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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
SX-ZY-500A型塑料注射成型機(jī)
液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
學(xué) 號(hào)：
姓 名：
專 業(yè)：
系 別：
指導(dǎo)教師：
二○一五年六月
目 錄
摘 要 III
Abstract IV
第一章 緒論 1
1.1 選題背景 1
1.2國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 1
第二章 總體分析與計(jì)算 4
2.1設(shè)計(jì)要求及技術(shù)參數(shù) 4
2.1.1設(shè)計(jì)要求 4
2.1.2技術(shù)參數(shù) 4
2.2SX-ZY-500A型塑料注射成型機(jī)結(jié)構(gòu)方案確定 5
2.2.1 注射部件方案設(shè)計(jì) 5
2.2.2合模部件方案設(shè)計(jì) 6
2.3工況分析 8
2.3.1各液壓缸的負(fù)載分析 8
2.3.2各液壓缸的速度分析 10
2.4確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù) 10
2.4.1初選液壓缸工作壓力 10
2.4.2液壓缸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算 10
2.4.3計(jì)算液壓執(zhí)行元件實(shí)際工作壓力 11
2.4.4計(jì)算液壓執(zhí)行元件實(shí)際所需流量 12
第三章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13
3.1制定系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)圖 13
3.1.1制定系統(tǒng)方案 13
3.1.2擬定液壓系統(tǒng)圖 14
3.1.3液壓系統(tǒng)動(dòng)作循環(huán)分析 14
3.2液壓元件的計(jì)算與選擇 15
3.2.1液壓泵的選擇 15
3.2.2電動(dòng)機(jī)功率的確定 15
3.2.3液壓閥的選擇 16
3.2.4液壓馬達(dá)的選擇 17
3.2.5油管內(nèi)徑計(jì)算 17
3.2.6確定油箱的有效容積 17
3.3液壓缸設(shè)計(jì) 17
3.3.1液壓缸主要尺寸的確定 18
3.3.2液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20
3.4液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 22
3.4.1驗(yàn)算回路中的壓力損失 22
3.4.2液壓系統(tǒng)發(fā)熱溫升計(jì)算 23
第四章 液壓泵站的設(shè)計(jì) 26
4.1集成塊的設(shè)計(jì) 26
4.2電動(dòng)機(jī)和泵組與油箱的安裝設(shè)計(jì) 27
4.3電動(dòng)機(jī)與泵的裝配設(shè)計(jì) 28
結(jié) 論 30
參考文獻(xiàn) 31
致 謝 32
摘 要
塑料工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)重要工業(yè)部門，又是一個(gè)新興的綜合性很強(qiáng)的工業(yè)體系。在塑料成型加工中，注塑占有占有重要位置，其設(shè)備就是注塑機(jī)。本文在此背景下設(shè)計(jì)SX-ZY-500A型塑料注射成型機(jī)液壓系統(tǒng)。
本文首先分析了注塑機(jī)行業(yè)的研究現(xiàn)況及塑料注射成型機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在此分析基礎(chǔ)上確定了SX-ZY-500A型塑料注射成型機(jī)結(jié)構(gòu)方案；接著，通過工況分析選定了液壓系統(tǒng)方案；然后，通過計(jì)算選定了各液壓元件及設(shè)計(jì)了液壓缸；最后，通過AutoCAD制圖軟件繪制了液壓系統(tǒng)原理圖、液壓缸裝配圖等。
通過本次設(shè)計(jì)，鞏固了大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識(shí)，如：液壓傳動(dòng)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、材料力學(xué)、公差與互換性理論、機(jī)械制圖等；掌握了普通機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法并能夠熟練使用AutoCAD制圖軟件，對(duì)今后的工作于生活具有極大意義。
關(guān)鍵詞：注塑機(jī)，液壓系統(tǒng)，注射，合模，油缸
Abstract
The plastics industry is an important industrial sector of the national economy, but also a new highly integrated industrial system. In the plastic molding process, injection occupies an important place, which device is the injection molding machine. This design SX-ZY-500A-type plastic injection molding machine hydraulic system in this context.
This paper analyzes the current situation and study the structural characteristics of the injection molding of plastic injection molding machine industry, in this analysis to determine the SX-ZY-500A-type plastic injection molding machine based on the structure of the program; then, by analyzing selected condition Hydraulic System programs; then, by calculating the hydraulic components selected and designed hydraulic cylinders; and finally, through AutoCAD drawing software to draw the diagram of the hydraulic system, the hydraulic cylinder assembly diagrams.
Through this design, the consolidation of the university is the professional knowledge, such as: hydraulic, mechanical principles, mechanical design, materials, mechanics, tolerance and interchangeability theory, mechanical drawing and the like; mastered the design of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD mapping software, the future work of great significance in life.
Keywords: Injection molding machines, Hydraulic systems, Injection, Mold, Cylinder
32
第一章 緒論
1.1 選題背景
塑料工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)重要工業(yè)部門，又是一個(gè)新興的綜合性很強(qiáng)的工業(yè)體系。它是由塑料制品成型及應(yīng)用，塑料原料設(shè)備，塑料回收，再生與利用及相應(yīng)的樹脂合成設(shè)備，助劑設(shè)備，塑料準(zhǔn)備設(shè)備，塑料成型設(shè)備，塑料二次加工設(shè)備，塑料輔助設(shè)備，機(jī)頭與模具制造等組成的工業(yè)體系。
塑料加工機(jī)械按其工藝流程可分為塑料準(zhǔn)備加工設(shè)備，塑料成型加工設(shè)備，塑料二次加工設(shè)備，塑料輔助加工設(shè)備，廢舊塑料回收加工設(shè)備。其中，塑料成型加工設(shè)備是塑料加工設(shè)備中的重點(diǎn)，主要有注塑機(jī)及其輔助設(shè)備，擠出機(jī)及其輔助設(shè)備，中空吹塑機(jī) 壓延成型設(shè)備，滾塑成型設(shè)備，泡沫塑料成型設(shè)備。
