注塑機(jī)液壓系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展原則

注塑機(jī)液壓系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展原則

0注塑機(jī)液壓系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的科學(xué)發(fā)展原則的自主創(chuàng)新該設(shè)備液壓庫的科學(xué)開發(fā)原則是實(shí)現(xiàn)模型“中國(guó)創(chuàng)造”和“中國(guó)智慧”的可持續(xù)發(fā)展的中心原則。國(guó)內(nèi)注塑機(jī)產(chǎn)量雖占世界第一,但一直處在價(jià)值鏈的低端,其中液壓系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的科技含量低是主要原因之一,例如有的歐洲貿(mào)易商僅購中國(guó)注塑機(jī)的機(jī)械部分,配以自己的液壓系統(tǒng),由低端機(jī)變?yōu)楦叨藱C(jī)。液壓元件的國(guó)際化為注塑機(jī)液壓系統(tǒng)的科學(xué)發(fā)展提供了基礎(chǔ),如何科學(xué)地加以組合應(yīng)用達(dá)到注塑機(jī)液壓系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展,首先必須理解和確立液壓系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的科學(xué)發(fā)展原則,才能達(dá)到事半功倍的成效本文從可持續(xù)發(fā)展角度首次創(chuàng)新提出注塑機(jī)液壓系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的科學(xué)發(fā)展原則理論及內(nèi)涵的環(huán)保準(zhǔn)則和先進(jìn)準(zhǔn)則,并從技術(shù)角度論證了兩者之間的辨證關(guān)系;結(jié)合實(shí)例研究了注塑機(jī)液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)的科學(xué)發(fā)展原則并提出了重點(diǎn)研發(fā)方向;分析了液壓系統(tǒng)常見的應(yīng)用技術(shù)的設(shè)計(jì)缺陷并提出了具體改進(jìn)的技術(shù)措施;介紹了SZ-800注塑機(jī)和KH-40000托盤注塑機(jī)的液壓系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的科學(xué)發(fā)展原則的自主創(chuàng)新的成果;指出注塑機(jī)液壓系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的科學(xué)發(fā)展原則是環(huán)保準(zhǔn)則統(tǒng)率先進(jìn)準(zhǔn)則、先進(jìn)準(zhǔn)則服務(wù)于環(huán)保準(zhǔn)則,實(shí)現(xiàn)注塑工程的可持續(xù)發(fā)展。1傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)注塑機(jī)液壓系統(tǒng)包含泵源動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和傳動(dòng)(包括執(zhí)行機(jī)構(gòu))系統(tǒng)兩大部分,兩者的功能既有所區(qū)別又互相聯(lián)系,應(yīng)用技術(shù)的科學(xué)發(fā)展原則的側(cè)重點(diǎn)各有特點(diǎn)。1.1注塑機(jī)液壓系統(tǒng)環(huán)境原則的環(huán)保準(zhǔn)則注塑機(jī)液壓系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的科學(xué)發(fā)展原則包涵環(huán)保準(zhǔn)則和先進(jìn)準(zhǔn)則,并把環(huán)保準(zhǔn)則置于優(yōu)先考慮的地位,環(huán)保準(zhǔn)則統(tǒng)率先進(jìn)準(zhǔn)則,先進(jìn)準(zhǔn)則實(shí)現(xiàn)環(huán)保準(zhǔn)則的持續(xù)性,實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)與人、環(huán)境的和諧共存的持續(xù)關(guān)系,推動(dòng)注塑工程和諧發(fā)展。注塑機(jī)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展原則突出生命周期屬性,以現(xiàn)代能源技術(shù)、材料技術(shù)、生物技術(shù)、污染治理技術(shù)、資源回收技術(shù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)、清潔生產(chǎn)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)等貫徹于生命周期全過程。1)環(huán)保準(zhǔn)則塑料制品加工已列入環(huán)境保護(hù)部、發(fā)展改革委、財(cái)政部三部委2012年12月發(fā)布的《重點(diǎn)區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》中的PM2.5的重點(diǎn)監(jiān)測(cè)對(duì)象,說明治理塑料加工產(chǎn)生的環(huán)境污染越來越得到重視。注塑機(jī)液壓系統(tǒng)極易產(chǎn)生噪聲、振動(dòng)、廢油、廢水、電磁波輻射、粉塵等直接和間接的環(huán)境污染。注塑機(jī)液壓系統(tǒng)的環(huán)保準(zhǔn)則是堅(jiān)持預(yù)先采取防范措施,防止環(huán)境問題及環(huán)境損害的發(fā)生,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境效益的統(tǒng)一。環(huán)保準(zhǔn)則主要屬性:清靜屬性;清潔屬性。環(huán)保準(zhǔn)則個(gè)性化。注塑潔凈醫(yī)療塑料注塑制品的液壓系統(tǒng)的環(huán)保準(zhǔn)則必須達(dá)到美國(guó)US聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)209E和國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)ENISO14644-1的要求,符合GMP認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求。食品、飲料塑料注塑制品的液壓系統(tǒng)的環(huán)境原則應(yīng)符合《食品用包裝、容器、工具等制品生產(chǎn)許可通則》、《食品用塑料包裝、容器、工具等制品生產(chǎn)許可審查細(xì)則》及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)等的具體要求。環(huán)保準(zhǔn)則不但貫穿液壓系統(tǒng)壽命周期全過程,而且必須解決在制造、廢棄/回收再生過程中對(duì)環(huán)境損害的要素。(1)清靜屬性,注塑機(jī)液壓系統(tǒng)的泵源的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)噪聲及高壓大流量的運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲是其固有的特性,而且往往是集群式生產(chǎn),所以降低液壓系統(tǒng)噪聲在環(huán)境允許的承受范圍之內(nèi),實(shí)現(xiàn)清靜化生產(chǎn),是環(huán)保準(zhǔn)則的首要。大功率液壓系統(tǒng)的噪聲已成為注塑機(jī)發(fā)展的屏障之一,降低噪聲尤為重要。清靜屬性理念。傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)的清靜度僅停留在控制液壓系統(tǒng)的運(yùn)行噪聲達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),而且檢測(cè)采用六點(diǎn)平均值。環(huán)保準(zhǔn)則的清靜屬性更注重運(yùn)行噪聲對(duì)人文環(huán)境的影響,更重視沖擊噪聲及噪聲極大值的治理,所以噪聲的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格,控制技術(shù)科技含量更高。傳統(tǒng)噪聲治理關(guān)注高頻噪聲,忽視低頻噪聲。低頻噪聲對(duì)人體健康的損害比高頻噪聲更為嚴(yán)重,而且不易感測(cè)。低頻噪聲不影響噪聲指標(biāo),所以長(zhǎng)期來得不到關(guān)注。應(yīng)用蓄能器降低液壓噪聲:消除脈動(dòng)、吸收液壓沖擊;應(yīng)用蓄能器存儲(chǔ)能量,釋放能量,實(shí)現(xiàn)液壓能量回收再生,減少噪聲能量源;應(yīng)用蓄能器作為輔佐動(dòng)力源,降低系統(tǒng)裝載功率。(2)清潔屬性,注塑機(jī)液壓系統(tǒng)液壓管路較為復(fù)雜、接頭較多、液壓件集成度較高、執(zhí)行機(jī)構(gòu)高壓大流量運(yùn)行、集成塊故障率較高,這些因素造成液壓系統(tǒng)生命周期內(nèi)極易滲、漏,造成污染環(huán)境,實(shí)現(xiàn)清潔化運(yùn)行是環(huán)保準(zhǔn)則的主要內(nèi)涵。清潔屬性理念。傳統(tǒng)的清潔度僅停留在控制液壓油的污染度以提高液壓系統(tǒng)的運(yùn)行可靠度,環(huán)境準(zhǔn)則的清潔屬性更注重液壓污染對(duì)人文環(huán)境和自然環(huán)境的影響度。傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)主要致力于控制液壓油的潔凈度,而對(duì)液壓系統(tǒng)在制造、裝配、運(yùn)行、維修引起的環(huán)境污染控制往往不夠重視。微觀污染治理是清潔屬性不同于傳統(tǒng)污染治理的新特點(diǎn)。微觀污染惡化PM2.5的環(huán)境。微觀污染是影響人體健康和高端制品質(zhì)量的主要因素。2)先進(jìn)準(zhǔn)則先進(jìn)準(zhǔn)則服務(wù)于環(huán)保準(zhǔn)則和拓展注塑工程的可持續(xù)發(fā)展。環(huán)保準(zhǔn)則的水準(zhǔn)取決于先進(jìn)準(zhǔn)則的服務(wù)水準(zhǔn)先進(jìn)準(zhǔn)則就是前瞻性把握住注塑機(jī)液壓系統(tǒng)的科學(xué)發(fā)展趨勢(shì)并積極運(yùn)用液壓新技術(shù)于實(shí)際,實(shí)現(xiàn)注塑機(jī)液壓系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展?