打針?biāo)芑到y(tǒng)規(guī)劃研討
4 注塑機(jī)筒加熱功率規(guī)劃
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注塑機(jī)筒加熱功率是注塑機(jī)的一項(xiàng)重要的技術(shù)參數(shù)，直接關(guān)系到塑化的質(zhì)量、塑化才能和能耗。注塑機(jī)筒加熱功率的規(guī)劃，規(guī)劃職員一般在規(guī)劃中對其沒有引起滿意的重視，而且傳統(tǒng)的規(guī)劃方法與規(guī)劃思路上也有缺點(diǎn)。有關(guān)規(guī)劃的參考資料上都引薦注塑機(jī)筒加熱功率的規(guī)劃準(zhǔn)則是，首先依據(jù)機(jī)械強(qiáng)度斷定的機(jī)筒外徑，然后依據(jù)其表面積按（3～3.5）W/cm2準(zhǔn)則制作加熱功率，或者依據(jù)機(jī)筒螺桿的分量及其熱性能來制作加熱功率。在規(guī)劃中，為下降本錢，往往把機(jī)筒外徑盡量減小，這樣，下降了制作的加熱功率。用戶在實(shí)際使用中，特別是塑化焓值高的塑料，反映塑化加熱功率不夠，影響了塑化質(zhì)量和下降了生產(chǎn)功率。例如，一些用戶成型PP制品，感到國產(chǎn)注塑機(jī)裝備的機(jī)筒加熱功率達(dá)不到成型要求，不得不使用熱容量大的加熱功率高的陶瓷加熱圈，或者在加工過程中，下降塑化轉(zhuǎn)速，即延長塑料的塑化時(shí)刻，以到達(dá)塑化所需的熱量。
4.1 機(jī)筒加熱功率的功用
打針?biāo)芑?約70%的熱能來自螺桿的剪切熱,約30%的熱能來自機(jī)筒加熱圈供給的熱能。 機(jī)筒加熱功率在塑化過程中主要有兩個(gè)功用：熔化冷料，輔佐塑化。輔佐塑化：一是補(bǔ)償塑化熱量損耗，二是供給塑化的一部分熱量。塑化階段完畢后,熔融由機(jī)筒和固體場之間的純熱傳導(dǎo)決議。
4.2 機(jī)筒加熱功率規(guī)劃的思路
機(jī)筒加熱功率的規(guī)劃，首先要了解塑化的原理和塑化能量平衡的原理，塑化就是對塑料原料施加熱能到達(dá)熔化的打針狀態(tài)，塑化需求很多的熱能，塑化需求能量依據(jù)塑化原料自身的特性而定，每種塑料塑化所需求的熱能差異很大。塑化需求能量來自兩個(gè)方面：一部份來自螺桿剪切和與機(jī)筒內(nèi)壁沖突生熱而得到熱能，一部份來自機(jī)筒加熱功率供給的熱能。在塑化過程中，有一部分熱能損耗掉，一起得到加熱功率熱能的補(bǔ)償。在此過程中，機(jī)筒加熱功率有必要到達(dá)保持穩(wěn)定的塑化溫度的要求，才能保證塑化質(zhì)量和熔體活動的要求。機(jī)筒加熱功率的規(guī)劃有必要使之規(guī)劃的加熱功率適合常用塑料塑化需求的熱能，并使之有一定的余量?？v觀工業(yè)發(fā)達(dá)國家制作的注塑機(jī)與國內(nèi)制作的注塑機(jī)兩者同一螺桿直徑的加熱功率相比，前者比后者高60%至70%，這兒涉及到如何規(guī)劃加熱功率。一般是先規(guī)劃機(jī)筒外徑，然后依據(jù)機(jī)筒外徑與長度按其表面積3.5W/cm2斷定加熱圈功率，而對加熱圈加熱的主要功用—塑料塑化才能所需求的能量，基本上不予研討。對此，咱們有必要要充沛了解到，按機(jī)筒表面積（3—3.5）W/cm2制作加熱功率，是指對一般原料制作的加熱圈規(guī)劃功率壽數(shù)所容許熱容量規(guī)劃的極限，而不是指對塑化才能所需熱能制作的規(guī)劃值。作者認(rèn)為，依據(jù)機(jī)筒加熱功率的功用，機(jī)筒加熱功率的規(guī)劃，其動身的思路是應(yīng)把加熱功率與塑化才能、塑料的熱性能直接聯(lián)系起來，即加熱功率應(yīng)滿意塑化才能所需熱能的要求，機(jī)筒表面積即機(jī)筒外徑首先要滿意加熱功率規(guī)劃的要求，即應(yīng)依據(jù)塑化才能所需加熱功率來規(guī)劃機(jī)筒外徑。一般機(jī)筒外徑表面積只要滿意塑化所需加熱功率的要求，其機(jī)筒強(qiáng)度及熱性能可以到達(dá)要求。長期以來，把注塑機(jī)筒加熱功率的規(guī)劃與機(jī)筒表面積直接聯(lián)系起來，這是規(guī)劃中的誤導(dǎo)，有必要加以糾正。
4.3 塑化加熱功率的規(guī)劃準(zhǔn)則
