Analiza potrošnje energije hidrauličkog sistema mašine za brizganje i njena simulaciona analiza uštede energije nakon povišenja pritiska

Uvod

Mašina za brizganje je važna proizvodna oprema u industriji plastike. Njegova hidraulička snaga i gubitak energije imaju važan uticaj na troškove proizvodnje i operativne troškove sistema. Velika potrošnja energije mašina za brizganje ne samo da će dovesti do rasipanja električnih resursa, ali i povećati troškove proizvodnje mašina za brizganje. [1] Kineska mašina za brizganje za ubrizgavanje Proizvodnja i godišnja izlaza su među čelicom svijeta, i proizvodi za ubrizgavanje koji se obračunavaju 30% ukupnih plastičnih proizvoda, Visoki troškovi električne energije postali su jedan od važnih faktora koji su ograničili efikasnost proizvodnje industrije ubrizgavanja. Kako bi se poboljšala tržišna konkurentnost mašina za brizganje, Studenti mašina za brizganje

Kao odgovor na nacionalni poziv za smanjenje zaštite i emisije energije, Proizvodna preduzeća kontinuirano su izvršile transformaciju energije u spremljenju energije postojećih energetskih potrošnih sistema za ubrizgavanje, Poboljšana energetska efikasnost mašina za brizganje, i smanjene troškove proizvodnje. [2] 。

Mašina za brizganje prema vrsti izvora napajanja može se podijeliti u 3 Kategorije, Potpuno hidraulični, Potpuno električni i elektro-hidraulički hibrid. Sve-električni stroj za brizganje je visok, a opseg aplikacije je ograničen, Trenutna hidraulična mašina za brizganje i dalje je glavni proizvod u industriji. Opća hidraulična mašina za brizganje prihvaća konstantnu pumpu i proporcionalni sistem ventila za kontrolu ventila za protok, Hidraulična pumpa izlazna fiksni protok u cjelokupnom postupku oblikovanja ubrizgavanja, Kada je protok potražnje sistema nizak, Brzina motora je nepromijenjena, višak protoka prelivanje nazad u rezervoar, što rezultira većim gubitkom energije. [3] Hidraulički hidraulički sustav opterećenja koristi varijabilnu pumpu za pomak kao hidraulički pritisak sistema.

Proporcionalni regulacijski ventil protoka uređen je na promjenjivoj pumpi, Izlazna snaga se podudara sa promjenom opterećenja, Gubitak preljeva i gubitak za gas u sistemu svede se u velikoj mjeri, a efekat uštede energije je izvanredan. Korištenje električnih signala za realizaciju različitih kompenzacija mogu poboljšati kontrolne performanse sistema, i pogodan je za sistem mašina za brizganje sa kontrolom protoka, Ali potreban mu je skup složeniji mehanizam za kontrolu varijabilnog pomicanja, a promjena raseljavanja ograničena je uglom ploče za swash, a raspon regulacije brzine je ograničen. [4] U poređenju s tradicionalnom tehnologijom kontrole jačine zvuka, Hidraulička tehnologija promjenjive frekvencije prihvaća kontrolni oblik frekvencijskog pretvarača + motor + Kvantitativna pumpa, koja ima karakteristike širokog raspona brzine, Niska buka i visoka efikasnost sistema. Uz razvoj servo kontrolne tehnologije, ima bolju preciznost kontrole, Brzina reakcije i preopterećenje od tehnologije kontrole frekvencije, i postao je glavni hidraulički sistem upravljanja uređajem za brizganje.

