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                  低速大扭矩交流伺服电机驱动单螺杆挤出机
                  日期2013-8-13 人气9860[ 返回 ]

                  挤出成型是塑料成型加工的重要成型方法之一。大部分?#20154;?#24615;塑料都能用此法进行加工与其他成型方法相比挤出成型有下述特点生产过程是连续的生产效率高应用范围广可生产管材、棒材、板材、薄膜、单丝、电线、电缆、异型材及中空制品等投资少收效快。挤出成型的产品可广泛地应用于人们日常生活以及农业、建筑业、石油化工、机械制造、国防等工业部门。

                  但目前在我国使用的挤出机,大部分是采用传?#36784;?#26500;其结构复杂、体积大、能耗高,成为名副其实的“电老虎”随着我国国民经济的高速发展,高效、节能可?#20013;?#21457;展,已成为各行各业关注的重点。

                  我们近期开发的低速大扭矩交流伺服电机驱动单螺杆电脑矢量称重型挤出机采用了当今世界的许多先进技术,实?#33267;司?#23494;挤出和节能该项目已获国家专利(专利号:ZL2008 2 0236920.3),下边就其与传统挤出机的比较及主要特点作简要介绍。

                  传统的单螺杆挤出装置

                  传统的单螺杆挤出装置主要由1、上料部分2、传动部分3、塑化、挤出部分4、电气控制包括加热部分5、冷却部分等五部分组成其结构见图1。
                   
                  图1 传统单螺杆挤出机结构示意图

                  传统的单螺杆挤出机的主要结构及存在的主要问题

                  上料部分

                  主要由料斗?#30333;?#22312;料斗内的上、下两个料位计组成原?#29616;?#35201;由真空上料机构或?#26031;?#21152;入料斗由原料依靠自重进入料筒。当原料高于上料位计时发出料满信?#29275;?#20572;止加料当原料低于下料位计时发出缺料信?#29275;?#24320;?#25216;?#26009;。该机构的主要问题是不能精确计算料重。

                  传动部分

                  主要由电机交流或直流+ 联轴器 +减速箱+螺杆组成它的作用是给螺杆提供所需的扭矩和转速。该传动?#20302;辰?#26500;特点及存在的问题结构复杂体积大安装维修保养不方便。

                  减速箱噪音大易漏油。采用普通交流电机难以实现无级变速无法满足截面形状复杂、工艺要求高的挤出成型塑?#29616;?#21697;的成型要求。经多级传动效率低能耗高。

                  塑化、挤出部分

                  主要由料筒和螺杆组成塑料通过挤压?#20302;辰?#22609;料加热使之呈黏流状态塑化成均匀的熔体并在这一过程中建立一定的压力被螺杆连续地定压、定量、定温地挤出机头。

                  传统螺杆结构由加料段+压缩融熔段+计量均化段三段组成,比功率、比流?#31185;?#22823;螺杆转速低能耗高产量低。

                  加热?#20302;?/p>

                  主要由温控器和加热圈组成。它的作用是通过对料筒(螺杆)进行加热保证成型过程在工艺要求的?#38706;?#33539;围内完成。传统的加热方式是由电阻丝绕制加热圈通电加热方法其存在的主要问题是

                  ?#20154;?#22833;大能耗高圈的内外双面发热其内面紧贴料筒部分的热传导到料筒上而外面的热量大部分散失到空气中造成电能的损失浪费。

                  环境?#38706;壬?#21319;由于热量大?#21487;?#22833;周围环境?#38706;壬?#39640;尤其是夏季对生产环境影响很大现场工作?#38706;?#26377;的超过了45≧有些企业不得不采用空调降低?#38706;x?#36825;又造成能源的二次浪费。

                  使用寿命短、维修量大由于采用电阻丝发热其加热?#38706;?#39640;达300≧左右电阻丝容易因高温老化而烧断常用电热圈使用寿命约在半年左右因此维修的工作量相对较大。

