双联液压泵供油新回路及其PLC控制

2024-10-18 来源：威能网

第30卷第2期湘潭师范学院学报(自然科学版)Vol.30No.2

2008年6月JournalofXiangtanNormalUniversity(NaturalScienceEdition)June.2008

双联液压泵供油新回路及其PLC控制

郝诗明,谈　峰,唐蒲华,朱宗铭,汪大鹏

(长沙学院机电工程系,湖南长沙410007)

摘　要:在分析现有基本回路的基础上,提出了一种两调速阀串联二工进速度换接的新回路,并对其来源、组成、原理、特点及其在动力滑台双泵供油二工进液压系统新回路中的应用进行了阐述。新回路具有各调速阀可独自调节与能量消耗较低等新特点。

关键词:调速阀串联;双泵液压系统;新回路;PLC控制

中图分类号:TH137.7　　　文献标识码:A　　　文章编号:1671-0231(2008)02-0087-04

1　现有二调速回路串联的两工进速度换接回路教材中普遍介绍的、现有二调速阀串联的两工进速度换接回路如图1所示。其执行元件的工况如图3所示。当阀1左位工作且阀3断开时,控制阀2的通或断,使油液经调速阀A、或既经调速阀A后又经调速阀B才能进入液压缸左腔,从而实现第一次工作进给或第二次工作进给。这里要求调速阀B的开口需调节得比调速阀A的开口小,即第二次工进的速度必须比第一次工进的速度低;此外,第二次工作进给时,油液流经调速阀A后又流过调速阀B,须经过两个调速阀,故液压能量损失较大。

图1　二调速阀串联的两工进速度换接现有回路原理图图2　二调速阀串联的两工进速度换接新回路原理图

2　二调速阀串联的两工进速度换接新回路

2.1　新回路的组成与原理

将图1所示的现有回路阀3接在E点油路略加改动移接至D处,即阀3的进、出油口分别接到C、D处,

Ξ收稿日期:2008-01-22

基金项目:湖南省科技厅(2007FJ3094)

作者简介:郝诗明(1960-),女,湖南澧县人,讲师,研究方向:工程图学及液压与控制。

改为只与调速阀A并联;另外,阀2的规格适量加大。新回路不但完全实现已有回路的所有动作循环,而且还具有一些现有回路不具备的新优点,现分析如下(参见图2)。2.1.1　快进按下启动按钮,电磁铁IYA通电,三位换向阀左位接入系统工作;电磁铁3YA,2YA,4YA均不带电,阀2和阀3的右位(参见图2)接入系统工作;从油泵来的压力油经阀1左位、阀3和阀2的右位进入液压缸左腔;液压缸右腔的油经阀1经阀1回油箱,推动活塞与工作台快速右移,实现快进。2.1.2　一工进

电磁铁IYA通电,阀1左位接入系统工作;电磁铁4YA通电、2YA与3YA仍不通电,阀3左位、阀2右位接入系统工作;从油泵来的压力油流经阀1左位后,流过调速阀A,再流经阀2右位而进入液压缸左腔;液压缸右腔油经阀1后回油箱;活塞推动工作台慢速右移,实现了第一次工作进给,进给量的大小由调速阀A来调节,与调速阀B的开度无关。2.1.3　二工进

电磁铁1YA仍通电,阀1左位仍接入系统工作;此时电磁铁4YA失电(与已有回路图1所示通电相反,可节约电图3　执行元件的工况图

能)、3YA通电,阀3的右位和阀2左位接入系统工作;从油

泵来的压力油经阀1左位后,会流过阀3的右位,再流经调速阀B而进入液压缸左腔;液压缸右腔的油经阀1后回油箱;活塞推动工作台慢速右移。实现了第二次工作进给,进给量的大小由调速阀B来调节,不受调速

)阀A通流面积大小的限制(而现有回路图1中,阀B的开口须调得比阀A小。2.1.4　快退

电磁铁1YA失电、2YA通电,阀1的右位接入系统工作;电磁铁3YA和4YA均失电,阀2和阀3的右位同

时接入系统工作;从油泵来的压力油经阀1右位流入液压右腔;液压缸左腔的油经阀2和阀3的右位后;再流经阀1右位而流入油箱;活塞带动工作台快速左移,实现了快退。2.1.5　原位停止

工作台快速退回到原位后,工作台上的挡块压下行程开关,行程开关发出信号,使电磁铁2YA断电,至此全部电磁铁皆失电;阀1中位接入系统工作;液压缸两腔油路均被切断,活塞与工作台原位停止;油泵经阀1中位卸荷。

综上所述,图2所示的新回路、不但可以完全实现图1所示现有回路的所有动作循环,而且还具备现有回路不具有的一些新特点,现归纳如下:2.2　新回路的特点

(1)新回路中所用元件的数量、型号规格(除阀2的规格应适量增大外),可与已有回路中的基本一样。新回路中、可以说只略改变了一下已有回路中的阀3的连接位置———将其与阀A和阀B并联改成为只与阀A并接

(2)二工进时,旧回路的阀B的开口必须调得比阀A的小,即二工进速度必须比一工进速度低;而在新回路中无此限制,各调速阀可单独调节各自流量,彼此互不影响,各自速度互无限制。