，F(xiàn)代的創(chuàng)新創(chuàng)造的注塑工程,依附液壓系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展才能實(shí)現(xiàn),例如多種形式的注射-壓縮工程、高速注塑工程、多組分注塑工程、模內(nèi)組裝注塑工程等等,液壓系統(tǒng)根據(jù)注塑工程的“現(xiàn)實(shí)需求”“潛在需求”,運(yùn)用現(xiàn)代先進(jìn)液壓元件及控制技術(shù),開發(fā)提高環(huán)保水準(zhǔn)的高性能的液壓系統(tǒng)滿足注塑工程的可持續(xù)發(fā)展。先進(jìn)準(zhǔn)則服務(wù)于環(huán)保準(zhǔn)則的主要特點(diǎn)是生命周期性,即從方案設(shè)計(jì)、元件選用、零件制造、安裝、調(diào)試、維修服務(wù),直至廢棄物的回收利用及再制造等各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)環(huán)境準(zhǔn)則的要求,每一個(gè)技術(shù)方案的確定都應(yīng)該以生命周期評(píng)估的結(jié)果為基礎(chǔ),制定出當(dāng)前采取的方案和未來改進(jìn)的方向,從“治本”上予以解決影響環(huán)境原則的要素,而不是傳統(tǒng)的等液壓系統(tǒng)運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)影響環(huán)境因數(shù)后予以解決的“治標(biāo)”方法。先進(jìn)準(zhǔn)則屬性主要內(nèi)涵:能量匹配屬性;資源屬性;節(jié)能降耗屬性;服務(wù)型創(chuàng)新創(chuàng)造屬性;成本屬性。(1)能量匹配屬性,噪聲源于振動(dòng),振動(dòng)的研究與預(yù)防。液壓傳動(dòng)噪聲能量來源于液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供的能量大于執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)所需的能量,溢出的能量轉(zhuǎn)變?yōu)檎駝?dòng)能量,激發(fā)噪聲。降低液壓傳動(dòng)噪聲的治本方案是實(shí)現(xiàn)液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供的能量匹配于執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)所需的能量,液壓系統(tǒng)的能耗也達(dá)到最佳狀態(tài)。在確定動(dòng)力部分的參數(shù)時(shí),做到與工作機(jī)械的負(fù)荷狀態(tài)相匹配,并與原動(dòng)機(jī)的高效工作區(qū)相協(xié)調(diào),不僅實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)最優(yōu)匹配,同時(shí)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)最優(yōu)匹配。(2)資源屬性,資源屬性不僅在設(shè)計(jì)中預(yù)測(cè)資源的有效利用,并且充分考慮在銷售、使用和廢棄/回收再生過程中物資的回收的可能性、回收價(jià)值的大小、回收處理方法、回收處理工藝性等一系列技術(shù),最終達(dá)到能源的最大利用,對(duì)環(huán)境的最大貢獻(xiàn)。盡力提高液壓能效,實(shí)現(xiàn)無冷卻水液壓系統(tǒng),杜絕水污染產(chǎn)生源,同時(shí)達(dá)到節(jié)約水資源。提高系統(tǒng)清潔度,科學(xué)恒定液壓油工作溫度,延長(zhǎng)液壓油壽命指數(shù),節(jié)約油資源;提高液壓油再生回用指數(shù),提高資源利用率,堵住液壓油污染源頭。緊湊化設(shè)計(jì)降低資源消耗。革新元件、接頭、結(jié)構(gòu)的連接型式,液壓元件集成模塊緊湊化,液壓閥插裝閥化,積極應(yīng)用“小而精”的液壓元件進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì),提高系統(tǒng)性能和環(huán)境準(zhǔn)則的水準(zhǔn)。實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)能滿足當(dāng)前和將來相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)的市場(chǎng)需求,最大限度地減少產(chǎn)品過時(shí),延長(zhǎng)產(chǎn)品的“使用”周期,降低了社會(huì)物質(zhì)資源的消耗及制造能源消耗。(3)節(jié)能降耗屬性節(jié)能降耗必須解決下面幾個(gè)問題:減少元件和系統(tǒng)的內(nèi)部壓力損失,以減少功率損失;減少或消除系統(tǒng)的節(jié)流損失,盡量減少系統(tǒng)的溢流量;采用靜壓技術(shù)和新型密封材料,減少摩擦損失;采用二次調(diào)節(jié)系統(tǒng),提高能效;使用原材料的能耗、制造過程的能耗、成型加工的能耗、回收處理的能耗、物流的能耗以及能耗對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響等。(4)服務(wù)型創(chuàng)新創(chuàng)造屬性,液壓系統(tǒng)是注塑工程全套方案的組成部分。液壓系統(tǒng)的科學(xué)發(fā)展原則的服務(wù)型創(chuàng)新創(chuàng)造準(zhǔn)則不同于傳統(tǒng)的服務(wù)型創(chuàng)新創(chuàng)造,不但服務(wù)于注塑成型工藝的創(chuàng)新創(chuàng)造,更強(qiáng)調(diào)液壓系統(tǒng)服務(wù)于環(huán)境原則,即液壓系統(tǒng)的創(chuàng)新創(chuàng)造的生命周期方案始終貫穿環(huán)保準(zhǔn)則。(5)成本屬性,科學(xué)發(fā)展原則的成本屬性與傳統(tǒng)的成本理念有很大的不同,不僅要考慮設(shè)計(jì)、制造和銷售成本的核算,還有考慮包括使用和廢棄/回收再生過程中用戶和社會(huì)所承擔(dān)的成本、污染物的替代、產(chǎn)品拆卸環(huán)境成本等。成本屬性以用戶的成本效益為優(yōu)先原則,通過科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新,使得用戶以最小的單位成本生產(chǎn)出最高質(zhì)量的綠色制品,實(shí)現(xiàn)綠色經(jīng)濟(jì)效益的最大化和科學(xué)化。1.2制造過程的環(huán)境問題并行工程設(shè)計(jì)是液壓系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的科學(xué)發(fā)展原則的設(shè)計(jì)模式。長(zhǎng)期以來的傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式是按照創(chuàng)意來源-方案遴選-概念與產(chǎn)品測(cè)試-試產(chǎn)-正式投放市場(chǎng)的各個(gè)階段呈順序或串行方式進(jìn)行,這種設(shè)計(jì)模式的缺陷是設(shè)計(jì)階段無法預(yù)見后續(xù)制造及使用過程中可能出現(xiàn)的問題,特別是環(huán)境問題。并行工程設(shè)計(jì)是對(duì)系統(tǒng)及其相關(guān)過程(包括制造過程和支持過程)進(jìn)行并行、相互滲透、一體化設(shè)計(jì)的模式。并行工程的設(shè)計(jì)模式下設(shè)計(jì)人員從一開始就考慮到產(chǎn)品全生命周期(從概念形成到產(chǎn)品報(bào)廢)內(nèi)各階段的因素(如功能、制造裝配、質(zhì)量、成本、能耗、環(huán)保等),并強(qiáng)調(diào)各部門的協(xié)同工作,綜合考慮各相關(guān)因素的影響,使后續(xù)環(huán)節(jié)中可能出現(xiàn)的問題在設(shè)計(jì)的早期階段就被發(fā)現(xiàn),以避免或減少那些導(dǎo)致方案運(yùn)行到后期不得不返工的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。運(yùn)用并行工程設(shè)計(jì)不僅能縮短研發(fā)周期、減少研發(fā)及制造費(fèi)用,還能充分考慮產(chǎn)品全生命周期內(nèi)的各項(xiàng)因素,從而提高產(chǎn)品的科學(xué)發(fā)展原則的質(zhì)量,更好地滿足顧客需求,增強(qiáng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力。1.3設(shè)計(jì)結(jié)果的確定液壓系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的科學(xué)發(fā)展原則的評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)盡可能地覆蓋產(chǎn)品全生命周期內(nèi)的不同階段以及不同角度的各種要求;確定各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)在體系內(nèi)能體現(xiàn)出整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)劣的權(quán)重系數(shù);評(píng)價(jià)結(jié)果必須明確,易于判斷設(shè)計(jì)方案或產(chǎn)品的優(yōu)劣,為改進(jìn)設(shè)計(jì)和方案決策提供指導(dǎo)信息。目前,還沒有觸及液壓系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的科學(xué)發(fā)展原則的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的研究,所以現(xiàn)在對(duì)一個(gè)注塑機(jī)液壓系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的設(shè)計(jì)很難做出一個(gè)權(quán)威性的評(píng)價(jià)。2注塑機(jī)液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和功率協(xié)調(diào)系統(tǒng)提高能效是液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的科學(xué)發(fā)展原則,由定量系統(tǒng)走向變量系統(tǒng)的節(jié)能降耗的應(yīng)用技術(shù)的科學(xué)發(fā)展原則方向。傳統(tǒng)的注塑機(jī)的液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為定量系統(tǒng),注塑工藝又為多變量運(yùn)行過程,所以定量系統(tǒng)不可避免存在能效低、噪聲高的環(huán)保準(zhǔn)則的缺陷。