簡易注塑機液壓系統(tǒng)設(shè)計

1、液壓課程設(shè)計 課程名稱 液壓傳動 題目名稱 簡易注塑機液壓系統(tǒng)設(shè)計 學生學院 機電學院 專業(yè)班級 學 號 學生姓名 指導教師 2015年 1 月 18日目錄一、 設(shè)計要求和概述31.1設(shè)計任務：31.1.1動作參數(shù)31.2 設(shè)計要求說明31.2.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計31.2.2 液壓裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計31.2.3 繪制工程圖、編寫設(shè)計說明書4二、擬定液壓系統(tǒng)原理圖42.1 確定供油方式42.2 調(diào)速方式的選擇42.3 速度換接方式的選擇42.4 液壓系統(tǒng)原理圖52.5 系統(tǒng)工作原理52.6 電磁鐵動作順序表6三、液壓系統(tǒng)的計算和選擇液壓元件63.1 液壓執(zhí)行元件主要尺寸的確定63.1.1 工作壓力P的確

2、定63.1.3 計算注塑液壓缸內(nèi)徑圓D和活塞直徑d73.1.4 計算在各工作階段液壓缸所需的流量83.2.2 泵的流量確定93.2.3 選擇液壓泵的規(guī)格103.2.4 與液壓泵匹配的電動機的選定113.3 液壓閥的選擇123.4 確定管道尺寸133.5 液壓油箱容積的確定13四、液壓系統(tǒng)的驗算134.1 壓力損失的驗算134.1.1 進油路壓力損失134.1.2 回油路的壓力損失144.1.3 泵出口的壓力Pp154.2系統(tǒng)溫升的驗算16五、集成塊設(shè)計17集成塊油路圖設(shè)計，如圖17設(shè)計過程如下：175.3.1 制做液壓元件樣板175.3.2 決定通道的孔徑185.3.3 集成塊上液壓元件的布置

3、185.3.4 集成塊上液壓元件布置程序185.4 集成塊（閉合模模塊）零件圖的繪制18開閉模模塊集成單元設(shè)計195.5課程設(shè)計心得205.6參考文獻21一、 設(shè)計要求和概述1.1設(shè)計任務：1.1.1動作參數(shù)設(shè)計一臺簡易注塑機液壓系統(tǒng)，動作順序如下：1 模運動缸前進，閉模，行程L1，負載力F1，速度V1。2 注射缸前進，注射，行程L2，負載力F2，速度V2。3 塑化液壓馬達轉(zhuǎn)動，塑化，注射缸自動退回，負載扭矩T，轉(zhuǎn)速N。4 模運動缸退回，開模設(shè)計參數(shù)如下：學號F1(T)F2(T)T(m.N)V1(mm/s)V2(mm/s)N r/sL1(mm)L2(mm) 630183804020480018

4、01.2 設(shè)計要求說明1.2.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計 根據(jù)設(shè)備的用途、特點和要求，利用液壓傳動的基本原理進行工況分析，擬定合理液壓系統(tǒng)原理圖，電磁鐵通斷表，再經(jīng)過必要的計算確定液壓有關(guān)參數(shù)，然后按照所得參數(shù)選擇液壓元件、相關(guān)設(shè)備的規(guī)格型號。1.2.2 液壓裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計 液壓裝置包括集成塊、液壓站等，進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時應考慮元件布局合理、緊湊、美觀、外連管道少，裝卸、調(diào)試方便，集成塊中的油路盡可能簡單、短、交叉少，加工容易、加工工作量盡可能少。1.2.3 繪制工程圖、編寫設(shè)計說明書繪制液壓系統(tǒng)原理圖1份（A4）；集成塊集成油路圖1份（A4，同組相同)；集成塊零件圖1份（A3，同組不同）；編寫設(shè)計說明書（包

5、含的實驗驗證內(nèi)容同組相同）。二、擬定液壓系統(tǒng)原理圖2.1 確定供油方式考慮到該注塑機在工作時負載較大，泵源系統(tǒng)宜選用壓力較大的柱塞泵供油。本設(shè)計中采用斜盤式軸向柱塞定量泵。2.2 調(diào)速方式的選擇在本次設(shè)計的簡易注塑機的液壓系統(tǒng)中，執(zhí)行元件的工作負載變化不大，速度的調(diào)節(jié)可采用節(jié)流閥調(diào)速?？焖俸吐匍]模的調(diào)節(jié)可通過一個兩位兩通的電磁換向閥的通斷來調(diào)節(jié)。2.3 速度換接方式的選擇 本系統(tǒng)用電磁閥的快慢速換接回路，它的特點是結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)行程比較方便，閥的安裝也較容易，但速度換接的平穩(wěn)性較差。若要提高系統(tǒng)的換接平穩(wěn)性，則可改用行程閥切換的速度換接回路。2.4 液壓系統(tǒng)原理圖 2.5 系統(tǒng)工作原理第一步

