注塑机动力系统节能方法研究

摘要

近几年，低碳环保在全国得到了相当程度的重视，同时推进了节能技术的进步。目前注塑机朝着高效节能、精密成型、低噪音和高自动化方向发展。注塑机是成型工艺不可缺少的机械设备，其性能很大程度上决定了产品的质量。液压传动技术、自动控制技术、计算机技术的快速发展，促使加工设备系统在生产效率及产品质量上得到了很大的提高，设备节能性的好坏直接影响了设备的经济性和可靠性，为此研究节能型设备尤为重要。
　　注塑机的液压节能技术是注塑机科技进步过程中发展的一项新技术。液压驱动的注塑机在各个成型阶段所需要的压力和流量都是变化的，而国内注塑机大都是定量泵系统和变量泵系统，其能量的利用率相对较低。本课题基于原有技术的基础上进行技术创新和技术改造，设计出有效的液压配置方案，分别改进电液比例负载敏感系统和伺服控制系统，使动力系统的输出功率与执行机构的消耗功率达到自适应调节匹配，提高能量的利用效率，具有重要的研究意义和良好的应用前景。
　　第一章介绍了注塑机的基本组成，并阐述了注塑机成型的一般原理和生产过程。之后总结了国内外对注塑机节能液压系统领域的研究现状和研究成果。
　　第二章主要是基于传统现有的两种系统（定量泵系统和变量泵系统）工作原理，分析其能量的具体损耗，主要体现在溢流和节流损失，能量浪费在38％-68%，同时并结合变频器的工作原理和使用性能改进电液比例负载敏感系统，并对改进的电液比例负载敏感系统进行数学建模，分析影响系统的稳定性，得出影响系统的重要因素是负载敏感阀的Av、KS、Kq三个参数，因此选择合适的负载敏感阀尤为重要。最后总结得出改进后的系统，具有电机功率高、启动电流小、节能等特点。
　　第三章主要改进传统伺服控制系统，主要集中设计改进设计了电气控制模块、伺服控制器、永磁同步伺服电机等等，克服了局部闭环进行调节以及只能针对单一的流量信号或者压力信号进行控制的缺陷，并结合实例得出改进后伺服控制系统的节能效果提升约27.8%。
　　第四章主要是液压集成阀块结构的优化设计方案，通过液压原理图实例利用Solid Works三维软件对液压集成阀块进行设计，并结合ANSYS对液压原理图进行模拟仿真，对集成块进行强度应力分析，以保证制品的可靠性。最终使阀块达到集成化程度高、性能优越，以达到优化设计的目的。
　　本课题主要以注塑机的动力系统为研究对象，基于电液负载和伺服控制系统进行改进，添加自己的创新设计理念，改善原控制系统的不足，使其达到良好的节能效果。

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第一章 绪 论

1. 1 课题的提出

1. 2 课题研究目的及意义

1. 3 注塑机概述

1. 4 注塑机发展现状

1. 5 成型设备注塑机发展趋势

1. 6 课题主要研究内容

1. 7 本章小结

第二章 基于电液比例负载敏感控制系统的节能方法设计

2. 1 定量泵控制系统的工作原理及能耗分析

2. 2 比例变量泵控制系统的工作原理及能耗分析

2. 3 电液比例负载敏感系统节能控制设计思路

2. 4 电液比例负载敏感节能控制系统结构组成

2. 5 电液比例负载敏感系统数学模型建立

2. 6 电液比例负载敏感系统工作机理

2. 7 三种控制系统的性能比较

2. 8 本章小结

第三章 基于伺服控制系统的节能方法设计

3. 1 注塑机伺服控制系统分析

3. 2 基于伺服控制系统的节能设计思路

3. 3 伺服节能系统分析

3. 4 方案实例应用

3. 5 本章小结

第四章 节能系统中集成块结构优化设计

4. 1 液压阀块建模设计

4. 2 有限元分析

4. 3 最小油道间距计算

4. 4 本章小结

第五章 总结与展望

5. 1 论文研究工作总结

5. 2 今后工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果

致谢