任务03注塑机合模液压缸的选择

1、任务任务0303 机械工程学院机械工程学院 任务任务-注塑机合模液压缸的选择注塑机合模液压缸的选择9:161、注塑机合模系统的性能要求：、注塑机合模系统的性能要求：a) 其中合模的动作又分为：快速合模、慢速合模、锁模。其中合模的动作又分为：快速合模、慢速合模、锁模。锁模的时间较长，直到开模前这段时间都是锁模阶段。锁模的时间较长，直到开模前这段时间都是锁模阶段。b) 合模运动要平稳，动定模板闭合时不应有冲击。合模运动要平稳，动定模板闭合时不应有冲击。c) 当模具闭合后，合模机构应保持闭合压力，防止注射时当模具闭合后，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

2、塑将模具冲开。注射后，注射机构应保持注射压力，使塑料充满型腔。料充满型腔。任务任务-注塑机合模液压缸的选择注塑机合模液压缸的选择9:16参数参数值值参数参数值值最大合模力最大合模力(锁模力锁模力)900KN开模力开模力49kN快速闭模速度快速闭模速度0.1m/s慢速闭模速度慢速闭模速度0.02m/s快速开模速度快速开模速度0.13m/s慢速开模速度慢速开模速度0.03m/s动模板最大行程动模板最大行程350mm2、250克塑料注射机合模部分主要参数如表克塑料注射机合模部分主要参数如表1所示：所示：任务任务-注塑机合模液压缸的选择注塑机合模液压缸的选择9:163、任务、任务 试根据以上塑料注射机

3、合模系统的动作要求、性能试根据以上塑料注射机合模系统的动作要求、性能要求及输出力、速度大小，要求及输出力、速度大小，正确选择合模液压缸，并确正确选择合模液压缸，并确定有效活塞直径定有效活塞直径。培养目标培养目标行动能力目标行动能力目标1）能计算液压缸的主要参数。）能计算液压缸的主要参数。2）能根据设备输出力大小、速度大小、安装）能根据设备输出力大小、速度大小、安装等要求合理选择液压缸的类型、结构及参数。等要求合理选择液压缸的类型、结构及参数。9:16知识目标知识目标1）理解液压系统的压力概念。）理解液压系统的压力概念。2）掌握液压缸不同供油方式下参数的计算。）掌握液压缸不同供油方式下参数的计算

4、。3）掌握选择液压缸的方法、步骤。）掌握选择液压缸的方法、步骤。4）了解液压缸的结构及特点。）了解液压缸的结构及特点。5）了解液压系统的泄露及减小泄露的措施。）了解液压系统的泄露及减小泄露的措施。概述概述 液压缸液压缸是将液压泵供给的液压能转换为是将液压泵供给的液压能转换为机械能而对负载作功，实现直线往复运动。机械能而对负载作功，实现直线往复运动。输入为压力和流量，输出为力和速度。输入为压力和流量，输出为力和速度。 液压缸和液压马达都是执行元件。液压缸和液压马达都是执行元件。 液压马达是将液压系统的液压能转换成液压马达是将液压系统的液压能转换成回转形式的机械能。输出参数为扭矩和转速。回转形式的

5、机械能。输出参数为扭矩和转速。概述概述概述概述三、单活塞杆液压缸参数计算三、单活塞杆液压缸参数计算单活塞杆式液压缸单活塞杆式液压缸结构结构单活塞杆式液压缸单活塞杆式液压缸速度比较速度比较F 静止静止液体在单位面积上所受的法向力称为静压液体在单位面积上所受的法向力称为静压力。静压力在液压传动中简称压力，在物理学中则力。静压力在液压传动中简称压力，在物理学中则称为压强（注意此说法）。称为压强（注意此说法）。 若法向作用力若法向作用力F F 均匀地作用在面积均匀地作用在面积A A上，则压力上，则压力可表示为：可表示为： 单位：单位：1Pa1Pa1N1Nm m2 21MPa1MPa10106 6 Pa

6、 Pa四、液体静力学四、液体静力学-静压力及其特性静压力及其特性 FpA液体静压力有两个重要特性：液体静压力有两个重要特性：1 1）液体静压力）液体静压力垂直垂直于承压面，其方向和该面的内法于承压面，其方向和该面的内法线方向一致。线方向一致。2 2）静止液体内任一点所受到的压力在）静止液体内任一点所受到的压力在各个方向上都各个方向上都相等相等。如果某点受到的压力在某个方向上不相等，。如果某点受到的压力在某个方向上不相等，那么液体就会流动，这就违背了液体静止的条件。那么液体就会流动，这就违背了液体静止的条件。四、液体静力学四、液体静力学-静压力及其特性静压力及其特性 用曲线表达以上公式，用曲线表

