螺杆泵:螺杆泵实质上是一种齿轮泵,其特点是结构简单,重量轻;流量及压力的脉动小,输送均匀,无紊流,无搅动,很少产生气泡;工作可靠,噪声小,运转平稳性比齿轮泵和叶片泵高,容积效率高,吸入扬尘高。但加工困难,不能改变流量。使用于机床或精密机械的液压传动系统。
齿轮泵和叶片泵虽然结构比较简单,而且外形较小,可是出力不大,如果供给折弯15mm铜排的油缸应该比较吃力,所以本次设计不采用这两种油泵。螺杆泵加工精度高,也更加平稳,可是加工比较困难,代价比较高,所以也不采用螺杆泵。综合下来看,我还是选择能力比较好,被广泛采用的柱塞泵。
图2.3 柱塞泵示意图
柱塞泵的工作原理:
工作时,在喷油泵凸轮轴上的凸轮与柱塞弹簧的作用下,迫使柱塞作上、下往复运动,从而完成泵油任务,泵油过程可分为以下三个阶段。
进油过程:当凸轮的凸起部分转过去后,在弹簧力的作用下,柱塞向下运动,柱塞上部空间(称为泵油室)产生真空度,当柱塞上端面把柱塞套上的进油孔打开后,充满在油泵上体油道内的柴油经油孔进入泵油室,柱塞运动到下止点,进油结束。
供油过程:当凸轮轴转到凸轮的凸起部分顶起滚轮体时,柱塞弹簧被压缩,柱塞向上运动,燃油受压,一部分燃油经油孔流回喷油泵上体油腔。当柱塞顶面遮住套筒上进油孔的上缘时,由于柱塞和套筒的配合间隙很小(0.0015-0.0025mm)使柱塞顶部的泵油室成为一个密封油腔,柱塞继续上升,泵油室内的油压迅速升高,泵油压力>出油阀弹簧力+高压油管剩余压力时,推开出油阀,高压柴油经出油阀进入高压油管,通过喷油器喷入燃烧室。
回油过程:柱塞向上供油,当上行到柱塞上的斜槽(停供边)与套筒上的回油孔相通时,泵油室低压油路便与柱塞头部的中孔和径向孔及斜槽沟通,油压骤然下降,出油阀在弹簧力的作用下迅速关闭,停止供油。此后柱塞还要上行,当凸轮的凸起部分转过去后,在弹簧的作用下,柱塞又下行。此时便开始了下一轮回。
油泵的流量和型号的选择请见下文计算
(3) 电动机
电动机提供最原始的、最初的动力,所以作为驱动装置动力的源泉,选择和使用适合的电机至关重要。本次设计只需要电动机提供动力带动油泵就行,油缸的往复运动不是由电机直接控制而是经过电磁换向阀的作用,所以也不需要电机能够改变转动方向。电动机只需要能够提供稳定的动力,本身比较安全可靠就行了,因此普通的Y系列小型三相异步电动机就能够满足需要。
电动机功率的计算和选择的型号见下文
(4) 电磁换向阀
在不选择伺服电机的情况下,必须通过电磁换向阀的换向作用来使油缸完成往复运动的动作。电磁换向阀的选择只要能实现换向的功能,便于操控,可靠性较高。因为要和PLC控制器配合使用,所以选择二位三通电磁换向阀比较好。
(5) 溢流阀
溢流阀在液压设备中主要起定压溢流,稳压,系统卸荷和安全保护作用。在定量泵节流调节系统中,定量泵提供的是恒定流量。当系统压力增大时,会使流量需求减小。此时溢流阀开启,使多余流量溢回油箱,保证溢流阀进口压力,即泵出口压力恒定(阀口常随压力波动开启)。我在这采用叠加式溢流阀。
2.2.1 控制部分
折弯工站对于控制的要求可谓是三个工站中最高的,折弯角度的精度很大部分取决于对油缸行程的控制。整个控制系统包括PLC控制,行程开关控制和传感器控制。其中传感器控制和PLC控制是需要相互配合且密不可分的,所以把PLC和传感器需要配合使用。下面先从较为简单的行程开关写起。
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