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3 4 机 械 设 计 与 制 造 Ma c h i n e r y De s i g nMa n u f a c t u r e 第 3期 2 0 1 0年 3月 文章编号 1 0 0 1 3 9 9 7 2 0 1 0 0 3 0 0 3 4 0 2 自动开合模机构液压控制回路设计 原健 钟 华南理工大学 机械与汽车工程学院， 广州 5 1 0 6 4 0 De s i g n f o r h y d r a u l i c s y s t e m o f f o a mi n g a u t o ma t i c p r o d u c t i on l i n e YU AN J i a n - z h o n g C o l l e g e o f Me c h a n i c a l a n d A u t o mo t i v e E n g i n e e r i n g ， S o u t h C h i n a U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， G u a n g z h o u 5 1 0 6 4 0 ， C h i n a } 【 摘 要】 针对现有的冰箱门 体发泡自 动化生 产线自 动开合模机构调速回 路在调速过程中 冲击大、l {速度不 稳定等缺点， 对调速回 路和开合模机构进行了 设计与改 进， 改 善了 其速度特性， 减轻了 开 合模过程 { l 中的冲击， 提高了工作效率。 l i 关键词 自动开合模； 调速系统； 速度性能 i l 【 A b s t r a c t 】 A c c o r d i n g t o t h e s h o r t c o m in g s f o r i m p a c t a n d u n s ta b l e s p e e d ， w h e n 。 e x is t e d a u t o m a t i c l i d o o r o p e n i n g - c l o s i n g d e v ic e t i m in g i n f o a m in g a u t o m a t ic p r o d u c t io n l i n e o f e l e c t r i c a l r i g e r at o r d o o r ， w e l i d e s ig n a n d i m p r o v e t h e o p e n i n g - c l o s i n g d e v i c e ， s p e e d 一 咖 ￡ c i r c u i t of h y d r a u l i c s y s t e m ． A s a r e s u l t ， th e l s p e e d p e r f o r m a n c e a n d i m p act i m p r o v e d a l o t ， r e ach i n g g o o d e x p e c t e d e f fi c i e n c y l K e Y w 0 r d s A u to m a t c 。 p e n in g o s n g d 0 0 r ；S p e e d a d j u s c Ili o f h Y d r a u y st e m ； s p e e d Dert orm ance 一 0 ∽0 ∽0々 ∽0々 0々∞ ∽∽ 0々∽0々∽0 ∽0々 ∽々 々 ∽ ∽0々 ∽ ∽0 々 ∽∽0 ∽∽ ∽0 ∞0口 0々 0々 0 ∽々々∞0 ∽ ∽0々 ∽0々∽0 ∽0 ∽ 0∽∽ ∽0 ∽∽∽0 ∽ 々 中图分类号 T H1 2 文献标识码 A 1 引言 随着全球经济结构的调整和产业升级， 中国国内消费市场的 快速增长， 中国家用电器行业高速发展， 冰箱业的产能已经占了 全球的半壁江山， 但是技术革新才能促进持续发展， 新型家用电 冰箱门体发泡自动化生产线就是其中一例， 它实用性强， 操作简 便， 工作效率高， 便于维护保养， 实现了生产自动化， 降低了劳动 强度， 现已经被国内很多冰箱制造商所采用。就其中的自动开合 模装置中的液压调速回路进行创新设计和改进。 2自动开合模机构设计 2 ． 1自动化生产线简介 生产线全称升降移载循环式门体发泡自动化生产线， 主要应 用于家用电冰箱、 冰柜等的门体发泡工序。总体布置及其循环形 式为 机架分为上下两层， 门体发泡独立小车顺序排列， 充注发泡 料后，分别由两端的水平推移装置推至端部的剪式升降台上， 实 现上、 下两层的循环。推移、 开合模、 剪式升降平台的机构动作驱 动由液压系统实现， 各门体模具独立小车的定位、 夹紧由气动系 统实现。设备的模具预热、 门体固化加热均采用蒸汽加热。 图 1 开合模机构整体效果图 2 ． 2自动开合模机构设计 主要运动过程是液压缸带动摇杆进行往复式的开合模动作， 如图 1 所示。 虽然开合模机构所要实现的动作范围和路线是完全 一 致的， 但其所需的运动特点上却有较大的不同。开模机构的摇杆 负载较大， 且是一个由大到小的变载荷， 此时， 液压缸不可能提供一 个转动角速度由大到小的变化，而只能提供一个相对稳定的拉动速 度， 在开模动作负载较大的晴况下， 保证相对小的末速度是很重要的， 末速度越小， 带来冲击越小， 越易于控制， 系统也就越稳定。而合模栅． 构则是合模瞬间所受负载较大， 且是一个由小到大的过程， 同样需要 ★来稿 日期 2 0 0 9 0 5 1 2 度和 压 并变形 量。 参考文献 6 结论 。 。 分析了传统电磁轴承辅助轴承的设计，并提出一种新的结 构。 