简易注塑机液压系统

目录目录 一 设计要求和概述 4 1 1 设计任务 4 1 1 1 动作参数 4 1 2 设计要求说明 5 1 2 1 液压系统设计 5 1 2 2 液压装置结构设计 5 1 2 3 绘制工程图 编写设计说明书 5 二 拟定液压系统原理图 5 2 1 确定供油方式 5 2 2 调速方式的选择 5 2 3 速度换接方式的选择 5 2 4 液压系统原理图 6 2 5 系统工作原理 6 2 6 电磁铁动作顺序表 7 三 液压系统的计算和选择液压元件 7 3 1 液压执行元件主要尺寸的确定 7 3 1 1 工作压力 P 的确定 7 3 1 3 计算注塑液压缸内径圆 D 和活塞直径 d 8 3 1 4 计算在各工作阶段液压缸所需的流量 9 3 2 2 泵的流量确定 10 3 2 3 选择液压泵的规格 10 3 2 4 与液压泵匹配的电动机的选定 11 3 3 液压阀的选择 12 3 4 确定管道尺寸 13 3 5 液压油箱容积的确定 13 四 液压系统的验算 13 4 1 压力损失的验算 13 4 1 1 进油路压力损失 13 4 1 2 回油路的压力损失 14 4 1 3 泵出口的压力 Pp 15 4 2 系统温升的验算 15 五 系统方案验证 16 六 集成块设计 18 集成块油路图设计 如图 18 设计过程如下 18 6 3 1 制做液压元件样板 18 6 3 2 决定通道的孔径 19 6 3 3 集成块上液压元件的布置 19 6 3 4 集成块上液压元件布置程序 19 6 4 集成块 闭合模模块 零件图的绘制 19 开闭模模块集成单元设计 20 课课 程程 设设 计计 课程名称课程名称 液压传动课程设计液压传动课程设计 题目名称题目名称 简易注塑机液压系统设计简易注塑机液压系统设计 学生学院学生学院 xxxxxxxxxxxx 专业班级专业班级 xxxxxxxxxxxxxxxx 学学 号号 xxxxxxxxxx 学生姓名学生姓名 xxxxxx 指导教师指导教师 xxxxxxxx 一 一 设计要求和概述设计要求和概述 1 1 设计任务 设计任务 1 1 1 动作参数动作参数 设计一台简易注塑机液压系统 动作顺序如下 1 模运动缸快速前进 闭模 行程 L1 负载力 F1 速度 V1 2 慢速闭模 行程开关切换 3 注射缸前进 注射 行程 L2 负载力 F2 速度 V2 4 塑化液压马达转动 塑化 注射缸自动退回 负载扭矩 T 转速 N 5 模运动缸快速退回 开模 6 慢速开模 行程开关切换 设计参数如下 学号F1F2V1V2L1L2TN 3500KN160KN60mm s32mm s1000mm160 mm380N m4r s 1 2 设计要求说明设计要求说明 1 2 1 液压系统设计液压系统设计 根据设备的用途 特点和要求 利用液压传动的基本原理进行工况分析 拟定合理液 压系统原理图 电磁铁通断表 再经过必要的计算确定液压有关参数 然后按照所得参数 选择液压元件 相关设备的规格型号 1 2 2 液压装置结构设计液压装置结构设计 液压装置包括集成块 液压站等 进行结构设计时应考虑元件布局合理 紧凑 美观 外连管道少 装卸 调试方便 集成块中的油路尽可能简单 短 交叉少 加工容易 加 工工作量尽可能少 1 2 3 绘制工程图 编写设计说明书绘制工程图 编写设计说明书 绘制液压系统原理图 1 份 A4 集成块集成油路图 1 份 A4 同组相同 集成块零件图 1 份 A3 同组不同 编写设计说明书 包含的实验验证内容同组相同 二 拟定液压系统原理图二 拟定液压系统原理图 2 1 确定供油方式确定供油方式 考虑到该注塑机在工作时负载较大 泵源系统宜选用压力较大的柱塞泵供油 本设计中采 用斜盘式轴向柱塞定量泵 2 2 调速方式的选择调速方式的选择 在本次设计的简易注塑机的液压系统中 执行元件的工作负载变化不大 速度的调节可采 用节流阀调速 快速和慢速闭模的调节可通过一个两位两通的电磁换向阀的通断来调节 2 3 速度换接方式的选择速度换接方式的选择 本系统用电磁阀的快慢速换接回路 它的特点是结构简单 调节行程比较方便 阀的安装 也较容易 但速度换接的平稳性较差 若要提高系统的换接平稳性 则可改用行程阀切换 的速度换接回路 2 4 液压系统原理图液压系统原理图 2 5 系统工作原理系统工作原理 第一步 启动液压泵 8YA 得电 系统处于调压状态 手动控制 1YA 得电 换向阀 6 工 作在左位 开闭模液压缸无杆腔进油 开闭模液压缸工作 进行快速闭模 第二步 碰到行程开关 1 6YA 得电 