毕业设计（论文）设计(论文)题目：钻床的自动化改造及进给系统设计
摘要
本文主要介绍了台式钻床的改造和设计，通过导入液压进给系统和PLC控制系统将台式钻床改造为自动钻床，并可通过PLC实现自动控制。
设计过程按照机床的一般设计步骤先进行总体方案的确定，然后再分别对进给系统、传动系统和控制系统进行具体设计。
设计的目标在于通过导入液压进给系统和PLC控制系统，改造后的钻床能实现自动化连续生产、改善产品的加工质量、提高劳动生产效率；降低工作人员劳动强度和工作量；钻床系统能够工作平稳，满足工作要求；经济因素合理。
本文设计的重点在于进给系统液压缸的设计和PLC控制系统的设计。进给液压缸系统的设计主要包括液压缸结构设计和控制油路的设计；PLC控制系统设计主要是根据工作要求和控制需要，选择电气元件和编写控制程序来实现对自动钻床的控制。
改造后的钻床，能实现自动化控制，是典型的机电一体化产品。
关键词：自动钻床；液压进给系统；PLC
ABSTRACT
c feeds systemThis thesis mainly illustrates the improving an
d design of Bench-typ
e drilling machine. We change the Bench-type drilling machine to automatic drilling machine by transmitting into hydraulic system and PLC control system, the automatic drilling machine can be controlled by PLC.
We ascertain the entire scheme by the general machine design steps in the design process, and then separately design the feed system、drives system and control system.
The purpose of this design as below: By transmitting into hydraulic system and PLC control system, the automatic drilling machine c the system of the automatic drilling machine can work reposefully and satisfy the require; the spent of design is economic.
The important parts of the thesis are the design of hydraulic feeds system and PLC control system. The design of feed hydraulic system includes the designs of hydraulic tanks structure and control; the design of PLC control system is choosing the electrical components and programming control program to controlling the automatic drilling machine according to the requirements of work and control.
The Bench-type drilling machine improved can be controlled automatically. It is a typical machine of Mechatronics.
Key words: automatic drilling machine；hydrauli；PLC
目录
第一章绪论 (7)
1.1 问题分析及其对策 (7)
1.2 本文研究的内容及目标 (9)
1.3 本章小结 (9)
第二章自动钻床的总体方案设计 (10)
2.1 自动专用钻床已知条件和设计要求的概述 (10)
2.2 自动钻床的工艺路线分析与确定 (10)
2.3 执行系统的方案设计 (11)
2.4 传动系统方案设计和原动机选择 (12)
2.5 控制方案设计 (12)
2.6 总体布局设计 (13)
2.7 本章小结 (13)
第三章专用钻床进给系统的设计 (14)
3.1 进给系统概述与分析 (14)
3.2 进给系统方案图的确定 (15)
3.3 工况分析 (15)
3.4 切削力的计算 (16)
3.5 钻床主轴设计 (18)
3.6 进给液压系统设计 (21)
3.7 本章小结 (31)
第四章专用钻床主轴传动系统的设计 (32)
4.1 主轴传动系统的分析 (32)
4.2 主轴花键的设计 (32)
4.3 主轴电机选择 (32)
4.4 V带传动设计 (33)
4.5 本章小结 (34)
第五章自动钻出控制系统的设计.................... .. (35)
5.1 自动钻床的自动化控制要求 (35)
5.2 可编程控制器PLC的简述 (35)
5.3 自动钻床进给系统控制流程 (36)
5.4 自动钻床进给系统电气原理图 (37)
5.5 自动钻床进给系统控制元件的选择 (39)
5.6 控制系统程序的编写 (41)
5.7 本章小结 (41)
第六章设计总结 (42)
致谢 (43)
参考文献 (44)
第一章绪论
1.1 问题分析及其对策
1.1.1 现代制造业的发展状况
金属切削加工是指利用刀具切除被加工零件多余材料的方法，是机械制造行业中最基本的加工方法，金属切削加工过程是由金属切削机床来实现的。金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器。
