CN103660061B - 密炼机液压控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种密炼机液压控制方法及装置，它包括由液压泵、蓄能器组成的液压泵站对上顶栓、卸料门、加料门的液压控制，其特征是所述的液压泵包括为上顶栓供油的高压变量柱塞泵，为卸料门、加料门供油的双联叶片泵，所述双联叶片泵通过蓄能器安全阀块与辅助蓄能器联接；上顶栓的压力和速度由密炼机主PLC控制，所述上顶栓的压力控制为对上顶栓油缸有杆腔的压力控制；密炼机主PLC通过比例换向阀、旋转油缸实现卸料门开、关门及速度的平滑控制，本发明简化了密炼机液压控制装置，一是解决了液压站故障率高、高压泵使用寿命低的问题；二是通过密炼机主PLC控制实现了上顶栓压力的闭环控制，上顶栓压力控制稳定，精度高，提高了炼胶质量；三是实现了卸料门开、关门速度的平滑控制。

Description

密炼机液压控制装置

技术领域

本发明涉及一种密炼机，具体地说是一种密炼机的控制，特别是涉及一种密炼机液压控制方法及装置。

背景技术

密炼机是橡胶工业中将橡胶原料加工成半成品橡胶的关键设备，主要用于橡胶的塑炼和混炼，主要由密炼室、加料压料装置、卸料装置、传动装置及机座等部分组成。

目前，密炼机的加料压料装置、卸料装置常采用液压控制方式，其液压泵站均采用带远程设定的高压变量柱塞泵和高压小变量柱塞泵驱动包括上顶栓油缸、旋转油缸等所有油缸的动作。通过密炼机的计算机控制，高压变量柱塞泵与蓄能器安全阀块、蓄能器的组合，能够准确、可靠地完成上顶栓的升、降及加压；高压变量柱塞泵产生的压力油另一部分进到辅助控制部分，完成卸料门的开关及锁紧以及加料门的开关等动作。当各个液压缸没有动作时，由高压小变量柱塞泵工作，处于保压状态，从而降低功率消耗，减少生热。在上顶栓加压过程中，由高压变量柱塞泵工作，开始补压，周而复始。但是，由于密炼机在炼胶过程中，压力不断变化，需要高压变量柱塞泵不断补压，易导致其使用寿命大大降低；且由于高、低压压力源没有分开，需在辅助控制部分前加减压阀来降低压力，从而导致了辅助控制部分各部件的渗油或漏油；同时，由于流量较小，很难满足上顶栓、锁紧油缸及卸料门旋转油缸的同时动作，从而导致不能快速退锁，卸料门打开慢，最终导致锁紧垫与锁紧滑块磨损严重，锁紧垫的使用寿命很短。

在上顶栓的液压控制中，其压砣上升、压砣下降、加压、浮砣各工况都通过上顶栓PLC往给定板输入电流信号和开、闭环切换信号来实现。虽然，液压控制方式可通过开环控制做到上顶栓、压砣的快速升、降，但是，在通过闭环控制实现加压和浮砣时，由于浮砣它要求上顶栓受油压与胶料的合力接近为零，而在炼胶过程中，胶料对上顶栓的压力一直处于快速变化状态，因此，很难做到无杆腔与有杆腔的压差为零，实践中，几乎调不出浮砣效果，浮砣控制效果差，更难做到对压砣的高精度压力控制。因此，实际上现有密炼机上顶栓的压力控制采用的是开环控制，其上顶栓的压力波动很大，很难实现高精度的炼胶要求，以及在炼一车胶内改变上顶栓压力。且使用时须考虑上顶栓PLC与密炼机的主PLC的类型，现场调试复杂。

在卸料门的液压控制中，旋转油缸的液压控制装置一般包括一组大通径的电磁换向阀、叠加式单向阀、叠加式双向节流阀和一组小通径的电磁换向阀、叠加式单向阀、叠加式双向节流阀。采用一个单齿条或双齿条、齿轮推拉旋转油缸驱动卸料门，由4个接近开关控制实现快速、慢速的切换。快速关门时，大通径电磁换向阀、小通径电磁换向阀得电，两个阀同时打开，实现快速关门动作；慢速关门时，大通径电磁换向阀失电，实现慢速关门动作。快速开门时，大通径电磁换向阀、小通径电磁换向阀得电，两个阀同时打开，实现快速开门动作；慢速开门时，大通径电磁换向阀失电，实现慢速开门动作。在实际工作时，存在下列问题：一是快、慢速切换时，下顶栓抖动较大，对密炼机的基础联接有不利影响；二是下顶栓开关门到位时冲击很大，且速度无法调整，易导致旋转油缸及卸料门的损坏；三是由于采用叠加阀，控制卸料门开关叠加阀叠起来很高，加上交变冲击载荷，更加容易导致叠加阀块渗油、漏油。

