كيفية اختيار نظام الطاقة لآلة التشكيل بالحقن (الجزء الأول)

الشحنة الكهربائية هي أكبر تكلفة لمعالجة منتجات القولبة بالحقن باستثناء المواد الخام.بالنسبة لمعظم آلات القولبة بالحقن ، يتم تحويل الطاقة الكهربائية أولاً إلى طاقة حركية من خلال المحرك ، ثم إلى طاقة هيدروليكية من خلال مضخة الزيت ، والتي تدفع كل إجراء في دورة القولبة بالحقن لإكمال عملية التشكيل بالحقن.نعلم جميعًا قانون "الحفاظ على الطاقة".لن تزيد الطاقة أو تنقص في عملية التغيير من شكل إلى آخر ، ولكن في الواقع ، هناك فقدان للطاقة في عملية التحويل ، وذلك لأن عملية التحويل تنتج طاقة خرج "غير مجدية" ، مثل الطاقة الحرارية.جوهر الحفاظ على الطاقة هو تقليل الطاقة الناتجة "عديمة الفائدة".

مضخة إزاحة ثابتة للمحرك غير المتزامن

يتم تشغيل ماكينات القولبة بالحقن التقليدية بمحركات غير متزامنة (نوع قفص السنجاب).يحول المحرك غير المتزامن ذي السرعة الثابتة الطاقة الكهربائية إلى طاقة حركية.ناتج الطاقة الحركية "المفيدة" هو فقط حوالي 90٪ من الطاقة الكهربائية المدخلة (عند التحميل الكامل) ، والباقي يصبح طاقة حرارية.لذلك ، سيكون للمحرك مروحة خاصة به لسحب الطاقة الحرارية.

من ناحية ، يقود المحرك غير المتزامن مضخة الإزاحة الثابتة لإخراج تدفق ثابت ؛من ناحية أخرى ، فإن كل إجراء في دورة القولبة بالحقن ، مثل فتح وإغلاق القالب ، والطرد ، وما إلى ذلك ، له متطلبات مختلفة للتدفق ، وسيعود التدفق غير المستخدم إلى خزان الزيت تحت ضغط المجموعة الحالية .كلما كان الإجراء أبطأ ، أو كلما زاد الضغط المحدد ، ستعود المزيد من الطاقة إلى خزان الزيت ، وستُهدر المزيد من الطاقة.ستصبح الطاقة المهدرة طاقة حرارية ، مما يزيد من درجة حرارة الزيت.لذلك ، بشكل عام ، عندما تكون سرعة الحركة أبعد من السرعة الكاملة ، يكون الوقت أطول ، ويكون الضغط أكبر ، يكون توفير الطاقة المحتمل أكبر.

مضخة الإزاحة المتغيرة للمحرك غير المتزامن

يمكن أن نرى مما سبق أن مفتاح الحفاظ على الطاقة هو تغيير التدفق.يمكن لمضخة الإزاحة المتغيرة أن توفر تدفقًا من الصفر إلى الحد الأقصى ، ويتم توفيرها تحت سرعة دوران ثابتة للمحرك غير المتزامن.تعتمد المضخة المتغيرة الإزاحة الأكثر شيوعًا على تصميم المكبس المحوري ذو لوحة المفاتيح.من الجيد إطفاء الأنوار عند الخروج.عندما يتم استخدام مفتاح الضوء الداكن على نطاق واسع ، يمكننا العمل والراحة في ضوء مظلم ولكن كافٍ ، وذلك لتوفير الطاقة.تشبه مضخة الإزاحة المتغيرة مفتاحًا فاتحًا داكنًا.يوجد أيضًا جهازان يمكنهما تقليل التدفق: محول التردد ومحرك مؤازر.

مضخة زيت محول تردد المحرك غير المتزامن

يغير محول التردد تردد التيار المتردد ، بحيث تتغير سرعة المحرك غير المتزامن في 10-100٪.مع مضخة الإزاحة الثابتة ، يتغير حجم الزيت بنسبة 10-100٪.

