液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算舉例

1、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算舉例XS-ZY-500注塑機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算一、XS-ZY-500注塑機(jī)成型設(shè)計(jì)技術(shù)要求1.合模運(yùn)動(dòng)要求平穩(wěn)，兩片模具閉合時(shí)不應(yīng)有沖擊。2.當(dāng)模具閉合時(shí)不應(yīng)有沖擊，防止注射時(shí)將模具沖開(kāi)，注射后，注射、機(jī)應(yīng)保持注射壓力，使塑 料充滿型腔。3.預(yù)塑進(jìn)料時(shí)，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，料被推出到螺桿前端，這時(shí)螺桿痛注射機(jī)構(gòu)一起后退，使螺桿前端塑料有一定的密度，注射機(jī)構(gòu)需要有一定的后退阻力。4.為保證安全生產(chǎn)，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有安全連鎖裝置。二、XS-ZY-500注塑機(jī)成型設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)公稱注射量(L)0.5螺桿直徑(mm)63螺桿行程(mm)200最大注射壓力(MPa)110注射容量（理論值）(cm)665預(yù)塑

2、電機(jī)(KW)7.5塑化容量(N/h)450螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)2080料筒加熱功率(KW)14注射座行程(mm)280合模力(KN)3500啟模力(KN)135頂出力(KN)30最大注射面積(cm)1000模板最大開(kāi)距(mm)950拉桿間距(mm)540x440模具最大厚度(mm)450模具最小厚度(mm)300注射總力(KN)345注射座最大推力(KN)73螺桿驅(qū)動(dòng)功率PM(KW)5KW各油缸運(yùn)動(dòng)數(shù)值如下：快速合模速度(m/s)0.12慢速合模速度(m/s)0.024快速啟模速度(m/s)0.13慢速啟模速度(m/s)0.028快速注射速度(m/s)0.07注射座前移速度(m/s)0.06

3、注射座后退速度(m/s)0.08頂出速度(m/s)0.04三、工 況 分 析xxxx塑料注射成型機(jī)械液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)是在整個(gè)動(dòng)作循環(huán)過(guò)程中，系統(tǒng)負(fù)載和速度變化均較大，在進(jìn)行工況分析時(shí)必須加以考慮：(一)合模油缸負(fù)載xxxx閉模動(dòng)作的工況特點(diǎn)是：模具閉合過(guò)程中的負(fù)載是輕載，速度有慢快慢的變化；模具閉合后的負(fù)載為重載，速度為零。1. 根據(jù)合模力確定合模缸推力:根據(jù)連桿受力分析可得出合模油缸推力為: 式中：N1z合模油缸為保證模具鎖緊所需的推力，N.ssssssN合模具鎖緊所需的合模力，N.ssssssl1/l有關(guān)長(zhǎng)度比，一般取其值為0.7.為保證模具鎖緊力（3500KN）所需的油缸推力為： N1z=

4、223KN2. 空行程時(shí)油缸推力：aaaa空行程時(shí)油缸推力P1q只須克服摩擦力的要求，根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)得：N1q=0.14N1zz, 故 sN1q=31.22KN3. 啟模時(shí)油缸的推力：ssss啟模時(shí)油缸的推力需滿足啟模力和克服油缸摩擦力的要求。即：N2z=N啟+T=135000+0.1x135000=148500=148.5KN(二）注射座整體移動(dòng)油缸負(fù)載aaaa注射座整體移動(dòng)過(guò)程中，油缸推力N3q只需滿足克服各種摩擦力的需要，當(dāng)噴嘴接觸模具澆口時(shí)，則必須保持注射座的最大推力N3z為73KN,是注射正常進(jìn)行。根據(jù)類比，取N3q=0.23N3z=1.679KN.三、工 況 分 析(三) 注射油缸負(fù)