Peng Yonggang [10] Servo motor direktno vozi pumpu fiksne količine kao izvor pogona preciznog uređaja za brizganje, a predložena je nejasna strategija kontrole sinonija kako bi se realizirala tačna kontrola tlaka i brzine sustava u procesu ubrizgavanja, a ušteda energije je dobra. Liu et al. [11-12] u poređenju energetske efikasnosti od pet vrsta elektro-hidrauličkih programa kontrole na mašini za brizganje, a rezultati su pokazali da je dinamički izvedba sistema dobar, Preciznost kontrole je visoka i efekt uštede energije je najbolji. Xiao Wang et al [13] Simulacijski model ubrizgavanja dijela stroja za brisanje velike brzine uspostavlja Amesim. Predstavljeni su strategija kontrole i načina implementacije elektro hidrauličkog položaja-brzina Servo sistema. Stvarno je dva varijabilna kontrola položaja i brzine ubrizgavanja. Wang Jianwait [14] Potrošnja energije stezanja sustava unutarnjeg cirkulacije u dva ploča za ubrizgavanje je simulirana i analizira. Potrošnja energije sistema može se smanjiti smanjenjem komponenti upravljanja ventilom, Usvajanje odgovarajućeg promjera hidrauličnog cilindra i dodavanje akumulatora. Xiong Wennan i drugi [15] Potrošnja energije za ubrizgavanje mašina za ubrizgavanje tokom stezanja, Otvaranje i izbacivanje analizira se u tri vrste hidrauličkih sistema. Rezultati pokazuju da potrošnja energije pumpe fiksne količine + Sistem ventila proporcionalnog tlaka je visok, Učinak uštede energije proporcionalne varijabilne količine pumpnog sistema varira s tehnologijom proizvoda, i uštedu energije pumpe fiksne količine + Servo motorni sistem je dobar. Gao Junwei [16] S ciljem problema gubitka preljeva u hidrauličkom sistemu mašine za brizganje, Predstavljen je shema dvostruke pumpe zupčanika vođena asinhronim motorom. Da bi se zadovoljio trenutni veliki protok potražnje mašine za brizganje, Usvaja se kontrola protoka tlaka za poboljšanje tačnosti kontrole i učinka uštede energije sistema, a tradicionalni hidraulički sistem mašine za brizganje se reformiše, što ima dobar efekat uštede energije.

Hidraulički upravljač Jednosmjerni ventil Distributivni hidraulični motor može postići veći radni pritisak, tako da se mašina za brizganje u visokog pritiska može biti [17]. U ovom radu, Hidraulične komponente visokog pritiska koriste se u hidrauličkom sistemu mašine za brizganje.

Radni pritisak hidrauličnog oblikovanja ubrizgavanja, Da bi se osiguralo izlazna snaga istih uvjeti, Smanjite mašinu za brizganje u radnom ciklusu potražnje protoka sistema, Dok se smanjuje hidraulički sistemski promjer hidrauličnog cilindra, Smanjite gubitak i cjevovod za sijanje i cjevovod duž programa za gubitak tlaka. U ovom radu, Hidraulički uređaj za brizganje sa silom stezanja 1 200 kn se koristi kao istraživački objekt, a hidraulički sustav mašine za ubrizgavanje plastike modelira se i simulira softverom amesim. Smanjenjem promjera cilindra, pad tlačnog kap za elektromagneturking ventila, Potrošnja cjevovoda i sustava prije i nakon hidrauličkog cilindra smanjeni protok i povećani tlak upoređeni su s proučavanjem efekta uštede energije hidrauličkog sistema uređaja za brizganje.

Zbog velike potrebe za ubrizgavanjem mašina za brizganje u stvarnom radnom stanju, Kada je pritisak preljeva u sustavu nizak, Često je potrebno unijeti veliki protok. U velikom hidrauličkom sistemu protoka, pad tlaka porta ventila i gubitak tlaka duž staze cijevi su veliki, a rast i buka sustava su u sustavu prate i problemi, što uzrokuje gubitak energije sistema.

Hidraulički sistem mašine za brizganje sastoji se od hidrauličke pumpe, Solenoidni ventil za usmjeravanje, Hidraulični cilindar i hidraulični motor. Trenutno, Većina hidrauličkih komponenti ostvarila je visoki pritisak, Ali i za hidraulički sistem za brizganje za ubrizgavanje za poboljšanje radnog pritiska za stvaranje uslova. Visoki pritisak može postići visoku gustinu snage i visoku snagu hidrauličkog sistema, što je u skladu sa zahtevima hidrauličkog sistema mašine za brizganje.

