不断地去学习和创新，才能较好地完成机械设计任务。关键字：自动切断机床；液压系统；液压缸；液压泵Abstract This paper mainly expounds the hydraulic system of automatic cutting machine tool steel, according to the design parameters of a specific functional machine tool , the machine designed i

5、ts hydraulic system and established the hydraulic system diagram, the realized work cycle is: positioning - clamping - fast forward - work into - stay - fast rewind , which analyzes the characteristics and the condition of system in each movement cycle of oil flow field and the working of component

6、system. Identifying various component models , designing calculation and checking the hydraulic cylinder size according to the design requirements. Which basic comply with the design theory requirements Besides contented with requirements of host in action and performance, This hydraulic system desi

7、gn, must comply with some accepted generally design principles.such as; small volume, light weight, low cost, high efficiency, simple structure, reliable operation, convenient usage and maintenance etc . According to the known condition hydraulic system is designed to determine the hydraulic pressur

8、e working scheme, hydraulic flow rate, pressure and hydraulic pump and other components design. Hydraulic technology is one of the fastest developing technologies of mechanical equipment , particularly connecting with electronic and computer technologies, it makes that hydraulic technology has enter

9、ed a new stage of development. Hydraulic technology is not only important as a kind of basic traditional form , but also becomes a kind of important controling means with good dynamic and static performance ,it plays an important role in promoting health rapid development of manufacturing sector in

10、Chinas national economy.To sum up, designers should establish correct design ideas and strive to master advanced knowledge of science and culture, but also insists connect the theory with practice, to achieve the duty cycle is:work fast forward feed situ return to stop,hyaraulic technology is mechan

11、ical equipment in the fastest growing technologies.Key word:modular machine tool ;hydraulic system ;pump hydraulic ;ylinder valve- 40 -第一章 绪 论1.1液压传动系统的背景1.1.1液压传动的发展与应用液压传动相对于机械传动来说，是一门发展较晚的技术。液压传动是更具17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新型的技术。自18世纪末英国制成世界上第一台水压力算起，液压传动技术只有二三百年的历史。直到20世纪30年代才较普遍地应用于起重机、机床及工程机

12、械。随着液压传动在各种机械复制运动的实现和控制所方面得到的广泛应用，目前液压行业已成为机械工业的重要组成部分。液压传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。在第二次世界大战期间，由于战争需要，出现了由响应迅速、精度高的液压控制机构所装备的各种军事武器。第二次世界大战结束后，战后液压技术迅速转向民用工业，液压技术不断应用于各种自动机及自动生产线，从而使它在机械制造、工程机械、农业机械、汽车制造等行业得到推广应用。20世纪60年代以来，液压技术随着原子能、空间技术、计算机技术的发展而迅速发展，并渗透到各个工业领域中。液压技术开始向高速、高压、大功率、高效率、低噪声、经久耐用、高度集成

13、化的方向发展。同时，新型液压元件和液压系统的计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助测试(CAT)、计算机直接控制(CDC)、机电一体化技术、可靠性技术等方面也是当前液压传动及控制技术发展和研究的方向。我国的液压工业开始于20世纪50年代，最初只应用于机床和锻压设备上，后来又用于拖拉机和工程机械。现在，我国的液压元件随着从国外引进一些液压元件、生产技术以及进行自行设计，现已形成了系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。尽管如此，我国的液压元件与国外先进的同类产品相比，在性能上，在种类上、在规格上仍存在着较大的差距。我国已瞄准世界发展主流的液压元件系列型谱，有计划地引进、消化、吸收国外最先进的液压

14、技术和产品，大力开展产品国产化工作。我国的液压技术在21世纪必将获得更快的发展。1.1.2切断设备发展状况钢管自动切断机床是钢管加工必不可少的设备之一。切断技术是现在广泛应用的加工方法之一，应用于汽车工业、农业机械、矿山机械、家用电器、电子仪表、国防工业等部门，在国民经济建设的各个领域发挥了重要的作用。而切断设备是完成切断的先决条件，现在切断方法有液压切断机床、电火花切断机床、机械切断机床，其中尤以液压切断机床广受欢迎，具有重量轻、耗能小、效率高、精度高等特点。1.2液压式切断方式的优点切割机的原理是当钢管进入机器承料器时，向前出动定尺信号，该信号出发，液压装置进行运动，带动活塞杆头部的切刀向

