注塑机电液控制系统节能原理及最新技术

　　1　概述

　　80年代以来，塑料机械工业在我国获得了蓬勃发展，特别是塑料注塑机年生产能力已达万台以上，不仅满足了国内生产的需要，还大量出口创汇，为满足这种机器高输出力、快速响应、高速、压力控制精度和重复精度的技术要求，国产注塑机几乎全部采用了液压传动和电液比例控制技术。为进一步提高精度，国外还开发了过程变量：模腔压力、注射速度、螺杆转速等闭环微机控制的电液系统。我国在这方面也作了相应的研究。但是进入90年代以来，随着世界各国在环境保护，如能耗、噪声、泄漏等控制方面日益严格的要求，节能已成为注塑机电液系统的研究重点。为降低能耗，德、日等国已开发了全电气传动控制的注塑机，并投放市场。与电液控制相比，目前电气传动还存在无法实现集中控制，很难实现高精度的压力控制，必须经过中间转换装置才能实现直线传动等不足，但已向电液控制提出了严厉的挑战。因此，电液控制系统必须在节能技术方面做出相应发展，才可能避免被全电控技术取代。

　　2　国产注塑机电液控制技术现状

　　目前国产注塑机几乎全部应用了电液比例技术，其技术特征是用三通型的比例调速阀控制速度，再在其上迭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，该系统虽可大大减少元件数量、简化结构，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，这部分的能耗处于最大值。这样的系统在国外已很少采用。

　　3　负载感应注塑机电液系统

　　针对阀控电液控制系统有比较大能量损失的不足，国外发展了应用变量泵和电液比例阀结合的负载感应型的注塑机电液控制系统，原理如图1所示。执行机构的运动速度将由流过比例节流阀的流量和变量泵相结合来控制。比例节流阀进出口油压反馈到变量泵控制机构的先导阀上，通过这一差压反馈调整泵的变量机构，使泵输出的流量始终与负载所要求的相一致。这样就可消除采用定量泵加比例阀控制存在的与流量有关的能量损失，该系统在调整过程中，比例节流阀进出口两端的压差保持恒定，这样通过比例节流阀的流量就可由电信号连续比例控制。这一压力差值一般为1.5-2MPa。当系统运行的压力达到比例溢流阀VDB1所限制的设定值，系统就从流量控制状态转换为压力控制状态，系统仅输出维持压力所需的流量。采用这种阀和泵结合的方式，可以开环也可以闭环控制锁模机构、注塑过程、背压以及辅助执行机构的运动。为了控制塑化过程中的充填压力，增加了溢流主阀VDB2，与比例先导溢流阀一起控制这一压力。