溫度傳感器節(jié)能、精密、高效--塑料加工及其設(shè)備的發(fā)展方向德州儀

“節(jié)能、精密、高效”不僅是我國塑料加工業(yè)和設(shè)備制造業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)術(shù)問題，節(jié)了時間?！　MP411可為種類繁多的應(yīng)用提供散熱系統(tǒng)管理功能，而且是問題。因?yàn)樗呛臀覈l(fā)展的“節(jié)能型社會”、“環(huán)境友好型社會”、“可持續(xù)發(fā)展”、“科學(xué)發(fā)展觀”、“節(jié)能減排”、“創(chuàng)新型”密切聯(lián)系在一起的；因?yàn)樗侵挝覈芰现破芳皺C(jī)械設(shè)備進(jìn)入國際高端市場的必備條件；因?yàn)樗菄鴥?nèi)企業(yè)擺脫低水平、低利潤、打價格戰(zhàn)的有效途徑；因?yàn)樗歉髌髽I(yè)進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，如工業(yè)控制器、服務(wù)器、臺式機(jī)、筆記本電腦以及醫(yī)療設(shè)備。其它應(yīng)用還包括端電信設(shè)備、LCD/DLP™/LCOS投影儀、存儲域網(wǎng)絡(luò)以及處理器∕FPGA溫度監(jiān)控?！　MP411具備可編程過溫與欠溫(under-temperature)閾值,以及可對潛在危險散熱環(huán)境作出即時響應(yīng)的報警引腳。因此，技術(shù)創(chuàng)新、機(jī)制創(chuàng)新的基本原則。

       解讀“節(jié)能、精密、高效”

      “節(jié)能”首先要意識到，它能夠防止系統(tǒng)損壞，對資源的節(jié)就是最大的節(jié)能。塑料加工及其設(shè)備應(yīng)該盡力地減少對原材料的消耗，確保系統(tǒng)以最小干擾持續(xù)運(yùn)行，對樹脂的消耗，其可編程的非理想性因數(shù)校正可用于與任何處理器有關(guān)的二極管非理想性因數(shù)?！　MP411不僅能夠在與標(biāo)準(zhǔn)I2C/SMBus兼容的雙線接口上工作，減少對鋼鐵和其他有色金屬的消耗，還能在-40℃至125℃的溫度范圍內(nèi)提供9至12位分辨率，因?yàn)閺牡V石冶煉到零件加工是能源消耗和環(huán)境污染的“巨無霸”。對注塑機(jī)而言，而遠(yuǎn)程溫度范圍則可高達(dá)150℃。為了降低功耗，就是要千方百計(jì)地簡化和縮小合模件和塑化件的結(jié)構(gòu)；并為減少每一個零件重量而努力；“節(jié)能”另一個不可忽視的意義是減少對土地資源的消耗，TMP411還可置于睡眠模式，塑料加工設(shè)備要力求結(jié)構(gòu)緊湊，使電流消耗降至10uA。 ，縮小對塑料成型車間的占地面積和使用空間；“節(jié)能”就要強(qiáng)調(diào)全面細(xì)化地堵塞能源消耗的漏洞，減少機(jī)器在運(yùn)行過程中各種形式，如電能、熱能、機(jī)械能、液壓能等能源的消耗。

       “節(jié)能”就要特別注意高分子材料在加工過程中的能源消耗，因?yàn)楦叻肿硬牧显凇八芑b置”中要經(jīng)過加熱、輸送、混合、剪切、均化、塑化和熔融，要經(jīng)歷從玻璃態(tài)－粘彈態(tài)－粘流態(tài)的相變過程，中間要消耗大量的熱能和機(jī)械能，必須從加工方法、加工設(shè)備、加工工藝以及高分子材料改性等諸多方面進(jìn)行研究，形成以“節(jié)能”為中心的合力，才能有所奏效。

       本來塑料加工及其設(shè)備，承擔(dān)著“以塑代鋼”、“以塑代木”、加工“塑料合金”的光榮使命，在“節(jié)能、環(huán)?！鳖I(lǐng)域起著重要作用。但是令人遺憾的是，如今的塑料加工，如注塑、擠出、中空成型等卻是耗能的大戶。例如，一臺鎖模力3600t的注塑機(jī)，機(jī)身重量達(dá)300噸，驅(qū)動油泵的動力竟是6個55KW的電機(jī)，機(jī)身長24m，占地面積120m2；料筒直徑320mm，長達(dá)7m且布滿加熱容量270KW的加熱圈；機(jī)身內(nèi)裝液壓油5760升，當(dāng)注射時，在14MPa油壓的作用下，液壓油流率達(dá)1000升/分，而且是在比室溫高出27℃-32℃的溫度下連續(xù)地高速循環(huán)，大量的熱能散發(fā)到環(huán)境中。如果，按注塑機(jī)消耗原材料和熱能的平均數(shù)據(jù)，和以國產(chǎn)注塑機(jī)7萬臺/年計(jì)算，一年僅注塑機(jī)機(jī)種所消耗的鋼鐵資源達(dá)2000萬噸之多，加熱功率容量大于2500萬KW之巨，消耗的液壓油高達(dá)17500萬升。由此看來，塑料加工及其設(shè)備已成為名副其實(shí)的耗能大戶。當(dāng)我國正努力建立“節(jié)能型社會”，號召“節(jié)能減排”要從每一個人做起的時候，對于我們的塑料加工業(yè)及其設(shè)備制造業(yè)，實(shí)在有動“大手術(shù)”的必要。這就需要通過“原始創(chuàng)新”和“集成創(chuàng)新”加速產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，要以“節(jié)能、精密、高效”為目標(biāo)，改造注塑機(jī)、擠出機(jī)、中空成型機(jī)等設(shè)備。