Teorijska analiza gubitka potrošnje energije hidrauličkog sustava mašine za brizganje

2. 1 injection molding machine hydraulic system overflow flow loss Traditional injection molding machine hydraulic system adopts fixed pump output flow

The hydraulic system is simple and reliable, and the output flow of the hydraulic pump is constant during the injection molding process. In the stage of low flow demand of the system, the oil flows back to the tank through the overflow, and the overflow flow loss is serious. Trenutno, most of the hydraulic systems of injection molding machines use proportional variable pump control system or servo motor system, which can effectively adjust the output flow of hydraulic pump during injection molding process and reduce the loss of system overflow flow. In the working cycle of injection molding machine, high energy consumption and short working time, Dakle, servo upravljački sistem može uštedjeti 30% ~ 60% Potrošnja energije u usporedbi s proporcionalnim sistemom za kontrolu protoka. [2] .2 Hidraulički sustav injekcijskog oblikovanja ventil za gas

Tokom radnog procesa mašine za brizganje, Hidraulički izvor prolazi kroz elektromagnetski upravljački ventil, Kako bi se skratili ciklus vremena ubrizgavanja, Protok sustava obično je visok u cilindru hidrauličkog pritiska, a izlazni protok hidrauličke pumpe teče kroz elektromagnetski upravljački ventil, koji ima određeni gubitak pritiska leptira za gas. Solenoidni upravljački ventil za usmjeravanje nakon otvaranja sličan je tanki zidnom orific gas, Dakle, pad tlaka tlaka leptira za luku ventila može se izračunati kroz formulu pad tlaka u otvoru otvora, Formula je

Q1 = CDA Rilodelta P ■ 2

Gde: Q1 je protok porta ventila; CD je koeficijent protoka tankog zidanog otvora. A je otvor za otvor; Gustoća tekućine; Delta P je razlika u tlaku prije i nakon porta ventila, Dakle, gubitak energije za gas je

Kroz okretni otvor Formula pada protoka, pritisak gasa

Drop delta p je proporcionalan protoku luke ventila Q21, pa je bamolje Energy P Delta P izravno proporcionalan protoku vrata Q31. Da biste smanjili hidraulički sistem mašina za brizganje

Svaki elektromagnetički upravljani ventil port za spuštanje tlaka, treba dati prednost smanjenju protoka sistema. Da bi se osiguralo da je izlazna snaga hidrauličkog sistema mašine za ubrizgavanje nepromijenjena kada se protok sustava smanjuje, Potrebno je povećati radni pritisak hidrauličkog sistema za održavanje normalnog rada aktuatora.

2. U hidrauličkom sistemu mašine za brizganje, Hidraulički izvor povezan je na solenoidni upravljački ventil za usmjeravanje cjevovodom, a zatim na hidraulični aktuator cjevovodom. izabrati

Veći promjer cijevi može smanjiti prosječnu brzinu, Osigurajte da stanje toka laminara, Smanjite koeficijent otpora i smanjite gubitak pritiska duž cijevi, Ali teško je dogovoriti cijev. Ako je promjer cijevi mali, Prosječna brzina cijevi je velika, koji će lako dovesti do turbulencija u cijevi i povećati gubitak energije duž staze cijevi. Formula izračuna gubitka pritiska duž cjevovoda je

Deltap pipeline = λ l × ρv2d2

Tamo gdje je Lambda koeficijent otpora uz stazu; L je duljina cijevi; D je promjer cijevi; Gustoća hidrauličnog ulja; V je prosječna brzina u cijevi. Formula za izračunavanje brzine protoka u cijevi je

4Q2 V = π D2

Formula Reynolds broj je

Re = vd = 4Q2π

Među njima, UPU je kinematična viskoznost nafte; Q2 je protok cijevi. Koeficijent otpora λ je povezan sa stanjem protoka u cijevi, a formula je

λ =

64 re

 -0.25 0.34re

，Ponovo <2320 ，3000<Ponovo <10

5

 0.308 ，105<R<108 ( 0. 842 – LGRE ) 2 e

Da bi se smanjio gubitak hidrauličnog cjevovoda, na putu, Potrebno je osigurati da stanje protoka u cijevi je laminar, Dakle, koeficijent otpora uz cestu je λ = 64 / Ponovo, a formula gubitka pritiska duž rute može se dobiti.

