立式注塑机的节能改善

发布日期：2014/8/11 11:10:47

        目前立式注塑机主要分四大类：机铰式立式注塑机、全液压式立式注塑机、全电动立式注塑机和油电混合式立式注塑机。机铰式立式注塑机使用具有增力和自锁功能的五连杆机构推动模板进行开模和锁模,系统通过比例阀对多级压力和速度进行控制；全液压式立式注塑机则使用液压锁模机构的直压式锁模,使模板受力均匀,模板不会因受力不均而发生变形,保证模具各点受力一致,能生产均一稳定的产品；全电动立式注塑机以节能、精密等优势受到业内普遍关注,虽然速度快、控制精准及省电,但高昂的价格,让许多客户望而却步；液压－电动混合型注射成型机既具有全电动注射成型机的优点,又保留了液压机械式注射成型机的性能。而全液压式立式注塑机由于较高的性价比及较高的控制精密度,将成为国内立式注塑机市场的主导地位。
        全液压式立式注塑机的能源消耗较大,主要以下几个部分：泵的能源消耗；沿程压力损失及局部压力损失消耗；加热器的电能消耗及循环冷却水泵的电能消耗,其中液压泵电机的用电量占整个立式注塑机用电量的80%以上,其次为液压组件的沿程压力损失,所以如何有效降低立式注塑机的能源消耗十分重要。
    1 能量消耗
        1.1 沿程压力损失及局部压力损失消耗液压油流经各类液压阀时不可避免的存在着压力损失和流量损失,这一部分的能量损失在全部能量损失中占有较大的比重。因此,合理选择液压 组件,调整压力阀的压力也是降低功率损失的一个重要方面。
        流量阀按系统中流量调节范围选取并保证其最小稳定流量能满足使用要求,压力阀的压力在满足液压设备正常工作的情况下,尽量取较低的压力。在长度、流速、管经相同的情况下,光滑金属圆管比橡胶软管节省沿程压力损失的16%,在相同两点间光滑金属圆管比橡胶软管节相对要短,因此总的沿程压力损失可节省25%左右。
        其次,要合理选择液压油,液压油在管路中流动时,将呈现出黏性,而黏性过高时,将产生较大的内摩擦力,造成油液发热,同时增加油液流动时的阻力。当黏性过低时,易造成泄漏,将降低系统容积效率,因此,一般选择黏度适宜且黏温特性比较好的油液。另外,当油液在管路中流动时,还存在着沿程压力损失和局部压力损失,因此设计管路时尽量缩短管道,同时减少弯管。
        1.2 其它能源损失消耗加热器的能耗也是消耗功率一个比较大的组件,但是,大的功率消耗并不代表大的能源消耗,只是代表更快到达料管所需温度的设定值。因此,加热器的节能主要在于保护罩的绝缘性能,保护罩的温度底,对流及辐射失热率也就降低,热量的损失也就降低了,同时也减少妁伤的危险。另外,要避免风扇吹到料管的范围,以减少强迫对流的热损失。循环冷却水泵的电能消耗(在注塑车间内,一般多台立式注塑机共享一台冷却水泵),这部分能源消耗相对来说要小。
        2 全液压式立式注塑机液压系统功率损失的改善方法
        液压传动：它是以液压油为工作介质,通过动力组件(油泵)将原动机的机械能变为液压油的压力能,再通过控制组件,然后借助执行组件(液压缸或液压马达)将液压能转换为机械能,驱动负载实现直线或回转运动,且通过对控制组件遥控操纵和对流量的调节,调整执行组件的力和速度。
        2.1 传统液压驱动的立式注塑机的能量消耗
        液压驱动的立式注塑机在注塑成型的各个阶段所需压力和流量都是变化的,当立式注塑机的油量需求发生变化时,由设在油泵出口的比例流量阀和比例压力溢流阀来调节负载压力和流量,提供各油缸和液力马达所需的推力,压力方向和移动速度。油泵的输出功率等于电机的输出转矩和电机的转速的乘积,当系统要求低流量时,油泵电机的输出功率不变,多余的液压油通过压力比例阀和溢流阀流回油箱,即使空载(如冷却)也是如此,这样,节流功率损失非常大,效率很低,一般只有60%～70%,因而造成能量浪费,同时由于液压油长期的全速循环流动,与液压件,机械件的剧烈磨擦,造成油温过高,噪音过大等系列问题,机器寿命亦缩短。
        2.2 使用节能变频器控制液压泵－电机
        变频器控制的液压泵－电机从根本上克服了传统立式注塑机能量浪费的弊病,当系统需要的流量发生变化时,电机的转速也跟着发生变化,从而使定量泵排出的流量发生变化,即“需要多少供给多少”,从而节约了大量的电能。根据注塑制品的不同,节电率达20%～70%现在简要分析变量泵的结构及工作原理变量泵的压力和斜盘倾角的闭环控制是通过一个电控比例阀2实现的,该比例阀通过控制活塞4决定斜盘1的位置,泵的排量与斜盘的位置成比例,控制滑阀3由弹簧5进行预压紧,并始终受泵压力的作用。
        当泵不工作,及控制系统的压力为零时,由于弹簧5的作用,斜盘保持在+100%的位置,当泵启动后如比例电磁阀8失电,该系统被切换到零行程压力,此时滑阀9被弹簧10推到初始位置,这时泵的压力p经过阀口A作用到控制活塞4上。
        调节滑阀上的泵压与弹簧5的作用力相平衡,使泵的压力在0.8～1.2MpA之间。 这个基本设定是在闭环控制电路不工作时实现的,该比例阀的控制由由系统的控制板承担,所有用来控制变量泵所需的信号都由该控制板来处理,该控制板分别对压力和斜盘倾角的指令值进行输入,压力的实际值通过一个压力传感器采样,装在泵上的一个位移传感器提供泵斜盘倾角的实际值,得到的实际值经放大器处理并与指令值进行比较,最小信号发生器自动确保被选中的控制器只有在需要的工作点起作用。
        因此系统参数(压力、倾角或功率)可被精确控制,而其它两个参数低于给定的指令值。最小信号发生器的输出信号作为阀死循环控制电路的指令值。滑阀阀芯实际位置由一个感应式传感器6提供。阀位置控制器的输出值经放大器的输出端输出,决定比例电磁铁8的电流。一旦到达工作点,比例阀阀芯9就被保持在中间位置。如果上级控制器需要增大倾角(增大流量),阀芯9需偏离中间位置(使控制活塞4通过阀口A→T),直到倾角达到需要的值。通过增大比例电磁铁8的电流来克服弹簧10的作用力使得阀芯移动。当需要减小倾角时,控制活塞4的通道为p→A。
        2.3 比例变量泵系统的应用使全液压式立式注塑机液压系统发热降低,液压元件使用寿命延长；能量消耗减少,系统效率提高；并可实现数控比例背压的控制,塑化效果得到了改善；液压系统污染度水平降低,系统故障明显减少。
        3 结语
        在电能供应日趋严峻的现在,节能无疑是一比较重要的话题,立式注塑机的能耗比较大,节能也就势在必行了,文中主要从立式注塑机的几大能耗部件的能耗情况,探讨了相关节能措施,与大家交流一下,以趋立式注塑机的节能得到更好的改善。

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