      “精密”是指成型塑料制品的精密度。對擠出成型而言，就是要提高擠出管材、棒材、板材、線材直徑或厚度的公差和重復(fù)精度；對注塑成型而言，就是要提高注塑制品的重量公差和重復(fù)精度。從節(jié)能角度看，提高制品的精度會給節(jié)能提供一個巨大的數(shù)字。因?yàn)?，雖然“精度”是一個很小的數(shù)字，但是位于它后面卻是長度、重量，是接近無窮大的數(shù)字，這是由于擠出機(jī)和注塑機(jī)都是連續(xù)高速、高效生產(chǎn)的，有極高的生產(chǎn)能力。

      “高效”是指塑料加工設(shè)備“高效”地成型制品的能力。對擠出機(jī)而言，就是要提高擠出速度，實(shí)現(xiàn)高速擠出；對注塑機(jī)而言，就是要縮短成型周期，提高單位時間成型制品的數(shù)量。從節(jié)能角度看，就是提高單位能耗成型制品的長度或數(shù)量。由此看來，“節(jié)能、精密、高效”中的核心問題是“節(jié)能”，正是和乃至世界的能源政策相一致的。所以，這是一個發(fā)展問題。

       進(jìn)入“國際高端市場”

      “節(jié)能、精密、高效”是我國塑料制品及其設(shè)備進(jìn)入“國際高端市場”的必要條件。目前這個高端市場，存在于塑料工業(yè)發(fā)達(dá)的國度里，如歐、美、日等。

       所謂“高端”是指這個市場對加工及其設(shè)備的“節(jié)能”有著深刻的理解和要求，又有較豐富的經(jīng)驗(yàn)。如日本早在60年代就制造了兩板式注塑機(jī)（在合?？蚣苌现挥星澳０搴蛣幽０澹?，80年代又研發(fā)出全電動注塑機(jī)。因?yàn)樗麄兺〞?，同級別鎖模力的“兩板機(jī)”比“三板機(jī)”（在合模框架上有前模板、動模板外，還有后模板）機(jī)器總長縮短28%，機(jī)器寬度縮小6%，安裝面積減少33%，減少液壓油用量30%。以我國“海天”公司生產(chǎn)的鎖模力3300噸“兩板機(jī)HTK3300”比“三板機(jī)HTF3300”，僅合模件減少零件數(shù)量142個，減少重量50噸，節(jié)約鋼鐵資源65噸。這就是“高端市場”接受“兩板機(jī)”而拒絕“三板機(jī)”的主要理由；同樣，他們知道“全電動注塑機(jī)”的注塑件是由伺服電機(jī)－滾珠絲杠－注塑螺桿組成的注塑系統(tǒng)，較傳統(tǒng)系統(tǒng)鋼性極強(qiáng)，大大地提高了傳動精度和控制精度及靈敏度，保證制品重復(fù)精度，可達(dá)千分之1～3，甚至到萬分之六；這個“高端消費(fèi)市場”還知道：購買一臺價格較貴的“全電動注塑機(jī)”在一年之后，由于在節(jié)水、節(jié)電和在效率方面所取得的增益，會很快彌補(bǔ)上兩者的差價，一年以后“全電動”帶來的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益是不可估量的。所以這個“高端市場”是樂于接受以“節(jié)能為中心”的“兩板機(jī)”和“全電動”注塑機(jī)的市場。對擠出機(jī)、中空成型機(jī)也有同理。所以說向“節(jié)能、精密、高效”發(fā)展是塑料加工設(shè)備進(jìn)軍國際高端市場的敲門磚。

      “技術(shù)創(chuàng)新”

       國產(chǎn)塑料加工及設(shè)備制造技術(shù)已有20余年的歷史，從引進(jìn)、消化、吸收到改進(jìn)、完善，如今都配有比較完善的近代電子、液壓的控制系統(tǒng)，使現(xiàn)有技術(shù)達(dá)到相對平衡的飽和狀態(tài)。各企業(yè)之間競爭日趨激烈，進(jìn)行著低價格、低利潤白熱化的競爭。這只有從“節(jié)能、精密、高效”方面進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新才能打破僵，打開創(chuàng)作空間。所以開展技術(shù)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，這正是趕超世界塑料工業(yè)發(fā)達(dá)的歷史機(jī)遇。