64π v 2 128Π Q D P Pipeline = crvena × 2 = π D4

Pod uvjetom da promjer cjevovoda se ne mijenja, Gubitak pritiska duž cjevovoda proporcionalan je protoku cjevovoda, a gubitak energije duž padajućeg cjevovoda proporcionalan je kvadratu protoka cjevovoda.

3 3. 1

Amesim imitacija modela hidrauličkog sistema plastične mašine za brizganje

Simulacijski parametri mašine za brizganje hidrauličkog sistema

Prema hidrauličkom sistemu shematskim dijagramom mašine za brizganje i parametre povezanih hidrauličnih komponenti, Da bi se analizirala potrošnja električne energije hidrauličkog sistema mašine za brizganje, Model je pojednostavljen, a simulacijski model mašine za brizganje hidraulički sistem izgrađen je kao što je prikazano na slici 2. Model koristi signal koraka kako bi simulirao servo motor za postizanje promjenjive kontrole brzine u različitim radnim uslovima, tako da sistem u osnovi ne proizvodi fenomen prelive. Parametri analize simulacije amesim modela postavljene kao što je prikazano u tablici 1. Prema redoslijedu procesa ubrizgavanja, Elektromagnetički upravljani ventil postavljen je kao što je prikazano u tablici 2.

U isto vrijeme, Kako bi se simulirali učinak portu ventila padom pritiska, Pogledajte Huade WE6 Tip O trostruko četverosmjerni solenoidni usmjereni upravljački ventil, Zbog svoje strukture luke ventila, kada je brzina protoka 60 L / min, Port ventila p teče do usta ventila a / B pada pritiska je 1,0MPA, a pad pritiska na port T iznosi 0,8MPA. Da biste pojednostavili model simulacije, Maksimalni protok trostrukog elektromagnetičnog ventila na četverosmjera 60 L / min, a pad pritiska je 1 MPa.

Nakon postavljanja simulacijskih parametara hidrauličkog sistema, Zahtjev za kretanje hidrauličnog cilindra je postavljena.

Linija je prikazana na slici 4, a pokret zatvaranja umrla je završen u 0 ~ 2 s, A onda se pokretni cilindar kreće za 1 s sa uređajem za ubrizgavanje, Poravnava mlaznica vijčanog cilindra sa mlaznicom za ubrizgavanje i primjenjuje određenu kontaktnu silu mlaznice. U 3 ~ 4 s, vijak, Vođeni dva cilindara za ubrizgavanje, Ubrizgava rastopljeni materijal u šupljinu kalupa po vrlo visokog pritiska, i drži pritisak da se ohladi određeno vremensko razdoblje, Kako bi se pojednostavio proces simulacije, izostaviti fazu holdinga; Tada premotring motor radi i pritisne cilindar ubrizgavanja natrag da se pripremi za sljedeću ubrizgavanje; 9 ~ 10 s unutarnjim pomicanjem sjedala uvlačenje cilindra; a zatim povučete cilindar kalupa da biste dovršili pokret otvaranja kalupa. Pod djelovanjem cilindra izbacivanja, Gotov proizvod izbacuje se u kalup, Tada se cilindar povlači, A onda se cilindar povlači, Tako dovršava ciklus ubrizgavanja.