在成型加工中，注塑占有占有重要位置，其設(shè)備就是注塑機(jī)。注塑成型與擠出成型相比，注塑成型是周期性的生產(chǎn)單個(gè)制件，而擠出機(jī)是連續(xù)成型的。
注塑成型的特點(diǎn)如下：可一次成型外形復(fù)雜，尺寸精確，表面光潔的塑料制件；能成型帶有金屬嵌件的制件，使之有良好的裝配性能和互換性，有利于塑件的應(yīng)用，標(biāo)準(zhǔn)化，系列化；注塑成型的模具可快速更換，以便制造適應(yīng)市場(chǎng)需求的產(chǎn)品；特別適宜工程塑料及特種塑料的成型，獲得有熱書性能、特殊用途的制品；自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)率高，可實(shí)現(xiàn)“無人化”管理。注塑制品廣泛的應(yīng)用在家電、汽車、機(jī)械、電子、建筑、醫(yī)療衛(wèi)生、農(nóng)林、交通運(yùn)輸、宇航、軍工等行業(yè)。
1.2國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r
中國塑料工業(yè)經(jīng)過長期的奮斗和面向全球的開放，已形成門類較齊全的工業(yè)體系，成為與鋼材、水泥、木材并駕齊驅(qū)的基礎(chǔ)材料產(chǎn)業(yè)，作為一種新型材料，其使用領(lǐng)域已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越上述三種材料。進(jìn)入21世紀(jì)以來，中國塑料工業(yè)取得了令世人矚目的成就，實(shí)現(xiàn)了歷史性的跨越。作為輕工行業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)之一的塑料行業(yè)，近幾年增長速度一直保持在10%以上，在保持較快發(fā)展速度的同時(shí)，經(jīng)濟(jì)效益也有新的提高。從合成樹脂、塑料機(jī)械和塑料制品生產(chǎn)來看，都顯示了中國塑料工業(yè)強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭。
我國的注塑機(jī)從無到有、從小到大、從單一品種到多品種，有了長足的發(fā)展，特別是改革開放以來，我國注塑機(jī)的研究和制造業(yè)呈現(xiàn)出一片前所未有的新氣象，我國注塑機(jī)的產(chǎn)量現(xiàn)成為世界上生產(chǎn)大國，為我國的塑料工業(yè)發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)。我國的塑料工業(yè)發(fā)展前景廣闊，相比于工業(yè)發(fā)達(dá)國家的塑料工業(yè)，我國的塑料工業(yè)還處于初級(jí)階段，注塑機(jī)加工塑料制品占塑料制品總量的三分之一，所以注塑機(jī)在我國發(fā)展前景廣闊?；仡?009，世界塑料機(jī)械行業(yè)走過艱辛的一年：日本塑料機(jī)械銷售業(yè)績直降50%，法國塑料機(jī)械市場(chǎng)縮水40%，中國臺(tái)灣地區(qū)09年臺(tái)灣塑料和橡膠機(jī)械產(chǎn)量下跌超過30％……。但是據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2009年下半年中國大陸塑料機(jī)械行業(yè)強(qiáng)勁反彈。據(jù)中國塑料機(jī)械協(xié)會(huì)副會(huì)長錢耀恩先生透露，2010年中國塑料機(jī)械行業(yè)迎來了百年不遇的發(fā)展機(jī)遇：一是中國汽車消費(fèi)行業(yè)迅猛發(fā)展，汽車塑料用量猛增；二是中國政府在刺激經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、拉動(dòng)投資等方面很見成效，從四萬億投資計(jì)劃到汽車下鄉(xiāng)、建材下鄉(xiāng)、再到輕工業(yè)產(chǎn)振興規(guī)劃都讓人們對(duì)中國經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)與發(fā)展充滿信心。
據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，預(yù)計(jì)到2010年，北美人均塑料消費(fèi)量將達(dá)到145千克;西歐人均塑料達(dá)到22.8千克，僅為發(fā)達(dá)國家的六分之一。這也意味著我國塑料產(chǎn)業(yè)還擁有較大的攀升空間和發(fā)展前景，市場(chǎng)需求的增加將帶動(dòng)塑料機(jī)械行業(yè)的快速增長。特別是特大型、精密、專用注塑機(jī)，低溫、大功率型單螺桿擠出機(jī)，以及相關(guān)工業(yè)制品應(yīng)用的吹塑機(jī)械等產(chǎn)品的發(fā)展前景看好。
塑料機(jī)械產(chǎn)業(yè)明顯的躍升，促使注射產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大，而且具有較高技術(shù)含量和高附加值的注射產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用不斷增多，提高了我國注塑行業(yè)的整體水平。企業(yè)技術(shù)裝備、市場(chǎng)開發(fā)能力、產(chǎn)品應(yīng)用范圍和參與市場(chǎng)競爭的能力等方面與以往相比均有了較大提高，沿海工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)的注射產(chǎn)品檔次接近港臺(tái)同類產(chǎn)品的水平。沿海經(jīng)濟(jì)法達(dá)地區(qū)，憂郁經(jīng)濟(jì)高速增長，急需注塑產(chǎn)品的配套服務(wù)，給注塑行業(yè)發(fā)展帶來機(jī)遇。目前國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)廣東、浙江、上海、江蘇和山東等省市注塑產(chǎn)品產(chǎn)量約占全國總產(chǎn)量65%，且從過去勞動(dòng)密集型逐漸轉(zhuǎn)向技術(shù)、資本密集型發(fā)展，生產(chǎn)力布局日趨合理。目前注塑行業(yè)年加工能力350萬噸以上，單機(jī)注塑加工容量可從4克～5萬克。
塑料制品的廣泛應(yīng)用為塑機(jī)行業(yè)的發(fā)展提供了不竭的動(dòng)力，我國塑料行業(yè)的巨大發(fā)展?jié)摿橹袊芰蠙C(jī)械行業(yè)的迅速成長開拓了廣闊的空間。目前，注塑機(jī)分為肘桿式（機(jī)械式）、全液壓式、全電動(dòng)式、電動(dòng)/液壓復(fù)合式四類，這四類各有各的優(yōu)缺點(diǎn)，各有各的市場(chǎng)。在我國，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不甚合理，肘桿式在市場(chǎng)中占主導(dǎo)地位，而全電動(dòng)式注塑機(jī)在國內(nèi)還是“瘸腿”，目前沒有一家企業(yè)正式批量生產(chǎn)，僅作為樣品機(jī)進(jìn)行宣傳。此外電動(dòng)/液壓復(fù)合式注塑機(jī)作為一種集液壓和電驅(qū)動(dòng)于一體的新型注塑機(jī)，它融合了全液壓式高性能的優(yōu)點(diǎn)，已成為當(dāng)今精密注塑機(jī)發(fā)展的方向。中國是世界最大的信息產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)，手機(jī)機(jī)體90%以上的塑料件全部由國外塑機(jī)生產(chǎn)，以塑料為主原料的數(shù)碼產(chǎn)業(yè)，國產(chǎn)塑機(jī)更是無人問津。
就全球市場(chǎng)格局而言，全球建筑市場(chǎng)的持續(xù)發(fā)展，將會(huì)拉動(dòng)對(duì)塑料管材、壁板等擠壓制品的需求，進(jìn)而推動(dòng)擠出設(shè)備的需求增長。因此，預(yù)計(jì)全球擠出設(shè)備需求，將超過其他類型的塑機(jī)產(chǎn)品。美國工業(yè)市場(chǎng)研究公司的調(diào)查表明，美國和日本塑料機(jī)械需求將重新顯現(xiàn)復(fù)蘇跡象，西歐市場(chǎng)需求將在2009年加速增長。中國、印度和俄羅斯塑料機(jī)械銷售前景看好。土耳其、捷克、伊朗及其他發(fā)展中國家和地區(qū)，對(duì)塑料機(jī)械需求也將逐步增長。
第二章 總體分析與計(jì)算
2.1設(shè)計(jì)要求及技術(shù)參數(shù)
2.1.1設(shè)計(jì)要求
設(shè)計(jì)SX-ZY-500A型塑料注射成型機(jī)液壓系統(tǒng)。該注塑機(jī)能完成的主要?jiǎng)幼饔校?
