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題 目：SX-ZY-250型塑料注射成型機(jī)液壓系統(tǒng)
系 、 部： 機(jī)械工程系
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師：
專 業(yè)： 數(shù)控技術(shù)與應(yīng)用
班 級：
完成時間：
29
目 錄
1 緒論…………………………………………………………………………………1
2 主要技術(shù)參數(shù)………………………………………………………………………2
3 工況分析……………………………………………………………………………4
3.1 和模油缸缸負(fù)載…………………………………………………………
3.1.2 空行程油缸推力…………………………………………………
3.2 注射座整體移動油缸負(fù)載………………………………………………
3.3 注射液壓缸負(fù)載…………………………………………………………
3.4 頂出油缸負(fù)載……………………………………………………………
3.5 初算驅(qū)動油缸所需的功率………………………………………………
4 油缸工作壓力和流量的確定………………………………………………………
4.1 油缸工作壓力的確定…………………………………………………………
4.2 油缸幾何尺寸的確定…………………………………………………………
4.2.1 根據(jù)和模油缸最大推力確定和模油缸內(nèi)徑…………………………
4.2.2 根據(jù)注射座最大推力確定注射座移動油缸內(nèi)徑……………………
4.2.3 根據(jù)注射油缸最大推力確定注射油缸內(nèi)徑…………………………
4.2.4 根據(jù)頂出油缸最大推力確定頂出油缸內(nèi)徑…………………………
4.3 根據(jù)確定的油缸直徑標(biāo)準(zhǔn)值，計算實際使用的油缸工作壓力，繪制整個動作循環(huán)圖…………………………………………………………………………
4.4 油缸所需流量的確定…………………………………………………………
4.5 油缸功率圖的繪制……………………………………………………………
5 液壓系統(tǒng)方案和工作原理圖的擬定…………………………………………………
6 液壓元件的選擇………………………………………………………………………
6.1 油泵的選擇……………………………………………………………………
6.1.1 油泵工作壓力的確定……………………………………………………
6.1.2 油泵流量的確定…………………………………………………………
6.1.3 油泵電機(jī)功率的確定……………………………………………………
6.2 控制閥的選擇…………………………………………………………………
6.3 油管內(nèi)徑的確定………………………………………………………………
6.3.1 大泵吸油管內(nèi)徑計算………………………………………………………
6.3.2 小泵吸油管內(nèi)徑計算………………………………………………………
6.3.3 大泵壓油管內(nèi)徑計算………………………………………………………
6.3.4 小泵壓油管內(nèi)徑計算………………………………………………………
6.3.5 雙泵并聯(lián)，壓力油匯合后油管內(nèi)徑的確定………………………………
7 壓力系統(tǒng)性能的驗算…………………………………………………………………
7.1 系統(tǒng)的壓力損失驗算……………………………………………………………
7.1.1 局部壓力損失計算…………………………………………………………
7.1.2 沿程損失計算………………………………………………………………
7.2 液壓系統(tǒng)發(fā)熱量的計算和油冷卻器傳熱面積的確定……………………………
7.2.1 液壓系統(tǒng)發(fā)熱量的計算……………………………………………………
7.2.2 油箱容量計算和油箱散熱面積的確定……………………………………
7.2.3 油冷卻器的計算……………………………………………………………
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………
致謝…………………………………………………………………………………………
附錄…………………………………………………………………………………………
1 緒 論
注塑機(jī)是中國產(chǎn)量和應(yīng)用量最大的塑機(jī)品種，也是中國塑機(jī)出口的主力80年代以后，中國注塑機(jī)行業(yè)得到快速發(fā)展，年增長率在20%以上，并逐步形成了以浙江寧波、廣東東莞、順德等地為主的加工基地。其中，寧波的注塑機(jī)產(chǎn)銷量占全國總產(chǎn)銷量的五成以上。其中包括全球產(chǎn)銷量第一的中國寧波海天集團(tuán)有限公司和十多家外資企業(yè)，涉及到的零部件配套企業(yè)多達(dá)數(shù)百家。目前，中國大型骨干注塑機(jī)生產(chǎn)企業(yè)大多是合資企業(yè)，引進(jìn)了國外先進(jìn)的技術(shù)和管理模式。在技術(shù)方面，中國生產(chǎn)的注塑機(jī)已從普通機(jī)型向大型機(jī)、全電動機(jī)、電液復(fù)合機(jī)和專用注塑機(jī)方面發(fā)展。其中海天開發(fā)出了中國最大鎖模力的注塑機(jī)，用于汽車配件的生產(chǎn)；震雄開發(fā)出了全電動用于光盤生產(chǎn)的專用機(jī)和用于PET瓶坯注塑的專用機(jī)型。雖然從整體上看，中國生產(chǎn)的注塑機(jī)還主要是低端產(chǎn)品，但以海天和震雄為代表的注塑機(jī)生產(chǎn)企業(yè)正努力向中端市場發(fā)展。?
在應(yīng)用方面，中國注塑機(jī)以通用型為主，一般性的塑料制品如玩具、文具、日用品、家具、裝修材料的生產(chǎn)占據(jù)最大的市場份額。?
其次，注塑機(jī)主要用于大型家電，如冰箱、彩電、洗衣機(jī)、空調(diào)機(jī)、計算機(jī)殼體等的生產(chǎn)，這一應(yīng)用市場占據(jù)了中國工程塑料總量的40%以上，國產(chǎn)注塑機(jī)在這一市場上占有率較高。
注塑機(jī)應(yīng)用的另外一個重要領(lǐng)域是包裝制品的生產(chǎn)，主要用于PET瓶坯、塑料瓶、瓶蓋等產(chǎn)品。其中PET瓶坯專用注塑機(jī)市場目前主要以進(jìn)口設(shè)備為主。?