6、，啟動液壓泵，8YA得電，系統(tǒng)處于調(diào)壓狀態(tài)，手動控制1YA得電，換向閥6工作在左位，開閉模液壓缸無桿腔進油，開閉模液壓缸工作，進行快速閉模。第二步，碰到行程開關(guān)1，7YA得電，系統(tǒng)轉(zhuǎn)為慢速閉模。第三步，碰到行程開頭2，1YA、7YA失電，同時3YA得電，注塑液壓缸無桿腔進油，注塑液壓缸前進，進行注塑。第四步，碰到行程開頭3，3YA失電，同時5YA得電，轉(zhuǎn)動液壓馬達工作，塑化。 第五步，時間繼電器計時到，5YA失電，同時4YA得電，注塑液壓缸有桿腔進油，注塑缸退回。第六步，碰到行程開關(guān)4，3YA失電，同時2YA得電，開閉模液壓缸退回，進行快速開模。2.6 電磁鐵動作順序表1YA2YA3YA4YA

7、5YA6YA7YA8YA快速閉模+-+慢速閉模+-+注塑-+-+馬達轉(zhuǎn)動-+-+注塑缸退回-+-+慢速開模-+-+停止-三、液壓系統(tǒng)的計算和選擇液壓元件3.1 液壓執(zhí)行元件主要尺寸的確定3.1.1 工作壓力P的確定工作壓力P可以根據(jù)負載大小以及機器的類型來初步確定，參考教材液壓與氣壓傳動P171表8-1，初選液壓缸的工作壓力為P1=22MPa。3.1.2 計算開閉模液壓缸內(nèi)徑圓D和活塞直徑d由負載圖知道最大負載F為300KN，參考液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊P10表2-2，可取背壓力P2為0.5MP，液壓缸的機械效率cm為0.95（0.90.97），考慮到快進、快退速度相等，取d/D=0.71（液壓與

8、氣壓傳動P173表8-5）。由液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊P11式（2-3）可知， 則 由機械設(shè)計手冊5P105表8、表9，將液壓缸內(nèi)徑圓取整為標準系列直徑D=140mm，桿直徑d，按d/D=0.71，活塞桿直徑系列取d=100mm。液壓缸有桿腔面積為 液壓缸有桿腔面積為3.1.3 計算注塑液壓缸內(nèi)徑圓D和活塞直徑d由負載圖知道最大負載F為180KN，參考機械設(shè)計手冊5P104表5，可取背壓力P2為0.6MP，cm為0.95，考慮到快進、快退速度相等，按液壓缸工作壓力選取取d/D=0.7。由機械設(shè)計手冊5P105式（37.5-18）可知， 則 由機械設(shè)計手冊5P105表8、表9，將液壓缸內(nèi)徑圓取整為標

9、準系列直徑，桿直徑，按，活塞桿直徑系列取。液壓缸無桿腔面積為液壓缸有桿腔面積為3.1.4 計算在各工作階段液壓缸所需的流量閉模液壓缸所需的流量：注塑液壓缸所需的流量：3.1.5 計算液壓馬達所需流量轉(zhuǎn)動液壓馬達排量: 液壓馬達所需流量： 確定液壓缸的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格3.2.1泵的工作壓力的確定液壓缸的實際最大工作壓力取決于開閉模液壓缸，故：考慮到正常工作中進油管路有一定的壓力損失，所以泵的工作壓力為 式中： 泵的最大工作壓力；執(zhí)行元件最大工作壓力；進油管路中的壓力損失，初算時簡單系統(tǒng)可取0.20.5MPa，復雜系統(tǒng)取0.51.5 MPa，本設(shè)計中取0.5MPa，所以有：=（20.7+0