開發(fā)了多種型式的變量的液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),如壓力補(bǔ)償控制、負(fù)載感應(yīng)控制、功率協(xié)調(diào)系統(tǒng)等,實(shí)現(xiàn)液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供的能量匹配于執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)所需的能量。提高能效實(shí)現(xiàn)噪聲“治本”。液壓系統(tǒng)是注塑機(jī)運(yùn)行的主要噪聲源。噪聲來源于液壓系統(tǒng)的能量損耗,所以降低噪聲的技術(shù)核心是泵源輸出的液壓動(dòng)力自適應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的消耗動(dòng)力,提高系統(tǒng)的能效,達(dá)到無多余能量供給噪聲發(fā)生源,即實(shí)現(xiàn)噪聲“治本”。本節(jié)主要研究幾種變量的液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的科學(xué)發(fā)展原則,并指出應(yīng)用技術(shù)科學(xué)發(fā)展原則重點(diǎn)研發(fā)方向。2.1dfev比例泵液壓控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)三相異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)V4比例泵動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是一種性能優(yōu)異的節(jié)能降耗液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),與PC可編程序控制器或工控機(jī)電腦結(jié)合,使整個(gè)注塑機(jī)由一個(gè)“智能塊”控制,簡(jiǎn)化集成,高效節(jié)能。由于采用了高速電子控制電路對(duì)各反饋進(jìn)行高速處理和采用帶有位置傳感器的超高響應(yīng)伺服比例閥作先導(dǎo)控制,其響應(yīng)速度顯著加快。滯環(huán)≤0.2%,重復(fù)精度≤0.2%。閉環(huán)的控制過程使負(fù)載波動(dòng)、油污、油溫等變化因素的影響得到在線校正,表現(xiàn)出很好的重復(fù)精度,從而制品的尺寸精度或重量的重復(fù)偏差及不良率得到有效控制。全閉環(huán)比例變量柱塞泵位置反饋先導(dǎo)閥是帶有位置傳感器的超高響應(yīng)伺服比例閥,按照修正補(bǔ)償信號(hào)指令對(duì)控制油泵斜盤位置的油缸進(jìn)行流量輸出,位置傳感器時(shí)刻在線檢測(cè)反饋決定流量的閥開口大小位置,并將實(shí)際位置與指令信號(hào)位置進(jìn)行比較,使泵輸出的流量與壓力值得到在線校正,保證按設(shè)定值準(zhǔn)確進(jìn)行壓力和流量輸出。在流量控制階段,控制系統(tǒng)使泵輸出壓力與負(fù)載相協(xié)調(diào)的最佳匹配狀態(tài);在壓力控制階段,控制系統(tǒng)使泵的輸出流量趨近于零,僅消耗極小的功率,使系統(tǒng)的效率達(dá)到最高。在空載下系統(tǒng)能保證泵的斜盤處于零傾角附近工作,使空載功率消耗最小;在有負(fù)載時(shí),此泵有負(fù)載傳感泵的變量特性,壓力、流量?jī)烧咄瑫r(shí)適應(yīng)實(shí)際功率的適應(yīng)控制,最大限度地提高匹配效果,無節(jié)流和溢流損失。泵的輸出壓力比負(fù)載壓力僅高出一個(gè)比例節(jié)流閥的進(jìn)出壓差的最佳匹配狀態(tài)。在保壓階段,當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到先導(dǎo)式比例溢流閥設(shè)定的最高工作壓力時(shí),恒壓閥使泵的排量迅速減少到除滿足泵內(nèi)部的泄漏外,輸出流量接近于零,變成高壓小流量的工況。系統(tǒng)不需要液壓冷卻系統(tǒng)。節(jié)電量可達(dá)40%~70%博世力士樂公司把本公司的動(dòng)態(tài)性能和精度都得到認(rèn)可的DFEV4泵和伺服電機(jī)組合成變轉(zhuǎn)速的DFEn復(fù)合泵控系統(tǒng),彌補(bǔ)了普通異步電機(jī)和變頻器響應(yīng)慢的缺點(diǎn),解決了交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)定量泵系統(tǒng)因保壓時(shí)間長(zhǎng)電流大易引起電機(jī)本身過度發(fā)熱而退磁的缺點(diǎn)保證了系統(tǒng)高響應(yīng)的特性及伺服電機(jī)的使用壽命。應(yīng)用技術(shù)科學(xué)發(fā)展原則重點(diǎn)研發(fā)方向:V4比例泵的輸出功率與成型所需功率相匹配,系統(tǒng)無能量損耗,所以沒有轉(zhuǎn)變?yōu)樵肼暤哪芰?。輔以蓄能器吸收柱塞泵脈動(dòng)充擊,降低泵運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲。電機(jī)仍為普通三相異步電機(jī),成為泵源的噪聲源。V4比例泵的核心制造技術(shù)掌握在國(guó)外廠商手中雖然國(guó)內(nèi)V4比例泵于20世紀(jì)80年代開始研發(fā),但未成正果。V4比例泵進(jìn)口價(jià)位高。這些因素造成V4比例泵節(jié)能降耗液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不能在國(guó)內(nèi)注塑機(jī)上得到推廣應(yīng)用。2.2穩(wěn)定和豐富泵內(nèi)節(jié)能手段電液比例恒壓變量柱塞泵把恒壓變量柱塞泵和比例控制有機(jī)地結(jié)合在一起,應(yīng)用最新電子技術(shù)、傳感技術(shù)來控制泵的輸出流量和系統(tǒng)壓力。日本油研公司A系列電液比例恒壓變量柱塞泵,最高使用壓力28MPa最低調(diào)節(jié)壓力為0.7MPa,最大排量達(dá)0.145L/r,流量調(diào)節(jié)所需最低壓力為2MPa,流量控制滯環(huán)小于1%,重復(fù)精度誤差小于1,壓力控制滯環(huán)小于1%,重復(fù)精度誤差小于1。電渡比例恒壓泵作為液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源,既可連續(xù)地調(diào)節(jié)進(jìn)入各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的流量,又可使泵的輸出壓力跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)在不同工況時(shí)的壓力,壓力、流量?jī)烧咄瑫r(shí)適應(yīng)實(shí)際功率的適應(yīng)控制,最大限度地提高匹配效果,無節(jié)流和溢流損失,是理想高效的節(jié)能元件比V4泵(有少量節(jié)流損失)還要節(jié)能。螺桿上安裝位置傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器,反饋信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換后與設(shè)定值比較。將差值送到放大器,調(diào)節(jié)恒壓變量泵流量輸入信號(hào),實(shí)現(xiàn)精密地控制螺桿的運(yùn)動(dòng)速度。應(yīng)用技術(shù)科學(xué)發(fā)展原則重點(diǎn)研發(fā)方向:系統(tǒng)無節(jié)流損失,有利于進(jìn)一步降低系統(tǒng)傳動(dòng)噪聲,輔以蓄能器吸收柱塞泵脈動(dòng)沖擊,降低泵運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲。電機(jī)仍為普通三相異步電機(jī),成為泵源的噪聲源。變頻器驅(qū)動(dòng)普通三相異步電機(jī),電機(jī)帶動(dòng)定量泵,通過調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來改變泵輸出的流量,從而基本達(dá)到無溢流損耗的目的,能效最高可提高50%。液壓系統(tǒng)中不設(shè)流量比例閥,壓力比例閥仍不可少。液壓定量泵為適應(yīng)轉(zhuǎn)速變化的運(yùn)轉(zhuǎn)特點(diǎn),應(yīng)選用齒輪泵、螺桿泵。變頻調(diào)速液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能耗缺陷是,定量泵的低速運(yùn)行受到其結(jié)構(gòu)及機(jī)構(gòu)的特點(diǎn),低速受到限制,一般400r/min為最低轉(zhuǎn)速,低于此轉(zhuǎn)速,其使用壽命便為大幅降低,所以在基本上不需液流量的保壓、冷卻的注塑工序,仍有液流損失,液流經(jīng)過溢流閥有需要約0.5MPa的壓力,所以能耗不能達(dá)到理想水平。在不需要保壓、冷卻的制品注塑工藝中,其能耗性能十分理想。應(yīng)用技術(shù)科學(xué)發(fā)展原則重點(diǎn)研發(fā)方向:應(yīng)用技術(shù)泵源系統(tǒng)采用低噪聲的葉片泵。大功率三相異步電動(dòng)機(jī)建議為6極電機(jī),以降低運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲。變頻調(diào)速一般運(yùn)用于塑制品企業(yè)已有設(shè)備的技術(shù)改造,可獲得顯著的節(jié)能降耗的效果。2.4交流伺服電機(jī)與液壓泵的連軸節(jié)設(shè)置及使用壽命周期交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓定量泵的液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)就是通過伺服交流電機(jī)變頻調(diào)速,達(dá)到液壓定量泵的流量匹配于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作流量、通過系統(tǒng)的液壓力的閉環(huán)控制自適應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)壓力,交流伺服電機(jī)的功率因數(shù)接近1,所以其節(jié)能降耗的性能優(yōu)于三相異步電機(jī)變頻調(diào)速的液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。由于液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中定量泵的使用,所以存在與三相異步電機(jī)變頻調(diào)速的液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)同樣的能耗缺陷。