在现代机械制造行业中，随着加工零件方式多样化及工艺合理化的发展的要求，加工零件的方法也呈现出多样化，如：除切削加工外，还有铸造、锻造、焊接、冲压、挤压和辊轧等，在这其中机床切削加工的工作量约占总制造工作量的40%～60%(其中钻床占11.2%),所以在目前的机械制造行业中金属切削机床是主要的加工设备。而机床的技术性能又直接影响机械制造行业的产品质量和劳动生产率，所以为了提高国家的工业生产能力和科学技术水平，必须对机床的发展作出新的要求。
我国机床工业自1949年建立以来，虽然在短短的时间内取得了很大的成就，但与世界先进水平相比还有较大的差矩。就现状看，主要表现在：我国机床工业起步晚、技术不成熟；大部分高精度和超精度机床的性能还不能满足要求，精度保持度也差，特别是高效自动化和数控机床的产量、技术水平和质量等方面都明显落后。据有关部门统计我国数控机床的产量仅是全部机床产量的1.5%，产值数控化仅为8.7%（至1990年底）；我国数控机床基本上是中等规格的车床、铣床和加工中心等，而精密、大型、重型或小型数控机床还远远不能满足要求；另外我国机床在技术水平和性能方面的差距也很明显，机床理论和应用技术的研究也明显落后。所以我们要不断学习和引进国外先进科学技术，大力发展研究，推动我国机床工业的发展。
1.1.2 问题的提出
由以上现状分析我们可以看出，在机床加工中钻床的加工工作量在总制造工作量中占有很大的比重。钻床为孔加工机床，主要用来进行钻孔、扩孔、绞孔、攻丝等。长期以来我国的机械机械制造工业中孔类加工多数由传统钻床来完成，但是传统的钻床在大批量生产时存在许多的不足之处：
（1）自动化程度不高.，难以进行大批量的生产；
（2）工作效率低，且工人的工作环境恶劣；
（3）占用人力较多，操作固定不变易出错；
（4）精度不高，工件装夹费时；
（5）加工产品质量不高；
针对以上传统钻床的不足之处及生产中存在的问题，我们有必要对传统钻床进行结构改进。通过对传统钻床手动的进给系统、夹紧系统及人工送料系统的改进和设计，从而提高产品质量和生产效率，实现自动化，降低劳动强度及工作量。
1.1.3 问题的分析以及解决方案
当前传统钻床问题的存在主要在于自动化程度、生产效率、工作环境及产品质量。在生产过程中，手动的操作、繁锁的装夹、大量生产力的投入和单一的生产流程导致了钻床加工的自动化程度低、生产效率低、工作环境恶劣和产品质量不高，因此，我们要解决的问题在于如何实现钻床加工的自动化、减少生产力的投入生产和与其它工艺流程相结合，同时也要考虑经济问题。
为了解决问题和便于设计改造，我们将钻床分为传动系统、进给系统、夹紧系统、送料系统和控制系统五个部分，下面分别对各部分的问题提出解决方案：（1）传动系统为满足改进后的加工及工作要求，在作出相应的计算后对传动系统进行改进和调整。
（2）进给系统传统的钻床主轴进给系统主要由主轴、主轴套筒、主轴套筒镶套、齿轮齿条和轴承等组成。主轴在加工时即要作旋转运动，也要作轴向的进给运动。机床主轴被装置在主轴套筒内，套筒放置在主轴箱体孔的镶套内，主轴上侧由花键连接。机床加工时，旋转运动由花键传入，而进给运动则由齿轮通过齿条带动套筒在镶套内运动。为了实现自动化控制的要求，主轴进给机构改进主要有：主轴旋转运动依然由电动机传入，而进给则由液压传动替代手动的齿条传动，通过液压控制系统来实现进给动作。
（3）夹紧系统传统钻床的夹紧主要是手工操作，由夹具夹紧工件。为了便于实现自动化控制，工件夹紧由夹具完成，动力源由夹紧液压缸导入，通过液压控制系统来实现夹紧动作的自动化。
（4）送料系统在生产过程中，钻床的送料主要由人工输入，这使得投入了大量的生产力，消耗了大量的工时，使的生产率不高，为此我们通过导入自动送料系统来减少生产力的投入和工时的消耗。自动送料系统机构传动要根据生产的需求作出相应的设计需求，动力源可由电机或液压系统传入，二者均可实现自动化控制。
（5）控制系统当前机床控制系统主要由计算机数控、继电器电气控制和PLC控制等，由于继电器电气控制系统，其联动关系复杂，维修困难，故障率高，经常影响正常生产，计算机数控造价高、系统复杂，而PLC控制系统可靠性好、造价低、抗干扰能力强、柔性好、编程简单、使用方便、扩充灵活、功能完善，所以我们利用PLC 控制技术来实现对进给系统、夹紧系统和送料系统的液压控制系统的控制。
1.2 本文研究的内容及目标
本文主要是通过应用机床设计的一般方法对传统钻床的机构和控制系统进行设计及改进。研究的主要内容是普通台式钻床传动系统的改进、进给系统的设计、进给系统液压缸的设计和PLC控制系统的设计等四个方面。其中重点在于进给系统、进给系统液压缸和PLC控制系统的设计。进给系统设计主要是解决主轴高速旋转与轴向进给两个自由度的实现；进给系统液压缸设计包括液压缸的设计、液压缸与主轴的配合和液压缸油路控制； PLC控制系统的设计主要是通过应用PLC控制程序来实现对液压油路的动作控制及钻床加工过程的动作控制。
我们通过对传统台式钻床的改进及设计，要达到的目标在于通过改进钻床能够实现工作自动化，最终能满足以下要求：
（1）能实现自动化连续生产，改善产品加工质量，提高生产效率；
（2）降低工作人员劳动强度和工作量；
（3）钻床系统工作平稳，满足工作要求；
（4）经济因素合理；
1.3 本章小结
本章节主要对现代机械制造业作了简单的总概括，并对机床切削加工作出分析。提出当前金属切削加工中存在的一些问题，以及针对钻床加工现存的缺点作出剖析，提出对传统钻床改造的必要性和可行性，并对改造的任务和目标作出简述。
通过对改造任务和目标简述，为设计方案的确定了设计对象。
第二章自动钻床的总体方案设计
总体方案设计的构思和方案拟定关系到产品的功能是否齐全、性能是否优良、经济效益是否显著，因此，我们要确定良好的总体方案设计思想，保证产品的功能、经济效益和实用性能。
总体方案设计的内容主要包括以下几个方面：
（1）执行系统的方案设计；
（2）原动机类型的选择和传动系统的方案设计；
（3）控制系统的方案设计；
（4）总体布局设计；
（5）辅助系统的设计；
