陶瓷粉料壓磚機活動橫梁下降控制的研究

陶瓷粉料壓磚機活動橫梁下降控制的研究

2.42.4.1活動斜直口開啟量的控制只有當(dāng)模型的第二次下落并留在后限位時，才能允許活動梁下降。如圖1所示,當(dāng)電磁換向閥S3的線圈得電時,插裝閥V3的通流口開啟并連通主油箱T3;若再令電磁換向閥S1的線圈得電,那么插裝閥V1的通流口也開啟,此時,主油缸H下腔的壓力油經(jīng)插裝閥V1和插裝閥V3的通流口向主油箱T3排油,那么活動橫梁將產(chǎn)生下降運動。若通過PLC給予電磁比例換向閥S1的線圈不同的得電量,便可調(diào)節(jié)插裝閥V1通流口的開啟量,確?；顒訖M梁具有不同的下降速度,但活動橫梁的最大下降速度是由插裝閥V3的流量調(diào)節(jié)桿進行控制的。同時,由于主油箱T3與主油缸H上腔之間安裝有帶卸荷閥的液控單向閥VR(即充液閥),且通過電磁換向閥S7控制其逆向的開啟。當(dāng)活動橫梁下降時,主油缸H上腔內(nèi)將形成負(fù)壓,此時充液閥VR為順向開啟狀態(tài),那么主油箱T3內(nèi)的液壓油在其自重和低壓空氣的加壓作用下迅速通過充液閥VR向主油缸H上腔快速充油,實現(xiàn)活動橫梁的快速下降運動。值得注意的是:為了提高產(chǎn)量,上模工作表面未接近模腔內(nèi)的陶瓷粉料頂面時,活動橫梁通常采用快速下降的運動方式。但當(dāng)活動橫梁快速下降至上模工作表面接近模腔內(nèi)陶瓷粉料頂面一定距離(常為5?)時,活動橫梁須轉(zhuǎn)為慢速下降,以免揚起粉塵,浪費陶瓷原料,污染生產(chǎn)環(huán)境。若模腔內(nèi)無陶瓷粉料或陶瓷粉料不足時,如果活動橫梁意外下降運動,那么上模具將越過正常沖壓工位而觸動下行程限位急停接近開關(guān)(俗稱防空壓開關(guān))BT,此時電磁換向閥S3的線圈立即失電,結(jié)果活動橫梁即刻停止下降,防止上、下模具因剛性撞擊而損壞,同時壓磚機立即停機報警。但防空壓開關(guān)BT的安裝位置通常應(yīng)置于比磚坯成品頂面低1～1.5?處為宜。若磚坯厚度變化和(或)更換壓磚機模具后,必須仔細(xì)調(diào)整防空壓開關(guān)BT的安裝位置,使其既能起保護作用,又不會誤動作。2.4.2主油缸的加壓如圖1所示,只有當(dāng)電磁換向閥S7的線圈失電,充液閥VR關(guān)閉以及電磁換向閥S14的線圈得電,插裝閥V14的通流口關(guān)閉,切斷主油缸H上腔的一切排油通道的情況下,才能進行主油缸H上腔的加壓操作。并且主油缸H上腔的油壓通過壓力傳感器SP自動檢測和控制,并由壓力表M3顯示,供觀察。2.4.2.低壓加壓操作如圖1及圖2(WL1700型壓磚機的壓制循環(huán)曲線示意圖)所示,若令電磁換向閥S12的線圈得電,插裝閥V12的通流口開啟,并向主油缸H上腔實施低壓加壓操作(俗稱一次加壓)。通常低壓加壓壓力約為2～5MPa,由時間計時器T212及壓力傳感器SP共同控制加壓時間,并由插裝閥V12的調(diào)節(jié)桿控制主油缸上腔的最大低壓加壓速度。2.4.2.中壓加壓二次加壓如圖1及圖2所示,與低壓加壓一樣,也是令電磁換向閥S12的線圈得電,插裝閥V12的通流口開啟,并向主油缸H上腔實施中壓加壓操作(俗稱二次加壓)。中壓加壓為系統(tǒng)油壓,通常設(shè)定中壓壓力為15MPa,由時間計時器T213及壓力傳感器SP共同控制其加壓時間,同時也是由插裝閥V12的調(diào)節(jié)桿控制主油缸H上腔的最大中壓加壓速度。2.4.2.中壓充壓操作如圖1及圖2所示,高壓加壓工序分為兩部分,首先是由系統(tǒng)油壓對主油缸H上腔充壓,通常設(shè)定充壓壓力達(dá)到15MPa時完成充壓操作;然后由增壓缸F對主油缸H上腔繼續(xù)加壓而實施高壓加壓操作,其最高加壓壓力為33.8MPa。具體說來就是:令電磁換向閥S13的線圈得電,插裝閥V13的通流口開啟,并向主油缸H上腔實施中壓充壓操作,由時間計時器T204及壓力傳感器SP共同控制充壓操作,同時由插裝閥V13的調(diào)節(jié)桿控制主油缸H上腔的最大充壓速度。