introduzione
La macchina per stampaggio a iniezione è un'importante attrezzatura di produzione nel settore delle materie plastiche. La sua potenza idraulica e la perdita di energia hanno un impatto importante sui costi di produzione e sui costi operativi del sistema. L'alto consumo di energia di macchine per stampaggio a iniezione non solo porterà a sprechi di risorse di energia elettrica, ma aumenta anche il costo di produzione delle macchine per lo stampaggio a iniezione. [1] Il numero di produzione di macchine per lo stampaggio in iniezione cinese e la produzione annuale sono tra l'avanguardia del mondo, e i prodotti di stampaggio a iniezione rappresentavano circa 30% dei prodotti in plastica totali, Alti costi di elettricità sono diventati uno dei fattori importanti che limitano l'efficienza di produzione del settore dello stampaggio iniezione. Al fine di migliorare la competitività del mercato delle macchine per lo stampaggio ad iniezione, Studenti di macchine per stampaggio a iniezione
In risposta alla richiesta nazionale per il risparmio energetico e la riduzione delle emissioni, Le imprese di produzione hanno costantemente effettuato una trasformazione a risparmio energetico del sistema di consumo di energia esistente di macchine per lo stampaggio a iniezione, Migliore efficienza energetica delle macchine per stampaggio a iniezione, e riduzione dei costi di produzione. [2] 。
La macchina per stampaggio a iniezione in base al tipo di fonte di alimentazione può essere divisa in 3 categorie, completamente idraulico, Ibrido completamente elettrico ed elettroidraulico. Il costo della macchina per stampaggio a iniezione interamente elettrica è elevato, e l'ambito dell'applicazione è limitato, L'attuale macchina da stampaggio a iniezione idraulica è ancora il prodotto tradizionale nel settore. La macchina per lo stampaggio ad iniezione idraulica generale adotta la pompa costante e il sistema di controllo della valvola di pressione di flusso proporzionale, L'uscita della pompa idraulica fissa nell'intero processo di stampaggio di iniezione, Quando il flusso della domanda di sistema è basso, La velocità del motore è invariata, Il flusso in eccesso di nuovo sul serbatoio, con conseguente maggiore perdita di energia. [3] Il sistema idraulico sensibile al carico utilizza una pompa di spostamento variabile come pressione idraulica del sistema.
La valvola di controllo del flusso proporzionale è disposta sulla pompa variabile, La potenza di output è abbinata al cambio di carico, La perdita di overflow e la perdita di limitazione del sistema sono ridotte in larga misura, E l'effetto di risparmio energetico è notevole. L'uso di segnali elettrici per realizzare varie compensioni può migliorare le prestazioni di controllo del sistema, ed è adatto al sistema di macchine per stampaggio a iniezione con controllo del flusso, Ma ha bisogno di un insieme di meccanismo di controllo di spostamento variabile più complesso, e il cambio di spostamento è limitato dall'angolo della piastra swash, e la gamma di regolamentazione della velocità è limitata. [4] Rispetto alla tradizionale tecnologia di controllo del volume, La tecnologia idraulica a frequenza variabile adotta la forma di controllo del convertitore di frequenza + il motore + pompa quantitativa, che ha le caratteristiche di ampia velocità, basso rumore e alta efficienza del sistema. Con lo sviluppo della tecnologia di controllo dei servi, ha una migliore precisione di controllo, Velocità di risposta e capacità di sovraccarico della tecnologia di controllo della frequenza, ed è diventato il sistema di controllo idraulico tradizionale della macchina per stampaggio iniezione.
