نحوه انتخاب سیستم قدرت ماشین قالب گیری تزریقی (قسمت 1)

شارژ الکتریکی بزرگترین هزینه پردازش محصول قالب گیری تزریقی به جز مواد خام است.برای اکثر ماشین‌های قالب‌گیری تزریقی، انرژی الکتریکی ابتدا از طریق موتور به انرژی جنبشی و سپس از طریق پمپ روغن به انرژی هیدرولیک تبدیل می‌شود، که هر عمل در چرخه قالب‌گیری تزریقی را برای تکمیل فرآیند قالب‌گیری تزریقی هدایت می‌کند.همه ما قانون "پایداری انرژی" را می دانیم.انرژی در فرآیند تغییر از شکلی به شکل دیگر افزایش یا کاهش نخواهد یافت، اما در واقع، در فرآیند تبدیل انرژی از دست می‌رود، زیرا فرآیند تبدیل انرژی خروجی «بی‌فایده» مانند انرژی گرمایی تولید می‌کند.ماهیت حفظ انرژی کاهش انرژی خروجی "بی فایده" است.

پمپ جابجایی ثابت موتور ناهمزمان

ماشین های قالب گیری تزریقی سنتی با موتورهای ناهمزمان (نوع قفس سنجابی) تغذیه می شوند.موتور آسنکرون با سرعت ثابت انرژی الکتریکی را به انرژی جنبشی تبدیل می کند.خروجی انرژی جنبشی "مفید" تنها حدود 90 درصد انرژی الکتریکی ورودی است (در صورت بارگیری کامل)، و بقیه به انرژی حرارتی تبدیل می شود.بنابراین موتور دارای فن مخصوص به خود خواهد بود تا انرژی گرمایی را از بین ببرد.

از یک طرف، موتور ناهمزمان پمپ جابجایی ثابت را برای خروجی جریان ثابت هدایت می کند.از سوی دیگر، هر عمل در چرخه قالب‌گیری تزریقی، مانند باز و بسته شدن قالب، جهش و غیره، نیازمندی‌های متفاوتی برای جریان دارد و جریانی که استفاده نمی‌شود، تحت فشار تنظیم‌شده فعلی به مخزن روغن برمی‌گردد. .هرچه سرعت عمل کندتر باشد یا فشار تنظیم شده بیشتر باشد، انرژی بیشتری به مخزن روغن باز می گردد و انرژی بیشتری هدر می رود.انرژی تلف شده تبدیل به انرژی گرمایی می شود که باعث افزایش دمای روغن می شود.بنابراین، به طور کلی، زمانی که سرعت عمل از سرعت کامل دورتر است، زمان طولانی تر و فشار بیشتر است، صرفه جویی در انرژی بالقوه بیشتر خواهد بود.

پمپ جابجایی متغیر موتور آسنکرون

از مطالب بالا می توان دریافت که کلید حفظ انرژی، تغییر جریان است.پمپ جابجایی متغیر می تواند جریان را از صفر تا حداکثر فراهم کند و تحت چرخش سرعت ثابت موتور ناهمزمان ارائه می شود.متداول ترین پمپ جابجایی متغیر از طراحی پیستون محوری صفحه سواش استفاده می کند.این عادت خوبی است که هنگام بیرون رفتن چراغ ها را خاموش کنید.هنگامی که سوئیچ تیره روشن به طور گسترده استفاده می شود، می توانیم در یک نور تاریک اما کافی کار کنیم و استراحت کنیم تا در مصرف انرژی صرفه جویی شود.پمپ جابجایی متغیر مانند یک کلید تیره روشن است.همچنین دو دستگاه وجود دارد که می توانند جریان را کاهش دهند: مبدل فرکانس و موتور سروو.

پمپ روغن مبدل فرکانس موتور ناهمزمان

مبدل فرکانس فرکانس AC را تغییر می دهد، به طوری که سرعت موتور ناهمزمان در 10-100٪ تغییر می کند.با یک پمپ جابجایی ثابت، حجم روغن 10-100٪ تغییر می کند.

با این حال، مبدل فرکانس یک تجهیزات الکترونیکی با جریان بالا است که برق را نیز مصرف می کند و اثر صرفه جویی در انرژی آن کمتر از پمپ جابجایی متغیر است.علاوه بر این، موتور ناهمزمان با سرعت ثابت بدون در نظر گرفتن بهینه سازی اینرسی روتور طراحی شده است.اگر برای هر شتاب و کاهش سرعت روتور 0.1 ثانیه طول بکشد، برای حداقل 20 تغییر سرعت در یک چرخه 2 ثانیه طول می کشد.به طور کلی، کاربران متوجه خواهند شد که استفاده از مبدل فرکانس بهره وری را کاهش می دهد.در نهایت، بیشتر پمپ های جابجایی ثابت، پمپ های پره ای هستند.هنگامی که سرعت کاهش می یابد، نیروی گریز از مرکز نیز کاهش می یابد.بنابراین در دبی کم، نشتی داخلی افزایش یافته و راندمان پمپ روغن کاهش می یابد.

بنابراین، هنگامی که دستگاه قالب گیری تزریقی بازسازی و بهبود می یابد، استفاده از مبدل فرکانس و اتصال آن به موتور ناهمزمان مناسب تر است.از آنجایی که فقط شامل تغییر سیم برق می شود، زمان کمتری می برد و بسیار ساده تر از تغییر پمپ جابجایی ثابت به پمپ جابجایی متغیر است.علاوه بر این، این یک برنامه موفق برای تغییر سرعت چرخش پیچ اکسترودر با مبدل فرکانس است.از آنجایی که اکسترودر به صورت دوره ای کار نمی کند، نیازی به شتاب یا کاهش مکرر ندارد و پیچ آن توسط گیربکس هدایت می شود، بنابراین پمپ روغن را درگیر نمی کند.