7、达以上公式，P P 和和h h的关系曲线。的关系曲线。1 1）静止液体内任一点的压力由两部分组成；一部分是）静止液体内任一点的压力由两部分组成；一部分是液面上的压力液面上的压力p p0 0，另一部分是该点以上液体重力所形，另一部分是该点以上液体重力所形成的压力。成的压力。2 2）静止液体内的压力随液体深度呈）静止液体内的压力随液体深度呈线性线性规律递增。规律递增。3 3）同一液体中，离液面深度相等的各点压力相等。由）同一液体中，离液面深度相等的各点压力相等。由压力相等的点组成的面称为压力相等的点组成的面称为等压面等压面，在重力作用下静，在重力作用下静止液体中的等压面是一个水平面。止液体中的等压

8、面是一个水平面。四、液体静力学四、液体静力学-静压力基本方程静压力基本方程 0ppgh液体中压力相等的各点组成的面叫等压面；液体中压力相等的各点组成的面叫等压面；判断同一高度上的面为等压面的条件判断同一高度上的面为等压面的条件1 1、液体处于平衡状态；、液体处于平衡状态；2 2、必须是同一种液体；、必须是同一种液体；3 3、液体必须连续。、液体必须连续。四、液体静力学四、液体静力学-等压面等压面 压力压力四、液体静力学四、液体静力学-压力的表示方法压力的表示方法 1 1、以绝对零压力作为基、以绝对零压力作为基准所表示的压力，称为准所表示的压力，称为绝对压力绝对压力；2 2、以当地大气压力为基、

9、以当地大气压力为基准所表示的压力，称为准所表示的压力，称为相对压力相对压力。3 3、如果液体中某点处的、如果液体中某点处的绝对压力小于大气压力，绝对压力小于大气压力，这时该点的绝对压力比这时该点的绝对压力比大气压力小的那部分压大气压力小的那部分压力值，称为力值，称为真空度真空度。真空度大气压力一绝真空度大气压力一绝对压力对压力 由静力学基本方程可知，静止液体中任由静力学基本方程可知，静止液体中任意一点的压力都包含了液面上的压力意一点的压力都包含了液面上的压力p p0 0。这。这说明在密闭容器中，由外力作用所产生的压说明在密闭容器中，由外力作用所产生的压力可以等值地传递到液体内所有各点。这就力可

10、以等值地传递到液体内所有各点。这就是帕斯卡原理，或称静压力传递原理是帕斯卡原理，或称静压力传递原理 四、液体静力学四、液体静力学-压力的传递压力的传递 111FpA222FpA1212FFAA根据帕斯卡原理有根据帕斯卡原理有p p1 1= =p p2 2四、液体静力学四、液体静力学-压力的传递压力的传递 当固体壁面为一个平面时，如图所示，当固体壁面为一个平面时，如图所示，压力压力p p(Pa)(Pa)作用在活塞上的推力作用在活塞上的推力F F(N)(N)为为 四、液体静力学四、液体静力学-静止液体对容器壁面上的作用力静止液体对容器壁面上的作用力 24FpAPD 当固体壁面为一个曲面时，如图所示

11、的球当固体壁面为一个曲面时，如图所示的球面和圆锥面，液体作用在固体壁面上某一面和圆锥面，液体作用在固体壁面上某一方向的作用力方向的作用力 F F 等于液体的静压力等于液体的静压力p p和曲面在和曲面在该方向的该方向的投影面积投影面积A A的乘积。的乘积。 四、液体静力学四、液体静力学-静止液体对容器壁面上的作用力静止液体对容器壁面上的作用力 24FpAPd回目录回目录 理想液体：理想液体：液体具有粘性，也可以被压缩。有粘液体具有粘性，也可以被压缩。有粘性的液体流动时就要产生内摩擦力，如果研究时把液性的液体流动时就要产生内摩擦力，如果研究时把液体的粘性、压缩性考虑进去，会使问题复杂化。体的粘性、

12、压缩性考虑进去，会使问题复杂化。 假设液体既没有粘性又不可压缩，研究就会方便假设液体既没有粘性又不可压缩，研究就会方便很多。很多。 把假定的既无粘性又无压缩性的液体称为把假定的既无粘性又无压缩性的液体称为理想液理想液体体，而事实上存在的具有粘性和压缩性的液体称为，而事实上存在的具有粘性和压缩性的液体称为实实际液体际液体。 五、液体动力学五、液体动力学-理想液体理想液体 液体流动时，若液体中任何一点的压力、液体流动时，若液体中任何一点的压力、速度和密度都不随时间而变化。则这样的流速度和密度都不随时间而变化。则这样的流动称为动称为稳定流动稳定流动。 如果在压力、速度和密度中有一个量随如果在压力、速