5、載根據(jù)最大注射壓力和螺桿直徑，可確定注射油缸的最大推力為：保壓過(guò)程中的油缸負(fù)載一般比注射過(guò)程的油缸負(fù)載小。(四) 頂出油缸負(fù)載頂出缸油缸的最大推力P5z需滿足制品頂出力和克服油缸摩擦力的要求，即：N5z=N頂+T=33KN(五) 初算驅(qū)動(dòng)油缸所需的功率根據(jù)上述工況分析可知，在注射過(guò)程，系統(tǒng)所需的功率為最大，其值可按下面的式子計(jì)算，即：四、油缸工作壓力和流量的確定(一) 油缸工作壓力的確定根據(jù)注射成型工藝對(duì)壓力和速度的要求，結(jié)合我國(guó)目前情況及液壓泵供應(yīng)情況，初選油缸工作壓力為6.5MPa.(二) 油缸幾何尺寸的確定1. 根據(jù)合模油缸最大推力確定合模油缸內(nèi)徑合模油缸采用單作用活塞桿油缸，工作腔為無(wú)

6、桿腔，油缸內(nèi)徑按如下公式計(jì)算，即：活塞桿直徑d合取為0.4D合,即：d合=0.4D合=80mmXS-ZY-500注射機(jī)合模缸活塞直徑取為75mm.2. 根據(jù)注射座最大推力確定注射座移動(dòng)油缸內(nèi)徑注射座移動(dòng)油缸采用單活塞桿油缸，工作腔為無(wú)桿腔，油缸內(nèi)徑為：活塞桿直徑d注座取為0.4D注座,即：d注座=0.4D注座=48mmXS-ZY-500注射機(jī)注射座缸活塞直徑取為50mm.3. 根據(jù)注射油缸最大推力確定注射缸內(nèi)徑注射油缸采用雙作用活塞桿油缸，位于工作腔端的活塞桿用來(lái)作為行程控制預(yù)塑加料，活塞桿直徑與螺桿直徑相同，即為d注=65mm.注射油缸內(nèi)徑可用下式計(jì)算：4. 根據(jù)頂出油缸最大推力確定頂出油缸

7、的內(nèi)徑頂出油缸采用單活塞桿油缸，工作腔為無(wú)桿腔，油缸內(nèi)徑按如下公式計(jì)算，即：活塞桿直徑d注座取為0.4D頂,即d頂=0.4D頂=36mmXS-ZY-500注射機(jī)頂出油缸活塞直徑取為45mm.5. 確定液壓馬達(dá)的排量 因馬達(dá)為單向旋轉(zhuǎn)且出口壓力為零，因此液壓馬達(dá)的排量公式如下，即： 式中液壓馬達(dá)的總效率為0.9,預(yù)塑進(jìn)料工作壓力為6MPa.按計(jì)算值選雙斜盤柱塞馬達(dá)，排量2.76L/r,額定壓力20MPa.四、油缸工作壓力和流量的確定(三) 根據(jù)確定的油缸直徑標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算器實(shí)際工作壓力XS-ZY-500注射機(jī)各動(dòng)作循環(huán)的油缸工作壓力和動(dòng)作時(shí)間如表所示：XS-ZY-500注射機(jī)液壓系統(tǒng)油缸工作壓力及動(dòng)

8、作時(shí)間表工 況油缸工作壓力計(jì)算公式油缸工作壓力(MPa)時(shí) 間(s)閉?？招谐?3.5閉模鎖緊7.13.5注座前移1.55注座頂緊6.55注射6.93保壓根據(jù)制品形狀，塑料品種及成型工藝條件的不同而異，一般比注射壓力低取6.516預(yù)塑XS-ZY-500注射機(jī)的螺桿是采用預(yù)塑馬達(dá)過(guò)齒輪減速箱而驅(qū)動(dòng)的，故螺桿傳動(dòng)裝置所需的壓力泵的工作壓力取6.915冷卻冷卻階段各缸皆不進(jìn)壓力油，故油缸所需壓力皆為零030啟模5.54頂出 5.24啟?？招谐?.24XS-ZY-500注射機(jī)個(gè)動(dòng)作循環(huán)的油缸所需流量表工 況油缸所需流量計(jì)算公式流量(L/min)慢速閉模45快速閉模226注射座前移41注射座后退45快速