Peng Yonggang [10] Il servomotore guida direttamente la pompa di quantità fissa come fonte di guida della macchina per stampaggio iniezione di precisione, e viene proposta la strategia di controllo sinovio fuzzy per realizzare l'accurato controllo della pressione e della velocità del sistema nel processo di stampaggio di iniezione, E il risparmio energetico è buono. Liu et al. [11-12] ha confrontato l'efficienza energetica di cinque tipi di schemi di controllo elettroidraulico sulla macchina per stampaggio iniezione, e i risultati hanno mostrato che le prestazioni dinamiche del sistema sono buone, La precisione di controllo è elevata e l'effetto di risparmio energetico è il migliore. Xiao Wang et al. [13] Il modello di simulazione della parte di iniezione della macchina per stampaggio ad iniezione ad alta velocità è stabilito da Amesim. Vengono presentati la strategia di controllo e il metodo di implementazione del servosiste. Viene realizzato il controllo a due variabili della posizione di iniezione e della velocità. Wang Jianwait [14] Viene simulato e analizzato il consumo di energia del sistema di bloccaggio della circolazione interna. Il consumo di energia del sistema può essere ridotto riducendo i componenti del controllo della valvola, adottare il diametro del cilindro idraulico appropriato e aggiungere l'accumulatore. Xiong Wennan e altri [15] Il consumo di energia della macchina per lo stampaggio a iniezione durante il blocco, L'apertura ed espulsione è analizzata in tre tipi di sistemi idraulici. I risultati mostrano che il consumo di energia della pompa a quantità fissa + Il sistema di valvole di flusso di pressione proporzionale è elevato, L'effetto di risparmio energetico del sistema di pompe a quantità variabile proporzionale varia con la tecnologia del prodotto, e il risparmio energetico della pompa a quantità fissa + Servo Motor System è buono. Gao Junwei [16] Mirare al problema della perdita di trabocco nel sistema idraulico di stampaggio in iniezione, Viene presentato uno schema di pompa a doppia marcia guidata dal motore asincrono. Al fine di soddisfare la grande domanda di flusso istantanea della macchina per lo stampaggio ad iniezione, Il controllo a circuito chiuso del flusso di pressione viene adottato per migliorare l'accuratezza del controllo e l'effetto di risparmio energetico del sistema, e il tradizionale sistema idraulico di stampaggio in iniezione viene riformato, che ha un buon effetto di risparmio energetico.
Controllo idraulico Controllo a senso unico La distribuzione del flusso idraulico può ottenere una maggiore pressione di lavoro, in modo che possa essere la macchina per lo stampaggio a iniezione ad alta pressione [17]. in questo documento, I componenti idraulici ad alta pressione vengono utilizzati nel sistema idraulico di stampaggio di stampaggio iniezione.
Sistema idraulico del sistema di stampaggio a iniezione Pressione di lavoro, per garantire che la potenza di uscita delle stesse condizioni, Ridurre la macchina per lo stampaggio a iniezione nel ciclo di lavoro della domanda di flusso del sistema, Riducendo la dimensione del diametro del cilindro idraulico del sistema idraulico, Ridurre la perdita di limitazione del sistema e la pipeline lungo il programma di perdita di pressione. in questo documento, la macchina per stampaggio a iniezione idraulica con forza di bloccaggio di 1 200 KN è usato come oggetto di ricerca, e il sistema idraulico della macchina per iniezione in plastica è modellato e simulato dal software Amesim. Riducendo il diametro del cilindro, La caduta di pressione della porta della valvola azionaria elettromagneticamente, Il consumo di alimentazione della tubazione e del sistema prima e dopo il cilindro idraulico ha ridotto il flusso e l'aumento della pressione è stato confrontato per studiare l'effetto di risparmio energetico del sistema idraulico di stampaggio di stampaggio a iniezione.
A causa dell'elevata domanda di potenza della macchina per lo stampaggio a iniezione nello stato di lavoro effettivo, Quando la pressione di overflow del sistema è bassa, è spesso necessario inserire una portata grande. Nell'ampio sistema idraulico a flusso, La caduta di pressione della porta della valvola e la perdita di pressione lungo il percorso del tubo sono grandi, e il aumento e il rumore della temperatura del sistema sono anche accompagnati dai problemi, che causano la perdita di energia del sistema.
Il sistema idraulico della macchina per lo stampaggio iniezione è costituito da una pompa idraulica, Valvola di controllo direzionale del solenoide, cilindro idraulico e motore idraulico. Attualmente, La maggior parte dei componenti idraulici ha raggiunto l'alta pressione, ma anche per il sistema idraulico della macchina per stampaggio a iniezione per migliorare la pressione di lavoro per creare condizioni. L'alta pressione può ottenere una densità di potenza elevata e un'alta potenza del sistema idraulico, che è coerente con i requisiti del sistema idraulico della macchina per lo stampaggio iniezione.
