【正文】 IM系統(tǒng)通過GAIM和壓縮氣體使水加壓 ［6］得到發(fā)展。所注入水的壓力和流量控制受限于發(fā)電機(jī)和天然氣設(shè)備。額外的空氣壓縮機(jī)和排氣閥門引發(fā)低效率和能源浪費(fèi)。其他一些WAIM系統(tǒng)是基于傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)與特殊的泵或氣缸，其經(jīng)常用于單獨(dú)的液壓油和水。然而,這是非常昂貴的并且最大流量速度是有限的。水液壓系統(tǒng)的原理如圖2。這些是基于比例水液壓技術(shù)的。壓力控制范圍和動態(tài)特性的準(zhǔn)確性相比傳統(tǒng)的GAIM系統(tǒng)有所改善。一種壓差調(diào)節(jié)方案是通過比例減壓閥和壓力缸調(diào)節(jié)注水壓力，用一個(gè)累加器和一個(gè)固定的小排量泵。蓄電池是在穩(wěn)壓和其他間歇時(shí)刻如排水和彈射的部分進(jìn)行控制, 當(dāng)蓄電池失控時(shí)大流量注水將被應(yīng)用。汽缸旨在提高壓力和單獨(dú)注入溫水作為壓力傳輸介質(zhì)。通過安全閥快速減壓控制pB的壓力比pA獲得增加的壓力pL。盡管蓄能器的壓力減少, 注水壓力可以較大程度的調(diào)節(jié)增加。圖2 WAIM水液壓系統(tǒng)回路一般來說, 由于密封和潤滑組使水液壓系統(tǒng)表現(xiàn)出顯著的非線性和參數(shù)隨著時(shí)間不斷變化的性質(zhì)。此外,不斷變化的蓄電池的參數(shù)和節(jié)流閥注水的過程。靜態(tài)摩擦和泄漏流會引起大的死區(qū)造成另外干擾［12 – 13］。因此水液壓與傳統(tǒng)的液壓油相比定位的精度、速度和壓力控制水平相對較低。這促使氺液壓系統(tǒng)應(yīng)用閉環(huán)控制改善性能和抗擾動能力。一個(gè)WAIM系統(tǒng)的線性化方法被控制在參考范圍［14 – 16］和基于模型補(bǔ)償方法與采用了PI閉環(huán)控制器之內(nèi)。在MATLAB環(huán)境下進(jìn)行仿真,結(jié)果顯示控制策略的有效性和穩(wěn)態(tài)錯(cuò)誤的負(fù)載壓力可以減少為零。然而, 控制方法在非線性系統(tǒng)或?qū)嶒?yàn)下沒有驗(yàn)證。為了分析非線性對壓力控制的影響和做進(jìn)一步研究的有效性提出了非線性WAIM系統(tǒng)控制策略, 商業(yè)上使用AMESim軟件進(jìn)行非線性建模,同時(shí)WAIM實(shí)驗(yàn)對丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)部分進(jìn)行了基于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模WAIM系統(tǒng)深切實(shí)施。包括負(fù)荷注入壓力和流量測量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來驗(yàn)證AMESim模型和提出的控制方法。該比例壓力控制策略和結(jié)論有助于從仿真和實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用水液壓比例控制和WAIM技術(shù)。2 建模和控制策略簡化的非線性建模注水過程中被認(rèn)為是忽略了一個(gè)工作循環(huán)這一最重要步驟。注水壓力取決于聚合物熔體和部分幾何結(jié)構(gòu)的抗流變性。當(dāng)熔體注入進(jìn)模腔,水冷卻聚合物熔體并增加其粘度。由于高分子材料的粘性溫度特性使水的動態(tài)交互和聚合物熔體粘度之間較大差異貫穿于WAIM腔充填過程并很大程度由溫度決定。水注入過程相當(dāng)復(fù)雜并且很難描述，CFD方法被企圖用在調(diào)查[17]和嘗試一些重要的結(jié)論。然而, 簡化負(fù)載特性是必要的，通過模擬負(fù)載壓力和之間的耦合關(guān)系實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的壓力控制從而獲得流量?？紤]到負(fù)載慣性、彈性和粘度,可以估計(jì)負(fù)載壓力p：[17]AL是原模具平均交叉面積，mL和KL分別為為等效質(zhì)量和彈性負(fù)載系數(shù)；BL相當(dāng)于阻尼系數(shù)且BL=kμAL2可從CFD軟件或WAIM實(shí)驗(yàn)獲得；一般來說，KL遠(yuǎn)小于BL，這里取0.為了滿足工作循環(huán)間歇期間的需求,一個(gè)專門的空氣蓄壓器用于對系統(tǒng)中腐蝕和生銹進(jìn)行處理。本文只研究放電過程，蓄電池的放電過程假設(shè)和絕熱過程一樣快,即多變指數(shù) na = 。流體相比氣體不可壓縮也沒有動蕩流出現(xiàn)在蓄電池[18]。基于假設(shè),蓄電池可以寫出流量表達(dá)式：利用波義耳定律,我們得到：這里pa0 和 Va0為預(yù)充氣體的最小值，pa 和 Va為當(dāng)前值，蓄電池中水的力平衡方程可以寫成：這里pa , qA代表蓄電池中水的壓力和流量；Aa, ma, Ba分別表示蓄電池的等效面積、等效質(zhì)量和阻尼系數(shù)。