设计一塑料注射成型机(注塑机)液压系统。要求： (1)最大注射量250cm3／次。 (2)实现的工作

正确答案：×
设计计算过程如下：(一)液压系统方案设计1)因设备为固定设备,为便于油液冷却,系统选用开式回路,工作介质选用HL-N32普通液压油。2)因对控制精度要求不高,系统采用开环控制,各执行元件的动作顺序由电气控制(各执行元件的换向阀选用电磁换向阀),如PLC控制。3)除螺杆的旋转选用液压马达外,合模、注射、注射座移动等均为双向运动,因前进负载力大于返程负载力,因此选用水平放置的单活塞杆液压缸。4)因250g注塑机属小功率设备,故选用定量泵节流调速,系统压力选用弹簧加载式多级调压。5)各执行元件的换向阀选用三位阀,因各执行元件是依次单独动作,各换向阀的中位机能选为“0”型。系统不工作时,液压泵通过电磁溢流阀卸载。(二)液压系统的参数设计1．初定系统的工作压力,并确定执行元件的几何尺寸250g注塑机为小功率设备,从设备的可靠性出发,初定系统工作压力p=6MPa,液压泵选用双作用叶片泵。(1)确定合模缸的活塞直径Dh和活塞杆直径dh因合模缸的最大合模力(锁模力)远大于其他负载力,为匹配合理,合模缸采用增力比为5／1的五连杆增力机构。由此可求得合模缸活塞直径。圆整后取Dh=200mm。因合模缸受压,且推力较大,取活塞直径dh=0．7Dh=140mm。因此,合模缸大腔面积Ah1=3．14×10-2m2,小腔面积Ah2=1．6×10-2m2。(2)确定注射缸的活塞直径Dw和活塞杆直径dw注射缸的载荷力是变化的,这里按最大载荷计算最大载荷活塞直径圆整取Dw=200mm,活塞杆直径等于螺杆直径dw=d=40mm。因此注射缸大腔面积Aw1=3．14×10-2m2,小腔面积Aw2=3．01×10-2m2(3)确定注射座移动缸的活塞直径Dz和活塞杆直径dz已知注射座移动缸的往返速比i=0．08／0．06=1．33,因此取活塞杆直径dz=0．5Dz活塞直径圆整后取Dw=100mm,活塞杆直径dw=50mm。因此注射座缸大腔面积Az1=0．785×10m-2m2,小腔面积Az2=0．589×10-2m2。(4)确定液压马达的排量VM螺杆为单向旋转,且转动惯量不大,因此取马达出口背压为零,马达总效率ηM=0．9,液压马达的排量查样本,选双斜盘柱塞低速马达,排量VM=0．9L／r,额定压力20MPa。2．计算执行元件的实际工作压力和实际所需的流量(1)实际工作压力因计算执行元件几何尺寸时未考虑背压,且对计算值进行了圆整,因此各执行元件的实际工作压力需重新核算。①慢速合模、快速合模、低压合模、高压合模(锁模)的工作压力慢速及快速合模的负载力可视其等于开模时的负载力Fk,设回油背压po=0．2MPa,得慢速和快速合模时的工作压力因锁模时流量近似为零,因此无背压,锁模时的工作压力低压合模的工作压力应大于ph=1．66MPa,低于phmax=5．73blPa,由工艺要求确定。②开模时的工作压力pk开模时取回油背压po=0．3MPa,则开模时的工作压力③注射缸注射时的工作压力pW及保压压力pWo。注射缸注射时取回油背压po=0．3MPa,则注射保压压力pWo由工艺要求确定,其大小低于工作压力。④注射座前进、后退时的工作压力pz1、pz2注射座前进后退时取背压po=0．2MPa,则⑤预塑进料时液压马达进口压力PM马达转动惯量不大,取回油背压为零,得(2)实际所需的流量设液压缸的容积效率为1,液压马达的容积效率为0．95,计算得各执行元件所需的流量①慢速合模所需的流量qhm=Ah1vhm=3．14×10-2×0．02=0．628×10-3m3／s=37.7L／min低压合模所需的流量按慢速合模所需流量,高压合模(锁模)的流量近似为零。②快速合模所需的流量qhG=Ah1vhG=3．14×10-2×0．1=3．14×10-3m3／s=188．4L／min③慢速开模所需的流量qkm=Ah2vkm=1．6×10-2×0．03=0．48×10-3m3／s=28．8L／min④快速开模所需的流量qkG=Ah2vkG=1．6×10-2×0．13=2．08×10-3m3／s=124．8L／min⑤注射缸注射所需的流量qW=AW1vW=3．14×10-2×0．07=2．22×10-3m3／s=133．2L／min⑥注射座缸前进所需的流量qz1=Az1vz1=0．785×10-2×0．06=0．47×10-3m3／s=28．3L／min⑦注射座缸后退所需的流量qz2=Az2vz2=0．589×10-2×0．08=0．47×10-3m3／s=28．3L／min⑧预塑进料马达所需的流量qM=nVMηMv=60×0．