(3)二工进时,旧回路中的油液须流经两个调速阀,液压能损失较大;而在新回路中,油液只流经一个调速阀B,液压能损失会有所减小。

(4)二工进时,电磁铁4YA在旧回路中须通电消耗电力;而在新回路中,无须通电、处于失电状态(详见电磁铁动作顺序对照表),降低了电能消耗,能省电。

(5)二工进时,如果电磁铁3YA和4YA均通电,则新旧回路出现的情形相同,在新回路中,阀B的开口也必须小于阀A的开口,才能保证二工进速度小于一工进。所以,在电路设计时,应避免新回路中的电磁铁3YA和4YA同时通电。

3　对动力滑台双泵供油液压系统回路的改进

图4所示为含有二调速阀串联两工进速度换接基本回路的、组合机床动力滑台双泵供油液压系统现有回路。

图5则为图4所示的新回路,在新回路中采用了新型电液换向阀。

图4　动力滑台双泵供油液压系统已有回路图5　动力滑台双泵供油液压系统新回路

　　在该新回路中,还引进了前文叙述的二调速阀两工进速度换接新基本回路,从而不仅可以保证已有回路的所有动作循环可完全实现,而且还具有各调速阀可独自调节、回路能耗明显下降等到优点。其动作原理简

述如下。3.1　快　进

按下启动按钮,电磁铁1DT通电,电磁先导阀10和液动换向阀9的左位接入系统工作,两油泵1、2同时向缸供油,此时差动连接。其油路为

泵1→单向阀3

→阀9→缸14左腔。

泵2　　单向阀5回油路:缸14右腔→阀12→阀13→阀9→单向阀8→缸左腔,缸差动快进。3.2　一工进

进油路:过滤器→一工进时,电磁铁1DT、4DT通电,缸的回油须流经调速阀A,一工进速度由阀A调节;此时系统压力升高使顺序阀6的阀芯移动切换,泵2经顺序阀6卸荷;此时高压小流量泵1单独向系统供油。其油路是:

泵1→阀3→阀9→缸左腔。

泵2→顺序阀6→油箱

回油路:缸14右腔→阀12→阀A→阀9→阀7→阀6→油箱。进油路:过滤器→3.3　二工进

二工进时,电磁铁1DT、3DT通电,缸的回油须经调速阀B,二工进的速度由阀B调节,其开度不受阀A的限制;此时系统压力仍较高。顺序阀6的阀芯仍处于切换后的工作位置,泵2经其卸荷;高压小流量泵1仍单独向系统供油。其油路是:

进油路:与一工进时相同。

回油路:缸14右腔→阀B→阀13→阀9→阀7→阀6→油箱。3.4　死挡块停留

油缸带动工作台碰到死挡块后,停止运动,缸右腔油压逐渐下降,压力继电器失压发信给时间继电器,时间继电器延时后再发信使1DT、3DT失电、2DT电磁铁带电,阀10和阀9的右位接入系统工作。

3.5　快　退

快退时,由于系统的工作压力下降,顺序阀阀芯恢复常态,两泵又同时向系统供油。其油路是:

泵1→阀3

进油路:滤油器→→阀9→阀13→阀12→缸14右腔。

泵2→阀5回油路:缸14左腔→阀9→油箱。3.6　原位停止

缸带动工作台快退到原位后,压下原位行程开关,发出信号,使电磁铁2DT断电,至此全部电磁铁皆断电;阀10和阀9均处于中位,缸两腔油路均被切断,滑台原位停止。此时,高压小流量泵1经阀4溢流,虽压力高,但流量小,功耗不是很大。顺序阀6在高压控制油的作用下切换动作,低压大流量泵2经其打开的阀口卸荷,泵2功耗接近于零。

4　新液压回路(图5)的PLC控制系统

4.1　系统硬件设计(见表1)

设计说明:

(1)采用FX2N—32MR型PLC进行控制系统设计,SA1、SA2组成传换开关,分别为转换开关的Ⅰ、Ⅱ位,用于切换工作状态(SA1闭合时,滑台处于自动工作状态:SA2闭合时,滑台处于手动调整工作状态);

(2)ST1、ST2、ST3、行程开关;(3SB1和SB2为两个起动按钮(SB1控制滑台向左快速前进的开始,SB2控制滑台快速向右回退工作的开始);

(4)1DT、2TD、3DT、4DT是液压传动回路中的电磁铁。4.2　系统的软件设计

根据前述控制要求,利用PLC的SFC编程方法,用状态S0表示停止,状态S21表示快进,状态S22表示一次工进,状态S23表示二次工进,状态S24表示延时;S25表示快退;状态S31表示手动调整滑台向左前进;状态S41表示手动调整向右后退。编制出用户程序如图6。4.3　PLC控制的特点

PLC控制只要用少数的元器件和接线,所以故障率很低,且控制系统具有很好的柔性,尤其是在工艺程

序变更或改变工作循环的时候,只要改变其用户程序,不需要重新安装,其灵活方便的优点显得更加突出,投资少,工作效率和经济益高。

表1　PLC的I/O分配表输入

外设名称

SA1(Ⅰ位)

SA2(Ⅱ位)ST1ST2ST3DPSB1SB2

输出

输入端子

X0X1X2X3X4X5X6X7

外设名称

1DT2DT3DT4DT

输出端子

Y0Y1Y2Y3

图6　设计的控制系统PLC程序

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