液压振动阀集成块设计（一）

I编号： 毕业设计说明书题 目： 液压振动阀集成块设计（一）学 院： 机电工程学院 专 业：机械设计制造及其自动化学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 实验师 题 目 类 型 ： 理 论 研 究 实 验 研 究 工 程 设 计 工 程 技 术 研 究 软 件 开 发2012 年 5 月 20 日摘 要本课程设计针对某企业的生产存在的加工技术问题，进行认真的分析，找出影响加工的主要因素( 小四号，宋体，1.5 倍行距，段前空 0.5 行。) 摘要应在 150250 字（摘要与关键词之间空一行）关键词：机械设计，机械设计，(关键词数量为 46 个，每一关键词之间用逗号分开，最后一个关键词不用标点符号)IIIAbstractThe abstract in English goes here. Abstract in English and that in Chinese presented on the previous page should agree. (英文摘要内容, 用小四号 Times New Romans 字体，每段开头缩进 4 个字符空格，英文摘要的内容应与中文摘要相对应。)Key Words: Key words in English go here and should be separated by a comma, but no comma is allowed after the last key word （关键词用小四号 Times New Romans 字体, 全部小写，每一关键词之间逗号分开，最后一个关键词后不打标点符号 ）桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 IV目 录摘 要 .IIAbstract.III目 录 .IV第 1 章 绪论.61.1 液压系统的概述 .61.1.1 液压系统的简介 .61.1.2 液压传动 .61.1.3 液压油 .71.1.4 液压系统对液压油的基本要求 .71.1.5 液压元件的分类 .71.2 课题背景 .91.3 夹具的功能 .91.4 夹具的发展趋势 .101.4.1 夹具的现状 .101.4.2 夹具的发展方向 .11第 2 章 液压系统设计（替换自己的设计）.122.1 液压系统设计要求及有关设计参数 .122.1.1 对液压系统的要求 .122.1.2 液压系统设计参数 .122.2 液压执行元件载荷力和载荷转矩计算 .132.2.1 各液压缸的载荷力计算 .132.2.2 进料液压马达载荷转矩计算 .142.3 液压系统主要参数计算 .142.3.1 初选系统工作压力 .142.3.2 计算液压缸的主要结构尺寸 .142.3.3 计算液压马达的排量 .152.3.4 计算液压执行元件实际工作压力 .15V2.3.5 计算液压执行元件实际所需流量 .152.4 制定系统方案和拟定液压系统图 .162.4.1 制定系统方案 .162.4.2 拟定液压系统图 .172.5 液压元件的选择 .172.5.1 液压泵的选择 .172.5.2 电动机功率的确定 .182.5.3 液压阀的选择 .192.5.4 液压马达的选择 .192.5.5 油管内径计算 .192.5.6 确定油箱的有效容积 .202.6 液压系统性能验算 .202.6.1 验算回路中的压力损失 .202.6.2 液压系统发热温升计算 .212.6.3 液压缸的结构设计 .27第三章 液压集成块的设计.293.1 块式集成的结构 .303.2 块式集成的特点 .303.3 块式集成液压控制装置的设计 .313.4 具体设计过程 .34总 结.44参考文献.45致 谢.466第 1 章 绪论1.1 液压系统的概述1.1.1 液压系统的简介一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件（附件）和液压油。 动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。 执行元件(如液压缸和液压马达)的作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动。 控制元件(即各种液压阀)在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能的不同，液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为益流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。 