为了保证系统正常运转和泵的使用寿命,一般在固定设备系统中,正常工作压力为泵的额定压力的80%左右。正常工作时千斤顶的最大压力为28.656MPa。所以为满足要求,泵的工作压力为:
p=28.565/0.8=35.71 MPa
千斤顶的最大运动速度为60mm/min,液压缸的有效面积为7077.56mm2。所以液压泵向液压缸提供的最大流量为:
q=7077.56x60/1000000=0.425L/min
若回路中的泄漏按液压缸输入流量的10%估计,则液压泵的总流量为
Q=0.425x1.1=0.467L/min。
根据以上压力和流量的数值查阅产品目录,最终确定所选液压泵的型号为7631-R0.61。这种液压泵的额定工作压力为40MPa,流量为0.61L/min,完全符合工作要求。
千斤顶的最大工作载荷为20t,即200000N,运动速度为60mm/min,即0.001m/s。按液压泵的总效率为0.75,,则液压泵驱动电动机所需的功率为:
P=200000x0.001/0.75=0.266kW
根据此数据查阅电动机产品目录选用功率大于0.266kW的电动机。
2.6 超高压泵站简介
最后我们综合考虑了液压泵、电动机、液压回路等因素后,选用BZ40-0.61型超高压油泵站。这个油泵站的外形尺寸(mm)为650x370x765,主要部件包含有1 个HAWE公司生产的7631-R0.61液压泵、1个二位四通的电磁换向阀与溢流阀组件,一个ABB公司生产的M2QA 90L4A型电动机、两根63MPa高压软管和两个软管接头。液压泵的额定压力为40Mpa,流量为0.61L/min,电动机的功率为1.5kW,所
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采用的工作介质是Y-N32型抗磨液压油,储油量为45L。这种液压油需要经过过滤精度为0.5μm过滤后才能使用,这样可提高同步系统的可靠性并延长泵站使用寿命。
选用这个超高压的原因是站内设有溢流阀和二位四通电磁换向阀组件,具有电动控制部分,使油泵站具备操作简单、使用方便、安全可靠的优点。
3 . 单片机控制系统设计
同步顶升系统的控制系统可以是微机、单片机、可编程控制器等,考虑到本次设计的顶升系统仅有4个千斤顶,控制器需要进行的运算量不大,而且本系统提供的功能并不复杂,单片机MCS-51足以。所以从节省成本的角度出发选择了单片机控制系统。
将本次单片机的控制系统划分为以下几个模块:
图3-1 单片机模块图
3.1 单片机的选用及功能介绍
MCS-51系列单片机是美国INTEL公司在1980年推出的8位单片微型计算机。其典型产品有8031、8051和8751三种机型,除片内程序存储器的容量不同外,其内部结构与引脚完全相同。在此我们选用了较为常用的8051芯片。其引脚示意图如图3.1-1所示:MCS-51系列单
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片机由微处理器、存储器、定时器/计数器、串行和并行的I/O接口、中断系统合振荡器构成。
8051的P0.0~P0.7这8根引脚采用分时复用的方法作低8位地址线与双向8位数据线;P2.0~P2.4这5根引脚在访问片外存储器或扩展I/O接口时,提供高位地址;P2.5~P2.7和P1.0这4根引脚接2片74LS138译码器,产生片选信号;引脚ALE接地址锁存器74LS373、8155、8279和SA4828的使能端;EA/VPP端因不访问片内存储器而接地;X1、X2接6MHz的晶振;RESET端接重启电路。
图3.1-1 MCS-51芯片引脚示意图
3.2 片外存储器功能简介
片外存储器扩展包括程序存储器(ROM)扩展和数据存储器(RAM)扩展。
MCS-51系列单片机具有64KB的程序存储空间,其中8051、8071片内有4KB的程序存储器,8031片内无程序存储器。当采用8051、8071型单片机而程序超过4KB,或采用8031单片机时,就需对程序存储器进行外部扩展。
外部程序存储器的扩展原理如图3.2-1所示:
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? P0 口 EA ALE P2口 数数据锁据输存输入器出指令 EPROM PSEN 图3.2-1 外部程序存储器扩展原理图
OE 外部程序存储器可选用EPROM、E2PROM、PAGED EPROM和KEPROM等。紫外线擦除电可编程只读存储器EPROM,典型产品有Intel公司的系列芯片2716(2K?8位)、2732A(4K8位)、2764A(8K?8位)、27128A(16K?8位)、27256(32K?8位)和27512(64K?8位)等,在这些芯片上均设有一个玻璃口,在紫外线下照射20分钟左右,存储中的各位信息均变为1。以后通过编程器可将这些程序固化到这些芯片中。
Intel 2764是8K?8位的E2PROM,单一+5V供电,最大工作电流为140mA,维持电流60 mA,其24脚的管脚及原理框图见图2-6。由于片内编程所需要的高压脉冲产生电路,因此无需外加编程电源和写入脉冲。
8031单片机内部仅有128个字节RAM存储器,而CPU对内部的RAM具有丰富的操作指令。如在实时数据采集和处理时,仅靠内部的RAM是远远不够的,因此必须扩展外部数据存储器。常用的数据存储器有静态RAM和动态RAM两种。以下为静态RAM与MCS-51的接口
外部数据存储器的扩展方法如图3.2-2所示:
P2口 - 19 - P0口 D0~D7 锁存器 地址 RAM ALE CE
图3.2-2 外部数据存储器的扩展原理图
译 码 8031单片机应用系统中,静态RAM最为常用,因为这种这种存储器无需考虑刷新问题。但是与动态RAM相比,需要消耗较大的功率,价格也较高。下面对本文中所涉及的6264为例,介绍静态RAM的扩展。
6264是8K 8位的静态随机存储芯片,采用CMOS工艺制造,单一+5V供电,额定功率200mW,典型存储时间200ns,为28线双列直插式封装。6264的A0~A12这13条地址线与锁存器的输出及P2口对应线相连,6264的D0~D7这8条数据线与8031的P0口对应相连,6264的OE和WE与8031的RD和WR对应,CS2接高电平。
按照这种片选方式,6264的8KB地址范围不唯一,6000H~7FFFH是一种地址范围。当向该片6000H单元写有个数据DATA时,可用如下指令:
MOV A,#DATA MOV DPTA,#6000H MOVX @DPTR,A
从7FFFH单元读一个数据时,可用如下指令: MOV DPTR,#7FFFH MOVX A,@DPTR
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