一些專用注塑機(jī)如用于生產(chǎn)精細(xì)陶瓷組件的陶瓷注塑機(jī)和生產(chǎn)釹鐵硼電子組件的磁性注塑機(jī)，由于用量不太大，沒有得到機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)的重視。但隨著市場的進(jìn)一步細(xì)分，開發(fā)相關(guān)專用機(jī)型具有重要意義。?
我設(shè)計這臺機(jī)器的目的是：為了進(jìn)一步了解注塑機(jī)的結(jié)構(gòu)和其工作原理,把我們學(xué)習(xí)的理論用到實際中去。
2 SX-ZY-250型塑料注射成型機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)
項目
單位
SX-ZY-250
公稱注射量
㎝3
250
螺桿直徑
mm
45
螺桿行程
mm
270
最大注射壓力
MPa
130
注射容量（理論值）
㎝3
270
螺桿轉(zhuǎn)速
r/min
0～180
注射座行程
mm
365
合模力
KN
1600
啟模力
KN
60
頂出力
KN
36
注射總力
KN
160
注射座最大推力
KN
40
快速閉模速度
mm/s
100
慢速閉模速度
mm/s
20
快速啟模速度
mm/s
105
慢速啟模速度
mm/s
40
快速注射速度
mm/s
25
注射座前移速度
mm/s
48
注射座后退速度
mm/s
60
頂出速度
mm/s
35
3 工況分析
塑料注射成型機(jī)液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)是整個動作循環(huán)過程中，系統(tǒng)的負(fù)載變化和速度變化均變大，在進(jìn)行工況分析時必須加以考慮。
3.1 合摸油缸負(fù)載
閉摸動作的工況特點(diǎn)是：模具閉合過程中的負(fù)載是輕載，速度有慢—快—慢的變化；模具閉合后的負(fù)載為重載，速度為零。
3.1.1 根據(jù)合模力確定合模油缸推力
由于合模機(jī)構(gòu)形式不同，合模油缸推力的計算方法也就不一樣。SX—ZY—250注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)采用了液壓—機(jī)械組合形式。
圖3.1
根據(jù)連桿機(jī)構(gòu)受力分析可得合模油缸推力為：
P1z=P合/[18.6×(I1/I)+1]
試中 P1z—合模油缸為保證模具鎖緊所需的油缸推力，牛；
P合—模具鎖緊所需的合模力，牛。
I1/I—有關(guān)長度之比，SX—ZY—250注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)取I1/I=0.8，故為保證模具鎖緊力（1600KN）所需的油缸推力為；
P1z =1600000/15.9=100628(牛）
3.1.2 空行程時油缸推力
空行程時油缸推力P1q只需滿足克服摩擦力的要求。根據(jù)同類型機(jī)臺實測結(jié)果，取P1q=0.14P1z則： P1q=0.14×100628=14088 （牛）
SX—ZY—250注射機(jī)閉模速度較小，因此慣性力很小，可忽略。
3.1.3 啟模時油缸推力
啟模時油缸推力P2z需滿足啟模力和克服油缸摩擦力的要求，即：
P2z=P啟+T=60000+0.1×60000=66000（牛）
3.2 注射座整體移動油缸負(fù)載
注射座整體移動過程中，油缸推力 P3q只需滿足克服各種摩擦力的要求，而當(dāng)噴嘴接觸模具澆口時，則必須保持注射座油缸最大推力 P3z為40KN，以使注射成型過程正常進(jìn)行。根據(jù)類比，取 P3q=0.23P3z則P3q=0.23X40000=9200（牛）。
3.3 注射油缸負(fù)載
注射過程中，負(fù)載是變化的，當(dāng)熔融塑料注人模腔時，注射壓力由零逐漸沿AB上升，模腔注滿時壓力由B急速上升到C點(diǎn)，當(dāng)冷卻時塑料收縮，壓力降低，為防止收縮需補(bǔ)縮保壓，其壓力為DE曲線如下：
圖3.2
根據(jù)最大注射壓力和螺桿直徑，可確定注射缸的最大推力為：
P4z=1/4兀d2螺P注=206.6（KN）
保壓過程中油缸負(fù)載一般要比注射過程油缸負(fù)載小，其值隨制品形狀，塑料品種以及成型工藝條件不同而異。
3.4 頂出油缸負(fù)載
頂出油缸的最大推力P5z需滿足制品頂出力和克服油缸摩擦力的要求，即：
P5z=P頂+ T=36+0.1×36=39.6（KN）
3.5 初算驅(qū)動油缸所需的功率
根據(jù)上述工況分析可知，在注射過程中，系統(tǒng)所需的功率為最大，
N=(Pmax×V/n)×10-3
試中 N—驅(qū)動油缸所需的功率，千瓦；
Pmax—最大的負(fù)載，牛
V—在最大負(fù)載時的工作速度，米/秒；
n—包括油泵在內(nèi)的驅(qū)動裝置總效率。
N=(Pmax×V/n)×10-3=206.6×103×25×10-3×10-3/0.8=6.5（KW）
4 油缸工作壓力和流量的確定
4.1 油缸工作壓力的確定
