一. 注塑機概述
半個世紀(jì)以來,塑料己成為工農(nóng)業(yè)和民用主要的材料之一。注塑機就是一種專用的塑料成型機械。它利用塑料的熱塑性,經(jīng)適當(dāng)加熱熔化后,加高壓快速流入模腔,經(jīng)一定時間保壓、冷卻,成為各種型材和塑料制品。在注塑機上推廣應(yīng)用變頻器可以實現(xiàn)節(jié)約電能,提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量,降低油污染和噪聲污染,延長機器使用壽命等優(yōu)點。因此將逐步推廣使用。
注塑機是對各種塑料(例如聚乙烯、聚丙烯)成型加工的主要設(shè)備,其工作原理是:通過對塑料顆粒在雙螺桿注塑機內(nèi)進(jìn)行多段溫度加熱,在熔融攪拌增壓后將流體料注入模具腔內(nèi),完成成型加工的。
二. 定量泵注塑機的生產(chǎn)過程現(xiàn)狀
注塑機、擠出機是塑膠行業(yè)的主要生產(chǎn)設(shè)備,同時也是主要的耗電設(shè)備,被人們稱為“電老虎”,其用電量占企業(yè)生產(chǎn)用電的80%左右。注塑機耗電大,一方面造成全社會電能的巨大浪費,另一方面造成企業(yè)生產(chǎn)成本居高不下,產(chǎn)品缺乏竟?fàn)巸?yōu)勢,嚴(yán)重影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
注塑機的工藝過程一般分為鎖模、射膠、熔膠、保壓、冷卻、開模等幾個階段,各個階段需要不同的工作壓力和流量。對于油泵馬達(dá)而言,注塑過程是處于變化的負(fù)載狀態(tài)。在定量泵的液壓系統(tǒng)中,油泵馬達(dá)始終以恒定的轉(zhuǎn)速提供恒定的流量,多余的液壓油通過溢流閥回流,此過程稱為高壓節(jié)流。據(jù)統(tǒng)計高壓節(jié)流造成的能量損失高達(dá)25-50%。同時,由于液壓長期的全速循環(huán)流動,與液壓件、機械件的劇烈磨擦,造成油溫過高、噪音過大、機械壽命縮短的現(xiàn)象。
在注塑機工序一個完整的過程中,各種型號的注塑機,它的工序過程是相同的,大致是五個工序過程,可知注塑機不同的工序過程中壓力和時間是這樣分布的:
(1)送模具過程:壓力低,時間較短。
。2)合模具過程:左右兩個模具相接直至完全閉合,壓力略高,時間不長。
(3)保壓過程:送料至模腔,直到成型,固化。壓力較高,時間較長,約占一件產(chǎn)品制造時間的40—60%。
。4)脫模具過程:加工成型,開啟模具,脫模,取出加工件。壓力略高,時間不長。
。5)退模具過程:加工件取出,模具后退原位,進(jìn)行輔助工作后,待再次加工。壓力低,時間較短。
對同一臺注塑機,加工不同的塑料件,其壓力(P)與時間(t)長短是各不相同的。由于加工件模具的復(fù)雜性,使用不同的塑料,一個加工件的總用料量,有否嵌件等有關(guān)。具體參數(shù)設(shè)定,一般由工程技術(shù)人員經(jīng)過測試后才能確定。
三. 注塑機節(jié)能的原理及可行性分析
1.理論原理
油泵的輸出功率:pt=p*Qt=p*v*n (1)
油泵的理論轉(zhuǎn)矩: Tt=1/2π×p×V (2)
P為壓力,Qt為流量,V為油泵排量,n為油泵的轉(zhuǎn)速,將(2)式代入(1)式得:
Pt=2π×Tt×n (3)
如果忽略機械能到液壓能轉(zhuǎn)換過程中的能量損失,則可近似認(rèn)為油泵的輸出功率等于電機的輸出轉(zhuǎn)矩與電機轉(zhuǎn)速的乘積。因此可以看出,當(dāng)系統(tǒng)要求低流量時,系統(tǒng)需要的功率其實是非常低的。但是實際情況卻是,由于電動機始終運行在工頻50HZ狀態(tài)上,并不能根據(jù)實際的需求來降低其轉(zhuǎn)速,從而減小流量。因此多余的液壓油只能通過比例流量閥流回油箱,造成能源的白白浪費。
2、油泵變頻調(diào)速節(jié)電運行
從圖1注塑機的P=f(t)工序過程中看出,在不同時間段,它的主油泵壓力是變化的,而且起伏較大,這就存在節(jié)能的可能性,且潛力較大。據(jù)統(tǒng)計,注塑機節(jié)電率一般可達(dá)25%-50%。眾所周知注塑機未使用變頻器時,主泵的電動機始終恒速運行,是極不經(jīng)濟(jì)的運行的方式。
采用注塑機節(jié)電控制器,將控制比例流量閥的電流信號(0-1A),按每個生產(chǎn)工藝階段設(shè)定的流量比例,得到0-1A的比例信電表去打開電磁閥的比例開度,以提供系統(tǒng)所需的壓力。多余的流量通過溢流閥溢流掉。把比例流量信號連接到注塑機節(jié)電控制器作為驅(qū)動指令,控制油壓驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速,油泵只補充油路中所消耗的部份,油泵電機按比例指令運轉(zhuǎn)相應(yīng)轉(zhuǎn)速,輸出相應(yīng)的流量,以提供系統(tǒng)所需的壓力。即需要多少提供多少,在源頭上讓它不產(chǎn)生浪費。因此用變頻節(jié)電系統(tǒng)在注塑機的整過生產(chǎn)過程中都具有明顯的節(jié)電效果,從而能夠較大幅度節(jié)能省電,為用戶帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
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