交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓定量泵動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中,對(duì)于插裝閥較多的系統(tǒng),為避免動(dòng)作紊亂或保壓不良等現(xiàn)象的發(fā)生,系統(tǒng)中應(yīng)單獨(dú)設(shè)置提供穩(wěn)定控制壓力的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)泵源,以確?？刂瓶趬毫Φ南鄬?duì)穩(wěn)定?；芈分袑?duì)控制油進(jìn)行先期過濾,以確保控制油路的可靠性。應(yīng)用技術(shù)科學(xué)發(fā)展原則重點(diǎn)研發(fā)方向:國(guó)內(nèi)的交流伺服電機(jī)與液壓泵的聯(lián)接結(jié)構(gòu)型式?jīng)Q定其使用壽命周期的關(guān)鍵。日本油研公司也推出了交流伺服電機(jī)和油泵連為一體的剛性系統(tǒng),以提高使用壽命周期。國(guó)內(nèi)采用1500r/min以下的彈性聯(lián)軸節(jié),而交流伺服電機(jī)1800r/min以上才能體現(xiàn)出其高速運(yùn)行達(dá)到降低油泵排量規(guī)格的資源特性。彈性聯(lián)軸節(jié)的啟動(dòng)、制動(dòng)的沖擊及在高速運(yùn)行下的脈動(dòng)對(duì)交流伺服電機(jī)的使用壽命周期產(chǎn)生極大的影響,事實(shí)證明,交流伺服電機(jī)與液壓泵之間的彈性聯(lián)軸節(jié)型式,交流伺服電機(jī)的使用壽命約為2年。作者采用剛性聯(lián)軸節(jié)作為伺服電機(jī)與液壓定量泵之間的聯(lián)接型式已可靠運(yùn)轉(zhuǎn)6年。在液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中增加用于保壓的極小排量的柱塞泵,實(shí)現(xiàn)在保壓階段的壓力得到穩(wěn)定輸出,而輸出流量接近于零。這樣在保壓階段,系統(tǒng)不需其他液壓泵運(yùn)行,降低了能耗。與主動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓定量泵系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)性能上互補(bǔ)。2.5交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)雙氣量變量柱塞泵系統(tǒng)交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)雙排量變量柱塞泵的特性可用來降低對(duì)伺服電機(jī)的扭矩負(fù)載,保壓及高壓合模所需的流量低但壓力高,可將變量泵轉(zhuǎn)為小排量,降低在低速時(shí)伺服電機(jī)的大電流產(chǎn)生的發(fā)熱,更體現(xiàn)出高性能低能耗的特性,比配置定量泵的驅(qū)動(dòng)源要多節(jié)約17%以上的電力。減小液壓沖擊,有利于降低沖擊噪聲。雙排量變量柱塞泵具有雙向運(yùn)轉(zhuǎn)功能,短時(shí)反轉(zhuǎn)可將工作腔壓力快速泄掉,極大提高生產(chǎn)效率及防止液壓沖擊。系統(tǒng)可根據(jù)不同工況對(duì)泵的排量進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)高壓力、低扭矩的方式進(jìn)行保壓。有效功率最大化。用小排量泵供給系統(tǒng)小流量的工序,維持電機(jī)的較高轉(zhuǎn)速,消除交流電機(jī)低速而引起的線圈發(fā)熱能量損失。高速運(yùn)轉(zhuǎn)的小排量驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能提供極小流量工況下的長(zhǎng)時(shí)間的保壓、極低速成型及高壓低速鎖模,提高能效。運(yùn)用小排量保壓,達(dá)到更加精密穩(wěn)定的保壓壓力,并實(shí)現(xiàn)最低的保壓能耗。經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用證明伺服電機(jī)與雙排量變量柱塞泵組成的液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)除具有交流伺服電機(jī)與定量泵組成的液壓控制系統(tǒng)所具有的性能之外,實(shí)現(xiàn)了按照液壓系統(tǒng)實(shí)際需求的功率進(jìn)行功率輸出,達(dá)到有效功率最大化,具有最高的節(jié)能效果。提高可靠性,降低資源消耗。交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)雙排量柱塞泵系統(tǒng),保證了伺服電機(jī)始終處在最佳轉(zhuǎn)速工況下工作,有利于延長(zhǎng)伺服電機(jī)的使用壽命和可靠性,減少系統(tǒng)故障率。擴(kuò)大交流伺服動(dòng)力驅(qū)動(dòng)應(yīng)用領(lǐng)域。直壓鎖模如不采用單向閥將鎖模力鎖住,便要靠電機(jī)油泵不停地工作來維持鎖模力,雙排量的小排量能提供長(zhǎng)時(shí)間的保壓及高壓合模,維持鎖模力。日精樹脂工業(yè)(株)采用了交流伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)雙排量變量柱塞泵,需要時(shí)可以提供所需的能量,適用于從薄到厚的塑料零件加工,比公司過去的液壓注塑機(jī)節(jié)省能耗55%。東華機(jī)械有限公司交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)雙排量柱塞泵的Se系列注塑機(jī),解決了一般交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)定量泵在長(zhǎng)時(shí)期低速保壓過程中出現(xiàn)的溫升及壓力波動(dòng)的性能缺陷,達(dá)到加工需較長(zhǎng)時(shí)間保壓的PMMA等工程塑料制品。應(yīng)用技術(shù)科學(xué)發(fā)展原則重點(diǎn)研發(fā)方向:伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)雙排量柱塞泵系統(tǒng),大小排量之間平穩(wěn)快速過渡是需重點(diǎn)研發(fā)的課題。交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)雙排量變量柱塞泵,輔以蓄能器吸收柱塞泵脈動(dòng)沖擊,降低泵運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲。交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)雙排量變量柱塞泵的剛性連接系統(tǒng)有待研發(fā),以提高運(yùn)行可靠性及動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。2.6pet400瓶坯注射液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)油電復(fù)合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)指泵源的主動(dòng)力驅(qū)動(dòng)為液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng),部分執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)為交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。兩者發(fā)揮各自的性能、功能,進(jìn)行多種形式組合,是注塑機(jī)為實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新注塑工程而開發(fā)的新的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)形式。加拿大Husky公司注射PET瓶坯的PET400瓶坯專用注塑機(jī),交流伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)擠出塑化,液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)注射活塞實(shí)現(xiàn)熔融料注射,各自獨(dú)立動(dòng)力驅(qū)動(dòng)互不干擾的系統(tǒng),縮短了注射塑化時(shí)間,提高了生產(chǎn)率;提高了計(jì)量精度和塑化質(zhì)量;降低了能耗。由于塑化獨(dú)立于周期之外,可延長(zhǎng)熔料在機(jī)筒中的滯留時(shí)間,提高了物料混煉塑化的均勻性,提供了實(shí)現(xiàn)低溫塑化的足夠時(shí)間,減少因物料經(jīng)受過渡剪切可能造成物料急劇升溫產(chǎn)生熱分解的幾率。應(yīng)用技術(shù)科學(xué)發(fā)展原則重點(diǎn)研發(fā)方向:開發(fā)多種形式油電復(fù)合驅(qū)動(dòng):1按部件驅(qū)動(dòng)分為:合模伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),注射液壓驅(qū)動(dòng);合模液壓驅(qū)動(dòng),注射伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng);2按部件內(nèi)部驅(qū)動(dòng)分為:塑化伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),注射液壓驅(qū)動(dòng);鎖模伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),頂出液壓驅(qū)動(dòng)。3注塑機(jī)液壓系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的應(yīng)用研究科學(xué)認(rèn)識(shí)注塑機(jī)各種液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能,才能有的放矢科學(xué)地應(yīng)用于注塑工程,同時(shí)對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有一個(gè)科學(xué)的指導(dǎo)。注塑機(jī)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)由傳統(tǒng)的開關(guān)系統(tǒng)演變?yōu)楸壤到y(tǒng),走向伺服系統(tǒng)。