发明内容

本发明的目的是提供一种密炼机液压控制方法及装置，其液压站泵站将高、低压供油分开；简化上顶栓油缸的液压控制装置，真正实现上顶栓压力的闭环控制；通过比例换向阀实现卸料门开、关门速度的平滑控制。

本发明是采用如下技术方案实现其发明目的的，一种密炼机液压控制方法，它包括由液压泵、蓄能器组成的液压泵站对上顶栓、卸料门、加料门的液压控制，所述的液压泵包括为上顶栓供油的高压变量柱塞泵，为卸料门、加料门供油的双联叶片泵，所述双联叶片泵通过蓄能器安全阀块与辅助蓄能器联接；上顶栓的压力和速度由密炼机主PLC控制，所述上顶栓的压力控制为对上顶栓油缸有杆腔的压力控制，由密炼机主PLC控制实现上顶栓的上升、下降、加压、浮砣；密炼机主PLC通过比例换向阀、旋转油缸实现卸料门的快关、慢关、关门及快开、慢开、开门动作。

一种密炼机液压控制装置，它包括密炼机主PLC、由液压泵、蓄能器组成的动力源，所述的液压泵包括为上顶栓供油的高压变量柱塞泵，为卸料门、加料门供油的双联叶片泵，所述双联叶片泵通过辅助蓄能器安全阀块与辅助蓄能器联接；上顶栓用液压油一路通过油管经高压变量柱塞泵、进油口P1、比例伺服阀PLV、电磁插装阀YV1、电磁插装阀YV2与上顶栓油缸的无杆腔连接；另一油路通过油管经进油口P1、比例伺服阀PLV、电磁插装阀YV4与上顶栓油缸的有杆腔连接，上顶栓油缸的有杆腔通过上升差动单向阀与进油口P1连接；电磁插装阀YV1、电磁插装阀YV2之间还连接有与回油口T2连接的电磁插装阀YV3；比例伺服阀PLV的进油口P与进油口P1连接，比例伺服阀PLV的回油口T与回油口T1连接；旋转油缸用液压油一路通过油管经双联叶片泵、进油口P2、比例换向阀与旋转油缸的一端连接；另一油路通过油管经经双联叶片泵、进油口P2、比例换向阀与旋转油缸的另一端连接，比例换向阀的回油口与回油口T2连接。

本发明在为上顶栓供油的进油管路上设有高压过滤器。

本发明在为上顶栓供油的回油管路上设有回油过滤器。

由于采用上述技术方案，本发明较好的实现了发明目的，简化了密炼机液压控制装置，一是解决了液压站故障率高、高压泵使用寿命低的问题；二是通过密炼机主PLC控制实现了上顶栓压力的闭环控制，上顶栓压力控制稳定，精度高，提高了炼胶质量；三是实现了卸料门开、关门速度的平滑控制。