Analisi teorica della perdita di consumo di energia del sistema idraulico di stampaggio in iniezione
- 1 Maschetta per iniezione Sistema idraulico per la perdita di flusso di overflow perdita tradizionale Sistema idraulico di stampaggio a iniezione adotta il flusso di uscita della pompa fissa
Il sistema idraulico è semplice e affidabile, e il flusso di uscita della pompa idraulica è costante durante il processo di stampaggio di iniezione. Nella fase della domanda a basso flusso del sistema, L'olio torna al serbatoio attraverso l'overflow, E la perdita di flusso di overflow è grave. Attualmente, La maggior parte dei sistemi idraulici di macchine per stampaggio a iniezione utilizza un sistema di controllo della pompa variabile proporzionale o un servomotore, che può regolare efficacemente il flusso di uscita della pompa idraulica durante il processo di stampaggio di iniezione e ridurre la perdita del flusso di overflow del sistema. Nel ciclo di lavoro della macchina da stampaggio iniezione, Consumo elevato di energia e breve tempo di lavoro, Quindi il sistema di controllo servo può salvare 30% ~ 60% Consumo di energia rispetto al sistema di valvole di controllo del flusso proporzionale. [2] .2 Sistema idraulico di perdita di pressione dell'accelerazione della macchina della macchina per stampaggio
Durante il processo di lavoro della macchina per lo stampaggio iniezione, La fonte idraulica passa attraverso la valvola di controllo elettromagnetico, Al fine di abbreviare il tempo di ciclo di stampaggio iniezione, La portata del sistema è generalmente alta nel cilindro di pressione idraulica, e il flusso di uscita della pompa idraulica scorre attraverso la valvola di controllo elettromagnetico, che ha una certa perdita di pressione dell'acceleratore. Valvola di controllo direzionale del solenoide dopo la sua apertura è simile all'acceleratore orifizio a parete sottile, Quindi la caduta di pressione dell'acceleratore della porta della valvola può essere calcolata attraverso la formula della caduta di pressione di flusso dell'orifizio, La formula è
Q1 = CDA Rilodelta P ■ 2
Dove: Q1 è il flusso della porta della valvola; Il CD è il coefficiente di flusso dell'orifizio a parete sottile. A è l'area dell'orifizio; La densità del fluido; Delta P è la differenza di pressione prima e dopo la porta della valvola, Quindi la perdita di energia di limitazione è
Attraverso la formula di caduta di pressione di flusso dell'orifizio dell'acceleratore, la pressione dell'acceleratore
Drop delta P è proporzionale al flusso della porta valvola Q21, Quindi il Delta di energia di limitazione P è direttamente proporzionale al flusso di gate Q31. Per ridurre il sistema idraulico della macchina per stampaggio ad iniezione
Ogni perdita di energia della porta di pressione di pressione della porta di pressione della porta di limitazione della valvola elettromagneticamente, dovrebbe dare la priorità per ridurre il flusso del sistema. Al fine di garantire che la potenza di uscita del sistema idraulico della macchina per lo stampaggio a iniezione sia invariata quando il flusso del sistema è ridotto, È necessario aumentare la pressione di lavoro del sistema idraulico per mantenere il normale funzionamento degli attuatori.
- Nel sistema idraulico di stampaggio in iniezione, La fonte idraulica è collegata alla valvola di controllo direzionale del solenoide mediante tubazione, e poi per l'attuatore idraulico per gasdotto. scegliere
Il diametro del tubo più grande può ridurre la velocità media, Garantire lo stato di flusso laminare, ridurre il coefficiente di resistenza e ridurre la perdita di pressione lungo il tubo, Ma è difficile disporre il tubo. Se il diametro del tubo è piccolo, La velocità media del tubo è grande, che porterà facilmente alla turbolenza nel tubo e aumenterà la perdita di energia lungo il percorso del tubo. La formula di calcolo della perdita di pressione lungo la conduttura è
Deltap Pipeline = λ L × ρv2d2
Dove lambda è il coefficiente di resistenza lungo il percorso; L è la lunghezza del tubo; D è il diametro del tubo; Densità di olio idraulico; V è la velocità media nel tubo. La formula per il calcolo della velocità di flusso nel tubo è
4Q2 V = π d2
La formula del numero di Reynolds è
Re = vd = 4q2π
Tra loro, UPU è la viscosità cinematica dell'olio; Q2 è flusso di tubi. Il coefficiente di resistenza λ è correlato allo stato di flusso nel tubo e la formula è
λ =
64 re
-0.25 0.34re
，Rif <2320 ，3000<Rif <10
5
0.308 ，105<R<108 ( 0. 842 – lgre ) 2 e
Al fine di ridurre la perdita di condutture idrauliche lungo la strada, è necessario garantire che lo stato di flusso nel tubo sia flusso laminare, Quindi il coefficiente di resistenza lungo la strada è λ = 64 / Rif, e si può ottenere la formula della perdita di pressione lungo il percorso.