10、.5）MPa=21.2MPa上述計算所得的是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的進度階段出現(xiàn)的動態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力。另外考慮到一定的壓力儲存量，并確保泵的壽命，因此選泵的額定壓力應滿足本設(shè)計取，本設(shè)計中Pn取28MPa。3.2.2 泵的流量確定液壓泵的最大流量應為 式中： -液壓泵的最大流量；-同時動作的各執(zhí)行元件所需要流量之和的最大值。如果這時溢流閥正在進行工作，尚須加溢流閥的最小溢流量23L/min；-系統(tǒng)泄露系數(shù)，一般取=1.11.3，現(xiàn)取=1.2。3.2.3 選擇液壓泵的規(guī)格根據(jù)以上算得的和，根據(jù)液壓設(shè)計手冊5先選用XB-F40(XM)斜盤式軸向柱塞定量泵該泵的基本參數(shù)為：型號:

11、 XB-F40(XM)變量型式: 定量排量mL/r: 40壓力/MPa|額定: 21壓力/MPa|最高: 28轉(zhuǎn)速r/min|額定: 2500轉(zhuǎn)速r/min|最高: 4000驅(qū)動功率/kW: 41轉(zhuǎn)矩/N·m: 120容積效率(%): 93重量/kg: 293.2.4 與液壓泵匹配的電動機的選定電動機所需的功率為選Y160L-2型電機，額定功率18.5 kW，額定轉(zhuǎn)速為2930 r/min。3.3 液壓閥的選擇本液壓系統(tǒng)可采用力士樂系統(tǒng)或GE系列的閥。本設(shè)計方案中均選用GE系列閥。根據(jù)所擬定的液壓系統(tǒng)圖，按通過各元件的最大流量來選擇液壓元件的規(guī)格。選定的液壓元件如表4-2所示。 表4

12、2 液壓元件明細表序號元件名稱通過最大流量（L/min）規(guī)格型號額定流量(L/min)額定壓力(MPa)1濾油器 66ZU-H100×10S100322液壓泵 72.663MCY14-1B94.5323三位四通換向閥 60.64WE-10-E10031.54二位二通換向閥 30.24WE-6-E6031.55節(jié)流閥 26.76SRC-G-034031.5 6三位四通換向閥 60.64WE-10-E10031.57直控單向順序閥26.76HC-T-03-M-150218液壓馬達26.76- -9溢流閥26.7DBDS8P6431.510單向節(jié)流閥72.6ALF3-E10B100203.

13、4 確定管道尺寸油管內(nèi)徑尺寸一般可參照選用的液壓元件接口尺寸而定，也可按管路允許流速進行計算。壓油管的允許流速取v=4m/s，閉合模液壓缸所接的管道直徑為 注塑機液壓缸所接的管道直徑為統(tǒng)一取油管的內(nèi)徑d為20mm。吸油管同樣可按上式計算，吸油管的速度一般取1m/s以下 取吸油管內(nèi)徑d為45mm。3.5 液壓油箱容積的確定本次設(shè)計的壓液壓系統(tǒng)中，取經(jīng)驗系數(shù)=6，得系統(tǒng)油箱容量V=qpn=6*44.6=267.6L現(xiàn)選用規(guī)格為BEX-250的帶支撐腳的矩形油箱油箱，容量為442L。四、液壓系統(tǒng)的驗算現(xiàn)取進、回油管長l=2m.選用L-HL32液壓油，考慮油的最低溫度為15，查得15時該液壓油的運動粘

14、度v=150cst=1.5/s，油的密度=920kg/。4.1 壓力損失的驗算4.1.1 進油路壓力損失工作時的最大流量為1.21，則液壓油在管內(nèi)流速v1為由文獻2，18可知，管道流動雷諾數(shù)Re1為 （5-1）則 Re12300，可見油液在管道內(nèi)流態(tài)為層流,其沿程阻力系數(shù)1=80/Re1=75/513.3=0.146。進油管道BC的沿程壓力損失p1-1為查得換向閥4WE10E的壓力損失=0.3MPa局部壓力損失 局部壓力損失包括通過管路中折管和管接頭等處的管路局部壓力損失p2，以及通過控制閥的局部壓力損失p3。其中管路局部壓力損失相對來說小得多，故主要計算通過控制閥的局部壓力損失。由所給出的原

15、理圖可得液壓油從泵出口到注射缸進油口，要經(jīng)過電液換向閥6及單向節(jié)流閥7 單向節(jié)流閥7的額定流量為100L/min，額定壓力損失為0.2MPa。電液換向閥2的額定流量為100L/min，額定壓力損失0.3 MPa。通過各閥的局部壓力損失之和為 4.1.2 回油路的壓力損失由于選用單活塞桿液壓缸，且液壓有杠腔的工作面積為無杠腔的工作面積的約二分之一，則回油管道的流量為進油管道的二分之一，則v2=v1/2=1.51m/s2=75/Re2=75/453=0.166 （1）回油管道的沿程壓力損失為p2-1為： （2）局部壓力損失 局部壓力損失包括通過管路中折管和管接頭等處的管路局部壓力損失p2，以及通過

