液压传动课程设计_简易注塑机液压系统设计.doc

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1、课 程 设 计 课程名称 液压传动课程设计 题目名称 简易注塑机液压系统设计 学生学院 xxxxxx 专业班级 xxxxxxxx 学 号 xxxxx 学生姓名 xxx 指导教师 xxxx 目录一、 设计要求和概述4设计任务：4动作参数41.2 设计要求说明51.2.1 液压系统设计51.2.2 液压装置结构设计51.2.3 绘制工程图、编写设计说明书5二、拟定液压系统原理图52.1 确定供油方式52.2 调速方式的选择52.3 速度换接方式的选择52.4 液压系统原理图62.5 系统工作原理62.6 电磁铁动作顺序表7三、液压系统的计算和选择液压元件73.1 液压执行元件主要尺寸的确定73.1

2、.1 工作压力P的确定73.1.3 计算注塑液压缸内径圆D和活塞直径d83.1.4 计算在各工作阶段液压缸所需的流量93.2.2 泵的流量确定103.2.3 选择液压泵的规格103.2.4 与液压泵匹配的电动机的选定113.3 液压阀的选择123.4 确定管道尺寸133.5 液压油箱容积的确定13四、液压系统的验算134.1 压力损失的验算134.1.1 进油路压力损失134.1.2 回油路的压力损失144.1.3 泵出口的压力Pp15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：186.3.1 制做液压元件样板186.3.2 决定通道的孔径1

3、96.3.3 集成块上液压元件的布置196.3.4 集成块上液压元件布置程序196.4 集成块（闭合模模块）零件图的绘制19一、 设计要求和概述设计任务：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F1F2V1V2L1L2TN8400KN180KN50mm/s36mm/s1000mm140 mm324.5r/s1

4、.2 设计要求说明1.2.1 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

5、实验验证内容同组相同）。二、拟定液压系统原理图2.1 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 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 第一步，启动液压泵，7YA得电

6、，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1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA快速闭

7、模+-+慢速闭模+-+注塑-+-+马达转动-+-+注塑缸退回-+-+快速开模-+-+停止-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 工作压力P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5P104表4，初选液压缸的工作压力为P1=16MPa。 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400KN，参考机械设计手册5P104表5，可取背压力P2为1MP，1。由机械设计手册5P105式（）可知， 则 由机械设计手册5P105表8、表9，将液压缸内径圆取整为标准系列直径D=180mm1，活塞杆直径系列取d=125 mm。液压缸

8、无杆腔面积为液压缸有杆腔面积为 计算注塑液压缸内径圆D和活塞直径d由负载图知道最大负载F为180KN，参考机械设计手册5P104表5，可取背压力P2为1MP，1。由机械设计手册5P105式（）可知， 则 由机械设计手册5P105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。液压缸无杆腔面积为液压缸有杆腔面积为3.1.4 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：注塑液压缸所需的流量：3.1.5 计算液压马达所需流量转动液压马达排量: 液压马达所需流量： 确定液压缸的流量、压力和选择泵的规格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

9、：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 式中： 泵的最大工作压力；执行元件最大工作压力；1.5 MPa，本设计中取0.5MPa，所以有：=（+0.5）MPa=MPa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本设计取，本设计中Pn取22MPa。3.2.2 泵的流量确定液压泵的最大流量应为 式中： -液压泵的最大流量；-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作，尚须加溢流阀的最小溢流量23L/min；-系统泄露系数，一般取1.

10、3，现取=。3.2.3 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-G40斜盘式轴向柱塞泵该泵的基本参数为：型号: XB-G40变量型式: 定量排量mL/r: 40压力/MPa|额定: 25压力/MPa|最高: 转速r/min|额定: 2500转速r/min|最高: 3000驱动功率/kW: 44转矩/Nm: 160容积效率(%): 93重量/kg: 293.2.4 与液压泵匹配的电动机的选定电动机所需的功率为选Y200L1-2型电机，额定功率30 kW，满载转速为2950 r/min。3.3 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