根據(jù)注射成型工藝對壓力和速度的要求，結(jié)合我國目前生產(chǎn)的情況及油泵供應(yīng)情況，初選油缸工作壓力為6.5MPa。
表4.1 國產(chǎn)注塑機(jī)壓力流量參數(shù)
XS-ZS
-22
XS-ZS
-60
XS-ZY
-125
XS-ZY
-125A
XS-ZY
-250A
XS-ZY
-350A
XS-ZY
-500
XS-ZY
-1000
XS-ZY
-3000
XS-ZY
-4000
注射量
20、30
60
125
125A
250
350
500
1000
3000
4000
MPa
6.5
6.5
6.5
7.0-14.0
7.0-14.0
6.5
6.5
14.0
14.0-32.0
32.0
KW
5.5
11
11
10+10
30
22
22
40+5.6
+5.5
45+55
55+75
+11+1.1
表4.2 國外產(chǎn)注塑機(jī)壓力流量參數(shù)
注身量
30
60
125
250
500
1000
2000
壓力范圍
5-14.8
5-16
7-21
7-21
7-21
7-21
7-21
流量范圍
～80
～130
～210
210
～360
～185
～240
壓力百分比
7mpa
60%
7、14mpa
各50%
14、21mpa
各40%
14占57%
21占23%
14mpa占40%
14-21mpa
占60%
4.2 油缸幾何尺寸的確定
4.2.1 根據(jù)合模油缸最大推力確定合模油缸內(nèi)徑
合模油缸采用當(dāng)活塞桿油缸，工作腔為無桿腔，油缸內(nèi)徑計算，即：
A=兀D2/4=Pmax/P
試中 A—油缸工作面積，m2
Pmax—油缸所克服的最大負(fù)載，n；
P—油缸的工作壓力，Pa。
D合=（4Pmax/兀P）1/2 =（4×100628/3.14×12×106）1/2= 0.1（m）
SX—ZY—250注射機(jī)合模油缸內(nèi)徑取0.1m。
活塞桿直徑d合取為0.4D合，即：
d合 =0.4 D合=0.4×0.1=0.04（m）
SX—ZY—250注射機(jī)合模油缸活塞桿直徑取為0.04m。
4.2.2 根據(jù)注射座注射座最大推力確定注射座移動油缸內(nèi)徑
注射座移動油缸采用單活塞桿油缸，工作腔為無桿腔，油缸內(nèi)徑為：
D注座=(4Pmax/兀p)1/2=[(4×40000)/(3.14×12×1000000)]1/2= 0.065(m)
SX—ZY—250注射機(jī)注射座移動油缸內(nèi)徑取為0.065m。
活塞桿直徑d注座取為0.4D注座，即
d注座×0.4D注座=0.4×0.065= 0.026(m) 。
4.2.3 根據(jù)注射油缸最大推力確定注射油缸內(nèi)徑
注射油缸采用雙活塞桿油缸，位于工作腔端的活塞桿用來作為行程控制預(yù)塑加料，活塞桿直徑取與螺桿直徑相同，即為45mm。
注射油桿內(nèi)徑可用下式計算：
D注=[(4Pmax+兀d2螺p)/( 兀p)] 1/2=[(4×206600+3.14×0.0452
×6.5×106)/(3.14×6.5×106)]1/2=0.206(m)
4.2.4 根據(jù)頂出油缸最大推力確定頂出油缸內(nèi)徑
頂出油缸采用單活塞桿油缸，工作腔為無桿腔，油缸內(nèi)徑按公式計算，即：
D頂=(4Pmax)/( 兀p)=[（4×39.6×103）/(3.14×6.5×103)] 1/2=0.088
活塞桿直徑d頂=0.4 D頂=0.4×0.088=0.0352(m)
4.3 根據(jù)確定的油缸直徑標(biāo)準(zhǔn)值，計算實際使用的油缸工作壓力，繪制整個動作循環(huán)壓力圖
SX—ZY—250注射機(jī)，各動作循環(huán)的油缸工作壓力和動作如表4.3所示。
表4.3 SX—ZY—250注射機(jī)液壓系統(tǒng)油缸工作壓力及動作時間表
工 況
油缸工作腔壓力計算公式
油缸工作腔壓力
（兆帕）
時間
（秒）
閉?？招谐?
P=4P1q/兀D2合=（4×14088）/（3.14×0.12）
1.8
3.5
閉模鎖緊
P=4×P1z/兀D2合=（4×100628）/（3.14×0.12）
12.8
3.5
注座前移
P=（4×P3q）/（兀D2注座）=（4×9200）/（3.14×0.0652）
2.8
5
注座頂緊
P=（4P3z）/（兀D2注座）=（4×40000）/（3.14×0.0652）
12
5
注 射
P=4 P4/兀（D2注—d2螺）= (4×206600)/[3.14×(0.2062-0.0452)]
6.5
3
保 壓
根據(jù)制品形狀，塑料品種及成型工藝條件的不同而異，一般比注射壓力底。
取12
16
預(yù) 塑
SX—ZY—250注射機(jī)的螺桿是采用電機(jī)經(jīng)過齒輪減速箱而驅(qū)動的，故螺桿傳動裝置所需的為零。
0
15
冷 卻
冷卻階段各油缸皆不進(jìn)壓力油，故油缸所需壓力為零。
0
30
啟 模
P=4P2z/兀（D2合—d2合）=4×66000/3.14（0.12—0.042）
10
4
頂 出
P=（4P5z）/（兀D2頂）=4×39600/（3.14×0.0882）
6.5
4
啟?？招谐?
