伺服液壓系統在液壓輪胎定型硫化機中的應用
2017-7-7 來源：青島科技大學 作者：魏志軍
摘要:液壓系統是液壓硫化機的動力單元，通過伺服液壓系統與常規液壓系統對比試驗可以看出伺服液壓系統在節能、降噪及提高液壓硫化機運動平穩性方面有明顯的優勢，將會在液壓硫化機中得到廣泛的應用。
關鍵詞 ：伺服液壓系統 ；MATLAB ；節能 ；降噪 ；平穩性
近年來，輪胎產量遠大于需求，輪胎企業間競爭激烈。為保證在激烈的市場競爭中占據優勢，輪胎企業紛紛采用新設備、新技術、新工藝提高輪胎品質。液壓輪胎硫化機具備精度高、重復精度好，硫化輪胎品質高等特點，已全面取代機械式硫化機，成為輪胎企業輪胎生產的主流機型。
液壓系統是液壓輪胎硫化機的動力單元，是液壓輪胎硫化機的重要組成部分，為硫化機的主要運動部件提供動力，液壓系統性能優劣對硫化機的整機性能有著重要的影響。市場上主流的液壓輪胎硫化機所配備的液壓系統有比例閥、比例泵兩種。合海橡塑裝備公司在常規液壓系統應用的基礎上，大膽探索、深入分析液壓輪胎硫化機的工藝流程，成功將伺服液壓技術應用到液壓輪胎硫化機上。
1.液壓伺服系統在硫化機上的應用
本伺服液壓技術已應用到合海橡塑裝備公司開發的 1220 新型鎖環式液壓輪胎硫化機上，伺服液壓系統主要驅動開合模運動、加力缸自動調模及加壓運動、中心機構上 / 下環運動、裝 / 卸胎機構的升降運動以及活絡模操縱裝置的伸縮運動。
1 . 1 1 2 2 0 液壓硫化機技術參數開合模方式
垂直升降模型加熱方式
熱板式熱板直徑 1 220 mm
最大合模力 1 960 k N
胎圈直徑 14″~20″
硫化最大輪胎直徑 900 mm
開合模時間 15~20 s
最大油壓 21 MPa
1 . 2 伺服液壓系統的設計
液壓系統是液壓硫化機的動力源，液壓系統性能優劣對整個液壓機的性能有著至關重要的影響。為適應客戶對輪胎硫化的特殊需要，本伺服壓系統采用兩個動力模塊分別單獨控制液壓硫化機左、右的各部件運動，共用一套加壓模塊。從液壓硫化機整個動作過程來看，開模過程中液壓系統流量達到最大值，可以此作為選擇液壓泵的主要依據。為保證在液壓系統流量不變的前提下提高開模 速 度， 開 合模油缸采用差動連接方式。 可通過式（1）初步核算中壓泵的流量。
因開合模過程中，液壓硫化機活絡模驅動裝置、中心機構下環在不同的時間段內有短時間的伴隨動作，液壓系統除給液壓硫化機的開合模動作提供動力外，還要給活絡模驅動裝置、中心機構下環動作提供動力，需消耗一定的流量，所以經初步核算出中壓泵流量需相應修正，根據修正的流量值選擇合適的液壓泵，繼而核算出伺服電機功率。經核算，本伺服液壓系統選擇某品牌流量為 82 L/M 的液壓泵，14 k W、2 200 r/min的伺服電機作為液壓硫化機單邊運動的液壓系統的動力源，其加壓模塊與常規液壓系統加壓模塊相同。
1 . 3 伺服液壓系統與傳統液壓系統的對比
合海橡塑裝備制造有限公司對所生成的 1220 新型鎖環式硫化機采用兩種不同的液壓系統提供動力并進行了對比試驗，收集了詳實的數據。表 1 為進行對比試驗的兩種不同液壓系統的試驗條件。為保證對比試驗的準確有效，除中壓動力源不同，其他參數一致，采用同一時間段內重復循環動作，利用電能表計量電能消耗，在間隔相同時間及循環次數下采集能耗數據，對采集的能耗數據進行整理，剔除明顯有誤的數據，利用 MATLAB 軟件對離散數據進行處理
表 1 伺服液壓系統與常規液壓系統試驗條件
在 MATLAB 命令窗口輸入上述程序運行后得到伺服液壓系統與常規液壓系統能耗對比圖如圖1 所示。從圖 1 可以看出伺服液壓系統相對常規液壓系統的電能消耗節約近 50%。這主要是由于液壓系統的中壓動力源工作方式不同造成的。伺服液壓系統伺服電機轉速隨給定的壓力或流量信號的大小自動調節，在整個輪胎的硫化周期內大部分時間處于低速運轉或停轉狀態，根據需要瞬間加速或啟動，而常用液壓系統電機一直處于運轉狀態，由比例泵對輸出流量進行調節，其電機運行時間遠大于伺服電機運行時間。
圖 1伺服液壓系統與常規液壓系統能耗對比曲線圖
從噪音方面的測試數據對比來看，伺服液壓系統伺服電機大部分時間處于低速運轉狀態，噪音小于 70 d B，短時間的開合模過程噪音不大于 79 d B，常規液壓系統噪音一般在 80~85 d B 之間。從油溫的測試數據來看，伺服液壓系統的油溫比常規液壓系統的油溫低 5~10℃，可使液壓油更換時間延遲 2~3 個月。從運動平穩性來看，伺服液壓系統調節更靈活，降低了系統內的液壓沖擊，提高了液壓輪胎硫化機的運動平穩性。
2.結束語
合海橡塑裝備制造有限公司 1220 新型鎖環式液壓硫化機平穩運行將近一年，伺服液壓系統已在運行過程中得到了很好的驗證，從所得的測試數據來看，伺服液壓系統在節能、降噪方面較常規液壓系統有著明顯的優勢，且在保證整機運動平穩性方面有了較大的提高。隨著各企業節能、環保意識的逐步提高，伺服液壓系統在液壓硫化機的應用是大勢所趨，會逐步取代常規液壓系統的應用。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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