注塑機(jī)合模液壓缸的選擇.ppt

1、,注塑機(jī)合模 液壓缸的選擇,任務(wù)03 機(jī)械工程學(xué)院,任務(wù)-注塑機(jī)合模液壓缸的選擇,16:47,1、注塑機(jī)合模系統(tǒng)的性能要求： 其中合模的動(dòng)作又分為：快速合模、慢速合模、鎖模。鎖模的時(shí)間較長(zhǎng)，直到開模前這段時(shí)間都是鎖模階段。 合模運(yùn)動(dòng)要平穩(wěn)，動(dòng)定模板閉合時(shí)不應(yīng)有沖擊。 當(dāng)模具閉合后，合模機(jī)構(gòu)應(yīng)保持閉合壓力，防止注射時(shí)將模具沖開。注射后，注射機(jī)構(gòu)應(yīng)保持注射壓力，使塑料充滿型腔。,任務(wù)-注塑機(jī)合模液壓缸的選擇,16:47,2、250克塑料注射機(jī)合模部分主要參數(shù)如表1所示：,任務(wù)-注塑機(jī)合模液壓缸的選擇,16:47,3、任務(wù) 試根據(jù)以上塑料注射機(jī)合模系統(tǒng)的動(dòng)作要求、性能要求及輸出力、速度大小，正確選擇

2、合模液壓缸，并確定有效活塞直徑。,培養(yǎng)目標(biāo),行動(dòng)能力目標(biāo) 1）能計(jì)算液壓缸的主要參數(shù)。 2）能根據(jù)設(shè)備輸出力大小、速度大小、安裝 等要求合理選擇液壓缸的類型、結(jié)構(gòu)及參數(shù)。,16:47,知識(shí)目標(biāo) 1）理解液壓系統(tǒng)的壓力概念。 2）掌握液壓缸不同供油方式下參數(shù)的計(jì)算。 3）掌握選擇液壓缸的方法、步驟。 4）了解液壓缸的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。 5）了解液壓系統(tǒng)的泄露及減小泄露的措施。,概述,液壓缸是將液壓泵供給的液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能而對(duì)負(fù)載作功，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。輸入為壓力和流量，輸出為力和速度。 液壓缸和液壓馬達(dá)都是執(zhí)行元件。 液壓馬達(dá)是將液壓系統(tǒng)的液壓能轉(zhuǎn)換成回轉(zhuǎn)形式的機(jī)械能。輸出參數(shù)為扭矩和轉(zhuǎn)速。,概述,

3、概述,三、單活塞桿液壓缸參數(shù)計(jì)算,單活塞桿式液壓缸結(jié)構(gòu),單活塞桿式液壓缸速度比較,F,靜止液體在單位面積上所受的法向力稱為靜壓力。靜壓力在液壓傳動(dòng)中簡(jiǎn)稱壓力，在物理學(xué)中則稱為壓強(qiáng)（注意此說法）。 若法向作用力F 均勻地作用在面積A上，則壓力可表示為： 單位： 1Pa1Nm2 1MPa106 Pa,四、液體靜力學(xué)-靜壓力及其特性,液體靜壓力有兩個(gè)重要特性： 1）液體靜壓力垂直于承壓面，其方向和該面的內(nèi)法線方向一致。 2）靜止液體內(nèi)任一點(diǎn)所受到的壓力在各個(gè)方向上都相等。如果某點(diǎn)受到的壓力在某個(gè)方向上不相等，那么液體就會(huì)流動(dòng)，這就違背了液體靜止的條件。,四、液體靜力學(xué)-靜壓力及其特性,用曲線表達(dá)以上

4、公式，P 和h的關(guān)系曲線。 1）靜止液體內(nèi)任一點(diǎn)的壓力由兩部分組成；一部分是液面上的壓力p0，另一部分是該點(diǎn)以上液體重力所形成的壓力。 2）靜止液體內(nèi)的壓力隨液體深度呈線性規(guī)律遞增。 3）同一液體中，離液面深度相等的各點(diǎn)壓力相等。由壓力相等的點(diǎn)組成的面稱為等壓面，在重力作用下靜止液體中的等壓面是一個(gè)水平面。,四、液體靜力學(xué)-靜壓力基本方程,液體中壓力相等的各點(diǎn)組成的面叫等壓面； 判斷同一高度上的面為等壓面的條件 1、液體處于平衡狀態(tài)； 2、必須是同一種液體； 3、液體必須連續(xù)。,四、液體靜力學(xué)-等壓面,壓力,四、液體靜力學(xué)-壓力的表示方法,1、以絕對(duì)零壓力作為基準(zhǔn)所表示的壓力，稱為絕對(duì)壓力；