P=4P1q/兀（D2合—d2合）=4×14088/3.14×（0.12-0.042）
2.1
4
4.4 油缸所需流量的確定
SX—ZY—250注射機(jī)各動作循環(huán)中油缸所需流量如表4.4所示。
表4.4 SX—ZY—250注射機(jī)動作循環(huán)中油缸所需流量
工況
油泵所需流量計算公式
流量
（升/分）
慢
速
閉
模
Qmin=6vmin兀/4 D2合×104=〔6×0.02×3.14×0.12×104〕／4
9.5
快
速
閉
模
Qmax=6vmax兀/4 D2合×104=〔6×0.1×3.14×0.12×104〕／4
47
注
射
座
前
移
Q=6v兀/4 D2注座×104=〔6×0.048×3.14×0.0652×104〕／4
9.5
注
射
座
后
移
Q=6v兀/4( D2注座-d2注座)×10^4=〔6×0.06×3.14×(0.0652-0.0262)×104〕／4
10
快
速
注
射
Qmax=6vmax兀/4( D2注- d2螺)×104=〔6×0.025×3.14×(0.2062-0.0452)×104〕／4
47.5
保
壓
保壓是為了補(bǔ)縮，故所需流量很小。但該階段系統(tǒng)所耗油量視所選小泵而定
12
預(yù)
塑
預(yù)塑時螺桿傳動裝置不需油泵供油
0
冷
卻
冷卻階段各油缸皆不進(jìn)壓力油，故油缸所需流量為零
0
快
速
啟
模
Qmax=6vmax兀/4( D2合- d2合)×104=〔6×0.105×3.14×(0.12-0.04^2)×104〕／4
41.5
頂
出
Q=6v兀/4 D2頂×104=〔6×0.035×3.14×0.0882×104〕／4
12.7
慢
速
啟
模
Qmin=6vmin兀/4( D2合- d2合)×104=〔6×0.04×3.14×(0.12-0.042)×104〕／4
15.8
4.5 油缸功率圖的繪制
圖4.5 SX—ZY—250注射機(jī)當(dāng)采用固定預(yù)塑方式時流量循環(huán)圖
表4.5 SX—ZY—250注射機(jī)各種動作循環(huán)中油缸所需功率
工況
油 泵 所 需 功 率 計 算 公 式
功率(千瓦)
慢
速
閉
模
N=[PQ×10-6]/60=（1.8×106×9.5×10-6）/60
(式中 P—帕，Q—升/分)
0.29
快
速
閉
模
N=[PQ×10-6]/60=（1.8×106×47×10-6）/60
1.4
注
射
N=[PQ×10-6]/60=（6.5×106×47.5×10-6）/60
5.2
保
壓
N=[PQ×10-6]/60=（12×106×12×10-6）/60
2.4
預(yù)
塑
預(yù)塑時螺桿傳動裝置所需功率由單獨(dú)的預(yù)塑電機(jī)供給
3.5
冷
卻
在冷卻階段各油缸皆不進(jìn)壓力油，故油缸所需功率為零
0
快 及
速 頂
啟 出
模
本機(jī)采用在啟模工程中頂出制品
故
N=[PQ×10-6]/60=（10×106×（41.5+13）×10-6）/60
9
慢
速
啟
模
N=[PQ×10-6]/60=（2.1×106×15.8×10-6）/60
0.55
5 液壓系統(tǒng)方案和工作原理圖的擬定
根據(jù)以上工況分析和計算，可初步擬定出液壓系統(tǒng)方案。根據(jù)塑料注射機(jī)工作部件速比很大，但又不需要大范圍無級調(diào)速的特點(diǎn)，本機(jī)擬采用量不同的兩個定量油泵并聯(lián)供油的開式系統(tǒng)，這一方案與單泵供油系統(tǒng)相比效率較高，系統(tǒng)發(fā)熱少；而與變量油系統(tǒng)相比，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。
為滿足注射速度的調(diào)節(jié)，選用調(diào)速閥進(jìn)行口節(jié)流調(diào)速，其特點(diǎn)是注射油缸回油的阻力小，可以獲得較大的注射推力，而且調(diào)速范圍較大，速度穩(wěn)定性較好。缺點(diǎn)是油通過調(diào)速閥發(fā)熱后進(jìn)入注射油缸，造成油缸泄漏增加。
根據(jù)塑料的品種、制作的幾何形狀和模具的澆注系統(tǒng)的不同，注射系統(tǒng)采用了兩級壓力控制，以便靈活地控制注射壓力和保壓壓力。
為了便于實現(xiàn)自動循環(huán)，系統(tǒng)的換向控制閥多數(shù)采用三位四通電液換向閥和電磁抽閥。采用電液換向閥換向過程比較平穩(wěn)，適用于壓力較高及流量較大的場合，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本高。三位四通換向閥滑中位機(jī)能除注射電液換向閥和控制兩級壓力動作的電磁換向閥外，皆采用O型，其換向停止的位置精度較高，且能滿足本機(jī)并聯(lián)多油缸油路系統(tǒng)的工作需要。注射電液換向閥和控制兩級壓力動作的電磁換向閽采用Y型機(jī)能，既滿足本機(jī)并聯(lián)多油缸油路系統(tǒng)的工作需要，又分別利用中位Y型機(jī)能滿足螺桿預(yù)料后退時注射油缸左腔形成真空進(jìn)行吸油的需要和使控制兩級壓力大小的遠(yuǎn)程調(diào)壓閥處于非工作狀態(tài)位置進(jìn)行卸荷的需要。