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的性能成為應(yīng)用技術(shù)的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象,液壓傳動(dòng)系統(tǒng)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩者的性能匹配成為應(yīng)用技術(shù)的研究重點(diǎn)。本節(jié)對(duì)主要研究注塑機(jī)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的性能及其應(yīng)用技術(shù)科學(xué)發(fā)展原則重點(diǎn)研發(fā)方向,論述了注塑機(jī)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的常見缺陷及科學(xué)發(fā)展方向。3.1伺服插裝閥控制系統(tǒng)反映系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的主要是系統(tǒng)的固有頻率與阻尼系數(shù)。注塑機(jī)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)具有多種形式,首先要明確動(dòng)態(tài)特性的研究對(duì)何種液壓系統(tǒng)具有理論和實(shí)際意義,才能取得事半功倍的效果。1)泵控傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能的分析及應(yīng)用技術(shù)的科學(xué)發(fā)展原則的研究泵控傳動(dòng)系統(tǒng)指泵源與傳動(dòng)系統(tǒng)為伺服控制系統(tǒng)。節(jié)2中的V4比例泵的液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電液比例恒壓變量柱塞泵的液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)雙排量變量柱塞泵的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)為流量及壓力閉環(huán)的泵控傳動(dòng)系統(tǒng)。伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)定量泵系統(tǒng)為壓力閉環(huán)的泵控傳動(dòng)系統(tǒng)。這些泵控傳動(dòng)系統(tǒng)的共同特點(diǎn)是傳動(dòng)系統(tǒng)中壓力管路容積大、系統(tǒng)阻尼比大,因此是一個(gè)固有頻率很低的低響應(yīng)傳動(dòng)系統(tǒng)。高響應(yīng)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與低響應(yīng)傳動(dòng)系統(tǒng)組合,整個(gè)液壓系統(tǒng)是一個(gè)低響應(yīng)的泵控系統(tǒng)。泵控傳動(dòng)系統(tǒng)的性能與系統(tǒng)設(shè)計(jì)的應(yīng)用技術(shù)科學(xué)發(fā)展原則重點(diǎn)研發(fā)方向:交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)定量泵系統(tǒng)為應(yīng)用最為廣泛的泵控系統(tǒng)。運(yùn)行伺服電機(jī)的動(dòng)態(tài)性能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能的影響極其有限,對(duì)成型周期基本沒有影響,實(shí)際設(shè)計(jì)中,選用的伺服電機(jī)不必在動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能方面做過高的苛求,普通的伺服電機(jī)即可滿足要求;選用油泵主要考慮其容積效率以提高系統(tǒng)的功效;伺服電機(jī)是高價(jià)位的電機(jī),聯(lián)軸節(jié)直接影響伺服電機(jī)的使用壽命,所以伺服電機(jī)與泵的聯(lián)結(jié)型式是壽命設(shè)計(jì)的主要對(duì)象,日本油研公司推出了伺服電機(jī)與泵直接聯(lián)結(jié)的復(fù)合系統(tǒng),即省卻了聯(lián)結(jié)的泵架、聯(lián)軸節(jié),又提高了傳動(dòng)的可靠性和效率,達(dá)到了節(jié)約資源、節(jié)能、降低制造成本的可持續(xù)發(fā)展的目的,同比國(guó)內(nèi),還停留在通用的彈性聯(lián)軸節(jié)的結(jié)構(gòu)上。伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵的傳動(dòng)系統(tǒng)可以很好地和負(fù)載匹配,具有較高的效率,有利于降低噪聲。變排量控制方式只能控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的單腔,同時(shí)受限于泵的變量響應(yīng)特性導(dǎo)致其系統(tǒng)剛度較低、快速性較差,主要用于大功率和性能要求不是很高的場(chǎng)合。伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)定量泵的傳動(dòng)系統(tǒng)普遍存在壓力超調(diào)的性能缺陷。從兩個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn):電氣控制技術(shù)。普通的PID控制的魯棒性能差,難以有效壓抑超調(diào)壓力。運(yùn)用變結(jié)構(gòu)等新型算法于控制系統(tǒng),達(dá)到有效抑制超調(diào)壓力,但相對(duì)延長(zhǎng)了穩(wěn)態(tài)時(shí)間。液壓控制技術(shù)。系統(tǒng)中設(shè)置小型蓄能器,吸收超調(diào)壓力及脈動(dòng)壓力,縮短穩(wěn)態(tài)時(shí)間。蓄能器儲(chǔ)存的能量可釋放給再利用,提高能效。2)閥控傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能的分析及應(yīng)用技術(shù)的科學(xué)發(fā)展原則的研究閥控伺服系統(tǒng)由電液伺服閥和執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng),具有高頻響應(yīng)性能。閥控伺服系統(tǒng)運(yùn)用于瞬時(shí)高速注射,在注射啟動(dòng)瞬時(shí)發(fā)揮作用。瞬時(shí)高速注射時(shí)間不大于1s,甚至在0.5s時(shí)間內(nèi)完成,注射速度大于300mm/s。瞬時(shí)高速注射時(shí)間性能取決于閥的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能,普通開關(guān)閥反映時(shí)間需約250ms,不可能實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)高速注射,唯伺服閥控制系統(tǒng)才能達(dá)到。閥控伺服注射系統(tǒng)在注射油缸啟動(dòng)瞬時(shí),影響系統(tǒng)固有頻率的主要因數(shù)為密封阻尼及控制容積,為達(dá)到系統(tǒng)的固有頻率最高,采取兩種措施:為達(dá)到最小控制容積,伺服閥壓力口直接與油缸進(jìn)油口聯(lián)接,達(dá)到最小控制容積;低阻尼密封件,達(dá)到最小阻尼比。圖1為注射量為6g的LED底板的閥控伺服單缸注射系統(tǒng),伺服集成塊直接安裝于注射缸蓋的無管路聯(lián)接,單缸同比雙缸的閥壓力出口至缸接口的控制容積更小,提高系統(tǒng)的固有頻率,達(dá)到最佳的伺服動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。閥控伺服注射系統(tǒng),為保證電液伺服閥穩(wěn)定工作,壓差一般為負(fù)載的1/2。注射啟動(dòng)瞬間,系統(tǒng)為低壓工況,閥前壓力不會(huì)超過系統(tǒng)的額定壓力,因此電液伺服閥主要實(shí)現(xiàn)流量高頻響應(yīng),瞬時(shí)達(dá)到高速,存在較大的能量損失。根據(jù)閥控理論,泵源提供的壓力應(yīng)大于負(fù)載需求的壓力,因此無法實(shí)現(xiàn)負(fù)載敏感的高能效運(yùn)行,存在較大的節(jié)流和溢流損失,導(dǎo)致系統(tǒng)效率較低,由此而產(chǎn)生節(jié)流熱及節(jié)流噪聲。電液伺服比例閥性能的應(yīng)用技術(shù)的科學(xué)發(fā)展原則的研究傳統(tǒng)的注塑機(jī)閥控液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的電液伺服閥組成的閥控系統(tǒng),雖然電液伺服閥具有體積小、功率放大率高、直線性好、響應(yīng)速度快、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)可靠、能適應(yīng)模擬量和數(shù)字量調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn),但存在抗污染能力差、功率損失大、價(jià)格昂貴、系統(tǒng)制造成本及維護(hù)使用成本較高等缺點(diǎn),從而影響了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、性價(jià)比及應(yīng)用性。普通的比例閥僅是將比例電磁鐵代替普通液壓閥的開關(guān)型電磁鐵,工作頻寬小(一般僅達(dá)到1~20Hz),穩(wěn)態(tài)滯環(huán)在4%~7%之間,零位死區(qū)大,不能很好地用于常運(yùn)行于零位附近的位置、力控制閉環(huán)系統(tǒng),即使在放大器中設(shè)置了零位階躍信號(hào)發(fā)生器,在性能上總不及無零位死區(qū)的伺服閥,一般只適用于開環(huán)系統(tǒng)。為適應(yīng)科學(xué)性價(jià)比的工業(yè)級(jí)閥控系統(tǒng)的需求,國(guó)際上相繼出現(xiàn)了比例閥吸收伺服閥的優(yōu)點(diǎn)、帶有多種內(nèi)反饋式及電校正等手段的高頻響的比例閥或電液伺服比例閥。電液伺服比例閥的穩(wěn)態(tài)精度、動(dòng)態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性都有了極大地提高,滯環(huán)接近伺服閥,閥口零遮蓋,無零位死區(qū),頻響接近于伺服閥,具有良好的抗污染能力及使用的可靠性,替代對(duì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)頻率和控制精度要求不高的閥控伺服系統(tǒng)的“噴嘴-擋板式”電液伺服閥。