1、山东科技大学学士学位论文 I 摘 要 本毕业设计的课题来源于 现场工程实际 ，主要任务是 在现场实习调研的基础上拟定出整个疏煤系统的设计方案，设计出液压系统、电控系统及各组成部分，并选择液压元件及电控元件，最终完成整个系统的设计。 本文 设计的液压疏煤系统主要包括两大部分：液压系统和电控系统。其中液压部分是由液压系统控制十个液压缸伸缩，液压缸带动埋在煤中的蒺藜棍运动，进而实现煤仓的疏煤。电控部分采用 PLC 可编程控制器控制：对电动机的启闭、加热器的开关、电磁换向阀的换向、液压系统的卸荷等实现了手动与自动控制。 本设计包括液压缸设计和电控系统设计两 个专题部分。设计的液压缸采用活塞缸 连杆传动
2、方案；活塞采用组合式活塞；前端盖为法兰联接；后端盖采用焊接结构；活塞与连杆用螺母固定。设计中对缸筒，活塞杆，端盖等重要零件进行了结构分析和力学计算。 设计的电控系统，采用 PLC 可编程控制器作为主要控制元件，压力继电器作为 PLC 的一个输入端。这样系统可以根据现场实际的需要来控制液压缸的伸缩，即实现了每个液压缸均可独立自动连续运行，又实现每两个液压缸自动连续运行和手动控制。 此外，还对系统中的各类液压元件和电控元件进行了选择，选出合适的型号，并对电控操作台作了初步设 计。 关键词 ： 疏煤系统 ； 液压缸 ； 电控系统 . 山东科技大学学士学位论文 II Abstract The desi
3、gn of the graduate engineering topics from the scene, the main task is to research internship at the scene on the basis of drawing up the dredging of coal system design, design a hydraulic system, electronic control systems and components and hydraulic choice components and electronic control compon
4、ents, the final completion of the entire system design. In this paper, the design of the hydraulic dredging coal system, including the two main parts: the hydraulic system and electronic control system. Which is part of the hydraulic control system of hydraulic telescopic eight hydraulic cylinders,
5、hydraulic cylinders buried in the coal driven in a few words stick movement, leading to the reduced coal bunker coal. Electronic parts used PLC control: on the hoist motor, heater switch, the change to the electromagnetic valve, the hydraulic system of unloading, and so achieve the manual and automa
6、tic control. In this paper, the design of the hydraulic cylinders and electric control system of this design is part of the topic. In this paper, the design of a hydraulic cylinder piston-cylinder - link transmission programmer; Detroit Pistons used modular; front cover for the flange connection; co
7、ver after a welded structure; Pistons and the fixed link with nuts. The design of the cylinder, piston rod, cover, and other important parts of the structure and mechanical calculations. In this paper, the design of the electric control system, using todays more advanced PLC programmable logic contr
8、oller as the main control devices, pressure relay as a PLC input. This system can transform the hydraulic oil-hydraulic cylinders to control the expansion, not only to achieve the 山东科技大学学士学位论文 III independence of each cylinder can be automatically continuous operation, but also to achieve every two
9、hydraulic cylinder automatic and manual control of continuous operation. In addition, the system in all types of hydraulic components and electronic control components of the relevant terms, elect a suitable model, and electronic control console made a preliminary design. Key words: reduced coal sys
10、tem; hydraulic cylinder; electronic control system. 山东科技大学学士学位论文 IV 目 录 摘 要 .I Abstract . II 绪 论 . 1 1.设计资料及要求 . 2 1.1 工作原理 .2 1.2 要求及资料 .3 1.2.1 系 统设计技术参数 .3 1.2.2 系统的其他要求 .3 1.2.3 总体规则 .4 2.液压缸的设计 . 7 2.1 液压缸主要结构件的设计 .7 2.1.1 液压缸的设计步骤和设计原则 .7 2.1.2 缸筒的设计 .8 2.1.3 活塞的结构和选材 .13 2.1.4 活塞杆的设计 .14 2.1.