                  电气控制?#20302;?/p>

                  大部分由传统的电器元件组成对加料、料筒?#38706;函?#34746;杆转速进行控制由于采用传统的交流接触器、继电器控制响应速度慢?#25910;下?#39640;。

                  冷却?#20302;?/p>

                  是一个套在料?#37319;系?#20919;却水套对加料口的料筒部分进行冷却防止原料过早融化出现“架桥”现象堵塞加料口。

                  低速大扭矩交流伺服电机驱动单螺杆挤出装置的特点及创新

                  新型低速大扭矩交流伺服电机驱动单螺杆挤出机的结?#35895;?#22270;2。
                   
                  图2 低速大扭矩交流伺服电机驱动的单螺杆挤出机结构示意图

                  结构特点及技术创新点

                  传动?#20302;?采用国?#39318;?#26032;技术低速大扭矩交流伺服电机+ 交流伺服控制器+螺杆。

                  螺杆驱动电机采用德国包米勒公司最新推出的DST150-400系列低速大扭矩交流伺服电机其转速范围为100-300转/每分钟,其扭距范围为110-14752Nm涵盖了11KW-75KW的交流驱动电机螺杆?#26412;?Phi;35-120规格的挤出机由于其具有低转速、大扭矩的特性而且交流伺服电机前端已装有与主轴连为一体的推力轴承箱俗称推力包因此可不需要减速箱直接与螺杆相连。

                  其优点为 结构简单体积小安装维修保养方便。无减速箱噪音大大减少无漏油工作环境改善。采用PLC+伺服控制器控制实现无级变速挤出速度和挤出?#24247;?#31934;确控制满足截面形状复杂、工艺要求高的挤出成型塑?#29616;?#21697;的成型要求。传动效率高能耗大大降低。

                  塑化、挤出?#20302;?根据塑料原料、制品结构、形状、成型方法的不同分别选用屏障型、分流型、分离型、变流道、沟槽型、组合型等新型螺杆和料筒提高塑化能力和产品质量、产量。

                  加热?#20302;?采用国?#39318;?#26032;技术电磁感应加热圈加热技术。

                  电磁感应加热原理是通过先进的控制?#20302;?#21457;出高频至感应线圈、在被加热的金属料?#26448;?#37096;产生高频磁场、使被加热的金属料?#26448;?#37096;产生高频电子碰撞从而使金属料筒自身快速发热、迅速塑化料?#26448;?#30340;塑料由于是高频感应加热高频线圈不和被加热金属直接接触所以?#20302;?#26412;身热辐射?#38706;?#25509;近环境?#38706;x?#21482;有50≧以下人体完全可以触摸。它以热效高、发热快、省电节能、安全可?#24247;?#35832;多优点、不但可以完全代替现有传统的电阻丝加热方式还比传统加热方式有着诸多的明?#26434;?#28857;

                  大幅度节约电能

                  经过有关部门严格的实验测试电磁感应加热相比原电阻丝加热圈节电效果都在30% 以上。

                  环保效果好保证了设备及员工的安全

                  使用电磁感应加热?#20302;?#21518;、表面的?#38706;?#22312;50≧以下人体完全可以安全触摸避免传统电阻发热圈加热方式辐射到空气中的能量?#19978;?#33879;降低环境?#38706;函?#23436;全避免传统加热方式带来的因表面高?#38706;?#36896;成的烧伤、烫伤事故发生更杜绝了因表面高温引燃附作物发生不安全事故。由于表面?#38706;?#20302;它不会烧焦吸附在它表面的异物如塑料?#24085;?#27833;污、?#39029;?#31561;不会产生有害气体改善了车间的空气环?#24120;?#20445;证了设备及员工的安全。