11、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42 液压元件明细表序号元件名称通过流量（L/min）规格型号额定流量(L/min)额定压力(MPa)1电动机Y200L1-2320滤油器ZU-H10010S2液压泵XB-G401007三位四通换向阀 4WE10E30/A1009二位四通换向阀4WE6EB60/A601214节流阀*2DVP-8408三位四通换向阀4WE6J60/A6016XM双斜盘轴向柱塞马达XM-G8002517二位四通换向阀483WE6A60/A606电磁溢流阀YFDH-B20H1001011单向节流阀DVP-121

12、9013单向顺序阀HGM-03-20205压力表开关KF-L8/14E3.4 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 现取压油管的内径d为20mm。吸油管同样可按上式计算 根据XB-G40液压泵吸油口，取吸油管内径d为33mm。3.5 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=qp=6=现选用规格为BEX-630的带支撑脚的矩形油箱油箱，容量为785 L。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/s，油的密度

13、=920kg/。4.1 压力损失的验算4.1.1 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为由文献2，18可知，管道流动雷诺数Re1为 （5-1）则 Re12300，可见油液在管道内流态为层流,其沿程阻力系数1=75/Re1=75/303=。进油管道BC的沿程压力损失p1-1为查得换向阀4WE10E30/A的压力损失Pa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: 4.1.2 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=m/s2=75/Re2=75

14、/108= 回油管道的沿程压力损失为p2-1为： 查产品样知换向阀4WE10E30/A的压力损失=0.0510Pa，换向阀节流阀3WE6A60/A 压力损失=0.02510Pa ，LDFL32C的压力损失=.0510Pa 回油路总压力损失p2为 4.1.3 泵出口的压力PpPp= 4.2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=50mm/s时 此时泵的效率为，泵的出口压力为MPa，则此时的功率损失为假定系统用循环水冷却，取K=110W/(m.C)，油箱的散热面积A为 ：系统的温升为：设环境温度T2=25度验算表明系统的温升在许可范围内。五、系统方案验证随着液压

15、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

16、，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、集成块设计集成块油路图设计，如图设计过程如下：6 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

17、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 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。本设计中采用的是米制细牙螺纹。6 集成

18、块上液压元件的布置把做好的液压元件样板放在集成块各视图上进行布局，有的液压元件需要连接板，则样板应以连接板为准。 电滋阀应布置在集成块的前，后布，要避免电磁换向阀两端的电磁铁与其它部分相碰。液压元件的布置应以在集成块上加工的孔最少为好。孔道相通的液压元件尽可能布置在同一水平面，或在直径D的范围内，否则要钻垂直中间油孔，不通孔道之间的最小壁厚H必须进行强度校核。 液压元件在水平面上的孔道若与公共油孔相通，则应尽可能地布置在同一垂直位轩或在直径D范围，否则要钻中间孔道，集成块前后与左右连接的孔道应互相垂直，不然也要钻中间孔道。设计专用集成块时，要注意其高度应比装在其上的液压元件的最大横向尺寸大2m

19、m，以避免上下集成块上的液压元件相碰，影响集成块紧固。 6 集成块上液压元件布置程序电磁换向阀布置在集成块的前面和后面，先布置垂直位置，后布置水平位置，要避免电磁换向阀的固定螺孔与阀口通道，集成块固定螺孔相通。液压元件泄漏孔可考虑与回油孔合并。水平位置孔道可分三层进行布置。根据水平孔道布置的需要，液压元件可以上下移动一段距离。溢流阀的先导阀部分可伸出集成块外，有的元件如单向阀，可以横向布置。6.4 集成块（闭合模模块）零件图的绘制 集成块的六个面都是加工面，其中有三个侧面要装液压元件，一个侧面引管道，块内孔道纵横交错，层次多，需要多个视图和23个剖面图才能表达清楚。孔系的位置精度要求较高。因此尺寸，公差及表面粗糙度均应标注清楚，技术要求也应予说明。集成块的视图比较复杂，视图应尽可能少用虚线表达。为了便于检查和装配集成块，应把单向集成回路图和集成块上液压元件布置简图绘声绘色在旁边。而且应将各孔道编上号，列表说明各个孔的尺寸，深度以及与哪些孔相交等情况，压力块的零件图见附CAD图。开闭模模块集成单元设计