Анализа потрошње енергије хидрауличког система машине за бризгање и њена симулациона анализа уштеде енергије након повећања притиска

марта 13, 2023

Увод

Машина за бризгање је важна производна опрема у индустрији пластике. Његова хидраулична снага и губитак енергије имају важан утицај на трошкове производње и оперативне трошкове система. Велика потрошња енергије машина за бризгање не само да ће довести до расипања ресурса електричне енергије, али и повећање трошкова производње машина за бризгање. [1] Кинески број производње машина за бризгање и годишња производња су међу првима у свету, а производи за бризгање чине око 30% од укупних пластичних производа, високи трошкови електричне енергије постали су један од важних фактора који ограничавају ефикасност производње у индустрији бризгања. У циљу побољшања тржишне конкурентности машина за бризгање, студенти машина за бризгање

Као одговор на национални позив за очување енергије и смањење емисија, производна предузећа су у континуитету спроводила енергетски штедљиву трансформацију постојећег система потрошње енергије машина за бризгање, побољшана енергетска ефикасност машина за бризгање, и смањени трошкови производње. [2] 。

Машина за бризгање према врсти извора напајања може се поделити на 3 категорије, потпуно хидраулички, потпуно електрични и електро-хидраулични хибрид. Цена потпуно електричне машине за бризгање је висока, а обим примене је ограничен, тренутна хидраулична машина за бризгање је и даље главни производ у индустрији. Општа хидраулична машина за бризгање усваја константну пумпу и систем контроле вентила вентила пропорционалног протока, излаз хидрауличке пумпе фиксни проток у целом процесу бризгања, када је ток системске потражње низак, брзина мотора је непромењена, вишак протока се прелива назад у резервоар, што резултира већим губитком енергије. [3] Хидраулички систем осетљив на оптерећење користи пумпу променљивог помераја као системски хидраулички притисак.

Вентил за контролу пропорционалног протока је постављен на променљивој пумпи, излазна снага је усклађена са променом оптерећења, губитак преливања и губитак система пригушењу су у великој мери смањени, а ефекат уштеде енергије је изузетан. Коришћење електричних сигнала за реализацију различитих компензација може побољшати перформансе контроле система, и погодан је за систем машина за бризгање са контролом протока, али му је потребан скуп сложенијих механизама за контролу променљивог помака, а промена померања је ограничена углом нагибне плоче, а опсег регулације брзине је ограничен. [4] У поређењу са традиционалном технологијом контроле јачине звука, хидрауличка технологија променљиве фреквенције усваја контролни облик фреквентног претварача + моторни + квантитативна пумпа, који има карактеристике широког распона брзина, ниска бука и висока ефикасност система. Са развојем технологије серво управљања, има бољу тачност контроле, брзина одзива и способност преоптерећења од технологије контроле фреквенције, и постао је главни хидраулички контролни систем машине за бризгање.

Пенг Ионгганг [10] Серво мотор директно покреће пумпу фиксне количине као погонски извор прецизне машине за бризгање, и предложена је стратегија контроле нејасне синовије да би се остварила тачна контрола притиска и брзине система у процесу бризгања., а уштеда енергије је добра. Лиу ет ал. [11-12] упоредио енергетску ефикасност пет врста електро-хидрауличних управљачких шема на машини за бризгање, а резултати су показали да су динамичке перформансе система добре, прецизност контроле је висока и ефекат уштеде енергије је најбољи. Ксиао Ванг и др [13] Симулациони модел ињекционог дела машине за бризгање велике брзине је успостављен од стране АМЕСим-а. Приказана је стратегија управљања и начин имплементације електрохидрауличког серво система положај-брзина. Реализована је двоваријабилна контрола положаја и брзине убризгавања. Ванг Јианваит [14] Симулирана је и анализирана потрошња енергије система стезања унутрашње циркулацијске машине за бризгање са две плоче.. Потрошња енергије система може се смањити смањењем компоненти контроле вентила, усвајање одговарајућег пречника хидрауличког цилиндра и додавање акумулатора. Сјонг Венан и други [15] Потрошња енергије машине за бризгање током стезања, отварање и избацивање анализирано је у три врсте хидрауличких система. Резултати показују да је потрошња енергије пумпе фиксне количине + систем пропорционалног притиска протока је висок, Ефекат уштеде енергије система пумпе са пропорционалном променљивом количином варира у зависности од технологије производа, и уштеда енергије пумпе са фиксном количином + систем серво мотора је добар. Гао Јунвеи [16] У циљу решавања проблема преливања у хидрауличном систему машине за бризгање, приказана је шема двоструке зупчасте пумпе коју покреће асинхрони мотор. Да би се задовољила тренутна потражња великог протока машине за бризгање, контрола протока притиска у затвореном кругу је усвојена како би се побољшала тачност контроле и ефекат уштеде енергије система, а традиционални хидраулички систем машине за бризгање је реформисан, који има добар ефекат уштеде енергије.

