高效节能的大型压铸机关键技术研究

摘要：随着科学技术的不断进步，我国汽车行业以及电器行业得到了快速发展，压铸技术也相应的得到了更为广泛的运用与发展。本文对高效节能的大型压铸机的关键技术进行了重点研究和探讨。

关键词：大型压铸机；高效节能；关键技术

1.影响压铸工艺能耗的主要因素

压铸机进行压力铸造是一个周期性流程，在此流程中，会消耗大量的能耗，而影响这些能耗的主要因素有以下几点：

（1）流溢损耗。由于产品不同，所需要的液压油的压力和流量也就不同，压铸工艺自然也就有很大差异[1]。就油泵流量而言，是以最大流量为选择标准的，若进行压力铸造时流量低于最大流量值，则液压油就会倒流，这样就会浪费大量的能量。

（2）节流损耗。所谓的节流损耗是由液压阀节流口降压而造成的。压铸机的最高承受压力为160bar，这会导致液压油在运动过程中遭受巨大的冲击力，从而产生巨大的摩擦，使温度急剧升高[2]。

（3）设计余量损耗。由于在设计过程中会考虑到后期的开发和运用，因此经常会加大油泵电机设计容量，这样就会很容易造成设计余量的损耗，从而浪费大量的电能。

2.实现高效节能技术的措施及原理分析

2.1节能改造原理

压铸机控制系统可以描述为：由行程开关和控制按钮发出的开关信号表述当前压铸机所做的动作，接着从模拟输入模块获取油压、合型力、速度等模拟量，继而从这些模拟量来判别压铸机的工作状态，然后经过PLC逻辑运算，输出相应的开关量，同时从模拟量输出模块来对流量、压力比例阀进行有效的控制[3]。具体是从下面的研究来达到节能效果：以高性能的变频器为基础，将压铸机动力系统―电动机转速予以重新组合和控制。理论依据如下：

N=60f1 （1-S）/P

式中N、f1、S、P分别表示电动机的转速、定子频率、转差率和磁级数。S、P的状态随着电动机的制造完成也就基本确定了，因此只有改变定子频率f1来实现调速。

泵类负载特性属于二次方律，依据这种负载特性，可以确定下列结论：

流量公式

QL=Q0+KQ nL流量Q∝n

转矩（压力）公式

TL=T0+KT nL2 压力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、转矩（压力） T及轴功率P分别正比于其转速n、n的平方和n的立方 [4]。因此在对流量的大小进行设定时要依据油泵的间断性工作以及压铸过程的压力和流量的变化特点，从而实现最佳节能的目的，图1是其工作原理图。

2.2变频器节能试验分析

图1和图2分别是变频器频率转化原理图以及其用于压铸机时的线路。图3所示的是节能器电气原理与接线图。

在变频节能压铸机中，电流表、变频器和工频旁路接触器等共同组成了变频节能控制电气柜的主电路，同时启动、复位开关、指示灯、工频/变频运行指示灯等组成了控制电路。试验表明，变频器被使用后，不仅减少了一些繁琐的人工操作，使一些不安全的隐患因素降至最低，而且系统会一直在节能的状态下运行。

变频节能的控制原理是利用油泵马达的转速来对油量进行有效的调节，和通过DSP高速数字处理器来对比例流量和比例压力实现跟踪处理，然后控制压铸机自身比例流量阀和比例压力阀的电流信号，继而能够使节能器对压铸机的工作状态、工作压力和流量实现自动跟踪，其次，利用油泵转速的调节，来对各个动作环节的正常需要进行补给，而且油泵只需对油路中消耗的部分实施补给，以此来保证节能的效果，图4是试验节能效果曲线图，此外，用电也会节省30%左右，对于较大的机型，用电量至少会节省一半[5]。

参考文献：

[1]张华伟. 高效节能的大型压铸机关键技术研究[D].华南理工大学，2014.

[2]张琦，张帅，万水平，高强，陈余秋，赵升吨. 大型卧式压铸机中板的结构轻量化研究[J]. 机床与液压，2013，05：9-14.

[3]李晓棠，潘贞周，李丹阳，李波，万旭. 大型压铸机合模机构的多目标模糊优化设计[J]. 机械设计与制造，2007，05：6-8.

[4]陈海平，曾攀，方刚，雷丽萍. 大型镁合金压铸机哥林柱断裂原因分析及其Y构改进[J]. 机械设计与制造，2009，02：13-15.

[5]张华伟，夏伟，吴智恒，陈敏，景友燕，张新华. 基于数值模拟的大型压铸机合模机构的优化设计[J]. 华南理工大学学报（自然科学版），2013，09：113-119.