为了完成普通台式钻床的改造及进给系统的设计，我们依循机床设计的一般步骤确定自动钻床的总体方案设计。
2.1 自动专用钻床已知条件和设计要求的概述
本文对普通台式钻床的自动化改造及进给系统设计是以某五金工具厂钢丝钳生产线的自动化改造为背景。
已知：加工对象为钢丝钳，加工工序为在钢丝钳上钻削直径为φ12mm（钻床最大钻削直径）的通孔，钢丝钳材料为Q235。
改造后的全自动钻床应满足以下设计要求：
（1）满足自动连续生产，且生产率为3把/分钟；
（2）自动化改造应是机械、电气和液压的有机结合；
（3）传动系统设计应包含切削力计算、电动机选择、传动装置设计、床身结构设计等；
（4）设计重点为钻床液压进给系统之进给油缸设计；
（5）自动控制系统应以PLC与手动相结合的方式实现；
2.2 自动钻床的工艺路线分析与确定
与传统台式钻床的加工工艺路线相比较，改造后的全自动钻床基本动作有很大的调整，这其中主要是导入了自动化加工动作。结合设计及生产要求，确定工艺路线如
毕业设计(论文)开题报告 题目名称专用铣床液压系统设计 题目类别毕业设计 学院（系） 专业班级 学生姓名 指导教师 辅导老师 开题报告日期2011年3月26日 专用铣床液压系统设计 学生：
指导教师：汪建华长江大学机械工程学院 1 题目来源及题目类别 题目名称：专用铣床液压系统设计 题目来源：生产实际和老师的科学研究 题目类别：毕业设计 2 研究的目的及意义 液压系统设计是一个综合实践性教学环节，通过该毕业设计，要求达到以下目的： 1. 巩固和深化已学知识，掌握液压系统设计计算的一般方法和步骤，培养学生工程设计能力和综合分析问题、解决问题能力； 2. 正确合理地确定执行机构，选用标准液压元件；能熟练地运用液压基本回路、组合成满足基本性能要求的液压系统； 3. 熟悉并会运用有关的国家标准、部颁标准、设计手册和产品样本等技术资料。对学生在计算、制图、运用设计资料以及经验估算、考虑技术决策、CAD 技术等方面的基本技能进行一次训练，以提高这些技能的水平。 3 阅读的主要文献及资料名称 [1] 张群声.液压与气压传动[M].北京：机械工业出版社，2002 [2] 俞启荣.机床液压传动[M]. 北京：机械工业出版社，1984 [3] 俞启荣.液压传动[M]. 北京：机械工业出版社，1990 [4] 丁树模，姚如一. 液压传动[M]. 北京：机械工业出版社，1992 [5] 章宏甲，周邦俊.金属切削机床液压传动[M].南京：江苏科学技术出版社，1997 [6] 龚曙光.ANSYS工程应用实例解析.北京：机械工业出版社，2003 [7] 章宏甲，黄谊. 机床液压传动[M]. 北京：机械工业出版社，1987 [8] 杨培元，朱福元.液压系统设计简明手册[M]. 北京：机械工业出版社，1991 [9] 王春行.液压伺服控制系统[M]. 北京：机械工业出版社，1987 [10] 陆元章.现代机械设备设计手册：第二卷[M].北京：机械工业出版社，
1 前言变电站是电力网中线路的连接点，承担变换电压、变换功率和汇集、分配电能的作用，它的运行情况直接影响到整个电力系统的安全、可靠、经济运行。然而一个变电站运行情况的优劣，在很大程度上是取决于其二次设备的工作性能。现有的变电站有三种形式：一种是常规变电站；一种是部分实现微机管理、具有一定自动化水平的变电站：再有另一种就是全面微机化的综合自动化变电站。对于常规变电站其致命弱点即不具有自诊断能力、故障记录分析、能力和资源共享能力，对二次系统本身的故障无法检测，也不能全面记录和分析运行参数和故障信息。而全面微机化的综合自动化变电站，是以微机化的二次设备取代了传统使用的分立式设备。集继电保护、控制、监测及远动等功能为一体，实现了设备共享，信息资源共享，使变电站的设计简捷、布局紧凑，实现了变电站更加安全可靠的运行。同时系统二次接线简单，减少了二次设备占地面积，使变电站二次设备以崭新的面貌出现。 1.1变电站综合自动化概论 1.1.1变电站综合自动化基本概念 变电站综合自动化是将变电站的二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。变电站综合自动化系统，即利用多台微型计算机和大规模集成电路组成的自动化系统，代替常规的测量和监视仪表，代替常规控制屏、中央信号系统和远动屏，用微机保护代替常规的继电保护屏，改变常规的继电保护装置不能与外界通信的缺陷。因此，变电站综合自动化是自动化技术、计算机技术和通信技术等高科技在变电站领域的综合应用。变电站综合自动化系统可以采集到比较齐全的数据和信息，利用计算机的高速计算能力和逻辑判断功能，可方便地监视和控制变电站内各种设备的运行和操作。变电站综合自动化系统具有功能综合化、结构微机化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等特征。 变电站综合自动化系统的出现是电网运行管理中的一次变革。它为变电站实现小型化、智能化、扩大监控范围以及为变电站的安全、可靠、合理、经济运行提供了数据采集及监控支持，同时为实现高水平的无人值班变电站管理打下了基础。此外，变电站综合自动化也是电网调度自动化基础，只有通过厂站自动化装置和系统向调度自动化系统提供电网中各个变电站完整可靠的信息，调度控制中心才可能了解和掌握整个电力系统的实时运行状态和变电站设备工况，也才能对
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目录 1 设计题目及其要求................................ 错误!未定义书签。 2工况分析 2.1动作要求分析 (1) 2.2负载分析 (2) 2.3负载图和速度图的绘制 (5) 2.4液压缸主要参数确定 (6) 3 液压系统设计设计 3.1液压系统图的拟定..........................错误!未定义书签。0 3.2液压系统的工作原理........................错误!未定义书签。2 3.3液压元件的选择 (13) 4 验算性能完成设计 ..............................错误!未定义书签。6 5总结............................................错误!未定义书签。0
