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注塑機驅動節能技術,主要包括以下三個方面:(1)節能注塑成型技術;(2)節能執行機構;(3)節能動力驅動系統。動力驅動系統是注塑機最主要的能耗,動力驅動系統能耗效率有效提高是注塑機節能的重點,驅動系統輸出功率和執行機構的執行功率越高,其系統節能也就越高,從而可以有效節省能源。
2.注塑機驅動系統的分析
注塑機驅動系統主要由動力驅動系統構成。其中動力驅動系統主要分為以下三種:液壓驅動系統,全電子驅動系統以及電液混合驅動系統。液壓驅動系統是注塑機常用到的動力驅動系統,也是工程師進行研究的重點對象。從節能方面來講,全電子驅動系統和電液混合驅動系統在國內注塑機驅動系統中應用還比較少,是理想中的節能驅動系統。液壓驅動系統是目前重點研究的注塑機節能驅動系統。液壓驅動系統主要采用以下三種方式:變頻電機加定量泵、普通電機加變量泵以及變頻電機加變量泵。變轉速控制的效率要高于變排量控制的效率,但相對于變排量和變轉速復合控制來講,其控制效率高于以上兩種的控制效率。異步電機的控制技術隨著科技的發展在不斷完善,但也存在著一定的問題,例如其功率因數、發熱問題以及工作效率均得不到有效地克服。然而同步電機技術的發展情況良好,在其制造的成本中,與異步電機逐漸接近,同時在應用中也在逐步取代異步電機,目前在注塑機中的應用越來越廣泛。
3.注塑機控制系統的分析
注塑機控制系統主要由驅動系統和電子控制系統構成,注塑機的驅動系統根主要分為四大類:泵供油復合控制調節系統、電液伺服閥控制系統、全電動控制系統以及電動和液壓復合控制系統。以下分別對幾種控制系統進行了分析:
3.1泵供油復合控制調節的控制系統
泵供油復合控制調節控制系統主要分為定量泵供油和變量泵供節能液壓控制系統。采用定量泵供油,利用流量和壓力復合控制閥進行調節會存在以下缺點:控制精度不夠準確。開關閥的啟閉會有延時現象,對某些位置的控制精度不夠高;能源耗費比較大。通過流量閥獲取不同的流量,導致流量發的節流損失過大;噪聲大。大功率的電動機在運行過程中噪聲比較大,對工作環境產生一定影響。在注塑機液壓控制系統中,也存在一定的損失,主要體現在能量的損失,其能量損失主要是節流損失和溢流損失造成的。采用變量泵節能液壓控制系統,可利用其節能性質減少能量損失。通過調節泵進行排量,并按照系統的要求進行輸出流量,節能效果很明顯。采用變量泵同樣也存在一定的不足,變量泵不僅價格比較昂貴,而且其結構較為復雜,不易進行維護和調試,容易受到油液的污染。
3.2電液伺服閥控制系統
高速液壓控制系統對于像注射回路等需要快速運動的回路,采用電液伺服閥代替開關閥,通過電液伺服閥快速運行能進行高速控制。其缺點就是價格比較貴,容易受液壓油污染的影響。而注塑機工作的環境一般比較惡劣,如果不能有效控制液壓油的污染情況,電液伺服閥在運行中很容易發生故障。
3.3全電動控制系統
全電動控制系統適用于小型的高速精密注塑機。其主要優點主要體現在以下四個方面:(1)節能。全電控制系統是當前在注塑機控制系統驅動方式中最節能的一種控制系統。在其運行中所耗的電力僅為液壓式控制系統的33.3%。(2)沒有污染。在沒有液壓油的驅動下,全電動式注塑機可以照常運行,沒有漏油及漏水的現象,而且還節省了資源,從而可以使其工作的環境保持清潔。(3)容易控制。由于全電動控制系統的控制性能比較好,所以在運行的過程中,穩定性高,保證了其安全性。(4)成型周期短。由于它包含了多個驅動電動機,所以在運行的過程中,大部分環節的運作都是獨立的,有助于部分復合動作的實現,從而使成型周期有效縮短。其缺點就是:(1)價格較為昂貴。是液壓式價格的2-3倍。(2)對工作環境的要求較高。要求其運行的環境保持清潔,這樣才可以有效保證電動機的正常運行。(3)很難構成大型注塑機。全電動注塑機在構成大型注塑機的情況下,會受到一定的限制。
3.4電動和液壓復合控制系統
電動液壓復合控制系統的優點主要是綜合了全電動與全液壓兩者的功能優點,在其運行的過程中既可以發揮液壓系統功率大的優點,又可以發揮電動系統節能的特點。同時在多個驅動器的運行下,也有助于部分復合動作的實現,使成型周期在原有基礎上縮短了。但存在的缺點就是電動液壓復合控制系統的結構較為復雜,并且難以控制,電動與液壓兩個系統需要進行協調工作。電動液壓式注塑機是由液壓和電動系統綜合為一體的新型注塑機,這種電動和液壓系統相結合的復合式注塑機目前在我國已成為注塑機技術的發展方向。
4.我國注塑機驅動節能技術需要解決的問題
目前,隨著我國注塑行業的不斷發展,其注塑機驅動節能技術也跟著發展起來,然而在其發展的過程中,同時也面臨著來自各方面的問題及挑戰,在注塑機驅動節能設備中,成本較高,其中電費就占據了很大一部分比例,根據注塑機設備條件的需求,注塑機油泵馬達所耗的電量占整個注塑機驅動設備所耗電總量的60%-65%。所以具有一定的節能性,對注塑機驅動節能技術進行設計與創新,制造出更具節能型的注塑機,是目前我國需要重視和解決的問題。
5.結束語
以上所述,我國注塑行業已經擁有了研發注塑機驅動節能技術的能力,但根據當前用戶對注塑機使用的反映情況來講,發現節能型注塑機無論是在質量方面,還是在技術方面,都存在著一定的問題,特別是在高端節能注塑機市場中,國外產品占有一定的優勢,并占據著主要地位。注塑機驅動節能技術是目前很多國家研究的重點,所以,我國應加快對注塑機驅動節能技術進一步研究的步伐,以促進我國科技更好的發展。
作者:馮偉健 單位:佛山市順德區震德塑料機械有限公司