辅助元件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、快换接头、高压球阀、胶管总成、测压接头、压力表、油位油温计等。 液压油是液压系统中传递能量的工作介质，有各种矿物油、乳化液和合成型液压油等几大类。1.1.2 液压传动液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等；船舶用的甲板起重机械（绞车） 、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。 液压传动的基本原理：液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力7能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件(液压缸或马达)把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。其中的液体称为工作介质，一般为矿物油，它的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。 在液压传动中，液压油缸就是一个最简单而又比较完整的液压传动系统，分析它的工作过程，可以清楚的了解液压传动的基本原理。1.1.3 液压油液压油就是利用液体压力能的液压系统使用的液压介质，在液压系统中起着能量传递、系统润滑、防腐、防锈、冷却等作用。对于液压油来说，首先应满足液压装置在工作温度下与启动温度下对液体粘度的要求，由于油的粘度变化直接与液压动作、传递效率和传递精度有关，还要求油的粘温性能和剪切安定性应满足不同用途所提出的各种需求。1.1.4 液压系统对液压油的基本要求合适的粘度和良好的粘温性能,以保证液压元件在工作压力和工作温度发生变化的条件下得到良好润滑、冷却和密封。 良好的极压抗磨性,以保证油泵、液压马达、控制阀和油缸中的摩擦副在高压、高速苛刻条件下得到正常的润滑,减少磨损。 优良的抗氧化安定性、水解安定性和热稳定性,以抵抗空气、水分和高温、高压等因素的影响或作用,使其不易老化变质，延长使用寿命。 良好的抗泡性和空气释放值,以保证在运转中受到机械剧烈搅拌的条件下产生的泡沫能迅速消失;并能将混入油中的空气在较短时间内释放出来,以实现准确、灵敏、平稳地传递静压。 良好的抗乳化性,能与混入油中的水分迅速分离,以免形成乳化液,引起液压系统的金属材质锈蚀和降低使用性能。 良好的防锈性,以防止金属表面锈蚀。1.1.5 液压元件的分类液压元件中可分为动力元件和控制元件以及执行元件三大类。尽管都是液压元件，它们的自身功能和安装装使用的技术要求也不尽相同，现分别介绍如下：81、动力元件动力元件指的是各种液压泵。1. 齿轮油泵和串联泵（包括外啮合与内啮合）两种结构型式。2. 叶片油泵（包括单级泵、变量泵、双级泵、双联泵） 。3. 柱塞油泵，又分为轴向柱塞油泵和径向柱塞油泵，轴向柱塞泵有定量泵、变量泵、 （变量泵又分为手动变量与压力补偿变量、伺服变量等多种）从结构上又分为端面配油和阀式配油油两种配油方式，而径向柱塞泵的配油型式，基本上为阀式配油。2、控制元件各种液压阀都属于控制元件。1. 压力控制阀（1）压力控制阀有：溢流阀、电磁溢流阀、卸荷溢流阀、单向溢流阀和减压阀、单向减压阀以及顺序阀和单向顺序阀等。（2）顺序阀的范围中又分为直控顺序阀、远控顺序阀、卸荷阀、直控单向顺序阀、远控单向顺序阀、直控平衡阀和远控平衡阀等七种，还有压力继电器，以及各种压力控制阀，在各类液压传动系统中，按不同使用条件和特性要求，用于各类液压系统中。2. 方向控制阀方向控控制阀包括单向阀、液控单向阀、电磁换向阀、电磁球阀、电磁换向阀和手动换向阀以及手动旋转阀等多种。3. 流量控制阀流量控制阀有：节流阀、单向节流阀、调速阀、单向调速阀和行程节流阀以及单向行程节流阀、单向行程调速阀等。3、执行元件执行元件有液压缸和液压马达。1. 液压缸车辆用油缸、单作用油缸、液压机油缸、摆动油缸、单作用多级油缸（套筒油缸）还有双作用多级油缸以及弹簧复位油缸等多种。2. 液压马达9液压马达，有齿轮马达、叶片马达、柱塞马达等，就是说几乎定量油泵在理论上均可作为马达作用。3. 低速大扭矩液压马达（1）内啮合摆线马达。（2）内曲线液压马达，分轴转和壳转两种型式。（3）双料盘轴向柱塞马达。