CN105437396B - 密炼机泵控上顶栓液压系统 - Google Patents

密炼机泵控上顶栓液压系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种密炼机泵控上顶栓液压系统，包括设置在密炼室上方的上顶栓横梁，与横梁两端连接的第一液压缸和第二液压缸的活塞杆，所述横梁中部下方设置有上顶栓，所述上顶栓伸入密炼室内，且上顶栓通过压杆与横梁相连，所述第一液压缸和第二液压缸分别通过管路与双向定量柱塞泵相连，所述双向定量柱塞泵由直流伺服电机提供动能。本发明的有益效果为：采用伺服电机代替传统伺服阀，利用伺服电机直接驱动定量液压泵，通过改变改变电机转速和转向调节双向泵的输出流量和方向，控制上顶栓的全部动作，实现流量匹配控制。

Description

密炼机泵控上顶栓液压系统
技术领域
本发明属于密炼机泵控上顶栓液压系统。
背景技术
密炼机是当前橡胶工业的主要炼胶设备，上顶栓是密炼机的核心部位，主要功能是通过上顶栓给密炼室提供稳定的压力。上顶栓对胶料的压力在混炼过程中有着重要的作用，是保证炼胶质量的关键因素。
上顶栓控制方式有气动和液压两种方式。密炼机早期多采用气动上顶栓，不仅体积大，工作噪声大，压力不稳定，而且气体的可压缩性使得对压力的控制也不精确。液压上顶栓可产生持续连贯的压力，保证炼胶质量，可降低能量消耗，减小噪声，减少成本，提高混炼效率。
目前的液压上顶栓通过比例伺服阀、电磁换向阀、节流阀、溢流阀来控制工作油液的压力，流向和流速，完成上顶栓升降以及加压等工况，是一种阀控液压控制方式，液压泵保压时供油量不变，多余油液均溢流，存在成本高、结构复杂、能耗大、发热量严重、噪音高、振动大、油液过滤精度要求高、节流损失大等弊端。
有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种密炼机泵控上顶栓液压系统，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供采用伺服电机代替传统伺服阀，利用伺服电机直接驱动定量液压泵，通过改变改变电机转速和转向调节双向泵的输出流量和方向，控制上顶栓的全部动作，实现流量匹配控制的一种密炼机泵控上顶栓液压系统。
本发明的一种密炼机泵控上顶栓液压系统，包括设置在密炼室上方的上顶栓横梁，与横梁两端连接的第一液压缸和第二液压缸的活塞杆，所述横梁中部下方设置有上顶栓，所述上顶栓伸入密炼室内，且上顶栓通过压杆与横梁相连，所述第一液压缸和第二液压缸分别通过管路与双向定量柱塞泵相连，所述双向 定量柱塞泵由直流伺服电机提供动能。
进一步的，所述直流伺服电机(1)输入端与伺服驱动器(2)相连，所述直流伺服电机(1)输出端与双向定量柱塞泵(4)相连，第一压力传感器(15)、第二压力传感器(16)和位移传感器(17)检测信号经A/D转换器(14)转换后输出至控制器(8)，所述控制器(8)将检测值与设定值比较后产生修正信号，所述伺服驱动器(2)接收经D/A转换器(3)转换后的修正信号，所述位移传感器检测上顶栓横梁的位置，第一压力传感器检测与第一液压缸和第二液压缸的有杆腔B和双向定量柱塞泵相连的管路的压力，第二压力传感器检测第一液压缸和第二液压缸的无杆腔A和双向定量柱塞泵相连的管路的压力。
进一步的，所述双向定量柱塞泵上设置有两个油口P和T，所述油口P分别与第一液压缸和第二液压缸的无杆腔A连接，所述油口T分别与第一液压缸和第二液压缸的有杆腔B连接。
进一步的，所述两个管路之间通过第一辅助回路，第一回路起保护整个液压系统作用，所述第一辅助回路包括液控单向阀、单向阀和蓄能器，所述液控单向阀出油口连接第一液压缸和第二液压缸的无杆腔A，进油口接蓄能器，所述单向阀出油口接第一液压缸和第二液压缸的有杆腔B，进油口接蓄能器。
进一步的，所述两个管路之间通过第二辅助回路，解决上第一液压缸和第二液压缸流量不平衡问题，所述第二辅助回路包括第一溢流阀、第二溢流阀和油箱，所述第一溢流阀与连接第一液压缸和第二液压缸的无杆腔A的管路相连，第二溢流阀与连接第一液压缸和第二液压缸有杆腔B的管路相连，且第一溢流阀、第二溢流阀都与油箱相连。
进一步的，所述无杆腔A连接的管路上设置有另一液控单向阀，所述另一液控单向阀的出油口通过管路与油箱的无杆腔A相连，另一液控单向阀进油口通过管路与双向定量柱塞泵的油口P相连，另一液控单向阀的控制油口连接另一油箱，构成锁紧回路。锁紧回路起液压安全锁功能，能让上顶栓21在任何一个位置锁住，便于加料。
与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