ومع ذلك ، فإن محول التردد عبارة عن معدات إلكترونية ذات تيار عالٍ ، والتي تستهلك أيضًا الكهرباء ، وتأثيره الموفر للطاقة أقل من تأثير المضخة المتغيرة الإزاحة.بالإضافة إلى ذلك ، تم تصميم المحرك غير المتزامن بسرعة ثابتة ، دون مراعاة تحسين القصور الذاتي للعضو الدوار.إذا استغرقت 0.1 ثانية لكل تسارع وتباطؤ للدوار ، فسيستغرق الأمر ثانيتين لما لا يقل عن 20 تغييرًا للسرعة في الدورة.بشكل عام ، سيجد المستخدمون أن استخدام محول التردد يبطئ الإنتاجية.أخيرًا ، معظم مضخات الإزاحة الثابتة هي مضخات دوارة.عندما تنخفض السرعة ، تنخفض قوة الطرد المركزي أيضًا.لذلك ، عند التدفق المنخفض ، يزيد التسرب الداخلي وتقل كفاءة مضخة الزيت.

لذلك ، عندما يتم تجديد ماكينة القولبة بالحقن وتحسينها ، يكون من الأنسب استخدام محول التردد وتوصيله بمحرك غير متزامن.نظرًا لأنه ينطوي فقط على تغيير السلك الكهربائي ، فإنه يستغرق وقتًا أقل وهو أبسط بكثير من تغيير مضخة الإزاحة الثابتة إلى مضخة الإزاحة المتغيرة.بالإضافة إلى ذلك ، إنه تطبيق ناجح لتغيير سرعة دوران برغي الطارد باستخدام محول التردد.نظرًا لأن الطارد لا يعمل بشكل دوري ، فإنه لا يحتاج إلى الإسراع أو التباطؤ بشكل متكرر ، ويتم تشغيل المسمار اللولبي الخاص به بواسطة علبة التروس ، لذلك لا يشتمل على مضخة الزيت.

مضخة زيت محرك سيرفو

يمكن للمحرك المؤازر تحسين التسارع والتباطؤ.يستخدم دواره قطرًا صغيرًا لتقليل القصور الذاتي ، ثم يستخدم دوارًا طويلًا لاستعادة عزم الدوران المفقود.بالطبع ، يزيد القصور الذاتي أيضًا مع طول الجزء المتحرك ، ولكن بشكل خطي فقط.يتضح أيضًا من مظهر محرك سيرفو أن قطره صغير ولكن طوله كبير.يستغرق المحرك المؤازر 0.05 ثانية فقط للتغيير من 0-2000 دورة في الدقيقة.لذلك ، يتم استخدام محرك سيرفو متغير السرعة لتشغيل مضخة الزيت ، مما يؤدي إلى إبطاء الإنتاجية فقط عندما تكون الدورة أقل من 5 ثوانٍ.يتم استخدام المغناطيس الدائم لتوليد المجال المغناطيسي للعضو الدوار ، والذي يتجنب أيضًا فقد النحاس وفقدان الحديد في الجزء المتحرك.

يتم تحقيق السرعة المتغيرة للمحرك المؤازر بواسطة وحدة التحكم مع مبدأ تحويل التردد.سيتم تحويل التيار المتردد 50 هرتز أو 60 هرتز إلى تيار متناوب للتردد المطلوب بعد التصحيح لقيادة محرك سيرفو.لذلك ، طالما أن الجهد مناسب في المناطق ذات الترددات المختلفة ، فلن يتأثر.هذا يختلف عن المحرك غير المتزامن.سرعة دوران المحرك غير المتزامن عند 60 هرتز أسرع بنسبة 20٪ من سرعة دوران المحرك غير المتزامن عند 50 هرتز.تمتلك وحدة التحكم أيضًا تحكمًا في التغذية المرتدة للضغط والسرعة ، وتحكم PID للضغط والارتفاع والانخفاض في التدفق.

