注塑机液压系统设计

第4章 液压系统性能验算

4.1验算回路中的压力损失

本系统较为复杂，有多个液压执行元件动作回路，其中环节较多，管路损失较

大的要算注射缸动作回路，故主要验算由泵到注射缸这段管路的损失。

4.1.1沿程压力损失

沿程压力损失，主要是注射缸快速注射时进油管路的压力损失。此管路长 5m，管内径0.032m，快速时通过流量2.7L/s；选用20号机械系统损耗油，正常运转后油的运动粘度ν＝27mm2/s，油的密度ρ＝918kg/m3。 油在管路中的实际流速为

4q4?2.7?10?3?3.36m/s v?2??d??0.03223.36?0.032?3981?2300 ?6?27?10油在管路中呈紊流流动状态，其沿程阻力系数为：

Re?vd? ??0.3164 0.25Re 求得沿程压力损失为：

0.3164?5?3.362?918?0.03MPa ?p1?0.2563981?0.032?10?24.1.2局部压力损失

局部压力损失包括通过管路中折管和管接头等处的管路局部压力损失Δp2，以及通过控制阀的局部压力损失Δp3。其中管路局部压力损失相对来说小得多，故主要计算通过控制阀的局部压力损失。

参看图2，从小泵出口到注射缸进油口，要经过顺序阀17，电液换向阀2及单向顺序阀18。

单向顺序伺17的额定流量为50L/min，额定压力损失为0.4MPa。电液换向阀2的额定流量为190L/min，额定压力损失0.3 MPa。单向顺序阀18的额定流量为150L/min，额定压力损失0.2 MPa。 通过各阀的局部压力损失之和为

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?p3,122??44.1?2?157.3?44.1??162????0.4???0.3???0.2???

190???150?????50?? ??0.31?0.34?0.23?MPa?0.88MPa

从大泵出油口到注射缸进油口要经过单向阀13，电液换向阀2和单向顺序阀18。单向阀13的额定流量为250L/min，额定压力损失为0.2 MPa。 通过各阀的局部压力损失之和为：

?p3,2??157.3?2???0.2??0.34?0.23???0.65MPa ????250?? 由以上计算结果可求得快速注射时，小泵到注射缸之间总的压力损失为 ∑p1＝(0.03＋0.88)MPa＝0.91MPa 大泵到注射缸之间总的压力损失为

∑p 2＝(0.03＋0.65)MPa＝0.68MPa

由计算结果看，大小泵的实际出口压力距泵的额定压力还有一定的压力裕度，所选泵是适合的。

另外要说明的一点是：在整个注射过程中，注射压力是不断变化的，注射缸的进口压力也随之由小到大变化，当注射压力达到最大时，注射缸活塞的运动速度也将近似等于零，此时管路的压力损失随流量的减小而减少。泵的实际出口压力要比以上计算值小一些。

综合考虑各工况的需要，确定系统的最高工作压力为6.8MPa，也就是溢流阀7的调定压力。

4.2系统总输出功率

4.2.1求系统的输出有效功率：

1 Pc?Ttm?n???FWisi??TWj?jtj? ??j?1?i?1? 由前面给定参数及计算结果可知：合模缸的外载荷为90kN，行程0.35m；注射缸的外载荷为192kN，行程0.2m；预塑螺杆有效功率5kW，工作时间15s；开模时外载荷近同合模，行程也相同。注射机输出有效功率主要是以上这些。

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1(1.4?105?0.35?1.92?105?0.2?5?103?15)?3kW 55 总的发热功率为：

Phr＝(15.3－3)kW＝12.3kW

Pc?4.2.2计算散热功率

前面初步求得油箱的有效容积为1m3，按V＝0.8abh求得油箱各边之积： a·b·h＝1/0.8m3＝1.25m3

取a为1.25m，b、h分别为1m。求得油箱散热面积为： At＝1.8h(a＋b)＋1.5ab

＝(1.8×l×(1.25＋1) ＋1.5×1.25)m2 ＝5.9m2 油箱的散热功率为：

Phc＝K1AtΔT

式中 K1——油箱散热系数，查表5—1，K1取16W/(m2·℃)； ΔT——油温与环境温度之差，取ΔT＝35℃。

Phc＝16×5.9×35kW＝3.3kW＜Phr＝12.3kW

由此可见，油箱的散热远远满足不了系统散热的要求，管路散热是极小的，需要另设冷却器。

4.3冷却器所需冷却面积的计算

冷却面积为：

A?Phr?PhcK?tm

式中 K——传热系数，用管式冷却器时，取·℃)； T?T2t1?t2K＝116W／(m2．

?tm?1?22 Δtm—平均温升(℃)；

取油进入冷却器的温度T1＝60℃，油流出冷却器的温度T2＝50℃，冷却水入口温度tl＝25℃，冷却水出口温度60?5025?30t2＝30℃。则：

?tm???27.522 ℃ 所需冷却器的散热面积为：(12.3?3)?103 2A?m?2.8m2116?27.5

考虑到冷却器长期使用时，设备腐蚀和油垢、水垢对传热的影响，冷却面积应比计算值大30％，实际选用冷却器散热面积为： A＝1.3×2.8m2＝3.6m2

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心得体会

通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了液压系统原理、液压元件、液压缸结构、液压系统设计方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但是通过同学们之间互相讨论，终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事。

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