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新型连杆裂解机床电气控制

期刊目录网机电一体化论文发表2019-12-02 09:26关注(1)

  针对传统连杆裂解机床工序较多且裂解质量差,提出新型连杆裂解机床电气控制系统设计方案,新型连杆裂解机床主要由胀断部件和背压夹紧部件组成,采用FX2N-2DA模拟量输出模块对电液比例阀进行控制,采用PLC顺序控制程序进行控制,通过应用试验,设计的电气控制系统完全能够满足连杆裂解加工,极大地提高了生产率。

新型连杆裂解机床电气控制

  关键词:模拟量输出模块;电液比例阀;顺序控制

  传统的连杆加工需要通过锯、铣等方法将留有切断余量的连杆锻件分离成连杆盖和连杆体,再通过镗、铣、磨等多种加工方法分别加工连杆盖和连杆体,最后装配而成,工序多且复杂,课题基于减少传统连杆加工的工序,以整体加工替代分体加工的需求,提出设计新型连杆裂解机床的机械、液压和电气控制部份,提高连杆裂解机床的加工效率和质量的方案。

  1新型连杆裂解机床工作原理

  从图1和图2中可以看出,新型连杆裂解机床的胀断部件和背压夹紧部件都采用下拉式楔形机构,胀断油缸16和背压夹紧油缸18都采用电液比例阀进行速度控制,且都通过螺栓固定在基座17上,胀断油缸活塞杆14和背压夹紧油缸活塞杆15都通过螺纹和楔形拉杆连接。胀断工作时,连杆4放置在胀断机床上指定位置,背压夹紧油缸活塞杆15带动背压楔形拉杆11向下运动,背压楔形拉杆11靠楔形面的作用将向下的作用力变成作用于背压夹紧动套10和背压夹紧定套12的水平作用力,使背压夹紧滑块9上的背压夹紧动套10在背压夹紧定块13上水平运动压缩背压弹簧8,支架22通过螺栓与背压夹紧滑块9相连,支架22上的两根螺杆21左端面顶住连杆4右侧连杆盖20螺纹孔端面,使连杆盖20固定不动,处于压紧状态。连杆盖20固定不动后,胀断油缸活塞杆14带动胀断楔形拉杆6向下运动,胀断楔形拉杆6靠楔形面的作用将向下的作用力变成作用于胀断动套5和胀断定套7的水平作用力,使胀断滑块3和胀断动套5在胀断定块2上水平运动,对连杆大头孔施加胀断力,使连杆体19与连杆盖20分离。通过用0~10V模拟量电压对电液比例阀的控制,可以满足胀断过程中胀断楔形拉杆6从静止到高速胀断所需要的加速过程,胀断时胀断油缸16上腔进油,下腔排油,整个行程分为加速、匀速和减速。胀断油缸16工作行程为35mm,背压夹紧油缸18工作行程为25mm,背压夹紧油缸18和胀断油缸16上行复位后,背压夹紧滑块9在背压弹簧8的作用下复位,胀断滑块3在胀断弹簧1的作用下复位。

  2连杆裂解机床电路设计

  主电路包括液压泵电机电路和润滑电机电路,主电路接有自动空气断路器QF1,QF1具有短路保护的过电流脱扣器、长期过载保护的热脱扣器和失压保护功能,H5为电源缺相指示灯。对液压泵电机M1采用时间继电器KT自动控制的星形-三角形降压起动控制电路,KM1和KM2接触器主触点闭合,电动机M1定子绕组接成星形联结降压起动,当电动机M1转速上升到一到值时,时间继电器KT延时时间到,KT延时断开常闭触点分断,KM2主触点断开,KM1和KM3主触点闭合,电动机M1定子绕组接成三角形联结全压运行;FR为热继电器,对电动机M1起过载保护;FU1为熔断器,提供M1的短路保护。润滑电机M2由接触器KM4控制,按下启动按钮SB4,KM4常开触点闭合自锁,KM4主触点闭合,电动机M2直接启动,SB3为停止按钮,润滑电机M2采用自动空气断路器QF2保护,H6为电机M2运行指示灯,H6与KM4常开触点串联。连杆裂解机床具体电路接线如图3所示。

  3连杆裂解机床液压系统设计

  连杆裂解机床工作时,启动液压泵电机M1,泵将液压油从油箱泵出,经过单向阀,进入蓄能器使其充满,蓄能器使系统压力保持在一定范围内,压力达到一定值时,多余的液压油从溢流阀流回油箱,电磁铁YV1得电时,背压夹紧油缸上腔进油,下腔排油,通过电液比例阀调节下降速度;电磁铁YV3得电,胀断油缸上腔进油,下腔排油,胀断油缸工作,电液比例阀动作,调节胀断油缸运动速度。胀断过程结束,电磁铁YV2得电,通过单向阀使背压夹紧油缸下腔进油,上腔排油,背压夹紧油缸后退;电磁铁YV4得电,通过单向阀使胀断油缸下腔进油,上腔排油,胀断油缸后退;图4为连杆裂解机床液压系统原理图。

  4连杆裂解机床PLC系统设计

  连杆裂解机床采用电液比例阀进行控制,选择FX2N-2DA模拟量输出模块,两个模拟量输出通道CH1和CH2分别用于胀断油缸和背压夹紧油缸的电液比例阀控制,在图5的连杆裂解机床PLC控制I/O接线图中用电压表符号V表示,Y000用于控制背压夹紧油缸的电磁阀的左位,Y001用于控制背压夹紧油缸的电磁阀的右位,Y002用于控制胀断油缸的电磁阀的左位,Y003用于控制胀断油缸的电磁阀的右位,Y004、Y005、Y006用于模似量电压的显示。背压夹紧油缸的电液比例阀电压为5V,从图6的连杆裂解机床部分PLC控制程序可以看出,对应的数值为K2000,胀断油缸的电液比例阀电压开始为8V,胀断开始时为2V,电压越小,流量越大,胀断速度越快。连杆裂解机床采用单序列的PLC顺序控制程序进行控制。

  5结语

  通过对连杆裂解机床工作过程的分析,对液压系统原理图的绘制,对继电器-接触器控制电路的设计,对PLC模拟量控制电路的设计和梯形图控制程序的编制,完成了新型连杆裂解机床的整体设计,极大地提高了连杆裂解加工产品质量,适用于工业现场。采用新型裂解加工设备可以减少连杆加工工序50%以上、节省机床设备投资25%以上、节省机床占地面积30%以上、节省能源40%以上%、刀具消耗降低35%以上,大幅度降低了生产线运行费用,减少了设备的维护保养。

  参考文献:

  [1]张勤梅.连杆裂解机床控制系统的研究[D].沈阳:吉林大学,2007.

  [2]梁全.液压系统Amesim计算机仿真进阶教程[M].北京:机械工业出版社,2016.

  [3]张彤.EPLAN电气设计实例入门[M].北京:北京航空航天大学出版社,2014.

  作者:张浩强 覃东强 巩金麟 杨义喜 余立新 谢科 蔡柳 单位:河池学院物理与机电工程学院 玉林市成鑫机械有限责任公司 西安交通大学

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