1、可靠性；该系统通过伺服电机和双向泵控制上顶栓的压力和位移，液压 回路简单，稳定可靠。
2、低能耗；该系统没有节流阀，不存在节流损失，压力控制状态流量非常小，能耗比阀控系统低。
3、高效率；该系统工作时能根据要求，自动改变电机转速获得所需要流量，实现流量的最佳匹配，无多余流量溢流。
4、低成本；该系统结构简单，不需要配备各种流量压力控制阀，成本较低。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明所述的一种密炼机泵控上顶栓液压系统的结构示意图；
图2是本发明伺服泵控上顶栓系统的控制框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参见图1，本发明一较佳实施例所述的一种密炼机泵控上顶栓液压系统，包括设置在密炼室18上方的上顶栓横梁23，与横梁23两端连接的第一液压缸19和第二液压缸20的活塞杆，所述横梁23中部下方设置有上顶栓21，所述上顶栓21伸入密炼室18内，且上顶栓21通过压杆22与横梁23相连，所述第一液压缸19和第二液压缸20分别通过管路24与双向定量柱塞泵4相连，所述双向定量柱塞泵4由直流伺服电机1提供动能。工作时，第一液压缸19和第二液压缸20的液压缸筒固定不动，活塞杆垂直向上可运动，直流伺服电机1连接双向定量柱塞泵4，依靠改变直流伺服电机1转速和转向调节双向定量柱塞泵4的流量，实现上顶栓位移以及压力控制。
所述直流伺服电机(1)输入端与伺服驱动器(2)相连，所述直流伺服电机(1)输出端与双向定量柱塞泵(4)相连，第一压力传感器(15)、第二压力传感器(16)和位移传感器(17)检测信号经A/D转换器(14)转换后输出信号至控制器(8)，所述控制器(8)将检测值与设定值比较后产生修正信号， 所述伺服驱动器(2)接收经D/A转换器(3)转换后的修正信号，所述位移传感器17检测上顶栓横梁23的位置，第一压力传感器15检测与第一液压缸19和第二液压缸20的有杆腔B和双向定量柱塞泵4相连的管路24的压力，第二压力传感器16检测第一液压缸19和第二液压缸20的无杆腔A和双向定量柱塞泵4相连的管路24的压力。采用闭环反馈控制，上顶栓21上升或者下降的速度大小由双向定量柱塞泵4的流量输出大小决定，上顶栓21的垂直运动方向由双向定量柱塞泵4的流量输出方向决定。控制器8通过检测值与设定值比较，产生修正信号经伺服驱动器2控制直流伺服电机1转速和转向，使上顶栓21压力保持不变。
所述双向定量柱塞泵4上设置有两个油口P和T，所述油口P分别与第一液压缸19和第二液压缸20的无杆腔A连接，所述油口T分别与第一液压缸19和第二液压缸20的有杆腔B连接。
所述两个管路24之间通过第一辅助回路，第一回路起保护整个液压系统作用，所述第一辅助回路包括液控单向阀11、单向阀13和蓄能器12，所述液控单向阀11出油口连接第一液压缸19和第二液压缸20的无杆腔A，进油口接蓄能器12，所述单向阀13出油口接第一液压缸19和第二液压缸20的有杆腔B，进油口接蓄能器12。
所述两个管路24之间通过第二辅助回路，解决上第一液压缸19和第二液压缸20流量不平衡问题，所述第二辅助回路包括第一溢流阀5、第二溢流阀7和油箱6，所述第一溢流阀5与连接第一液压缸19和第二液压缸20的无杆腔A的管路24相连，第二溢流阀7与连接第一液压缸19和第二液压缸20有杆腔B的管路24相连，且第一溢流阀5、第二溢流阀7都与油箱6相连。
所述无杆腔A连接的管路24上设置有另一液控单向阀9，所述另一液控单向阀9的出油口通过管路24与油箱9的无杆腔A相连，另一液控单向阀9进油口通过管路24与双向定量柱塞泵4的油口P相连，另一液控单向阀9的控制油口连接另一油箱10，构成锁紧回路。锁紧回路起液压安全锁功能，能让上顶栓21在任何一个位置锁住，便于加料。
参见图2，本发明液压系统采用闭环控制，所示控制对象为直流伺服电机1， 检测到的流量以及压力信号，经A/D转换14反馈到伺服驱动器2，控制伺服电机1的转速和转向改变双向定量柱塞泵4输出流量，完成对上顶栓21的控制。
工作时，所述系统流量与压力的切换思想是测实际流量与实际压力。上顶栓21上升、下降为流量控制阶段，实际流量不超过最大系统流量，测得压力小于设定压力，直流伺服电机1高速运转，输出功率大；当测得的实际压力接近设定压力，且实际流量小于设定流量时，转入压力控制。压力控制阶段耗时较长，此时保压流量小，直流伺服电机1几乎不转，输出功率小，利于节能。
