注塑机节能动力驱动系统的分析研究

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欢迎访问e展厅 展厅 1 注塑机展厅 注塑机, 立式注塑机, 二手注塑机, 真空成型机, 发泡注塑机, ... 注塑机是重要的塑料机械，注塑机节能的重点是提高动力驱动系统本身的效率及驱动系统输出功率与执行机构执行功率达到自适应调节匹配，两者之间的能量利用率越高，即系统节能率越高。 注塑机动力驱动系统一般有以下三种：液压驱动系统；全电子驱动系统；液电混合驱动系统。液压驱动系统是注塑机广泛使用的动力驱动系统，是节能动力驱动系统重点研究对象。 一、节能液压驱动控制系统 1．双比例控制与定量泵成节能动力控制系统 流量比例和压力比例控制的双比例控制的节能技术是随着注射成型技术的发展及控制性能的提高而发展起来的。开关阀与定量泵组成的动力驱动系统已不能满足注射成型性能的要求，而采用比例阀可实现无级灵活调节，达到有效节能目的，在推广应用过程中，其节能的性能又不断得到提高。中、小型注塑机的P/Q复合电液比例技术与定量泵组成节能动力驱动系统，是国内注塑机制造单位普遍使用的节能驱动系统。中、小型注塑机的液压泵源一般为单泵或双泵，液压泵排出流量全部经过P/Q阀进行比例调速。提高了注塑机的自动控制技术及注射机性能，在制品成型中所需冷却时间长的条件下，节能明显。在节能与性价比方面具有一定优势，国产注塑机几乎全部应用了P/Q复合电液比例技术。 大型注塑机的液压泵源由多个定量泵组成，以达到系统工作所需流量。对于多泵与比例阀的如何搭配，直接关系到系统的能耗的高低。多泵与比例阀搭配有两种形式：一种是采用中、小型注塑机的P/Q复合电液比例技术与定量泵组成节能动力驱动系统的形式，另一种形式是仅对其中一个小流量泵进行比例调速，其余泵的流量根据工况与比例调速小泵的流量组合叠加，形成一条流量比例斜线，各个工况所需流量可在比例斜线上选取，这种比例流量调速，除比例调速的小泵外，其余泵的工作流量进入系统中，均没有第一种搭配形式的能量损失，提高了能量利用率。 2.节能负载敏感控制系统在注塑机上应用 注塑机节能最有效的措施是动力机构和执行机构两者之间流量的自适应调节匹配。负载敏感比例泵节能液压系统，液压动力输出随负载而同步化，其差值达到最小，基本上没有能量浪费，与定量系统相比，节能达到30-60％，是理想的节能液压系统。 设定的负载敏感泵输出流量，不一定能与需精确调节的流量匹配，系统中还须增加流量调节阀，造成节流能耗损失。负载敏感泵与伺服阀组成闭环控制系统，可消除节流及管路的能耗损失，并且较大幅度提高了整机性能。国内大多数单位，仅从节能方面考虑，用负载敏感泵取代定量泵与P/Q双比例阀，而没有进一步从负载敏感泵能提高整机性能方面考虑，系统的控制性能及节能特性没有得到进一步发挥。国际上先进的负载敏感泵控制系统，在塑化注射油路部分设置伺服阀，目的是与负载敏感泵共同组成一个高性能的闭环节能控制系统，在节能的同时，提高注射性能。 国内为研发负载敏感泵做了大量的工作。陕西秦川机床厂与上海第一塑料机械厂共同开发了负载敏感泵，并成功在注塑机上得到应用。近年来，重庆邦助工业有限公司研制出的BK系列注塑机专用负载敏感比例泵，其价格与定量泵和P/Q阀的总价差不多，从根本上解决了负载敏感比例泵价高难以推广的障碍，已得到批量应用，取得了较好的效果。 3.定量泵加变频调速电机电液节能控制系统 变频调节技术通过调节液压泵的转速，使动力机构的性能类似于比例泵节能系统，达到动力机构输出的流量与执行机构的流量相匹配，使流量的损失降低。将传统的定量泵改造成变频变量驱动系统，从而使溢流阀的回油流量降到最小，无高压节流能量损失，进而将传统有高压节流的“耗能型”注塑机升级为无高压节流的“节能型”注塑机，节能型注塑机除了节能功能之主要特性外，还具有的优点包括：减轻开、锁模冲击，延长机械和模具使用寿命；延长油路系统(密封组件等)使用寿命，减少维修次数、节省维护费用；降低噪音、改善工作环境；系统油温大幅降低，冷却用水量可节省30％以上；对电机具有过压、过流、缺相等多种保护。浙江慈溪市从去年开始大力推广注塑机节能技术，在注塑机上安装变频节能器后，单机节能效果达到30％～60％。慈溪市200多家企业为注塑机安装节能器后，年省电达6000万千瓦时左右。深圳市奥宇控制系统有限公司生产的注塑机变频节能控制系统，油泵电机平均节电率达到45％。 4.高响应的交流伺服电机驱动定量泵系统 高响应的交流伺服电机驱动定量泵系统是近年发展的一种先进的高性能节能系统。 伺服电机驱动系统，由于伺服电机不使用永久磁铁结构，且由于转矩及又在低惯量的转子的配合下，免除了脉动转矩，在速度范围内有着良好的加减速度动态反应特性。