對橡膠注射成型機液壓控制系統(tǒng)的分析

吳志偉

摘要：液壓傳動具有工作平穩(wěn)、易于實現(xiàn)自動控制的優(yōu)點，?因此現(xiàn)階段橡膠注射成型機已廣泛采用液壓傳動作為動力源。本文基于此，從橡膠注射成型機的工作原理出發(fā)，對橡膠注射成型機液壓控制系統(tǒng)的特點和原理展開簡要分析。

關(guān)鍵詞：?橡膠注射成型機;液壓控制系統(tǒng);工作原理;特點分析

前言

橡膠注射成型技術(shù)相較于其它成型技術(shù)而言，具有成型制品結(jié)構(gòu)密實、尺寸誤差小、物理化學性能高等優(yōu)點，故在近幾年來發(fā)展極為迅速，在不同領(lǐng)域中均有了廣泛的應用。實際上，橡膠注射成型機的核心系統(tǒng)是液壓控制系統(tǒng)，這一系統(tǒng)的性能好壞往往對整個橡膠注射成型機生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量有著密切的聯(lián)系。

1.橡膠注射成型機的工作原理

整個橡膠注射成型機的工作機理可被分為三個步驟，首先是借助注射塑化系統(tǒng)進行剪切塑化工作，操作人員將混煉好的條狀膠料放置到該系統(tǒng)中的擠出機內(nèi)，然后該系統(tǒng)中的液壓馬達帶動螺桿轉(zhuǎn)動從而對條狀膠料進行剪切和塑化。其次將剪切塑化處理后的膠料經(jīng)過合模硫化系統(tǒng)擠入到注料筒中，最后再由注射液壓缸將注料筒中的膠料注射到預先放置的模腔內(nèi)，并在高溫高壓下硫化成型，細加工后制成成品。

2.液壓控制系統(tǒng)設(shè)計及特點

液壓系統(tǒng)控制系統(tǒng)簡要示意圖如圖1所示?？紤]到橡膠注射成型機的液壓系統(tǒng)往往會采用變頻控制、比例壓力控制等先進技術(shù)，故往往具有以下幾方面的特點。其一是能量利用率高，由于傳統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)無法調(diào)節(jié)液壓泵轉(zhuǎn)速，在膠料經(jīng)注射液壓缸硫或是低速注射時，往往會因為液壓泵的轉(zhuǎn)速為一恒定值，使得多余壓力油由于輸出流量不足經(jīng)溢流閥直接流回油箱，造成能量利用率下降。但現(xiàn)階段的橡膠注射成型機液壓控制系統(tǒng)往往會采用變頻器控制技術(shù)，通過改變電機的電流頻率，使得液壓泵的實際轉(zhuǎn)速能夠與整個橡膠注射成型機的不同工作階段的所需轉(zhuǎn)速保持一致，進而通過降低溢流損失的方式，有效提高了能量利用率。其二是減少了閥門數(shù)量，精簡了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。當液壓控制系統(tǒng)采取比例壓力控制技術(shù)時，可以將輸入信號電流直接用于控制閥芯上的作用力，操作人員可直接改變輸入信號，實現(xiàn)整個橡膠注射成型機的壓力控制，從而有效避免多閥門帶來的繁瑣工作。

（1.油箱;2.溢流閥;3.吸油單向閥;4.偏心軸承;5.柱塞泵;6.壓油單向閥;7.電磁閥;8.糾斜液壓缸;9.導向塊;）

圖1：液壓控制系統(tǒng)簡要示意圖

3.常見液壓控制系統(tǒng)分析

3.1比例閥控制系統(tǒng)