9、注射221保壓保壓是為了補(bǔ)縮，故所需流量很小。但該階段系統(tǒng)所耗油量視所選小泵而定45預(yù)塑預(yù)塑時(shí)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)裝置由雙泵供油220冷卻冷卻階段各缸皆不進(jìn)壓力油，故油缸所需流量皆為零0快速啟模210頂出15慢速啟模45四、油缸壓力和流量的確定(五) 油缸功率的確定XS-ZY-500注射機(jī)各動(dòng)作循環(huán)的油缸功率計(jì)算如下表所示：XS-ZY-500注射機(jī)個(gè)動(dòng)作循環(huán)的油缸所需功率表工 況油缸所需功率計(jì)算公式功率(KW)慢速閉模0.75快速閉模3.8注射25.4保壓4.9預(yù)塑預(yù)塑時(shí)螺桿傳動(dòng)裝置所需功率由預(yù)塑馬達(dá)供給5.5冷卻冷卻階段各缸皆不進(jìn)壓力油，故油缸所需功率皆為零0快速啟模21頂出21慢速啟模0.9五、液壓系

10、統(tǒng)方案和工作原理圖的擬定(一)液壓系統(tǒng)方案的擬定1. 首先確定各個(gè)執(zhí)行元件上圖便是XS-ZY-500注塑機(jī)液壓系統(tǒng)的各個(gè)執(zhí)行元件2. 根據(jù)各個(gè)執(zhí)行元件確定其相應(yīng)的速度控制回路上圖便是注射缸與預(yù)塑馬達(dá)的調(diào)速回路，其它缸的速度調(diào)節(jié)是根據(jù)泵的流量改變來(lái)調(diào)節(jié)的。3. 根據(jù)各個(gè)執(zhí)行元件確定其方向控制回路上圖的各個(gè)電磁換向閥，便是用來(lái)控制各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行的。4. 根據(jù)所需壓力確定其壓力控制回路上圖是該注塑機(jī)系統(tǒng)的壓力控制回路，它有四個(gè)壓力控制級(jí)，為四級(jí)調(diào)壓5. 確定泵和整個(gè)回路 該注塑機(jī)液壓系統(tǒng)使用雙泵供油回路五、液壓系統(tǒng)方案和工作原理圖的擬定XS-ZY-500注塑機(jī)液壓系統(tǒng)動(dòng)作順序表動(dòng)作循環(huán)1Y2Y3Y

11、4Y5Y6Y7Y8Y9Y10Y11Y12Y13Y14Y慢速合模+快速合模+低壓慢速合模+高壓合模+注射座前移+慢速注射+快速注射+保壓+預(yù)塑+防流涎+注射座后退+慢速I開(kāi)模+快速開(kāi)模+慢速II開(kāi)模+頂出缸前進(jìn)+頂出缸后退+螺桿后退+XS-ZY-500注塑機(jī)行程開(kāi)關(guān)作用說(shuō)明代 號(hào)作 用X1開(kāi)模停止及“自動(dòng)”時(shí)接通合模并斷開(kāi)1YX2制品開(kāi)始自動(dòng)頂出X3切斷1Y,使合模由快速到慢速X4切斷1Y,使開(kāi)始閉模時(shí)慢速，開(kāi)模后快速到慢速X5合模后切斷1Y，大泵卸荷。同時(shí)注射座整體前進(jìn)X6接通1Y，使合模由慢速到快速X7,X8起安全作用X9注射開(kāi)始X10注射座整體后退停止X11，X12 防流涎時(shí)起作用六、液壓

12、元件的選擇一、油泵的選擇1. 油泵工作壓力的確定油泵工作壓力可按如下公式計(jì)算，即：由于在注塑機(jī)液壓系統(tǒng)中，壓力油所經(jīng)過(guò)的閥的數(shù)量較多，故壓力損失也較大，故選=0.8MPa,注射油缸最大工作壓力p為6.9MPa，故油泵的工作壓力為：PB= 6.9 + 0.8 = 7.7MPa 故所選油泵的額定工作壓力應(yīng)為: P額= 1.25PB = 9.6MPa由計(jì)算結(jié)果知，一般應(yīng)選額定壓力為14MPa的雙級(jí)葉片泵。2. 油泵流量的確定油泵的流量按下面的公式計(jì)算： 根據(jù)油泵的額定壓力和流量計(jì)算結(jié)果以及快、慢運(yùn)動(dòng)所需流量的要求，應(yīng)選用雙聯(lián)葉片泵，型號(hào)為YYBBC194/48B.3. 油泵電機(jī)功率的計(jì)算在整個(gè)工作的