5、2、以當(dāng)?shù)卮髿鈮毫榛鶞?zhǔn)所表示的壓力，稱為相對(duì)壓力。 3、如果液體中某點(diǎn)處的絕對(duì)壓力小于大氣壓力，這時(shí)該點(diǎn)的絕對(duì)壓力比大氣壓力小的那部分壓力值，稱為真空度。 真空度大氣壓力一絕對(duì)壓力,由靜力學(xué)基本方程可知，靜止液體中任意一點(diǎn)的壓力都包含了液面上的壓力p0。這說明在密閉容器中，由外力作用所產(chǎn)生的壓力可以等值地傳遞到液體內(nèi)所有各點(diǎn)。這就是帕斯卡原理，或稱靜壓力傳遞原理,四、液體靜力學(xué)-壓力的傳遞,根據(jù)帕斯卡原理有p1=p2,四、液體靜力學(xué)-壓力的傳遞,當(dāng)固體壁面為一個(gè)平面時(shí)，如圖所示，壓力p(Pa)作用在活塞上的推力F(N)為,四、液體靜力學(xué)-靜止液體對(duì)容器壁面上的作用力,當(dāng)固體壁面為一個(gè)曲面時(shí)，

6、如圖所示的球面和圓錐面，液體作用在固體壁面上某一 方向的作用力 F 等于液體的靜壓力p和曲面在該方向的投影面積A的乘積。,四、液體靜力學(xué)-靜止液體對(duì)容器壁面上的作用力,回目錄,理想液體：液體具有粘性，也可以被壓縮。有粘性的液體流動(dòng)時(shí)就要產(chǎn)生內(nèi)摩擦力，如果研究時(shí)把液體的粘性、壓縮性考慮進(jìn)去，會(huì)使問題復(fù)雜化。 假設(shè)液體既沒有粘性又不可壓縮，研究就會(huì)方便很多。 把假定的既無粘性又無壓縮性的液體稱為理想液體，而事實(shí)上存在的具有粘性和壓縮性的液體稱為實(shí)際液體。,五、液體動(dòng)力學(xué)-理想液體,液體流動(dòng)時(shí)，若液體中任何一點(diǎn)的壓力、速度和密度都不隨時(shí)間而變化。則這樣的流動(dòng)稱為穩(wěn)定流動(dòng)。 如果在壓力、速度和密度中有

7、一個(gè)量隨時(shí)間變化，就稱為不穩(wěn)定流動(dòng)。,五、液體動(dòng)力學(xué)-穩(wěn)定流動(dòng),流量： 單位時(shí)間內(nèi)通過某過流斷面的液體的體積，稱為流量。流量的常用代號(hào)為q，單位為m3s，實(shí)際中常用的單位為L(zhǎng)min。 平均流速： 在液壓缸中，液體的流速與活塞的運(yùn)動(dòng)速度相同，由此可見，當(dāng)液壓缸的有效面積一定時(shí)，活塞運(yùn)動(dòng)速度的大小，由輸入液壓缸的流量來決定。,五、液體動(dòng)力學(xué)-流速,流量,液體的可壓縮性很小，在一般情況下，可認(rèn)為是不可壓縮的。液體又是連續(xù)的，不可能有空隙存在。管內(nèi)流動(dòng)液體的質(zhì)量不會(huì)增多也不會(huì)減少，在單位時(shí)間內(nèi)流過管路各截面的液體質(zhì)量必然相等。管路的兩個(gè)通流面積分別為A1、A2，液體流速分別為v1、v2，則有 v1A1