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摘要 变电站是电力系统中的一个重要环节，其运行情况直接影响到电力系统的可靠、经济收益。变电站综合自动化广泛用于变电站控制中，DCS技术在变电站综合自动化中得到成功应用，其中数据共享技术支撑了DCS的通信系统。本文采用的是Access 数据库软件，对权甫变电站设计了设备数据管理系统。通过该系统对设备数据进行了汇总、分类，并且能够快捷查询所需数据，及时更新数据。在变电站综合自动化管理中提供了良好的数据共享，提高了变电站自动化水平。 关键词：变电站分布式数据共享数据库 -I-
液压系统设计计算举例 液压系统设计计算是液压传动课程设计的主要内容，包括明确设计要求进行工况分析、确定液压系统主要参数、拟定液压系统原理图、计算和选择液压件以及验算液压系统性能等。现以一台卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统为例，介绍液压系统的设计计算方法。 1 设计要求及工况分析 设计要求 要求设计的动力滑台实现的工作循环是：快进 → 工进 → 快退 → 停止。主要性能参数与性能要求如下：切削阻力F L =30468N ；运动部件所受重力G =9800N ；快进、快退速度υ1= υ3=0.1m/s ，工进速度υ2=×10-3m/s ；快进行程L 1=100mm ，工进行程L 2=50mm ；往复运动的加速时间Δt =；动力滑台采用平导轨，静摩擦系数μs =，动摩擦系数μd =。液压系统执行元件选为液压缸。 负载与运动分析 (1) 工作负载 工作负载即为切削阻力F L =30468N 。 (2) 摩擦负载 摩擦负载即为导轨的摩擦阻力： 静摩擦阻力 N 196098002.0s fs =?==G F μ 动摩擦阻力 N 98098001.0d fd =?==G F μ (3) 惯性负载 N 500N 2.01 .08.99800i =?=??= t g G F υ (4) 运动时间 快进 s 1s 1.0101003 11 1=?==-υL t 工进 s 8.56s 1088.010503 322 2=??==--υL t 快退 s 5.1s 1.010)50100(3 3 2 13=?+=+= -υL L t 设液压缸的机械效率ηcm =，得出液压缸在各工作阶段的负载和推力，如表1所列。
液压传动系统课程 设计
液压传动控制系统课程设计 指 导 书 刘辉等编 江西理工大学应用科学学院
液压传动控制系统课程设计步骤 一、设计依据及参数的提出 1.根据生产或加工对象工作要求选择液压传动机构的结构形式和 规格； 2.分析机床或设备的工作循环和执行机构的工作范围； 3.对生产设备各种部件（电气、机械、液压）的工作顺序、转换 方式和互锁 要求等要详细说明或了解； 4.一些具体特殊要求的动作（如高速、高压、精度等）对液压传 动执行机构的 特殊要求； 5.液压执行机构的运动速度、载荷及变化范围（调节范围）； 6.对工作的可靠性、平稳性以及转换精度的要求； 7.其它要求（如检测、维修）。 二、负载分析 2.1负载特性 液压执行机构在运动或加工的过程中所承受的负载有工作阻力、摩擦力、惯性力、重力，密封阻力和背压力。可是从负载角度归纳为三种负载，即阻力负载、负值负载、惯性负载。 1.阻力负载（或正值负载）——负载方向与进给方向相反，即机 床切削力（如：铣、钻、镗等），摩擦力，背压力。
切削力+重力+惯性力 切削力+惯性力+摩擦力 图 2-1 切削力分析图 2.负值负载（或超越负载）——负载方向与执行机构运动方向相同 （如：顺铣、重力下降，制动减速等）。 3.惯性负载——机构运动转换过程中由惯性所形成的负载（如前冲 和后冲，系统的爬行）。 2.2 执行机构负载分析 1.液压缸机械负载计算 （1）液压缸机械负载计算 在设计选取功率匹配时，一般主要考虑工进阶段的驱动功率，即负载F 为： ()f t g m F F F F η=++（2-1） Ff —摩擦力 Ft —负载 Fg —惯性力 m η一般取0.9～0.95
随着当今社会向着信息化发展，办公自动化越来越为国家机关、企事业单位所重视，而计算机技术、网络技术、软件技术的发展，为开展办公自动化工作提供了良好的前景，政府上网工程、金卡工程的实施，带动了社会的信息化进程。因此我们结合辽阳市政府的实际情况，本着提供最优的解决方案和保护用户投资的原则，结合当今先进的计算机技术，以及我们先期为其他客户提供解决方案成功经验的基础上，提出以下辽阳市政府办公自动化系统整体解决方案。 辽阳市政府办公自动化系统实现目标： 1、公共信息管理子系统（政府办、各处） 包括辽阳市政府简介处室基本情况等。 组织机构岗位编制、部门组成、部门职责范围 管理人员岗位职责、责任。 基本工作制度 辽阳市政府发展计划，中长期目标。 综合经营发展计划 2、计财管理子系统（计财） 年度计划（财务收支、工程岁修、设备购置、供水、发电、综合经营）计划完成情况（月完成及累计情况） 部门生产、工作完成情况） 损益情况 部门经费使用情况 3、人事劳资、安全管理子系统（人事劳资部）
职工情况统计 技术干部档案 工资管理 安全管理 4、固定资产管理子系统（机关服务中心） 5、双文明建设、党务工作（党群工作部） 双文明考核办法 考核情况统计 党务工作管理（党办、纪检、工会、团委等） 综合治理 6、办公自动化文档 文件工作流 档案管理 通知 会议纪要 辽阳市政府大事记 7、现行法规、标准 8、电子政府,INTERNET信息发布,网上政府 以上需求应提炼共有部分，按照计算机软件工程学的设计理论，规划辽阳市政府办公自动化系统，实现最小冗余，达到部门分工合作，数据共享。 建设总原则如下： 1）、为辽阳市政府的领导决策、行政管理服务。 2）、统筹规划、统一标准，联合建设，充分利用计算机科学和网络技术优势，建立辽阳市政府信息网络系统，实现无纸化办公，全局宏观决策,提高