在啟模系統(tǒng)中采用進(jìn)油節(jié)流增加啟模阻力，以滿足模過程中實現(xiàn)制品頂出的要求，從而縮短輔助時間，提高生產(chǎn)率。
本系統(tǒng)除采用時間繼電器控制保壓和冷卻動作外，其余皆采用行程開關(guān)控制各油缸可靠地依次動作和進(jìn)行速度換接。
為使用加工塑料得到良好的塑化質(zhì)量，本機(jī)在注射系統(tǒng)中采用了背壓閥，控制螺桿 退回時間，以使塑化的塑料比較密實，且有利于分離氣體的排出。
圖5.1 SX-ZY-250注射機(jī)液壓系統(tǒng)的工作原理圖
表5.1 SX—ZY—250注射機(jī)動作順序說明
6 液壓元件的選擇
6.1 油泵的選擇
6.1.1 油泵工作壓力的確定
油泵工作壓力按公式計算，即：
PB=P+∑△P
由于在注射液壓系統(tǒng)中，壓力油所經(jīng)過的數(shù)量較多，故壓力損失∑△P亦較大，查表取∑△P=0.8Mpa。注射油缸最大工作壓力P可根據(jù)表1—1取6.5Mpa。
于是油缸工作壓力即為：
PB =6.5+0.8=7.3（MPa）
所選油泵的額定工作壓力應(yīng)為：
P額=1.25 PB =9.1（MPa）
根據(jù)上述計算結(jié)果，應(yīng)選額定壓力為14Mpa的雙級葉片泵。
6.1.2 油泵流量的確定
油泵流量可按公式計算，即：
QB≥K（∑Q）max=1.1×226=248.6（升/分）
根據(jù)油泵的額定壓力和流量的計算結(jié)果以及快、慢運(yùn)動所需的要求，應(yīng)選用雙級葉片泵油泵系列。
6.1.3 油泵電機(jī)功率的確定
注射機(jī)在整個動作循環(huán)中，系統(tǒng)的壓力和流量是變化的，故油泵電機(jī)功率應(yīng)按公式計算，即：
Nm=[(N12×t1+……+ Nn2×tn)/ (t1+……+ tn)]1/2
Nm—等值功率，KW：
N1, ……, Nn— 一個動作循環(huán)中各階段所需的功率，KW。
t1, ……, tn— 一個動作循環(huán)中各階段所需的時間，S。
在選擇驅(qū)動油泵的電機(jī)時，應(yīng)首先比較等值功率與各個動作的最大功率。當(dāng)最大功率在電機(jī)允許的短時超載范圍內(nèi)時，可按等值功率選取電機(jī)，否則應(yīng)按最大功率選取電機(jī)。
即： Nmax≤KNe
式中 Nmax— 最大功率，KW；
Ne— 電機(jī)額定功勞，KW；
K— 電機(jī)的過載系數(shù)。一般對直流電機(jī)，K=1.8～2.5；對異步電機(jī)，考慮到電網(wǎng)電壓的波動，一般取，K=1.5～2.0。
(1) 慢速閉模 小泵工作，大泵卸荷
小泵工作壓力P1等于慢速閉模時合模油缸所需壓力與閉模液壓系統(tǒng)壓力之損失和。壓力損失取為0.3Mpa，則P1=2.1 Mpa。此時流量Q1可根據(jù)產(chǎn)品樣本用內(nèi)插法求得為12升/分，并取小泵總功率n1為0.35。大泵卸貨壓力P2（流量閥卸貨壓力）取為0.6Mpa，Q2=47升/分,n2取為0.30。所以在慢速閉模時油泵所需功率N1為：
N1=[ P1 Q1×10-6]/(60 n1)+ [P2 Q2×10-6]/(60 n2)
=[2.1×106×12×10-6]/(60×0.35)+ [0.6×106×47×10-6]/(60×0.3)
=2.77(KW)
(2) 快速閉模, 大,小泵皆工作
油泵工作壓力P等于快速閉模時合模油缸所需壓力與閉模液壓系統(tǒng)壓力之損失和。壓力損失取為0.5Mpa，則P=2.3 Mpa，Q1=12升/分，Q1=47升/分，n=0.35。所以在快速閉模時油缸所需功率N2：
N2=[P(Q1+ Q2)×10-6]/(60 n)
=[2.3×106×(12+47)×10-6]/(60×0.35)
=6.4(KW)
(3)連桿瑣緊,大,小泵皆工作
以使連桿迅速倒達(dá)自瑣位置。油缸工作壓力P=13 Mpa（其中∑△P=0.2 Mpa）, Q1=11升/分，Q2=43升/分，n=0.8，側(cè)鎖緊時油泵所需功率N3：
N3=[P(Q1+ Q2)×10-6]/(60 n)
=[13×106×(11+43)×10-6]/(60×0.8)
=14.6(KW)
(4)注射座整體前移 , 小泵工作，大泵卸貨
小泵工作壓力P1=3 Mpa（其中∑△P=0.2 Mpa），Q1=12升/分，n1=0.35。大泵的卸荷壓力P2=0.6Mpa ，Q2=47升/分，n2=0.3。所以注射座整體前移時，油泵所需功率為：
N4=[P1Q1×10-6]/(60 n1)+[P2Q2×106]/(60 n2)
=[3×106×12×10-6]/(60×0.35)+ [0.6×106×47×10-6]/(60×0.3)
=3.28(KW)
(5)注射大,小泵皆工作
其工作壓力P=7.3 Mpa（其中∑△P=0.8Mpa），Q1=10升/分，Q2=43升/分，n=0.8所以注射時油泵所需功率為：
N5=[P(Q1+ Q2)×10-6]/(60 n)
=[7.3×106×(10+43)×10-6]/(60×0.8)
=8.06(KW)
(6)保壓小泵皆工作，大泵卸荷
小泵的工作壓力P1=6.5 Mpa（因保壓時進(jìn)入注射油泵的流量很小，故∑△P=0 ）
Q1=9.5升/分，n1=0.85。大泵的卸荷壓力P2=0.6 Mpa，Q2=47升/分，n2=0.3。所以保壓時油泵需功率為：