15、下运动，这样就可以切断钢管。虽然液压切割机的出现晚于机械式的切割装置，但是其优越性十分明显，其优势大致如下：1）液压的可调控性使液压作用可以产生很大的冲击力，这样在对钢管进行剪切是可以适应各种钢管 强度，这样可以提高剪切的效率。2）由于传动系统主要是液压系统，液压系统本身的特性是噪音小，而且由于减少了纯粹的机械传动过程，简化了设备结构，减小了部件的磨损，提高了寿命。3）由于液压系统的压力可控性，使得切割机实现了一机多用的实际操作功能，可以进行多种加工工作，如弯折、穿孔等。4）提高了工作的可靠性。设备中减少了各种离合装置，使得机器不会因为离合问题而产生连切。同时使得设备很容易实现自动化，引入控制

16、系统实现定尺剪切，并可以保证质量。5）随着技术的进步，超高压小电流的液压技术应用到切割机上，使得设备的体积和重量大大减轻，设备更容易携带。1.3液压传动的工作原理和组成 液压传动的基本原理是在密闭的容器内，利用有压力的油液作为工作的介质来实现能量转换和传递动力的。其中的液体称为工作介质，一般为矿物油，它的作用和机械传动的皮带、链条和齿轮等传动元件相似。 在液压传动中，液压缸就是一个最简单而又比较完整的液压传动系统，分析它的工作过程，可以清楚地了解液压传动系统的基本原理。液压系统的组成：液压系统主要由动力元件（油泵），执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质五部分组成。

17、1）动力元件。其作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。2）执行元件。其作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动。3）控制元件。控制元件(即各种液压阀)在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能的不同，液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为益流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和

18、比例控制阀。4）辅助元件。包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、快换接头、高压球阀、胶管总成、测压接头、压力表、油位油温计等。5）工作介质。是指各类液压传动中的液压油和乳化液，它经过油泵和液压机实现能量转换。1.4本文主要的设计任务 本文主要的设计任务是设计钢管自动切断机床液压系统，包括机床的液压系统的设计方案论证，并对液压传动系统的设计计算，确定标准零部件的型号、规格及数量，完成设计图纸的绘制和编写技术资料，通过对系统的设计和论证，最终达到设计任务书中对液压工作台循环动作的要求，即实现机床对钢管的自动切断。钢管自动切断机床的主要动作循环为：定位夹紧快进1工进2工进停留快退松夹停止。第二章

19、系统方案论证2.1设计参数 设计钢管自动切断机床带有工作液压定位和夹紧装置。要求实现的动作循环为：定位夹紧快进1工进2工进停留快退松夹停止。主要参数为：切断钢管最大直径100mm，最大切削负载4000N，运动部件总质量100N，快进行程100mm，最快行程速度50mm/s，工进行程100mm，工进速度2.0mm/s，夹紧力100N，工作台采用水台导轨。2.2液压泵站的方案论证2.1.1液压泵液压泵站一般由液压泵、集成块和阀组合、邮箱以及一些液压辅助元件（过滤器、温控元件、热交换器、储能器、压力表及管件等）组成。其工作原理：电机带动油泵旋转，油泵从邮箱中吸油，将机械能转化为液压油的压力能，液压油

20、通过集成块（或阀组合）被液压阀实现了方向、压力、流量调节后，经外接管路传输到液压机械的油缸或马达中，实现液压机械的方向的变换，速度的快慢，推动各种液压机械的做功。在液压传动系统中，液压泵是将动力机械传输的机械能转换成流动液体压力能的能量转换装置，属动力元件，其功用是给液压系统提供足够的压力油以驱动系统工作。它的工作原理都是依靠液压泵密封工作腔容积大小交替变换来实现的。液压泵的主要技术参数包括：压了、排量、流量、转速、功率、效率等。液压泵的种类很多。按泵的排量是否可调可分为定量泵和变量泵两种，按排油方式可分为单向泵和双向泵，按内含泵数量可分为单泵式和双联泵及多联泵，按剂子的结构可分为齿轮泵、叶片