（4）径向柱塞式液压马达。（5）球塞式低速大扭矩液压马达。（6）静力平衡低速大扭矩低液压马达。1.2 课题背景夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。在金属切削上使用的夹具统称为夹具。在现代生产中，夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，帮夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。夹具设计是一项重要的技术工作。随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控的问世，提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，极大地推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。“工欲善其事，必先利其器。 ”工具是人类文明进步的标志。自 20 世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。1.3 夹具的功能在用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。101夹具的主要功能夹具的主要功能是装工件，使工件在夹具中定位和夹紧。（1）定位 确定工件在夹具中占有正确位置的过程。定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件面接触或配合实现的。正确的定位可以保证工件加工的尺寸和位置精度要求。（2）夹紧 工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。由于工件在加工时，受到各种力的作用，若不将工件固定，则工件会松动、脱落。因此，夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。2夹具的特殊功能夹具的特殊功能主要是对刀和导向。（1）对刀 调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。如铣床夹具中的对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。（2）导向 如钻床夹具中的钻模板的钻套，能迅速地确定钻头的位置，并引导其进行钻削。导向元件制成模板形式，故钻床夹具常称为钻模。镗床夹具（镗模）也具有导向功能。1.4 夹具的发展趋势随着科学技术的巨大进步及社会生产力的迅速提高，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。1.4.1 夹具的现状国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工作品种已占工件种类总数的 85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈的竞争。然而，一般企业仍习惯于大量采用传统的专用夹具。另一方面，在多品种生产的企业中，约 4 年就要更新 80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为 15%左右。特别是近年来，数控（NC） 、加工中心（MC） 、成组技术（GT） 、柔性制造系统（FMS）等新技术的应用，对夹具提出了如下新的要求：1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本。2）能装夹一组具有相似性特征的工件。3）适用于精密加工的高精度夹具。4）适用于各种现代化制造技术的新型夹具。115）采用液压或气压夹紧的高效夹紧装置，以进一步提高劳动生产率。6）提高夹具的标准化程度。1.4.2 夹具的发展方向夹具的发展方向主要表现为精密化、高效化、柔性化、标准化四个方面。精密化随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达0.1；用于精密车削的高精度三爪卡盘，其定心精度为 5m；精密心轴的同轴度公差可控制在 1m 内；又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆度公差可达 0.20.5m。