N6=[ P1 Q1×10-6]/(60 n1)+[ P2 Q2×10-6]/(60 n2)
=[6.5×106×9.5×10-6]/(60×0.85)+ [0.6×106×47×10-6]/(60×0.3)
=2.78(KW)
(7)預(yù)塑，小泵皆工作，大泵卸荷
其卸貨壓力P=0.6Mpa，Q1=12升/分，Q2=47升/分，n=0.3。所以預(yù)塑時油泵所需功率為：
N7=[P(Q1+ Q2)×10-6]/(60 n)
=[0.6×106×(12+47)×10-6]/(60×0.3)
=1.97(KW)
(8)冷卻，大,小泵皆卸荷
其卸貨壓力P=0.6Mpa，Q1=12升/分，Q2=47升/分，n=0.3。所以預(yù)塑時油泵所需功率為：
N8=[P(Q1+ Q2)×106]/(60 n)
=[0.6×106×(12+47)×10-6]/(60×0.3)
=1.97(KW)
(9)連桿解除自鎖,大,小泵皆工作
以使連桿迅速解除自瑣。大,小泵的工作壓力P=12.5Mpa（其中∑△P=0.3 Mpa）, Q1=11升/分，Q2=44升/分，n=0.8，所以連桿解除自鎖時油泵所需功率N9：
N9=[P(Q1+ Q2)×106]/(60 n)
=[12.5×106×(11+44)×10-6]/(60×0.8)
=14.3(KW)
(10)快速啟模和頂出，大,小泵皆工作
其工作壓力P=7Mpa（其中∑△P=0.5 Mpa）, Q1=11升/分，Q2=44升/分，n=0.8，所以快速啟模和頂出時油泵所需功率N10：
N10=[P(Q1+ Q2)×10-6]/(60 n)
=[7×106×(11+44)×10-6]/(60×0.8) =8.0(KW)
（11）慢速啟模，小泵工作，大泵卸貨
由于在進(jìn)口裝有節(jié)流閥，雖有利于啟模中頂出制品，但增加了啟模阻力此時,小泵的工作壓力P1=2.5Mpa，（其中∑△P=0.4 Mpa）Q1=12升/分，n=0.35 ，大泵卸荷壓力P2=0.6 Mpa ，Q2=47升/分，n=0.3，所以慢速啟模時油泵所需功率N11：
N11=[ P1 Q1×106]/(60 n1)+[P2Q2×106]/(60 n2)
=[2.5×106×12×10-6]/(60×0.35)+ [0.6×106×47×10-6]/(60×0.3)] =3(KW)
在整個動作循環(huán)中注射階段油泵所需功率為最大，即Nmax= N5=8.06(KW)，按N=Nmax/K來選擇電機(jī),取K=1.5
N=Nmax/K
=8.06/1.5
=5.38(KW)
6.2 控制閥的選擇
根據(jù)本系的工作壓力和通過該閥的最大流量分別選擇各中閥。SX—ZY—250注射機(jī)所選用的標(biāo)準(zhǔn)元件列于表：
表6.1
6.3 油管內(nèi)徑的確定
6.3.1 大泵吸油內(nèi)徑的計算
油管內(nèi)徑可按下式計算；即
d=4.6(Q/V允)1/2毫米
式中 d—油管的內(nèi)徑，mm；
Q—油管內(nèi)應(yīng)通過的最大流量，升/分
V允—油管中的允許流速,米/秒
已知大泵流量為47升/分,吸油管允許流速V允為0.5～1.5米/秒,取V允=0.75米/秒,則:
d=4.6(Q/V允)1/2
=4.6（47/0.75）1/2
=36.4（mm）
實際選取內(nèi)徑為40mm的有縫鋼管。
6.3.2 小泵吸油管內(nèi)徑計算
已知小泵流量為12升/分,吸油管允許流速V允為1.5米/秒,則:
d=4.6(Q/V允)1/2
=4.6（12/1.5）1/2
=13（mm）
實際選取內(nèi)徑為15mm的有縫鋼管。
6.3.3 大泵壓油管內(nèi)徑計算
取壓油管允許流速=4.0米/秒，則：
d=4.6(Q/V允)1/2
=4.6（47/4.0）1/2
=15.8（mm）
實際選取內(nèi)徑為18mm的無縫鋼管。
6.3.4 小泵壓油管內(nèi)徑計算
取壓油管允許流速=4.0米/秒，則：
d=4.6(Q/V允)1/2
=4.6（12/4.0）1/2
=8（mm）
實際選取內(nèi)徑為8mm的無縫鋼管。
6.3.5 雙泵并聯(lián)，壓力油匯合后油管內(nèi)徑的確定
d=4.6[(Q1+ Q2)/V允]1/2
=4.6[(12+47)/4]1/2
=17.7（mm）
實際選取內(nèi)徑為20mm的無縫鋼管。
7 液壓系統(tǒng)性能的驗算
7.1 系統(tǒng)的壓力損失驗算
由上述功率損失可知，在快速注射階段系統(tǒng)所消耗的功率為最大。故只驗算注射階段的壓力損失。
7.1.1 局部壓力損失計算
局部壓力損失主要是流經(jīng)各控制閥的壓力損失疊加。即：
P局=△PI+……+△Pn
=0.1+0.1+0.2+0.1+0.2
=0.7（MPa）
7.1.2 沿程損失計算
進(jìn)油管長3.5米，通過流量Q=45升/分=0.75×10-3米3/秒。選用20號機(jī)油，機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)后油的運(yùn)動粘帖ⅴ=0.27厘米/秒=2.7×10-5米/秒，油的重度r=9000牛/米3，管子內(nèi)徑d=13毫米。則：
管內(nèi)流速：
V=Q/兀（1/4d2）=(0.75×10-3)/[1/4×3.14×(0.013)2]=5.7米/秒
雷諾數(shù)：
Re=ⅴd/r=(5.7×0.013)/ 2.7×10-5=2744