系统转为慢速闭模 第三步 碰到行程开头 2 1YA 6YA 失电 同时 4YA 得电 注塑液压缸无杆腔进油 注 塑液压缸前进 进行注塑 第四步 碰到行程开头 3 4YA 失电 同时 5YA 得电 转动液压马达工作 塑化 第五步 时间继电器计时到 5YA 失电 同时 3YA 得电 注塑液压缸有杆腔进油 注塑 缸退回 第六步 碰到行程开关 4 3YA 失电 同时 2YA 得电 开闭模液压缸退回 进行快速开模 2 6 电磁铁动作顺序表电磁铁动作顺序表 1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA8YA 快速闭模 慢速闭模 注塑 马达转动 注塑缸退回 慢速开模 停止 三 液压系统的计算和选择液压元件三 液压系统的计算和选择液压元件 3 1 液压执行元件主要尺寸的确定液压执行元件主要尺寸的确定 3 1 1 工作压力工作压力 P 的确定的确定 工作压力 P 可以根据负载大小以及机器的类型来初步确定 参考 机械设计手册 5 P104 表 4 初选液压缸的工作压力为 P1 22MPa 3 1 2 计算开闭模液压缸内径圆 D 和活塞直径 d 由负载图知道最大负载 F 为 500KN 参考 机械设计手册 5 P104 表 5 可取背压力 P2 为 0 5MP cm 为 0 95 考虑到快进 快退速度相等 取 d D 0 71 由 机械设计手册 5 P105 式 37 5 18 可知 2 1 2 1 11 4 D d p p p F D cm 则 mD176 0 71 01 22 6 0 1 95 0102214 3 105004 2 6 3 由 机械设计手册 5 P105 表 8 表 9 将液压缸内径圆取整为标准系列直径 D 180mm 杆直径 d 按 d D 0 71 活塞杆直径系列取 d 125 mm 液压缸有杆腔面积为 2322 1 m10 4 2518 0 44 DA 液压缸有杆腔面积为 232222 2 m10 213125 0 18 0 44 dDA 3 1 3 计算注塑液压缸内径圆计算注塑液压缸内径圆 D 和活塞直径和活塞直径 d 由负载图知道最大负载 F 为 160KN 参考 机械设计手册 5 P104 表 5 可取背压力 P2 为 0 6MP cm 为 0 95 考虑到快进 快退速度相等 取 d D 0 71 由 机械设计手册 5 P105 式 37 5 18 可知 2 1 2 1 2 2 11 4 D d p p p F D cm 则 mD0994 0 71 0 1 22 6 0 1 95 0 102214 3 101604 2 6 3 2 由 机械设计手册 5 P105 表 8 表 9 将液压缸内径圆取整为标准系列直径 杆直径 按 活塞杆直径系列取 mmD100 2 2 d71 0 2 2 D d mmd70 2 液压缸无杆腔面积为 232 2 23 m1085 7 1 0 44 DA 液压缸有杆腔面积为 2322 2 2 2 24 m1000 4 07 0 1 0 44 dDA 3 1 4 计算在各工作阶段液压缸所需的流量计算在各工作阶段液压缸所需的流量 闭模液压缸所需的流量 min 291 1052 1 106010 425AQ 33333 111 LsmsmV 注塑液压缸所需的流量 min 115 101 52 10321085 7 AQ 34333 232 LsmsmV 3 1 5 计算液压马达所需流量 转动液压马达排量 rmrm p 105 111 106 022 38014 3 2 p T2 V 353 6 21 液压马达所需流量 L min6 726 106 444105 111 345 smnVQ 确定液压缸的流量 压力和选择泵的规格确定液压缸的流量 压力和选择泵的规格 3 2 1 泵的工作压力的确定泵的工作压力的确定 液压缸的实际最大工作压力取决于开闭模液压缸 故 MPa21Pa 10 425 10 213106 0 95 0 01500 A Ap F 3 36 3 1 22 cm 1 p 考虑到正常工作中进油管路有一定的压力损失 所以泵的工作压力为 pppp 1 式中 泵的最大工作压力 p p 执行元件最大工作压力 1 p 进油管路中的压力损失 初算时简单系统可取 0 2 0 5MPa 复杂系统取 0 5 p 1 5 MPa 本设计中取 0 5MPa 所以有 21 0 5 MPa 21 5MPa pppp 1 上述计算所得的是系统的静态压力 考虑到系统在各种工况的进度阶段出现的动态压 p p 