因转矩是由感应式电流产生，转速随系统流量需求而改变，反应速度比伺服阀快千分之四秒，液压系统基本上不需冷却水，对于保压及冷却时间长的制品，节能可达80％。设定电机的转速控制流量，没有溢流损失。可极大地减少保压工况及空转工况(等待周期)的流量损失。保压时电机处于停转状态，比负载敏感泵节能驱动系统更节能。高响应的交流伺服电机驱动定量泵系统与伺服阀组成闭环控制系统，更能发挥出节能特性，提高系统的精密控制性能。据日进精密股份有限公司介绍，普通电机驱动定量泵的隆亨NC-220Ⅱ注塑机能耗耗电20kW/h，采用负载敏感泵驱动系统后耗电10kW/h，节能50％。全电动驱动系统耗电3.2kW/h节能84％，伺服电机驱动系统耗电4kW/h节能80％。日精公司2006年在美国芝加哥展出了融合了伺服电动机驱动和变量泵的“X泵”注塑机，X泵是新型FNX Ecoject的核心部件，X泵能使其与全电式机器相媲美，X泵有节能作用，日精的“X泵”的FNX注塑机所使用的能源只是该公司标准注塑机的30％左右，FNX注塑机少用41％的液压油。X泵的速度和准确度都很高，甚至能够立刻变换方向。注塑升温速度45毫秒，与全电式机器相同。注塑速度可高达每秒300毫米，是该公司其他注塑机的一倍。宁波海天以HTFW为设计平台研发的HTFWl/J5伺服节能注塑机系列，通过配备高性能的伺服变速动力控制系统，在注塑机成型过程中针对不同的压力流量，调整相应的频率输出，形成对压力流量的精确闭环控制，实现伺服电机对注塑机能量需求的自动匹配和调整，可节省电量40％～80％。 二、电液混合驱动节能系统 电液混合驱动节能系统由于具有优良的性能，在注塑机上的应用推广速度较快。Husky(赫斯基)公司推出的Hylectric系列混合注射成型机采用变量油泵和水冷式电动机组成节能系统，配备的标准辅助蓄能器系统可在物料塑化的同时进行合模，从而缩短循环周期。Engel公司积极开发把全电动注射成型机能实现的精确度与更低成本的液压锁模机构结合在一起，开发出精度增加、能量更节省的Victory Electric系列注射成型机。Netstal公司开发的SynErgy混合型注射机特别适合加工薄壁和高技术塑料件。SynErgy混合型注射机采用直接电力驱动注射螺杆的SynErgy混合型注射成型机，其精确度可与全电动式注射成型机相比，同时可保持较高的控制精度，从而达到节省能源。意大利BMB公司设计出新型液—电混合驱动的Elepack系列注射成型机。其注射阶段采用配备动态液压油蓄能器的液压系统以控制注射速度和注射质量，而制品顶出和物料的塑化步骤采用电机驱动以节约能源并缩短成型周期。穆格采用Power ShotTM注射系统技术，与日本UBE机械集团共同开发一种新型的混合式注塑成型机，机器性能比传统液压注塑机更快速、更紧凑，功率更大。广东泓利机械有限公司自主研发的国内首台“超节能注塑机”——Y系列电液混合注塑机和同类产品相比，具有精密、模具适应度高等众多优点，其中在节能方面，更是优势突显，和常规产品相比可节能70％。在世界同行中也处于先进水平。 三、全电动驱动节能系统 节能是全电动驱动系统注塑机的一大优势。电动注塑机的节能是在高速应答反映的注射工况条件下的节能，不影响生产率，能量利用率达到95％以上，比液压注塑机节能25％～60％。 节水。由于不使用液压油，冷却水仅用于加料口，所以和负载敏感泵的液压注塑机相比，冷却水可削减70％，和普通的定量泵的液压注塑机相比，冷却水节减90％。 高节能带来高性能的注射成型是全电动驱动系统得到推广应用的关键。以高速、高效、精密体现出其加工成型的优势。由于塑化注射部分采用了专用伺服电机，对塑化转速、背压、注射速度及注射压力等注射参数的控制具有很高的应答反映速度。 全电动驱动系统的注塑机的发展，应立足于技术含量高的精密注射成型，满足于顶端产品的加工。为了顺应工件厚度不断缩小的趋势，同时为了缩短生产时间，电动注射成型机的工作速度正在不断提高，射出速度目前已经达到500mm/s以上，模具的开合速度已达到1000mm/s以上。执行机构的设计必须具备精密注射成型的特点，例如，肘杆机构的刚性、设计及加工上如何保证模板的平行度，螺杆的设计及加工上如何保证塑化的均一性和高的重量重复精度等等。高性能的执行系统与驱动系统及控制系统的完满结合，才能真正体现出全电动驱动系统注塑机的技术优势，也就是市场竞争力。如果单单节能，还是缺乏市场竞争力，只有体现出加工产品的优势，才能真正具有市场竞争力。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (6/20/2009)