三万吨水压机液压系统设计

目录
摘要 I
Abstract II
1 绪论 1
1.1 研究目的及意义 1
1.2 研究现状 1
1.3 工作原理 2
1.4 研究内容 3
2 总体方案的确定 4
2.1设计任务分析 4
2.1.1 设计要求 4
2.1.2任务分析 4
2.2总体方案的确定 5
2.2.1 分配器的设计方案 5
2.2.2 方案的比较和选择 7
2.3 设计内容分析 8
3 三万吨水压机驱动系统设计 9
3.1凸轮机构的设计 9
3.1.1推杆的运动规律，形状的确定 9
3.1.2 凸轮机构基本尺寸的确定 10
3.1.3 凸轮强度校核 13
3.1.4 顶杆的设计 14
3.2 凸轮轴的设计 15
3.2.1 确定轴上的功率P，转速n和转矩T 15
3.2.2 求作用在轴上的零件上的力 16
3.2.3初步确定轴的最小直径 16
3.2.4 轴的结构设计 17
3.2.5轴的强度校核 21
（2）按弯扭合成应力校核轴的强度 22
3.3 齿轮、齿条传动的设计 22
3.3.1 齿轮、齿条结构的设计和基本尺寸的确定 23
3.3.2 齿轮，齿条机构强度的校核 25
3.4 支架的设计 25
3.4.1 支架的结构设计 26
3.4.2支架的基本尺寸 26
3.5 分配器的装配图 26
3.6 其它轴上零件的设计、选择和校核 27
3.6.1 键的校核 27
3.6.2 滚动轴承的选择和校核 31
4 三万吨水压机液压系统设计 33
4.1 液压系统总体设计 33
4.1.1 设计要求 33
4.1.2 确定系统方案 33
4.1.3 拟定液压系统图 34
4.2 液压元件的计算和选择 35
4.2.1 主要液压元件的选择和参数计算 35
4.2.2 液压辅助元件的设计和选择 38
4.2.3液压系统主要元件列表 41
4.4 液压控制系统分析 42
4.4.1 液压系统的工作情况 42
4.4.2其它元件和回路的作用 45
5 三万吨水压机控制系统设计 46
5.1 PLC概述 46
5.1.1 PLC的主要特点 46
5.1.2 PLC的功能 47
5.2 PLC的工作原理和基本结构 48
5.2.1 PLC的工作原理 48
5.2.2 PLC的基本结构 48
5.3 控制系统设计 50
5.3.1分配器工况的分析 50
5.3.2 控制、操作系统的总体方案图 50
5.3.3 PLC选型 51
结论 54
参考文献 55
致谢 56
1.4 研究内容
水压机的控制系统是一套简单的DCS控制系统，它由硬件系统、软件系统和人三部分组成。
硬件系统主要由上位机、下位机、人机接口、现场传感器和可执行元件组成。
上位机包括工程师站和操作员站，他们共用一台电脑，上位机还作为数据服务器使用，存储试验数据。
下位机由一台西门子S7-200PLC担任，它负责对现场传感器检测到的信号传送给上位机进行信号处理，同时它又把上位机的控制指令翻译成执行指令控制现场可执行元件的动作，从而实现系统整体自动协调动作，完成钢管的静水压试验。
人机接口包括键盘、鼠标和操作台。利用键盘、鼠标，通过电脑操作画面完成参数传递和实时监控显示以及数据报表的打印等操作。操作台完成外围辅助设备的动作，包括钢管传送、油泵和水泵的起停、管端封头的移动等。
现场传感器有水压传感器和油压传感器，它们负责实时检测水路系统和油路系统的压力，将它们转换为电信号传送到PLC，等待进一步处理。
可执行元件包括电液比例阀、电磁换向阀、电机和信号指示灯，它们负责实现机械的各个具体动作和相关信号指示。
软件系统软件系统包括：监控组态软件、历史数据管理软件、PLC运行开发软件（Step 7 Micro Win 3.2）。
监控组态软件包括开发环境系统和运行环境系统。它们安装在工程师站和操作员站上，工程师有权限运行开发环境系统和运行环境系统，操作员只能运行运行环境系统。在运行环境系统里，实行分级密码保护，不同权限的操作员只能运行对应权限的操作，工程师具有最高权限，他可以进行所有操作。工程师利用开发环境系统开发出监控程序，运行环境系统负责现场实时数据的采集和保存。