抽真空平板硫化机变频比例液压系统

　　1 引言

　　平板硫化机是一种常用的橡胶制品加工机械，为了提高产品的质量以及某些原料的加工工艺要求，在平板硫化机的基础上增加了抽真空的功能，自开模抽真空平板硫化机的加工工艺过程如图1所示。由于动作顺序步骤多处要求时间控制，不同产品要求不同的放气次数，传统的时间继电器电路会使电气系统更加复杂，现有设备普遍采用了PLC程控系统。由于系统的运动速度与工作压力在各个工作点的差别很大，此类设备普遍采用了大小液压泵组合的液压系统。以2MN平板硫化机为例，泵源由一台排量为20 ml/r的低压泵和排量为10 ml/r的高压泵组成，装机容量8 kW。主缸快速运行时，大小泵一同供油，慢速锁模时小泵供油，实现低速高压。为了减小运动终点的冲击，移模进、移模出等动作，在液压缸起动时，由小泵供油，起动后切换为大泵，在液压缸运动接近终点时，由大泵切换为小泵，因此大小泵切换频繁。为了控制辅助液压缸的运动速度，油路上加装节流阀，节流阀增加了系统的能耗，并使油液发热。

　　针对以上液压系统的工况特点提出了采用变频比例液压系统的设计方法。

　　2 变频比例液压系统设计

　　自开模抽真空平板硫化机动作多，时间控制多，系统运行的特点是高速时系统压力低，高压时运行速度低，也就是系统供油高压小流量，低压大流量。针对以上特点，为进一步提高控制水平，决定采用微机控制的变频比例液压系统。新设计的液压系统原理图如图2所示。整个系统没有节流阀，没有节流损失，减少了系统发热。比例压力阀V1在不同的运动过程中设定不同的控制压力。

　　图I 抽真空平板硫化机工艺过程

　　图2 液压系统原理图

　　该型号的自开模抽真空平板硫化机的锁模力2MN，主缸直径320 mm，其他辅助缸直径63／35 mm，主缸最大锁模力时系统最高压力25 MPa。液压泵采用内啮合齿轮泵，排量20 ml/min，额定压力25 MPa，电动机功率4 kW，额定转速960 r／min，采用5．5 kW 变频器控制，转速在400—1500 r／min范围内调节。由于采用6极电机，系统噪声明显降低。

　　几个动作过程的运动分析：

　　1)主缸快速锁模过程，此时1YA通电，液压油进入左右辅助缸，动模板带动主缸活塞快速上升，主缸充液。电动机转速1200—1300 r／min，系统压力低于6 MPa，液压泵输入功率小于3．6kW。

　　2)主缸高压锁模过程，此时4YA通电，液压油通过换向阀V6分别进入左右辅助缸下腔和主缸油腔，由于工作面积增大锁模速度减慢，变频控制使电机转速从1000 r／min降至600r／min。由压力传感器IY2将压力信号传送到微机，微机控制使速度随压力的上升而下降，保证功率不超载，最终达到要求的锁模力25MPa，此时瞬时功率5．6 kW，但是电机电流要达到额定电流的1．6倍，瞬时超载60％ ，在电机的允许范围内，短暂延时后，比例压力阀降压，主缸由单向阀保压，阀V6断电，系统平稳转入保压，电动机停止。保压过程中，当压力下降至设定压力的95％ 时，液压泵启动，比例压力阀加压，4YA通电，再向主缸供油升压。