13、度和密度中有一个量随时间变化，就称为时间变化，就称为不稳定流动不稳定流动。五、液体动力学五、液体动力学-稳定流动稳定流动流量：流量： 单位时间内通过某过流断面的液体的体积，称为单位时间内通过某过流断面的液体的体积，称为流量流量。流量的常用代号为。流量的常用代号为q，单位为，单位为m3s，实际中常，实际中常用的单位为用的单位为Lmin。 平均流速：平均流速： 在液压缸中，在液压缸中，液体的流速液体的流速与与活塞的运动速度活塞的运动速度相同，相同，由此可见，当液压缸的有效面积一定时，活塞运动速由此可见，当液压缸的有效面积一定时，活塞运动速度的大小，由输入液压缸的流量来决定。度的大小，由输入液压缸的

14、流量来决定。qvA五、液体动力学五、液体动力学-流速流速流量流量 液体的可压缩性很小，在一般情况下，可认为是不可液体的可压缩性很小，在一般情况下，可认为是不可压缩的。液体又是连续的，不可能有空隙存在。管内流动压缩的。液体又是连续的，不可能有空隙存在。管内流动液体的质量不会增多也不会减少，在单位时间内流过管路液体的质量不会增多也不会减少，在单位时间内流过管路各截面的液体质量必然相等。管路的两个通流面积分别为各截面的液体质量必然相等。管路的两个通流面积分别为A1、A2，液体流速分别为，液体流速分别为v1、v2，则有，则有 v1A1=v2A2 =常量；或者常量；或者 1221vAvA五、液体动力学五

15、、液体动力学-连续性方程连续性方程 连续性方程说明液体在管路中作稳定流动时，单位连续性方程说明液体在管路中作稳定流动时，单位时间内通过任何截面的流量都是相等的，而液流的流速与时间内通过任何截面的流量都是相等的，而液流的流速与过流断面的面积成反比。因此，流量一定时，管路细的地过流断面的面积成反比。因此，流量一定时，管路细的地方流速大，管路粗的地方流速小。方流速大，管路粗的地方流速小。 回目录回目录 实际液体具有粘性，在流动时就有阻力，为了克实际液体具有粘性，在流动时就有阻力，为了克服阻力，就必须要消耗能量，这样就有能量损失。在服阻力，就必须要消耗能量，这样就有能量损失。在液压传动中，能量损失主要

16、表现为压力损失。液压传动中，能量损失主要表现为压力损失。 液压系统中的压力损失分为两类：液压系统中的压力损失分为两类： 一类是由液压油沿等径直管流动时所产生的压力一类是由液压油沿等径直管流动时所产生的压力损失，称为损失，称为沿程压力损失沿程压力损失。 另一类是液压油流经局部障碍（如弯管、接头、另一类是液压油流经局部障碍（如弯管、接头、管道截面突然扩大或收缩）时，由于液流的方向和速管道截面突然扩大或收缩）时，由于液流的方向和速度突然变化，在局部形成旋涡引起液压油质点间以及度突然变化，在局部形成旋涡引起液压油质点间以及质点与固体壁面间互相碰撞和剧烈摩擦而产生的压力质点与固体壁面间互相碰撞和剧烈摩擦

17、而产生的压力损失，这类压力损失称为损失，这类压力损失称为局部压力损失局部压力损失。六、压力损失和流量计算六、压力损失和流量计算沿程压力损失：沿程压力损失：局部压力损失：局部压力损失： 管路中的总压力损失：管路中的总压力损失： 在液压传动中，管路一般都不长，而控制阀、弯头、管接头在液压传动中，管路一般都不长，而控制阀、弯头、管接头等的局部阻力则较大，沿程压力损失比局部压力损失小得多。等的局部阻力则较大，沿程压力损失比局部压力损失小得多。 压力损失过大，将使功率损耗增加，油液发热，泄漏增加，压力损失过大，将使功率损耗增加，油液发热，泄漏增加，效率降低，液压系统性能变坏。效率降低，液压系统性能变坏。