8、=v2A2 =常量；或者,五、液體動(dòng)力學(xué)-連續(xù)性方程,連續(xù)性方程說明液體在管路中作穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過任何截面的流量都是相等的，而液流的流速與過流斷面的面積成反比。因此，流量一定時(shí)，管路細(xì)的地方流速大，管路粗的地方流速小。,回目錄,實(shí)際液體具有粘性，在流動(dòng)時(shí)就有阻力，為了克服阻力，就必須要消耗能量，這樣就有能量損失。在液壓傳動(dòng)中，能量損失主要表現(xiàn)為壓力損失。 液壓系統(tǒng)中的壓力損失分為兩類： 一類是由液壓油沿等徑直管流動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的壓力損失，稱為沿程壓力損失。 另一類是液壓油流經(jīng)局部障礙（如彎管、接頭、管道截面突然擴(kuò)大或收縮）時(shí)，由于液流的方向和速度突然變化，在局部形成旋渦引起液壓油質(zhì)點(diǎn)間以

9、及質(zhì)點(diǎn)與固體壁面間互相碰撞和劇烈摩擦而產(chǎn)生的壓力損失，這類壓力損失稱為局部壓力損失。,六、壓力損失和流量計(jì)算,沿程壓力損失： 局部壓力損失： 管路中的總壓力損失： 在液壓傳動(dòng)中，管路一般都不長(zhǎng)，而控制閥、彎頭、管接頭等的局部阻力則較大，沿程壓力損失比局部壓力損失小得多。 壓力損失過大，將使功率損耗增加，油液發(fā)熱，泄漏增加，效率降低，液壓系統(tǒng)性能變壞。,六、壓力損失和流量計(jì)算,分組討論： 上述三圖所示是同一液壓缸三種不同的供油方式，所有尺寸均相同，如果工作壓力p和供給的流量q分別相等，試分析： 1）哪類供油方式活塞所產(chǎn)生的推力最大，哪類最小？ 2）哪類供油方式活塞的速度最大，哪類最小？ 3）機(jī)床

10、加工過程的快進(jìn)、工進(jìn)和快退三個(gè)環(huán)節(jié)如何和上述三種供油方式對(duì)應(yīng)？,一、液壓缸的類型,主要內(nèi)容,一、液壓缸的類型,二、雙活塞桿液壓缸,三、單活塞桿液壓缸,四、柱塞缸,五、擺動(dòng)缸,六、其他常用缸,七、液壓缸部分結(jié)構(gòu),一、液壓缸的類型,單作用缸,一、液壓缸的類型,雙作用缸,一、液壓缸的類型,雙作用缸,單活塞桿缸,一、液壓缸的類型,雙活塞桿缸,一、液壓缸的類型,二、雙活塞桿液壓缸參數(shù)計(jì)算,結(jié)構(gòu),二、雙活塞桿液壓缸參數(shù)計(jì)算,二、雙活塞桿液壓缸參數(shù)計(jì)算,壓力相同時(shí)，推力相等， 流量相同時(shí)，速度相等。 即具有等推力等速度特性；,缸體固定： (3倍缸體長(zhǎng))a圖 ；實(shí)心桿,活塞桿固定： (2倍缸體長(zhǎng))b圖 ；空心

11、桿,雙桿缸運(yùn)動(dòng)范圍 : 受安裝方式影響,二、雙活塞桿液壓缸參數(shù)計(jì)算,三、單活塞桿液壓缸參數(shù)計(jì)算,單活塞桿式液壓缸結(jié)構(gòu),單活塞桿式液壓缸速度比較,三、單活塞桿液壓缸參數(shù)計(jì)算無桿腔進(jìn)油,三、單活塞桿液壓缸參數(shù)計(jì)算有桿腔進(jìn)油,三、單活塞桿液壓缸參數(shù)計(jì)算差動(dòng)連接,三、單活塞桿液壓缸參數(shù)計(jì)算,最大,最小,速度比較,兩種快速的比較,當(dāng)兩者速度相等時(shí)：即,動(dòng)畫,四、柱塞缸參數(shù)計(jì)算,由缸體、柱塞、導(dǎo)向套、鋼絲卡圈等組成。,四、柱塞缸參數(shù)計(jì)算,只能單向運(yùn)動(dòng)，回程需靠外力自重或彈簧力。 需雙向運(yùn)動(dòng)時(shí)，常成對(duì)使用。,四、柱塞缸參數(shù)計(jì)算,動(dòng)畫,五、擺動(dòng)缸,擺動(dòng)式液壓缸也稱擺動(dòng)馬達(dá)。當(dāng)它通入液壓油時(shí)，它的主軸輸出小于3