64l π v 2 128Pipeline π q d p = rosso × 2 = π d4
Nella condizione che il diametro della tubazione non sia modificato, La perdita di pressione lungo la conduttura è proporzionale al flusso di tubazioni, e la perdita di energia lungo la caduta di pressione della tubazione è proporzionale al quadrato del flusso di tubazioni.
3 3. 1
Modello di imitazione Amesim del sistema idraulico della macchina per stampaggio a iniezione in plastica
Parametri di simulazione del sistema idraulico della macchina per stampaggio ad iniezione
Secondo il diagramma schematico del sistema idraulico della macchina per lo stampaggio a iniezione e i parametri dei componenti idraulici correlati, Al fine di analizzare il consumo energetico del sistema idraulico di stampaggio in iniezione, Il modello è semplificato, e il modello di simulazione del sistema idraulico della macchina per stampaggio iniezione è costruito come mostrato nella figura 2. Il modello utilizza il segnale di gradini per simulare il motore servo per ottenere il controllo della velocità variabile in diverse condizioni di lavoro, in modo che il sistema sostanzialmente non produca fenomeno. Parametri di analisi della simulazione del modello AMESIM impostati come mostrato nella tabella 1. Secondo la sequenza del processo di iniezione, La valvola operativa elettromagneticamente è impostata come mostrato nella tabella 2.
Allo stesso tempo, Al fine di simulare l'effetto della caduta di pressione della porta della porta della valvola, Fare riferimento a Huade We6 Tipo O Valvola di controllo a quattro vie a quattro vie a quattro vie, A causa della sua struttura della porta valvola, Quando la portata è 60 l / min, la porta della valvola p flusso sulla bocca della valvola a / B caduta di pressione è 1,0MPA, e la caduta di pressione sulla porta t è 0,8 MPA. Al fine di semplificare il modello di simulazione, Il flusso massimo della valvola elettromagneticamente a quattro vie a tre posizioni è impostato su 60 l / min, E la caduta di pressione è 1 MPa.
Dopo aver impostato i parametri di simulazione del sistema idraulico, È impostata la curva di movimento del cilindro idraulico.
La linea è mostrata in Figura 4, e il movimento di chiusura del dado è completato in 0 ~ 2 S, e poi il cilindro in movimento si muove per 1 s con il dispositivo di iniezione, Allinea l'ugello del cilindro della vite con l'ugello di iniezione e applica una certa forza di contatto dell'ugello. In 3 ~ 4 S, la vite, Spinto da due cilindri di iniezione, Inietta il materiale fuso nella cavità dello stampo ad alta pressione, e mantiene la pressione per raffreddare per un certo periodo di tempo, Al fine di semplificare il processo di simulazione, omettere il palcoscenico di detenzione; Quindi il motore di premedizione funziona e preme il cilindro di iniezione per prepararsi per l'iniezione successiva; 9 ~ 10 retratti di cilindri di spostamento del sedile interno; e quindi ritrae il cilindro dello stampo per completare il movimento di apertura dello stampo. Sotto l'azione del cilindro di espulsione, Il prodotto finito viene espulso nello stampo, quindi il cilindro viene ritirato, e quindi il cilindro viene ritirato, completando così un ciclo di iniezione.