16、控制閥的局部壓力損失p3。其中管路局部壓力損失相對來說小得多，故主要計算通過控制閥的局部壓力損失。 由所給出的原理圖可得液壓油從注射缸出油口到回油槽，要經(jīng)過及單向順節(jié)流閥7，電液換向閥5電液換向閥6，濾油器1 單向節(jié)流閥7的額定流量為100L/min，額定壓力損失為0.2MPa。電液換向閥5的額定流量為100L/min，額定壓力損失0.3 MPa。電液換向閥6的額定流量為100L/min，額定壓力損失0.3 MPa。通過各閥的局部壓力損失之和為 回油路總壓力損失p2為 4.1.3 泵出口的壓力PpPp= 4.2系統(tǒng)溫升的驗算 在整個工作循環(huán)中，考慮整個循環(huán)都是快速閉模時的發(fā)熱量。當v=50mm

17、/s時 此時泵的效率為0.85，泵的出口壓力為26.44MPa，則此時的功率損失為假定系統(tǒng)的散熱狀況一般，取K=15W/(m.C)，油箱的散熱面積A為 ：系統(tǒng)的溫升為：設(shè)環(huán)境溫度T2=25度驗算表明系統(tǒng)的溫升在許可范圍內(nèi)。五、集成塊設(shè)計集成塊油路圖設(shè)計，如圖設(shè)計過程如下：5.3.1 制做液壓元件樣板制作液壓元件樣板。根據(jù)產(chǎn)品樣本，對照實物繪制液壓元件頂視圖輪廓尺寸，虛線繪出液壓元件底面各油口位置的尺寸，依照輪廓線剪下來，便于工作是液壓元件樣板。若產(chǎn)品樣本與實物有出入，則以實物為準。若產(chǎn)品樣本中的液壓元件配有底板，則樣板可按底板所提供的尺寸來制做。若沒有底板，則要注意，有的樣本中提供的是元件的府

18、視圖，做樣板時應把產(chǎn)品樣本中的圖翻轉(zhuǎn)180°。5.3.2 決定通道的孔徑集成塊上的公用通道，即壓力油孔P，回油孔T，泄漏孔L及四個安裝孔。壓力油孔由液壓泵流量決定，回油孔一般不得小于壓力油孔。直接與液壓元件連接的液壓油孔由選定的液壓元件規(guī)格確定。孔與孔之間的連接孔（即工藝孔）用螺塞在集成塊表面堵死。與液壓油管連接的液壓沒孔可采用米制細牙螺紋或英制管螺紋。本設(shè)計中采用的是米制細牙螺紋。5.3.3 集成塊上液壓元件的布置把做好的液壓元件樣板放在集成塊各視圖上進行布局，有的液壓元件需要連接板，則樣板應以連接板為準。 電滋閥應布置在集成塊的前，后布，要避免電磁換向閥兩端的電磁鐵與其它部分相碰

19、。液壓元件的布置應以在集成塊上加工的孔最少為好?？椎老嗤ǖ囊簤涸M可能布置在同一水平面，或在直徑D的范圍內(nèi)，否則要鉆垂直中間油孔，不通孔道之間的最小壁厚H必須進行強度校核。 液壓元件在水平面上的孔道若與公共油孔相通，則應盡可能地布置在同一垂直位軒或在直徑D范圍，否則要鉆中間孔道，集成塊前后與左右連接的孔道應互相垂直，不然也要鉆中間孔道。設(shè)計專用集成塊時，要注意其高度應比裝在其上的液壓元件的最大橫向尺寸大2mm，以避免上下集成塊上的液壓元件相碰，影響集成塊緊固。 5.3.4 集成塊上液壓元件布置程序電磁換向閥布置在集成塊的前面和后面，先布置垂直位置，后布置水平位置，要避免電磁換向閥的固定螺孔與閥口通道，集成塊固定螺孔相通。液壓元件泄漏孔可考慮與回油孔合并。水平位置孔道可分三層進行布置。根據(jù)水平孔道布置的需要，液壓元件可以上下移動一段距離。溢流閥的先導閥部分可伸出集成塊外，有的元件如單向閥，可以橫向布置。5.4 集成塊（閉合模模塊）零件圖的繪制 集成塊的六個面都是加工面，其中有三個側(cè)面要裝液壓元件，一個側(cè)面引管道，