力往往超过静态压力 另外考虑到一定的压力储存量 并确保泵的寿命 因此选泵的额定 压力应满足 n P pn pP6 1 25 1 本设计取 本设计中 Pn 取 27MPa MPaMPapP pn 8 826 5 2125 1 25 1 3 2 2 泵的流量确定泵的流量确定 液压泵的最大流量应为 max qKq Lp 式中 液压泵的最大流量 p q 同时动作的各执行元件所需要流量之和的最大值 如果这时溢流阀正在进行工 max q 作 尚须加溢流阀的最小溢流量 2 3L min 系统泄露系数 一般取 1 1 1 3 现取 1 1 L K L K L K min 31001067 1 102 511 1 333 max LsmqKq Lp 3 2 3 选择液压泵的规格选择液压泵的规格 根据以上算得的和 根据 液压设计手册 5 先选用 XB F40 XM 斜盘式轴向柱塞 p p p q 定量泵 该泵的基本参数为 型号 XB F40 XM 变量型式 定量 排量 mL r 40 压力 MPa 额定 21 压力 MPa 最高 28 转速 r min 额定 2500 转速 r min 最高 4000 驱动功率 kW 41 转矩 N m 120 容积效率 93 重量 kg 29 3 2 4 与液压泵匹配的电动机的选定与液压泵匹配的电动机的选定 电动机所需的功率为 kW 4 37 1093 0 1067 1 1021 5 3 36 kw qp P pp 选 Y2 200L2 2 型电机 额定功率 37 kW 额定转速为 2950 r min 3 3 液压阀的选择液压阀的选择 本液压系统可采用力士乐系统或 GE 系列的阀 本设计方案中均选用 GE 系列阀 根据所 拟定的液压系统图 按通过各元件的最大流量来选择液压元件的规格 选定的液压元件如 表 4 2 所示 表 4 2 液压元件明细表 规格 序 号 元件名称 通过最大 流量 L min 型号 额定流量 L min 额定压力 MPa 1 滤油器 66ZU H100 10S10032 2 液压泵 6663MCY14 1B94 532 6 三位四通换向阀 604WE 6 E6031 5 7 二位二通换向阀 3 604WE 6 E6031 5 8 节流阀 2 40SRC G 034031 5 9 开闭模液压缸 可调双单向节流阀 60Z2FS68031 5 10 三位四通换向阀 604WE 6 E6031 5 11 直控单向顺序阀 60HC T 03 M 15021 12 注塑液压缸 14 液压马达 60 15 溢流阀 2 60DBDS8P6431 5 3 4 确定管道尺寸确定管道尺寸 油管内径尺寸一般可参照选用的液压元件接口尺寸而定 也可按管路允许流速进行计算 压油管的允许流速取 v 4m s 则内径 d 为 mmmmd 82210 414 3 103 614 v Q4 3 3 现取压油管的内径 d 为 25mm 吸油管同样可按上式计算 mmmmd 23710 5114 3 103 614 v Q4 3 3 取吸油管内径 d 为 40mm 3 5 液压油箱容积的确定液压油箱容积的确定 本次设计的压液压系统中 取经验系数 6 得 系统油箱容量 V qpn 6 100 3 602L 现选用规格为 800 的带支撑脚的矩形油箱油箱 容量为 830 L 四 液压系统的验算四 液压系统的验算 现取进 回油管长 l 2m 选用 L HL32 液压油 考虑油的最低温度为 15 查得 15 时该 液压油的运动粘度 v 150cst 1 5 s 油的密度 920kg 2 cm 3 m 4 1 压力损失的验算压力损失的验算 4 1 1 进油路压力损失进油路压力损失 工作时的最大流量为 则液压油在管内流速 v1为 1 67 10 3 3 s 4m3s 102514 3 107 614 v1 23 3 2 m d q 由文献 2 18 可知 管道流动雷诺数 Re1为 5 1 1e v d R v 则 7 65 105 1 10254 3 4 3 1 1 v dv Re Re1 2300 可见油液在管道内流态为层流 其沿程阻力系数 1 75 Re1 75 24 16 3 05 进油管道 BC 的沿程压力损失 p1 1 为 PaPa v d l P 6 2 2 2 11 1013 2 2 02 3 920 102 1 3 07 1 05 3 2 查得换向阀 4WE10D 的压力损失 0 05 Pa 21 p 6 10 忽略油液通过管接头 油路板等处的局部压力损失 则进油路总压力损失 p1 为 PaPappp 