吳志偉

摘要：液壓傳動(dòng)具有工作平穩(wěn)、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的優(yōu)點(diǎn)，?因此現(xiàn)階段橡膠注射成型機(jī)已廣泛采用液壓傳動(dòng)作為動(dòng)力源。本文基于此，從橡膠注射成型機(jī)的工作原理出發(fā)，對(duì)橡膠注射成型機(jī)液壓控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和原理展開簡(jiǎn)要分析。

關(guān)鍵詞：?橡膠注射成型機(jī);液壓控制系統(tǒng);工作原理;特點(diǎn)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(shí)、尺寸誤差小、物理化學(xué)性能高等優(yōu)點(diǎn)，故在近幾年來(lái)發(fā)展極為迅速，在不同領(lǐng)域中均有了廣泛的應(yīng)用。實(shí)際上，橡膠注射成型機(jī)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(duì)整個(gè)橡膠注射成型機(jī)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(jī)的工作原理

整個(gè)橡膠注射成型機(jī)的工作機(jī)理可被分為三個(gè)步驟，首先是借助注射塑化系統(tǒng)進(jìn)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(jī)內(nèi)，然后該系統(tǒng)中的液壓馬達(dá)帶動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)從而對(duì)條狀膠料進(jìn)行剪切和塑化。其次將剪切塑化處理后的膠料經(jīng)過(guò)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(yù)先放置的模腔內(nèi)，并在高溫高壓下硫化成型，細(xì)加工后制成成品。

2.液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及特點(diǎn)

液壓系統(tǒng)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)要示意圖如圖1所示?？紤]到橡膠注射成型機(jī)的液壓系統(tǒng)往往會(huì)采用變頻控制、比例壓力控制等先進(jìn)技術(shù)，故往往具有以下幾方面的特點(diǎn)。其一是能量利用率高，由于傳統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)無(wú)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(shí)，往往會(huì)因?yàn)橐簤罕玫霓D(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(jī)液壓控制系統(tǒng)往往會(huì)采用變頻器控制技術(shù)，通過(guò)改變電機(jī)的電流頻率，使得液壓泵的實(shí)際轉(zhuǎn)速能夠與整個(gè)橡膠注射成型機(jī)的不同工作階段的所需轉(zhuǎn)速保持一致，進(jìn)而通過(guò)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(jiǎn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。當(dāng)液壓控制系統(tǒng)采取比例壓力控制技術(shù)時(shí)，可以將輸入信號(hào)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(hào)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)橡膠注射成型機(jī)的壓力控制，從而有效避免多閥門帶來(lái)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(dǎo)向塊;）

圖1：液壓控制系統(tǒng)簡(jiǎn)要示意圖

3.常見(jiàn)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(dǎo)溢流閥、比例節(jié)流閥和安全閥，目的是形成流量壓力復(fù)合閥，實(shí)現(xiàn)注射機(jī)注射速度的多級(jí)控制。如圖2所示。其中，比例先導(dǎo)溢流閥用于與主閥共同控制注射壓力的變化，當(dāng)用于控制的磁鐵輸入的電流信號(hào)產(chǎn)生變化時(shí)，先導(dǎo)溢流閥所受的電磁力也會(huì)隨之變化，進(jìn)而控制注射壓力變化。比例節(jié)流閥則是應(yīng)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(yīng)的變化，其原理是利用節(jié)流閥口的開度與輸入電流信號(hào)正比例變化。而安全閥會(huì)在整個(gè)控制系統(tǒng)電流過(guò)大時(shí)自動(dòng)切斷，起到保護(hù)控制系統(tǒng)的功效。簡(jiǎn)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(gè)優(yōu)點(diǎn)。其一是該系統(tǒng)利用兩個(gè)比例閥門，分別實(shí)現(xiàn)了多級(jí)注射壓力和多級(jí)注射速度的有效調(diào)節(jié)，有效簡(jiǎn)化了整個(gè)液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低了生產(chǎn)成本你，并且在信號(hào)連續(xù)變化時(shí)，仍然能夠產(chǎn)生有效的反饋，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整個(gè)控制系統(tǒng)的壓力連續(xù)切換。其二是簡(jiǎn)化了整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)程序，可實(shí)現(xiàn)自控、遙控等一系列操作，進(jìn)而有效消除了人為調(diào)節(jié)因素產(chǎn)生的一系列影響，無(wú)論是對(duì)于某個(gè)元件控制精確性的提升，還是對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)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(gè)注射成型周期的整個(gè)負(fù)載的相應(yīng)變化，通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)交流電的頻率，實(shí)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(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)控，操作人員事先將橡膠注射機(jī)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(huì)自動(dòng)將根據(jù)相應(yīng)檢測(cè)元件所檢測(cè)得出的實(shí)際流量信息和壓力信息與操作人員所給信息進(jìn)行比較，經(jīng)過(guò)放大器處理后，轉(zhuǎn)換為電機(jī)變頻信息，最終達(dá)到對(duì)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(jiǎn)要示意圖

該系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于電動(dòng)機(jī)輸出的功率可以自動(dòng)適應(yīng)負(fù)載的所需功率，避免電機(jī)或電動(dòng)泵長(zhǎng)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(gè)橡膠注射成型機(jī)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(dá)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(dá)40%以上。另一方面，整個(gè)電機(jī)的啟動(dòng)設(shè)置極為平穩(wěn)，在橡膠注射成型機(jī)處于室外工作環(huán)境或是處于機(jī)械沖擊下時(shí)，電機(jī)仍能夠正常運(yùn)作，從而降低了液壓泵的磨損和系統(tǒng)噪音，進(jìn)而提升了生產(chǎn)效率。

4.結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，功能更為強(qiáng)大的液壓控制系統(tǒng)勢(shì)必會(huì)不斷涌現(xiàn)?，F(xiàn)階段，相關(guān)科研人員對(duì)于液壓系統(tǒng)的研究需要從節(jié)能方面入手，因?yàn)榻档鸵簤合到y(tǒng)的能耗就意味著實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)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?yàn)橄嚓P(guān)企業(yè)帶來(lái)更大的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益，更表明我國(guó)國(guó)民的經(jīng)濟(jì)建設(shè)會(huì)達(dá)到新的高度。因此，對(duì)橡膠注射成型機(jī)的液壓控制系統(tǒng)開展一定的分析，對(duì)于發(fā)展我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體系有著重要意義。

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