附图说明

图1是现有技术液压泵站的结构示意图；

图2是现有技术上顶栓的液压控制示意图；

图3是现有技术上顶栓的控制原理方框图；

图4是现有技术旋转油缸的液压控制示意图；

图5是本发明液压泵站的结构示意图；

图6是本发明上顶栓的液压控制示意图；

图7是本发明上顶栓的控制原理方框图。

图8是本发明旋转油缸的液压控制示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

由图1可知，目前，密炼机的加料压料装置、卸料装置常采用液压控制方式，现有的液压泵站均采用带远程设定的高压变量柱塞泵12和高压小变量柱塞泵11驱动包括上顶栓油缸、旋转油缸等所有油缸的动作。通过密炼机的计算机（主PLC）控制，高压变量柱塞泵12与蓄能器安全阀块13、蓄能器14的组合，能够准确、可靠地完成上顶栓的升、降及加压；高压变量柱塞泵12产生的压力油另一部分进入到辅助控制部分，完成卸料门的开关及锁紧以及加料门的开关等动作。当高压变量柱塞泵12处于保压时，内部的油流仅仅能提供高压变量柱塞泵12的润滑，由于高压小变量柱塞泵11调定的压力上限高于高压变量柱塞泵12，高压小变量柱塞泵11处于补压状态，从而降低功率消耗，减少生热。在上顶栓加压过程中，当系统压力低于高压变量柱塞泵压力继电器设定的下限时，高压变量柱塞泵12工作，开始补压，周而复始。但是，由于密炼机在炼胶过程中，压力不断变化，需要高压变量柱塞泵12不断补压，易导致其使用寿命大大降低；且由于高、低压压力源没有分开，需在辅助控制部分前加减压阀来降低压力，从而导致了辅助控制部分各部件的渗油或漏油；同时，由于流量较小，很难满足上顶栓、锁紧油缸及卸料门旋转油缸的同时动作，从而导致不能快速退锁，卸料门打开慢，最终导致锁紧垫与锁紧滑块磨损严重，锁紧垫的使用寿命很短。

由图2、图3可知，在现有密炼机上顶栓的液压控制中，其压砣上升、压砣下降、加压、浮砣各工况都通过上顶栓PLC往给定板输入电流信号和开、闭环切换信号来实现。在压砣4的上升、下降控制中，采用的是流量开环控制，即PLC向流量给定板输入给定信号，液压油通过油管经进油口P1、比例伺服阀PLV、电磁插装阀YVA或者比例伺服阀PLV、带阻尼口的单向阀10向上顶栓油缸的无杆腔2或有杆腔1的进油，实现上顶栓3、压砣4的上升或下降。上升时，液压油回油通过油管经上顶栓油缸的有杆腔1、上升差动单向阀8进入比例伺服阀PLV的进油口P，实现差动回路。在快速下降时，为防止上顶栓油缸的有杆腔1容易产生负真空，由单向阀9从回油口T1补油，上升行程或下降行程由行程开关7控制。在压砣4的加压、浮砣控制中，采用的是压力闭环控制，即上顶栓PLC向压力给定板输入给定信号，无杆腔压力传感器5、有杆腔压力传感器6分别检测无杆腔2、有杆腔1两腔的压力，将无杆腔压力与有杆腔压力（经油缸面积比换算）的压力差值反馈给上顶栓PLC，其差值与给定信号比较后，通过比例伺服阀PLV向上顶栓油缸的无杆腔2或有杆腔1进油，实现上顶栓3、压砣4的加压或浮砣。虽然，液压控制方式可通过开环控制做到压砣4的快速升降，但是，在通过闭环控制实现压砣4的加压和浮砣时，由于浮砣它要求上顶栓3受油压与胶料的合力接近为零，而在炼胶过程中，胶料对上顶栓的压力一直处于快速变化状态，因此，很难做到无杆腔2与有杆腔1的压差为零，实践中，几乎调不出浮砣效果，浮砣控制效果差，更难做到对压砣4的高精度压力控制。因此，实际上现有密炼机上顶栓3的压力控制采用的是开环控制，其上顶栓3的压力波动很大，很难实现高精度的炼胶要求。

由图4可知，在卸料门的液压控制中，旋转油缸的液压控制装置一般包括一组大通径的电磁换向阀、叠加式单向阀、叠加式双向节流阀和一组小通径的电磁换向阀、叠加式单向阀、叠加式双向节流阀。采用一个单齿条或双齿条、齿轮推拉旋转油缸15驱动卸料门，由4个接近开关控制实现快速、慢速的切换。快速关门时，大通径电磁换向阀17、小通径电磁换向阀16得电，两个阀同时打开，实现快速关门动作；慢速关门时，大通径电磁换向阀17失电，小通径电磁换向阀16得电，实现慢速关门动作。快速开门时，大通径电磁换向阀17、小通径电磁换向阀16得电，两个阀同时打开，实现快速开门动作；慢速开门时，大通径电磁换向阀17失电，小通径电磁换向阀16得电，实现慢速开门动作。在实际工作时，存在下列问题：一是快、慢速切换时，下顶栓抖动较大，对密炼机的基础联接有不利影响；二是下顶栓开关门到位时冲击很大，且速度无法调整，易导致旋转油缸15及卸料门的损坏；三是由于采用叠加阀，控制卸料门开关叠加阀叠起来很高，加上交变冲击载荷，更加容易导致叠加阀块渗油、漏油。