Хидраулични управљачки једносмерни вентил за дистрибуцију протока хидраулични мотор може постићи већи радни притисак, тако да машина за бризгање под високим притиском може бити [17]. на овом папиру, хидрауличне компоненте високог притиска се користе у хидрауличном систему машине за бризгање.

Радни притисак хидрауличног система машине за бризгање, како би се обезбедила излазна снага истих услова, смањити машину за бризгање у радном циклусу захтева протока система, уз смањење величине пречника хидрауличног цилиндра хидрауличког система, смањити губитак система пригушења и цевовод дуж програма губитка притиска. на овом папиру, хидраулична машина за бризгање са силом стезања од 1 200 кН се користи као објекат истраживања, а хидраулички систем машине за бризгање пластике моделује и симулира софтвер АМЕСим. Смањењем пречника цилиндра, пад притиска електромагнетно управљаног прикључка вентила, Потрошња енергије цевовода и система пре и после смањеног протока хидрауличног цилиндра и повећаног притиска упоређени су да би се проучавао ефекат уштеде енергије хидрауличког система машине за бризгање..

Због велике потражње за снагом машине за бризгање у стварном радном стању, Када је преливни притисак система низак, често је потребно унети велики проток. У хидрауличном систему великог протока, пад притиска отвора вентила и губитак притиска дуж путање цеви су велики, и пораст температуре система и бука су такође праћени проблемима, који узрокују губитак енергије система.

Хидраулички систем машине за бризгање се састоји од хидрауличне пумпе, електромагнетни регулациони вентил, хидраулични цилиндар и хидраулични мотор. Сада, већина хидрауличних компоненти је постигла висок притисак, али и за хидраулички систем машине за бризгање за побољшање радног притиска за стварање услова. Висок притисак може постићи високу густину снаге и високу излазну снагу хидрауличког система, што је у складу са захтевима хидрауличког система машине за бризгање.

Теоријска анализа губитка потрошње енергије хидрауличког система машине за бризгање

1 Хидраулични систем машине за бризгање хидрауличног система губитак протока од преливања Традиционални хидраулички систем машине за бризгање усваја фиксни излазни проток пумпе

Хидраулички систем је једноставан и поуздан, а излазни проток хидрауличне пумпе је константан током процеса бризгања. У фази ниског протока захтева система, уље тече назад у резервоар кроз прелив, а губитак протока преливањем је озбиљан. Сада, већина хидрауличних система машина за бризгање користи пропорционални варијабилни систем управљања пумпом или систем серво мотора, који може ефикасно подесити излазни проток хидрауличне пумпе током процеса бризгања и смањити губитак протока преко система. У радном циклусу машине за бризгање, висока потрошња енергије и кратко време рада, тако да серво контролни систем може да уштеди 30% ~ 60% потрошња енергије у поређењу са системом вентила за контролу пропорционалног протока. [2] .2 Хидраулички систем машине за бризгање вентила пригушне заклопке губитак притиска

Током процеса рада машине за бризгање, хидраулички извор пролази кроз електромагнетни контролни вентил, Да би се скратило време циклуса бризгања, брзина протока система је обично велика у цилиндру хидрауличног притиска, а излазни ток хидрауличне пумпе протиче кроз електромагнетни контролни вентил, који има одређени губитак притиска гаса. Електромагнетни регулациони вентил након отварања је сличан вентилу са отвором танког зида, тако да се пад притиска пригушне заклопке у отвору вентила може израчунати преко формуле протока и пада притиска у отвору, формула је

