随着能源问题日益受到重视，尤其是我国近几年循环经济理念的提出，节约能源变得越来越受重视，这就使得节能型立式注塑机成为当前塑料机械的一个重要发展方向。在欧洲,节能型塑料机械已占市场份额的50%以上。我国是立式注塑机生产和出口的大国,而且每年以5%~7%的速度快速增长。目前市场上生产和使用的立式注塑机大部分是全液压式立式注塑机,其能耗存在相当大的浪费,因此，节能型塑料机械已成为众多消费者和生产商共同追求的目标，节能型立式注塑机将是今后市场前景非常广阔的产品。

1    立式注塑机节能特性分析

        立式注塑机的工艺过程一般分为锁模、射胶、熔胶、保压、冷却、开模、脱模等几个阶段，各个阶段需要不同的压力和流量。对于油泵马达而言，注塑过程是处于变化的负载状态，但在定量泵的液压系统中，油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，此过程称为高压溢流。据统计由高压溢流造成的能量损失高达36%~68%。立式注塑机能耗的本质，就是液压驱动系统输出能量的利用率，加工一个同样的制品，消耗的能量少即节能。立式注塑机的能耗性能主要反映在液压驱动系统的结构形式及能量转换效率，液压驱动系统是为注射成型技术服务的，节能技术围绕着注射成型开展，随着注射成型技术的发展而进步，同时又促进注射成型的技术进步。

2    立式注塑机液压系统的能量损失

        液压系统节能的目的就是提高能量的利用率，减小能量的浪费，尽可能用最少的能量输入满足能量输出的要求。立式注塑机液压系统中的能量损失按产生的原因一般可分为三大类。

2.1    能量转换损失

        能量转换损失是指液压系统中能量转换元件在对能量转换中产生的损失，包含机械摩擦损失、压力损失和容积损失。如液压泵将电动机输入的电能转换为液压能，在转换过程中由于液压泵的机械摩擦及内泄漏而引起的容积损失。能量转换损失不仅与转换元件有关，还与运行工况及磨损情况等因素有关。

2.2    能量传输损失

        能量传输损失是指液压油在传输时所产生的能量损失。它决定于除能量转换元件之外的其他元件的结构与布局，如控制类元件的结构，各元件之间的管路的连接方式，以及接头、管道的类型、规格等。

2.3    能量匹配损失

        能量匹配损失是液压泵提供的能量与负载所需能量不相适应而产生的能量损失。液压泵提供的能量不能与负载所需能量相适应，这就带来能量供过于求的匹配损失。它取决于液压系统的设计及液压泵的选型等因素。

3    立式注塑机液压系统的节能措施

        通过立式注塑机液压系统中的能量损失的分析，液压系统的节能可以采取以下措施:

3.1    提高液压元件本身的效率和减小该元件的能耗

        主要通过提高元件质量和开发新型节能元件来实现。如通过优化设计驱动电磁换向阀的电磁铁来降低电器控制元件的耗电量，通过优化设计各种液压阀阀口的流道来降低油液流经阀口的压力损失，以及通过合理的设计配合间隙来减小泄漏等方法来实现节能。

3.2    减小液压能在传输中的压力损失

        液压油在传输过程中不可避免的存在着压力损失和流量损失，这一部分的能量损失在全部能量损失中占有较大的比重。因此，合理选择液压元件，减少弯管接头的使用量，在满足负载所需压力的情况下，尽可能地调低压力阀的压力。流量阀按系统中流量调节范围选取，并保证其最小稳定流量能满足使用要求。

3.3    减小液压泵与负载间的功率过剩

        减小液压泵与负载间的功率过剩可通过减小压力过剩和流量过剩来实现，即使液压系统的输出能量与负载所需功率相匹配。在立式注塑机液压系统中常采用压力匹配回路、流量匹配回路、功率匹配回路等三种方式来实现功率匹配。