11、5 缸盖的设计 .18 2.2 其它结构的设计 .20 2.2.1 导向套 .20 2.2.2 确定密封装置 .21 2.2.3 排气装置 .22 2.2.4 缓冲装置 .23 2.2.5 防尘装置 .23 3.液压元件的选型 . 24 3.1 主要液压元件的选型 .24 3.1.1 液压泵的选择 .24 3.1.2 确定工作循环系统各参数 .30 3.1.3 换向阀的选择 .36 3.1.4 单向阀的选择 .37 山东科技大学学士学位论文 V 3.1.5 溢流阀的选择 .37 3.1.6 滤油器的选择 .38 3.1.7 压力表开关的选择 .40 3.1.8 压力继电器的选择 .40 3.1
12、.9 电动机的选择 .41 3.2 其它辅助元件的选择 .43 3.2.1 油箱的选择 .43 3.2.2 油 管的选择 .44 3.2.3 管接头的选择 .45 3.2.4 加热器的选择 .46 3.3 验算系统性能 .49 4. 电控系统 . 53 4.1 PLC 程序的编写 .53 4.1.1 液压缸控制程序 .53 4.1.2 电动机控制程序 .59 4.2 电控元件的选择 .59 4.2.1 熔断器的选择 .59 4.2.2 接触器的选择 .60 4.2.3 控制继电器的选择 .61 4.2.4 控制按钮的选择 .61 4.2.5 PLC 可编程控制器的选用 .62 4.2.6 电控
13、系统图 .63 4.2.7 电控操作台 .64 5. 液压传动系统的安装 和使用及维护 . 66 5.1 液压系统安装 .66 5.1.1 液压元件的安装总要求 .66 5.1.2 管路的安装与清洗 .66 5.2 液压系统的使用 .67 5.2.1 试压 .67 5.2.2 调整和试运转 .67 5.3 液压系统的维护 .68 6. 小 结 . 69 山东科技大学学士学位论文 VI 7. 技术经济分析 . 70 参考文献 . 72 致 谢 . 73 附录一 . 74 附录二 . 80 山东科技大学学士学位论文 1 绪 论 目前在电厂、矿山煤仓中发生过积煤大面积突然冒落而导致人员伤亡的事故。究
14、其原因，一方面在于环境的不安因素、人的不安全行为、管理上的漏洞，另一方面是设施不健全。因此从设施上确保安全，应采用机械疏松煤仓中的积煤减少事故发生已成为急待解决的问题，而液压自动疏煤系统该系统的出现使这一问题的解决成为可能，对此加以分析、研究具有重大意义。 本设计主要包括两大部分：液压系统和电控系统。其中液压部分是由液压系统控制十个液压缸伸缩，液压缸带动埋在煤中的蒺藜棍运动，进而实现煤仓的疏煤。电控部分采用当 今比较先进的 PLC 可编程控制器控制：对电动机的启闭、加热器的开关、电磁换向阀的换向、液压系统的卸荷等实现了手动与自动控制。 液压疏煤系统解决了积煤自动疏松问题，是电厂及矿山生产安全得
15、到了提高，在以人为本的概念必将得到广泛应用。 山东科技大学学士学位论文 2 1.设计资料及要求 1.1 工作原理 本系统可分为自动运行和手动控制运行。当自动运行时工作原理如下： 当 1 号液压缸单独工作时，人工启动一号缸启动按钮 SB1 向 PLC 发出启动控制指令 X1。此时如果压力继电器提供给 PLC 的信号 X11 为高电平（即液压泵启动系统压力超过压力继电 器调定压力），则 PLC 控制输出线圈 Y1通电从而控制一号缸的三位四通电磁换向阀左侧电磁换向阀 1 通电，液压油液经换向阀进入液压缸有杆腔，千斤顶缩回。当缩至终点时压力升高，当压力超过压力继电器预调定压力时，继电器向 PLC 的输