18、 22lvpd22vp2222lvvpppd 六、压力损失和流量计算六、压力损失和流量计算无杆腔进油无杆腔进油有杆腔进油有杆腔进油差动连接差动连接11FDpq22Fpqqqqqp分组讨论：分组讨论：上述三图所示是同一液压缸三种不同的供油方式，所有尺寸均上述三图所示是同一液压缸三种不同的供油方式，所有尺寸均相同，如果工作压力相同，如果工作压力p和供给的流量和供给的流量q分别相等，试分析：分别相等，试分析：1）哪类供油方式活塞所产生的推力最大，哪类最小？）哪类供油方式活塞所产生的推力最大，哪类最小？2）哪类供油方式活塞的速度最大，哪类最小？）哪类供油方式活塞的速度最大，哪类最小？3）机床加工过程的

19、快进、工进和快退三个环节如何和上述三种）机床加工过程的快进、工进和快退三个环节如何和上述三种供油方式对应？供油方式对应？一、液压缸的类型一、液压缸的类型 一、液压缸的类型一、液压缸的类型单作用缸单作用缸一、液压缸的类型一、液压缸的类型双作用缸双作用缸一、液压缸的类型一、液压缸的类型双作用缸双作用缸单活塞杆缸单活塞杆缸一、液压缸的类型一、液压缸的类型双活塞杆缸双活塞杆缸一、液压缸的类型一、液压缸的类型二、双活塞杆液压缸参数计算二、双活塞杆液压缸参数计算FADdpq0F 0pAF22()4FpDd22()4qqADd结构结构二、双活塞杆液压缸参数计算二、双活塞杆液压缸参数计算FADdpq0F 0p

20、AF22()4FpDd22()4qqADd二、双活塞杆液压缸参数计算二、双活塞杆液压缸参数计算压力相同时，推力相等，压力相同时，推力相等， 流量相同时，速度相等。流量相同时，速度相等。 即具有等推力等速度特性；即具有等推力等速度特性； 缸体固定：缸体固定： (3倍缸体长倍缸体长)a图图 ；实心杆实心杆 活塞杆固定：活塞杆固定： (2倍缸体长倍缸体长)b图图 ；空心杆；空心杆双杆缸运动范围双杆缸运动范围 : 受安装方式受安装方式影响影响二、双活塞杆液压缸参数计算二、双活塞杆液压缸参数计算三、单活塞杆液压缸参数计算三、单活塞杆液压缸参数计算单活塞杆式液压缸单活塞杆式液压缸结构结构单活塞杆式液压缸单

21、活塞杆式液压缸速度比较速度比较211.4Fp ApD11FDpq1214qqAD三、单活塞杆液压缸参数计算三、单活塞杆液压缸参数计算无杆腔进油无杆腔进油22Fpq22222222.()4()4Fp ADdqqADd三、单活塞杆液压缸参数计算三、单活塞杆液压缸参数计算有杆腔进油有杆腔进油2222.()4Fp ApDdq三、单活塞杆液压缸参数计算三、单活塞杆液压缸参数计算差动连接差动连接qqqqp33Fp23124Fp AApd1 32 3AvqA v32124qqvAAd三、单活塞杆液压缸参数计算三、单活塞杆液压缸参数计算无杆腔进油无杆腔进油有杆腔进油有杆腔进油差动连接差动连接11FDpq22F

22、pqqqqqp214FpD124qD222222()4()4FpDdqDd2222222.()4()4Fp ADdqDd234Fpd324qvd最大最大最小最小速度比较速度比较无杆腔进油无杆腔进油有杆腔进油有杆腔进油差动连接差动连接力最大，速度最小，力最大，速度最小，适合适合工进工进。和工进方向相反，和工进方向相反，作为作为快退快退，且满足，且满足速度较快，力较小。速度较快，力较小。与工进同向，且速与工进同向，且速度较快，力较小，度较快，力较小，适合适合快进快进。11FDpq22Fpqqqqqp两种快速的比较两种快速的比较有杆腔进油差动连接23222()44qqDdd324qvd当两者速度相等

23、时：即当两者速度相等时：即2Dd2222222.()4()4Fp ADdqDd动画动画四、柱塞缸参数计算四、柱塞缸参数计算由缸体、柱塞、导向套、钢丝卡圈等组成。由缸体、柱塞、导向套、钢丝卡圈等组成。Fpqd24dFpApqvA四、柱塞缸参数计算四、柱塞缸参数计算只能单向运动，回程需靠外力自重只能单向运动，回程需靠外力自重或或弹簧力。弹簧力。需双向运动时，常成对使用。需双向运动时，常成对使用。四、柱塞缸参数计算四、柱塞缸参数计算动画动画五、摆动缸五、摆动缸 摆动式液压缸也称摆动马达。当它通入摆动式液压缸也称摆动马达。当它通入液压油时，它的主轴输出小于液压油时，它的主轴输出小于3603600 0的

