2.2    辅助多泵和主驱动小泵的两者之间排量(流量)匹配的节能优化组合的分析研究

        上述几种节能系统中，都有一个值的研究的问题，即辅助多泵和主驱动小泵两者之间的排量(流量)如何匹配，以达到泵源的最佳能耗及最佳的调速性能。分析研究的标的是，辅助多泵在工作时，全流量输入系统，不产生溢流能耗损失，速度由最低到最高能达到连续的无级比例调节。

        我们认为，小泵和大泵的排量之比为1:2的排列，能取得最佳的排量（流量）组合效果，辅助多泵在工作时基本上无溢流损失，即辅助多泵的各泵工作时为满流量的无节流状态下运转。2.1.2～2.1.5所述的系统，必须应用小泵和大泵的排量之比为1:2的排量（流量）组合，才能保证系统在良好的速度特性下工作。小泵和大泵的排量之比为1:2的排量（流量）组合的2.1.2～2.1.5所述的系统的速度-流量，可以看出，辅助多泵工作时无溢流损失，速度特性曲线为连续的比例的斜率不变的斜线，系统基本上无溢流能耗损失。2.1.2所述系统由于主驱动小泵为定量泵，所以调速时产生溢流能耗损失。

        上述分析研究的几种动力驱东节能系统，如不采用小泵和大泵的排量之比为1:2的排量（流量）组合，上述的各个动力驱动系统将会出现速度跳空，各挡速度间不连续。2.1.1所述的系统如不能应用小泵和大泵的排量之比为1:2的排量（流量）组合，系统的溢流能耗损失将加大。如小泵和大泵的排量之比为1:2的排量（流量）不能达到1:2的优化组合，则尽量达到1:2的要求。

        我们设计的合模力8000kN立式注塑机为例，应用2.1.2所述的系统原理，泵源由5个定量泵组成，分别为：比例调速一个小泵（P1泵）的排量为76，其余两个为排量76/152的双联泵。两个双联泵的四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（速度）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，其余泵的工作流量进入系统中，基本上没有节流和溢流的能量损失，提高了能量利用率，降低了系统发热量。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。系统经十多年应用，证明是一种有效的可靠的节能系统。

2.3    匹配辅助多泵的变频节能系统

        以上对小流量泵调速的多泵算术级数叠加调速的动力驱动系统的分析，我们可以看到系统中存在这样一个缺点，即系统仅需主驱动小泵低速运行时，匹配的多泵仍然在低压满运转全流量情况下运转，流量通过溢流阀卸荷，产生能耗。如要改变这种情况，可采用变频调速，使匹配的多泵在低压低速情况下卸荷，达到节能。为适应变频低速运转，液压泵应选用齿轮泵或螺杆泵。采用主驱动小流量泵变频调速的匹配辅助多泵的变频节能算术级数叠加调速的动力驱动系统，匹配的多泵的变频只要满足低速及额定转速要求即可，主要解决能达到低速小流量卸荷的性能，系统中不需设置比例调速装置，无节流能耗损失，所以节能性能优于2.2所述系统的节能性能。

        匹配辅助多泵的变频节能系统是一种性能良好的节能系统，但制造成本高，还需综合考虑。同时给出了一个研究课题，即只需低速与额定转速变频的低价位的控制器，以满足大型立式注塑机液压动力驱动系统节能的特殊要求。

2.4    大型立式注塑机全伺服电动机动力驱动泵源节能系统

        大功率交流伺服电动机的发展，为大型立式注塑机全伺服电动机动力驱动泵源节能的开发提供了广阔的空间。大型立式注塑机采用全伺服电动机动力驱动泵源，一般为单个驱动泵源。由上述2.2.4对交流伺服电动机的性能分析可以了解到，交流伺服电动机的超载性能大，而立式注塑机特别需要瞬时超载能力大的动力驱动装备，以降低动力驱动的装载功率，而交流伺服电动机正好满足和适应了立式注塑机的成形要求。在立式注塑机上，采用三相异步电动机驱动液压泵，由于三相异步电动机的超载系数有限，设计驱动液压泵的功率，一般为三相异步电动机额定功率的1.8倍。采用交流伺服电动机驱动液压泵，设计驱动液压泵的功率可为交流伺服电动机额定扭矩的2.5～3倍，这样，驱动同排量的液压泵，交流伺服电动机的额定扭矩可比三相异步电动机的额定扭矩小1～2挡规格，例如，可用15kW交流伺服电动机驱动原由22kW三相异步电动机驱动的液压泵。由于具有这个优越特性，在某些大型立式注塑机上得到了节能的体现及性能的提高。例如，原由两个30kW三相异步电动机驱动的动力系统，可改造为由一个45kW交流伺服电动机驱动的动力系统，转速可由原来的1000r/min提高到2000r/min，不但能降低30%～40%的能耗，而且节约了资源，大幅度提高了整机的性能。

3    蓄能器辅助动力驱动节能系统

        大型立式注塑机最明显的特性是塑化注射量大，目前最大已达到140kg。为克服塑化量受螺杆直径的制约，研发出了IMC挤注混合塑化注射系统。IMC挤注混合系统是指塑化由小直径挤出螺杆完成、注射由大直径的柱塞完成。驱动小直径挤出螺杆可用较小排量的液压马达或伺服电动机，减小了对液压泵源的动力需求量。大直径注射柱塞的注射速度，需要大流量才能达到高速注射，一种方法是加大驱动泵源的输出流量，因注射仅占成形周期的约5%，这样仅为注射速度而配的驱动力，势必造成泵源动力配制的浪费；另一种方法是根据大型制品成形冷却时间长的特点，配置大容量蓄能器满足注射塑度的要求，利用冷却时间进行蓄能。例：某40000cm3的塑化注射装置，挤出塑化螺杆直径为90mm，注射柱塞直径为160mm，单缸注射活塞直径为320mm，注射行程为2000mm，系统额定压力为32MPa，注射速度为250mm/s，要达到这样高的注射速度，如用常规的液压动力配置，液压流量需1200L/min，电动机驱动功率约350kW；注射液压油路采用8个200L的蓄能器，液压泵源电动机驱动功率下降为37kW，达到了注射速度要求，又节约了能源。塑化三相异步电动机功率为45kW，如用伺服电动机作驱动塑化，30kW的伺服电动机已足够。

        大流量蓄能器油路选用快速响应节能的插装阀，是阀形式的唯一选择。上海704研究所的黄人豪高工为我国的插装阀的推广应用做出了突出的努力，为大型立式注塑机插装阀的应用开辟了道路。

4    结论

        从上述对大型立式注塑机液压驱动源的分析研究可以看出，节能技术永远处在不断发展中，永无止境。根据大型立式注塑机的液压驱动源的特点，在提高注射成形性能的前提下，应用先进的节能技术，研发应用于系统上，不断提高节能水平。根据执行机构及成形的特点，因机制宜，开发大型立式注塑机液压驱动节能系统，达到进一步挖掘和提升主机的性能。