变电所综合自动化系统 ①铁生沟35KV变电站②观音堂副四号变电所（6KV） 一、总体说明： 1、变电站综合保护装置选用许继、南自、南瑞等国内知名品牌。该保护具备煤矿安全规程及电力运行规程要求的所有保护功能，能够实时采集三相电参数，通过网络能够实现“四遥”功能及有足够的冗余，满足微机联网及检测数据传输调用。主机两台，主备运行方式，必须能够实现双机热备并自动切换。 2、本标段所采购范围开关柜综合保护装置、后台系统、变压器保护屏、线路保护屏等。 3、铁生沟35KV变电站35KV部分集中组屏，6KV部分分散安装，观音堂副四号变电所分散安装。 二、技术要求 系统应采用成熟先进的全分布、开放式结构设计，按间隔划分、单元化设计、分布式处理。 综合自动化系统应具有高可靠性和可扩充性，综合自动化系统从结构上分为三个层次：主控层、通讯层和间隔层。 ㈠主控层功能要求： 主控层主要完成各间隔单元的信号采集、处理、控制、显示及打印，实现参数的鉴定修改、防误操作系统等。经CAN或以太网总线通讯联接各间隔单元的监控保护设备、多功能智能表、交流电源屏、直流电源及其它智能设备，使之成为一个完整的系统。完成各类适时性数据的处理及操作。操作员工作站完成主站的监视、控制等。要求采用双网络结构。综合自动化系统要求具有性能安全可靠、运行稳定、功能完备、报表组态、曲线查询方便、SOE查询全面且分类、便于扩建、界面友好、使用与维护简单方便的特点。具有以下主要功能： 1、实时数据采集与处理 2、控制操作、对断路器实现分闸／合闸控制，并具有检同期防误操作的闭锁功能 3、与微机保护的通讯接口 4、与微机“五防”的通讯接口 5、与微机直流电源的通讯接口 6、与卫星时钟同步 7、事件顺序处理： 8、报警处理 9、故障录波功能 10、变电站操作系统 11、实时画面显示 12、制表打印 13、维护功能 14、变电所专家系统
液压传动课程设计 中国矿业大学机电学院 选修课
设计参数： 不计惯性负载 题目：在某专用机床上有一夹紧进给液压系统，完成工件的先夹紧后、后进给任务，工作原理如下： 夹紧油缸： 快进→慢进→达到夹紧力后启动进给油缸工作 进给油缸： 快进→慢进→达到进给终点→快速退回 夹紧油缸快速退回。 夹紧缸快进速度：0.05m/s 夹紧缸慢进速度：8mm/s 最大夹紧力：40KN 进给油缸快进速度：0.18m/s 进给油缸慢进速度：0.018m/s 最大切削力：120KN 夹紧缸行程：用行程开关调节（最大250mm） 进给缸行程：用行程开关调节（最大1000mm） 一、工况分析： 1．负载分析
已知最大夹紧力为40KN，则夹紧油缸工作最大负载 140 F KN = 已知最大切削力为120KN，则进给油缸工作最大负载 2120 F KN = 根据已知负载可画出负载循环图1(a) 根据已知快进、快退速度及工进时的速度范围可画出速度循环图1(b) 图1(a) 图1(b)
2.确定液压缸主要参数 根据系统工作原理可知系统最大负载约为120KN 参照负载选择执行元件工作压力和主机类型选择执行元件工作压力最大负载宜选取18p MPa =。动力滑台要求快进、快退速度相等，选用单杆液压缸。此时液压缸无缸腔面积1A 与有缸腔面积2A 之比为2，即用活塞杆直径d 与活塞直径D 有d=的关系。为防止液压缸冲击，回油路应有背压2P ，暂时取MPa P 6.02=。 从负载循环图上可知，工进时有最大负载，按此负载求液压缸尺寸。根据液压缸活塞力平衡关系可知： M e F A p A p η+= 2211 212A A = 其中，M η为液压缸效率，取95.0=M η 2 46 2 111046.8910)3.04(95.031448)2 (m p p F A M e -?=?-= - = η m A D 1067.014 .31046.894441 =??== -π m D d 075.0707.0== 将D 和d 按GB2348-30圆整就近取标准值，即
XXXX校名 课程设计说明书 学生姓名：学号： 学院： 专业： 题目：卧式钻床动力滑台液压传动系统设计 指导教师：职称: 职称: 20**年12月5日
目录 1.负载分析 (2) 2.绘制液压工况（负载速度）图 (3) 3.初步确定液压缸的参数 (3) 3.1.初选液压缸的工作压力： (3) 3.2.计算液压缸尺寸： (4) 3.3.计算液压缸在工作循环中各阶段的压力、流量及功率： (4) 3.4.绘制液压缸工况图 (5) 4.拟定液压系 (5) 4.1.选择液压回路 (5) 4.2.液压系统的组合 (5) 5.液压元件的计算和选择 (7) 5.1.确定液压泵的容量及驱动电机的功率： (7) 5.2.液压泵的流量 (7) 5.3.选择电动机 (7) 5.4.元件选择 (8) 5.5.确定管道尺寸 (8) 5.6.确定油箱容积： (8) 6.管路系统压力损失验算 (9) 6.1.判断油流状态 (9) 6.2.沿程压力损失 (9) 6.3.局部压力损失 (10) 7.液压系统的发热与温升验算 (11) 7.1.液压泵的输入功率 (11) 7.2.有效功率 (11) 7.3.系统发热功率 (11) 7.4.散热面积 (11) 7.5.油液温升 (11) 8.参考文献： (12)
