大型注塑机伺服驱动液压系统的优势分析

发表于:2014-09-30 来源:王塑
关键词: 注塑机

  在注塑机发展的过程中一直不断寻求改进方法以优化其性能,而能源的使用效率仍然被视作其优化性能的主要领域。对于中小注塑件而言,许多注塑成型机改成了全电动注塑成型机,它能将其效率的显著改进和整体节能都记录在案。

  然而,使用大吨位液压机成型大型注塑件的注塑机面临一个严重的问题,它们必须寻找符合成本效益的方式以便节约能源。根据驱动概念,液压机平均消耗机器总能量的60%左右

  给出了液压注塑机由液压驱动消耗的最大的能源份额

  给出了液压注塑机由液压驱动消耗的最大的能源份额。这就是伺服驱动液压机能产生成本效益的不同之处

  最近在这方面显示的一项大有前途的进展是使用速度可控的伺服驱动器代替传统的定速三相电机驱动液压泵。传统的定速驱动泵无论机轴是否需要都不间断的提供液压油。任何过量的液压油都会通过安全阀溢流出来,而液压油摩擦产生的热量不仅会缩短其寿命,而且还会通过冷却系统消耗额外能量。在夹持或冷却时这种溢流出的不需要的油量是最大的浪费。然而,伺服驱动器可以根据系统对液压油的需求改变泵速,甚至可以使其完全停止。在较长的运行周期中,大型注塑机成型中遇到大型注塑件时,夹持关闭,螺杆也停止转动,这时可以减速或停止液压泵。与定速液压泵不同,伺服驱动型液压泵可以在注塑成型的停顿过程中使泵降低转速甚至完全停止。

  与传统的驱动器相比,伺服驱动液压泵显示了其显著的能源节省特点,高达35%。此外,伺服驱动器有助于延长液压机的使用寿命,因为它发热少,并且因为较低的马达转速所以可以降低整体设备的噪音水平。

  1 实验验证

  在最近的一次实验中,WittmannBattenfeld通过以下三种机器做了经济性能的比较实验以研究其能源成本的差异:

  (1)使用传统液压定速马达驱动的BoschRexrothDFEE变量泵的240tWittmannBattenfeldHM液压机;

  (2)使用伺服驱动调速马达驱动的变量液压泵的240tWittmannBattenfeldHM伺服能源液压机;

  (3)使用240tWittmannBattenfeldEcopower全电动机。

  在这个实验中,对每台机器操作运行相同的部分:重106g;相同的运转周期:运行20s。计算机器的基准数据,结果如图2所示。表1显示了其经济性的比较。

  使用3款240t注塑成型机的同一模型和20s的运转周期进行试验,显示的能源节省比例(kWh/kg)。右侧为全电动注塑成型机,中间为伺服驱动液压机,左侧为传统的定速液压机。

  很明显,全电动机将传递最佳的整体能源效率,但同样的,在使用液压机的情况下,该模型使用伺服驱动液压泵比传统的驱动器将更有助于注塑成型且节省能源。

  2 长周期成型时间

  在大吨位注塑成型机上生产大型注塑件通常要用长操作周期,而且在这些实例中使用伺服驱动液压泵带来的好处是显而易见的。用于整机节能比较的同样的240t注塑成型机,可以确定的是周期时间越长,越节能。

  如图3所示,在15s的运转周期内,伺服驱动液压机耗能0.39kW·h,然而使用传统的电机驱动泵驱动耗能0.58kW·h,增加近49%。当在25s的运转周期内计算时,伺服驱动液压机耗能0.47kW·h,然而使用传统的电机驱动泵驱动耗能0.72kW·h,增加了53%。且伴随着更长的操作周期其节能空间就越大。

  值得注意的是,这个实验是用240t注塑成型机进行的,主要的电动机可以包括在内。然而,大吨位注塑成型机在能源的利用中会有更大的差异。WittmannBattenfeld已经采用新伺

  服驱动泵作为大型机器(400~1600t)大功率生产线上的一个选择。

  3 如何操作

  传统的液压泵由带有电动调节装置的定速三相电机、变容泵(型号BoschRexrothDFEE)构成,适用于模块化、有平行功能的三级概念(见图4)。这一概念,可以明显减少周期时间。

  轴向活塞泵。在此系统中,液压油的输送通过电机速度和液压泵的旋转角度给予确定。通过这种方式,液压泵的效率程度和电机转速之间的最优关系可以计算出来以便实现机器的自动控制系统对每个操作点的操作及自动调节。

  根据用户的需求,WittmannBattenfeld提供三种不同的伺服驱动泵系统:

  (1)S1伺服驱动包:调速伺服电机液压泵;

  (2)S2伺服驱动包:S1,外加一个额外的伺服驱动的电泵以用于抽芯或平行顶出;

  (3)S3伺服驱动包:S2,外加液压蓄能器以便快速注塑。

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