文档介绍：肘杆合模机构速度传动比性能的设计研究
张友根
(宁波海航塑料机械制造有限公司 315806)
摘要: 速度传动比性能是肘杆合模机构的最重要的运动特性,也是不同于全液压合模机构的运动特性的主要区别,但往往在设计中没有引起足够的重视。本文对肘杆合模机构的速度传动比的特性以及影响速度传动比性能的有关技术参数作了较为详细的分析研究,并根据作者对国际上部分品牌规格肘杆合模机构的注塑机的肘杆机构速度传动比的综合统计分析,提出了设计良好的肘杆机构速度传动比曲线的参考性提议,提出了改善已有肘杆机构速度传动比性能的措施和方法。
关键词:注塑机肘杆合模机构速度传动比设计研究
肘杆合模机构的速度传动比性能是肘杆合模机构的最重要的运动特性,直接反映出了肘杆合模机构性能的优劣。肘杆合模机构与全液压合模机构的主要区别是运动特性不同,全液压合模机构的运动性能可通过调节液压系统的流量及压力达到各运动阶段所需的速度,特别是高压低速锁模的性能;肘杆合模机构由于其本身机构的固有特点,速度运动性能往往不能达到令人满意的要求,特别是低速运动性能,具体表现在合模及开模开始时、开模终结时的运动发出较大的响声,有的在高压开模段出现较为明显的突跳现象,有的甚至于经常出现高压开模卡死现象,产生这种现象主要原因是机构的速度传动比性能达不到运动的性能要求。对肘杆合模机构的这一运动的重要的速度传动比性能,长期来研究不多,重视不够,一般自行研发的肘杆合模机构与国际上著名注塑机制造商研究开发的肘杆合模机构的运动特性具有明显的差距,例如,,有效保护了高附加值的模具,而国内自行研发的肘杆合模机构一般都不到此性能。本节对肘杆合模机构的速度传动比性能从设计研发角度出发,对影响速度传动比性能的有关参数作了较详细的分析研究,并根据作者对国际上部分品牌注塑机的肘杆合模机构有关技术参数的统计分析研究,提出达到优良速度传动比性能的技术参数设计原则,供参考。
1 肘杆合模机构的速度传动比
图1肘杆机构运动几何图
图2 肘杆机构各运动点的速度图
Van:绝对驱动速度
VDC:辅连杆c的D点绕辅连杆c的C点的相对转动速度
VR:传动连杆D点以半径r绕A点的绝对速度
VWD: VR的水平分量
VF: 传动连杆F点以半径a绕A点的绝对速度
VBF:从动连杆B点以半径b绕F点的相对转动速度
Vab:从动速度(合模速度)
从图1可以得出以下的各点运动的速图关系:
VR= Van·cosγ/sin(α+ψ+γ) (1)
VF= VR·a/r (2)
Vab= VF·sin(α+φ)/cosφ(3)
从动速度Vab与绝对驱动速度Van的总传动比i为:
i= Vab/ Van=(a/r)·{[cosγ·sin(α+φ)]/ [cosφ·sin(α+ψ+γ)]} (4)
式(4)分子分母同乘sin(α+ψ),总的速度传动比i可表达为:
i= Vab/ Van={[a·sin(α+φ)]/[r·cosφ·sin(α+ψ)]}·{[cosγ·sin(α+ψ)]/
sin(α+ψ+γ)} (5)
式(5)的前面的表达式为从动速度Vab与对D点绕A点的绝对速度VR的水平分量VWD之比:
Vab/ VWD=[a·sin(α+φ)]/[r·cosφ·sin(α+ψ)]= ia (6)
式(5)的后面的表达式为VR的水平分量VWD与传动速度Van之比:
VWD/ Van=[cosγ·sin(α+ψ)]/ sin(α+ψ+γ)= ib (7)
从式(6)与(7)可得出,总的速度传动比 i是两个分速度传动比之积:
(Vab/ VWD)·(Vab/ Van )= ia · ib =i (8)
图3 肘杆机构速度传动比曲线
2 速度传动比特性分析
从1分析中可得出以下结论:
总的速度传动比i主要由传动肘杆的长度a与r所决定的,要提高移模速度,应尽可能加长a的长度及减短传动半径r。
在开模角α很小的范围内,总的速度传动比是由式(4)的分子表达式cosγ所决定的。cos函数在从800趋向于900的范围内,曲线的斜率很大,函数值下降率很快,例如,从880变化到850,,所以在开模角α很小的范围内,总的速度传动比式(4)中的分子cosγ决定的。角α在合模时趋近于偏心角φT,推力链节b的回转角趋向于φ=-φT,这样当主肘杆在伸展位置时sin(α+φ)趋向于零。辅连杆C的回转角γ趋近于900,在极限情况下cosγ=cosγT也趋向于零,总的速度传动比式(4)中的分母cosφ·sin(α+ψ+γ)等于1,总的速度传动比对sin(α+φ)趋向于零的情况下也趋向于零