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技术文章

液压注塑机的变频调速节能应用(一)

发布时间:2012-02-17 浏览次数:2561次
 

一、注塑机工作原理 

     从50年代推出了螺杆式塑料注射成形机至今已有50多年的历史。目前在工程塑料加工业中,80%采用注射成型。塑料颗粒(ABS,聚乙烯,改型聚苯乙烯等)在注塑机料筒内进行多段加热器加热融蚀后,经螺杆搅拌增压后注射入模具腔内,保压冷却成形,完成一个工件的加工过程。对于塑料加工,注塑机完整的工艺流程为,合模—锁模—注射—保压—冷却—脱模—开模。其中保压和冷却,脱模和开模是同时进行的,即保压过程中,模具在通水冷却;在开模的过程中,模具内的脱模顶针由隐蔽处逐渐后伸出,使附注在模具上的工件脱落,开模到位后一个加工过程结束。不论大,中,小型注塑机,其工艺流程都是相同的。目前绝大多数的注塑机都是液压传动的注塑机,以上的工艺动作过程所需要的动力,均由液压系统中的油泵提供,油泵又有变量泵和定量泵之分。在注塑机工作时,一个工作周期中各个工序的负荷变化很大,液压系统所要求的流量和压力是不同的,生产油泵时已经考虑了这种变化,当液压系统需要的流量和压力变化时,油泵的供油量自动地增大或减小来与以适应,这种油泵就是变量泵,不需要再用变频器进行调速控制。广泛使用的另一种油泵是定量泵,它的供油量是恒定的,注塑机工作过程中流量和压力的变化是靠流量比例阀和压力阀来调节的,多余的油量经溢流阀流回油箱。这样,加剧了阀门和油泵的磨损,造成油温升高,电机噪声过大。另外,从注塑机的设计看,通常在设计时油泵都要留有余量,一般考虑10%~15%,但油泵的系列是有限的,往往选不到合适的油泵型号时就往上靠,存在严重的“大马拉小车”现象,造成电能的大量浪费。因此,对定量泵的注塑机进行变频调速改造,节约电能,提高经济效率具有重要的意义。


  二、注塑机节能分析 

  根据注塑机的工艺过程,画出系统油压P 与时间t的关系图


  由图可见,合模和脱模,开模系统所需油压较低,且时间较短;而注射,保压,冷却系统所需油压较高,且时间较长,一般为一个工作周期的40%~60%,时间的长短与加工工件有关;间歇期更短,这也与加工工件的情况有关,有时可以不要间歇期。以上的图只是一种简单的近似表示,实际上,如果注射的螺杆用油马达驱动,注射时的系统油压会高一些。注塑机加工工件的重量,从数十克到数万克不等,最大注塑机已到92000克。因此,注塑机就有中,小型和大型之分,加工数十克的小工件和加工数千克的大工件一个周期的时间也是不相同的;就是对同一台注塑机,加工工件的原料不同,各段工艺流程中所需的压力和时间也是变化的。这些工艺参数的设定,是由现场技术员根据经验数据和试验的情况制定的。 

  从图一可见,一个周期工作流程中,负载的变化导致系统压力变化比较大,但油泵仍在50Hz运行,其供油量是恒定不变的,多余的液压油经溢流阀流回油箱,做无用功,白白地浪费了电能。对油泵进行变频调速,将定量泵改变为类似变量泵的特性。系统所需压力较高时,油泵电机50Hz运行,所需压力较小时,变频器降频运行。电机输出的轴功率与油泵的出口压力和流量的乘积正比,油泵电机转速降低后,输出轴功率降低,就可以达到有效节能,一般节电率在20%~50%。 (未完待续)

本文为深圳市巨龙液压泵有限企业www.pumpjl.com技术部整理编辑。

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