1. 负载分析 1.切削力： Ft=16000N 2.导轨摩擦阻力 静摩擦力： fs F =W f S =0.2 ?20000 = 4000N 动摩擦力：fd F = W f d =0.1?20000 = 2000N 3.惯性阻力 （1）动力滑台快进惯性阻力m F ,动力滑台启动加速、反向启动加速和快退减速制动的加速度相等，s m v /15.0=?，s t 20.0=? N t v g w F m 153020.015 .08.920000=?=??= （2）动力滑台快进惯性阻力' m F ,动力滑台由于转换到制动是减速，取s m v /1074-?=?， s t 20.0=? N t v g w F m 14.720 .01078.9200004' =??=??=- 液压缸各动作阶段负载列表如下： 工况 计算公式 液压缸负载F （N ） 液压缸推力 （m F F η =） 启动 F= W f S 5000 5556 加速 F =W f d + m F 6326 7029 快进 F=W f d 2500 2778 工进 F=t F +W f d 18000 20000 制动 F =W f d — ' m F 2483 2759 快退 F=W f d 2500 2778 制动 F =W f d — m F —1326 —1473
变电站综合自动化系统设计方案 1.1.2 研究现状 变电站综合自动化系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备(包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等)的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。通过变电站综合自动化系统各设备间相互交换信息，数据共享，完成变电站运行监视和控制任务。变电站综合自动化替代了变电站常规二次设备，简化了变电站二次接线。变电站综合自动化是提高变电站安全稳定运行水平、降低运行维护成本、提高经济效益、向用户提供高质量电能的一项重要技术措施。 如今变电站综合自动化已成为热门话题，研究单位和产品也越来越多，国具有代表性的公司和产品有：四方公司的CSC 2000系列综合自动化系统，南瑞集团公司的BSJ2200计算机监控系统，南瑞继电保护电气的RCS一9000系列综合自动化系统，国电南自PS 6000系列综合自动化系统、国测GCSIA变电站综合自动化系统、许继电气公司的CBZ一8000系列综合自动化系统。国外具有代表性的公司和产品有：瑞典ABB的MicroSCADA自动化系统等。现在的变电站自动化系统将站间隔层设备（包括微机继电保护及自动装置、测控、直流系统等）以互联的方式与主机实现数据交换与处理，从而构成一种服务于电网安全与监测控制，全分散、全数字化和可操作的自动控制系统。 本系统站控层用的软件工具是瑞典ABB公司开发的用于变电站自动化系统的MicroSCADA和COM500，COM500作为前置机，它是整个系统数据采集的核心，MicroSCADA用于后台监控；间隔层测控装置用的主要是芬兰ABB公司生产的是REF54_系列和瑞典ABB公司生产的REC561等自动化产品，远动装置用的是创维自动化工程自主研发CWCOM200。
10 液压传动系统的设计和计算 本章提要：本章介绍设计液压传动系统的基本步骤和方法，对于一般的液压系统，在设计过程中应遵循以下几个步骤：①明确设计要求，进行工况分析；②拟定液压系统原理图；③计算和选择液压元件；④发热及系统压力损失的验算；⑤绘制工作图，编写技术文件。上述工作大部分情况下要穿插、交叉进行，对于比较复杂的系统，需经过多次反复才能最后确定；在设计简单系统时，有些步骤可以合并或省略。通过本章学习，要求对液压系统设计的内容、步骤、方法有一个基本的了解。 教学内容： 本章介绍了液压传动系统设计的内容、基本步骤和方法。 教学重点： 1．液压元件的计算和选择； 2．液压系统技术性能的验算。 教学难点： 1．泵和阀以及辅件的计算和选择； 2．液压系统技术性能的验算。 教学方法： 课堂教学为主，充分利用网络课程中的多媒体素材来表示设计的步骤及方法。 教学要求： 初步掌握液压传动系统设计的内容、基本步骤和方法。
10.1 液压传动系统的设计步骤 液压传动系统的设计是整机设计的一部分，它除了应符合主机动作循环和静、动态性能等方面的要求外，还应当满足结构简单，工作安全可靠，效率高，经济性好，使用维护方便等条件。液压系统的设计，根据系统的繁简、借鉴的资料多少和设计人员经验的不同，在做法上有所差异。各部分的设计有时还要交替进行，甚至要经过多次反复才能完成。下面对液压系统的设计步骤予以介绍。 10.1.1 明确设计要求、工作环境，进行工况分析 10.1.1.1 明确设计要求及工作环境 液压系统的动作和性能要求主要有：运动方式、行程、速度范围、负载条件、运动平稳性、精度、工作循环和动作周期、同步或联锁等。就工作环境而言，有环境温度、湿度、尘埃、防火要求及安装空间的大小等。要使所设计的系统不仅能满足一般的性能要求，还应具有较高的可靠性、良好的空间布局及造型。 10.1.1.2 执行元件的工况分析 对执行元件的工况进行分析，就是查明每个执行元件在各自工作过程中的速度和负载的变化规律，通常是求出一个工作循环内各阶段的速度和负载值。必要时还应作出速度、负载随时间或位移变化的曲线图。下面以液压缸为例，液压马达可作类似处理。 就液压缸而言，承受的负载主要由六部分组成，即工作负载，导向摩擦负载，惯性负载，重力负载，密封负载和背压负载，现简述如下。 (1)工作负载w F 不同的机器有不同的工作负载，对于起重设备来说，为起吊重物的重量；对液压机来说，压制工件的轴向变形力为工作负载。工作负载与液压缸运动方向相反时为正值，方向相同时为负值。工作负载既可以为定值，也可以为变量，其大小及性质要根据具体情况加以分析。
课程设计任务书 1．设计目的： 液压传动课程设计是机械设计制造及其自动化专业的主要专业基础课和必修课，是在完成《液压与气压传动》课程理论教学以后所进行的重要实践教学环节。 学生通过课程设计对所学内容能够灵活掌握，融会贯通，并获得综合运用所学知识进行液压系统设计的基本能力。通过课程设计，学生应达到以下目的： 1.巩固和深化已学的液压传动的理论知识，掌握液压系统设计计算的一般方 法和步骤； 2.锻炼机械制图、结构设计和工程运算的能力； 3.熟悉液压缸的结构设计以及液压元件的选择方法； 4.学会使用有关国家标准、液压手册及产品样本等有关技术资料。 2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）： 工作循环：手工上料——自动夹紧——工作台快进——铣削进给——工作台快退——夹具松开——手工卸料。 工作台液压缸负载力（KN）：F L＝2.0 夹紧液压缸负载力（KN）：Fc ＝4.8 工作台液压缸移动件重力（KN）：G＝3.5 夹紧液压缸负移动件重力（N）：Gc ＝45 10