（1）閉模（包括：慢速閉模－快速閉模－低壓慢速閉模－高壓閉模動(dòng)作等）；
（2）注射（注射充模行程可實(shí)現(xiàn)三級(jí)注射速度控制，即：注射速度Ⅰ，注射速度Ⅱ，注射速度Ⅲ）；
（3）保壓；
（4）啟模（含慢速啟模－快速啟模－慢速啟模）；
（5）頂出；注射座整體前移和后退。
此外，預(yù)塑和螺桿后退等輔助動(dòng)作也能夠?qū)崿F(xiàn)。
2.1.2技術(shù)參數(shù)
SX-ZY-500A型塑料注射成型機(jī)技術(shù)參數(shù)如下表：
2.2SX-ZY-500A型塑料注射成型機(jī)結(jié)構(gòu)方案確定
2.2.1 注射部件方案設(shè)計(jì)
目前，常見的注塑裝置有單缸形式和雙缸形式，本次采用雙缸形式的，并且都是通過液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)螺桿注塑。本注射機(jī)選用雙缸形式，結(jié)構(gòu)如下圖：
圖2-2 臥式機(jī)雙缸注射注塑裝置示意圖
（a）是俯視圖； （b）為注射座與導(dǎo)桿支座間的平視圖
1-油壓馬達(dá)；2，6 -導(dǎo)桿支座；3-導(dǎo)桿；4-注射油缸；5-加料口；
7-推力座；8-注射座；9-塑化部件；10-座移油缸
工作原理是：預(yù)塑時(shí)，在塑化部件中的螺桿通過液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，主軸一端與螺桿鍵連接，另一端與液壓馬達(dá)鍵連接，螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，物料塑化并將塑化好的熔料推到料筒前端的儲(chǔ)料室中，與此同時(shí)，螺桿在物料的反作用下后退，并通過推力軸承使推力座后退，通過螺母拉動(dòng)活塞桿直線后退，完成計(jì)量，注射時(shí)，注射油缸的桿腔進(jìn)油通過軸承推動(dòng)活塞桿完成動(dòng)作，活塞的桿腔進(jìn)油推動(dòng)活塞桿及螺桿完成注射動(dòng)作。
2.2.2合模部件方案設(shè)計(jì)
（1）合模機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)
合模機(jī)構(gòu)有液壓式、機(jī)械式和機(jī)械-液壓復(fù)合式。
1）液壓曲肘連桿式
屬機(jī)械-液壓復(fù)合式，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是液壓缸通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)模板實(shí)現(xiàn)啟閉模運(yùn)動(dòng)，充分利用了曲柄連桿機(jī)構(gòu)的行程、速度、力的放大特性和自鎖特性，達(dá)到快速、高效和節(jié)能的效果。常用的液壓曲肘連桿式形式有：雙曲肘內(nèi)翻式、雙曲肘外翻式、撐肘式、單曲肘擺缸式和單曲肘掛缸式。其中雙曲肘內(nèi)翻式，如圖9所示。這種形式的動(dòng)作原理是：啟閉模時(shí)，合模缸1進(jìn)油，活塞桿推動(dòng)雙曲肘連桿機(jī)構(gòu)5帶動(dòng)動(dòng)范本6及其模具實(shí)現(xiàn)啟閉模運(yùn)動(dòng)；模具接觸時(shí)，曲肘連桿5處于未伸直狀態(tài)，在合模油缸1推力作用下曲肘連桿機(jī)構(gòu)5產(chǎn)生力的放大作用，使合模系統(tǒng)發(fā)生變形，直至曲肘連桿5伸直進(jìn)入自鎖為止。模具接觸時(shí)連桿未伸直的程度是通過調(diào)模裝置與合模油缸相配合，按工藝所要求的鎖模力來調(diào)整的。
圖2-3 雙曲肘內(nèi)翻式結(jié)構(gòu)原理示意
1-合模油缸；2-調(diào)模裝置；3-后范本；4-拉桿；5-曲肘連桿；6-動(dòng)范本；7-定范本；8-頂出油缸；
2）直壓式合模
此種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是其開關(guān)模動(dòng)作及鎖模動(dòng)作都是通過油缸直接作用完成的。移模速度和合模力的大小分別由活塞桿的移動(dòng)速度和活塞產(chǎn)生的最大軸向力確定。
圖2-4 直壓式合模裝置示意圖
1-上范本；2-拉桿；3-下范本；4-鎖模油缸；5-移模油缸；6-電子尺；7-底板
這種結(jié)構(gòu)的工作原理是：開關(guān)模時(shí)，移模油缸5進(jìn)油，推動(dòng)活塞桿，從而帶動(dòng)拉桿及動(dòng)范本運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)開關(guān)模動(dòng)作；進(jìn)入鎖模狀態(tài)后，鎖模油缸4進(jìn)油，在油的推力作用下產(chǎn)生大的鎖模力，通過鎖模油缸活塞桿對(duì)底板7的力的作用而壓緊模具，實(shí)現(xiàn)鎖模。
3）直壓式與肘桿式的比較
① 直壓式合模力F = P油缸×S油缸，故調(diào)節(jié)合模力較容易，但壓力確定后不允許超載。而肘桿式注塑機(jī)是通過連桿機(jī)構(gòu)的力擴(kuò)大以后產(chǎn)生的，故通常情況下可以超載10%以上。
② 由于結(jié)構(gòu)關(guān)系，通常情況下直壓式的容模量大于肘桿式，特別適用于深容器產(chǎn)品。
③ 肘桿式剛性比直壓機(jī)剛性好，因?yàn)楦邏烘i模時(shí)，肘桿式是全部鑄鋼變形后產(chǎn)生的，合模力當(dāng)剛要超載時(shí)，因?yàn)橐簤河团c鑄鋼的彈性模量差10倍左右，故同樣要產(chǎn)生飛邊情況下，肘桿式注塑機(jī)產(chǎn)生的飛邊要小得多。
④ 肘桿式注塑機(jī)由于合模力是通過力的放大作用產(chǎn)生的，且高壓鎖模后，在注射、保壓過程中可卸壓，而直壓式在注射、保壓過程中始終高壓保持，且直壓式合模油缸直徑遠(yuǎn)大于肘桿式，故肘桿式較省電。
⑤ 肘桿式合模機(jī)構(gòu)都是通過連桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生合模力，故要有高的模板平行度及長的壽命，其所要求的加工精度較高，且零件較多，成本較高。而直壓式是通過合模大油缸產(chǎn)生合模力，幫其密封存要求較高，隨著時(shí)間的推移，較易磨損，產(chǎn)生泄漏后，合模力會(huì)下降。
綜合上述分析合模部件方案設(shè)計(jì)合模機(jī)構(gòu)采用直壓式合模。
（2）頂出裝置方案設(shè)計(jì)
頂出裝置要有足夠的頂出力，頂出速度，頂出次數(shù)和頂出精度，是在頂出油缸的作用下作頂出動(dòng)作。
本注塑機(jī)采用如下頂出裝置的方案頂出油缸是通過導(dǎo)桿固定在動(dòng)模板上的。如圖12所示，其主要的由頂出油缸和頂出桿組成，油缸為雙作用活塞式油缸。
圖2-5 臥式機(jī)頂出裝置示意圖
1-頂出油缸；2-活塞；3-活塞桿；4-導(dǎo)桿；5-頂出板；6-頂出桿；7-動(dòng)范本；8-電子尺
2.3工況分析
2.3.1各液壓缸的負(fù)載分析
（1）合模缸的負(fù)載
合模缸在模具閉合過程中是輕載，其外載荷主要是動(dòng)模及其連動(dòng)部件的起動(dòng)慣性力和導(dǎo)軌的摩擦力。
合模時(shí)，動(dòng)模停止運(yùn)動(dòng)，其外載荷就是給定的合模力。
啟模時(shí)，液壓缸除要克服給定的啟模力外，還克服運(yùn)動(dòng)部件的摩擦阻力。
SX-ZY-500A型塑料注射成型機(jī)合模機(jī)構(gòu)采用直壓式合模機(jī)構(gòu)
因此合模缸負(fù)載：
式中：P合——模具的合模力
——合模機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比，查SX-ZY-500A參數(shù)得
故：
（2）注射座移動(dòng)缸的負(fù)載