國(guó)際上具有代表性的電液伺服比例閥為阿托斯公司的DLHZ0系列、派克公司的DIFP系列、穆格公司的D633系列,表1為三家公司的電液伺服比例閥的性能比較,用戶根據(jù)實(shí)際所需選擇,達(dá)到科學(xué)的性價(jià)比。3)泵閥復(fù)合控制液壓系統(tǒng)性能的分析和應(yīng)用研究上面分析表征,閥控系統(tǒng)的固有頻率高,應(yīng)用于高響應(yīng),并且能夠?qū)㈦姍C(jī)和泵的特性排除在控制性能之外,具有較好的控制性能。泵控系統(tǒng)的固有頻率降低應(yīng)用于低響應(yīng),并且基本上都是電機(jī)、泵和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間功率流直接傳遞,由此導(dǎo)致泵和電機(jī)各自的特性直接傳遞,進(jìn)而將泵和電機(jī)各自的缺點(diǎn)都直接表征在系統(tǒng)的輸出特性上。泵源變量(變轉(zhuǎn)速/變排量)系統(tǒng)的泵閥復(fù)合控制液壓系統(tǒng),把泵控系統(tǒng)和閥控系統(tǒng)組合起來,發(fā)揮各自的性能優(yōu)勢(shì),拓展注塑工程的科學(xué)發(fā)展。控制體系由兩個(gè)閉環(huán)組成:由變量泵源和蓄能器構(gòu)成閉環(huán)的泵控的壓力控制體系,為伺服閥提供充足穩(wěn)定的壓力油供應(yīng);電液伺服閥和執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成最終的閉環(huán),實(shí)現(xiàn)最終的控制輸出。系統(tǒng)的輸出特性由電液伺服閥決定,能效特性由泵控的動(dòng)力輸出決定。系統(tǒng)與純閥控液壓伺服系統(tǒng)比較,可降低系統(tǒng)功率損耗;與純泵控伺服系統(tǒng)比較,提高實(shí)時(shí)控制性能;泵源變量(變轉(zhuǎn)速/變排量)系統(tǒng)具有靈活組合性。多變量的輸入,帶來了參數(shù)的耦合、相乘非線性等問題,對(duì)控制策略等方面提出了較高要求。蓄能器的容積設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)伺服控制壓力穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵。泵閥復(fù)合控制液壓系統(tǒng)根據(jù)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)形式分為二種型式:三相異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)電液變量泵和電液伺服閥組成泵閥復(fù)合控制液壓系統(tǒng)。交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)定量泵和電液伺服閥組成泵閥復(fù)合控制液壓系統(tǒng)。泵閥復(fù)合控制液壓系統(tǒng)根據(jù)泵和閥的組合可分為并聯(lián)和串聯(lián)的兩種方案,根據(jù)注塑工藝要求,進(jìn)行科學(xué)的搭配。注塑工藝具有高響應(yīng)和低響應(yīng)的兩者工況,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)采用泵閥并聯(lián)方案。低響應(yīng)狀態(tài),主要通過泵控進(jìn)行,伺服閥在必要時(shí)輔以精確的控制;在高響應(yīng)狀態(tài),動(dòng)態(tài)時(shí),主要由電液伺服閥瞬時(shí)控制輸出流量,保證動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)性能,達(dá)到穩(wěn)態(tài)過程后,電液伺服閥關(guān)閉,泵控動(dòng)力驅(qū)動(dòng),因而這種結(jié)構(gòu)在保證快速性的同時(shí)也有較高的傳動(dòng)效率。對(duì)于蓄能器驅(qū)動(dòng)的瞬時(shí)高速注射的高響應(yīng)工況,系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)完全處于閥控狀態(tài)。表2為泵閥復(fù)合控制方案。整個(gè)系統(tǒng)為泵閥復(fù)合控制,合模為泵閥并聯(lián)控制,高速注射為泵閥串聯(lián)控制,蓄能器注射為工作是儲(chǔ)存的能量瞬時(shí)釋放,不需要?jiǎng)恿υ垂?yīng)液壓能,所以為獨(dú)立閥控,整個(gè)系統(tǒng)中需在注射和合模的兩個(gè)回路中設(shè)計(jì)閥控伺服系統(tǒng)。4)應(yīng)用技術(shù)科學(xué)發(fā)展原則重點(diǎn)研發(fā)方向伺服液壓系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)是注塑機(jī)液壓系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的新課題。高端注塑工程的核心控制技術(shù)就是伺服液壓系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的開發(fā),應(yīng)用技術(shù)的核心是系統(tǒng)達(dá)到最佳的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。電液伺服比例閥的動(dòng)態(tài)性能與價(jià)格的差別很大,選用上應(yīng)與設(shè)計(jì)的標(biāo)的相匹配。(1)加強(qiáng)伺服系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)的理論研究和應(yīng)用伺服液壓系統(tǒng)的理論研究在注塑機(jī)行業(yè)相當(dāng)欠缺,阻礙了高速注射工程的發(fā)展。注塑機(jī)應(yīng)用電液伺服比例閥的主要目的是提高液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的高響應(yīng)性能。電液伺服比例閥為實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)高響應(yīng)性能提供了必不可少的基礎(chǔ),而要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高響應(yīng)性能,必須是系統(tǒng)達(dá)到高響應(yīng)性能,通過降低運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量、提高系統(tǒng)的工作壓力、減小活塞的工作面積及油缸工作容積等技術(shù)設(shè)計(jì)提高系統(tǒng)的固有頻率和降低阻尼比。系統(tǒng)設(shè)計(jì)沒有高固有頻率的性能,電液伺服比例閥的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能再好也達(dá)不到高響應(yīng)性能。例如,蓄能器輔佐注射系統(tǒng),蓄能器開啟采用了高動(dòng)態(tài)響應(yīng)的伺服閥,實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)響應(yīng)的開啟性能,但伺服閥與油缸的連接采用了固有頻率極低的高壓橡膠復(fù)合管,油缸活塞密封采用阻尼系數(shù)大的聚氨酯材料的密封圈,活塞及活塞桿仍采用密度大的鋼件/鑄鐵件,體現(xiàn)不出伺服控制系統(tǒng)低阻尼、低質(zhì)量、提高系統(tǒng)固有頻率的特性的系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn),必然大幅降低了從伺服閥出口至油缸活塞的液壓系統(tǒng)的系統(tǒng)固有頻率,即大幅降低了整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能,失去了應(yīng)用伺服閥達(dá)到系統(tǒng)高動(dòng)態(tài)響應(yīng)的意義,后果是不能實(shí)現(xiàn)高速的設(shè)計(jì)目標(biāo),蓄能器僅起到減小液壓裝載功率、提高注射速度的功能,而不能實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)高速注射。(2)伺服控制軟件的應(yīng)用技術(shù)開發(fā),伺服控制系統(tǒng)是一個(gè)多變量、強(qiáng)耦合、非線性、變參數(shù)的復(fù)雜對(duì)象常規(guī)的PID控制,其抗干擾和抗參數(shù)攝動(dòng)的魯棒性不夠理想,難以得到滿意的調(diào)速和定位性能。超高速注射需要伺服控制系統(tǒng)的速度環(huán)具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度、寬廣的調(diào)速范圍、優(yōu)異的抗干擾特性,才能達(dá)到快速準(zhǔn)確的定位與跟蹤。根據(jù)不同塑機(jī)的特定功能,針對(duì)系統(tǒng)給定與反饋之間的誤差,開發(fā)提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度和控制精度的各種專業(yè)控制算法的應(yīng)用。將現(xiàn)代可拓、變結(jié)構(gòu)等非線性控制方法引入伺服控制系統(tǒng)的定向控制算法,以消除磁阻的非線性影響,實(shí)現(xiàn)輸出力矩的精確控制,使系統(tǒng)快速響應(yīng)并且超調(diào)小;開發(fā)給定非線性信號(hào)校正算法,有效解決設(shè)備的低速控制特性問題。3.2插裝閥液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)插裝閥具有無泄漏化、模塊化、組合化、清潔化、節(jié)能化、高效化、可維修化、智能化、互換化、資源節(jié)約化等注塑機(jī)液壓技術(shù)綠色化性能。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用插裝閥表征了應(yīng)用技術(shù)的先進(jìn)性。插裝閥及應(yīng)用技術(shù)是中國(guó)處在國(guó)際液壓技術(shù)行業(yè)領(lǐng)先水平,液壓系統(tǒng)元件插裝閥化是注塑機(jī)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)走向國(guó)際先進(jìn)水平的發(fā)展方向,實(shí)現(xiàn)注塑設(shè)備制造商其設(shè)備具有高端液壓控制技術(shù)的國(guó)際話語權(quán)。插裝閥液壓傳動(dòng)系統(tǒng)得到越來越多的應(yīng)用。上海人豪液壓技術(shù)有限公司科學(xué)發(fā)展原則重點(diǎn)研發(fā)方向:單向功能插裝閥。插件用作單向閥最典型的應(yīng)用,就是大流量場(chǎng)合下設(shè)置在泵的出口保護(hù)泵不致反轉(zhuǎn)。插裝閥用作單向閥時(shí)有兩個(gè)注意要點(diǎn):選擇合適的面積比,并根據(jù)所選擇插裝閥的面積比、系統(tǒng)流量參數(shù)選擇相對(duì)更合理的單向蓋板的阻尼器規(guī)格;控制口一般選擇B口,以避免B/X間泄漏。