پمپ روغن سروو موتور

سروو موتور می تواند شتاب و کاهش سرعت را بهینه کند.روتور آن از قطر کوچکی برای کاهش اینرسی استفاده می کند و سپس از یک روتور بلند برای بازیابی گشتاور از دست رفته استفاده می کند.البته اینرسی نیز با طول روتور افزایش می یابد، اما فقط به صورت خطی.از ظاهر سروو موتور نیز مشخص است که قطر آن کم ولی طول آن زیاد است.فقط 0.05 ثانیه طول می کشد تا سروو موتور از 0 تا 2000 دور در دقیقه تغییر کند.بنابراین، از سروو موتور دور متغیر برای به حرکت درآوردن پمپ روغن استفاده می شود که تنها زمانی که چرخه کمتر از 5 ثانیه باشد، بهره وری را کاهش می دهد.آهنربای دائمی برای تولید میدان مغناطیسی روتور استفاده می شود که از تلفات مس و آهن روتور نیز جلوگیری می کند.

سرعت متغیر سروو موتور توسط کنترلر با اصل تبدیل فرکانس محقق می شود.جریان متناوب 50 هرتز یا 60 هرتز پس از اصلاح به جریان متناوب فرکانس مورد نیاز تبدیل می شود تا سروو موتور را به حرکت درآورد.بنابراین، تا زمانی که ولتاژ در مناطق با فرکانس های مختلف مناسب باشد، تاثیری نخواهد داشت.این با موتور ناهمزمان متفاوت است.سرعت چرخش موتور آسنکرون در 60 هرتز 20 درصد سریعتر از 50 هرتز است.این کنترلر همچنین دارای کنترل فیدبک فشار و سرعت و کنترل PID فشار و افزایش و کاهش جریان است.

سروو موتور هیچ تفاوتی با ژنراتور ندارد.اینکه کدام عملکرد را اجرا کنیم بستگی به نحوه رانندگی آن دارد.اگر برق سه فاز تامین شود، موتور است.اگر برق برای چرخش شفت اصلی آن تامین شود، یک ژنراتور است.هنگامی که سروو موتور ترمز می شود (مانند زمانی که قالب باز و متوقف می شود) تبدیل به ژنراتور می شود.اینرسی (انرژی جنبشی) قالب متحرک و قالب متحرک سیلندر قفل قالب را به حرکت در می آورد و سپس پمپ روغن را به حرکت در می آورد (در این زمان پمپ روغن به موتور روغن تبدیل می شود) که محور اصلی "ژنراتور" را به حرکت در می آورد. برای تولید ولتاژپس از عبور از مقاومت ترمز تبدیل به جریان می شود و سپس به انرژی گرمایی تبدیل می شود که در جو پخش می شود.اگرچه این انرژی بازیابی نمی شود، اما هدف از ترمزگیری سریع و دقیق را نیز دنبال می کند.

پمپ دنده ای یا پمپ پیستونی

دو نوع پمپ روغن برای موتورهای سروو استفاده می شود که عبارتند از پمپ دنده ای کمی و پمپ پیستونی متغیر.پمپ جابجایی ثابت برای دستگاه قالب گیری تزریقی عمدتاً پمپ پره ای است.نیروی گریز از مرکز پمپ پره در سرعت کم کاهش می یابد و نشتی داخلی افزایش می یابد، بنابراین برای سروو موتور دور متغیر مناسب نیست.

راندمان حجمی پمپ دنده ای زیر 90٪ است، ساختار نسبتاً ساده است، هزینه آن زیاد نیست، سر و صدا زیاد نیست و تحمل آلودگی نفتی زیاد است.راندمان حجمی پمپ پلانجر حدود 95 درصد است، ساختار دقیق است، تحمل آلودگی روغن زیاد نیست و نویز زیاد است.با این حال، از ویژگی های متغیر آن می توان برای کاهش بار گشتاور روی موتور سروو، کاهش جریان و گرما استفاده کرد، به طوری که زمان نگه داشتن فشار می تواند طولانی تر شود.این امر در طراحی جابجایی دوگانه شرکت تحقیقات نفتی مورد استفاده قرار گرفته است.

جریان مورد نیاز برای حفظ فشار و بسته شدن قالب با فشار بالا کم است اما فشار زیاد است که می تواند پمپ جابجایی متغیر را به یک جابجایی کوچک تبدیل کند و گرمای تولید شده توسط جریان زیاد سروو موتور در سرعت کم را کاهش دهد.این عملکرد حتی برای همه موتورها در دسترس نیست.اگر از جابجایی مضاعف استفاده نشود، نگهدارنده فشار و بسته شدن قالب با فشار بالا از محدوده جریان فشار جابجایی اصلی فراتر می رود، اما همچنان در محدوده اضافه بار است و می تواند برای نگهداری فشار موقت و بسته شدن قالب با فشار بالا استفاده شود.اگر روش قفل کردن قالب از لولای ماشین استفاده کند، بسته شدن قالب با فشار بالا به طور طبیعی کوتاه مدت است.اگر نیروی قفل قالب تحت فشار مستقیم توسط شیر یک طرفه قفل نشود، پمپ روغن موتور باید به طور مداوم کار کند تا نیروی قفل قالب حفظ شود.پمپ روغن با جابجایی دوگانه را می توان به عنوان یک گیربکس دنده دوگانه یک ماشین دید.دنده پایین هنگام رانندگی آهسته هنگام بالا رفتن استفاده می شود.اگرچه دور موتور کاهش چندانی نداشته است، اما نیروی محرکه خودرو بهتر شده است.