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1、液压系统设计计算实例 250克塑料注射机液压系统设计计算大型塑料注射机目前都是全液压控制。其基本工作原理是：粒状塑料通过料 斗进入螺旋推进器中，螺杆转动，将料向前推进，同时，因螺杆外装有电加热器 ，而将料熔化成粘液状态，在此之前，合模机构已将模具闭合，当物料在螺旋推 进器前端形成一定压力时，注射机构开始将液状料高压快速注射到模具型腔之中 ，经一定时间的保压冷却后，开模将成型的塑科制品顶出，便完成了一个动作循 环。现以 250克塑料注射机为例，进行液压系统设计计算。塑料注射机的工作循环为：合模T注射T保压T冷却T开模T顶出IT螺杆预塑进料其中合模的动作又分为：快速合模、慢速合模、锁模。锁模的时间
2、较长，直到开 模前这段时间都是锁模阶段。1.250 克塑料注射机液压系统设计要求及有关设计参数1.1 对液压系统的要求合模运动要平稳，两片模具闭合时不应有冲击；当模具闭合后，合模机构应保持闭合压力，防止注射时将模具冲开。注射后， 注射机构应保持注射压力，使塑料充满型腔；预塑进料时，螺杆转动，料被推到螺杆前端，这时，螺杆同注射机构一起向后 退，为使螺杆前端的塑料有一定的密度，注射机构必需有一定的后退阻力； 为保证安全生产，系统应设有安全联锁装置。1.2 液压系统设计参数250克塑料注射机液压系统设计参数如下：螺杆直径 40mm 螺杆行程200mm最大注射压力 153MPa 螺杆驱动功率 5kW
3、螺杆转速 60r/min 注射座行程 230mm 注射座最大推力 27kN 最大合模力 （锁模力 900kN 开模力 49kN 动模板最大行程 350mm 快速闭模速度 0.1m/s 慢速闭模速度 0.02m/s 快速开模速度 0.13m/s 慢速开模速度 0.03m/s 注射速度 0.07m/s 注射座前进速度 0.06m/s 注射座后移速度 0.08m/s2. 液压执行元件载荷力和载荷转矩计算2.1 各液压缸的载荷力计算 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
4、克服给定的开模力外，还克服运动部件的摩擦阻力。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。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式中，d螺杆直径，由给定参数知：d = 0.04m;P 喷嘴处最大注射压力，已知 p = 153MPa 。由此求得F w = 192kN。各液压缸的外载荷力计算结果列于 表I。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1中。2.2进料液压马达载荷转矩计算裘L各進压t的tt柑力工at厶世II何100WO幵橫49S5
5、*27” 一一 一3Ffl1JJO注射m213取液压马达的机械效率为0.95,则其载荷转矩丨K I3. 液压系统主要参数计算3.1初选系统工作压力250克塑料注射机属小型液压机，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。3.2计算液压缸的主要结构尺寸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1000kN，工作在活塞杆受压状态。活塞直径此时Pi是由增压缸提供的增压后的进油压力，初定增压比为5,则pi = 5X6.5MPa =32.5MPa，锁模工况时，回油流量极小，故p2 Q求得合模缸的
6、活塞直径为，取 Dh = 0.2m。按表25取d/D = 0.7,则活塞杆直径dh= 0.7 %.2m= 0.14m，取 dh= 0.15m。为设计简单加工方便，将增压缸 的缸体与合模缸体做成一体(见图 1，增压缸的活塞直径也为 0.2m 。其活塞杆直径按增压比为 5，求 得，取 dz= 0.09m。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 Dy = 0.1m由给定的设计参数知，注射座往复速比为0.08/0.06 = 1.33,查表26得d/D = 0.5,则活塞杆直径为：dy= 0.5 X).1m
7、= 0.05m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 Ds= 0.22m;活塞杆的直径一般与螺杆外径相同，取ds= 0.04m。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梏圧擒析元杵实医工作压力工fit挣崔力Pj/MPiIbOkN0.33.3.禹lOOOkN6.40.50.7
8、3OkN3.S注 tttr0.35,9战压马达一fl-04 扣T3.5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。*3iff圧損行元件实師所備TIV.IM5元件名井ii前速竜F (Ul)计算公式1A|-0.03ma0.6Q A( tr快連奇懂0. L mt、3座前IS0-Mm/sA| =0OOBnlo.uQ A|iw座后退A严0-006需0,4ftJ = Aiv注射诜粗0.073Ai=MPa = 6.9MPa液压泵流量的确定qpK( iqmax由工况图看出，系统最大流量发生在快速合模工况，Eqmax
9、= 3L/S。取泄漏系数K为1.2,求得液压泵流量qp= 3.6L/S (216L/min选用YYB-BCI71/48B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。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Pp1 = 6.9MPa，考虑大泵到注射缸之间 的管路损失，大泵供油压力应为PP2=(5.9 + 0.5MPa = 6.4MPa，取泵的总效率n= 0.8,泵的总驱动功率为=27.313 kW考虑到注射时间较短，不过 3