座移缸在推進(jìn)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(shí)，才須滿足注射座最大推力。根據(jù)技術(shù)參數(shù)，注射座移動(dòng)缸最大推力為：
（3）注射缸負(fù)載
注射缸的載荷力在整個(gè)注射過程中是變化的，計(jì)算時(shí)，只須求出最大載荷力。
式中，d——螺桿直徑，由給定參數(shù)知：d＝0.055m；
p——噴嘴處最大注射壓力，已知p＝100MPa。
故：
（4）頂出缸負(fù)載
根據(jù)技術(shù)參數(shù)，頂出缸最大推力為：
（5）進(jìn)料液壓馬達(dá)載荷轉(zhuǎn)矩計(jì)算
取液壓馬達(dá)的機(jī)械效率為0.95，則其載荷轉(zhuǎn)矩
各液壓缸的外載荷力計(jì)算結(jié)果列于表l。取液壓缸的機(jī)械效率為0.9，求得相應(yīng)的作用于活塞上的載荷力，并列于表2-1中。
表2-1各液壓缸的載荷力
液壓缸名稱
工況
液壓缸外載荷
/kN
活塞上的載荷力
合模缸
移動(dòng)
90
100
合模
223
247.8
啟模
135
150
座移缸
移動(dòng)
2.7
3
預(yù)緊
73
81.1
注射缸
注射
237.5
263.9
頂出缸
頂出
30
33.3
2.3.2各液壓缸的速度分析
根據(jù)給定技術(shù)參數(shù)可知各缸速度如下：
2.4確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)
2.4.1初選液壓缸工作壓力
根據(jù)上述注射成型機(jī)各缸負(fù)載及速度要求，結(jié)合我國目前生產(chǎn)及實(shí)際情況并參考《塑料機(jī)械液壓手冊(cè)》如下表2-2和表2-3初步選定液壓缸工作壓力為p1=10MPa。
表2-2 按負(fù)載選擇工作壓力
負(fù)載/ KN
<5
5~10
10~20
20~30
30~50
>50
工作壓力/MPa
<0.8~1
1.5~2
2.5~3
3~4
4~5
≥5
表2-3 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力
機(jī)械類型
機(jī) 床
農(nóng)業(yè)機(jī)械
小型工程機(jī)械
建筑機(jī)械
液壓鑿巖機(jī)
液壓機(jī)
大中型挖掘機(jī)
重型機(jī)械
起重運(yùn)輸機(jī)械
磨床
組合試驗(yàn)機(jī)
龍門刨床
拉床
工作壓力/MPa
0.8~2
3~5
2~8
8~10
10~18
20~32
2.4.2液壓缸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算
液壓缸活塞直徑：
活塞桿直徑：本次取
并且為保證密封圈標(biāo)準(zhǔn)化活塞及活塞桿桿直徑應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)系列，參照下表：
表2-4 活塞直徑系列
8
10
12
16
20
25
32
40
50
63
80
（90）
100
（110）
125
（140）
160
（180）
200
(220)
250
320
400
500
630
表2-5 活塞桿直徑系列
4
5
6
8
10
12
14
16
18
2
22
25
28
32
36
40
45
50
56
63
70
80
90
100
110
125
140
160
180
200
220
250
280
320
360
400
因此各液壓缸主要參數(shù)如下：
（1）合模缸
取180mm
取80mm
（2）移座缸
取100mm
取50mm
（3）注射缸
注射缸由雙缸組成，因此最大負(fù)載由雙缸均分。
取125mm
取50mm
（4）頂出缸
取80mm
取40mm
2.4.3計(jì)算液壓執(zhí)行元件實(shí)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(dá)排量，計(jì)算出各工況時(shí)液壓執(zhí)行元件實(shí)際工作壓力，見表2-2。
表2-2 液壓執(zhí)行元件實(shí)際工作壓力
工況
執(zhí)行元件名稱
載荷
背壓力
工作壓力
計(jì)算公式
合模行程
合模缸
100
0.3
3.3
鎖模
增壓缸
247.8
—
6.4
座前進(jìn)
座移缸
3
0.5
0.76
座頂緊
81.1
—
3.8
注射
注射缸
263.9
0.3
5.9
預(yù)塑進(jìn)料
液壓馬達(dá)
838
—
6.0
2.4.4計(jì)算液壓執(zhí)行元件實(shí)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(dá)的排量及其運(yùn)動(dòng)速度或轉(zhuǎn)速，計(jì)算出各液壓執(zhí)行元件實(shí)際所需流量，見表3。
工況
執(zhí)行元件名稱
運(yùn)動(dòng)速度
結(jié)構(gòu)參數(shù)
流量/（）
計(jì)算公式
慢速合模
合模缸
0.02
0.6
快速合模
0.1
3
座前進(jìn)
座移缸
0.06
0.48
座后退
0.08
0.48
注射
注射缸
0.07
2.7
預(yù)塑進(jìn)料
液壓馬達(dá)
0.87
慢速開模
合模缸
0.03
0.42
快速開模
0.13
1.8
第三章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1制定系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)圖
3.1.1制定系統(tǒng)方案
（1）能源裝置（元件）方案設(shè)計(jì)
該液壓系統(tǒng)在整個(gè)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(shí)間的保壓，所以選用雙泵供油系統(tǒng)。液壓缸快速動(dòng)作時(shí)，雙泵同時(shí)供油，慢速動(dòng)作或保壓時(shí)由小泵單獨(dú)供油，這樣可減少功率損失，提高系統(tǒng)效率。因?yàn)樵O(shè)備為固定設(shè)備，為便于油液冷卻，系統(tǒng)選用開式回路，工作介質(zhì)選用HL-N32普通液壓油。
（2）調(diào)速回路（元件）方案設(shè)計(jì)
因?qū)刂凭纫蟛桓撸到y(tǒng)采用開環(huán)控制，各執(zhí)行元件的動(dòng)作順序由電氣控制（各執(zhí)行元件的換向閥選用電磁換向閥），如PLC控制。因500g注塑機(jī)屬小功率設(shè)備，故選用定量泵節(jié)流調(diào)速，系統(tǒng)壓力選用彈簧加載式多級(jí)調(diào)壓。各執(zhí)行元件的換向閥選用三位閥，因各執(zhí)行元件是依次單獨(dú)動(dòng)作，各換向閥的中位機(jī)能選為“0”型。系統(tǒng)不工作時(shí)，液壓泵通過電磁溢流閥卸載。
（3）速度換接回路方案設(shè)計(jì)
速度換接回路的功能是使液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)在一個(gè)工作循環(huán)中從一種運(yùn)動(dòng)速度變換到另一種運(yùn)動(dòng)速度，因而這個(gè)轉(zhuǎn)換不僅包括液壓執(zhí)行元件快速到慢速的換接，而且也包括兩個(gè)慢速之間的轉(zhuǎn)換。實(shí)現(xiàn)這些功能的回路應(yīng)具有較高的速度換接平穩(wěn)性。
（4）執(zhí)行機(jī)構(gòu)的確定
本機(jī)動(dòng)作機(jī)構(gòu)除螺桿的旋轉(zhuǎn)選用液壓馬達(dá)外，合模、注射、注射座移動(dòng)等均為雙向運(yùn)動(dòng)，因前進(jìn)負(fù)載力大于返程力，因此選用水平放置的單活塞桿液壓缸直接驅(qū)動(dòng)，螺桿則用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。從給定的設(shè)計(jì)參數(shù)可知，鎖模時(shí)所需的力最大，為3500kN。為此設(shè)置增壓液壓缸，得到鎖模時(shí)的局部高壓來保證鎖模力。
