大型立式注塑機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)分析

 在立式注塑機(jī)發(fā)展的過程中一直不斷尋求改進(jìn)方法以優(yōu)化其性能,，而能源的使用效率仍然被視作其優(yōu)化性能的主要領(lǐng)域。對(duì)于中小注塑件而言,，許多注塑成型機(jī)改成了全電動(dòng)注塑成型機(jī),，它能將其效率的顯著改進(jìn)和整體節(jié)能都記錄在案。

然而,，使用大噸位液壓機(jī)成型大型注塑件的立式注塑機(jī)面臨一個(gè)嚴(yán)重的問題,，它們必須尋找符合成本效益的方式以便節(jié)約能源。根據(jù)驅(qū)動(dòng)概念,，液壓機(jī)平均消耗機(jī)器總能量的60%左右,。

最近在這方面顯示的一項(xiàng)大有前途的進(jìn)展是使用速度可控的伺服驅(qū)動(dòng)器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的定速三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵。傳統(tǒng)的定速驅(qū)動(dòng)泵無論機(jī)軸是否需要都不間斷的提供液壓油,。任何過量的液壓油都會(huì)通過安全閥溢流出來,，而液壓油摩擦產(chǎn)生的熱量不僅會(huì)縮短其壽命，而且還會(huì)通過冷卻系統(tǒng)消耗額外能量,。在夾持或冷卻時(shí)這種溢流出的不需要的油量是最大的浪費(fèi),。

然而，伺服驅(qū)動(dòng)器可以根據(jù)系統(tǒng)對(duì)液壓油的需求改變泵速,，甚至可以使其完全停止,。在較長(zhǎng)的運(yùn)行周期中，大型立式注塑機(jī)成型中遇到大型注塑件時(shí),，夾持關(guān)閉,，螺桿也停止轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)可以減速或停止液壓泵,。與定速液壓泵不同,，伺服驅(qū)動(dòng)型液壓泵可以在注塑成型的停頓過程中使泵降低轉(zhuǎn)速甚至完全停止。

與傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器相比,，伺服驅(qū)動(dòng)液壓泵顯示了其顯著的能源節(jié)省特點(diǎn),，高達(dá)35%。此外，伺服驅(qū)動(dòng)器有助于延長(zhǎng)液壓機(jī)的使用壽命,，因?yàn)樗l(fā)熱少,，并且因?yàn)檩^低的馬達(dá)轉(zhuǎn)速所以可以降低整體設(shè)備的噪音水平。

1 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

在最近的一次實(shí)驗(yàn)中,，WittmannBattenfeld通過以下三種機(jī)器做了經(jīng)濟(jì)性能的比較實(shí)驗(yàn)以研究其能源成本的差異：

(1)使用傳統(tǒng)液壓定速馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的BoschRexrothDFEE變量泵的240tWittmannBattenfeldHM液壓機(jī),；

(2)使用伺服驅(qū)動(dòng)調(diào)速馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的變量液壓泵的240tWittmannBattenfeldHM伺服能源液壓機(jī)；

(3)使用240tWittmannBattenfeldEcopower全電動(dòng)機(jī),。

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中,，對(duì)每臺(tái)機(jī)器操作運(yùn)行相同的部分：重106g；相同的運(yùn)轉(zhuǎn)周期：運(yùn)行20s,。計(jì)算機(jī)器的基準(zhǔn)數(shù)據(jù),。顯示了其經(jīng)濟(jì)性的比較。

很明顯,，全電動(dòng)機(jī)將傳遞最佳的整體能源效率,，但同樣的，在使用液壓機(jī)的情況下,，該模型使用伺服驅(qū)動(dòng)液壓泵比傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器將更有助于注塑成型且節(jié)省能源,。

2 長(zhǎng)周期成型時(shí)間

在大噸位注塑成型機(jī)上生產(chǎn)大型注塑件通常要用長(zhǎng)操作周期，而且在這些實(shí)例中使用伺服驅(qū)動(dòng)液壓泵帶來的好處是顯而易見的,。用于整機(jī)節(jié)能比較的同樣的240t注塑成型機(jī)，可以確定的是周期時(shí)間越長(zhǎng),，越節(jié)能,。

在15s的運(yùn)轉(zhuǎn)周期內(nèi)，伺服驅(qū)動(dòng)液壓機(jī)耗能0.39kW·h,，然而使用傳統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)泵驅(qū)動(dòng)耗能0.58kW·h,，增加近49%。當(dāng)在25s的運(yùn)轉(zhuǎn)周期內(nèi)計(jì)算時(shí),，伺服驅(qū)動(dòng)液壓機(jī)耗能0.47kW·h,，然而使用傳統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)泵驅(qū)動(dòng)耗能0.72kW·h，增加了53%,。且伴隨著更長(zhǎng)的操作周期其節(jié)能空間就越大,。

值得注意的是，這個(gè)實(shí)驗(yàn)是用240t注塑成型機(jī)進(jìn)行的,，主要的電動(dòng)機(jī)可以包括在內(nèi),。然而，大噸位注塑成型機(jī)在能源的利用中會(huì)有更大的差異,。WittmannBattenfeld已經(jīng)采用新伺服驅(qū)動(dòng)泵作為大型機(jī)器(400~1600t)大功率生產(chǎn)線上的一個(gè)選擇,。

3 如何操作

傳統(tǒng)的液壓泵由帶有電動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的定速三相電機(jī)、變?nèi)荼?型號(hào)BoschRexrothDFEE)構(gòu)成,，適用于模塊化,、有平行功能的三級(jí)概念,。這一概念，可以明顯減少周期時(shí)間,。

調(diào)速伺服驅(qū)動(dòng)器(水冷)可以作為一個(gè)減少能源消耗以及降低噪音水平的選擇,。這個(gè)概念的基本前提是，高度動(dòng)態(tài)的伺服電機(jī)取代定速的三相電機(jī),。

液壓泵隨著排出容積的變動(dòng)再次電動(dòng)調(diào)節(jié)軸向活塞泵,。在此系統(tǒng)中，液壓油的輸送通過電機(jī)速度和液壓泵的旋轉(zhuǎn)角度給予確定,。

通過這種方式,，液壓泵的效率程度和電機(jī)轉(zhuǎn)速之間的最優(yōu)關(guān)系可以計(jì)算出來以便實(shí)現(xiàn)機(jī)器的自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)每個(gè)操作點(diǎn)的操作及自動(dòng)調(diào)節(jié)。根據(jù)用戶的需求,，WittmannBattenfeld提供三種不同的伺服驅(qū)動(dòng)泵系統(tǒng)：

(1)S1伺服驅(qū)動(dòng)包：調(diào)速伺服電機(jī)液壓泵;

(2)S2伺服驅(qū)動(dòng)包：S1,，外加一個(gè)額外的伺服驅(qū)動(dòng)的電泵以用于抽芯或平行頂出;

(3)S3伺服驅(qū)動(dòng)包：S2，外加液壓蓄能器以便快速注塑,。