21、泵和柱塞泵，其中齿轮泵又可分为外齿合式和内齿合式，叶片泵可分为单作用式和双作用式，柱塞泵可分为轴向式和径向式。单作用叶片泵的工作原理是叶片靠离心力和根部油的压力作用伸出紧贴在定子内表面上。两两叶片之间的转子的外圆柱面，定子内圆柱面及前、后配流盘构成了与叶片数相等的密封空间。由于转子和东子不同心，有偏心距e，随着转子带动叶片旋转，每个密封腔内的容积都在发生变化，转子逆时针旋转，左半部分每个密封腔内的容积都在增大，产生真空，吸进油液，而右半部分每个密封腔都在逐渐减小，排除油液。双作用液压泵的工作原理与单作用叶片泵的工作原理基本一样，不同之处只是双作用叶片泵中转子旋转一周时，有两次吸油和两次抽油过程

22、。同时，转子和定子的中心轴线重合，转子外表面为圆柱面，定子内表面近似椭圆形，由两段长径圆弧，两段短径圆弧和四段过渡曲线组成。考虑到该机床在工作进给时负载较大、速度较低，而在快进、快退时负载较小，速度较高。从节省能量，减少发热考虑，泵源系统宜选用双泵供油或变量泵供油。现采用带压力反馈的限压式变量叶片泵，采用这种限压式叶片泵时，系统的最高压力由泵调节，其值为泵出于无流量输出时的压力值。2.2.2液压辅助元件液压辅助元件有滤油器、蓄能器、管件、密封件、油箱和热交换器等。液压辅助元件和液压元件一样，都是液压系统中不可缺少的组成部分。它们对系统的性能、效率、温升、噪声和寿命的影响不亚于液压元件本身。为了

23、保持油液清洁，一方面应尽可能防止或减少油液污染，另一方面把已污染的油液净化，在液压系统中一般采用过滤器来滤去外部混入或系统工作中内部产生在液压油中的固体杂质，保持液压油的清洁，延长液压元件使用寿命，保证液压系统的工作可靠性，因而在本次毕业设计中需要采用过滤器。储能器是储存和释放液体压力能的装置。它储存高压油，在需要的场合和时间使用。在液压系统中，储能器和主要用途：（1）作为辅助动力源，短期大量供油。（2）维持系统压力。（3）吸收冲击压力和脉动压力。由于本系统采用的油泵能够保证工作循环中对压力的要求，所以暂不采用储能器。液压系统在适宜的工作温度下保持热平衡，不仅是系统所必须的，而且有利于减小机械

24、设备的热变形，提高工作精度。为了使油温控制在最佳范围内，通常使用冷却器冷却，使用加热器预热。因而是否采用热交换器，要等对系统热平衡计算完毕后以及系统升温情况而定。2.2.3油箱油箱在液压系统中的主要功用是：1）储存供油系统循环所需的油液。2）散发系统工作时所产生的热量。3）释放出混在油液中的气体。4）为系统中的元件的安装作准备。液压系统中油箱有整体式油箱、分离式油箱、分开式油箱、闭式油箱、上置式油箱、下置式油箱、旁置式油箱等之分。整体式油箱是采用主机的内腔作为油箱，结构紧凑、易于回收漏油，但维修不便，散热条件不好，且会使主机产生热变形。分离式油箱单独设置，与主机分开，减少了油箱发热和液压源的震