一种密炼机液压控制方法，它包括由液压泵、蓄能器组成的液压泵站对上顶栓、卸料门、加料门的液压控制，所述的液压泵包括为上顶栓供油的高压变量柱塞泵，为卸料门、加料门供油的双联叶片泵，所述双联叶片泵通过蓄能器安全阀块与辅助蓄能器联接；上顶栓的压力和速度由密炼机主PLC控制，所述上顶栓的压力控制为对上顶栓油缸有杆腔的压力控制，由密炼机主PLC控制实现上顶栓的上升、下降、加压、浮砣；密炼机主PLC通过比例换向阀、旋转油缸实现卸料门的快关、慢关、关门及快开、慢开、开门动作。

由图5、图6、图7、图8可知，一种密炼机液压控制装置，它包括密炼机主PLC、由液压泵、蓄能器组成的动力源，所述的液压泵包括为上顶栓供油的高压变量柱塞泵12，为卸料门、加料门供油的双联叶片泵18，所述双联叶片泵18通过辅助蓄能器安全阀块19与辅助蓄能器22联接；上顶栓用液压油一路通过油管经高压变量柱塞泵12、进油口P1、比例伺服阀PLV、电磁插装阀YV1、电磁插装阀YV2与上顶栓油缸的无杆腔2连接；另一油路通过油管经进油口P1、比例伺服阀PLV、电磁插装阀YV4与上顶栓油缸的有杆腔1连接，上顶栓油缸的有杆腔1通过上升差动单向阀8与进油口P1连接；电磁插装阀YV1、电磁插装阀YV2之间还连接有与回油口T2连接的电磁插装阀YV3；比例伺服阀PLV的进油口P与进油口P1连接，比例伺服阀PLV的回油口T与回油口T1连接；旋转油缸15用液压油一路通过油管经双联叶片泵18、进油口P2、比例换向阀23与旋转油缸15的一端连接；另一油路通过油管经经双联叶片泵18、进油口P2、比例换向阀23与旋转油缸15的另一端连接，比例换向阀23的回油口与回油口T2连接。

本发明应用时，上顶栓所需的高压供油由高压变量柱塞泵12提供，卸料门的开关及锁紧以及加料门的开关等辅助部分所需的低压供油由双联叶片泵18提供。双联叶片泵18在辅助部分电磁阀动作时，同时供油，保证足够快的速度，而在保压的状态下（即辅助部分电磁阀不动作），双联叶片泵18中的大叶片泵卸荷，小叶片泵工作，从而减少系统的生热。同时，在为上顶栓供油的进油管路上设有高压过滤器20，保护了比例伺服阀PLV，减少了故障率，延长了使用寿命；在为上顶栓供油的回油管路上设有回油过滤器21，对上顶栓部分的回油进行清洁，减少了故障率。这样，由于高、低压分开，高压变量柱塞泵12的使用寿命大大提高，同时由于压力较低，辅助部分的电磁阀及叠加阀渗油或漏油现象也大大减少，降低了液压系统的维护和保养成本。

本发明在上顶栓的液压控制中，当压砣上升时，电磁插装阀YV1、电磁插装阀YV2得电接通，电磁插装阀YV3失电关闭，液压油通过油管经进油口P1、比例伺服阀PLV的进油口P、比例伺服阀PLV的A口、电磁插装阀YV1、电磁插装阀YV2进入上顶栓油缸的无杆腔2；同时，电磁插装阀YV4得电关闭，液压油回油通过油管经上顶栓油缸的有杆腔1、上升差动单向阀8进入比例伺服阀PLV的进油口P，实现差动回路，上顶栓3带动压砣4上升，上升速度由密炼机主PLC控制比例伺服阀PLV的开启量确定，上升行程由行程开关7控制。

当压砣下降时，电磁插装阀YV4失电接通，电磁插装阀YV1、电磁插装阀YV2得电接通，电磁插装阀YV3失电关闭，液压油通过油管经进油口P1、比例伺服阀PLV的进油口P、比例伺服阀PLV的B口、电磁插装阀YV4进入上顶栓油缸的有杆腔1；液压油回油通过油管经上顶栓油缸的无杆腔2、电磁插装阀YV2、电磁插装阀YV1、比例伺服阀PLV的回油口T进入回油口T1，上顶栓3带动压砣4下降，下降速度由密炼机主PLC控制比例伺服阀PLV的开启量确定，下降行程由行程开关7控制。