（5）液壓馬達(dá)動(dòng)作回路
螺桿不要求反轉(zhuǎn)，所以液壓馬達(dá)單向旋轉(zhuǎn)即可，由于其轉(zhuǎn)速要求較高，而對(duì)速度平穩(wěn)性無過高要求，故采用旁路節(jié)流調(diào)速方式。
（6）合模缸動(dòng)作回路
合模缸要求其實(shí)現(xiàn)快速、慢速、鎖模，開模動(dòng)作。其運(yùn)動(dòng)方向由電液換向閥直接控制?？焖龠\(yùn)動(dòng)時(shí)，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(shí)，由增壓缸供油。
（7）注射缸動(dòng)作回路
注射缸運(yùn)動(dòng)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(shí)有背壓要求，在無桿腔出口處串聯(lián)背壓閥。
（8）注射座移動(dòng)缸動(dòng)作回路
注射座移動(dòng)缸，采用回油節(jié)流調(diào)速回路。工藝要求其不工作時(shí)，處于浮動(dòng)狀態(tài)，故采用Y型中位機(jī)能的電磁換向閥
（9）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(gè)行程閥，用來
控制合模缸的動(dòng)作。將行程閥串在控制合模缸換向的液動(dòng)閥控制油路上，安全門沒有關(guān)閉時(shí)，行程閥沒被壓下，液動(dòng)換向閥不能進(jìn)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。
3.1.2擬定液壓系統(tǒng)圖
3.1.3液壓系統(tǒng)動(dòng)作循環(huán)分析
其動(dòng)作循環(huán)表，見表2-4。
表2-4 電磁鐵動(dòng)作表
電磁鐵
動(dòng)作
1YA
2YA
3YA
4YA
5YA
6YA
7YA
8YA
9YA
10YA
快速閉模
慢速閉模
低壓慢速閉模
高壓閉模
注射座前進(jìn)
注射
保壓
預(yù)塑進(jìn)料
注射座后退
慢速啟模
快速啟模
慢速啟模
制品頂出
螺桿后退
3.2液壓元件的計(jì)算與選擇
3.2.1液壓泵的選擇
⑴液壓泵工作壓力的確定
pP≥pl＋∑Δp
pl是液壓執(zhí)行元件的最高工作壓力，對(duì)于本系統(tǒng)，最高壓力是增壓缸鎖模時(shí)的入口壓力，pl＝8MPa；∑Δp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(gè)單向閥和一個(gè)換向閥，取∑Δp＝0.5MPa。
液壓泵工作壓力為
pP＝(8＋0.5)MPa＝8.5MPa
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1.2，求得液壓泵流量qP＝3.6L/s (216L/min)
選用YYB-BCl71/48B型雙聯(lián)葉片泵，當(dāng)壓力為8MPa時(shí)，大泵流量為157.3L/min，小泵流量為44.1L/min。
3.2.2電動(dòng)機(jī)功率的確定
注射機(jī)在整個(gè)動(dòng)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(gè)工作循環(huán)的需要，按較大功率段來確定電動(dòng)機(jī)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(shí)，大小泵同時(shí)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，大小泵出油匯合推動(dòng)注射缸前進(jìn)。
前面的計(jì)算已知，小泵供油壓力為pP1＝8.0MPa，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＝(8.0＋0.5)MPa＝8.5MPa，取泵的總效率ηP＝0.8，泵的總驅(qū)動(dòng)功率為
＝27.313 kW
考慮到注射時(shí)間較短，不過3s，而電動(dòng)機(jī)一般允許短時(shí)間超載25%，這樣電動(dòng)機(jī)功率還可降低一些。
P＝27.313×100/125＝21.85 kW
驗(yàn)算其他工況時(shí)，液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率均小于或近于此值。查產(chǎn)品樣本，選用22kW的電動(dòng)機(jī)。
3.2.3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8.0MPa左右，所以液壓閥都選用中、高壓閥。所選閥的規(guī)格型號(hào)見表5-2。
表5-2 SX-ZY-500A塑料注射機(jī)液壓閥名細(xì)表
序號(hào)
名稱
實(shí)際流量
選用規(guī)格
1
三位四通電液換向閥
2.62
34DYM-B32H-T
2
三位四通電液換向閥
3.36
34DYY-B32H-T
3
三位四通電液換向閥
0.50
34DY-B10H-T
4
三位四通電液換向閥
3.36
34DYO-B32H-T
5
二位四通電液換向閥
0.74
24DYO-B32H-T
6
二位四通電液換向閥
0.50
24DO-H10H-T
7
溢流閥
0.74
YF-B20C
8
溢流閥
2.62
YF-B20C
9
溢流閥
2.62
YF-B20C
10
單向閥
0.74
DF-B20K
11
液控單向閥
3.36
AY-H32B
12
單向閥
0.50
DF-B10K
13
單向閥
2.62
DF-B32K
14
節(jié)流閥
0.65
LF-B10C
15
調(diào)速閥
0.70
QF-B10C
16
調(diào)速閥
1.70
QF-B20C
17
單向順序閥
0.74
XDIF-B20F
18
單向順序閥
2.70
XDIF-B32F
19
行程滑閥
0.50
24C-10B
3.2.4液壓馬達(dá)的選擇
在3.3節(jié)已求得液壓馬達(dá)的排量為0.8L／r，正常工作時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩769N.m，系統(tǒng)工作壓力為8.0MPa。
選SZM0.9雙斜盤軸向柱塞式液壓馬達(dá)。其理論排量為0.873L/r，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(jī)械效率大于0.90。
3.2.5油管內(nèi)徑計(jì)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(jì)算結(jié)果列于表5-3。
表5-3主要管路內(nèi)徑
管路名稱
通過流量
允許流速
管路內(nèi)徑
實(shí)際取值
大泵吸油管
2.62
0.85
0.063
0.065
小泵吸油管
0.735
1
0.031
0.032
大泵排油管
2.62
4.5
0.027
0.032
小泵排油管
0.735
4.5
0.014
0.015
雙泵并聯(lián)后管路
3.36
4.5
0.031
0.032
注射缸進(jìn)油管路
2.66
4.5
0.028
0.032
3.2.6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201.4L/min，這樣，液壓泵每分鐘排出壓力油的體積為0.2m3。參照表4—3取a＝5，算得有效容積為：V＝5×0.2m3＝1 m3
3.3液壓缸設(shè)計(jì)
本液壓系統(tǒng)有合模缸、移座缸、注射缸、頂出缸，本次設(shè)計(jì)以注射缸為例進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)第二章的計(jì)算可知合模桿基本參數(shù)為：，，。