工作台快进、快退速度（m/min）：V1=V3＝6.5 夹紧液压缸行程（mm）：Lc＝ 工作台工进速度（mm/min）：V2＝48夹紧液压缸运动时间（S ）：tc ＝1 工作台液压缸快进行程（mm）：L1 ＝450导轨面静摩擦系数：μs=0.2 工作台液压缸工进行程（mm）：L2 ＝80导轨面动摩擦系数：μd=0.1工作台启动时间（S）：t=0.5 3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书（论文）、图纸、实物样品等〕： （1）液压系统原理图 1 张； （2）设计计算说明书 1 份。
液压传动系统设计计算 液压系统的设计步骤与设计要求 液压传动系统是液压机械的一个组成部分,液压传动系统的设计要同主机的总体设计同时进行.着手设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点,力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。 1.1设计步骤 液压系统的设计步骤并无严格的顺序,各步骤间往往要相互穿插进行。一般来说，在明确设计要求之后，大致按如下步骤进行。 1)确定液压执行元件的形式； 2）进行工况分析，确定系统的主要参数； 3）制定基本方案，拟定液压系统原理图； 4）选择液压元件； 5）液压系统的性能验算； 6)绘制工作图，编制技术文件。 1.2明确设计要求
设计要求是进行每项工程设计的依据。在制定基本方案并进一步着手液压系统各部分设计之前，必须把设计要求以及与该设计内容有关的其他方面了解清楚。 1）主机的概况：用途、性能、工艺流程、作业环境、总体布局等; 2）液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼此联锁关系如何； 3）液压驱动机构的运动形式，运动速度； 4)各动作机构的载荷大小及其性质; 5）对调速范围、运动平稳性、转换精度等性能方面的要求； 6)自动化程序、操作控制方式的要求； 7)对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求； 8）对效率、成本等方面的要求。 制定基本方案和绘制液压系统图 3。1制定基本方案 (1）制定调速方案 液压执行元件确定之后，其运动方向和运动速度的控制是拟定液压回路的核心问题.
方向控制用换向阀或逻辑控制单元来实现。对于一般中小流量的液压系统，大多通过换向阀的有机组合实现所要求的动作。对高压大流量的液压系统，现多采用插装阀与先导控制阀的逻辑组合来实现。 速度控制通过改变液压执行元件输入或输出的流量或者利用密封空间的容积变化来实现.相应的调整方式有节流调速、容积调速以及二者的结合——容积节流调速。 节流调速一般采用定量泵供油，用流量控制阀改变输入或输出液压执行元件的流量来调节速度。此种调速方式结构简单，由于这种系统必须用闪流阀，故效率低，发热量大，多用于功率不大的场合。
1.汽车板簧分选实验压力机（立式），液压缸对工件（汽车板簧）施加的最大压 力为3万N，动作为：快进→工进→加载→保压→慢退→快退，快进速度14mm/s，工进速度0.4mm/s，要求液压缸上位停止、下行时、保压后慢退不能失控。最大行程600mm。试完成： （1）系统工况分析； （2）液压缸主要参数确定； （3）拟定液压系统原理图； （4）选取液压元件； （5）邮箱设计（零件图）；* （6）邮箱盖板装配图、零件图；* （7）集成块零件图； 2.图示液压系统中，液压缸的直径D=70mm，活塞杆直径d=45mm，工作负载
F=16kN，液压缸的效率η=0.95，不计惯性力和导轨摩擦力。快速运动时速度为v1=7m/min，工作进给速度为v2=0.053m/min，系统总的压力损失为折合到进油管路∑?p l=0.5?106Pa。试求： 1）液压系统实现快进-工进-快退-原位停止的工作循环时电磁铁、行程阀、压力继电器的动作顺序表。 2）计算并选择系统所需要的元件，并在图上标明各元件的型号。 3.钻孔动力部件质量m=2000kg，液压缸的机械效率ηw=0.9，钻削力Fc=16000N 工作循环为：快进→工进→死挡铁停留→快退→原位停止。行程长度为150mm ,其中工进长度为50mm。快进、快退速度为75mm/s，工进速度为1.67 mm/s。导轨为矩形，启动、制动时间为0.5s。要求快进转工进平稳可靠，工作台能在任意位置停止。 4.单面多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统，要求设计的动力滑台实现的工作 循环是：快进——工进——快退——停止。主要性能参数与性能要求如下：切削阻力FL=30468N；运动部件所受重力G=9800N；快进、快退速度1= 3=0.1m/s，工进速度2=0.88×10-3m/s；快进行程L1=100mm，工进行程 L2=50mm；往复运动的加速时间Δt=0.2s；动力滑台采用平导轨，静摩擦系数μs=0.2，动摩擦系数μd=0.1。液压系统执行元件选为液压缸。 5.卧式钻孔组合机床液压系统设计：设计一台卧式钻孔组合机床的液压系统， 要求完成如下工作循环：快进→工进→快退→停止。机床的切削力为25×103 N，工作部件的重量为9.8×103 N，快进与快退速度均为7 m/min，工进速度为0.05 m/min，快进行程为150 mm，工进行程为40 mm，加速、减速时