25、动对主机工作精度的影响，应用较为广泛。所谓开式油箱是油箱液面和大气相通的油箱应用最广。而闭式油箱则是油箱液面和大气隔绝。这种油箱的特点在于泵的吸油条件较好，但系统的回油管、泄油管要承受背压。油箱还须配置安全阀。电接点压力表等以稳定充气压力，所以它只在特殊场合下使用。根据设计要求，本次设计采用的是分离式的开式上置式油箱。2.3液压执行元件的方案论证 将液压介质的压力能转换成机械能的能量转换装置叫做液压执行元件。它依靠压力油液驱动与其外伸杆或轴相连的工作机构运动而做功。按输出运动形式的不同，液压执行元件有液压缸、液压马达和摆动液压马达三类。液压缸是将液体的压力能转换成机械能的执行元件，液压缸一般用

26、于实现直线往复运动和摆动运动等。由于它的结构简单，工作可靠，因而在很多液压传动机构中得到广泛的应用。由于本系统中的液压缸是用作推动钢管自动切断机床工作台，实现的是直线往复运动，所以本次设计采用液压缸。液压缸的种类繁多。按作用方式可分为单作用和双作用液压缸。液压缸只有一个工作油口，在压力油的作用下，活塞杆或者柱塞伸出，返回行程靠重力或弹簧力等实现，双作用液压缸有两个工作油口，活塞的往复运动都是在压力油的作用下实现的。按结构形式液压缸又可分为柱塞式液压缸、活塞式液压缸、伸缩套筒式液压缸、组合式液压缸等，其中组合式液压缸有串联式、增压式、多位式、齿条传动活塞液压缸，齿条传动柱塞液压缸。活塞式液压缸有

27、缸体固定和活塞杆固定两种形式，本系统采用缸体固定的形式。活塞式液压缸主要有缸筒、缸盖、活塞、活塞杆、密封件等零件组成。活塞式液压缸有双活塞杆式和单活塞杆式，活塞杆有实心的也有空心的。由于机床工作台液压系统狮子工作台的单侧进行推动作用的，所以采用单作用式的活塞杆。单杆活塞液压缸结构简单，应用相当广泛。由于两个工作腔的活塞有效作用面积不相同，其连接方式具有三种，分别是无杆腔进油、有杆腔进油和差动连接。由于差动连接时，双向输出力和速度不同，单杆活塞液压缸特别适合满速重载前进和快退轻载退回的工作机构，如果要求在快速退回的速度与快进速度相同，可将单杆差动连接，也可采用回路调压、调流的方式实现运动速度的调

28、整。由于本系统中的液压缸需要在换向阀及其它阀类的控制下完成往复运动，即液压缸的伸出行程和返回行程都是在压力油的作用下完成的，所以系统采用的液压缸是双作用活塞式，这样才能保证工作循环中快进、工进和快退的动作的有效实现。综合考虑，机床工作台液压系统采用的执行元件采用直线往复双作用单活塞式液压缸。2.4液压控制部分的方案论证液压系统中的控制元件是指各类液压控制阀，其功用是通过调节液压系统中油液的流向、压力和流量，使执行元件及其驱动的工作机构获得所需的运动方向、推力及运动速度，满足不同的动作要求。液压阀性能的优劣、工作是否可靠对整个液压系统能否正常工作产生直接影响。液压阀按用途可分为压力阀（溢流阀、减

29、压阀、顺序阀、平衡阀）、流量阀（节流阀、调速阀、同步阀）、方向阀（单向阀、换向阀）；按阀的管路连接方式分为螺纹连接、板式连接、法兰连接；按压力级别分为中低压系列、高中压系列、高压系列；按操纵方法可以分为手动式、机动式、电动式、液压式和电液动式。液压阀的工作原理是利用阀芯在阀体内的相对运动来改变发出口的通断面积，从而控制压力、流量和方向。本系统设置溢流阀和减压阀来维持系统的工作压力，保护系统的安全运行，以带有压力和温度补偿的双串联的调速阀和电磁阀的并联回路和单向调速阀进行调速控制，从而实现进给缸在工作过程中不同阶段对进给速度的要求。2.4.1方向控制阀 方向控制阀是用来使液压系统中的油路通断或改