3. 2

Analiza potrošnje energije u mašini za brizganje

Svaki hidraulični aktuator u radnoj fazi, Potrebni protok je različit, Veličina opterećenja je različita, Sistemski pritisak se takođe mijenja, Kako bi se izbjegli protok preljeva sistema, Dakle, u radu faze aktuatora, tako da hidraulični izvor da pruži svoj potreban protok. Prilikom istraživanja utjecaja hidrauličkog sustavnog trošenja potrošnje, Kako bi se uklonili utjecaj regulacije brzine gasa, Da bi se osiguralo da su radni pritisak i protok hidrauličnog cilindra relativno konstantni, Postavljen je u modelu hidrauličnog cilindra masenog bloka velikog motora, tako da hidraulična cilindar radi održava stalnu snagu.

U slučaju da sistem ne proizvodi preliv, Brzina protoka izlaza i pritisak pumpe za pritisak tečnosti u svakoj pozornju pokreta prikazani su na slici 5. U stezanju, Predbilježba i ubrizgavanje, ulazni pritisak i protok hidrauličkog sustava su veliki, i kroz analizu gubitka energije hidrauličkog sistema mašine za brizganje, it can be seen that in the larger flow stage, the energy loss of the pressure drop is large. U isto vrijeme, in the simulation test, the length of the mold oil cylinder is larger. , running long, so its flow needs to be large, opening and closing die process, o 30% of the total flow of the system input, if the system can achieve boost, reduce the mold cylinder input flow, can effectively reduce the hydraulic system pressure drop energy consumption, improve the energy efficiency of the injection molding machine hydraulic system.

Kao što je prikazano na slici 6, in the entire injection cycle, the clamping stage, the injection stage and the premolding stage have large power consumption. In order to study the pressure drop of the electromagnetically operated valve and the pipeline loss along the way in the hydraulic system, Pozivamo motor za otvaranje kalupa zatvorenog hidrauličnog cilindra kao primjera. Pritisak šupljine bez kostiju, Elektromagnetski upravljani ventilskim priključkom V1, i pritisak porta ventila P u V1 kao i izlazni tlak hidrauličke crpke na slici 2 su odabrani kao istraživački čvorovi ispadanja tlaka u ulaznom uljnom dijelu za stezanje hidrauličnog cilindra. Pritisak svakog čvora prikazan je na slici 7. Kroz razliku tlaka gore navedenih čvorova, pad tlaka porta ventila je 0.456 MPa, i gubitak pritiska duž 1 m naftna cijev je 0.067 MPa. Pad pritiska simuliranog ventila je blizu stvarne. Teorijska vrijednost pada pritiska duž cjevovoda je 0. 058 MPa, što je nešto veće od teorijske. Kroz gore navedenu usporedbu može se dobiti, U sistemu protok veće faze, Gubitak iskrivanog pritiska u obliku leptira za ventil je veći od cjevovoda duž gubitka, U dužini cjevovoda je duže, Duž gubitka pritiska ne može se zanemariti.

3. 3 Simulacijska analiza mašine za brizganje hidraulički sustav Povećavanje pritiska Formula pritiska leptira za leptir i kapljicu ventila i padu pritiska duž cjevovoda

Može se vidjeti da se pad tlaka za gas i pad tlaka duž hidrauličkog sustava mogu značajno smanjiti smanjenjem brzine protoka sistema. Da bi se ispunila pokretačka snaga opterećenja i radnu brzinu hidrauličnog cilindra, Efektivno područje operacije prskalice mora se smanjiti i radni tlak mora biti povećan kada se protok sustava smanjuje.

Da biste provjerili shemu pritiska i uštede energije hidrauličkog sistema mašine za brizganje, Bivši promjer cilindra promijenjen je sa 70mm-35mm do 50mm-28mm, Uzimanje steznog cilindra kao primer. Efektivno djelovanje hidrauličkog cilindra smanjeno je na polovinu prvobitnog područja operacije prskalice. Nakon izračuna kalupskog protoka u polovinu izvornog protoka, Radni pritisak udvostručen, Dakle, pritisak reljefnog ventila za reljefnu ventil porastao je na 32MPA.