К1 = ЦдА рилоделта п ■ 2

Где: К1 је проток кроз отвор вентила; Цд је коефицијент протока отвора танких зидова. А је област отвора; Густина течности; Делта п је разлика притиска пре и после прикључка вентила, па је губитак енергије пригушивања

Кроз отвор за гас проток-притисак формуле, притисак гаса

Делта пада п је пропорционална протоку у отвору вентила К21, тако да је делта енергије пригушивања П директно пропорционална протоку К31. За смањење хидрауличног система машине за бризгање

Сваки електромагнетно управљани порт вентила гуши губитак енергије пада притиска, треба дати приоритет смањењу протока система. Да би се осигурало да излазна снага хидрауличког система машине за бризгање није промењена када се проток система смањи, потребно је повећати радни притисак хидрауличког система за одржавање нормалног рада актуатора.

У хидрауличном систему машине за бризгање, хидраулички извор је цевоводом повезан са електромагнетним смерним вентилом, а затим до хидрауличког актуатора цевоводом. изабрати

Већи пречник цеви може смањити просечну брзину, обезбедити стање ламинарног тока, смањити коефицијент отпора и смањити губитак притиска дуж цеви, али је тешко уредити цев. Ако је пречник цеви мали, просечна брзина цеви је велика, што ће лако довести до турбуленције у цеви и повећати губитак енергије дуж путање цеви. Формула за прорачун губитка притиска дуж цевовода је

Делтап цевовод = λ л × ρв2д2

Где је ламбда коефицијент отпора дуж путање; Л је дужина цеви; Д је пречник цеви; Густина хидрауличког уља; В је просечна брзина у цеви. Формула за израчунавање брзине струјања у цеви је

4К2 в = π д2

Формула Рејнолдсовог броја је

Ре = вд = 4К2π

Међу њима, упу је кинематичка вискозност уља; К2 је проток цеви. Коефицијент отпора λ је повезан са стањем протока у цеви и формула је

λ=

64 Ре

 -0.25 0.3164Ре

，Ре <2320 ，3000<Ре <10

 0.308 ，105<Р<108 ( 0. 842 – лгРе ) 2 е

Да би се смањио губитак хидрауличког цевовода на путу, потребно је обезбедити да стање протока у цеви буде ламинарно, па је коефицијент отпора дуж пута λ = 64 / Ре, и може се добити формула губитка притиска дуж трасе.

64л π в 2 128π К Д п цевовод = Ред × 2 = π д4

Под условом да се пречник цевовода не мења, губитак притиска дуж цевовода је пропорционалан протоку цевовода, а губитак енергије дуж пада притиска цевовода је пропорционалан квадрату протока у цевоводу.

3 3. 1

АМЕСим имитациони модел хидрауличког система машине за бризгање пластике

Параметри симулације хидрауличког система машине за бризгање

Према шематском дијаграму хидрауличког система машине за бризгање и параметрима повезаних хидрауличних компоненти, у циљу анализе потрошње енергије хидрауличког система машине за бризгање, Модел је поједностављен, а симулациони модел хидрауличког система машине за бризгање је изграђен као што је приказано на слици 2. Модел користи сигнал корака за симулацију серво мотора за постизање контроле променљиве брзине у различитим радним условима, тако да систем у основи не производи феномен преливања. Параметри анализе симулације АМЕСим модела постављени као што је приказано у табели 1. Према редоследу процеса убризгавања, електромагнетно управљани вентил је подешен као што је приказано у табели 2.

Истовремено, како би се симулирао ефекат пада притиска пригушивања отвора вентила, погледајте Хуаде ВЕ6 тип О троположајни четворосмерни електромагнетни смерни вентил, Због своје структуре отвора вентила, када је проток 60 Л / мин, отвор вентила П тече до отвора вентила А / Б пад притиска је 1,0 МПа, а пад притиска на прикључак Т је 0,8МПа. У циљу поједностављења симулационог модела, максимални проток троположајног четворосмерног електромагнетно управљаног вентила је подешен на 60 Л / мин, а пад притиска је 1 МПа.