上顶栓21上升：即垂直安置的第一液压缸19的无杆腔A进油，有杆腔B出油，活塞杆伸出，上顶栓横梁23带动上顶栓21远离密炼室18，直流伺服电机1驱动双向定量柱塞泵4正转，油液由第一油口P经液控单向阀9同时流入第一液压缸19和第二液压缸20无杆腔A，有杆腔B排出油液。此时有杆腔A排油量小于无杆腔B流入量，有杆腔供油量不足，蓄能器12的油液经过单向阀13向其补油。
上顶栓21下降：即垂直安置的液压缸无杆腔A出油，有杆腔B进油，活塞杆缩回，上顶栓横梁23带动上顶栓21靠近密炼室18。直流伺服电机1驱动双向定量柱塞泵4反转，油液由第二油口T同时流入第一液压缸19和第二液压缸20有杆腔B，无杆腔A排出油液。此时无杆腔A排油量大于有杆腔B流入量，液控单向阀11开启，无杆腔多余的油液经液控单向阀11存入蓄能器12。
如图2所示，本发明上顶栓系统采用闭环控制，采集到的系统压力和流量值经处理后，与设定值比较，产生修正信号经控制器调整后控制电机转速。通过对直流伺服电机1的转速控制，控制双向定量柱塞泵4的油液流出流量，实现上顶栓的位移控制。通过对直流伺服电机1的转向控制，控制双向定量柱塞泵4的油液流出方向，完成上顶栓21的上升、下降工况。
上顶栓21加压：密炼机工作时，密炼室18两转子相对回转，胶料受到转子的挤压和剪切。上顶栓21位于密炼室上方，采用泵控加压方式，上顶栓压力得以控制，能强化混炼过程。设定上顶栓系统压力一般为0.3-0.6MPa，检测混炼时液压缸上下腔的压力，采用闭环反馈调整。当压力传感器15和16检测到上顶栓压力发生变化时，通过伺服驱动器2将压力的变化值处理后传给直流伺 服电机1，直流伺服电机1控制双向定量柱塞泵4正转或反转，进而控制上顶栓加压或减压。压力控制时，上顶栓压力维持不变，直流伺服电机1以降低转速，减小系统流量的方式保压，功率损耗低。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种密炼机泵控上顶栓液压系统，其特征在于：包括设置在密炼室(18)上方的上顶栓横梁(23)，与上顶栓横梁(23)两端连接的第一液压缸(19)和第二液压缸(20)的活塞杆，所述上顶栓横梁(23)中部下方设置有上顶栓(21)，所述上顶栓(21)伸入密炼室(18)内，且上顶栓(21)通过压杆(22)与上顶栓横梁(23)相连，所述第一液压缸(19)和第二液压缸(20)分别通过管路(24)与双向定量柱塞泵(4)相连，所述双向定量柱塞泵(4)由直流伺服电机(1)提供动能；
所述直流伺服电机(1)与伺服驱动器(2)相连，所述伺服驱动器(2)输出的信号通过D/A转换器(3)转换后传输给控制器(8)，所述控制器(8)输出的信号通过A/D转换器(14)转换后分别传输给第一压力传感器(15)、第二压力传感器(16)和位移传感器(17)，所述位移传感器(17)检测上顶栓横梁(23)的位置，第一压力传感器(15)检测与第一液压缸(19)和第二液压缸(20)的有杆腔B和双向定量柱塞泵(4)相连的管路(24)的压力，第二压力传感器(16)检测第一液压缸(19)和第二液压缸(20)的无杆腔A和双向定量柱塞泵(4)相连的管路(24)的压力；
所述双向定量柱塞泵(4)上设置有两个油口P和T，所述油口P分别与第一液压缸(19)和第二液压缸(20)的无杆腔A连接，所述油口T分别与第一液压缸(19)和第二液压缸(20)的有杆腔B连接；
所述两个管路(24)之间通过第一辅助回路，所述第一辅助回路包括液控单向阀(11)、单向阀(13)和蓄能器(12)，所述液控单向阀(11)出油口连接第一液压缸(19)和第二液压缸(20)的无杆腔A，进油口接蓄能器(12)，所述单向阀(13)出油口接第一液压缸(19)和第二液压缸(20)的有杆腔B，进油口接蓄能器(12)；
所述两个管路(24)之间通过第二辅助回路，所述第二辅助回路包括第一溢流阀(5)、第二溢流阀(7)和油箱(6)，所述第一溢流阀(5)与连接第一液压缸(19)和第二液压缸(20)的无杆腔A的管路(24)相连，第二溢流阀(7)与连接第一液压缸(19)和第二液压缸(20)有杆腔B的管路(24)相连，且第一溢流阀(5)、第二溢流阀(7)都于油箱(6)相连；
所述无杆腔A连接的管路(24)上设置有另一液控单向阀(9)，所述另一液控单向阀(9)的出油口通过管路(24)与油箱(9)的无杆腔A相连，另一液控单向阀(9)进油口通过管路(24)与双向定量柱塞泵(4)的油口P相连，另一液控单向阀(9)的控制油口连接另一油箱(10)。
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