30、变油液的流动方向，从而控制液压执行元件的启动或停止，改变其运动方向的阀类，如单向阀、换向阀等。 单向阀有普通单向阀和液控单向阀两类。普通单向阀的作用是使油液只能沿一个方向流动，不许它反向倒流。液控单向阀具有良好的单向密封性能，常用于执行元件需要较长时间保压、锁紧等情况，也用于防止立式液压缸停止是自动下滑及速度换接等回路中。 换向阀是利用阀芯和阀体见相对位置的不同来变换阀体上各主油路的通断关系，实现各油路连通、切断、或改变液流方向的阀类。按照结构形式，换向阀可以分为滑阀式、转阀式、球阀式和锥阀式。按照操作方式，换向阀可分为手动、机动、电磁控制、液动、电液动、气动。按照工作位置和控制的通道数，换向

31、阀可分为二位二通、二二位三通、二位四通、三位四通等。 本系统以三位四通和二位三通换向阀实现进给油缸往复运动的方向转换控制，以普通单向阀来起到防止回路中特定部位液体反向流动的作用。用三位四通电磁阀来控制夹紧、松动换向动作时，为了避免工作时突然失电而松开，应采用失电夹紧方式，考虑到夹紧时间可调节和当进油路压力瞬时下降时仍能保持夹紧力，所以接入节流阀调速和单向阀保压。2.4.2流量控制阀 流量控制阀是通过改变阀口通流面积的大小或通道长短来改变局部阻力，从而实现对流量的控制。流量控制阀包括节流阀、调速阀、旁通调速阀和分流集流阀等。 调速阀是进行了压力补偿的节流阀，它是单向阀与节流阀串联而成的复合阀。它

32、的优点是流量稳定性好，但是由于液流经过调速阀时，多经过一个液阻，压力损失比较大，常用于负载变化大而对速度控制精度高不高的定量泵供油节流调速液压系统。采用两个调速阀串联的流量控制回路的好处是调速范围大，调速过程简单，且调速阀可实现电气化启动与停止的控制，回路还起到单向截止的作用。调速时只要依次控制单个或两个调速阀的开启和闭合就可以控制流经回路油液的流量，进而起到对执行元件运行速度的调节和控制，达到设计任务书中关于循环过程中快进、工进行程中对于速度的要求。 本系统中的流量控制由两个串联带有温度和压力补偿的调速阀控制。2.4.3压力控制阀 压力控制阀是用来调节和控制液压系统中油液压力的阀类。按照其功

33、能和用途可分为溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等，它们的共同特点是利用作用于阀芯上的液压作用力和弹簧力相平衡的原理进行工作。减压阀是通过调节，将进口压力减至某一需要的出口压力，并依靠介质本身的能量，使出口压力自动保持稳定的阀门。从流体力学的观点看，减压阀是一个局部阻力可以变化的节流元件，即通过改变节流面积，使流速及流体的动能改变，造成不同的压力损失，从而达到减压的目的。然后依靠控制与调节系统的调节，使阀后压力的波动与弹簧力相平衡，使阀后压力在一定的误差范围内保持恒定。溢流阀是维持阀进口压力近于恒定，系统中多余的流体通过该阀回流的压力控制阀。主要用途有两种：一是你过来报纸系统或回路的压力恒定；

34、二是在系统中作安全阀。此外，溢流阀还可作背压阀、卸荷阀、制动阀、平衡阀、限速阀等使用。在本系统中采用溢流阀来对系统起过载保护作用，在夹紧油路中采用减压阀来得到恒定压力。2.5电气控制部分的方案论证电气控制装置是实现液压工作控制的重要部分，是液压系统设计中不可缺少的重要环节。本系统采用PLC控制，控制电路得到很大的简化。控制电路设计主要依据系统工作循环各节拍或不同工作状态下的电磁铁动作顺序。液压系统的电气控制回路的控制回路包括电动机驱动回路，主液压控制回路和辅助液压回路的控制电路。电机在系统中的工作时间很长，不经常启动，可设置简单的启动停止开关控制，主液控回路的控制则主要由PLC完成。电器控制柜