                  加热迅速?#38706;?#25511;制实时准确改善了产品的质量和提高了生产效率

                  传统的电阻丝加热原理是电阻丝本身产生高温然后热量再慢慢的从料筒外表面高温区传导到料筒的中心低温区速度缓慢并且位于料筒中心的塑料实际?#38706;?#21644;料筒表面?#38706;?#26377;较大误差当塑料?#38706;却?#21040;要求时虽然电阻丝停止加热由于存在?#38706;?#35823;差料筒表面?#21248;?#32487;续向料?#26448;?#37096;传导热量导致?#38706;?#25511;制不准确既影响了挤出成型质量也降低了生产效率而电磁感应加热?#20302;?#30340;工作原理是高频感应被加热的金属是通过自身发热热能是由料筒金属整体产生?#38706;?#25511;制实时准确料?#26448;?#22806;?#38706;?#19968;致明显改善了产品的质量和提高了生产效率。

                  使用寿命长降低维护成本

                  塑机传统电阻丝在加热位置遇到油污、和料筒金属热传导不良、有漏胶现象出现等环境中将严重限制它的使用和降低它的寿命由于电磁感应加热?#20302;?#26412;身是在低温下工作的所以它不会把吸附在自身表面的油污、塑料?#24085;?#31561;加热碳化故不会产生漏电、短?#36820;塙收錬?#30005;磁感应加热?#20302;?#30340;工作原理是高频感应它不同于接触传?#25216;?#28909;原理所以它不需要和被感应金属的直接接触故不存在传导不良的问题。 电磁感应加热圈连续运行?#38706;?#21482;有100≧左右不存在加热圈更换的问题。相对于原电阻丝加热减少了二次投入降低维护成本。

                  低速大扭矩交流伺服电机驱动单螺杆挤出机控制?#20302;?#21450;控制原理

                  控制?#20302;?#30828;件组成

                  控制?#20302;持?#35201;由上料控制?#20302;场?#20302;速大扭矩交流伺服电机、电气控制柜包括电源、交流伺服电机启动?#20302;场?#20132;流伺服控制器、PLC控制器、温控模块、彩色触摸屏、各类?#30913;ァ?#24320;关、接触器等电气元件。?#20302;?#30340;整体控制原理如图3所示。
                   
                  图3 整机PLC控制原理

                  控?#21697;?#22260;、电气元件主要规格及技术?#38382;?/p>

                  上料控制?#20302;?/p>

                  PLC根据挤出量?#33539;?#21152;?#31995;?#38388;隔时间及每次加?#31995;?#37325;量。由电脑根据各种原料?#30913;?#26041;的比例,进行矢量配重,得到加料信号后,进料开关打开,原料进入料斗,并由搅拌器混合均匀完成每次加?#31995;?#37325;量后, PLC给出信?#29275;?#36827;料开关自动关闭。

                  缺料报警当物料低于缺料限位计时发出报警讯号。

                  低速大扭矩交流伺服电机

                  规格型?#29275;?#24503;国包米勒公司推出的DST150-400系列低速大扭矩交流伺服电机其转速范围为100-300转/每分钟,其扭距范围为110-14752Nm涵盖了11KW-75KW的交流驱动电机螺杆?#26412;?Phi;35-120规格的挤出机。

                  交流伺服控制器

                  规格型?#29275;?#24503;国西门子1P20系列交流伺服控制器。

                  主要技术?#38382;?#39069;定电压AC380V伺服控制0-650HZ。

                  PLC控制器

                  规格型?#29275;?#24503;国西门子S7-200可编程序控制器CPU224XP CN。

                  主要技术?#38382;?#39069;定电压DC24V额定功耗8W。
                  数?#33267;?#36755;入 14可扩展至128点
                  数?#33267;?#36755;出 10可扩展至128点
                  模拟量输入 2可扩展至32点
                  模拟量输出 1可扩展至32点。

                  彩色触摸屏

                  规格型?#29275;?#24503;国西门子TP270 10.4”彩色STN液晶显示屏主要技术?#38382;?40X480256色。

                  温控模块

                  英国欧陆MINI18智能温控模块英国彩色STN液晶显示屏。

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