比例閥控制系統(tǒng)的主要成分是比例先導溢流閥、比例節(jié)流閥和安全閥，目的是形成流量壓力復合閥，實現(xiàn)注射機注射速度的多級控制。如圖2所示。其中，比例先導溢流閥用于與主閥共同控制注射壓力的變化，當用于控制的磁鐵輸入的電流信號產(chǎn)生變化時，先導溢流閥所受的電磁力也會隨之變化，進而控制注射壓力變化。比例節(jié)流閥則是應用于控制節(jié)流閥口開度，確保注射流量能夠根據(jù)不同階段的需要產(chǎn)生相應的變化，其原理是利用節(jié)流閥口的開度與輸入電流信號正比例變化。而安全閥會在整個控制系統(tǒng)電流過大時自動切斷，起到保護控制系統(tǒng)的功效。簡要而言，相較于傳統(tǒng)的開關(guān)換向閥液壓控制系統(tǒng)，其具有以下幾個優(yōu)點。其一是該系統(tǒng)利用兩個比例閥門，分別實現(xiàn)了多級注射壓力和多級注射速度的有效調(diào)節(jié)，有效簡化了整個液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低了生產(chǎn)成本你，并且在信號連續(xù)變化時，仍然能夠產(chǎn)生有效的反饋，進而實現(xiàn)整個控制系統(tǒng)的壓力連續(xù)切換。其二是簡化了整個系統(tǒng)的調(diào)節(jié)程序，可實現(xiàn)自控、遙控等一系列操作，進而有效消除了人為調(diào)節(jié)因素產(chǎn)生的一系列影響，無論是對于某個元件控制精確性的提升，還是對于整個系統(tǒng)動態(tài)特性的控制，均起到了優(yōu)秀的效果。

圖2：比例閥控制系統(tǒng)

3.2變頻變量控制系統(tǒng)

變頻變量控制系統(tǒng)利用變頻器的變頻功能，根據(jù)整個注射成型周期的整個負載的相應變化，通過改變電動機交流電的頻率，實現(xiàn)控制液壓泵流量和壓力的作用（參考圖3）。其中，控制器通過控制系統(tǒng)進行調(diào)控，操作人員事先將橡膠注射機不同工作階段中所需壓力油的流量信息和壓力信息輸入到控制器中，控制器會自動將根據(jù)相應檢測元件所檢測得出的實際流量信息和壓力信息與操作人員所給信息進行比較，經(jīng)過放大器處理后，轉(zhuǎn)換為電機變頻信息，最終達到對油泵輸出流量的調(diào)控作用。

圖3：變頻變量系統(tǒng)控制框圖簡要示意圖

該系統(tǒng)的優(yōu)勢在于電動機輸出的功率可以自動適應負載的所需功率，避免電機或電動泵長期處于最大輸出功率下造成使用壽命下降，從而有效提升整個橡膠注射成型機的可靠性。相關(guān)數(shù)據(jù)表明，變頻器內(nèi)濾波電容可以有效提升同一用電功率所達到的效果，同等原料下，變頻變量控制系統(tǒng)的節(jié)能比例高達40%以上。另一方面，整個電機的啟動設(shè)置極為平穩(wěn)，在橡膠注射成型機處于室外工作環(huán)境或是處于機械沖擊下時，電機仍能夠正常運作，從而降低了液壓泵的磨損和系統(tǒng)噪音，進而提升了生產(chǎn)效率。

4.結(jié)束語

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，功能更為強大的液壓控制系統(tǒng)勢必會不斷涌現(xiàn)?，F(xiàn)階段，相關(guān)科研人員對于液壓系統(tǒng)的研究需要從節(jié)能方面入手，因為降低液壓系統(tǒng)的能耗就意味著實現(xiàn)對整個橡膠制品工業(yè)生產(chǎn)鏈的資金控制，這不僅意味著橡膠制品能夠為相關(guān)企業(yè)帶來更大的市場經(jīng)濟效益，更表明我國國民的經(jīng)濟建設(shè)會達到新的高度。因此，對橡膠注射成型機的液壓控制系統(tǒng)開展一定的分析，對于發(fā)展我國市場經(jīng)濟體系有著重要意義。

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