12、600的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，單葉片式擺動(dòng)缸，它的擺動(dòng)角度較大，可達(dá)300o。,六、其它形式的常用缸增壓缸,1、增壓缸增壓器 在某些短時(shí)或局部需要高壓的液壓系統(tǒng)中，常用增壓缸與低壓大流量泵配合作用，輸入低壓力p1的液壓油，輸出高壓力為p2的液壓油。 作用：得到高于泵壓的輸出壓力,六、其它形式的常用缸增壓缸,2、伸縮缸 伸縮式液壓缸由兩個(gè)或多個(gè)活塞式液壓缸套裝而成，前一級(jí)活塞缸的活塞是后一級(jí)活塞缸的缸筒，可獲得很長(zhǎng)的工作行程。伸縮缸廣泛應(yīng)用于起重運(yùn)輸車輛上。,六、其它形式的常用缸伸縮缸,3、齒輪缸無桿液壓缸 齒輪缸它由兩個(gè)柱塞和一套齒輪齒條傳動(dòng)裝置組成，當(dāng)液壓油推動(dòng)活塞左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，齒條就推動(dòng)齒輪往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)

13、，從而由齒輪驅(qū)動(dòng)工作部件作往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。,六、其它形式的常用缸齒輪缸,六、討論,1、泄露的途徑有哪些？ 2、泄露的流量和那些參數(shù)有關(guān)系，請(qǐng)定性分析？ 3、可以采取什么措施減小泄露？,1、液體流經(jīng)小孔的流量 小孔的通流長(zhǎng)度l和孔徑d之比： 1）當(dāng)ld0.5時(shí)，稱為薄壁小孔； 2）當(dāng)ld4時(shí)，稱為細(xì)長(zhǎng)孔； 3）當(dāng)0.5 ld4時(shí)，則稱為短孔。,六、壓力損失和流量計(jì)算,六、壓力損失和流量計(jì)算,薄壁小孔,流經(jīng)薄壁小孔的流量： 式中，Cq為流量系數(shù)，Cq =0.600.8；A為過流小孔的斷面積；p為小孔前、后的壓力差，p=p1-p2。,六、壓力損失和流量計(jì)算,流經(jīng)薄壁小孔的流量q和小孔前、后的壓力差p的

14、平方根以及小孔的面積A成正比，而與粘度無關(guān)。 試驗(yàn)也證明，其流量受油溫變化的影響很小。這是薄壁小孔的一個(gè)優(yōu)良特性，因此液壓系統(tǒng)中常采用薄壁小孔作為節(jié)流元件。,六、壓力損失和流量計(jì)算,2、液體流經(jīng)縫隙的流量 液壓元件內(nèi)各零件間要保持正常的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，就必須有適當(dāng)?shù)拈g隙。間隙太小，會(huì)使零件卡死；間隙過大，會(huì)使泄漏增大，系統(tǒng)效率降低等。,六、壓力損失和流量計(jì)算,六、壓力損失和流量計(jì)算,1）流經(jīng)平板間隙的流量,2）流經(jīng)環(huán)狀間隙的流量,六、壓力損失和流量計(jì)算,六、壓力損失和流量計(jì)算,2）流經(jīng)環(huán)狀間隙的流量（偏心） h0為同心時(shí)的間隙,當(dāng)=0時(shí)，就相當(dāng)于同心環(huán)狀間隙；當(dāng)偏心量達(dá)到最大值時(shí)，有e= h0， 則

15、=1，其流量為同心環(huán)狀間隙的2.5倍。 因此，在液壓元件中，為了減小流經(jīng)間隙的泄漏，應(yīng)使其配合件盡量處于同心狀態(tài)。,六、壓力損失和流量計(jì)算,回目錄,1、密封 目的：防止工作介質(zhì)的泄漏及外界塵埃和異物的侵入。 間隙密封：利用運(yùn)動(dòng)副間的配合間隙起密封作用。合理的配合間隙（0.02-0.05mm）可使這種密封形式的摩擦力較小且泄漏也不大。 密封圈密封 ：O形、 Y形、V形、星形密封圈。,七、液壓缸的部分結(jié)構(gòu),2、緩沖 目的：使活塞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，減小沖擊。常在大型、高速、或高精度液壓缸中設(shè)置緩沖裝置或在系統(tǒng)中設(shè)置緩沖回路。 (v12m/min）。 原理：利用節(jié)流方法在液壓缸的回油腔產(chǎn)生阻力，減小速度，避免

