【文章內(nèi)容簡介】 n2? 其中： Fn —— 液壓缸的載荷 P—— 系統(tǒng)的工作壓力 ? —— 液壓缸的總效率（ ncm???? ） 所以： 65 ?????D= 7 根據(jù)文獻《機械設(shè)計手冊第 5 卷》表 2162 和 表 21638 選擇液壓缸的參數(shù)為：內(nèi)徑 D=250mm 活塞面積 A= 桿端承壓面積為 A= 2 推力F= 拉力 F= 2. 確定合模缸的內(nèi)徑 合模缸因在工作過程中，快退時需要有一定的背壓，所以根據(jù)文獻選擇背壓P=。根據(jù)公式有： ??PFD n2? 65 ????? ? 根據(jù)《機械設(shè)計手冊第五卷》由表 2162 和表 21638 選擇壓缸的的參數(shù)為 :缸的內(nèi)徑 D=250mm 活塞桿為 d=180mm 活塞面積為 A= 2cm 桿端承壓面積為A= 2cm 推力為 F= 拉力為 F= 根據(jù)上面的參數(shù)可 得合模缸有桿腔的實際有效面積為： ? ?422 dDA ??? ? ?418025022 ?? ? = 3. 確定控制缸的內(nèi)徑和活塞桿的直徑 由于控制缸幾乎不受力，所以直接選用。根據(jù)《機械設(shè)計手冊第五卷》 選擇： D=40mm d=22mm 4. 確定吹針缸的內(nèi)徑和活塞桿的直徑 由于吹針缸同樣受力很小，所以也直接選用。根據(jù)《機械設(shè)計手冊第五卷》選擇：D=40mm d=22mm 8 計算各液壓執(zhí)行元件的實際工作壓力 1. 擠塑缸實際壓力 1AFP n?? = 4 90 8 5 ?? = A=A1— 42d? =49087— = L= AV = 6? = 由于擠出時間為 10s 所以 tLv? = = q= vA1 = 9 08 7 ??= P=pq= ? = 2. 合模缸的實際壓力 P=1211 AApAFn ?? = 5 ???? = 由于合模缸快進和快退的速度均為 v1 =40mm/s 慢進和慢退的速度均為 v2 =10mm/s 所以 合模缸快進和快退的流量分別為： vAq 11? =610604049087 ??= 1122 ??? AqAq = 合模缸慢進和慢退的流量分別為： 9 6211 106010490 87 ???? vAq= ??? AqAq = 10 第三章 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 擠塑缸回路液壓控制系統(tǒng)設(shè)計 擠塑回路中 ，儲料缸運動平穩(wěn)，不能產(chǎn)生大的振動，以利于熔融塑料的擠出和保證型坯的質(zhì)量。因此設(shè)計出兩種方案：恒壓控制系統(tǒng)和恒速控制系統(tǒng)。 3． 恒壓系統(tǒng)方案 該方案要求儲料缸向下運動時，有一恒定的壓力，以保證熔料密度均勻。儲料缸回程蓄能時，要求回油有一定的背壓力，可以防止熔料產(chǎn)生疏松和進入空氣?，F(xiàn)在對回路作一下簡述： DT 通電，是噴射行程，泵供油通過減壓閥到油缸，使貯料缸獲得一可調(diào)的恒定壓力，另一腔作用有熔料的壓力； DT 斷電，是蓄能行程，螺桿擠出的熔料進入貯料缸，為其下腔提供一推力，活塞上移儲料，上腔回油通過 溢流閥回油箱，保持一可調(diào)的恒定背壓力。 11 ` 1．電磁換向閥 4 溢流閥 此恒壓系統(tǒng)方案在使用中存在下列問題：首先，由于環(huán)境溫度的干擾和擠塑機所控溫度變化的影響，會引起熔料的粘度變化，當擠出間隙不變時，熔料擠出速率會發(fā)生變化，即引起貯料缸活塞噴射不穩(wěn)定，進而造成型坯壁厚存在突變現(xiàn)象，吹模后制品將呈現(xiàn)環(huán)狀痕跡，還會造成控制系統(tǒng)循環(huán)周期的變化，從而影響制品的重復性精度和控制性能。其次，在噴射過程中，即使熔料溫度不變 ，由于控制缸按預定規(guī)律帶動心模不斷上，下移動來改變成型間隙，這樣會造成擠出速率的變化。若將控制恒壓的普通減壓閥用比例減壓閥代替，可大大改善其控制性能，但同時也增加了系統(tǒng)的復雜程度和成本。 