高效節(jié)能的大型壓鑄機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究

何建+廖玉騰

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國汽車行業(yè)以及電器行業(yè)得到了快速發(fā)展，壓鑄技術(shù)也相應(yīng)的得到了更為廣泛的運(yùn)用與發(fā)展。本文對高效節(jié)能的大型壓鑄機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了重點(diǎn)研究和探討。

關(guān)鍵詞：大型壓鑄機(jī)；高效節(jié)能；關(guān)鍵技術(shù)

1.影響壓鑄工藝能耗的主要因素

壓鑄機(jī)進(jìn)行壓力鑄造是一個(gè)周期性流程，在此流程中，會(huì)消耗大量的能耗，而影響這些能耗的主要因素有以下幾點(diǎn)：

（1）流溢損耗。由于產(chǎn)品不同，所需要的液壓油的壓力和流量也就不同，壓鑄工藝自然也就有很大差異[1]。就油泵流量而言，是以最大流量為選擇標(biāo)準(zhǔn)的，若進(jìn)行壓力鑄造時(shí)流量低于最大流量值，則液壓油就會(huì)倒流，這樣就會(huì)浪費(fèi)大量的能量。

（2）節(jié)流損耗。所謂的節(jié)流損耗是由液壓閥節(jié)流口降壓而造成的。壓鑄機(jī)的最高承受壓力為160bar，這會(huì)導(dǎo)致液壓油在運(yùn)動(dòng)過程中遭受巨大的沖擊力，從而產(chǎn)生巨大的摩擦，使溫度急劇升高[2]。

（3）設(shè)計(jì)余量損耗。由于在設(shè)計(jì)過程中會(huì)考慮到后期的開發(fā)和運(yùn)用，因此經(jīng)常會(huì)加大油泵電機(jī)設(shè)計(jì)容量，這樣就會(huì)很容易造成設(shè)計(jì)余量的損耗，從而浪費(fèi)大量的電能。

2.實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能技術(shù)的措施及原理分析

2.1節(jié)能改造原理

壓鑄機(jī)控制系統(tǒng)可以描述為：由行程開關(guān)和控制按鈕發(fā)出的開關(guān)信號表述當(dāng)前壓鑄機(jī)所做的動(dòng)作，接著從模擬輸入模塊獲取油壓、合型力、速度等模擬量，繼而從這些模擬量來判別壓鑄機(jī)的工作狀態(tài)，然后經(jīng)過PLC邏輯運(yùn)算，輸出相應(yīng)的開關(guān)量，同時(shí)從模擬量輸出模塊來對流量、壓力比例閥進(jìn)行有效的控制[3]。具體是從下面的研究來達(dá)到節(jié)能效果：以高性能的變頻器為基礎(chǔ)，將壓鑄機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)—電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速予以重新組合和控制。理論依據(jù)如下：

N=60f1 （1-S）/P

式中N、f1、S、P分別表示電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、定子頻率、轉(zhuǎn)差率和磁級數(shù)。S、P的狀態(tài)隨著電動(dòng)機(jī)的制造完成也就基本確定了，因此只有改變定子頻率f1來實(shí)現(xiàn)調(diào)速。

泵類負(fù)載特性屬于二次方律，依據(jù)這種負(fù)載特性，可以確定下列結(jié)論：

流量公式

QL=Q0+KQ nL流量Q∝n

轉(zhuǎn)矩（壓力）公式

TL=T0+KT nL2 壓力T∝n2

3）功率公式

PL=P0+KP nL3 功率P∝n3

由上式可知：油泵的流量Q、轉(zhuǎn)矩（壓力） T及軸功率P分別正比于其轉(zhuǎn)速n、n的平方和n的立方 [4]。因此在對流量的大小進(jìn)行設(shè)定時(shí)要依據(jù)油泵的間斷性工作以及壓鑄過程的壓力和流量的變化特點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)最佳節(jié)能的目的，圖1是其工作原理圖。

2.2變頻器節(jié)能試驗(yàn)分析

圖1和圖2分別是變頻器頻率轉(zhuǎn)化原理圖以及其用于壓鑄機(jī)時(shí)的線路。圖3所示的是節(jié)能器電氣原理與接線圖。

在變頻節(jié)能壓鑄機(jī)中，電流表、變頻器和工頻旁路接觸器等共同組成了變頻節(jié)能控制電氣柜的主電路，同時(shí)啟動(dòng)、復(fù)位開關(guān)、指示燈、工頻/變頻運(yùn)行指示燈等組成了控制電路。試驗(yàn)表明，變頻器被使用后，不僅減少了一些繁瑣的人工操作，使一些不安全的隱患因素降至最低，而且系統(tǒng)會(huì)一直在節(jié)能的狀態(tài)下運(yùn)行。

變頻節(jié)能的控制原理是利用油泵馬達(dá)的轉(zhuǎn)速來對油量進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)，和通過DSP高速數(shù)字處理器來對比例流量和比例壓力實(shí)現(xiàn)跟蹤處理，然后控制壓鑄機(jī)自身比例流量閥和比例壓力閥的電流信號，繼而能夠使節(jié)能器對壓鑄機(jī)的工作狀態(tài)、工作壓力和流量實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤，其次，利用油泵轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，來對各個(gè)動(dòng)作環(huán)節(jié)的正常需要進(jìn)行補(bǔ)給，而且油泵只需對油路中消耗的部分實(shí)施補(bǔ)給，以此來保證節(jié)能的效果，圖4是試驗(yàn)節(jié)能效果曲線圖，此外，用電也會(huì)節(jié)省30%左右，對于較大的機(jī)型，用電量至少會(huì)節(jié)省一半[5]。

參考文獻(xiàn)：

[1]張華偉. 高效節(jié)能的大型壓鑄機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].華南理工大學(xué)，2014.

[2]張琦，張帥，萬水平，高強(qiáng)，陳余秋，趙升噸. 大型臥式壓鑄機(jī)中板的結(jié)構(gòu)輕量化研究[J]. 機(jī)床與液壓，2013，05：9-14.

[3]李曉棠，潘貞周，李丹陽，李波，萬旭. 大型壓鑄機(jī)合模機(jī)構(gòu)的多目標(biāo)模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2007，05：6-8.

[4]陳海平，曾攀，方剛，雷麗萍. 大型鎂合金壓鑄機(jī)哥林柱斷裂原因分析及其結(jié)構(gòu)改進(jìn)[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2009，02：13-15.

[5]張華偉，夏偉，吳智恒，陳敏，景友燕，張新華. 基于數(shù)值模擬的大型壓鑄機(jī)合模機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，09：113-119.