Након подешавања параметара симулације хидрауличког система, постављена је крива кретања хидрауличког цилиндра.

Линија је приказана на слици 4, а покрет затварања матрице је завршен у 0 ~ 2 с, а затим се покретни цилиндар креће за 1 с уређајем за убризгавање, поравнава млазницу навојног цилиндра са млазницом за убризгавање и примењује одређену контактну силу млазнице. Ин 3 ~ 4 с, вијак, покрећу два цилиндра за убризгавање, убризгава растопљени материјал у калупну шупљину под веома високим притиском, и држи притисак да се охлади одређени временски период, како би се поједноставио процес симулације, изоставити фазу држања; тада мотор за претходно калупљење ради и притиска цилиндар за убризгавање назад да се припреми за следеће убризгавање; 9 ~ 10 с цилиндар померања унутрашњег седишта се увлачи; а затим увлачи цилиндар калупа да би завршио покрет отварања калупа. Под дејством цилиндра за избацивање, готов производ се избацује у калуп, онда се цилиндар увлачи, а затим се цилиндар увлачи, чиме се завршава циклус убризгавања.

Анализа потрошње енергије машине за бризгање

Сваки хидраулични актуатор у радној фази, потребан проток је другачији, величина оптерећења је другачија, мења се и притисак у систему, како би се избегло преливање система, па у раду степена актуатора, тако да хидраулички извор обезбеди свој потребан проток. Када се истражује утицај пада притиска хидрауличког система на потрошњу енергије, како би се елиминисао утицај регулације брзине пригушивања, како би се осигурало да су радни притисак и проток хидрауличког цилиндра релативно константни, постављен је у моделу масног блока хидрауличног цилиндра великог пригушења кретања, тако да хидраулични цилиндар радно стање одржава константну снагу.

У случају да систем не производи преливање, излазни проток и притисак пумпе за течни притисак у свакој фази кретања приказани су на слици 5. У стезању, фаза претходног обликовања и бризгања, улазни притисак и брзина протока хидрауличког система су велики, а кроз анализу губитка енергије хидрауличког система машине за бризгање, види се да у већем степену протока, губитак енергије пада притиска је велики. Истовремено, у симулационом тесту, дужина цилиндра за уље калупа је већа. , трчање дуго, па њен проток треба да буде велики, процес отварања и затварања калупа, О томе 30% укупног протока системског улаза, ако систем може да постигне појачање, смањити улазни проток цилиндра калупа, може ефикасно смањити потрошњу енергије пада притиска хидрауличког система, побољшати енергетску ефикасност хидрауличног система машине за бризгање.

Као што је приказано на слици 6, у целом циклусу убризгавања, степен стезања, фаза убризгавања и фаза претходног калупа имају велику потрошњу енергије. У циљу проучавања пада притиска електромагнетно управљаног вентила и губитка цевовода на путу у хидрауличном систему, као пример узимамо фазу отварања калупа затвореног хидрауличног цилиндра. Притисак у шупљини без шипке цилиндра, електромагнетно управљани притисак отвора вентила од В1, и притисак прикључка вентила П у В1 као и излазни притисак водова хидрауличне пумпе на слици 2 изабрани су као истраживачки чворови пада притиска у улазном одсеку уља стезног хидрауличног цилиндра. Притисак сваког чвора је приказан на слици 7. Кроз разлику притисака наведених чворова, пад притиска у отвору вентила је 0.456 МПа, и губитак притиска дуж 1 м цеви за уље је 0.067 МПа. Пад притиска симулираног прикључка вентила је близу стварног. Теоријска вредност пада притиска дуж цевовода је 0. 058 МПа, која је нешто већа од теоријске. Кроз горе наведено поређење се може добити, у систему проток већи степен, губитак притиска пригушне отвора вентила је већи од цевовода дуж губитка, у цевоводу дужина је дужа, уз губитак притиска не може се занемарити.

