注塑机塑化参数对能耗的影响研究.pdf

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1、工程塑料应用2011年，第39卷，第6期注塑机塑化参数对能耗的影响研究李福程珩王国宝白瑞路亮(太原理工大学机械电子工程研究所，太原030024)摘要通过对料筒平均温度、背压、转速建立正交试验表，模拟计算这些因素对能耗的影响程度，得到注塑一个产品在不同参数下需要消耗的功率和各参数对能耗的影响程度，然后通过实验验证模拟结果，证实了该研究方法的正确性及可靠性，该方法为注塑节能和塑化参数方案的确定提供一定依据。关键词注塑机塑化参数能耗随着可再生能源日益短缺造成的能耗成本的增素分别取三个不同的水平值建立正交试验表，首加，节能减排越来越受到人们的重视，也成为政府衡先建立注塑机螺杆计

2、量段和流道模型，应用粘弹性量企业的标准之一。由此节能技术也成为注塑机目材料流动模拟软件Polyflow进行模拟计算得出驱动前的发展方向之一。注塑机的工作性能参数是以最螺杆的转矩J，再通过公式计算得到螺杆的驱动功大负荷来设计和标定的，但在实际生产中，注塑机一率和能耗。将模拟结果通过极差分析、综合比较找般都不是在满负荷的工作状态下工作；注塑机生产出在T、P、n分别取不同值下所有试验中的最节能方一个产品的各步骤所需的能耗差别很大，有的时段案和各塑化参数对能耗的影响程度j，最后再通过电机处在空载状态，而且注塑机都是不断重复一个实验验证模拟结果的正确性和可靠性。周期的动作规律，工

3、作状态平稳。所以研究注塑1塑化系统参数正交表的建立机节能具有很大的可行性。利用T、P、n的三个水平值建立正交表，分析其伺服电机凭借其自身能根据负载自动调整转对螺杆驱动功率和能耗的影响。由于螺杆温度由喷速、高速高响应和低振动的特点有逐步取代传统异嘴温度、前段温度、中段温度、后端温度、加料段温度步电机的趋势，其特点为：异步电机的输出是恒定5段组成，首先考虑其平均温度，调整温度时对每段的，在低负荷时，包括待机状态，浪费了很大一部分温度值都调整相同的变化量。塑化系统取3个因做功；而伺服电机的转速可降低甚至可以停止，因此素，每个因素取3个水平值，塑化参数如表1所示。使用伺服电机可

4、作为注塑机节能的重点研究方表1计量段塑化参数水平表向_2]。将伺服电机作为注塑机的动力系统后，其能水平7T／℃p，MPa，∥r．min一1水平1175O．550耗指标对其影响因素也提出了新要求，包括螺杆的水平218OO．5555结构参数、料筒平均温度()、转速(n)、背压(P)、水平3l850．660动力系统构成、物料等，各因素对注塑机各工作性能根据所考察的试验因素的个数和水平，选择正指标的影响相互制约，较复杂。注塑机节能一是从交试验表L(3)来确定试验方案，如表2所示。注塑机生产厂家研发新型节能型注塑机；二是注塑表2塑化参数正交表机的用户通过选择合适的塑化参数达到节能

5、减排的试验号塑化参数目的，可操作性较强，但由于用户一般是通过“试7℃p，MPan／r·min一M—l1750．550凑”方法来确定塑化参数方案，既不能达到能耗最M一21750．5555低又不具有推广性。笔者选择注塑机可以设定的对M一3175O．660能耗有较大影响的T,p和n3个主要塑化参数对注M一4l800．555塑机能耗的影响进行研究，找到这3个因素对能耗M一51800．5550M一618O0．660的影响程度并从中选择一个最合理的塑化参数方M一71850．560案，以达到降低能耗的目的。该研究结果对确定注M一81850．555O塑节能和塑化参数方案提供一定理论和实

6、验依据。M一91850．655采用Cross黏度模型表示聚氯乙烯(PVC)熔体流动黏度特征，根据现有实验条件对T、P、n三个因收稿日期：2011-03-22李福，等：注塑机担化参数对能耗的影响研究452注塑机螺杆计量段及流道几何建模与网格划分——塑化时间，S；根据螺杆运动实际情况，机筒静止螺杆在旋转卜单位质量上的质量力；的同时水平向后退，应用Pro／E建立螺杆计量段及、、W——质点在、Y、方向的速度分量。流道三维几何模型，螺杆的计量段L=200mm，将模根据PVC熔体的流动特征，选择Cross模型表型导入GAMBIT中进行网格划分和设定边界类型。示PVC熔体的黏度特征，

7、Cross方程为：为了提高计算精度和降低计算量，螺杆内部挖空并叼=叼0／[1+(AT)]由四面体网格划分，流道采用六面体网格划分。图式中：——剪切黏度；1为螺杆和流道在GAMBIT中的模型。J，7。——零剪切黏度；——剪切速率；A——自然时间；m——指数。(a)【b)a一螺杆计量段；b-流道整个模拟计算过程参数由具体实验参数确定，图1螺杆和流道模型注塑机型号WK400，注塑产品体积453em，PVC3数学模型的建立和边界条件的设定熔体的物性参数为叼o=3．3x10Pa·S，A=0．2288根据螺杆运动的实际情况和流体在注射螺杆中s，m=0