3.3.1液壓缸主要尺寸的確定
液壓缸壁厚和外經(jīng)的計(jì)算
液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來計(jì)算。
液壓缸的壁厚一般指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律應(yīng)壁厚的不同而各異。一般計(jì)算時(shí)可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。
液壓缸的內(nèi)徑D與其壁厚的比值的圓筒稱為薄壁圓筒。工程機(jī)械的液壓缸，一般用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒公式計(jì)算
式中 ——液壓缸壁厚(m)；D——液壓缸內(nèi)徑(m)；
——試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的(1.25~1.5)倍；
——缸筒材料的許用應(yīng)力。無縫鋼管。則：
在中低壓液壓系統(tǒng)中，按上式計(jì)算所得液壓缸的壁厚往往很小，使缸體的剛度往往很不夠，如在切削過程中的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過程卡死或漏油。因此一般不作計(jì)算，按經(jīng)驗(yàn)選取，必要時(shí)按上式進(jìn)行校核。
液壓缸壁厚算出后，即可求出缸體的外經(jīng)為為
2）液壓缸工作行程的確定
液壓缸工作行程長度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程來確定，并參閱表3-6中的系列尺寸來選取標(biāo)準(zhǔn)值。
前述已算得螺桿最大工作行程為S=143.3mm，故結(jié)合表3-6中的標(biāo)準(zhǔn)系列尺寸選取液壓缸行程
表3-6液壓缸行程系列
Ⅰ
25
50
80
100
125
160
200
250
320
400
500
630
800
1000
1250
1600
2000
2500
3200
4000
Ⅱ
40
63
90
110
140
180
220
280
360
450
550
700
900
1100
1400
1800
2200
2800
3900
Ⅲ
240
260
300
340
380
420
480
530
600
650
750
850
950
1050
1200
1300
1500
1700
1900
2100
2400
2600
3000
3800
3) 缸蓋厚度的確定
一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t按強(qiáng)度要求可用下面兩式進(jìn)行近似計(jì)算。
無孔時(shí)
有孔時(shí)
式中 t——缸蓋有效厚度(m)；——缸蓋止口內(nèi)徑(m)；
——缸蓋孔的直徑(m)。
液壓缸：
無孔時(shí) ，取 t=35mm
有孔時(shí)，取 t’=40mm
4) 最小導(dǎo)向長度的確定
當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支承面中點(diǎn)的距離H稱為最小導(dǎo)向長度（如下圖2所示）。如果導(dǎo)向長度過小，將使液壓缸的初始撓度（間隙引起的撓度）增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長度。
圖3-8 液壓缸的導(dǎo)向長度
對(duì)一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長度H應(yīng)滿足以下要求：
式中 L——液壓缸的最大行程； D——液壓缸的內(nèi)徑。
活塞的寬度B一般取B=(0.6~1.0)D；缸蓋滑動(dòng)支承面的長度，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑D而定；
當(dāng)D<80mm時(shí)，??；當(dāng)D>80mm時(shí)，取。
為保證最小導(dǎo)向長度H，若過分增大和B都是不適宜的，必要時(shí)可在缸蓋與活塞之間增加一隔套K來增加H的值。隔套的長度C由需要的最小導(dǎo)向長度H決定，即
最小導(dǎo)向長度：，取 H=72mm
活塞寬度：B=0.8D=100mm
缸蓋滑動(dòng)支承面長度：
不需要隔套
5) 缸體長度的確定
液壓缸缸體內(nèi)部長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外形長度還要考慮到兩端端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長度不應(yīng)大于內(nèi)徑的20~30倍。
缸體內(nèi)部長度
3.3.2液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
液壓缸主要尺寸確定以后，就進(jìn)行各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要包括：缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu)、活塞與活塞桿的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿導(dǎo)向部分結(jié)構(gòu)、密封裝置、排氣裝置及液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)等。由于工作條件不同，結(jié)構(gòu)形式也各不相同。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。
缸體與缸蓋的連接形式
缸體與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān)。
本次設(shè)計(jì)中采用外半環(huán)連接，如下圖3所示：
圖3-9 缸體與缸蓋外半環(huán)連接方式
優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較簡單；加工裝配方便
缺點(diǎn)：外型尺寸大；缸筒開槽，削弱了強(qiáng)度，需增加缸筒壁厚
2) 活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)
參閱<<液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)>>P15表2-8，采用組合式結(jié)構(gòu)中的螺紋連接。如下圖4所示：
圖3-10 活塞桿與活塞螺紋連接方式
特點(diǎn)：
結(jié)構(gòu)簡單，在振動(dòng)的工作條件下容易松動(dòng)，必須用鎖緊裝置。應(yīng)用較多，如組合機(jī)床與工程機(jī)械上的液壓缸。
活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)
活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿與端蓋、導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵和鎖緊裝置等。導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)可以做成端蓋整體式直接導(dǎo)向，也可做成與端蓋分開的導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)。后者導(dǎo)向套磨損后便于更換，所以應(yīng)用較普遍。導(dǎo)向套的位置可安裝在密封圈的內(nèi)側(cè)，也可以裝在外側(cè)。機(jī)床和工程機(jī)械中一般采用裝在內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)，有利于導(dǎo)向套的潤滑；而油壓機(jī)常采用裝在外側(cè)的結(jié)構(gòu)，在高壓下工作時(shí)，使密封圈有足夠的油壓將唇邊張開，以提高密封性能。