13、動(dòng)作循環(huán)過(guò)程中，注射階段油泵所需功率為最大。故電機(jī)功率按注射階段的功率計(jì)算注射階段大、小泵界工作。其工作壓力p=7.7MPa,q1=43.6L/min,q2=176.5L/min,故，故，電機(jī)功率P=Pmax/K,（K為電機(jī)過(guò)載系數(shù)），這里取為K=1.6。P=35.3/1.6=22KW故本機(jī)選用Y200L2-6三相異步電機(jī)能滿足要求。 六、液壓元件的選擇二、控制閥的選擇根據(jù)本系統(tǒng)的工作壓力和通過(guò)該閥的最大流量分別選擇各種閥XS-ZY-500注射機(jī)液壓系統(tǒng)控制閥代 號(hào)元件名稱型 號(hào)額定流量（L/min)工作壓力范圍（MPa)V1液壓泵(大泵）Y2BC192CF19214V2液壓泵(小泵)Y2BC

14、60CF6014V3電磁溢流閥Y2D1H-Ha201000.6-8V4電磁溢流閥Y2D1H-Ha322500.6-8V5三位四通電液閥34DYO-B32H-T19021V6二位四通電磁閥24Dl3-B10H-T3021V7三位四通電磁閥34DO-B10H-T3021V8三位四通電液閥34DYJ-B32H-T19021V9三位四通電液閥34DYO-B32H-T19021V10背壓閥X2F-B32E1501-3V11單向節(jié)流閥LDF-B32C19014V12單向閥DF-B32K25032V13調(diào)速閥Q-H2010032V14單向閥DF-B32K25032V15單向閥DF-B20K10032V16遠(yuǎn)

15、程調(diào)壓閥YF-B8B20.5-7V17遠(yuǎn)程調(diào)壓閥YF-B8B20.5-7V18遠(yuǎn)程調(diào)壓閥YF-B8B20.5-7V19二位二通電磁閥22DH-H6B-T732V20三位四通電磁閥34DO-H6B-T1032V21單向節(jié)流閥LDF-B10C3014六、液壓元件的選擇三、油管內(nèi)徑的確定1.大泵吸油管內(nèi)徑計(jì)算油管內(nèi)徑按下面的公式計(jì)算：已知大泵流量為194L/min，吸油管允許流速V允=0.51.5m/s，取V允=0.85m/s，則：d=69.5mm 故選內(nèi)徑為70mm的有縫鋼管。2.小泵吸油管內(nèi)徑計(jì)算已知小泵的流量為48L/min,取吸油管允許速度為1.3m/s,則：d=28mm 故選內(nèi)徑為32mm

16、的有縫鋼管。3.大泵壓油管內(nèi)徑計(jì)算取壓油管允許流速V允=4.5m/s，則：d=30mm實(shí)際選取為32mm的無(wú)縫鋼管。4.小泵壓油管內(nèi)徑計(jì)算 d=15mm 實(shí)際選取內(nèi)徑為20mm的無(wú)縫鋼管。5.雙泵并聯(lián)，壓力油匯合后油管內(nèi)徑的確定d=34mm 實(shí)際選取內(nèi)徑為32mm的無(wú)縫鋼管。七、液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算一、系統(tǒng)的壓力損失驗(yàn)算由功率計(jì)算知，在快速注射階段系統(tǒng)所消耗的功率為最大，故，只驗(yàn)算注射階段的壓力損失即可。1. 局部壓力損失計(jì)算局部壓力損失主要為流經(jīng)各個(gè)控制閥壓力損失的疊加，即：式中：流經(jīng)閥Vi的局部壓力損失。i閥V的下標(biāo)n閥數(shù)注射階段系統(tǒng)壓力損失計(jì)算代 號(hào)q(L/min)q額(L/min)p額piV8176.5+43.61900.20.27V14176.52500.10.05V1543.61000.10.02故，p局=0.27+0.05+0.02=0.34MPa2.沿程壓力損失計(jì)算取進(jìn)油管長(zhǎng)為6.5米，注塑階段的流量q=220L/min=3.67x10-3m3/s,選用20號(hào)機(jī)油機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)后油的運(yùn)動(dòng)粘度v=2.7x10-5m2/s,油的密度為9