【文章內(nèi)容簡介】 其外載荷主要是動模及其連動部件的起動慣性力和導(dǎo)軌的摩擦力。 鎖模時，動模停止運動，其外載荷就是給定的鎖模力。 開模時，液壓缸除要克服給定的開模力外，還克服運動部件的摩 擦阻力。 （ 2）注射座移動缸的載荷力 座移缸在推進和退回注射座的過程中，同樣要克服摩擦阻力和慣性力，只有當(dāng)噴嘴接觸模具時，才須滿足注射座最大推力。 （ 3）注射缸載荷力 注射缸的載荷力在整個注射過程中是變化的，計算時，只須求出最大載荷力。 pdFW 24?? 式中， d—— 螺桿直徑，由給定參數(shù)知： d＝ ； p—— 噴嘴處最大注射壓力，已知 p＝ 153MPa。由此求得 Fw＝ 192kN。 各液壓缸的外載荷力計算結(jié)果列于表 l。取液壓缸的機械效率為 ，求得相應(yīng)的作用于 活塞上的載荷力，并列于表 21 中。 表 21 各液壓缸的載荷力 液壓缸名稱 工況 液壓缸外載荷 wF /kN 活塞上的載荷力 kNF/ 合模缸 合模 90 100 鎖模 1600 1800 開模 49 55 12 座移缸 移動 3 預(yù)緊 27 30 注射缸 注射 192 213 進料液壓馬達載荷轉(zhuǎn)矩計算 mNnPT cW ???? ??? 79660/ 10523? 取液壓馬達的機械效率為 ，則其載荷轉(zhuǎn)矩 mNTTmW ???? 8 96? 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計算 初選系統(tǒng)工作壓力 塑料注射機屬小型液壓機，載荷最大時為鎖模工況，此時，高壓油用增壓缸提供；其他工況時，載荷都不太高，參考設(shè)計手冊，初步確定系統(tǒng)工作壓力為 。 計算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 （ 1）確定合模缸的活塞及活塞桿直徑 合模缸最大載荷時，為鎖模工況，其載荷力為 900kN， 考慮 20%的超載因素， 工作在活塞桿受壓狀態(tài)?；钊睆?： pFD ?4? 此時是由 液 壓缸提供的增壓后的進油壓力，鎖模工況時，回油流量極小，故 p2≈ 0，求得合模缸的活塞直徑為 mmDh 45 1090 54 ??? ???? ，取 Dh＝ 。 按表 25 取 d/D＝ ，則活塞桿直徑 dh＝ ＝ ，取 dh＝ 。 ⑵注射座移動缸的活塞和活塞桿直徑 13 座移動缸最大載荷為其頂緊之時，此時缸的回油流量雖經(jīng)節(jié)流閥，但流量極小，故背壓視為零，則其活塞直徑為 mmpFD y 10344 641??? ???? ?? ，取 Dy＝ 由給定的設(shè)計參數(shù)知，注射座往復(fù)速比為 ／ ＝ ，查表 2— 6 得 d/D＝ ，則活塞桿直徑為： dy＝ ＝ ⑶確定注射缸的活塞及活塞桿直徑 當(dāng)液態(tài)塑料充滿模具型腔時，注射缸的載荷達到最大值 213kN，此時注射缸活塞移動速度也近似等于零，回油量極小；故背壓力可以忽略不計，這樣 mmpFD s 2 0 6 41??? ???? ?? ，取 Ds＝ ； 活塞桿的直徑一般與螺桿外徑相同，取 ds＝ 。 計算液 壓馬達的排量 液壓馬達是單向旋轉(zhuǎn)的，其回油直接回油箱，視其出口壓力為零，機械效率為 ，這樣 rmrmp TV mWM /????? ???? ?? 計算液壓執(zhí)行元件實際工作壓力 按最后確定的液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸和液壓馬達排量，計算出各工況時液壓執(zhí)行元件實際工作壓力，見表 22。 表 22 液壓執(zhí)行元件實際工作壓力 工況 執(zhí)行元件名稱 載荷 背壓力MPaP/2 工作壓力MPap /1 鎖模 合模缸 1600kN — 座前進 座移缸 3kN 座頂緊 30kN — 注射 注射缸 213 14 kN 預(yù)塑進料 液壓馬達 838mN? — 計算液壓執(zhí)行元件實際所需流量 根據(jù)最后確定的液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸或液壓馬達的排量及其運動速度或轉(zhuǎn)速，計算出各液壓執(zhí)行元件實際 所需流量，見表 3。 