配电网自动化系统的规划设计与实现 发表时间：2017-12-04T15:22:58.073Z 来源：《基层建设》2017年第25期作者：李鑫[导读] 摘要：配电网作为电力供应链条上面向电力客户的最后一个环节，直接承担向电力客户提供优质电能和服务的重要功能，其表现直接影响电力客户的用电体验，进而基于此产生一个对整体电力系统的直接评价。 广东电网有限责任公司清远清城供电局 511500 摘要：配电网作为电力供应链条上面向电力客户的最后一个环节，直接承担向电力客户提供优质电能和服务的重要功能，其表现直接影响电力客户的用电体验，进而基于此产生一个对整体电力系统的直接评价。因此，从企业为客户提供优质产品服务的角度来看，配电是电力系统与电力客户之间的关键环节，直接影响电力客户对供电企业产品与服务的最终评价。提高配电网的可靠性对于我们国家国民经济 的发展和人民生活水平的提高都有着非常重要的作用，但是实际的状况是，我国电力行业到目前为止都还存在着较为严重的问题，主要是体现在其重视发电的效率和水平，但是忽略了事实上同等重要的供配电过程，尤其是未能做好配电网在实际运行中的过程管控，这一现象主要体现在目前电力行业里的设备落后、自动化水平低。我们国家现在正处在一个经济快速发展的阶段，对于配电网特别是配电网自动化是有着较高的要求的，因此必须得到足够的重视。本文正是针对这样一种现状提出了对于符合现代发展水平要求的自动化系统的规划设计方案及实现的方式和可能性。 关键词：配网系统；自动化系统；规划设计 0引言 我国国民经济的迅速发展对城市配电网供电质量及经济运行指标等提出了更高的要求。随着城市电网改造的深入进行，10kV配电网络的供电可靠性有了较大的提高，但网络的复杂程度也随之提高，为了全面提高配网运营的各项技术经济指标，配电自动化系统的建设势在必行。电力一次、二次设备及电子和通讯技术的发展，也为城市配电网自动化的实施提供了条件。 1配电自动化的概述 首先要给配电网自动化系统一个准确的定义，在相关的设计规范中已经针对其特点明确的给出配电网自动化的定义为“配电网自动化系统是一项利用现代计算机技术、电子技术和通信及网络技术，将配电网采集的相关数据以及电网自身的结构信息和地理图形信息等进行一个综合性的信息集成，一起来构成的一个完整的能够进行检测、保护与有效控制的系统。”采用配电网自动化系统的根本目的就是要有效提高供电网可靠性、改进电能质量，一次来保证向用户提供符合要求的服务，与此同时还能达到降低电网运行的费用、减轻工作人员的劳动强度、也减少人力的投资的目的。 2配电网自动化的系统结构分层在认识到配电自动化的实际内容就是对其辖区内全部的开关、开闭所以及配电变压所进行实时的监控和协调后，要实现其三遥功能、又要求其具备故障的识别和控制能力、还要求其实现与主站的配合与连接、最终达成整个配网运行的工况检测、网络重构与优化运行，这就对配电自动化的结构提出了更为严格的要求，事实上，配电自动化也是自动化系统的一种，且它直接面对为数极大的用户，这就对其提出了更高的要求，即要有更先进的适应性和更强大的多系统接口能力。也就是说，配电网自动化与其他自动化系统相比较，最大的特点就是前者对协调、集成的要求高，在对数据充分共享的基础上还要发挥整体系统的优良性能。正是这些内容和要求决定了配电自动化系统是一个分层、分布、分级式的监控和管理系统，具体分为配调中心层、变电站层、中压层和低压层，详述如下。 2.1配调中心层 配调中心局域网是整个配电网自动化系统中的最高指挥层，该网络是整个配电网自动化系统中的中心主站，其组成是一些共享着同一个数据库但实现着配网自动化系统中不同功能的服务器和工作站。硬件要求为符合国际的工业标准即可，操作系统的选用通常是WindowsNT，在这些配置的基础上还需要为之提供配套的软件支持，包括管理应用软件、配电监控软件、通信软件和数据库软件等，且应用软件的配置应以配网的实时数据库为基础来完成各自不同的自动化功能。由于其采用的是开放式和分布式的体系，故具有扩展性和兼容性。这一设计决定了配电网调度中心的建设应给予优先考虑，具体有三个方面的要求，一是数据库提供唯一的标准接口；二是实时数据与管理数据要结合利用；三是要具备灵活的发布和查询的能力。 2.2变电站层 变电站层是配电网自动化系统中调配中心层直接作用与指挥的层，是直接隶属于调配中心层的下一级层次，也就是是调配中心主站与各变电站子站进行通信的局域网。变电站层的设计主要是基于两个方面的原因，一是需要对获取的信息进行分层，以此来降低中心层的处理负担，与此同时也可降低子变电电站层对中心层的依赖；二是因为在进行故障处理时是需要遥控开闭所出口断路器的，这一过程的实现就要求必须通过变电站的终端单元。变电站层实现方式也有两种，一是建设一套带通信的现场装置；二是利用已有的设备，增设运动通信设备即可。 2.3中压网层 中压网层是配电网自动化系统中变电站层直接作用于指挥的层次，直接隶属于变电站层的下一级层次是以10kV的电力网络为依据的中压检测和控制网络。中压网层的主要功能就是完成配电网自动化系统的数据交换和控制，是配网自动化系统的核心所在，所以说，这一网络的实施胜败，就是决定自动化系统是否成功的关键，其实施的要点就在于控制方式和通信方式的选择。针对于这一问题，我们认为，通信是可以采用载波、光纤、无线或者是双绞线等不同方式的，但发展方向则应是载波和光纤的混合使用。不得不承认，配电网载波确实是存着很多不好处理的难点的，但是其对网络有着天然的适应性，以此可以预见在技术发展的大背景下，它依然将是配电层通信的主流选择。配电自动化的控制模式也可以分为两个大的方面，分布式就地控制和远方集中控制，远方集中控制是现在的主流方式，这是因为远方集中控制适宜于现在的工程要求实际，能够承载强大的通信系统，能够担当现代电网的实际要求。 2.4低压网层 低压网层是配电网自动化系统中的第四层网络，面向的是配电变压器低压侧负荷。低压网层起于各配电变压器的低压侧、终于各负荷的节点，这一结构就实现了对于负荷节点的测量和监控，如负荷控制和自动抄表等，然后再通过中压层、局域网等与中心主站进行通信。制约低压网的主要问题还是通信问题，目前普遍使用的是双绞线和低压载波，但这还是有较大的问题，这是因为双绞线的敷设相当有难度，但低压载波的应用又有一定的不便。