35、的内部用来安放各类继电器、接触器或PLC等电气元件和外露各种控制按钮及信号指示灯及其标牌。电器控制柜不仅造型美观，而且外露按钮及信号灯排列整齐，方便操作与维护。2.5.1继电器控制压力继电器是利用液体的压力来启闭电气触点的液压电气转换元件。通常由压力位移转换部分和微动开关两部分组成，当系统压力达到压力继电器的调定值时，发出电信号，使电气元件（如电磁铁、电机、时间继电器、电磁离合器等）动作，使油路卸压、换向，执行元件实现顺序动作，或关闭电动机使系统停止工作，起安全保护作用等。压力继电器有柱塞式、膜片式、弹簧管式和波纹管式四种结构形式，采用最广泛的弹簧管式和柱塞式。 本次系统设计采用柱塞式压力继电

36、器。2.5.2 PLC控制由于系统采用了PLC控制，可以适应技术条件 变更，而且能够使电控装置小型化，PLC控制程序的编写可根据系统循环动作各个阶段继电器的断开情况来设定。PLC可编程控制器是微机技术与继电器技术相结合的产物，是在顺序控制阀和微机控制阀的基础上发展起来的新型控制器，是一种以微机处理器为核心，用作数字控制的专用计算机，它主要有电源，中央处理单元cpu、存储器、输入输出接口电路、功能模块、通讯模块组成。其工作原理如下： 当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的

37、扫描速度重复执行上述三个阶段。 (一) 输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 (二) 用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下

38、的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。 即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。 在程序执行的过程中如果使用立即I

39、/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。 (三) 输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。 综上所述，该系统基本回路方案论证结果如下：1）供油方式：考虑到该机床在_丁作进给时负载较大，速度较低。而在快进、快退时负载较小，速度较高。从节省能量、减少发热考虑，泵源系统宜选用双泵供油或变量泵供油。现采用带压力反馈的限压式变量

40、叶片泵，采用这种限压式叶片泵时，系统的最高压力由泵调节，其值为泵处于无流量输出时的压力值。2）调速方式的选择：根据机床工作时对低速性能和速度负载特性都有一定的要求，决定采用限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速。容积节流调速回路采用压力补偿型变量泵供油，用流量控制阀调节进入或流出液压缸的流量来调节其运动速度，并使变量泵的输油量自动地与液压缸所需流量相适应。这种调速回路没有溢流损失、效率较高、发热小和速度刚性好的特点，并且调速阀装在回油路上，具有承受负切削力的能力。3）速度换接方式：该系统采用电磁阀的快慢速换接回路，它的特点是结构简单、调节行程比较方便，阀的安装也比较容易，但速度换接的平稳性差。

41、若要提高系统的换接平稳性，则可以改用行程阀切换的速度换接回路。此外液压系统的快进、工进和快退可以采用快速运动回路中的液压缸差动连接回路来实现。4）夹紧回路的选择：用三位四通电磁阀来控制夹紧、松动换向动作时，为了避免工作时突然失电而松开，应采用失电夹紧方式。考虑到夹紧时间可调节和当进油路压力瞬时下降时仍能保持夹紧力，所以接入节流阀调速和单向阀保压。在该回路中还装有减压阀，用来调节夹紧力的大小和保持夹紧力的稳定。2.6拟定系统原理图在选定上述基本原件和回路后，配上其他辅助回路，为简化系统，去掉重复的元件，是作用相近的回路合并，为确保系统的安全，必要时增设安全回路，保证设备和操作人员的安全，为了便于

42、系统的安全、维修、检查、管理，在回路上要适当装设一些截留阀或测试点。这样拟定一个完整的液压系统，原理如下图所示：1.滤油器 2.变量液压泵 3、17单向阀 4.溢流阀 5、17压力表6、16三位四通换向阀 7.单向调速阀 8.调速阀 9.二位三通换向阀10、13压力继电器 11机床动力滑台 12工作缸 14夹紧缸15单向节流阀 19顺序阀图2.1 G10钢管自动切断机床液压系统原理图2.6.1系统分析该系统可实现“夹紧快进I工进II工进快退原位停止松开”的工作循环。其工作循环如表2.1所示，系统在各个动作循环中油液的流向如下所示。1）夹紧工件按下启动按钮，使电磁铁换向阀的16的开关5YA通电，