Slika 8 Prikazuje krivulju pritiska i protoka sistema prije i nakon promjene promjera promjera steznog hidrauličnog cilindra, Kao što se može vidjeti s figure, U zatvaranju kalupa i za zatvaranje kalupa, Sniženi sistem unosa sistema je smanjen, Dok se sistemski pritisak raste, i postupak zatvaranja kalupa, Protok sistema je smanjen za pola, Dok se pritisak diže na dvostruko original, u skladu sa očekivanom vrijednošću. kako god, Nakon pojačanja, Faza zatvaranja kalupa, Radni pritisak sustava je visok, i potrebno je određeno vrijeme za izgradnju pritiska, Ali u osnovi ne utječe na efekt zatvaranja kalupa.

Slika 9 Prikazuje potrošnju energije u sustavu prije i nakon pojačanja pritiska steznog cilindra. U stezanju i uvodnim fazama, Sistemska snaga je niža od one prije pojačanja tlaka, a pad je oko 0,7kW, a moć se smanjuje za 7.5%. Slika 10 prikazuje pritisak svakog čvora u otvolu ulja u ulje u stezni cilindar nakon povećanja tlaka, Sa figure, pad pritiska iz hidrauličkog izvora do komore bez komore hidrauličkog cilindra je otprilike 0.138 MPa, što se radi 70% manje od toga prije porasta pritiska, a brzina protoka sistema je smanjena za pola, Dakle, gubitak energije pada tlaka je samo 15% od toga prije porasta pritiska, a potrošnja energije sistema je smanjena za 85%. Kada se podigne radni pritisak jednog steznog cilindra, Potrošnja energije sistema može se sačuvati 3.7%. Ako se radni tlak cijelog cilindra hidrauličkog sistema može podići, Potrošnja energije u sustavu padavina vrpce bit će umanjena, a energetska efikasnost sistema će biti poboljšana.

Upoređujući pad tlaka prije i nakon što se hidraulični cilindar povećava, Prečnik hidrauličnog cilindra se smanjuje pod uvjetom da su ventil za obrnutost i cjevovod nepromijenjeni. U isto vrijeme, Da bi se osiguralo da opterećenje i brzina trčanja ostanu nepromijenjena, pritisak sustava će porasti, a potrebna stopa protoka sustava će biti smanjena, na taj način smanjenjem pada tlaka između hidrauličke pumpe i hidrauličnog aktuatora, Smanjenje sustavnog pritiska gubitak energije, i smanjujući sistemsku temperaturu u naftu i buku.

4 Zaključak

1) Ulazni protok hidrauličkog sustava mašine za brizganje mijenja se u ciklusu

Veliki, Upotreba servo kontrolne tehnologije može riješiti fenomen preljeva sustava, kako god, Sistem ima veliki broj usmerenih ventila i dugačak naftovod, a radni pritisak sistema je nizak. U fazi velike snage, Sistem ima veliku potražnju protoka ulaznog protoka, a postoji gubitak pritiska duž porta i cjevovoda ventila, što uzrokuje smanjenje energetske efikasnosti, buka i visoka temperatura.

2) Kroz otvor za otpatke od otvora i cjevovod duž formule gubitka pritiska, Kretanje ventila za priključak za port je proporcionalan protoku kroz 3. kvadrat, Cevovod duž gubitka energije pada pritiska proporcionalan je protoku kroz kvadrat, i kroz test simulacije za provjeru korelacije.

3) Kako bi se poboljšala energetska efikasnost hidrauličkog sistema mašine za brizganje, Protok unosa sistema može se smanjiti povećanjem radnog pritiska hidrauličnog aktuatora, a pad pritiska duž porta i cjevovoda za ventil može se smanjiti.

Ako imate pitanja o industriji plastike,plz slobodno pitajte FLYSE tim,pružit ćemo vam najbolju uslugu can Možemo vam i dostaviti dobra, ali jeftina mašina za brizganje! Ili nas kontaktirajte na Facebook.