- 2
Analisi del consumo di energia della macchina per stampaggio iniezione
Ogni attuatore idraulico nella fase di lavoro, Il flusso richiesto è diverso, La dimensione del carico è diversa, La pressione del sistema cambia anche, Al fine di evitare il flusso di overflow del sistema, Quindi nel funzionamento della fase dell'attuatore, in modo che la fonte idraulica fornisca il flusso richiesto. Quando si esplora l'influenza del consumo di energia a caduta di pressione del sistema idraulico, Al fine di eliminare l'influenza della regolamentazione della velocità di limitazione, per garantire che la pressione di lavoro e il flusso del cilindro idraulico siano relativamente costanti, È impostato nel modello di massa di massa di cilindri idraulici di ampio movimento, in modo che lo stato di lavoro del cilindro idraulico per mantenere una potenza costante.
Nel caso in cui il sistema non produca troppo pieno, La portata di uscita e la pressione della pompa di pressione del liquido in ciascun stadio di movimento sono mostrati in figura 5. Nel serraggio, fase di pre-molding e iniezione, La pressione di ingresso e la portata del sistema idraulico sono grandi, e attraverso l'analisi della perdita di energia del sistema idraulico della macchina per stampaggio iniezione, Si può vedere che nella fase di flusso più grande, La perdita di energia della caduta di pressione è grande. Allo stesso tempo, Nel test di simulazione, La lunghezza del cilindro dell'olio stampo è più grande. , correre a lungo, Quindi il suo flusso deve essere grande, Apertura e chiusura del processo di dado, di 30% del flusso totale dell'input del sistema, Se il sistema può ottenere un aumento, Ridurre il flusso di ingresso del cilindro dello stampo, può ridurre efficacemente il consumo di energia a caduta di pressione del sistema idraulico, Migliorare l'efficienza energetica del sistema idraulico della macchina per stampaggio ad iniezione.
Come mostrato in figura 6, nell'intero ciclo di iniezione, La fase di serraggio, La fase di iniezione e la fase di premedizione hanno un grande consumo di energia. Al fine di studiare la caduta di pressione della valvola azionaria elettromagneticamente e la perdita di tubazioni lungo la strada nel sistema idraulico, Prendiamo la fase di apertura dello stampo del cilindro idraulico chiuso come esempio. La pressione della cavità senza biella del cilindro, La pressione della porta della valvola azionaria elettromagneticamente di V1, e la pressione della porta della valvola P in V1, nonché la pressione di uscita della linea della pompa idraulica nella figura 2 sono selezionati come nodi di ricerca della caduta di pressione nella sezione dell'olio di ingresso del cilindro idraulico di serraggio. La pressione di ciascun nodo è mostrata in Figura 7. Attraverso la differenza di pressione dei nodi di cui sopra, La caduta di pressione della porta della valvola è 0.456 MPa, e la perdita di pressione lungo il 1 m Il tubo dell'olio è 0.067 MPa. La caduta di pressione della porta della valvola simulata è vicina a quella effettiva. Il valore teorico del calo della pressione lungo la conduttura è 0. 058 MPa, che è leggermente più grande di quello teorico. Attraverso il confronto sopra può essere ottenuto, Nella fase più ampia del sistema fluisce, La perdita di caduta della pressione dell'acceleratore dell'orifizio della valvola è maggiore della conduttura lungo la perdita, Nella lunghezza della pipeline è più lunga, Lungo la perdita di pressione non può essere ignorato.
- 3 Analisi di simulazione della macchina per il sistema idraulico del sistema idraulico iniezione Formula di potenziamento della pressione della caduta di pressione dell'acceleratore attraverso l'orifizio della valvola e la caduta di pressione lungo la tubazione
Si può vedere che la caduta di pressione dell'acceleratore e la caduta di pressione lungo il sistema idraulico possono essere significativamente ridotti riducendo la portata del sistema. Al fine di soddisfare la forza trainante del carico e la velocità di lavoro del cilindro idraulico, L'area effettiva del funzionamento dell'irrigatore deve essere ridotta e la pressione di lavoro deve essere aumentata quando il flusso del sistema è ridotto.
Al fine di verificare lo schema di pressurizzazione e risparmio energetico del sistema idraulico della macchina per lo stampaggio iniezione, L'ex diametro del cilindro è stato cambiato da 70 mm-35 mm a 50 mm-28 mm, Prendendo il cilindro di serraggio come esempio. L'area di azione efficace del cilindro idraulico è stata ridotta a metà dell'area originale di operazione di irrigazione. Dopo aver calcolato il flusso dello stampo in metà del flusso originale, La pressione del lavoro è raddoppiata, Quindi la pressione di rilievo della valvola di sollievo è aumentata a 32MPA.