恒速系統(tǒng)方案 該方案要求貯料缸向下運動時，保持某一恒定速率，而不受負載變化、溫度變化等外界因素影響，這樣可以避免出現(xiàn)過大超調(diào)和保證高的控制性能。貯料缸回程蓄能時，要求回油有一定的背壓力，防止熔料產(chǎn)生疏松和進入空氣。恒速回路工作原理如下：當DT 通電，為噴射行程，泵通過調(diào)速閥給貯料缸上腔供油，使噴射行程保持 一定速率，貯料缸另一腔作用在熔料壓力；當 DT 斷電，是蓄能行程，螺桿擠出的熔料進入貯料缸。為其下腔提供一推動力，活塞上移儲能，上腔回油通過溢流閥回油箱，保持一可調(diào)的恒定背壓力。 12 4 溢流閥 此恒速系統(tǒng)保證了控制系統(tǒng)循環(huán)周期恒定，易實現(xiàn)控制缸與貯料缸間的協(xié)調(diào)動作，提高了系統(tǒng)的重復性精度。但此系統(tǒng)存在以下不足：首先，擠出機溫控系統(tǒng)通常為熱電偶反饋的繼電控制系統(tǒng)，而且是通過測定料筒溫度間接控制的，即所控溫度并非定 值，而是一個范圍。由于環(huán)境溫度的干擾和擠出機溫度變化的影響，會引起熔料粘度發(fā)生變化。另外，在噴射期間擠出間隙是不斷變化的，這都會造成熔料的流動摩擦力和壓力的變化，而引起熔料密度的變化，最終會影響制品內(nèi)部微觀組織的均勻性，使制品機械性能和密閉性降低。若將控制恒速的普通調(diào)速閥用比例調(diào)速閥代替，可大大改善其控制性能，但同樣增加了系統(tǒng)的復雜性和成本。 控制缸回路液壓控制系統(tǒng)設(shè)計 控制缸是液壓控制系統(tǒng)的核心部件?？刂聘谆钊倪\動直接帶動型芯運動來控制型坯壁厚的變化。因此要求活塞運動靈敏，響應(yīng)快，位置控制 精度高，并要求較大的定位剛度，還要求控制缸無外泄和較小的內(nèi)漏，否則會污染制品降低定位精度。為此，除在結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造時保證其合理性和一定精度外，必須在液壓系統(tǒng)中采取有效控制措施。 現(xiàn)采用電液比例閥和電液伺服閥為控制元件的位置反饋控制系統(tǒng)來控制型芯的運 13 動?？紤]到伺服閥雖然具有高的頻率響應(yīng)和控制精度，但造價較高，且對油液的污染敏感，對工作環(huán)境和維護技術(shù)要求高，在實際生產(chǎn)中較難推廣使用。另外，伺服閥工作壓降較高（ 7MPa），造成系統(tǒng)效率低和要求泵壓力高。而比例閥具有造價低廉、對工作油液清潔度和維護技術(shù)要求較低 、工作壓降低（ 1MPa），可降低泵源壓力和提高系統(tǒng)效率。雖然其頻率和控制精度要求不及伺服閥，且存在零位死區(qū)，但采取一定控制措施，完全可滿足中空吹塑機的快速性和控制精度要求，同時也便于推廣使用，所以現(xiàn)在選用電液比例閥組成電液位置控制系統(tǒng)（控制系統(tǒng)原理圖如圖）。 為了同時滿足控制型芯的移動方向和位移大小，實現(xiàn)連續(xù)控制，并且有較高的控制精度和動態(tài)響應(yīng)要求，系統(tǒng)中選用了雙電磁鐵控制的帶內(nèi)部電反饋的三位四通電液比例方向閥，它除控制液流換向作用外，還通過控制閥芯位置來連續(xù)調(diào)節(jié)閥口開度實現(xiàn)流量的比例控制。 14 合模缸回路液壓控制系統(tǒng)設(shè)計 3． 3． 1 同步回路 合模缸合模時，需要兩缸同時動作，雖然合模時沒有外負載，但是為了安全起見，以及合模時，模具最終位置準確，故采用同步回路，而同步回路的精度受泄漏，摩擦阻力，制造誤差，外負載以及油液中的含氣量等因素都會影響同步精度。為此，同步動作回路要盡量克服或減少這些因素的影響，有時要采取補償措施。，清除累積誤差，以下有三種同步回路的方案進行選擇。 壓缸串聯(lián)同步回路 如下圖所示為液壓缸串聯(lián)同步回路，它必須使用雙活塞桿缸或串聯(lián)的兩缸有效工作面積相等，這種回路對同樣的載荷，系統(tǒng)壓力增大，其增大的倍數(shù)為串聯(lián)液壓缸的數(shù)目。這種回路簡單，能適應(yīng)較大的偏載，但由于制造上的誤差，內(nèi)部泄漏以及混入空氣等因素將影響同步性，因此一般設(shè)有補有油等裝置。 