高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有：自动化夹具、高速化夹具、具有夹紧动力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高 5 倍左右；在车床上使用的高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在（试验）转速为 2600r/min 的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。柔性化夹具的柔性化与的柔性化相似，它是指夹具通过调整、拼装、组合等方式，以适应可变因素的能力。可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、拼装夹具、数控夹具等。在较长时间内，夹具的柔性化将是夹具发展的主要方向。标准化夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。在制订典型夹具结构的基础上，首先进行夹具元件和部件的通用化，建立类型尺寸系列或变型，以减少功能用途相近的夹具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的结构。通用化方法包括夹具、部件、元件、毛坏和材料的通用化。夹具的标准化阶段是通用化的深入，主要是确立夹具零件或部件的尺寸系列，为夹具工作图的审查创造良好的条件。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148T225991 以及各类通用夹具、组合夹具标准等。夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。12第 2 章 液压系统设计（替换自己的设计）2.1 液压系统设计要求及有关设计参数2.1.1 对液压系统的要求（1）运动要平稳，两不应有冲击；（2）为保证安全生产，系统应设有安全联锁装置。2.1.2 液压系统设计参数根据任务书要求，确定参数13液压系统设计参数如下：2.2 液压执行元件载荷力和载荷转矩计算2.2.1 各液压缸的载荷力计算（1）合模缸的载荷力合模缸在模具闭合过程中是轻载，其外载荷主要是动模及其连动部件的起动惯性力和导轨的摩擦力。锁模时，动模停止运动，其外载荷就是给定的锁模力。开模时，液压缸除要克服给定的开模力外，还克服运动部件的摩擦阻力。（2）注射座移动缸的载荷力座移缸在推进和退回注射座的过程中，同样要克服摩擦阻力和惯性力，只有当喷嘴接触模具时，才须满足注射座最大推力。（3）注射缸载荷力注射缸的载荷力在整个注射过程中是变化的，计算时，只须求出最大载荷力。pdFW24式中，d螺杆直径，由给定参数知：d0.04m ；p喷嘴处最大注射压力，已知 p153MPa。由此求得 Fw192kN。各液压缸的外载荷力计算结果列于表 l。取液压缸的机械效率为 0.9，求得相应的作用于活塞上的载荷力，并列于表 2-1 中。表 2-1 各液压缸的载荷力液压缸名称 工况 液压缸外载荷/kNwF活塞上的载荷力 kNF/142.2.2 进料液压马达载荷转矩计算mNnPTcW7960/14.325取液压马达的机械效率为 0.95，则其载荷转矩Nm895.0762.3 液压系统主要参数计算2.3.1 初选系统工作压力属小型液压机，载荷最大时为锁模工况，此时，高压油用增压缸提供；其他工况时，载荷都不太高，参考设计手册，初步确定系统工作压力为 6.5MPa。2.3.2 计算液压缸的主要结构尺寸（1）确定合模缸的活塞及活塞杆直径合模缸最大载荷时，为锁模工况，其载荷力为 900kN，考虑 20%的超载因素，工作在活塞杆受压状态。活塞直径：pFD4此时是由液压缸提供的增压后的进油压力，锁模工况时，回油流量极小，故p20，求得合模缸的活塞直径为，取 Dh0.5m。mDh 459.015.64392按表 2-5 取 d/D0.7，则活塞杆直径 dh0.70.5m 0.35m，取 dh0.35m。注射座移动缸的活塞和活塞杆直径座移动缸最大载荷为其顶紧之时，此时缸的回油流量虽经节流阀，但流量极小，故背压视为零，则其活塞直径为，取 Dy0.1mmpFDy 076.15.63441由给定的设计参数知，注射座往复速比为 0.080.061.33，查表 26 得d/D0.5，则活塞杆直径为：15dy0.50.1m0.05m确定注射缸的活塞及活塞杆直径当液态塑料充满模具型腔时，注射缸的载荷达到最大值 213kN，此时注射缸活塞移动速度也近似等于零，回油量极小；故背压力可以忽略不计，这样，取 Ds0.22m ；mpFDs 204.15.632441活塞杆的直径一般与螺杆外径相同，取 ds0.04m。