在本次設(shè)計(jì)中，采用導(dǎo)向套導(dǎo)向的結(jié)構(gòu)形式，其特點(diǎn)為：
導(dǎo)向套與活塞桿接觸支承導(dǎo)向，磨損后便于更換，導(dǎo)向套也可用耐磨材料。
蓋與桿的密封常采用Y形、V形密封裝置。密封可靠適用于中高壓液壓缸。
防塵方式常用J形或三角形防塵裝置?；钊盎钊麠U處密封圈的選用
活塞及活塞桿處的密封圈的選用，應(yīng)根據(jù)密封的部位、使用的壓力、溫度、運(yùn)動(dòng)速度的范圍不同而選擇不同類型的密封圈。
在本次設(shè)計(jì)中采用O形密封圈。
3.4液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算
3.4.1驗(yàn)算回路中的壓力損失
本系統(tǒng)較為復(fù)雜，有多個(gè)液壓執(zhí)行元件動(dòng)作回路，其中環(huán)節(jié)較多，管路損失較大的要算注射缸動(dòng)作回路，故主要驗(yàn)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(shí)進(jìn)油管路的壓力損失。此管路長 5m，管內(nèi)徑0.032m，快速時(shí)通過流量2.7L/s；選用20號(hào)機(jī)械系統(tǒng)損耗油，正常運(yùn)轉(zhuǎn)后油的運(yùn)動(dòng)粘度ν＝27mm2/s，油的密度ρ＝918kg/m3。
油在管路中的實(shí)際流速為
油在管路中呈紊流流動(dòng)狀態(tài)，其沿程阻力系數(shù)為：
求得沿程壓力損失為：
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Δp2，以及通過控制閥的局部壓力損失Δp3。其中管路局部壓力損失相對(duì)來說小得多，故主要計(jì)算通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(jìn)油口，要經(jīng)過順序閥17，電液換向閥2及單向順序閥18。
單向順序伺17的額定流量為50L/min，額定壓力損失為0.4MPa。電液換向閥2的額定流量為190L/min，額定壓力損失0.3 MPa。單向順序閥18的額定流量為150L/min，額定壓力損失0.2 MPa。
通過各閥的局部壓力損失之和為
從大泵出油口到注射缸進(jìn)油口要經(jīng)過單向閥13，電液換向閥2和單向順序閥18。單向閥13的額定流量為250L/min，額定壓力損失為0.2 MPa。
通過各閥的局部壓力損失之和為：
由以上計(jì)算結(jié)果可求得快速注射時(shí)，小泵到注射缸之間總的壓力損失為
∑p1＝(0.03＋0.88)MPa＝0.91MPa
大泵到注射缸之間總的壓力損失為
∑p 2＝(0.03＋0.65)MPa＝0.68MPa
由計(jì)算結(jié)果看，大小泵的實(shí)際出口壓力距泵的額定壓力還有一定的壓力裕度，所選泵是適合的。
另外要說明的一點(diǎn)是：在整個(gè)注射過程中，注射壓力是不斷變化的，注射缸的進(jìn)口壓力也隨之由小到大變化，當(dāng)注射壓力達(dá)到最大時(shí)，注射缸活塞的運(yùn)動(dòng)速度也將近似等于零，此時(shí)管路的壓力損失隨流量的減小而減少。泵的實(shí)際出口壓力要比以上計(jì)算值小一些。
綜合考慮各工況的需要，確定系統(tǒng)的最高工作壓力為6.8MPa，也就是溢流閥7的調(diào)定壓力。
3.4.2液壓系統(tǒng)發(fā)熱溫升計(jì)算
⑴計(jì)算發(fā)熱功率 液壓系統(tǒng)的功率損失全部轉(zhuǎn)化為熱量。
發(fā)熱功率計(jì)算如下
Phr＝Pr－Pc
對(duì)本系統(tǒng)來說，Pr是整個(gè)工作循環(huán)中雙泵的平均輸入功率。
系統(tǒng)總輸出功率
求系統(tǒng)的輸出有效功率：
由前面給定參數(shù)及計(jì)算結(jié)果可知：合模缸的外載荷為90kN，行程0.35m；注射缸的外載荷為192kN，行程0.2m；預(yù)塑螺桿有效功率5kW，工作時(shí)間15s；開模時(shí)外載荷近同合模，行程也相同。注射機(jī)輸出有效功率主要是以上這些。
總的發(fā)熱功率為：
Phr＝(15.3－3)kW＝12.3kW
⑵計(jì)算散熱功率 前面初步求得油箱的有效容積為1m3，按V＝0.8abh求得油箱各邊之積：
a·b·h＝1/0.8m3＝1.25m3
取a為1.25m，b、h分別為1m。求得油箱散熱面積為：
At＝1.8h(a＋b)＋1.5ab
＝(1.8×l×(1.25＋1) ＋1.5×1.25)m2 ＝5.9m2
油箱的散熱功率為：
Phc＝K1AtΔT
式中 K1——油箱散熱系數(shù)，查表5—1，K1取16W/(m2·℃)；
ΔT——油溫與環(huán)境溫度之差，取ΔT＝35℃。
Phc＝16×5.9×35kW＝3.3kW＜Phr＝12.3kW
由此可見，油箱的散熱遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了系統(tǒng)散熱的要求，管路散熱是極小的，需要另設(shè)冷卻器。
⑶冷卻器所需冷卻面積的計(jì)算
冷卻面積為：
式中 K——傳熱系數(shù)，用管式冷卻器時(shí)，取K＝116W／(m2．·℃)；
Δtm—平均溫升(℃)；
取油進(jìn)入冷卻器的溫度T1＝60℃，油流出冷卻器的溫度T2＝50℃，冷卻水入口溫度tl＝25℃，冷卻水出口溫度t2＝30℃。則：
℃
所需冷卻器的散熱面積為：
考慮到冷卻器長期使用時(shí)，設(shè)備腐蝕和油垢、水垢對(duì)傳熱的影響，冷卻面積應(yīng)比計(jì)算值大30％，實(shí)際選用冷卻器散熱面積為：
A＝1.3×2.8m2＝3.6m2
第四章 液壓泵站的設(shè)計(jì)
液壓站是由液壓油箱、液壓泵裝置及液壓控制裝置三大部分組成。液壓油箱裝有空氣濾清器、濾油器、液面指示器和清洗孔等。液壓泵裝置包括不同類型的液壓泵、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其它們之間的聯(lián)軸器等。液壓控制裝置是指組成液壓系統(tǒng)的各閥類元件及其聯(lián)接體。
對(duì)于固定的液壓設(shè)備，常將液壓系統(tǒng)的油箱、動(dòng)力裝置和控制調(diào)節(jié)裝置集中安裝成液壓站，使裝配、調(diào)試和維修都比較方便，同時(shí)又使液壓站上的振動(dòng)源與主機(jī)隔開，減少了液壓站中的油溫變化對(duì)主機(jī)精度的影響。
4.1集成塊的設(shè)計(jì)
（1）確定孔道直徑及通油孔間的壁厚
a.確定通油孔道的直徑
與閥的油口相通孔道的直徑，應(yīng)與液壓閥的油口直徑相同；
與管接頭相連接的孔道，其直徑一般應(yīng)按通過的流量和允許流速，用式
計(jì)算，但孔口須按管接頭螺紋小徑鉆崆并攻絲；
工藝孔應(yīng)用螺塞或球漲堵死；
對(duì)于公用孔道，壓力油孔和回油孔的直徑可以類比同壓力等級(jí)的系列集成塊中的孔道直徑確定，也可通過式計(jì)算得到；泄油孔的直徑一般由經(jīng)驗(yàn)確定。
b.連接孔的直徑
固定液壓閥的定位銷孔的直徑和螺釘孔的直徑，應(yīng)與所選定的液壓閥的定位銷直徑及配合要求與螺釘孔的螺紋直徑相同；
連接集成塊組的螺栓規(guī)格可類比相同壓力等級(jí)的系列集成塊的連接螺栓確定，也可以通過強(qiáng)度計(jì)算得到。單個(gè)螺栓的螺紋小徑d的計(jì)算公式為：
式中；P-塊體內(nèi)部最大受壓面上的推力；
n-螺栓個(gè)數(shù)；
-擔(dān)擱螺栓的材料許用應(yīng)力。
螺栓直徑確定后，其螺栓孔（光孔）的直徑也就隨之而定，系列集成塊的螺栓直徑為M8-M12，其相應(yīng)的連接孔直徑為?9-?12（mm）。
c.起吊螺釘?shù)闹睆健?
