PQ阀控液压系统动态特性模拟

　　0 引 言

　　橡胶密炼机及其上下辅机是现代橡胶工业的主要炼胶设备，至今已有近百年的发展历史。当前绝大多数的橡胶都是由橡胶密炼机炼制的。橡胶是各行各业发展不可或缺的产品，不同行业对橡胶的性能、形状、纹理、色泽和寿命等有着不同的需求。因此混炼生产线应具有高度的适应性以满足多元化的市场需求。橡胶混炼技术正发生着日新月异的变化。运用超声波技术对橡胶混炼全过程进行实时监控是当前较新的、可灵活有效地控制橡胶混炼速率和质量的方式之一[1]。

　　通过建立相应的热力学和流变方程，可对橡胶密炼机混炼过程的各个方面进行较为准确的描述，从而为合理设置混炼过程的各项参数提供理论依据[2]。我国的橡胶密炼机生产厂家在对国际橡胶密炼机技术进行引进和吸收的基础上，对自己的橡胶密炼机产品进行了大量的技术改进和创新，如采用了各种构型的转子( 销钉转子、同步转子、可调距转子) 、液压上顶栓、液压式转子端面密封、PID 温度自动控制系统、计算机全自动监控等。目前我国生产大型橡胶密炼机的公司主要有大连冰山橡塑机械公司和益阳橡胶塑料机械公司等，其产品已经实现系列化。

　　电液比例压力流量复合控制阀又称 PQ 阀，它将压力控制和流量控制有机地结合在同一阀块内，最大限度地简化了阀块结构和体积。PQ 阀既可实现对输出流量进行比例控制，又能实现系统压力的比例调节，被广泛地应用于塑料机械、冶金、炼胶等行业，可满足特殊工艺要求，实施效果明显[3-4]。

　　新型的集压力、流量比例调节于一体的 PQ 阀具有复合度高、性能稳定、能耗低等特点。在液压系统中采用PQ 阀可以大大降低系统成本，同时便于安装和调试。PQ 阀不仅在性能上可与由若干传统液压元件( 如溢流阀、减压阀、节流阀等) 构成的复杂系统相媲美，而且价格也可以被国内市场接受。PQ 阀用来对橡胶密炼机上顶栓输出压力和移动速度进行比例控制。

　　采用PQ 阀控液压系统，生产者可对混炼室内部压强进行灵活设定，进而确保了炼胶质量，满足了产品多元化的需求。

　　现有市场上的Q 阀普遍存在动态响应稳定性不足的缺点。即在混炼过程中当对 PQ 阀进行比例流量调节或比例压力调节时，由于液压系统内部固有的液容性元件和液感性元件的作用，系统不能迅速达到调定状态，或者输出量经过剧烈震荡后才稳定在调定值上。当采用PQ 阀时，液压系统的控制性能对 PQ 阀的动态响应稳定性的要求较为严格。

　　本研究将针对橡胶密炼机中用于控制上顶栓的PQ 阀控液压系统进行研究，探讨该阀的控制原理，利用仿真软件 MATLAB 中的 Simulink 模块对其分别进行流量调节和压力调节动态模拟，为合理设置控制系统的相关参数，提高橡胶密炼机液压系统的控制能力提供参考依据。