另外Ba=8πμw(V0Va)/Aa and ma=ρ(V0Va), μw是水的動態(tài)黏度；VO為蓄電池的體積?？紤]到進(jìn)口限制的特點(diǎn), 蓄電池水流量的連續(xù)性方程被寫為：這里Cd, AfA分別表示流量系數(shù)和蓄電池的進(jìn)口面積，ρ表示蓄電池中水的密度。增壓缸是WAIM壓力控制系統(tǒng)一個(gè)重要組成部分?？紤]靜態(tài)摩擦的影響壓力缸的力平衡方程可以寫成：考慮泄漏和摩擦的影響，水流量的連續(xù)性方程寫成如下:這里pA, pB, pL, qA, qL分別代表缸A,B以及P入口的壓力和流量；x是活塞的位移；另外mp, Bp, f, Cip, Cep分別代表等效質(zhì)量，阻尼系數(shù)，靜摩擦系數(shù)，內(nèi)外活塞泄露系數(shù)；βe是該系統(tǒng)傳輸介質(zhì)的體積彈性模量；靠近入口A,B,L處的面積設(shè)為AA2和A3；水的潤滑性差的原因是汽缸和活塞之間的摩擦很大,特別是靜摩擦；與此同時(shí),不容忽視的是壓力缸內(nèi)部泄漏也使水的粘度大為降低。作為水液壓系統(tǒng)和負(fù)載的界面組件，水噴射器在WAIM系統(tǒng)中起著重要的作用。水噴射器通常是有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)并且本文中使用的是一個(gè)環(huán)形模式的[ 18 ]，它可以有效地保持聚合物回流并且為模具提供較大的流量，水噴射器的建模為：這里Cd, AfL分別表示流量系數(shù)和水噴射器的過流面積。水液壓比例壓力溢流閥是一個(gè)典型的非線性相位被視為WAIM系統(tǒng)的重要組成部分[ 19 ]。頻帶響應(yīng)寬度比WAIM系統(tǒng)的自然頻率低得多。通過比例溢流閥的補(bǔ)償[ 20 ]傳遞函數(shù)可以簡化為一個(gè)非線性死區(qū)的三分之一階相：這里kr, ωr1, ωr2, ξr分別表示比例放大率，一階慣性環(huán)節(jié)的角頻率，二階振蕩回路的自然頻率，比例溢流閥阻尼比，u 和 U分別表示死區(qū)的輸入輸出， Umax是死區(qū)最大值。參考書目[1] BACK201。 P. Wateror oilhydraulics in the future[C]//Proceedings of the Sixth Scandinavian International Conference on Fluid Power, TAMPERE, Finland, 1999: 51–65. [2] CONRAD F. Trends in design of water hydraulics motion control and openended solutions[C]//Proceedings of the 6th JFPS International Symposium on Fluid Power, TSUKUBA, Japan, November 7–10, 2005: 420–431. [3] SIUKO M, PITK196。AHO M, RANEDA A, et al. Water hydraulic actuators for iter maintenance devices[J]. Fusion Engineering and Design, 2003, 69(1–4): 141–145. [4] KNIGHTS M. Water injection molding makes hollow parts faster, lighter[J]. Plastics Technology, 2002, 48(4): 42–47. [5] MICHAELI W, BRUNSWICK A, POHL T. A parison of gas and water injection moulding of hollow articles by fluidassisted injection[J]. Kunststoffe Plast Europe, 1999, 89(9): 18–20. [6] MICHAELI W, JUNTGEN T, BRUNSWICK A. WIT en route to series production: first industrial application of the water injection technique[J]. Kunststoffe Plast Europe, 2001, 91(3): 37–39. [7] PROTTE R, BANGERT H, COOPER C, et al. Waterassist injection molding – an innovative process technology for productivity improvement: developments in processing, equipment and materials[C]//Proceedings of the 61st Annual Technical Conference of SPE, Nashville, TN, USA, May 4–8, 2003. Brookfield: SPE/ANTEC, 2003: 404–408. [8] LIU S J, LIN C H. An experimental study of waterassisted injection molding of plastic tubes with dimensional transitions[J]. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 2007, 26(14): 1 441–1 454. [9] LIU S J, CHEN Y S. The manufacturing of thermoplastic posite parts by waterassisted injectionmolding technology[J]. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2004, 35(2): 171–180. [10] LIU S J, LIN S P. Factors affecting the formation of fingering in waterassisted injectionmolded thermoplastics[J]. Advances in Polymer Technology, 2006, 25(2): 98–108.[11] LIU S J, CHEN Y S. Waterassisted injection molding of thermoplastic materials: effects of processing parameters[J]. Polymer Engineering and Science, 2003, 43(11): 1 806–1 817. [12] LAITINEN L, HEISKANEN K, KAJASTE J, et al. Friction phenomena in a water hydraulic cylinder at lowpressure levels[C]// Proceedings of the Eighth Scandinavian International Conference on Fluid Power, Tampere, Finland, 2003: 421–431.[13] TAKAHASHI H, ITO K, IKEO S. Application of adaptive controller to water hydraulic servo cylinder[C]//Proceedings of the 6th JFPS International Symposium on Fluid Power, TSUKUBA, Japan, November 7–10, 2005: 432–436.[14]張?jiān)鴫?，周華。比例壓力控制水輔助注射成型水液壓系統(tǒng)與仿真[ C ]//第一屆年度ASME動態(tài)系統(tǒng)建模與控制會議，Ann Arbor，美國，十月二十日–22，2008：11871194–。[15]張?jiān)鴫?，周華。負(fù)荷特性分析和熱[C]/水液壓系統(tǒng)的控制程序第七屆培森流體動力國際研討會，富山，日本，2008：685–690。[16]周華，張?jiān)鴫?，高遠(yuǎn)安等?；谒畨罕壤刂萍夹g(shù)水輔助注塑系統(tǒng)研究 [J].。中國機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2010，23（4）：418–427。[17]張?jiān)鴫?，周華，高遠(yuǎn)安等。水輔助注射充填過程分析成型模擬 [J].。中國機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2010，46（8）：28–32。（中文）[18]周華，陳營，張?jiān)鴫舻取?shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)分析非圓截面部分剩余壁厚的水輔助注射成型研究[J ]。中國機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2010，46（18）：169–176。（中文）[19]泉凌霄，孔祥東，高英杰等。不考慮進(jìn)口特性的理論和蓄能器吸收壓力脈動試驗(yàn) [J].。中國機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2007，43（9）：28–32。（中文）[20] 張?jiān)鴫?，周華，高遠(yuǎn)安等。仿真和對純水液壓比例壓力溢流閥靜態(tài)特性實(shí)驗(yàn)研究[J].。中國煤炭學(xué)會學(xué)報(bào)，2009，34（11）：1 569 1 573–。（中文）附錄D:模具開模仿真和爆炸圖模具爆炸圖