故為紊流。沿程損失△P沿可按下試計算：
△P沿=（0.3164/ Re0.25）×L/d×V2r/2g=0.3164/27440.25×(3.5/0.013)×5.72/(2×9.8)×9000=0.175（MPa）
總的壓力損失△P總=△P沿+△P局=0.175+0.7=0.875（MPa）
7.2 液壓系統(tǒng)發(fā)熱量的計算和油冷卻器傳熱面積的確定
7.2.1 液壓系統(tǒng)發(fā)熱的計算 主要包括油泵和馬達(dá)（或油馬達(dá)）的功率H1，溢流閥的溢流損失所產(chǎn)生的熱量H2以及液流通過各控制伐及管道的壓力損失等所產(chǎn)生的熱量H3。一般只粗略計算前兩項所產(chǎn)生的熱量。
表7.1 SX—ZY—250注射機(jī)液壓系統(tǒng)發(fā)熱量計算
工況
液壓系統(tǒng)發(fā)熱量的計算公試
H=H1+H2
（焦/時）
作用 時間
T(秒)
慢
速
閉
模
H1=[P1Q1(1-n1)×3.6]/60n1+[P2Q2(1-n2)×3.6]/60 n2
= [2.1×106×12×(1-0.35)×3.6] /60 ×0.35+ [0.6×106×47×(1-0.30)×3.6] /60 ×0.30=6.76×106焦/時
H2=0.06 PQ=0.06×0.6×106×47=1.7×106焦/時
H=6.76×106+1.7×106=8.46
1
快
速
閉
模
H1=[P(Q1+ Q2)（1-n）×3.6]/(60 n)= [2.3×106×(12+47)(1-0.35)×3.6]/(60×0.35)=15.1×106焦/時
H=15.1×106
1.5
連
桿
鎖
緊
H1=[P(Q1+ Q2)（1-n）×3.6]/(60 n)=[ 7.6×106×（11+43）（1-0.8）×3.6]/ (60×0.8)=6.16×106焦/時
H2=0.06PQ=0.06×7.6×106×（q1+q2）=0.06×7.6×106×(2+2)=1.8×106焦/時
q1,q2分別為小泵和大泵的最小溢流量，取q1=q2=3升/分
H=6.16×106+1.8×106=7.96×106
1
注
射
座
整
體
前
移
H1=[ P1 Q1×（1- n1 ）]/(60 n1)+[ P2 Q2×(1-n2)]/(60 n2)
=[3×106×12×（1- 0.35）×3.6]/(60×0.35)+ [0.6×106×47×3.6]/(60×0.3)=9.64×106焦/時
H2=0.06 PQ=0.06×0.6×106×47=1.7×106焦/時
H=9.64×106+1.7×106=11.34×106
5
注
射
H1=[P(Q1+ Q2)×(1- n)×3.6]/(60 n)= [7.3×106×(10+43)×(1-0.8) ×3.6]/(60×0.8)=7.2
H2=0.06 PQ=0.06×7.3×106×（q1+q2）=1.75×106焦/時
H=7.2×106+1.75×106=8.95×106
3
保
壓
H1=[ P1Q1×(1- n1)×3.6]/(60 n1)+[ P2 Q2×(1- n1)×3.6]/(60 n2)=[6.5×106×9.5×(1-0.85)×3.6]/(60×0.85)+ [0.6×106×47×(1-0.3) ×3.6]/(60×0.3)=4.6×106焦/時
H2=0.06 P1Q1+0.06 P2Q2=0.06×6.5×106×9.5+0.06×0.6×106×47=5.4×106焦/時
H=4.6×106+5.4×106=10×106
16
預(yù)
塑
H1=[P(Q1+ Q2)×(1- n1)×3.6]/(60 n) =[0.6×106×(12+47)×(1-0.3)×3.6]/(60×0.3)=5×106焦/時
H2=0.06 PQ=0.06×0.6×106×(12+47)=2.13×106焦/時
H=5×106+2.13×106=7.13×106
15
冷
卻
H1=[P(Q1+ Q2)×(1- n1)×3.6]/(60 n) =[0.6×106×(12+47)×(1-0.3)×3.6]/(60×0.3)=5×106焦/時
H2=0.06 PQ=0.06×0.6×106×(12+47)=2.13×106焦/時
H=5×106+2.13×106=7.13×106
30
連桿
解除自鎖
H1=[P(Q1+ Q2)×(1- n)×3.6]/(60 n)=[12.5×106×(11+44)×(1-0.8) ×3.6]/(60×0.8)=10.3×106焦/時
H=10.3×106
1.5
快速啟模和頂出
H1=[P(Q1+ Q2)×(1- n)×3.6]/(60 n)=[7×106×(11+44)×(1-0.8)×3.6]/(60×0.8)=5.78×106焦/時
H=5.78×106焦/時
1.5
慢速啟模
H=[P1Q×(1- n1)×3.6]/(60 n1)+[ P2Q2×(1- n2)×3.6]/(60 n2)=[2.5×106×12×(1-0.35)×3.6]/(60×0.3)+ [0.6×106×47×(1-0.3)×3.6]/(60×0.3)]=7.85×106焦/時
H2=0.06 PQ=0.06×0.6×106×47=1.7×106焦/時
H=7.85×106+1.7×106=9.55×106
1