لا يختلف محرك سيرفو عن المولد.تعتمد الوظيفة التي يجب تشغيلها على كيفية قيادتها.إذا تم توفير طاقة ثلاثية الطور ، فهو محرك ؛إذا تم توفير الطاقة لتدوير عمودها الرئيسي ، فهي عبارة عن مولد.عندما يتم كبح محرك سيرفو (مثل عند فتح القالب وإيقافه) ، فإنه يصبح مولدًا.يؤدي القصور الذاتي (الطاقة الحركية) للقالب المتحرك والقالب المتحرك إلى تحريك أسطوانة قفل القالب ، ثم تشغيل مضخة الزيت (في هذا الوقت ، تصبح مضخة الزيت محركًا للزيت) ، والذي يحرك العمود الرئيسي لـ "المولد" لتوليد الجهد.بعد اجتياز مقاومة المكابح ، تصبح تيارًا ، ثم تصبح طاقة حرارية ، تتوزع في الغلاف الجوي.على الرغم من عدم استعادة هذه الطاقة ، إلا أنها تخدم أيضًا الغرض من الكبح السريع والدقيق.

مضخة تروس أو مضخة بمكبس

هناك نوعان من مضخات الزيت المستخدمة مع المحركات المؤازرة ، وهما مضخة التروس الكمية ومضخة الغطاس المتغيرة.إن مضخة الإزاحة المستمرة لآلة التشكيل بالحقن هي مضخة دوارة بشكل أساسي.تتناقص قوة الطرد المركزي لمضخة الريشة عند السرعة المنخفضة ، ويزداد التسرب الداخلي ، لذلك فهي غير مناسبة لمحرك مؤازر متغير السرعة.

الكفاءة الحجمية لمضخة التروس أقل من 90٪ ، والهيكل بسيط نسبيًا ، والتكلفة ليست عالية ، والضوضاء ليست كبيرة ، والتسامح مع تلوث الزيت كبير.تبلغ الكفاءة الحجمية لمضخة الغطاس حوالي 95 ٪ ، والهيكل دقيق ، والتسامح مع تلوث الزيت ليس مرتفعًا ، والضوضاء كبيرة.ومع ذلك ، يمكن استخدام خصائصه المتغيرة لتقليل حمل عزم الدوران على محرك سيرفو ، وتقليل التيار والحرارة ، بحيث يمكن أن يكون وقت الضغط أطول.تم تطبيق هذا في تصميم الإزاحة المزدوجة لشركة أبحاث النفط.

التدفق المطلوب للحفاظ على الضغط وإغلاق القالب عالي الضغط منخفض ولكن الضغط مرتفع ، والذي يمكن أن يحول المضخة المتغيرة الإزاحة إلى إزاحة صغيرة ، مما يقلل الحرارة الناتجة عن التيار الكبير للمحرك المؤازر بسرعة منخفضة.هذه الوظيفة غير متوفرة حتى لجميع المحركات.إذا لم يتم استخدام الإزاحة المزدوجة ، فإن الحفاظ على الضغط وإغلاق القالب عالي الضغط سوف يتجاوز نطاق تدفق الضغط للإزاحة الأصلية ، ولكن لا يزال ضمن نطاق الحمل الزائد ، ويمكن استخدامه للحفاظ على الضغط المؤقت وإغلاق القالب عالي الضغط.إذا كانت طريقة قفل القالب تعتمد على مفصلة الآلة ، فإن إغلاق القالب عالي الضغط يكون قصير العمر بشكل طبيعي.إذا لم يتم قفل قوة قفل قالب الضغط المباشر بواسطة الصمام أحادي الاتجاه ، يجب أن تعمل مضخة زيت المحرك باستمرار للحفاظ على قوة قفل القالب.يمكن اعتبار مضخة الزيت مزدوجة الإزاحة بمثابة ناقل حركة مزدوج التروس للسيارة.يتم استخدام السرعة المنخفضة عند القيادة ببطء عند التسلق.على الرغم من أن سرعة المحرك لم تنخفض كثيرًا ، إلا أن القوة الدافعة للسيارة قد تحسنت.