在实验室里搭建了电磁轴承与传统轴承混合支承系统实验平 台， 并将此机构应用其中。 通过实验， 此辅助轴承运行时不仅达到 平常所需要求， 并且在辅助轴承与转子接合时更加平稳 ， 提高了 寿命。 3 刘淑琴， 江大川， 虞烈， 王世琥． 电磁径向轴承结构参数设计研究． 机械设计 与研究 ， 1 9 9 8 1 4 任耀先． 电磁铁优化设计． 北京 机械工业出版社， 1 9 9 0 5 刘晓军， 刘小英， 胡业发， 柴苍修． 磁悬浮轴承系统的试验研究， 华中科技大 学学报 自然科学皈 ， 2 0 0 7 ， 3 5 1 6 虞烈， 刘恒． 轴承转子系统动力学． 西安 西安西安大学出版社， 2 0 0 0 第 3 期 原健钟 自动开合模机构液压控制回路设计 3 5 想办法对其未速度加以控制， 尽量减小其末速度。对于开合模机构 所需达到的不同的运动特点， 在设计时应重点考虑， 在机构设计上 应尽量加以满足， 如图2 所示。 经综合作图并分析得出以下方案。 图2开合模机构行程示意图 3 液压调速回路设计与改进 3 ． 1液压调速回路 液压传动的调速方法主要分为三种 节流调速、 容积调速和 容积节流调速。三种调速方法的优缺点比较， 如表 1 所示。 表 1三类调速回路主要性能比较 节流调速回路 容积调速 容积节流 调速回路 用节流阀 用调速阀 回路 调速回路 主要性； } 型 定 压定 压变 定 压 式 变 压 式 主 要 性 能 定 压变 压定 压变 压殳 ■ 似 定 压 式 变 压 式 式 式 式 式 吐 机械 调速刚性 特 眭 承载能力 调速杼眭 功率 效率 特陛 发热 差 很差 好 好 较差 好 大 小 大 低 较高低较高 大 较小 大较小 适 用 范 围 小 功 率 、蓑 藿 蘩 囊 速 的 中 、 较好 较好 较大 最高 最小 大功率 、 重 载高速的中 高压 系统 调速回路的选用与主机采用液压传动的目的有关， 而且要综 合考虑各方面的因素后才能做出决定。 首先考虑的是执行元件的 运动速度和负载性质。 一般说来， 速度低的用节流调速回路； 速度 稳定性要求高的用调速阀式调速回路， 要求低的用节流阀式调速 回路； 负载小、 负载变化小的用节流调速回路， 反之则用容积调速 回路或容积节流调速回路。其次考虑的是功率大小。一般认为 3 K W 以下的用节流调速回路； 3 - 5 K W 的用容积节流调速回路 或容积调速回路； 5 K W以上的则用容积调速回路。再次， 从设备 费用上考虑。要求费用低廉时用节流调速回路； 允许费用高些时 则用容积节流调速回路或容积调速回路。 3 _ 2现有液压调速回路 现有的对于开合模机构的液压控制回路， 如图3所示。它采 用了普通节流阀的出口节流调速回路。 图3现有开合模机构的液压控制回路 在这个液压回路中由于开合模机构中液压缸所受的的载荷 是变化的， 开模动作负载与速度方向相反， 大小由大到小； 合模工 作负载与速度方向相同， 大小由小到大。由于负载的变化使得使 用普通节流调速回路来调速， 在调速性能上不够理想， 如在开模 动作中， 随着负载的减小 却 增大， 则在其它条件不变的情况下， 液体流量 q 也增大， 导致开模速度越来越大， 难以控制。 3 ．3 调速回路的改进 调速回路的设计必须使得在液压缸负载变化较大的情况下 液压缸输出的速度比较稳定。 根据相关计算得出系统的最大输出 功率为 P p x q O ． 6 K W。 根据表 1 中三类调速回路的选用与比较可以看出， 这个液压 调速回路应该选择第一类调速回路， 尽管采用节流阀调节在变载 荷作用下的调速性能不太理想， 但是即使采用调速阀的调速回路 费用比较高， 在这里综合评价还是选择后者。 开模机械手主油缸，在开模动作时采用出口单向调速阀调 速， 电控三位四通换向阀右位接通， 其进油口单向阀打开， 压力油 使得出口液控单向阀打开， 油液通过调速阀流回油箱， 形成在变 载状态下的调速回路， 且当开模摇杆至上位时， 限位块被挡住， 限 位传感器发出信号控制三位四通换向阀至中位， 油路关闭； 在反 向动作时， 由于开模机械手主油缸受轻载， 且对速度稳定性的要 求不是很高， 其回路仍然采用出口单向节流阀调速， 电控三位四 通换向阀左位接通， 其进油E l 单向阀， 液控单向阀依次打开， 出E l 油液通过节流阀回油箱， 形成调速回路， 在摇杆到下位后， 又由另 一 传感器发出信号控制油路关闭， 如图4所示。合模机械手主油 缸， 则在合模动作时采用出口单向调速阀调速， 摇杆反向动作时 采用出口单向节流阀调速， 其油路特点基本同上。 图4改进后的开合模机构液压控制回 路 4结论 对开合模液压调速回路进行设计改进，通过试验和计算验 证 ， 该调速回路能够满足开合模对速度的要求， 而且在运行过程 中开合模的冲击有明显的减弱。 参考文献 1 唐雨春． 8 工位滚筒式门体发泡机机械系统设计 [ J ] ． 机械制造， 2 0 0 3 ， 4 1 4 2 8 3 1 2 张忠民， 王海涛． 门 体发泡模结构设计[ J J ． 模具制造， 2 0 0 2 1 3 1 ～ 3 2 3 成大先． 机械设计手册． 单行本． 常用工程材料 [ M ] ． 北京化学工业出版 社 ， 2 0 0 4 1 4 吴兴春， 陈世纪等． 冰箱发泡门通过自 锁夹紧装置的研究 [ J ] ． 长岭技术， 2 0 0 1 1 1 6 - 3 3 5 成大先． 机械设计手册． 单行本． 液压传动 [ M ] ． 北京 化学工业出版社， 2 0 0 4 1 5 6 6 姜继海， 宋锦春， 高常汉液压与气压传动[ M] ． 北京 高等教育出版社， 2 0 0 2 1 高 小 好 好 大 高 小 高 小 压 蝙 压
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