2.3.3 计算液压马达的排量液压马达是单向旋转的，其回油直接回油箱，视其出口压力为零，机械效率为0.95，这样rmrpTVmWM /108./95.0167432331 2.3.4 计算液压执行元件实际工作压力按最后确定的液压缸的结构尺寸和液压马达排量，计算出各工况时液压执行元件实际工作压力，见表 2-2。表 2-2 液压执行元件实际工作压力工况 执行元件名称载荷 背压力MPa/2工作压力 Pap/1锁模 合模缸 1600kN 6.4座前进 3 0.5 0.76座顶紧座移缸30 3.8注射 注射缸 213kN0.3 5.9预塑进料 液压马达 838m 6.02.3.5 计算液压执行元件实际所需流量根据最后确定的液压缸的结构尺寸或液压马达的排量及其运动速度或转速，计算出各液压执行元件实际所需流量，见表 3。16工况 执行元件名称运动速度结构参数流量/（ ）Ls计算公式慢速合模0.02sm/ 0.6快速合模合模缸0.1/2103.mA31QAv座前进0.06sm/ 210.8Am0.48 1QAv座后退座移缸0.08/ 22.60.48 2注射 注射缸0.07sm/ 210.38Am2.7 1QAv预塑进料液压马达in60r.7/qLr0.87 qn慢速开模 0.03 s/ 0.42快速开模合模缸0.13m220.14Am1.82QAv2.4 制定系统方案和拟定液压系统图2.4.1 制定系统方案执行机构的确定 本机动作机构除螺杆是单向旋转外，其他机构均为直线往复运动。各直线运动机构均采用单活塞杆双作用液压缸直接驱动，螺杆则用液压马达驱动。从给定的设计参数可知，锁模时所需的力最大，为 900kN。为此设置增压液压缸，得到锁模时的局部高压来保证锁模力。合模缸动作回路 合模缸要求其实现快速、慢速、锁模，开模动作。其运动方向由电液换向阀直接控制。快速运动时，需要有较大流量供给。慢速合模只要有小流量供给即可。锁模时，由增压缸供油。17液压马达动作回路 螺杆不要求反转，所以液压马达单向旋转即可，由于其转速要求较高，而对速度平稳性无过高要求，故采用旁路节流调速方式。注射缸动作回路 注射缸运动速度也较快，平稳性要求不高，故也采用旁路节流调速方式。由于预塑时有背压要求，在无杆腔出口处串联背压阀。注射座移动缸动作回路 注射座移动缸，采用回油节流调速回路。工艺要求其不工作时，处于浮动状态，故采用 Y 型中位机能的电磁换向阀。安全联锁措施本系统为保证安全生产，设置了安全门，在安全门下端装一个行程阀，用来控制合模缸的动作。将行程阀串在控制合模缸换向的液动阀控制油路上，安全门没有关闭时，行程阀没被压下，液动换向阀不能进控制油，电液换向阀不能换向，合模缸也不能合模。只有操作者离开，将安全门关闭，压下行程阀，合模缸才能合模，从而保障了人身安全。液压源的选择该液压系统在整个工作循环中需油量变化较大，另外，闭模和注射后又要求有较长时间的保压，所以选用双泵供油系统。液压缸快速动作时，双泵同时供油，慢速动作或保压时由小泵单独供油，这样可减少功率损失，提高系统效率。2.4.2 拟定液压系统图液压执行元件以及各基本回路确定之后，把它们有机地组合在一起。去掉重复多余的元件，把控制液压马达的换向阀与泵的卸荷阀合并，使之一阀两用。考虑注射缸同合模缸之间有顺序动作的要求，两回路接合部串联单向顺序阀。再加上其他一些辅助元件便构成了完整的液压系统图2.5 液压元件的选择2.5.1 液压泵的选择液压泵工作压力的确定18pP plppl 是液压执行元件的最高工作压力，对于本系统，最高压力是增压缸锁模时的入口压力，pl6.4MPa；p 是泵到执行元件间总的管路损失。由系统图可见，从泵到增压缸之间串接有一个单向阀和一个换向阀，取p0.5MPa 。液压泵工作压力为 pP(6.40.5)MPa6.9MPa液压泵流量的确定 qPK(qmax)由工况图看出，系统最大流量发生在快速合模工况，qmax3L/s 。取泄漏系数K 为 1.2，求得液压泵流量 qP3.6L/s (216L/min)选用 YYB-BCl71/48B 型双联叶片泵，当压力为 7 MPa 时，大泵流量为157.3L/min，小泵流量为 44.1L/min。2.5.2 电动机功率的确定注射机在整个动作循环中，系统的压力和流量都是变化的，所需功率变化较大，为满足整个工作循环的需要，按较大功率段来确定电动机功率。从工况图看出，快速注射工况系统的压力和流量均较大。此时，大小泵同时参加工作，小泵排油除保证锁模压力外，还通过顺序阀将压力油供给注射缸，大小泵出油汇合推动注射缸前进。