依據(jù)塑化能量平衡的原理，塑化能量平衡近似可用下式表示[1]：
NQ = NT —NJ —NP （4-1）
NT = ETGS （4-2）
式中:
NQ 塑化施加的加熱功率kW；
NT：塑料熔融所需功率 kW；
NJ：塑化施加的機(jī)械功率 kW；
NP：塑化背壓施加的機(jī)械功率 kW；
NP =9.81×GS×ΔP×ts /K （ 4-3）
ΔP：塑化背壓 MPa；
K： 功率換算系數(shù) K = 10300 cm/kg/kWh[1]；
ts： 塑化時(shí)刻 h.。
ET： 焓 J/g。SAN；360；PVC：360；PS：270；PA6：600； PP：590；PC：590；HDPE：800；LDPE：690；PA66：750；PMMA：210；POM：420；AS：335；ABS：400。[1]
GS：塑化才能 g/s。
NJ = MJ×n×ηJ /9550 kW （4-4）
式中:
MJ: 油馬達(dá)扭矩 N·m;
MJ =103 q× p /2π N m （ 4-5）
式中:
q ：油馬達(dá)排量 L/r；
p ：工作壓力 MPa 。
ηJ: 油馬達(dá)功率，徑向柱塞低速高扭矩油馬達(dá)功率一般取0.88；
n： 速化轉(zhuǎn)速 r/min。
4.4 塑化所需功率的斷定
塑化所需功率的斷定是規(guī)劃機(jī)筒加熱圈功率的條件。斷定塑化所需功率，首先要斷定具有代表性的塑料塑化所需功率，以習(xí)慣加工的范圍。塑化才能和打針?biāo)俾拾裀S作為斷定的目標(biāo)，塑化加熱功率用哪一種塑料作為斷定塑化加熱功率的目標(biāo)，作者認(rèn)為，應(yīng)把焓值高的塑料作為塑化加熱功率的目標(biāo)，因?yàn)椋手蹈叩乃芰显谒芑瘯r(shí)所需功率大。PS焓值低，不能作為塑化加熱功率規(guī)劃的目標(biāo)，HDPE焓值高，作為塑化加熱功率規(guī)劃的目標(biāo)，具有代表性。本節(jié)依據(jù)作者對塑化加熱功率規(guī)劃的思路，在同一臺注塑機(jī)上塑化PS及HDPE，作所需塑化加熱功率的比較，以闡明塑化加熱功率目標(biāo)的規(guī)劃。
以一臺2500kN合模力的注塑機(jī)為例,螺桿直徑60mm,轉(zhuǎn)速180r/min。 塑化PS，塑化才能45g/s，塑化壓力5MPa，塑化背壓0.5MPa，塑化時(shí)刻14.2s。塑化HDPE塑化才能35g/s,油馬達(dá)排量0.6L/r,塑化壓力12MPa，塑化背壓1MPa，塑化時(shí)刻15s。。
4.4.1 塑化PS所需功率
PS塑料在塑化才能下，所需總功率:
NT = GS × ET = 45 × 270 = 12.15 kW
GS ：塑化才能 g/s ；
ET ：PS焓：270J/g = 270 Ws/g
油馬達(dá)塑化扭矩MS：
MJ = 0.6L/r×103 ×5/2π= 477.5 N m
油馬達(dá)對螺桿施加的機(jī)械功率:
NJ = MJ×n×ηJ /9550= 477.5×180×0.88/9550= 7.92 kW
塑化背壓施加的機(jī)械功：
NP = 9.81×45×1×0.004/10300 ≈0
機(jī)械功率供給給塑料熔融焓：
NJ/GS = 7.92/45 = 176 Ws/g ＜ET = 270 Ws/g
上式闡明供給的機(jī)械功率滿意不了塑化所需總功率，塑化的34.8%功率需求由加熱圈供給能量，加熱圈須供給功率:NQ二手注塑機(jī)回收
NQ = NT - NJ = 12.15-7.92 = 4.3 kW
4.4.2 塑化HDPE所需功率
HDPE塑料熔融所需總功率:
NT= GS × ET = 35 × 800 = 28 kW
ET：HDPE焓：800J/g = 800 Ws/g
油馬達(dá)塑化扭矩MS：
MJ = 0.6L/r×103 ×12/2π=1146 N m
油馬達(dá)對螺桿施加的機(jī)械功率:
NJ = MJ×n×ηJ /9550 =1146 ×180×0.88/9550= 19 kW
塑化背壓施加的機(jī)械功：
NP =9.81× 35×1×0.004/10300 ≈0
機(jī)械功率供給給塑料熔融焓：
NJ/GS =19/35 = 542 Ws/g ＜ET
= 800 Ws/g
上式闡明塑化的32.25%功率需求由加熱圈供給功率，加熱圈須供給功率:NQ
NQ = NT - NJ = 28-19 =9 kW