9×0．95=51．3×10-3×0．95m3／min=51．3×10-3m3／min=51．3L／min3．选择液压泵的型式与规格注塑机的各执行元件为依次单动,不存在多个执行元件同时动作的问题。考虑到泄漏的影响,各工况下液压泵应供给的流量为qp=Kq1,取泄漏系数K=1．1；而各种工况下液压泵的出口压力Pp=P1+△p,取进油路上的压力损失△p=0．3～0．5MPa。各工况下液压泵的流量需求及工作压力见表8-1。由于需求的最大流量(207L／min)为最小流量(31．1L／min)的6倍以上,为保证功率利用合理,选择双联双作用叶片泵YYB--BCl71／48。各工况下双泵的供油方式及调速情况见表8-1所示。注意：当YYB—BC171／48型双联双作用叶片泵在额定转速ns=1000r／min时,大泵的理论流量qt1=171L／min,小泵的理论流量q12=48L／min。额定压力ps=7MPa时,大泵的额定流量gs1=157．3L／min,小泵的额定流量qa2=44．1Idmin,两泵的容积效率约等于92％。当泵的工作压力小于额定压力时,其输出的实际流量在理论流量与额定流量之间。分析流量需求时,可根据泵的实际工作压力p按下式计算q=qtηv,式中。也可简单地视任何压力时的流量均等于额定流量。本例按前者计算。4．拟定液压系统方案系统方案如图8-1所示。(三)选择液压阀型号及油箱容积1．溢流阀的选择1)根据前面的分析将系统的工作压力分为5级：预塑进料及注射6．5~6．9MPa。高压合模及注射座移动5．73MPa。开模4MPa(含快速、慢速合模2MPa)。低压合模压力由工艺要求而定。注射保压压力由工艺要求而定。因在系统方案设计中已确定大小泵出口分别设置电磁溢流阀,现将溢流阀4调整为最高压力7MPa(溢流阀3调整压力等于或略大于溢流阀4调整压力),在注射、预塑进料时作定压阀或安全阀；在溢流阀4的四个远程调压阀中,17调整为低压合模的工作压力,18调整为注射保压压力,20作慢速开模时的定压阀(4MPa)、快速开模时的安全阀,19限制锁模时的最高压力5．73MPa,同时作注射座缸移动的安全阀。2)由大小泵的流量,选定电磁溢流阀的型号：大泵YEF3—32B,小泵YEF3—10B,远程调压阀型号YF3—6B,电磁先导换向阀型号34EF30—E6B。2．换向阀的选择1)因合模缸的最大流量为207L／min,因此换向阀选用中位机能为O型三位四通的电液换向阀34EYF30—20B。为实现关闭安全门与合模互锁,在电液换向阀的先导阀至主阀的控制油路上安装一行程阀。2)注射座移动缸的流量为44．8L／min,选中位机能为Y型的电磁换向阀34EF3Y—E10B,中位也可以是O型机能。3)注射缸注射时最大供油流量为157．3L／min,选34EYF3J一20B电液换向阀,选用J型中位机能的原因是,预塑工况、注射缸换向阀处于中位时,当螺杆头部熔料压力到达能克服注射缸后退的阻力时,螺杆开始后退,注射缸无杆腔的排油经单向节流阀14、电液换向阀15、背压阀16回油箱,注射缸有杆腔将产生局部真空,油箱的油液可经阀的中位补充其内。4)预塑液压马达的流量要求为56．4L／min,此时泵的供油流量为158．3L／min,因此选34EYF3Y一20B电液换向阀,中位机能选Y型是考虑注射缸的要求。5)顶出缸的流量很小,选用24EF3B—E10B电磁换向阀,在无杆腔装一单向节流阀,由小泵实现进油节流调速。6)为随时检测双泵的出口压力,选两个二位三通电磁滑阀及压力表组合使用。3．流量阀的选择1)预塑马达采用旁通型调速阀调速,选FRG—03一B一28—22n2)注射缸采用单向节流阀实现进油节流调速,选LDF—B32C。3)顶出缸的单向节流阀选LDF一B20C。4．注射缸背压阀选XFF3—20B。5．设备为固定设备,油箱的容积取双泵总流量的5倍,即1000L。泵一电动机装置旁置在油箱边。6．列电磁铁动作顺序表,见表8-2。(四)选定液压泵的驱动电动机所选双联叶片泵在额定工况(7MPa)下总效率ηps=0．8,卸载工况(0．3MPa)总效率ηpo=0．3,其他工作压力下的总效率可近似按线性规律估算,如pp=4MPa时,ηp=0．65；ηp=2MPa时,ηp=0．5。泵的压力取工作压力,流量取实际流量。由此可计算不同工况时电动机所需功率。快速合模慢速合模快速开模慢速开模注射注射座移动预塑比较各工况所需功率,取最大值,并考虑电动机可短时超载,选电机Y200M一6,额定转速1000r／min,额定功率22kw。(五)性能验算此例从略。(六)编制技术文件液压元件明细表见表8-3。