前面的计算已知，小泵供油压力为 pP16.9MPa，考虑大泵到注射缸之间的管路损失，大泵供油压力应为 pP2(5.90.5)MPa6.4MPa ，取泵的总效率P0.8，泵的总驱动功率为Pqp2127.313 kW考虑到注射时间较短，不过 3s，而电动机一般允许短时间超载 25%，这样电动机功率还可降低一些。P27.313100/12521.85 kW验算其他工况时，液压泵的驱动功率均小于或近于此值。查产品样本，选用 22kW的电动机。192.5.3 液压阀的选择选择液压阀主要根据阀的工作压力和通过阀的流量。本系统工作压力在 7MPa 左右，所以液压阀都选用中、高压阀。所选阀的规格型号见表 2-5。表 2-5 液压阀名细表序号 名称 实际流量 /()Ls选用规格1 三位四通电液换向阀 2.62 34DYM-B32H-T2 三位四通电液换向阀 3.36 34DYY-B32H-T 3 三位四通电液换向阀 0.50 34DY-B10H-T4 二位四通电液换向阀 0.5024DO-H10H-T5 压力比例阀 2.62 YF-B20C6 压力比例阀 2.62 YF-B20C7 单向阀 0.74 DF-B20K8 单向阀 2.62 DF-B32K9 节流阀 0.65 LF-B10C10 比例流量阀 0.70QF-B10C2.5.4 液压马达的选择在节已求得液压马达的排量为 0.8Lr，正常工作时，输出转矩 769N.m，系统工作压力为 7MPa。选 SYM0.9 双斜盘轴向柱塞式液压马达。其理论排量为 0.873L/r，额定压力为 20 MPa，额定转速为 8l00r/min，最高转矩为 3057Nm，机械效率大于 0.90。2.5.5 油管内径计算本系统管路较为复杂，取其主要几条(其余略)，有关参数及计算结果列于表 2-6。表 2-6 主要管路内径管路名称 通过流量 /()Ls允许流速 /()ms管路内径 /m实际取值 /泵吸油管 2.62 0.85 0.063 0.065泵排油管 0.735 4.5 0.014 0.015注射缸进油管 2.66 4.5 0.028 0.03220路2.5.6 确定油箱的有效容积按下式来初步确定油箱的有效容积：VaqV 已知所选泵的总流量为 201.4L/min，这样，液压泵每分钟排出压力油的体积为 0.2m3。参照表 43 取 a5，算得有效容积为：V50.2m31 m32.6 液压系统性能验算2.6.1 验算回路中的压力损失本系统较为复杂，有多个液压执行元件动作回路，其中环节较多，管路损失较大的要算注射缸动作回路，故主要验算由泵到注射缸这段管路的损失。沿程压力损失沿程压力损失，主要是注射缸快速注射时进油管路的压力损失。此管路长 5m，管内径 0.032m，快速时通过流量 2.7L/s；选用 20 号机械系统损耗油，正常运转后油的运动粘度 27mm2/s，油的密度 918kg/m3。油在管路中的实际流速为smdqv/36.02.174209836Re油在管路中呈紊流流动状态，其沿程阻力系数为：25.014e求得沿程压力损失为：MPap03.2103.9819864.25. 局部压力损失 局部压力损失包括通过管路中折管和管接头等处的管路局部压力损失 p2，以及通过控制阀的局部压力损失 p3。其中管路局部压力损失相对来说小得多，故主要计算通过控制阀的局部压力损失。参看图 2，从小泵出口到注射缸进油口，要经过顺序阀 17，电液换向阀 2 及21单向顺序阀 18。单向顺序伺 17 的额定流量为 50L/min，额定压力损失为 0.4MPa。电液换向阀2 的额定流量为 190L/min，额定压力损失 0.3 MPa。单向顺序阀 18 的额定流量为150L/min，额定压力损失 0.2 MPa。通过各阀的局部压力损失之和为 2221,3 1507.50.4pMPa8.3.从大泵出油口到注射缸进油口要经过单向阀 13，电液换向阀 2 和单向顺序阀18。单向阀 13 的额定流量为 250L/min，额定压力损失为 0.2 MPa。通过各阀的局部压力损失之和为：Pap65.023.4.0253.17.02,3 由以上计算结果可求得快速注射时，小泵到注射缸之间总的压力损失为p1(0.030.88)MPa0.91MPa大泵到注射缸之间总的压力损失为p 2(0.030.65)MPa0.68MPa由计算结果看，大小泵的实际出口压力距泵的额定压力还有一定的压力裕度，所选泵是适合的。另外要说明的一点是：在整个注射过程中，注射压力是不断变化的，注射缸的进口压力也随之由小到大变化，当注射压力达到最大时，注射缸活塞的运动速度也将近似等于零，此时管路的压力损失随流量的减小而减少。