工況 執(zhí)行元件名稱 運動速度 結(jié)構(gòu)參數(shù) 流量 /（ /Ls） 計算公式 慢速合模 合模缸 sm/ 21 mA ? 1Q Av? 快速合模 sm/ 3 座前進 座移缸 sm/ 21 ? 1Q Av? 座后退 sm/ 22 ? 2Q Av? 注射 注射缸 sm/ 21 ? 1Q Av? 預(yù)塑進料 液壓馬達 min/60r /q L r? Q qn? 慢速開模 合模缸 sm/ 22 ? 2Q Av? 快速開模 sm/ 制定系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)圖 制定系統(tǒng)方案 ⑴執(zhí)行機構(gòu)的確定 本機動作機構(gòu)除螺桿是單向旋轉(zhuǎn)外，其他機構(gòu)均為直線往復(fù)運動。各直線運動機構(gòu) 15 均采用單活塞桿雙作用液壓缸直接驅(qū)動，螺桿則用液壓馬達驅(qū)動。從給定的設(shè)計參數(shù)可知，鎖模時所需的力最大，為 900kN。為此設(shè)置增壓液壓缸，得到鎖模時的局部高壓來保證鎖模力。 ⑵合模缸動作回路 合模缸要求其實現(xiàn)快速、慢速、鎖模，開模動作。其運動方向由電液換向閥直接控制?？焖龠\動時，需要有較大流量供給。慢速合模只要有小流量供給即可。鎖模時，由增壓缸供油。 ⑶液壓馬達動作回路 螺桿不要求反轉(zhuǎn)，所以液壓馬達單向旋轉(zhuǎn)即可，由于其轉(zhuǎn)速要求較高 ，而對速度平穩(wěn)性無過高要求，故采用旁路節(jié)流調(diào)速方式。 ⑷注射缸動作回路 注射缸運動速度也較快，平穩(wěn)性要求不高，故也采用旁路節(jié)流調(diào)速方式。由于預(yù)塑時有背壓要求，在無桿腔出口處串聯(lián)背壓閥。 ⑸注射座移動缸動作回路 注射座移動缸，采用回油節(jié)流調(diào)速回路。工藝要求其不工作時，處于浮動狀態(tài)，故采用 Y 型中位機能的電磁換向閥。 ⑹安全聯(lián)鎖措施 本系統(tǒng)為保證安全生產(chǎn)，設(shè)置了安全門，在安全門下端裝一個行程閥，用來 控制合模缸的動作。將行程閥串在控制合模缸換向的液動閥控制油路上，安全門沒有關(guān)閉時，行程閥沒被壓下，液動換向 閥不能進控制油，電液換向閥不能換向，合模缸也不能合模。只有操作者離開，將安全門關(guān)閉，壓下行程閥，合模缸才能合模，從而保障了人身安全。 ⑺液壓源的選擇 該液壓系統(tǒng)在整個工作循環(huán)中需油量變化較大，另外，閉模和注射后又要求 有較長時間的保壓，所以選用雙泵供油系統(tǒng)。液壓缸快速動作時，雙泵同時供油，慢速動作或保壓時由小泵單獨供油，這樣可減少功率損失，提高系統(tǒng)效率。 16 擬定液壓系統(tǒng)圖 圖 2 注塑機液壓系統(tǒng)原理圖 液壓執(zhí)行元件以及各基本回路確定之后，把它們有機地組合在一起。去掉重復(fù)多余的元件，把控制液壓馬達的 換向閥與泵的卸荷閥合并，使之一閥兩用。考慮注射缸同合模缸之間有順序動作的要求，兩回路接合部串聯(lián)單向順序閥。再加上其他一些輔助元件便構(gòu)成了塑料注射機完整的液壓系統(tǒng)圖，見圖 2，其動作循環(huán)表，見表 24。 表 24 電磁鐵動作表 17 液壓元件的選擇 液壓泵的選擇 ⑴液壓泵工作壓力的確定 pP≥ pl＋∑Δ p pl 是液壓執(zhí)行元件的最高工作壓力，對于本系統(tǒng)，最高壓力是增壓缸鎖模時的入口壓力， pl＝ ；∑Δ p 是泵到執(zhí)行元件間總的管路損失。由系統(tǒng)圖可見，從泵到增壓缸之間串接有一個單向閥和一個換向閥，取∑Δ p＝ 。 液壓泵工作壓力為 pP＝ (＋ )MPa＝ ⑵液壓泵流量的確定 qP≥ K(∑ qmax) 由工況圖看出，系統(tǒng)最大流量發(fā)生在快速合模工況，∑ qmax＝ 3L/s。取泄漏系數(shù) K為 ，求得液壓泵流量 qP＝ (216L/min) 選用 YYBBCl71/48B 型雙聯(lián)葉片泵，當(dāng)壓力為 7 MPa 時，大泵流量為 ，小泵流量為 。 電動機功率的確定 注射機在整個動作循環(huán)中，系統(tǒng)的壓力和流量都是變化的，所需功率變化較大，為滿足整個工作循環(huán)的需要，按較大功率段來確定電動機功率。 