注塑机的节能特性和发展方向研究

注塑机的节能特性和发展方向研究
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随着塑胶制品多样化市场需求越来越大,注塑机设备的升级换代也越来越快。早期的注塑机都是全液压式,由于环保和节能的需要,以及伺服电机的成熟应用和价格的大幅度下降,随着塑胶制品多样化市场需求越来越大,注塑机设备的升级换代也越来越快。早期的注塑机都是全液压式,由于环保和节能的精密塑胶模具需要,以及伺服电机的成熟应用和价格的大幅度下降,近年来全电动式的精密注塑机越来越多,只有比较两类不同动力源注塑机的特点,才有可能弄清注塑机的技术发展方向。

全液压式注塑机在成型精密、形状复杂的制品方面有许多独特优势,它从传统的单缸充液式、多缸充液式发展到现在的两板直压式,其中以两板直压式最具代表性,但其控制技术难度大,机械加工精度高,液压技术也难掌握。

全电动式注塑有一系列优点,特别是在环保和节能方面的优势,由于使用伺服电机注射控制精度较高,转速也较稳定,还可以多级调节。但全电动式注塑机在使用寿命上不如全液压式注塑机,而全液压式注塑机要保证精度就必须使用带闭环控制的伺服阀,而伺服阀价格昂贵,带来成本上升。

电动—液压式注塑机是集液压和电驱动于一体的新型注塑机,它融合了全液压式注塑机的高性能和全电动式的节能优点,这种电动-液压相结合的复合式注塑机已成为注塑机技术发展方向。注塑行业正面临着一个飞速发展的机遇,然而在注塑产品的成本构成中,电费占了相当的比例,依据注塑机设备工艺的需求,注塑机油泵马达耗电占整个设备耗电量的比例高达50%-65%,因而极具节能潜力,设计与制造新一代“节能型”注塑机,就成为迫切需要关注和解决的问题。

注塑机的工艺过程一般分为锁模、射胶、熔胶、保压、冷却、开模等几个阶段,各个阶段需要不同的压力和流量。对于油泵马达而言,注塑过程是处于变化的负载状态,在定量泵的液压系统中,油泵马达以恒定的转速提供恒定的流量,多余的液压油通过溢流阀回流,此过程称为高压节流。据统计由高压节流造成的能量损失高达36%-68%。

随着世界各国在环保,如能耗、噪音、泄漏等控制方面日益严格的要求,节能已完成为注塑机电液系统的研究重点,针对阀控电液系统有较大能量损失的不足,德、日等国发展了应用变量泵和电液比例阀结合的负载感应型的注塑机电液控制系统。为进一步降低能耗,减少噪音,最新一代的注塑机是用转速可调的电动机驱动液压泵为动力源,在保压、冷却及空转工况保持很低转速,以达到节能、降噪的目的,其工作原理简述如下:

利用注塑机同步信号及电气控制系统,根据注塑成型的工艺要求,将电液比例控制系统,模拟成负载跟踪控制系统,使油泵电机的转速与注塑机工作所需液压的流量与压力乘积成正比,将传统的定量泵改造成变频变量泵,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,依据其节能原理,还具有附加系列的优点,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。

◆ 注塑机原有的控制方式及油路不变。

将注塑机改造升级为“节能型”注塑机,其投资(主要是变频器)应该在一年内可通过节约的电费或油费收回。

总之,开发“节能型”注塑机理论可行,投资小、效益明显,或许在不久的将来,变频节能型注塑机会成为注塑机制造业的新卖点。