【摘要】：純水液壓比例技術是綠色水壓傳動的重要發(fā)展方向,而水輔成型技術則以高效高質和低成本等顯著優(yōu)勢,成為塑料注射成型領域的研究熱點。但是,現(xiàn)階段的純水液壓比例技術由于元件成本高及技術本身不成熟,無法進入一般工業(yè)應用。水輔成型受到裝備發(fā)展水平低的限制,在工藝研究和產(chǎn)業(yè)化方面遇到了困難。以水為媒介,將水輔成型與純水液壓比例技術有機結合,是提高水輔成型裝備技術水平和拓展純水液壓傳動應用研究的新思路。水輔成型充模流動水注射壓力控制是影響成型效果的重要因素,也是純水液壓比例技術面向水輔成型系統(tǒng)應用研究的核心問題。然而,低成本純水液壓比例控制閥存在嚴重的非線性,不滿足水注射壓力控制的性能要求;水輔成型技術也未從裝備角度開展研究,以解決工藝改進、系統(tǒng)控制、節(jié)能等方面的問題。因此,本文擬解決以下兩個關鍵問題:第一,改善低成本純水液壓比例壓力控制閥的控制性能;第二,建立適應水輔成型工作特征和負載特性的純水液壓系統(tǒng),提出壓力控制策略。在以上兩個方面研究的基礎上,針對水輔成型效果開展試驗研究。 本文根據(jù)純水比例壓力控制閥的靜態(tài)特性分析,提出一種新的控制方法,即單邊加入脈沖的前饋遲滯補償,解決了閥死區(qū)和滯環(huán)大的非線性問題。針對水輔成型間歇循環(huán)工作特征和充模流動負載特性,提出了一種蓄能器壓力的增壓缸壓差控制回路,采用純水比例壓力控制閥調(diào)節(jié)背壓,使純水液壓系統(tǒng)的功率運行與水輔成型負載匹配,解決了節(jié)能和蓄能器壓力調(diào)節(jié)的問題。建立了水輔成型充模流動的數(shù)學模型和負載線性模型,并根據(jù)純水液壓比例壓力控制系統(tǒng)的仿真分析,提出了基于系統(tǒng)模型的蓄能器壓力反饋校正的控制策略,消除了系統(tǒng)的微分環(huán)節(jié)。在國內(nèi)外未研究的大截面型腔成型中,試驗分析了壓力控制和幾何特征對成型效果的影響,為水輔成型純水液壓系統(tǒng)裝備及其產(chǎn)業(yè)應用提供了技術支撐。 論文主要結構如下: 第一章,介紹了純水液壓比例技術和水輔成型技術的研究現(xiàn)狀,提出了本課題需解決的關鍵問題,論述了本文的研究目的、意義和主要研究內(nèi)容。 第二章,建立了純水比例壓力控制閥的數(shù)學模型和分段線性遲滯模型,分析了影響閥靜態(tài)特性的主要因素,提出了單邊加入脈沖的前饋遲滯補償方法,大大減小了閥的死區(qū)和滯環(huán)。 第三章,建立了水輔成型充模流動的數(shù)學模型,通過流場仿真,分析了主要工藝控制參數(shù)對水輔成型制件殘余壁厚和負載壓力的影響,建立了水輔成型負載線性模型。 第四章,針對水輔成型間歇、循環(huán)和壓力流量變化范圍大的工作特征,提出了蓄能器壓力的增壓缸壓差控制回路,并設計和搭建了水輔成型純水液壓系統(tǒng)。建立了壓力控制系統(tǒng)的數(shù)學模型,提出了基于系統(tǒng)模型的蓄能器壓力反饋校正和帶積分補償?shù)呢撦d壓力閉環(huán)控制策略。 第五章,分析了不同水針流阻下系統(tǒng)輸出壓力的控制特性,試驗研究了大截面型腔成型中壓力控制與幾何特征對成型效果的影響,并提出了對模具局部改進的水注射新方法。 第六章,對本文所作研究工作進行總結,給出主要的研究結論,指出論文的創(chuàng)新點,并對未來的研究工作進行展望。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TH137

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本文編號：2795563