43、溢流阀4关闭，减压阀19打开，安装并定位工件。当工件定好位之后，发出信号使电磁铁换向阀的16的开关5YA断电夹紧工件，此时油路为：进油路：变量液压泵2单向阀3顺序阀19单向阀l换向阀16(右位)一单向节流阀15夹紧缸14(下腔)回油路：夹紧缸14(上腔)油箱(2)进给缸快进当工件夹紧后油压升高，压力继电器13发出信号使换向阀6中的1YA通电，换向阀6的左位开始工作，溢流阀4关闭，油液到达油缸，油缸达到一定压力，压力继电器10发出信号使换向阀9中的3YA通电，油路打开。由于快进是滑台负载较小，系统工作压力不高，因而变量液压泵2输入最大流量，减压阀19关闭，此时进给缸作差动连接。此时油路如下：进油

44、路：变量液压泵2单向阀3换向阀6(左位) 工作缸12(左腔)回油路：工作缸12(右腔)换向阀9(左位)单向调速阀7工作缸12(左腔)(3) I工进当滑台快进到指定位置时，压力继电器13发信号使调速阀8中的6YA断电通右位，回油路液压油从调速阀6YA的右位、调速阀7中通过，此时调速阀7起节流调速作用，使工作台的运动速度达到I工进的速度。同时由于调速阀7接入系统，溢流阀4打开，减压阀19关闭，变量液压泵2自动减小其输出量，以与调速阀7的流量相适应。此时油路为：进油路：变量液压泵2单向阀3换向阀6(左位)工作缸12(左腔)回油路：工作缸12(右腔)换向阀9(左位)调速阀6YA（右位）单向调速阀7油箱

45、II工进 当第一次工进到位时，工作台达到一定位置，此时压力继电器13发信号使调速阀8中的6YA通电通左位，此时出现油路截断，回油路液压油从调速阀7、8中通过，此时调速阀7、8起节流调速作用，使工作台的运动速度降低至II工进的速度，由于调速阀7、8同时接入系统，使系统的压力进一步升高，溢流阀4仍然打开，减压阀19仍然关闭，变量泵2进一步减小其输出流量。此时的油路为：进油路：变量液压泵2单向阀3换向阀6(左位)工作缸12(左腔)回油路：工作缸12(右腔)换向阀9(左位) 调速阀8单向调速阀7油箱(4)进给腔快退当第二次工进到位时，按下返回按钮，发出信号使换向阀6中的2YA通电打开，此时油泵输出的压

46、力油回路连接换向阀6中的右位，调速阀8出于闭合状态，此时的油路为：进油路：变量液压泵2单向阀3换向阀6(右位)单向调速阀7换向阀9(左位)液压缸12(右腔)回油路：工作缸12(左腔)换向阀6(右位)油箱 此时工作台快速退回，液压油从调速阀中的单向阀通过，调速阀并不起节流调速的作用，相当于直接进给缸右腔，推动工作台左移，而进给缸左缸的液压油也直接流回油箱。(5) 原位停止工作台快速退回之后，压力继电器10发出信号使换向阀6断电，此时多余的液压油直接经过换向阀中路进入油箱，达到卸荷液压油的目的。其油路为：卸荷油路：变量液压泵2单向阀3换向阀6(中位)油箱(6)松开工件当进给缸退回原位时，压力继电器13发出信号使电磁换向阀16中的4YA通电，放松被夹紧的工件。此时，油路接通，液压油经单向阀3、减压阀19、单向阀17、换向阀16(左位)进入夹紧缸上缸，推动活塞杆向下移动，进而让夹紧缸中的液压油经单向节流阀15、换向阀16(左位)流进油箱，系统恢复到原始状态。此时的油路为：进油路：变量液压泵1单向阀3减压阀19单向阀17换向阀16(左位)夹紧缸14(有杆腔)回油路：夹紧缸14(下腔)单向节流阀15换向阀16(左位)油箱表2-1 液压系统的动作循环动作名称信号来源电磁铁工作情况液