当加压时，电磁插装阀YV2、电磁插装阀YV3得电接通，电磁插装阀YV1失电关闭，电磁插装阀YV4失电接通，液压油通过油管经进油口P1、比例伺服阀PLV的进油口P、比例伺服阀PLV的B口、电磁插装阀YV4进入上顶栓油缸的有杆腔1；液压油回油通过油管经上顶栓油缸的无杆腔2、电磁插装阀YV2、电磁插装阀YV3进入回油口T2，实现对上顶栓3的加压，压砣4对胶料密炼，上顶栓3的压力由密炼机主PLC设定，有杆腔压力传感器6检测的压力信号反馈到密炼机主PLC，通过比例伺服阀PLV的开启量实现上顶栓3的压力控制。

当浮砣时，电磁插装阀YV1失电关闭，电磁插装阀YV2、电磁插装阀YV3得电接通，电磁插装阀YV4得电关闭，上顶栓3的压力为零，压砣4随胶料上下浮动。

本发明由于在上顶栓3的压力闭环控制中，上顶栓油缸的无杆腔2的压力不参与控制，仅对上顶栓油缸的有杆腔1进行压力控制，即电磁插装阀YV3得电将上顶栓油缸的无杆腔2与回油口T2连接，使上顶栓油缸的无杆腔2的压力接近于零压。这样，消除了压力跃变的影响，上顶栓油缸动态工作不会出现气蚀现象而引起振动问题，现场压力标定和调试比较方便，且根据PID算法，不需再考虑油缸面积比问题。特别是可以使上顶栓3的压力和速度，直接由密炼机主PLC控制，不需要单独的PLC来控制上顶栓3的压力与速度，也无须考虑密炼机主PLC的类型，应用简单可靠，现场调试简单。最重要的意义在于：改进后的密炼机通过密炼机主PLC设定，可以实现浮砣炼胶或排胶工艺，在炼胶过程中，上顶栓3压力稳定，将改善上顶栓3的压料性能，提高炼胶质量。

本发明在旋转油缸15的液压控制中，通过密炼机主PLC、比例换向阀23控制卸料门开、关的快慢速切换，实现下顶栓开、关门速度的开环及平滑控制，控制简单、可靠。既解决了电磁换向阀故障率高、旋转油缸15和卸料门寿命低的问题，又解决了密炼机的基础联接易松动，减少了叠加阀块渗油、漏油，有利于环境保护，降低了生产成本。

Claims (4)

1.一种密炼机液压控制方法，它包括由液压泵、蓄能器组成的液压泵站对上顶栓、卸料门、加料门的液压控制，其特征是所述的液压泵包括为上顶栓供油的高压变量柱塞泵，为卸料门、加料门供油的双联叶片泵，所述双联叶片泵通过蓄能器安全阀块与辅助蓄能器联接；上顶栓的压力和速度由密炼机主PLC控制，所述上顶栓的压力控制为对上顶栓油缸有杆腔的压力控制，由密炼机主PLC控制实现上顶栓的上升、下降、加压、浮砣；密炼机主PLC通过比例换向阀、旋转油缸实现卸料门的快关、慢关、关门及快开、慢开、开门动作。

2.一种密炼机液压控制装置，它包括密炼机主PLC、由液压泵、蓄能器组成的动力源，其特征是所述的液压泵包括为上顶栓供油的高压变量柱塞泵，为卸料门、加料门供油的双联叶片泵，所述双联叶片泵通过辅助蓄能器安全阀块与辅助蓄能器联接；上顶栓用液压油一路通过油管经高压变量柱塞泵、进油口P1、比例伺服阀PLV、电磁插装阀YV1、电磁插装阀YV2与上顶栓油缸的无杆腔连接；另一油路通过油管经进油口P1、比例伺服阀PLV、电磁插装阀YV4与上顶栓油缸的有杆腔连接，上顶栓油缸的有杆腔通过上升差动单向阀与进油口P1连接；电磁插装阀YV1、电磁插装阀YV2之间还连接有与回油口T2连接的电磁插装阀YV3；比例伺服阀PLV的进油口P与进油口P1连接，比例伺服阀PLV的回油口T与回油口T1连接；旋转油缸用液压油一路通过油管经双联叶片泵、进油口P2、比例换向阀与旋转油缸的一端连接；另一油路通过油管经双联叶片泵、进油口P2、比例换向阀与旋转油缸的另一端连接，比例换向阀的回油口与回油口T2连接。

3.根据权利要求2所述的密炼机液压控制装置，其特征是在为上顶栓供油的进油管路上设有高压过滤器。

4.根据权利要求2所述的密炼机液压控制装置，其特征是在为上顶栓供油的回油管路上设有回油过滤器。