[00727264]机电液复合控制的新型高效、低能耗注塑机技术

(1)项目来源：山西省科技攻关项目，项目编号：2006031149。(2)项目背景：中国是塑料制品生产大国，国产注塑机仍采用国外80年代中期的技术，产品存在噪声大、能耗大、控制精度低，市场竞争能力低等不足。美、日等国开发了全电动注塑机实现节能，整机需要5到6台伺服电动机进行控制，价格昂贵，控制回路复杂，且只能用于小功率机型。国内，该课题组成员结合在德国参加欧盟机电液复合控制注塑机技术的经验，率先开展了与这一技术相关的基础理论、实际应用方面的研究工作，解决了多项技术难题。(3)2006年，该课题组对“机电液复合驱动的新型高效、低能耗注塑机技术”项目开始攻关与研究。建立注塑机锁模机构动态模型，分析负载动态特性，以及系统功耗。提出了多种新型节能控制回路，分析了其回路节能控制原理。建立控制回路的数字仿真模型，进行了数字仿真研究，建立了数字、物理混合仿真系统，对控制回路进行研究。为进一步减少系统损耗，提出了进出油口独立控制原理和负载匹配控制原理相结合的多种控制方式。搭建了新型节能控制方案试验平台，进行了数字、物理半实物仿真。在原有的注塑机上进行了多种回路的节能系统改造，完成能耗试验验证。获得该控制系统从设计到生产的完全自主知识产权的技术，最终掌握注塑机节能控制的核心技术，为设计、制造提供依据，并能为现场调试积累经验。(4)在研究和攻关过程中，主要创新成果有：提出一种成本较低、生产过程噪声小且能量利用率高的机电液复合控制的注塑机系统。提出了新回路原理，减小了能量损失。提出采用一套控制器控制两套功率电路，分别驱动两台电机；使整个机器仅用一套泵源装置就具有开模和预塑并联驱动的能力，提高了机器的生产效率。同现有技术相比，不仅可进一步降低能耗，成本也低。发明了新型的三配流窗口液压泵，适应差动缸面积差产生的不对称流量，组成差动快速回路，通过改变泵的转速或泵的排量来控制差动液压缸的运动，实现节能，该方法控制油路简单，结构紧凑，能量效率高。针对大功率差动缸系统，大功率伺服电动机成本高，差动缸流量不对称，提出了用两台小功率调速泵组成新的差动缸电液控制系统。降低了系统本身的能量消耗和液压泵的发热，减小电动机功率损失近20%。提出了泵阀复合流量匹配进出油口独立控制原理，使动力源的输出流量始终与多个执行器所需流量相匹配，使各个执行器都可按进出油口独立控制的原理进行控制，保证执行器在各个方向运动的平稳性，并使系统节流损失最小。通过试验验证、工程实践证明，成果中针对注塑机的间歇式的工作所提出的锁模机构进出油口的独立控制，以及整机多执行机构的协调控制，是实现节能的正确、有效、可行的方法。