Figura 8 mostra la pressione e la curva di flusso del sistema prima e dopo aver cambiato il diametro del cilindro idraulico di serraggio, Come si può vedere dalla figura, Nella fase di chiusura e apertura della muffa e stampo, Il flusso di ingresso del sistema è ridotto, mentre la pressione del sistema aumenta, e il processo di chiusura dello stampo, Il flusso del sistema è ridotto della metà, mentre la pressione sale al doppio dell'originale, coerente con il valore atteso. però, Dopo la spinta, Lo stadio di chiusura dello stampo, La pressione di lavoro del sistema è elevata, E ci vuole un certo tempo per costruire pressione, Ma in pratica non influisce sull'effetto di chiusura dello stampo.
Figura 9 mostra il consumo di energia del sistema prima e dopo la spinta della pressione del cilindro di serraggio. Nelle fasi di serraggio e apertura, La potenza del sistema è inferiore a quella prima che l'aumento della pressione, e la diminuzione è di circa 0,7 kW, e il potere è ridotto di 7.5%. Figura 10 mostra la pressione di ciascun nodo nella sezione di ingresso dell'olio del cilindro di serraggio dopo aver aumentato la pressione, Dalla figura, La caduta di pressione dalla fonte idraulica alla camera senza biella del cilindro idraulico è circa 0.138 MPa, che riguarda 70% Meno di quello prima che la pressione aumenti, e la portata del sistema è ridotta della metà, Quindi la perdita di energia a caduta di pressione è solo 15% di quello prima che la pressione aumenti, e il consumo energetico del sistema è ridotto di 85%. Quando viene sollevata la pressione di lavoro di un singolo cilindro di serraggio, Il consumo energetico del sistema può essere salvato 3.7%. Se è possibile sollevare la pressione di lavoro dell'intero cilindro del sistema idraulico, Il consumo energetico della caduta di pressione del sistema sarà notevolmente ridotto e l'efficienza energetica del sistema sarà migliorata.
Confrontando la caduta di pressione prima e dopo il cilindro idraulico, Il diametro del cilindro idraulico è ridotto a condizione che la valvola di inversione e la tubazione siano invariate. Allo stesso tempo, per garantire che il carico e la velocità di corsa rimangano invariati, La pressione del sistema aumenterà, e la portata richiesta del sistema sarà ridotta, riducendo così la caduta di pressione tra la pompa idraulica e l'attuatore idraulico, Ridurre la perdita di energia a caduta di pressione del sistema, e riducendo il aumento e il rumore della temperatura dell'olio del sistema.
4 Conclusione
1) Il flusso di ingresso del sistema idraulico della macchina per lo stampaggio iniezione cambia nel ciclo
Grande, L'uso della tecnologia di controllo servo può risolvere il fenomeno di overflow del sistema, però, Il sistema ha un gran numero di valvole direzionali e una lunga condotta, e la pressione di lavoro del sistema è bassa. Nella fase ad alta potenza, Il sistema ha una grande domanda di flusso di input, e c'è perdita di pressione lungo la porta della valvola e la tubazione, che fa sì che il sistema riduca l'efficienza energetica, rumore e alta temperatura.
2) attraverso la formula di caduta di pressione dell'orifizio e la conduttura lungo la formula perdita di pressione, La perdita di energia della pressione della porta della porta della valvola è proporzionale al flusso attraverso il 3 ° quadrato, La conduttura lungo la perdita di energia a caduta di pressione è proporzionale al flusso attraverso il quadrato, e attraverso il test di simulazione per verificare la correlazione.
3) Al fine di migliorare l'efficienza energetica del sistema idraulico della macchina per lo stampaggio iniezione, Il flusso di ingresso del sistema può essere ridotto aumentando la pressione di lavoro dell'attuatore idraulico, e la caduta di pressione lungo la porta della valvola e la tubazione possono essere ridotte.
Se hai domande sull'industria della plastica,non esitate a chiedere al team FLYSE,ti daremo il miglior servizio, possiamo anche fornirti buona ma economica macchina per lo stampaggio a iniezione! Oppure contattaci su Facebook.