24、摆动运的摆动运动，单叶片式摆动缸，它的摆动角度较大，动，单叶片式摆动缸，它的摆动角度较大，可达可达300300o o。六、其它形式的常用缸六、其它形式的常用缸增压缸增压缸1 1、增压缸、增压缸增压器增压器 在某些短时或局部需要高压的液压系统中，在某些短时或局部需要高压的液压系统中，常用增压缸与低压大流量泵配合作用，输入低压常用增压缸与低压大流量泵配合作用，输入低压力力p p1 1的液压油，输出高压力为的液压油，输出高压力为p p2 2的液压油。的液压油。作用：得到高于泵压的输出压力作用：得到高于泵压的输出压力11220A pA p2121122ADpppAd22Dkd六、其它形式的常用缸六、其

25、它形式的常用缸增压缸增压缸 2 2、伸缩缸、伸缩缸 伸缩式伸缩式液压缸由两个或多个活塞式液压缸套液压缸由两个或多个活塞式液压缸套装而成，前一级活塞缸的活塞是后一级活塞缸的装而成，前一级活塞缸的活塞是后一级活塞缸的缸筒，可获得很长的工作行程。伸缩缸广泛缸筒，可获得很长的工作行程。伸缩缸广泛应用应用于起重运输车辆上。于起重运输车辆上。六、其它形式的常用缸六、其它形式的常用缸伸缩缸伸缩缸 3 3、齿轮缸、齿轮缸无杆液压缸无杆液压缸 齿轮缸它由两个柱塞齿轮缸它由两个柱塞和一套齿轮齿条传动装置和一套齿轮齿条传动装置组成，当液压油推动活塞组成，当液压油推动活塞左右往复运动时，齿条就左右往复运动时，齿条就推

26、动齿轮往复转动，从而推动齿轮往复转动，从而由齿轮驱动工作部件作往由齿轮驱动工作部件作往复旋转运动。复旋转运动。六、其它形式的常用缸六、其它形式的常用缸齿轮缸齿轮缸六、讨论六、讨论11FDpq1、泄露的途径有哪些？、泄露的途径有哪些？2、泄露的流量和那些参数有关系，请定性分析？、泄露的流量和那些参数有关系，请定性分析？3、可以采取什么措施减小泄露？、可以采取什么措施减小泄露？1、液体流经小孔的流量、液体流经小孔的流量小孔的通流长度小孔的通流长度l和孔径和孔径d之比：之比：1）当）当ld0.5时，称为时，称为薄壁小孔薄壁小孔；2）当）当ld4时，称为时，称为细长孔细长孔；3）当）当0.512m/m

27、in(v12m/min）。）。原理：原理：利用节流方法在液压缸的回油腔产生阻力，减小速利用节流方法在液压缸的回油腔产生阻力，减小速度，避免撞击。度，避免撞击。 类型：类型：环形间隙式缓冲装置、节流口可变式缓冲装置等。环形间隙式缓冲装置、节流口可变式缓冲装置等。七、液压缸的部分结构七、液压缸的部分结构七、液压缸的部分结构七、液压缸的部分结构圆柱形环隙式缓冲装置 当缓冲柱塞进入缸盖上的内孔时，缸盖和缓冲柱塞间形成缓冲油腔，被封闭在缓冲油腔中的油液只能从环形间隙中排出，产生缓冲压力，从而实现减速缓冲。这种装置在缓冲过程中，由于其节流面积不变，故缓冲过程中其缓冲制动力将逐渐减小，缓冲效果较差。 v七、

28、液压缸的部分结构七、液压缸的部分结构圆锥形环隙式缓冲装置 由于缓冲柱塞为圆锥形，所以环形间隙随位移的变化而变化，即节流面积随缓冲行程的增大而缩小，机械能的吸收较均匀，缓冲效果较好。 v七、液压缸的部分结构七、液压缸的部分结构 可变节流槽式缓冲装置 在缓冲柱塞上开有由浅入深的三角节流槽，节流面积随着缓冲行程的增大而逐渐减小，缓冲压力变化平缓。 v七、液压缸的部分结构七、液压缸的部分结构 可调节流孔式缓冲装置 在缓冲过程中，缓冲腔油液经小孔节流排出，调节节流孔的大小，可控制缓冲腔内缓冲压力的大小，以适应液压缸不同负载和速度工况下对缓冲的要求。当活塞反向启动时，高压油从单向阀进入液压缸，因此不会产生推力不足而使启动缓慢或困难等现象。 v3 3、排气、排气必要性：必要性：系统在安装或停止工作后常会渗入空气系统在安装或停止工作后常会渗入空气 ，使液，使液压缸产生爬行、振动和前冲，换向精度降低等。故压缸产生爬行