壓力功能插裝閥。壓力閥動(dòng)態(tài)性能的主要參數(shù)是動(dòng)態(tài)超調(diào)量、升壓過渡時(shí)間、卸壓過渡時(shí)間、壓力穩(wěn)定情況。而影響這些動(dòng)態(tài)參數(shù)是先導(dǎo)閥和插件的質(zhì)量。如果壓力閥用于保壓/安全閥,有電磁信號(hào)卸荷時(shí),建議使用電磁球閥,以確保保壓效果(因?yàn)槠胀ǖ膿Q向閥是滑閥結(jié)構(gòu)存在不同程度的泄漏量)?？茖W(xué)地選擇阻尼器的規(guī)格與合理安裝才能優(yōu)化系統(tǒng)。插裝閥系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置單獨(dú)的外控制油源,以確保控制口壓力的相對(duì)穩(wěn)定及可靠性,避免動(dòng)作紊亂或保壓不良等現(xiàn)象的發(fā)生。裝配調(diào)試。設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)性能優(yōu)化的基礎(chǔ)插裝閥系統(tǒng)更強(qiáng)調(diào)裝配調(diào)試是達(dá)到系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)性能優(yōu)化的必然工序,而且裝配調(diào)試過程可彌補(bǔ)設(shè)計(jì)的缺陷,使系統(tǒng)更完善。3.3注塑機(jī)液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例20世紀(jì)90年代,PLC控制技術(shù)的發(fā)展,特別是日本研發(fā)出了注塑機(jī)專用的P/Q(流量/壓力)雙比例閥簡(jiǎn)化了液壓系統(tǒng),提高了液壓系統(tǒng)的控制性能,降低了液壓能耗。P/Q流量/壓力的雙比例閥采用比例溢流閥和比例方向閥為主導(dǎo)元件,有2通壓力補(bǔ)償型和3通壓力補(bǔ)償型兩種。二位四通比例方向閥合并兩腔可以獲得雙倍流量,在回路上插入一個(gè)壓力補(bǔ)償器,使系統(tǒng)得到更穩(wěn)定的流量?？蓪?shí)現(xiàn)多點(diǎn)壓力控制,又可進(jìn)行多級(jí)流量控制,很方便地成為系統(tǒng)的主回路。目前大部分注塑機(jī)新品開發(fā)或傳統(tǒng)產(chǎn)品升級(jí)均優(yōu)選P/Q流量/壓力雙比例閥控制系統(tǒng)。P/Q閥液壓傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的創(chuàng)新:如何科學(xué)地達(dá)到P/Q閥液壓傳動(dòng)系統(tǒng)既降低系統(tǒng)能耗及提高系統(tǒng)的性價(jià)比的科學(xué)發(fā)展原則,本節(jié)以作者創(chuàng)新的SZ-800大型注塑機(jī)的P/Q閥液壓系統(tǒng)為例說明這個(gè)問題。大型注望機(jī)的P/Q液壓比例技術(shù)與定量泵組成動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的系統(tǒng)型式與運(yùn)行能耗。通用型大型注望機(jī)對(duì)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的精密性沒有嚴(yán)格的要求,重點(diǎn)在降低液壓驅(qū)動(dòng)能耗。降低液壓能耗的重點(diǎn)是最大限度減少溢流損失。大型注塑機(jī)的液壓泵源由多個(gè)定量泵組成,以達(dá)到系統(tǒng)工作所需流量。對(duì)于多泵與比例閥的如何搭配,直接關(guān)系到系統(tǒng)的能耗的高低。多泵與比例閥搭配有兩種形式:一種是采用中、小型注塑機(jī)的P/Q雙比例閥與定量泵組成節(jié)能動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的形式,總流量全部通過P/Q比例閥(或傍路P/Q比例閥),不論那個(gè)泵的工作流量必須通過比例流量閥進(jìn)入系統(tǒng),這樣,造成了流量壓差能量損失,特別在大流量情況下,能量損失較大;另一種形式是僅對(duì)其中一個(gè)小流量泵進(jìn)行比例調(diào)速,其于泵的流量根據(jù)工況與比例調(diào)速小泵的流量組合疊加,形成一條流量比例斜線,各個(gè)工況所需流量可在比例斜線上選取,這種比例流量調(diào)速,除比例調(diào)速的小泵外,其于泵的工作流量進(jìn)入系統(tǒng)中,均沒有第一種搭配形式的能量損失,提高了能量利用率。SZ-800注塑機(jī)液壓系統(tǒng)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4個(gè)定量泵組成(見圖3),分別為:比例調(diào)速小泵的排量為76,其余一個(gè)為排量76/152的雙泵,另一個(gè)排量為152的單泵。3個(gè)泵的流量根據(jù)工況與比例調(diào)速小泵組合疊加,形成一條流量比例斜線,各個(gè)工況所需流量可在比例斜線上選取,這種比例流量調(diào)速。除比例調(diào)速的小泵外,其于泵的工作流量進(jìn)入系統(tǒng)中,基本上沒有流量的能量損失,提高了能量利用率。系統(tǒng)還可根據(jù)需要,減少工作泵的數(shù)量,不影響系統(tǒng)的調(diào)速性能,能耗可降低30%~40%,噪聲可降低約5dB。圖3為SZ-800注塑機(jī)的小泵流量比例、系統(tǒng)壓力比例的四泵動(dòng)力驅(qū)動(dòng)液壓原理圖。圖4為常規(guī)的四泵組合共用P/Q閥的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)液壓原理圖。表4為兩種液壓動(dòng)力確定系統(tǒng)的科學(xué)發(fā)展原則水準(zhǔn)比較,可見,圖3系統(tǒng)的科學(xué)發(fā)展原則的水準(zhǔn)優(yōu)異,而且P/Q閥為最小規(guī)格的10通徑,成本效益顯著;如果采用變頻調(diào)速,圖3系統(tǒng)僅需對(duì)一個(gè)驅(qū)動(dòng)小泵的電機(jī)變頻調(diào)速,而圖4的系統(tǒng)需對(duì)兩個(gè)大功率的電機(jī)分別變頻調(diào)速,這樣,圖3的應(yīng)用技術(shù)的科學(xué)發(fā)展原則及成本效益更顯著,更具有較高的推廣價(jià)值。4系統(tǒng)性能簡(jiǎn)單我國(guó)雖然注塑機(jī)產(chǎn)量為世界第一,由于長(zhǎng)期來偏重于“價(jià)位”,液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)停留在“可用”理念,所以系統(tǒng)的功能簡(jiǎn)單、性能基本,造成機(jī)械機(jī)構(gòu)運(yùn)行性能較差而不能實(shí)現(xiàn)塑料制品減量化、精密化、復(fù)合化等綠色化成型;系統(tǒng)簡(jiǎn)單化的性能缺陷帶來的安全故障也時(shí)有發(fā)生,嚴(yán)重的造成生命事故。本節(jié)從液壓系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的科學(xué)發(fā)展原則的角度,分析了一些常見的設(shè)計(jì)缺陷,并提出了技術(shù)措施及科學(xué)發(fā)展的方向。4.1合模液壓模具保護(hù)的設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的合模的模具保護(hù)功能為低壓低速護(hù)模,目的是防止模具型腔表面沾(粘)有異物而合緊時(shí)被損壞模具表面質(zhì)量及成型制品的質(zhì)量。模具型腔表面沾(粘)有的異物一般都為扯斷的制品飛邊。理想的低壓低速護(hù)模區(qū)域?yàn)槟＞呓佑|之前0.10mm范圍,在這區(qū)域一旦發(fā)現(xiàn)異物,移動(dòng)模板立即停止合模運(yùn)動(dòng)并在模具接觸之前實(shí)現(xiàn)后退?？梢娨?.10mm區(qū)域內(nèi)達(dá)到運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換,需要液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具備相當(dāng)高的固有頻率才能實(shí)現(xiàn)。國(guó)際上優(yōu)良性能的合模機(jī)構(gòu)的護(hù)模精度已達(dá)到0.10mm,但國(guó)內(nèi)基本上達(dá)不到,這直接與液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能的設(shè)計(jì)相關(guān)。應(yīng)用技術(shù)的科學(xué)發(fā)展原則的重點(diǎn)研發(fā)方向:國(guó)內(nèi)簡(jiǎn)易的合模液壓系統(tǒng),基本上不采用伺服比例系統(tǒng),系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能很差,與模具保護(hù)的高頻特性不匹配,因此模具保護(hù)設(shè)計(jì)僅為擺飾。發(fā)達(dá)國(guó)家的注塑機(jī)在20世紀(jì)80年代以應(yīng)用閥控系統(tǒng)的合模液壓回路,實(shí)現(xiàn)高響應(yīng)的模具保護(hù)功能。閥控伺服模具保護(hù)系統(tǒng)。高頻率伺服比例閥直接安裝于合模油缸上,形成模具保護(hù)的伺服閉環(huán)控制系統(tǒng),同時(shí)采用低阻尼密封件,以提高系統(tǒng)的固有頻率。閥控技術(shù)與視覺檢測(cè)系統(tǒng)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)智能模具保護(hù)。護(hù)模行程位置是隨成型合模(鎖模)力的大小而變動(dòng)的動(dòng)參數(shù),給實(shí)際控制護(hù)模區(qū)域的位置點(diǎn)帶來了較高的難度。視覺系統(tǒng)以其獨(dú)特的非接觸式檢測(cè)方式,和高固有頻率的液壓系統(tǒng)結(jié)合為一體化控制,實(shí)現(xiàn)合模部件運(yùn)行的安全保護(hù)。高固有頻率液壓系統(tǒng)與視覺技術(shù)結(jié)合實(shí)現(xiàn)模具保護(hù)。一般用行程(電子尺)來檢測(cè)護(hù)模行程,即如模具型腔表面沾(粘)有的異物,合緊模具不能在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)達(dá)到設(shè)定的行程,檢測(cè)元件發(fā)出信號(hào)給中央處理器,然后中央處理器發(fā)出指令給閥控系統(tǒng),高響應(yīng)換向,移動(dòng)模板后退。