泵的实际出口压力要比以上计算值小一些。综合考虑各工况的需要，确定系统的最高工作压力为 6.8MPa，也就是溢流阀7 的调定压力。2.6.2 液压系统发热温升计算计算发热功率 液压系统的功率损失全部转化为热量。发热功率计算如下22PhrPrPc对本系统来说，Pr 是整个工作循环中双泵的平均输入功率。ziPitrtqpT1具体的 pi、qi、ti 值见表 7。这样，可算得双泵平均输入功率 Pr12kW。系统总输出功率求系统的输出有效功率：nimjjWjitc tTsFTP11由前面给定参数及计算结果可知：合模缸的外载荷为 90kN，行程 0.35m；注射缸的外载荷为 192kN，行程 0.2m；预塑螺杆有效功率 5kW，工作时间 15s；开模时外载荷近同合模，行程也相同。注射机输出有效功率主要是以上这些。kWPc 3)1502.109.35014.(5 35总的发热功率为：Phr(15.33)kW12.3kW计算散热功率 前面初步求得油箱的有效容积为 1m3，按 V0.8abh 求得油箱各边之积：abh1/0.8m31.25m3取 a 为 1.25m，b、h 分别为 1m。求得油箱散热面积为：At1.8h(ab)1.5ab(1.8l(1.251) 1.51.25)m2 5.9m2油箱的散热功率为：PhcK1AtT式中 K1油箱散热系数，查表 51，K1 取 16W/(m2)；T油温与环境温度之差，取 T35。Phc165.935kW3.3kW Phr12.3kW由此可见，油箱的散热远远满足不了系统散热的要求，管路散热是极小的，需要另设冷却器。23冷却器所需冷却面积的计算冷却面积为： mhcrtKPA式中 K传热系数，用管式冷却器时，取 K116W(m2 )； tm平均温升()； 211tTtm取油进入冷却器的温度 T160，油流出冷却器的温度 T250，冷却水入口温度 tl25，冷却水出口温度 t230。则： 5.27302560mt所需冷却器的散热面积为：2238.5.7160).(mA考虑到冷却器长期使用时，设备腐蚀和油垢、水垢对传热的影响，冷却面积应比计算值大 30，实际选用冷却器散热面积为：A1.32.8m23.6m2 注意；系统设计的方案不是唯一的，关键要进行方案论证，从中选择较为合理的方案。同一个方案，设计者不同，也可以设计出不同的结果，例如系统压力的选择、执行元件的选择、阀类元件的选择等等都可能不同。附：系统工况图2.7 液压缸的设计2.7.1 液压缸主要尺寸的确定液压缸壁厚和外经的计算液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。液压缸的壁厚一般指缸筒结构中最薄处的厚度。从材料力学可知，承受内压力24的圆筒，其内应力分布规律应壁厚的不同而各异。一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。液压缸的内径 D 与其壁厚的比值的圆筒称为薄壁圆筒。工程机械的液压缸，一般用无缝钢管材料，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒公式计算 式中 液压缸壁厚(m)；D液压缸内径(m)；试验压力，一般取最大工作压力的(1.251.5)倍；yp缸筒材料的许用应力。无缝钢管。则：my 5,3.208.19取在中低压液压系统中，按上式计算所得液压缸的壁厚往往很小，使缸体的刚度往往很不够，如在切削过程中的变形、安装变形等引起液压缸工作过程卡死或漏油。因此一般不作计算，按经验选取，必要时按上式进行校核。液压缸壁厚算出后，即可求出缸体的外经为 为1DmD905281同理 夹紧与定位液压缸的壁厚与外径为：mmpy4 6.2.2063.12取壁 厚缸体外径 D7141夹紧与定位液压缸的壁厚与外径为： ，D712）液压缸工作行程的确定液压缸工作行程长度，可根据执行机构实际工作的最大行程来确定，并参阅P12 表 2-6 中的系列尺寸来选取标准值。液压缸工作行程选 ml630夹紧与定位液压缸选 23) 缸盖厚度的确定一般液压缸多为平底缸盖，其有效厚度 t 按强度要求可用下面两式进行近似计算。无孔时 ypDt243.025有孔时 02243.0dDpty式中 t缸盖有效厚度(m)； 缸盖止口内径(m)；缸盖孔的直径(m)。0d液压缸：无孔时 ，取 t=20mmmt 2.195.810743.3有孔时 ，取 t=50mmt 6.427.03 夹紧与定位液压缸：无孔时 ，取 t=17mm