666 21111 1018 2 1005 0 1013 2 4 1 2 回油路的压力损失回油路的压力损失 由于选用单活塞杆液压缸 且液压有杠腔的工作面积为无杠腔的工作面积的二分之一 则 回油管道的流量为进油管道的二分之一 则 v2 v1 2 1 51m s 08 12 105 1 102 151 1 4 3 2 2 v dv Re 2 75 Re2 75 12 08 6 21 回油管道的沿程压力损失为 p2 1 为 查产品样本知PaPa v d l P 6 2 2 2 12 1087 0 2 51 1 920 105 1 3 07 1 21 6 2 换向阀 4WE10D 的压力损失 0 025 10Pa 换向阀 34EF30 E10B 的压力损失 22 p 6 0 025 10Pa 调压阀 AQF3 E10B 的压力损失 32 p 6 0 5 10Pa 42 p 6 回油路总压力损失 p2 为 Pappppp 6 423222122 10 5 0025 0 025 0 87 0 Pa 6 1042 1 4 1 3 泵出口的压力泵出口的压力 Pp Pp Pap A pAF cm 6 3 633 1 1 22 1018 2 1085 7 1042 1 10495 0 10200 Pa 6 10 599 4 2 系统温升的验算系统温升的验算 在整个工作循环中 考虑整个循环都是快速闭模时的发热量 当 v 30mm s 时 此时min 14 14s 10355 2 s 10301085 7 4 343332 LmmvDq 泵的效率为 0 8 泵的出口压力为 99 5MPa 则 kwwFvp kwwp 6103010200 67 8 8 0 60000 14 141072 29 33 6 输出 输入 此时的功率损失为 kwkwppp67 2 667 8 输出输入 假定系统的散热状况一般 取 K 15W m C 油箱的散热面积 A 为 223232 835 1150065 0 065 0 mmVA 系统的温升为 C KA p 19 835 1 15 1067 2 T 3 设环境温度 T2 25 度 C 70441925TTT 21 验算表明系统的温升在许可范围内 五 系统方案验证五 系统方案验证 随着液压机械自动化程度的不断提高 所用液压元件的数量急剧增加 因而小型化 集成化就成为液压传动技术发展的必然趋势 随着传感器技术 微电子技术的发展以及与 液压技术紧密结合 出现了电液比例控制阀 电液比例控制泵和马达 数字阀等机电一体 化器件 使液压技术向着高度集成化和柔性化的方向发展 近年来 在新型密封和无泄漏 管件的开发 液压元件和系统的优化设计等方面取得了重要的进展 在这些基础上 本设计结合了先进的液压元件 更加优化地实现了设计所规定的机器 动作 下面是本设计实验验证的内容 实验目的 验证简易注塑机液压系统设计方案的正确性 实验内容和要求 按设计方案原理图连接油路 观察油路是否通畅 机械运动是否与 预期一致 分析方案的正确性和合理性 实验所用器件 定量泵 压力表 顺序阀 Y 型电磁换向阀 节流阀 O 型电磁换向 阀 溢流阀 液压缸 液压马达 实验过程 按照设计要求 组装实验回路 确认液压元件后用软管和接头在液压实验 装置上连成实验油路 实验原理图和方案实验油路图液压系统原理图 方案实验油路图 实验结果 通过手动控制电磁阀的开关 实现了两液压缸的运动 实验结论 该设计方案是正确的 通过顺序控制电磁阀的开关必能实现两液压缸的顺序动 作 以实现系统设计的工序动作 六 集成块设计六 集成块设计 集成块油路图设计 如图集成块油路图设计 如图 设计过程如下 设计过程如下 6 3 1 制做液压元件样板制做液压元件样板 制作液压元件样板 根据产品样本 对照实物绘制液压元件顶视图轮廓尺寸 虚线绘出液 压元件底面各油口位置的尺寸 依照轮廓线剪下来 便于工作是液压元件样板 若产品样 本与实物有出入 则以实物为准 若产品样本中的液压元件配有底板 则样板可按底板所 提供的尺寸来制做 若没有底板 则要注意 有的样本中提供的是元件的府视图 做样板 时应把产品样本中的图翻转 180 6 3 2 决定通道的孔径决定通道的孔径 集成块上的公用通道 即压力油孔 P 回油孔 T 泄漏孔 L 及四个安装孔 压力油孔由液 压泵流量决定 回油孔一般不得小于压力油孔 直接与液压元件连接的液压油孔由选定的 液压元件规格确定 孔与孔之间的连接孔 即工艺孔 用螺塞在集成块表面堵死 与液压 油管连接的液压没孔可采用米制细牙螺纹或英制管螺纹 本设计中采用