3 Симулациона анализа хидрауличког система машине за бризгање формула за повећање притиска пригушне заклопке кроз отвор вентила и пада притиска дуж цевовода

Може се видети да се пад притиска гаса и пад притиска дуж хидрауличног система може значајно смањити смањењем протока система. Да би се задовољила погонска сила оптерећења и радна брзина хидрауличног цилиндра, ефективна површина рада прскалице мора бити смањена и радни притисак се мора повећати када се проток система смањи.

Да би се проверила шема притиска и уштеде енергије хидрауличког система машине за бризгање, некадашњи пречник цилиндра је промењен са 70мм-35мм на 50мм-28мм, узимајући за пример стезни цилиндар. Ефективна површина хидрауличног цилиндра смањена је на половину првобитне површине рада прскалице. Након израчунавања протока калупа у половину првобитног протока, радни притисак удвостручен, тако да је притисак растерећења вентила повећан на 32МПа.

Фигура 8 приказује криву притиска и протока система пре и после промене пречника стезног хидрауличног цилиндра, Као што се види са слике, у фази затварања и отварања калупа, смањен је улазни проток система, док притисак у систему расте, и процес затварања калупа, проток система се смањује за половину, док притисак порасте на двоструко већи од првобитног, у складу са очекиваном вредношћу. Међутим, после појачања, фаза затварања калупа, радни притисак система је висок, и потребно је одређено време да се изгради притисак, али у основи не утиче на ефекат затварања калупа.

Фигура 9 приказује потрошњу енергије система пре и после повећања притиска стезног цилиндра. У фазама стезања и отварања, снага система је мања од оне пре повећања притиска, а смањење је око 0,7кВ, а снага се смањује за 7.5%. Фигура 10 приказује притисак сваког чвора у улазном делу за уље стезног цилиндра након повећања притиска, Са фигуре, пад притиска од хидрауличког извора до коморе хидрауличног цилиндра без шипке је око 0.138 МПа, који је о 70% мање од тога пре пораста притиска, а проток система се смањује за половину, па је губитак енергије при паду притиска само 15% од тога пре пораста притиска, а потрошња енергије система се смањује за 85%. Када се подигне радни притисак једног стезног цилиндра, потрошња енергије система може се уштедети 3.7%. Ако се радни притисак читавог цилиндра хидрауличког система може подићи, потрошња енергије пада притиска система ће се знатно смањити и побољшати енергетска ефикасност система.

Упоређивањем пада притиска пре и после појачања хидрауличног цилиндра, пречник хидрауличног цилиндра се смањује под условом да су реверзни вентил и цевовод непромењени. Истовремено, како би се осигурало да оптерећење и брзина трчања остану непромењени, притисак у систему ће порасти, а потребна брзина протока система биће смањена, чиме се смањује пад притиска између хидрауличне пумпе и хидрауличног актуатора, смањење губитка енергије при паду притиска система, и смањење пораста температуре уља у систему и буке.

4 Закључак

1) Улазни ток хидрауличког система машине за бризгање се мења у циклусу

Велики, употреба технологије серво контроле може решити феномен преливања система, Међутим, систем има велики број усмерених вентила и дугачак цевовод, а радни притисак система је низак. У фази велике снаге, систем има велику потражњу за улазним протоком, и долази до губитка притиска дуж отвора вентила и цевовода, што доводи до смањења енергетске ефикасности система, бука и висока температура.

2) кроз формулу пада притиска у отвору и цевовод дуж формуле губитка притиска, губитак енергије пада притиска на отвору вентила је пропорционалан протоку кроз 3. квадрат, цевовод дуж пада притиска губитак енергије је пропорционалан протоку кроз квадрат, и кроз симулациони тест да се провери корелација.

3) У циљу побољшања енергетске ефикасности хидрауличког система машине за бризгање, улазни проток система се може смањити повећањем радног притиска хидрауличног актуатора, а пад притиска дуж отвора вентила и цевовода може се смањити.

Ако имате питања о индустрији пластике,плз слободно питајте ФЛИСЕ тим,пружићемо вам најбољу услугу！ Можемо вам и доставити добра, али јефтина машина за бризгање! Или нас контактирајте на Фејсбук.