由表7.1可知,注射機(jī)在整個動作循環(huán)中,系統(tǒng)的發(fā)熱量是變化,一般按平均發(fā)熱量來計算。即：
H均=（H1T1+……+=HNTN）/（T1+……+ TN）
=（8.46×1+15.1×1+7.96×1+11.34×5+8.95×3+10×16+7.13×15+7.13×30+10.3×1.5+5.78×1.5+9.55×1）/（1+1+1+5+3+16+15+30+1.5+1.5+1）=8.2×106焦/時
管路及其它損失所產(chǎn)生的熱量為：
H3=（0.03～0.05）N×3.6×106焦/時
H3=0.04×22×3.6×106=3.17×106焦/時
則：
系統(tǒng)總的發(fā)熱量為：
H總= H均+ H3=8.2×106+3.17×106=11.37×106焦/時
7.2.2 油箱容量計算和油箱散熱面積的確定
油箱容量可按下式：
V=（3～5）Q
式中 V—油箱的有效容積，升；
Q—油泵每分鐘流量，升/分。
V=（3～5）Q=5×（12+47）=295升
即：
SX—ZY—250注射機(jī)利用機(jī)架底部作油箱，油箱散熱面積為2.5米2，機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)時油箱裝有150升液壓油，比計算值小，這主要是考慮機(jī)器結(jié)構(gòu)就緊湊，但油液溫升較高，故必須設(shè)置油冷卻器。
7.2.3 油冷卻器的計算
（1）油箱散熱量計算
油箱散熱量可用下式計算，即：
H散=K1A1△T1
A1— 油箱散熱面積，一般只計算四周和底部面積，米2
T1—油箱允許溫度與環(huán)境溫度差，0C
K1—油箱散熱的系數(shù)，焦/米2.時.0C。K1與環(huán)境通風(fēng)散熱的條件有關(guān)，周圍通風(fēng)很差時取K1=（7～8）×4186.8焦/米2.時.0C：周圍通風(fēng)良好時取K1=13×4186.8焦/米2.時.0C：用風(fēng)扇冷卻時取K1=20×4186.8焦/米2.時.0C：：用循環(huán)水強(qiáng)制冷卻時取K1=（95～150）×4186.8焦/米2.時.0C：
H散=K1A1△T1
取油箱散熱的系數(shù)K1=13×4186.8焦/米2.時.0C：油箱允許溫度△T1=300C，則：
H散=13×4186.8×2.5×30=4.08×106焦/時
（2）冷卻器所需的冷卻面積計算
冷卻器所需的冷卻面積可用下式計算，即：
A=（H總- H散）/K△tm
式中 A—冷卻器散熱的面積，米2
H總—液壓系統(tǒng)總的發(fā)熱量，焦/時；
H散—油箱散熱量，焦/時；
K—冷卻器的總傳熱系數(shù)，一般例管式冷卻器可取K=（120～300）×4186.8焦/米2.時.0C；
△tm—油與冷卻水之間的平均溫度差,0C
前已述及,系統(tǒng)總的發(fā)熱量H總值系平均熱量計算所得,而實際上系統(tǒng)的發(fā)熱量的變化的。故在設(shè)計冷卻器時，為了適應(yīng)傳熱負(fù)載的波動，總傳動系數(shù)K宜取較小值[一般例管式冷卻器可取K=（120～300）×4186.8焦/米2.時.0C；]
取K為120×4186.8焦/米2.時.0C。
平均溫度差△tm按下式計算，即：
△tm=（T1+T2）/2-（t1+t2）/2
式中 T1 T2 —油的入口及出口溫度，0C。一般情況下: T1≤600C, T1+T2=5～100C
t1 t2—冷卻水的入口及出口溫度，0C。一般情況下: t1≤20～300C,
t1-t2=3～50C。
取油的入口溫度T1=600C，出口溫度T2=500C；冷卻水的入口溫度t1=250C，
出口溫度t2=300C
則： △tm =（60+50）/2-（25+30）/2 =27.5 0C
故: A=(11.37×106-4.08×106)/ (120×4186.8×27.5)=0.53(米2)
考慮到油冷卻器長期操作時設(shè)備的腐蝕以及油垢、水垢對傳熱的影響，冷卻面積應(yīng)增大30﹪，即油冷卻器需所需的冷卻面積為：
A需=1.3A=1.3×0.53=0.7(米2)
SX—ZY—250注射機(jī)油冷卻器是由內(nèi)徑為9毫米，外徑為12毫米，長為698毫米的136根鋼管所組成，故冷卻器具有的冷卻面積為：
A實=n兀dl=136×3.14×0.009×0.698=2.68(米2)
A實﹥A需,故滿足要求。
（3）冷卻水的計算
冷卻水量按下式計算，即：
Q/=[cp(T1-T2)Q]/ [c/p/( t2-t1)Q]
式中： Q/ —冷卻水的流量，升/分
Q —油的流量，升/分
c —油的比熱，c=（0.4～0.5）×4186.8焦/千克.0C
c/—水的比熱，c/=4186.8焦/千克.0C
p— 油的密度，p=900千克/米3
p/— 水的密度，p/=1000千克/米3
取油的比熱C=0.5×4186.8焦/千克.0C；油的密度p=900千克/米3；水的比C/=4186.8焦/千克.0C；水的密度p/=1000千克/米3。則：
Q/=[cp(T1-T2)Q]/ [c/p/( t2-t1)Q]
=[（12+47）×0.5×4186.8×900×（60-50）]/ [4186.8×1000×(30-25)]
=26.6升/分
參考資料
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