15 下圖所示為采用液壓馬達的雙缸同步回路，兩個等排量液壓馬達 1 和 2 同軸相接輸出相同流量的液壓油分別供給兩個面積相等的液壓缸 3 和 4，實現(xiàn)同步運行。為了消除液壓缸在行程終點產(chǎn)生的誤差，設(shè)置了單向閥 5（四個）和溢流閥 6 組成的交叉溢流補油回路。此回路的同步精度高，但造價較貴。適用于大載荷大容量系統(tǒng)。 2 液壓馬達 4 液壓缸 單向閥 溢流閥 3． 流量閥控制的同步回路 如圖所示為并 聯(lián)調(diào)速的同步動作回路。兩液壓缸 5 和 6 并聯(lián)，其運動速度分別用調(diào)速閥 1 和 3 來調(diào)節(jié)。當兩個工作面積相同的腔做同步運動時，通過兩個調(diào)速閥的流量要調(diào)節(jié)的相同。其工作原理是：當 DT1 得電時，兩缸無桿腔同時動作，當 DT2 得電時，壓力油通過單向閥 2 和 3 快速回退。這種同步回路結(jié)構(gòu)簡單，但由于兩個調(diào)速閥的性能不可能完全一致，同時還受到負載變化和泄漏的影響，故同步精度不高。 16 3 調(diào)速閥 4 溢流閥 6 液壓缸 通過以上三種同步回路的介紹和比較，本次設(shè)計的合 模缸同步回路采用流量閥控制的同步回路。因為這種同步回路和以上兩種同步回路比較，價格適中，合模缸的同步精度要求不高。 保壓、泄壓回路 合模缸合模后，需要一分鐘左右的保壓，以便塑料完全冷卻，不會產(chǎn)生廢品。而當保壓結(jié)束后，若直接回油則會產(chǎn)生巨大的液壓沖擊，因此要有泄壓回路。 如圖所示是利用液控單向閥自動補油保壓回路。當電磁鐵 2 通電使換向閥切換至右位，液壓缸上腔壓力升至電接點壓力表的上限時，壓力表高壓接觸點通電，使電磁鐵 2斷電，換向閥復至中位，液壓泵經(jīng)閥的 M 型中位卸荷，液壓缸由液控單向閥保 壓。保壓期間如果液壓缸上腔因泄漏等因素，壓力下降到電接點壓力表下限調(diào)定值時，壓力表又發(fā)出信號，使電磁鐵 2 通電，液壓泵恢復向液壓缸上腔供油，使壓力上升。而當電磁鐵 1 通電使換向閥切換至左位時，液壓缸活塞快速向上退回。這種回路能自動地保持液壓缸上腔的壓力在某一范圍內(nèi)，保壓時間長，壓力穩(wěn)定性高，使用于液壓機等保壓性能要求較高的液壓系統(tǒng)。 17 液壓泵 三位四通電磁換向閥 液控單向閥 壓力表 液壓缸 2． 釋壓回路 當 保壓結(jié)束后，若直接退回油缸，則會產(chǎn)生巨大的液壓沖擊，因而要進行泄壓。通常液壓缸直徑大于 250mm，壓力大于 7MPa 時，就要進行泄壓了。而本次設(shè)計的合模缸的直徑為 250mm，壓力大于 7MPa。 18 三位四通電磁換向閥 節(jié)流閥 二位二通電磁換向閥 如圖所示采用單向閥泄壓回路。當要卸荷時主換向閥切換為中位，此時泄漏閥的電磁鐵通電，利用單向閥泄壓。 吹針缸的液壓控制回路的設(shè)計 因為回路行程短，負載小，近似等零，因而回路比較簡單， 只需使用單向節(jié)流調(diào)速回路，就能滿足要求。 其他回路的設(shè)計 因本次設(shè)計的液壓系統(tǒng)工作循環(huán)中有短時間間歇，為減少功率損耗，降低系統(tǒng)發(fā)熱避免因液壓泵頻繁啟停影響液壓泵的壽命，多采用液壓泵缷荷回路。所謂液壓泵的缷荷是指在泵以很小的流量輸出功率運轉(zhuǎn)，即或以很低的壓力運轉(zhuǎn)，或輸出很小的流量的液壓油。如圖所示為液控順序閥雙泵缷荷回路。系統(tǒng)在低壓大流量工況時，高低壓雙泵同時向系統(tǒng)供油。但，當系統(tǒng)在低速重載運行時，油壓升高，液控順序閥 3 打開使低壓大流量泵 1 缷荷空載運轉(zhuǎn)，只由高壓小流量泵 2 向系統(tǒng)供油。雙泵缷荷回路適用于 機床等機械設(shè)備中傳動快慢交替工作的系統(tǒng)，有顯著的節(jié)能效果。 19 整機液壓控制系統(tǒng)原理圖 綜合以上分析，并參照國內(nèi)外等同類中空機液壓系統(tǒng)，設(shè)計出中空機整機液壓控制系統(tǒng)原理圖如下圖所示。 復位擠塑缸進擠塑缸退吹針缸進吹針缸退合?？爝M合模慢進保壓泄壓合模慢退合?？焱?+ + + + +