16、撞擊。 類型：環(huán)形間隙式緩沖裝置、節(jié)流口可變式緩沖裝置等。,七、液壓缸的部分結(jié)構(gòu),七、液壓缸的部分結(jié)構(gòu),圓柱形環(huán)隙式緩沖裝置 當(dāng)緩沖柱塞進(jìn)入缸蓋上的內(nèi)孔時(shí)，缸蓋和緩沖柱塞間形成緩沖油腔，被封閉在緩沖油腔中的油液只能從環(huán)形間隙中排出，產(chǎn)生緩沖壓力，從而實(shí)現(xiàn)減速緩沖。這種裝置在緩沖過程中，由于其節(jié)流面積不變，故緩沖過程中其緩沖制動(dòng)力將逐漸減小，緩沖效果較差。,七、液壓缸的部分結(jié)構(gòu),圓錐形環(huán)隙式緩沖裝置 由于緩沖柱塞為圓錐形，所以環(huán)形間隙隨位移的變化而變化，即節(jié)流面積隨緩沖行程的增大而縮小，機(jī)械能的吸收較均勻，緩沖效果較好。,七、液壓缸的部分結(jié)構(gòu),可變節(jié)流槽式緩沖裝置 在緩沖柱塞上開有由淺入深的三角

17、節(jié)流槽，節(jié)流面積隨著緩沖行程的增大而逐漸減小，緩沖壓力變化平緩。,七、液壓缸的部分結(jié)構(gòu),可調(diào)節(jié)流孔式緩沖裝置 在緩沖過程中，緩沖腔油液經(jīng)小孔節(jié)流排出，調(diào)節(jié)節(jié)流孔的大小，可控制緩沖腔內(nèi)緩沖壓力的大小，以適應(yīng)液壓缸不同負(fù)載和速度工況下對(duì)緩沖的要求。當(dāng)活塞反向啟動(dòng)時(shí)，高壓油從單向閥進(jìn)入液壓缸，因此不會(huì)產(chǎn)生推力不足而使啟動(dòng)緩慢或困難等現(xiàn)象。,3、排氣 必要性：系統(tǒng)在安裝或停止工作后常會(huì)滲入空氣 ，使液壓缸產(chǎn)生爬行、振動(dòng)和前沖，換向精度降低等。故 必須設(shè)置排氣裝置。 排氣孔：油口設(shè)置在液壓缸最高處。,七、液壓缸的部分結(jié)構(gòu),缸體組件與活塞組件構(gòu)成密封的容腔，承受油壓，因此剛體組件要有足夠的強(qiáng)度，較高的表面

18、精度和可靠的密封性。,缸體組件,缸體組件的連接形式,七、液壓缸的部分結(jié)構(gòu),法蘭式連接 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，連接可靠，但要求缸筒端部有足夠的壁厚，用以安裝螺栓或旋入螺釘。缸筒端部一般用鑄造、鐓粗或焊接方式制成粗大的外徑。法蘭式連接是常用的一種連接形式。 半環(huán)式連接 分外半環(huán)連接內(nèi)半環(huán)連接兩種。半式環(huán)連接工藝性好，連接可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，但削弱了缸筒強(qiáng)度。半環(huán)式連接應(yīng)用十分普遍，常用于無縫鋼管缸筒與缸蓋的連接中。,七、液壓缸的部分結(jié)構(gòu),螺紋式連接 有外螺紋連接和內(nèi)螺紋連接兩種，其特點(diǎn)是體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，但缸筒端部結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。這種連接形式一般用于要求外形尺寸小，重量輕的場(chǎng)合。,七、液壓缸的部分結(jié)構(gòu),拉桿式連接 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性好，通用性強(qiáng)，但缸蓋的體積和重量較大，拉桿受力后會(huì)拉伸變長(zhǎng)，影響密封效果，只適用于長(zhǎng)度不大的中、低壓液壓缸。 焊接式連接 強(qiáng)度高，制造簡(jiǎn)單，但焊接時(shí)易引起缸筒變形。,