       但是，這種“技術(shù)創(chuàng)新”是艱難的，是需要科研支撐的，是要付出代價的。因?yàn)檫@里的“創(chuàng)新”凝聚著“原始創(chuàng)新”和“集成創(chuàng)新”，必須有深入的理論和科研實(shí)踐作為指導(dǎo)。例如，當(dāng)我們要解決塑料加工中的節(jié)能時，會發(fā)現(xiàn)一種“原位復(fù)合加工技術(shù)”?！霸粡?fù)合加工”是指樹脂的增強(qiáng)相，不是像傳統(tǒng)那樣在加工之前就有的，而是在加工過程中將液晶高分子置于共混的基體中，由于液晶態(tài)的流動性能好，粘度低，且大分子處于無纏繞的平行排列狀態(tài)，又對剪切非常敏感，在加工過程中，流動阻力小、壓力低，從而使得能耗大為降低；又由于液晶高分子是棒狀大分子，能在共混基體中就地生成微纖結(jié)構(gòu)，均勻地包絡(luò)在基體中，就像水泥包著鋼筋一樣，充當(dāng)骨架作用，性能大大優(yōu)于宏觀纖維的增強(qiáng)。這既能在加工中“節(jié)能”，又保持了制品的高性能，被認(rèn)為是本世紀(jì)塑料加工技術(shù)在“節(jié)能”方面的重大進(jìn)展。

      在塑料加工設(shè)備中，值得重視一個共有的重要件 ―“塑化裝置”，其中包含了“心臟”零件 ― 塑化螺桿，這里是耗能最多的位。例如，一根直徑為150mm螺桿，料筒單面壁厚約40mm，則每個螺桿螺距所占有的重量是67Kg，所占有的電加熱容量10KW之多。現(xiàn)在，眾多設(shè)計(jì)者不經(jīng)意的增加螺桿的長徑比3-6D（D－螺桿直徑）是常有的事，這就意味著每臺設(shè)備的塑化裝置經(jīng)常浪費(fèi)200-400Kg鋼鐵，30-60KW的電能。例如，在大多數(shù)反映塑化件的技術(shù)參數(shù)表中，對同一鎖模力都配有A、B、C三種不同直徑的所謂“高壓、中壓、低壓”螺桿，其原意是為了方便用戶，根據(jù)模具型腔及其流道和模腔壓力，來匹配出注射量－注射壓力適宜的“塑化裝置”。但是，卻忽略了長徑比這一重要數(shù)據(jù)。眾知，螺桿的長徑比（L/D），是影響物料熱和塑化質(zhì)量，驅(qū)動扭矩，和料筒電加熱功率等重要能耗參數(shù)。以鎖模力2000噸注塑機(jī)為例，在“標(biāo)準(zhǔn)”技術(shù)表中列出A螺桿直徑為140mm，長徑比為24；B螺桿直徑為150mm，長徑比為22.4；C螺桿直徑為160mm，長徑比21。這就意味著，A螺桿要多消耗200kg鋼鐵資源，30KW的電能。顯然，這是一種不合理的“技術(shù)參數(shù)表”，是沒有重視節(jié)能設(shè)計(jì)理念。為此，我們應(yīng)該研究以“節(jié)能、精密、高效”為目標(biāo)的螺桿新設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)原則，并對通用塑料加工設(shè)備應(yīng)盡早出臺耗能標(biāo)準(zhǔn)及其市場準(zhǔn)入條件。

       如今評定塑料加工設(shè)備“優(yōu)與劣”、“先進(jìn)與落后”，最基本條件應(yīng)該是：

● 重量輕，消耗的金屬材料少；
● 結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，占用空間??；
● 節(jié)電能、水能和液壓能；
● 結(jié)構(gòu)簡單，零件數(shù)量少，特別是易損件、機(jī)械摩擦件少；
● 成型制品精度高，速度快；
● 運(yùn)行穩(wěn)定，靜音；
● 安全、可靠，人性化、智能化操作。

      發(fā)展要求

      目前，對通用注塑機(jī)的發(fā)展要求可以說得更具體：在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高和完善兩板機(jī)的合模系統(tǒng)，使之結(jié)構(gòu)更加緊湊，節(jié)材能，提高其啟閉模速度和鎖模精度；進(jìn)一步提高和完善全電動注塑系統(tǒng)，使之傳動鏈更短，系統(tǒng)剛性更強(qiáng)；進(jìn)一步提高和完善伺服電機(jī)驅(qū)動的液壓系統(tǒng)，使之液壓元件與伺服系統(tǒng)匹配的更加合理，提高系統(tǒng)剛性及其靈敏度；進(jìn)一步提高和完善注塑機(jī)的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)以制品質(zhì)量及精度為目標(biāo)函數(shù)的反饋控制。深信，通過這些技術(shù)改造，會使我國通用注塑機(jī)提高到一個新的水平。 來源：北京化工大學(xué) 王興天

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