16、出信号 X9变为高电平。 PLC接收到信号 X11 的上升沿便控制一号缸换向阀的左侧电磁换向阀 1 断电，右侧电磁换向阀 2 通电，液压油进入无杆腔，千斤顶伸出。伸至终点后，压力继电器又发出高电平信号 X11 给 PLC， PLC 控制电磁换向阀 2 断电，电磁阀 1通电液压缸又自动回缩。这样通过 PLC 控制，一号液压缸就能自 动运行。同理，当 210 号液压缸单独作用时，控制过程与 1 号液压缸控制过程类似。 当 1 号、 2 号液压缸共同作用时，人工同时启动 1 号 2 号缸启动按钮 SB1、SB2，同时向 PLC 发出启动指令 X1、 X2，则 PLC 同时控制电磁换向阀 1、 3 同
17、时通电，液压油同时进入 1 号、 2 号液压缸有杆腔。 1 号、 2 号液压缸同时缩回，缩至终点是压力升高，压力继电器向 PLC 发出信号 X11， PLC 控制电磁换向阀 1、 3 同时断电，电磁阀 2、 4 通电液压油进入无杆腔， 1 号、 2 号千斤顶同时伸出，伸至终点时，压力升高，压力继电器再向 PLC 发出信号 X11， PLC控制电磁换向阀 2、 4 断电，电磁阀 1、 3通电， 1、 2 号液压缸又自动回缩。这样在 PLC 的控制下 1、 2号两缸就能同时伸缩自动运行。同理，当 3 号、 4号、 5 号、 6 号、 7 号、 8 号、 9号、 10号液压缸分别两两同时作用时，其控
18、山东科技大学学士学位论文 3 制过程与 1 号、 2 号液压缸共同作用时的控制过程类似。当人工启动泻荷按钮 SB0 时， PLC 就接到泻荷指令 X0，于是控制泻荷电磁阀 YA0 接通，泻荷回路打开就实现系统泻荷。由于泻荷回路只受 X0 控制，所以系统可以随时实现泻荷，即急停。 1.2 要求及资料 1.2.1 系统设计技术参数 系统设计技术参数见表 1.1 表 1.1 系统参数 参数名称 代号 数值 拉力 /N Fe 5102 推力 /N Ft 5103 缸体行程 /mm S 800 伸出时间 /min t1 0.5 缩回时间 /min t2 0.5 缸体内径 /mm D 160 1.2.2
19、系统的其他要求 （ 1）液压缸的伸出、回缩速度不能太快 （ 2）各元件的动作要平稳、安全、可靠 山东科技大学学士学位论文 4 1.2.3 总体规则 （ 1）确定液压执行元件 根据系统要求，液压执行可采用如下方案，其优缺点如下表（见 表 1.2）。 根据上表中的优缺点比较，最终选择 第 二种方案为液压执行元件，即为活塞缸 连杆传动。 （ 2）明确载荷 明确工艺循环作用与执行元件的载荷，如表 1.2 所列各项技术参数中当液压缸缩回时，液压缸有最大拉力 NFe 5102 ,当液压缸外伸时，液压缸有最大推力 NF 5t 103 。 常用方法 优点 缺点 复合增速缸 1.整体结构紧凑，构件少 2.无需动梁闭合量调节机构 1.结构复杂，制造难度大 2.要设计充液阀，泵的流量大，系统复杂 3 速度低效率低 活塞缸 连杆传动 1.在行程的近末端将液压缸的出力放大缸径可以很小 2.空行程速度高效率高 3 泵的流量小，液压系统 1.结构复杂，制造难度大 2.要设计充液阀，泵的流量大，系统复杂 3 速度低效率低 不等径双出杆活塞缸一个 装于螺杆后端直接推动螺杆，结构紧凑 影响螺杆旋转机构的布置，结构复杂，体积大 等径双出杆活塞缸两个 活塞杆置于螺杆两端，同时作为注射座的承重、导向件，免用导轨 活塞杆粗、长、费材料，操作位置对操作稍有影响 表 1.2 液压缸方案
