的电能消耗主要表现在以下几个部分:液压系统油泵的电能消耗;加热器的电能消耗;循环冷却水泵的电能消耗。立式注塑机的节能技术,实际上主要包涵三个方面:
1.节能注射成型技术
2.节能的执行机构
3.节能的动力驱动系统。
立式注塑机最主要的能耗即是动力驱动系统,立式注塑机节能的重点即是提高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。节能动力驱动系统是立式注塑机节能的主要研发课题。
1.立式注塑机动力驱动系统分析
动力驱动系统一般有以下三种:液压驱动系统、全电子驱动系统和液电混合驱动系统。液压驱动系统是立式注塑机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,全电子驱动系统和电液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,是两种理想的节能驱动系统。长期以来,立式注塑机节能液压系统是重点研究的节能动力驱动系统。
目前立式注塑机供油泵的驱动主要有三种方式:普通电机加变量泵、变频电机加定量泵和变频电机加变量泵。变转速控制的效率比变排量控制的效率高,而用变排量和变转速复合控制的效率比变转速控制的效率高。变转速控制的响应比变排量的响应快。尽管异步电机的控制技术也日渐完善,但其自身的功率因数、效率以及发热问题始终无法克服。同步电机技术越来越成熟,制造成本上也与异步电机越来越接近,正在越来越多的场合取代异步电机。同步电机在立式注塑机上的应用将成为趋势。
2.立式注塑机控制系统分析
立式注塑机控制系统=驱动系统+电子控制器,立式注塑机的驱动系统根据其控制的形式可以分为三类,即液压控制式、电动控制式与电动/液压复合控制。
2.1.采用泵供油复合控制阀调节的控制系统
采用定量泵供油,通过流量/压力复合控制阀调节式的缺点在于以下几点:第一是控制精度不高。整个控制其实是一个开关控制,由于开关阀的启闭有数十到数百毫秒的延时,所以对注射位置、开合模位置的控制精度不高,并且使运动速度难以提高。第二是能源耗费大。采用P/Q阀后,虽然压力可以随着工艺过程的不同而改变,但是定量泵所输出的流量一定,而不同的工艺流程需要的流量不同,多余的流量就通过溢流阀,造成了很大的溢流损失,特别是在高压、小流量的保压过程时损耗更大。同时,依靠流量阀的节流来获得不同的流量,其节流损失也相当大。溢流损失及节流损失最终都体现在液压油的发热上,而立式注塑机液压系统由于空间所限,油箱体积不能很大,必须配置油液的冷却系统来保证液压系统的正常工作。第三是噪声大。高速运行的大功率电动机与液压泵噪声很大,使得工作环境恶劣。
采用变量泵节能型液压控制系统。在立式注塑机液压控制系统中,其能量损失是由节流损失与溢流损失两大部分组成的,节能的关键就在于减少这两类的损失。采用变量泵是一个很好的办法。它通过调节泵的排量,从而使泵输出的流量、压力与系统的要求相适应,最大限度地减少液压系统的溢流损失与节流损失,可以显著节能。采用比例变量泵系统的全液压式立式注塑机是目前国内立式注塑机生产厂家的主流产品,技术比较成熟。采用变量泵的缺点在于变量泵价格昂贵、结构复杂、调试维护不易和易受油液污染的影响。若采用比例/伺服变量泵,价格要比定量泵贵得多,而且较易受到油液污染的影响。
2.2采用电液伺服阀控制的控制系统
高速液压控制系统对于一些需要快速运动的回路,如开合模、注射回路,采用电液伺服阀代替开关阀,利用电液伺服阀的快速响应能力实现对运动的高速、精确控制,可以对立式注塑机的流量与压力形成闭环控制,获得对位置的精确控制。它的缺点在于价格昂贵与抗油污能力差,这也是由于电液伺服阀本身的特点所决定的。