3.3.1    压力匹配回路

        压力匹配回路是指液压泵的输出压力与负载相适应的回路。该回路由三相异步电动机M1驱动定量泵负载之间进行调节，而常规立式注塑机在实际工作中，各工序对压力和流量需求是不同的，通过调整比例压力或流量阀的开启度来控制压力和流量的大小，定量泵P1一直是恒流量输出，泵输出的多余流量仍通过溢流阀V1溢流回油箱，存在一定的流量损失。定量泵的供油压力不是恒定的，它总是随负载力变化而变化，因此，可避免不必要的压力损失。

3.3.2    流量匹配回路

        流量匹配回路是指液压泵输出流量与负载所需的流量相适应的回路，通常由变量泵供油，泵的输出流量随负载流量变化而变化，从而避免了流量损失。

        比例变量泵控制系统可根据注塑成型工艺要求设定多段动作压力、速度，并转换成相应的模拟信号，输给比例变量泵的比例压力阀V2及比例流量阀V3，按设定值向负载输出压力和流量，使液压系统能量输出跟随负载状况而变化，最大限度避免了流量损失。

3.3.3    功率匹配回路

        功率匹配回路是指液压泵的输出压力与流量与负载所需的压力和流量均相适应的回路。压力匹配回路仍然存在流量不匹配的现象，而流量匹配回路仍然存在压力不匹配的现象，只有功率匹配回路才能同时实现对压力和流量的匹配，从而最大限度实现节能目的。

        采用高响应的交流伺服电机驱动定量泵系统是近几年立式注塑机发展的一种先进的高性能节能系统。解决了变频技术通过调节液压泵的转速，响应速度慢的缺点，同时由于其本身的运转的特性提高了电力的利用效率。伺服电机驱动系统，由于伺服电机转动惯量小，无脉动转矩，具有较宽的调速范围，在调速范围内又具有良好的加减速动态响应特性。因转矩是由励磁电流产生，具有高磁通密度，在额定转速和转矩下，能保持非常低的转矩波动，高响应的交流伺服电机驱动定量泵组成的闭环控制系统，由于整个液压回路中不需要节流元件，所以回路无节流损失与溢流损失，系统效率高，节能效果显著，并且大大提高了系统的控制精度。

        交流伺服电机的最高转速可达4000r/min，在非常低的速度下也可有大的恒转矩区，达到恒定的流量输出，转速随系统流量需求而改变，反应速度比伺服阀快千分之四秒，液压系统基本上不需要冷却装置，对于保压及冷却时间长的制品，节能可达80%左右，保压时伺服电机处于停转状态，比负载敏感泵节能驱动系统更节能。

        从理论上讲，与之相配的液压泵的排量可根据伺服电机最高转速来选择，可选用更小排量的液压泵，降低系统中液压泵的成本。但目前一般液压泵的最高转速为2000r/min，同时，考虑到液压泵的高速工作噪音及使用寿命，选用液压泵的额定转速一般都低于2000r/min。所以由较大排量的液压泵与伺服电机组成动力驱动系统，还不能充分发挥交流伺服电机高速运转的优良特性，因此高响应的交流伺服电机驱动定量泵系统在立式注塑机上的推广应用，有待于高速低噪声液压泵的研发，以降低制造成本。只有将伺服电机高速灵敏反应的特性与精密注射成型结合起来，创新出一种新的高性能的注射成型技术，才能对高端的塑料制品进行特定加工，使之应用越来越广。

4    结束语

        立式注塑机的节能技术是立式注塑机科技进步发展过程中的一项新技术，随立式注塑机的不断发展而进步，同时又推动了立式注塑机的科技进步。近年来，随着立式注塑机的发展，节能技术有了很大的进展，但要从根本上实现立式注塑机的节能注射成型，只有将创新的节能注射成型技术和节能型液压驱动系统相结合，才能使立式注塑机达到完美的节能性能。