变频器
说明:该方案直接面向注塑机,目的是将矢量变频技术应用于注塑机电机驱动上,通过速度闭环及压力闭环功能完成对注塑机的精确控制。油路上取消了传统的流量、压力比例阀,在节约成本的同时可从源头上消除油路中的节流及溢流能量损失,使注塑机获得最佳的节能效果。
以下内容将针对传统定量泵注塑机、变频注塑机及变量泵注塑机的特点做全面分析。
-、流量及压力控制方式分析
在塑机的液压系统中,液流的流量、压力和方向是最基本的控制量,其中流量和压力直接决定了系统的输出功率和成型工艺。
按照对工作流量和压力的不同要求,可将塑机的运行状态分为流量控制状态和压力控制状态。流量控制状态以稳定控制工作回路中的流量并使之达到塑机的设定值为目的,而工作回路中的压力将小于塑机设定压力,塑机的快速锁模、射胶、溶胶等阶段都属于该状态。压力控制状态以稳定控制工作回路中的压力为目的。在该状态下,工作压力接近或等于塑机设定压力,而实际工作流量很小,如塑机的高压锁模及保压阶段等,系统过载、油缸推力不足时也属于该状态。
1. 传统定量泵注塑机
如图一,该系统采用定量泵供油,油泵转速n及油泵排量vb都不可调,其油路中的各流量及压力分别为:
油泵流量qb=vb×n为定值;
油泵压力pb由比例溢流阀设定;
工作流量q1由比例调速阀设定;
工作压力p1=f/a1取决于工作负载f;
a1:油缸无杆腔活塞面积 f:工作负载 q1:工作流量 p1:工作压力
△p:比例调速阀两端的压力差 qy:比例溢流阀流量 pb:油泵压力
qb:油泵流量 vb:油泵排量 n:电动机转速
l 流量控制状态
系统在流量控制状态时,因油泵流量qb=vb×n为定值,除一部分流量q1经比例调速阀进入工作回路外,其余流量qy都经比例溢流阀排回油箱。
l 压力控制状态
系统处于压力控制状态时,因工作流量q1极小,油泵流量qb=vb×n的绝大部分都要经比例溢流阀流回油箱,以此维持油泵压力pb达到设定值,能量浪费巨大。
可以看到,传统的定量泵油路系统必会存在节流及溢流能量损失,用公式表示为:
△p×q1+pb×qy (参见图二)
上述能量损失的原因究其本质有两个,即流量不适应——过多的流量流入了油路系统;压力不适应——供油压力大于工作压力,以补偿比例调速阀的节流压降。