武同生
注塑机节能液压动力驱动系统的应用分析研究
摘要:本文对应用于注塑机上的几种节能液压动力驱动系统的性能及应用进行了较为详细的分析研究，每种液压节能动力驱动系统都有其特定的应用对象，指出应根据整机的性能、注射成形制品的工艺、研发及制造的水平，因机制宜、因厂制宜应用节能动力驱动系统的形式，提高整机的性能。
关键词:节能;注塑机;液压动力驱动系统;分析研究
引言
液压动力驱动系统是注塑机最常用的动力驱动系统。注塑机的最主要的能耗即是液压动力驱动系统的能耗，所以注塑机节能的重点即是提高液压动力驱动系统本身的能耗效率及驱动系统输出功率与执行机构执行功率达到自适应调节匹配，两者之间的能量利用率越高，即系统节能率越高，达到节省能源的功效。注塑机节能液压动力驱动系统是把有关节能液压驱动技术运用于注塑机上的技术。
注塑机液压动力驱动系统一般有以下二种:1全液压驱动系统2液电混合驱动系统。液压驱动系统是注塑机广泛使用的动力驱动系统，是节能动力驱动系统重点研究对象。从节能角度来说， 液电混合驱动系统是对液压驱动系统能量利用率不高的创新发展，是理想的节能驱动系统。长期以来，注塑机节能液压系统是重点研究的节能动力驱动系统。注塑机节能液压系统，正在从过去的流量比例和压力比例的双控制走向负载敏感自适应控制，走向变频调速控制、伺服控制及伺服闭环控制。节能液压动力驱动系统是注塑机节能的主要研发课题。
1 节能全液压驱动控制系统
注塑机的工艺过程一般分为锁模、射胶、熔胶、保压、冷却、开模等几个阶段，各个阶段需要不同的压力和流量。对于液压泵马达而言，注塑过程是处于变化的负载状态，在定量泵的液压系统中，液压泵马达以恒定的转速提供恒定的流量，多余的液压油通过溢流阀回流，此过程称为高压节流。据统计由高压节流造成的能量损失36%--68%。减少节流损失，提高能量效率，成为液压驱动系统节能的发展方向。
1.1 双比例控制与定量泵组成节能动力控制系统
流量比例和压力比例控制的双比例控制的节能技术是随着注射成形技术的发展及控制性能的提高而发展起来的。开关阀与定量泵组成的动力驱动系统不能满足注射成形性能的要求，比例阀达到了无级灵活调节，同时显示出了节能的性能，在推广应用过程中，又不断提高其节能的性能。中、小 型 注塑机的P/Q复合电液比例技术与定量泵组成节能动力驱动系统，是国内注塑机制造单位普遍使用的节能驱动系统。中、小型注塑机的液压泵源一般为单泵或双泵，液压泵排出流量全部经过P/Q阀进行比例调速。P/Q复合比例阀的技术特征是用三通型的比例调速阀控制速度，再在其上叠加比例压力先导阀控制系统压力。同最初采用分离元件构成的系统相比，该系统虽可减少元件数量、简化结构，减少管路能耗损失及节流能耗损失。但因采用定量泵供油，工作过程中始终存在与流量有关的能量损失，特别是保压过程中，这部分的流量能耗处于值。系统的应用，提高了注塑机的自动控制技术及注射成形性能，在成型制品工艺周期过程中所需冷却时间长的注射成形时，节能明显，在节能与性价比方面具有一定优势，国产注塑机几乎全部应用了P/Q复合电液比例技术。
大型注塑机的比例技术与定量泵组成节能动力驱动系统。大型注塑机的液压泵源由多个定量泵组成，以达到系统工作所需流量。对于多泵与比例阀的如何搭配，直接关系到系统的能耗的高低。多泵与比例阀搭配有两种形式:一种是采用中、小型注塑机的P/Q复合电液比例技术与定量泵组成节能动力驱动系统的形式，总流量全部通过P/Q比例阀(或傍路P/Q比例阀)，不论那个泵的工作流量必须通过比例流量阀进人系统，这样，造成了流量压差能量损失，特别在大流量情况下，能量损失较大;另一种形式是仅对其中一个小流量泵进行比例调速，其于泵的流量根据工况与比例调速小泵的流量组合叠加，形成一条流量比例斜线，各个工况所需流量可在比例斜线上选取，这种比例流量调速，除比例调速的小泵外，其于泵的工作流量进人系统中，均没有第二种搭配形式的能量损失，提高了能量利用率。
以作者设计的合模力8O OOkN注塑机为例，泵源由5个定量泵组，分别为:比例调速小泵的排量为76,其余两个为排量76/152的双泵。两个双泵的4个泵的流量根据工况与比例调速小泵组合叠加，形成一条流量比例斜线，各个工况所需流量可在比例斜线上选取，这种比例流量调速，除比例调速的小泵外，其于泵的工作流量进人系统中，基本上没有流量的能量损失，提高了能量利用率。系统还可根据需要，减少工作泵的数量，不影响系统的调速性能。
1.2 节能负载敏感控制系统在注塑机上应用
注塑机节能最有效的措施是动力机构和执行机构两者之间流量的自适应调节匹配。变量泵和电液比例阀结合的负载敏感泵节能控制系统，整个控制机构由差压控制型径向变量柱塞泵、含位置闭环的高速比例阀、以及压力传感器和位移传感器组成，提高了动态响应速度。控制流量由比例阀与检测变量泵偏心量的位移传感器构成的位置闭环系统完成。通过压力传感器补偿因泄漏造成的流量损失，使泵输出的流量在0--l0v内与设定值信号成线性比例。控制系统压力由比例阀与压力传感器构成的电闭环回路完成，压力与流量两种控制状态的分离与转换由电子放大器根据设定信号自动完成。系统的输出流量由0增大到90%时，响应时间约为50ms;而由90%输出流量减小为0时，响应时间约为30ms，系统压力的动态响应时间当负载容腔为4L时，小于200ms，均与高性能的比例阀相当，因而完全适合于注塑机的过程控制。负载敏感比例泵节能液压系统，液压动力输出随负载而同步化，其差值达到最小，基本上没有能量浪费，与定量系统相比，节能达到30%--60%，是理想的节能液压系统。设定 的 负 载敏感泵输出流量，不一定能与需精确调节流量匹配，系统中还须增加流量调节阀，造成节流能耗损失。负载敏感泵与伺服阀组成闭环控制系统，可消除节流及管路的能耗损失，并且较大幅度提高了整机性能。国内大多数单位，仅从节能方面考虑，用负载敏感泵取代定量泵与P/Q双比例阀，而没有进一步从负载敏感泵能提高整机性能方面考滤，系统的控制性能及节能特性没有得到进一步发挥。国际上先进的负载敏感泵控制系统，在塑化注射油路部分设置伺服阀，目的是与负载敏感泵共同组成一个高性能的闭环节能控制系统，在节能的同时，提高注射性能，但在国内塑机制造单位基本上没有得到推广应用。作者在1985年设计的负载敏感泵与伺服阀组成的闭环控制系统的注塑机，经实际应用证明，在节能及性能两方面都取得了良好效果。