從工況圖看出，快速注射工況系統(tǒng)的壓力和流量均較 大。此時，大小泵同時參加工作，小泵排油除保證鎖模壓力外，還通過順序閥將壓力油供給注射缸，大小泵出油 18 匯合推動注射缸前進。 前面的計算已知，小泵供油壓力為 pP1＝ ，考慮大泵到注射缸之間的管路損失，大泵供油壓力應(yīng)為 pP2＝ (＋ )MPa＝ ，取泵的總效率η P＝ ，泵的總驅(qū)動功率為 PPP qpqpP ? 2211 ?? ＝ kW 考慮到注射時間較短，不過 3s，而電動機一般允許短時間超載 25%，這樣電動機功率還可降低一些。 P＝ 100/125 ＝ kW 驗算其他工況時，液壓泵的驅(qū)動功率均小于或近于此值。查產(chǎn)品樣本，選用22kW 的電動機。 液壓閥的選擇 選擇液壓閥主要根據(jù)閥的工作壓力和通過閥的流量。本系統(tǒng)工作壓力在 7MPa 左右，所以液壓閥都選用中、高壓閥。所選閥的規(guī)格型號見表 25。 表 25 塑料注射機液壓閥名細表 序號 名稱 實際流量/( / )Ls 選用規(guī)格 1 三位四通電液換向閥 34DYMB32HT 2 三位四通電液換向閥 34DYYB32HT 3 三位四通電液換向閥 34DYB10HT 4 三位四通電液換向閥 34DYOB32HT 5 二位四通電液換向 ? 24DYOB32HT 19 閥 6 二位四通電液換向閥 ? 24DOH10HT 7 溢流閥 YFB20C 8 溢流閥 YFB20C 9 溢流閥 YFB20C 10 單向閥 DFB20K 11 液控單向閥 AYH32B 12 單向閥 DFB10K 13 單向閥 DFB32K 14 節(jié)流閥 LFB10C 15 調(diào)速閥 ? QFB10C 16 調(diào)速閥 ? QFB20C 17 單向順序閥 XDIFB20F 18 單向順序閥 XDIFB32F 19 行程 滑閥 ? 24C10B 液壓馬達的選擇 在 節(jié)已求得液壓馬達的排量為 ／ r，正常工作時，輸出轉(zhuǎn)矩 ，系統(tǒng)工作壓力為 7MPa。 選 雙斜盤軸向柱塞式液壓馬達。其理論排量為 ，額定壓力為 20 MPa，額定轉(zhuǎn)速為 8～ l00r/min，最高轉(zhuǎn)矩為 3057N m，機械效率大于 。 油管內(nèi)徑計算 本系統(tǒng)管路較為復(fù)雜，取其主要幾條 (其余略 )，有關(guān)參數(shù)及計算結(jié)果列于表 26。 表 26 主要管路內(nèi)徑 管路名稱 通過流量 /( / )Ls 允許流速 /( / )ms 管路內(nèi)徑 /m 實際取值 /m 泵吸油管 20 泵排油管 注射缸進油管路 確定油箱的有效容積 按下式來初步確 定油箱的有效容積： V＝ aqV 已知所選泵的總流量為，這樣，液壓泵每分鐘排出壓力油的體積為 。參照表 4— 3 取 a＝ 5，算得有效容積為： V＝ 5 ＝ 1 m3 液壓系統(tǒng)性能驗算 驗算回路中的壓力損失 本系統(tǒng)較為復(fù)雜，有多個液壓執(zhí)行元件動作回路，其中環(huán)節(jié)較多，管路損失較大的要算注射缸動作回路，故主要驗算由泵到注射缸這段管路的損失。 ⑴沿程壓力損失 沿程壓力損失，主要是注射缸快速注射時進油管路的壓力損失。此管路長 5m，管內(nèi)徑 ，快速時通過流量 ；選用 20 號機械系統(tǒng)損耗油，正常運轉(zhuǎn)后油的運動粘度ν＝ 27mm2/s，油的密度ρ＝ 918kg/m3。 油在管路中的實際流速為 smdqv / 3 232 ?? ??????? 2 3 0 03 9 8 11027 0 3 6 ?????? ??vdR e 油在管路中呈紊流流動狀態(tài)，其沿程阻力系數(shù)為： eR?? 求得沿程壓力損失為： MPap 3 9 8 1 9 1 1 6 21 ???? ????? ⑵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Δ p2，以及通過控制閥的局部壓力損失Δ p3。其中管路局部壓力損失相對來說小得多，故主要計算通 21 過控制閥的局部壓力損失。 參看圖 2，從小泵出口到注射缸進油口，要經(jīng)過順序閥 17，電液換向閥 2 及單向順序