單個(gè)集成塊重量在30以上時(shí)，應(yīng)按重量和強(qiáng)度確定螺釘孔的直徑。
d.油孔間的壁厚及其校核。
通油孔間的最小壁厚的推薦值不小于5 mm。當(dāng)系統(tǒng)壓力高于6.3Mpa時(shí)，或孔間壁厚較小時(shí)，應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度校核，以防止系統(tǒng)在使用中被擊穿。
（2）中間塊外形尺寸的確定
中間塊用來安裝液壓閥，其高度H取決于所安裝元件的高度。H通常應(yīng)大于所安裝的液壓閥的高度。在確定中間塊的長度和寬度尺寸時(shí)，在已確定共有油道孔基礎(chǔ)上，應(yīng)首先確定公有油道孔位置應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)通道塊上的孔一致。中間塊的長度和寬度尺寸均應(yīng)大于安放元件的尺寸，以便于設(shè)計(jì)集成塊內(nèi)的通油孔道時(shí)調(diào)整元件的位置。一般長度方向的調(diào)整尺寸為40-50 mm，寬度方向?yàn)?0-30 mm。調(diào)整尺寸留的較大，孔道布置方便，但將加大塊的外形尺寸和重量，反之，則結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕，但孔道布置困難。最后確定的中間塊長度和寬度應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)系列塊的一致。
4.2電動(dòng)機(jī)和泵組與油箱的安裝設(shè)計(jì)
在常見的液壓站中，按照電動(dòng)機(jī)和液壓泵組相對(duì)油箱的安裝位置不同，可以分為上置式、下置式與旁置式三種。
如圖5所示為上置式油箱液壓泵站。上置式油箱液壓泵站是將液壓泵與電機(jī)等裝置安裝在油箱上蓋板上，其結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)用十分普遍，尤其是需要經(jīng)常移動(dòng)的、泵與電機(jī)均不太大的泵站。電機(jī)與泵可以立式安裝（如圖5），也可臥式安裝。這種安裝方法將動(dòng)力振動(dòng)源安置在油箱蓋板上，因此油箱體，尤其是蓋板要有較好的剛性。如圖6所示為旁置式油箱液壓泵站。旁置式油箱液壓泵站是將液壓泵與電機(jī)等裝置安裝在油箱旁邊。系統(tǒng)的流量和油箱容量較大時(shí)，尤其是一個(gè)油箱給多臺(tái)液壓泵供油的場(chǎng)合采用。旁置式油箱液壓泵站使油箱內(nèi)液面高于泵的吸油口，泵的吸油條件較好。設(shè)計(jì)要注意在泵的吸油口與油箱之間設(shè)置一個(gè)截止閥，以防止液壓泵在維修或拆卸時(shí)油箱中油液外流。下置式油箱液壓泵站是將液壓泵與電機(jī)等裝置安裝在油箱底下。這樣可使設(shè)備的安裝面積減小，也可使泵的吸入能力大為改善。這種安置方式，常常是將油箱架高到使人可以在油箱底下穿越，以便對(duì)液壓泵的安裝和維修
4.3電動(dòng)機(jī)與泵的裝配設(shè)計(jì)
電動(dòng)機(jī)的安裝形式主要有三種：機(jī)座帶底腳、端蓋上無凸緣機(jī)構(gòu)，機(jī)座不帶低腳、端蓋上帶大于機(jī)座的凸緣機(jī)構(gòu)，機(jī)座帶底腳、端蓋上帶大于機(jī)座的凸緣機(jī)構(gòu)。如圖7所示為底座帶底腳、端蓋上無凸緣機(jī)構(gòu)，一般用于水平放置。若電動(dòng)機(jī)與液壓泵組立式放置則應(yīng)選用機(jī)座不帶底腳、端蓋上帶大于機(jī)座的凸緣機(jī)構(gòu)，以便于電機(jī)在安裝板上的定位與固定。機(jī)座帶底腳、端蓋上帶大于機(jī)座的凸緣機(jī)構(gòu)用于水平放置的電動(dòng)機(jī)與液壓泵組，此時(shí)液壓泵通過發(fā)蘭式支架支承在電動(dòng)機(jī)上，利用端蓋上的凸緣可方便地在支架上定位。
小功率的電動(dòng)機(jī)與液壓泵組可以安裝在油箱蓋上（上置式），功率較大時(shí)需單獨(dú)安裝在專用的平臺(tái)上（非上置式）。電動(dòng)機(jī)與液壓泵組的底座應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，要便于安裝和檢修。電動(dòng)機(jī)與液壓泵組與底座之間最好加彈性防振墊。在在適當(dāng)?shù)牟课辉O(shè)置泄油盤，以防止場(chǎng)地污染。液壓泵的傳動(dòng)軸不能承受徑向與軸向載荷，與電機(jī)軸有很高的同軸度，一般采用彈性聯(lián)軸器的連接形式。
結(jié) 論
這次設(shè)計(jì)的三個(gè)月時(shí)間里，我從不了解到深刻的理解錘式破碎機(jī)的設(shè)計(jì)課題，，對(duì)我們大學(xué)四年所學(xué)到的知識(shí)，特別是對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理、以及機(jī)械制圖方面的知識(shí)有了更深的理解和提高。并且從中培養(yǎng)了自己對(duì)問題的獨(dú)立思考能力以及分析問題的能力，對(duì)資料和文獻(xiàn)的檢索能力，也培養(yǎng)了我們將所學(xué)基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識(shí)運(yùn)用解決實(shí)際問題的能力。對(duì)培養(yǎng)我們的獨(dú)立工作能力和創(chuàng)新精神具有很重要的作用。當(dāng)然，在這些過程中也存在許多沒有解決好的并有待改進(jìn)和提高的問題。雖然在設(shè)計(jì)中難免有不足之處，但是通過這次的鍛煉對(duì)我今后在事業(yè)上的成功奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這次的設(shè)計(jì)之所以能夠順利完成，這是與宋老師的細(xì)心指導(dǎo)是分不開的，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中還得到了同組的兩位同學(xué)的熱心幫助，在此非常感謝他們，特別是要感謝宋老師在這幾個(gè)月來對(duì)我的細(xì)心指導(dǎo)使我順利完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。當(dāng)然這次的設(shè)計(jì)肯定不是十分完美的，在設(shè)計(jì)中的許多不足之處，望老師能夠給予批評(píng)指正。
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