对橡胶注射成型机液压控制系统的分析

吴志伟

摘要：液压传动具有工作平稳、易于实现自动控制的优点， 因此现阶段橡胶注射成型机已广泛采用液压传动作为动力源。本文基于此，从橡胶注射成型机的工作原理出发，对橡胶注射成型机液压控制系统的特点和原理展开简要分析。

关键词： 橡胶注射成型机;液压控制系统;工作原理;特点分析

前言

橡胶注射成型技术相较于其它成型技术而言，具有成型制品结构密实、尺寸误差小、物理化学性能高等优点，故在近几年来发展极为迅速，在不同领域中均有了广泛的应用。实际上，橡胶注射成型机的核心系统是液压控制系统，这一系统的性能好坏往往对整个橡胶注射成型机生产产品的质量有着密切的联系。

1.橡胶注射成型机的工作原理

整个橡胶注射成型机的工作机理可被分为三个步骤，首先是借助注射塑化系统进行剪切塑化工作，操作人员将混炼好的条状胶料放置到该系统中的挤出机内，然后该系统中的液压马达带动螺杆转动从而对条状胶料进行剪切和塑化。其次将剪切塑化处理后的胶料经过合模硫化系统挤入到注料筒中，最后再由注射液压缸将注料筒中的胶料注射到预先放置的模腔内，并在高温高压下硫化成型，细加工后制成成品。

2.液压控制系统设计及特点

液压系统控制系统简要示意图如图1所示。考虑到橡胶注射成型机的液压系统往往会采用变频控制、比例压力控制等先进技术，故往往具有以下几方面的特点。其一是能量利用率高，由于传统的液压控制系统无法调节液压泵转速，在胶料经注射液压缸硫或是低速注射时，往往会因为液压泵的转速为一恒定值，使得多余压力油由于输出流量不足经溢流阀直接流回油箱，造成能量利用率下降。但现阶段的橡胶注射成型机液压控制系统往往会采用变频器控制技术，通过改变电机的电流频率，使得液压泵的实际转速能够与整个橡胶注射成型机的不同工作阶段的所需转速保持一致，进而通过降低溢流损失的方式，有效提高了能量利用率。其二是减少了阀门数量，精简了系统结构。当液压控制系统采取比例压力控制技术时，可以将输入信号电流直接用于控制阀芯上的作用力，操作人员可直接改变输入信号，实现整个橡胶注射成型机的压力控制，从而有效避免多阀门带来的繁琐工作。

（1.油箱;2.溢流阀;3.吸油单向阀;4.偏心轴承;5.柱塞泵;6.压油单向阀;7.电磁阀;8.纠斜液压缸;9.导向块;）

图1：液压控制系统简要示意图

3.常见液压控制系统分析

3.1比例阀控制系统

比例阀控制系统的主要成分是比例先导溢流阀、比例节流阀和安全阀，目的是形成流量压力复合阀，实现注射机注射速度的多级控制。如图2所示。其中，比例先导溢流阀用于与主阀共同控制注射压力的变化，当用于控制的磁铁输入的电流信号产生变化时，先导溢流阀所受的电磁力也会随之变化，进而控制注射压力变化。比例节流阀则是应用于控制节流阀口开度，确保注射流量能够根据不同阶段的需要产生相应的变化，其原理是利用节流阀口的开度与输入电流信号正比例变化。而安全阀会在整个控制系统电流过大时自动切断，起到保护控制系统的功效。简要而言，相较于传统的开关换向阀液压控制系统，其具有以下几个优点。其一是该系统利用两个比例阀门，分别实现了多级注射压力和多级注射速度的有效调节，有效简化了整个液压系统结构，降低了生产成本你，并且在信号连续变化时，仍然能够产生有效的反馈，进而实现整个控制系统的压力连续切换。其二是简化了整个系统的调节程序，可实现自控、遥控等一系列操作，进而有效消除了人为调节因素产生的一系列影响，无论是对于某个元件控制精确性的提升，还是对于整个系统动态特性的控制，均起到了优秀的效果。

图2：比例阀控制系统

3.2变频变量控制系统

变频变量控制系统利用变频器的变频功能，根据整个注射成型周期的整个负载的相应变化，通过改变电动机交流电的频率，实现控制液压泵流量和压力的作用（参考图3）。其中，控制器通过控制系统进行调控，操作人员事先将橡胶注射机不同工作阶段中所需压力油的流量信息和压力信息输入到控制器中，控制器会自动将根据相应检测元件所检测得出的实际流量信息和压力信息与操作人员所给信息进行比较，经过放大器处理后，转换为电机变频信息，最终达到对油泵输出流量的调控作用。

图3：变频变量系统控制框图简要示意图

该系统的优势在于电动机输出的功率可以自动适应负载的所需功率，避免电机或电动泵长期处于最大输出功率下造成使用寿命下降，从而有效提升整个橡胶注射成型机的可靠性。相关数据表明，变频器内滤波电容可以有效提升同一用电功率所达到的效果，同等原料下，变频变量控制系统的节能比例高达40%以上。另一方面，整个电机的启动设置极为平稳，在橡胶注射成型机处于室外工作环境或是处于机械冲击下时，电机仍能够正常运作，从而降低了液压泵的磨损和系统噪音，进而提升了生产效率。

4.结束语

随着科学技术的不断发展，功能更为强大的液压控制系统势必会不断涌现。现阶段，相关科研人员对于液压系统的研究需要从节能方面入手，因为降低液压系统的能耗就意味着实现对整个橡胶制品工业生产链的资金控制，这不仅意味着橡胶制品能够为相关企业带来更大的市场经济效益，更表明我国国民的经济建设会达到新的高度。因此，对橡胶注射成型机的液压控制系统开展一定的分析，对于发展我国市场经济体系有着重要意义。

参考文献：

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