廈門博視源科技有限公司自主研發(fā)的雙鏡頭模具監(jiān)視器能自動(dòng)監(jiān)視模具開關(guān)模狀況,位置檢測(cè)可精確到0.05mm,判定處理時(shí)間0.02s,可根據(jù)生產(chǎn)的需要進(jìn)行監(jiān)測(cè)區(qū)域設(shè)定,對(duì)多型腔及特殊鑲件位置進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過觸摸屏控制設(shè)定參數(shù)畫面。4.2液壓閥的沖擊聲注塑機(jī)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行性能設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單化,降低了液壓元件的運(yùn)行可靠性。多數(shù)注塑機(jī)液壓系統(tǒng)的運(yùn)行性能僅為開、關(guān)性能,根本沒有考慮的液壓閥開啟及關(guān)閉的緩沖、延遲等性能設(shè)計(jì)。國(guó)內(nèi)較多注塑機(jī)在保壓結(jié)束轉(zhuǎn)塑化,液壓閥的沖擊聲很大,這是由于系統(tǒng)在塑化高壓下流量瞬時(shí)達(dá)到最大,電液閥的液動(dòng)閥在沒有緩沖作用下高速換向受到瞬時(shí)沖擊,產(chǎn)生激烈的沖擊聲,而且對(duì)閥的彈簧造成極易破壞,大幅度降低疲勞強(qiáng)度及剛度,縮短了使用壽命。應(yīng)用技術(shù)的科學(xué)發(fā)展原則的重點(diǎn)研發(fā)方向:液壓系統(tǒng)中增加蓄能器等緩沖設(shè)計(jì),消除液壓沖擊。4.3合模機(jī)構(gòu)的安全問題人的生命安全是第一位,偏離了這一人性化的最基本的人文環(huán)境原則,一切設(shè)計(jì)都是徒勞的。液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的首要就是確保操作人員的生命安全。注塑機(jī)的人的安全設(shè)計(jì)在容易產(chǎn)生人生命事故的合模部位。國(guó)際上液壓驅(qū)動(dòng)的合模機(jī)構(gòu),運(yùn)行中,安全門打開,模板運(yùn)行即停止,確保操作人員的生命安全。國(guó)內(nèi)液壓驅(qū)動(dòng)的合模機(jī)構(gòu),在20世紀(jì)80年代引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù),也采用同樣的安全模式,后來為了適應(yīng)一些用戶的要求采用安全門打開,模板仍能開模運(yùn)行,提高所謂的功效,而忽視了操作人員的生命安全,這一錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)降低了液壓系統(tǒng)的安全系數(shù),嚴(yán)重地剝奪了人的生命的事故也有發(fā)生。國(guó)內(nèi)塑機(jī)安全標(biāo)準(zhǔn)也未把這關(guān)系人的生命安全的運(yùn)行制約列入標(biāo)準(zhǔn),單純強(qiáng)調(diào)電氣安全控制。應(yīng)用技術(shù)的科學(xué)發(fā)展原則的重點(diǎn)研發(fā)方向:國(guó)內(nèi)外實(shí)際證明,電氣控制達(dá)不到完滿的安全系統(tǒng),只有在可能產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)不安全因數(shù)時(shí),直接切斷液壓動(dòng)力的輸送,才能實(shí)現(xiàn)可靠的人性化的安全系統(tǒng)。4.4蓄能器和數(shù)控伺服閥的應(yīng)用國(guó)際上液壓界著名W.Backc教授指出擴(kuò)大使用蓄能器技術(shù)是流體技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能、提高性能的發(fā)展方向。蓄能器開關(guān)閥油路不能達(dá)到高響應(yīng)動(dòng)態(tài)反映性能,不能實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)高速、超高速注射。油路中加蓄能器僅起到降低系統(tǒng)裝載功率的作用。有的把設(shè)置蓄能器油路作為實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)高速、超高速注射的設(shè)計(jì),這是一種錯(cuò)誤的理解。應(yīng)用技術(shù)的學(xué)發(fā)展原則的重點(diǎn)研發(fā)方向:擴(kuò)大蓄能器的應(yīng)用范圍,拓展注塑功能、性能及提高注塑機(jī)的性能。住友公司的SE350HY和SE450HY兩種帶有蓄能器的注塑機(jī),大容量、皮囊式蓄能器能確保壓力穩(wěn)定控制,因而可消除對(duì)特制氮?dú)夤嗟囊蕾?還可降低因外界氣溫變化所帶來的影響。兩臺(tái)蓄能器和數(shù)控伺服閥相連在一起,數(shù)控伺服閥配備有精密監(jiān)測(cè)控制及反饋裝置以達(dá)到精密注射控制。速度傳感器和伺服閥可做出快速反應(yīng),對(duì)注塑過程進(jìn)行控制。蓄能器儲(chǔ)能用于操作置換注塑單元,保壓、背壓及防流延等工況。4.5燃油吸油劑和無毒害5液壓油的污染有內(nèi)部和外部?jī)蓚€(gè)原因造成,外部原因包括:油從儲(chǔ)藏運(yùn)輸過程中帶來的,液壓元件在加工、裝配中存在于其內(nèi)部的污物以及周圍環(huán)境混入的內(nèi)部原因包括工作使用過程中,相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件磨損的產(chǎn)物和油液因環(huán)境產(chǎn)生的物理和化學(xué)的性能變化的產(chǎn)物。應(yīng)用技術(shù)的科學(xué)原則的重點(diǎn)研發(fā)方向:采用擴(kuò)大油箱容量和通風(fēng)自然冷卻來緩解油溫的升高,防止油的性能變化;控制水分與空氣進(jìn)入液壓油,減少外來的污染;泵的吸油口應(yīng)足夠大,防止系統(tǒng)混入空氣;采用符合FDA標(biāo)準(zhǔn)的無毒害液壓油;液壓油處理,殘留廢油易于清理干凈。國(guó)內(nèi)注塑機(jī)油箱吸油裝置設(shè)計(jì)為降低成本,絕大多數(shù)不采用自封式濾油器,造成維修油泵時(shí)極不方便,調(diào)換油泵,往往造成滿底箱都是油,不但浪費(fèi)寶貴的液壓油,而且造成環(huán)境污染。濾油器成本畢竟占整機(jī)很小比例。這說明了這些注塑機(jī)制造企業(yè)的科學(xué)發(fā)展原則理念不強(qiáng)。4.6液壓系統(tǒng)的微觀污染治理液壓系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展原則的環(huán)境污染可分為宏觀污染和微觀污染。科學(xué)發(fā)展原則的環(huán)境污染的治理與傳統(tǒng)的環(huán)境污染的治理的不同之處,更重視對(duì)人文環(huán)境影響大、長(zhǎng)期來不被重視的微觀污染的治理。1)宏觀污染治理設(shè)計(jì)宏觀污染主要指液壓油污染。嚴(yán)格控制產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的污染,發(fā)展封閉式系統(tǒng),防止外部污染物侵入系統(tǒng);改進(jìn)元件和系統(tǒng)設(shè)計(jì),使之具有更大的耐污染能力。同時(shí)開發(fā)耐污染能力強(qiáng)的高效濾材和過濾器。研究對(duì)污染的在線測(cè)量;開發(fā)油水分離凈化裝置和排濕元件,以及開發(fā)能清除油中的氣體、水分、化學(xué)物質(zhì)和微生物的過濾元件及檢測(cè)裝置。奈斐耐馳特公司的ELION應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域注塑機(jī),動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的交流伺服電機(jī)使用了囊式水冷式,消除電機(jī)運(yùn)行可能產(chǎn)生的熱污染。寧波海雄塑料機(jī)械有限公司把油泵放置于液壓油中,有利于控制油泵溫度、降低噪聲、減小對(duì)環(huán)境的污染度。2)微觀污染的治理設(shè)計(jì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的微觀污染主要指液壓件的靜電污染。靜電放電(ESD)增加設(shè)備故障。靜電吸引(ESA)會(huì)造成關(guān)鍵性產(chǎn)品和設(shè)備的表面污染增加,從而導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)瑕疵并增加維護(hù)費(fèi)用。靜電產(chǎn)生的負(fù)離子的微觀污染,使人生理活動(dòng)發(fā)生障礙,出現(xiàn)惡心、狂躁、疲乏無力等癥狀。潔凈室中,亞微米級(jí)的塵粒會(huì)影響到高科技產(chǎn)品的質(zhì)量,它們一旦被吸附,產(chǎn)品表面就很難清除,很難將產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量維持在一個(gè)較高的水平上。3)應(yīng)用技術(shù)的科學(xué)原則的重點(diǎn)研發(fā)方向液壓件的靜電消除。金屬導(dǎo)電體的靜電感應(yīng)可通過設(shè)備的接地裝置加以消除。注塑機(jī)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)使用的密封件、高壓膠管的材料都是絕緣的,例如聚氨酯、特氟隆、橡膠,而絕緣體都很容易帶電,例如,密封件高速摩擦?xí)a(chǎn)生靜電,高壓膠管由于內(nèi)部液壓油摩擦發(fā)熱會(huì)產(chǎn)生靜電,并且會(huì)常時(shí)間地保持著帶電狀態(tài),無法通過接地而將絕緣體中的靜電荷移除。現(xiàn)在導(dǎo)電塑料、橡膠的材料已進(jìn)入應(yīng)用,如何應(yīng)用到密封件上還需應(yīng)用研發(fā)。恒定液壓油溫度在45℃以下、高壓液壓油流速2m/s以下,降低高壓膠管產(chǎn)生靜電感應(yīng)的強(qiáng)度。在潔凈室里,應(yīng)用空氣凈化離子發(fā)生器,以產(chǎn)生帶有正負(fù)電荷的空氣離子云,無論靜電荷處在潔凈室的什么環(huán)境下,都可以進(jìn)行中和。4.7動(dòng)地被動(dòng)地運(yùn)行性能仿真噪聲的“治本”的關(guān)鍵是理論研究,然后才能有的放矢實(shí)施,而理論研究在注塑機(jī)制造行業(yè)可以說是空白。30多年來,在噪聲“治本”上無明顯進(jìn)步,僅被動(dòng)地停留在應(yīng)用低噪聲的液壓元件,而對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行噪聲,在運(yùn)行前是一個(gè)未知數(shù),被動(dòng)地運(yùn)行后“治標(biāo)”,難以取得連續(xù)效果。應(yīng)用技術(shù)的科學(xué)原則的重點(diǎn)研發(fā)方向仿真研究。利用流動(dòng)顯示技術(shù)直接觀察元件內(nèi)部的流動(dòng)現(xiàn)