充壓結(jié)束后,電磁換向閥S13的線圈立即失電,并關(guān)閉插裝閥V13的通流口;與此同時電磁換向閥S8和S11的線圈立即得電,插裝閥V11的通流口關(guān)閉停止向主油箱T3排油,而插裝閥V8的通流口開啟,并向增壓缸F的大腔輸入系統(tǒng)壓力油而推動增壓缸F的活塞左移而排出高壓油,從而對主油缸H上腔實施高壓加壓(33.8MPa)操作,由插裝閥V8的調(diào)節(jié)桿控制其最大高壓加壓速度。由于插裝閥V12、V13的環(huán)形腔是相互連通的,當(dāng)主油缸H上腔實施高壓加壓操作時,高壓油有可能將插裝閥V12、V13的通流口逆向開啟,為了避免此高壓油向主油泵P1卸壓(33.8MPa)而損壞,特設(shè)置插裝錐閥V7阻止高壓油管路向系統(tǒng)管路(即主油泵P1)卸壓,從而確保主油缸H上腔實施高壓加壓操作。但主油缸H上腔實施高壓加壓的上限為33.8MPa,一旦超壓,壓磚機立即停機并報警。2.4.3主缸上腔的擠出量2.4.3.增壓缸下腔壓力油卸壓控制回路如圖1及圖2所示,令電磁換向閥S8和S11的線圈失電,插裝閥V8的通流口關(guān)閉并切斷系統(tǒng)壓力油的進入增壓缸的通道,而插裝閥V11的通流口開啟,那么增壓缸F大腔的液壓油通過插裝閥V11的通流口向主油箱T3排油,從而實現(xiàn)主油缸H上腔高壓油的卸壓操作,并且其最大高壓卸壓速度由插裝閥V11的調(diào)節(jié)桿進行控制。同時增壓缸F復(fù)位返回至右端,以備下一工作循環(huán)。2.4.3.中、低壓卸壓如圖1及圖2所示,令電磁換向閥S7的線圈得電,而電磁換向閥S14的線圈失電,因此充液閥VR反向開啟,插裝閥V14的通流口也開啟并向主油箱T3排油而實現(xiàn)主油缸H上腔中、低壓油的卸壓。由于電磁換向閥S14的常態(tài)為失電狀態(tài),此時主油缸H上腔處于卸壓狀態(tài),因此工作油液壓力對主活塞的作用力較小,有利于減小活動橫梁意外下降的事故發(fā)生率。2.4.4氣體的壓壓問題墻地磚制品之所以能壓制成形為磚坯并燒結(jié)成為陶瓷制品,是由于在陶瓷粉料的成分中,含有塑性物料顆粒(如:高嶺土等粘土)、瘠性物料顆粒(如:長石和石英等)以及存在于這些固體物料顆粒之間的水分和氣體。但在壓制成形力的作用下,氣體阻礙各物料顆粒的變形、相互移近和靠攏以致壓實成形為墻地磚坯體。顯然,氣體可以看作是使陶瓷粉料壓制成形過程復(fù)雜化的主要因素,因此在一次加壓結(jié)束和二次加壓結(jié)束之后,為確保坯體的成形質(zhì)量,必須設(shè)置排氣工序促使坯體內(nèi)的殘余氣體充分排出。若將主油缸H上腔的壓力油卸壓,而主油缸H下腔瞬間通入壓力油,迫使活動橫梁稍微抬起,有利于實現(xiàn)坯體內(nèi)的殘余氣體的充分逸出。同時,排氣時間的長短還可由時間控制環(huán)節(jié)調(diào)節(jié),即通過控制柜內(nèi)的時間控制器進行設(shè)定或修改,以確保墻地磚坯體無夾層及微裂紋等成形缺陷。2.4.5活動進行中壓油主油缸H上腔卸壓完成后,因電磁換向閥S7的線圈得電,充液閥VR反向開啟。再令電磁換向閥S3的線圈失電及電磁換向閥S1、S18的線圈得電,插裝閥V3的通流口關(guān)閉切斷向主油箱T3排油通道,而插裝閥V1、V18的通流口開啟并向主油缸H下腔輸入壓力油,主油缸H上腔的液壓油通過充液閥VR排入主油箱T3,從而實現(xiàn)活動橫梁的上升運動。與活動橫梁的下降運動一樣,通過PLC給予電磁換向閥S1的線圈不同的得電量,便可調(diào)節(jié)插裝閥V1通流口的開啟量,促使活動橫梁具有不同的上升速度,但活動橫梁的最大上升速度是由插裝閥V18的流量調(diào)節(jié)桿進行控制的。只有當(dāng)活動橫梁上升到上位并觸動活動橫梁上位接近開關(guān)TA得電時,才能迫使電磁換向閥S1的線圈失電,活動橫梁立即停止上升運動,同時發(fā)出允許粉料車前行填充陶瓷粉料的信號。總之,活動橫梁的升降運動采用線性數(shù)字編碼傳感器自動檢測活動橫梁升降的位移和位置,通過電磁比例式插裝錐閥(S1和V1的組合)進行流量的自動調(diào)節(jié),確?；顒訖M梁具有多種升降速度及任意位置的停留等,以滿足陶瓷粉料壓制成形為墻地磚坯體的工藝要求。3主要原因是壓磚機系統(tǒng)失敗3.1液壓油的泄漏實踐生產(chǎn)經(jīng)驗表明,液壓油的泄漏是液壓傳動系統(tǒng)的致命缺陷,它不僅影響壓磚機液壓傳動系統(tǒng)的工作性能和生產(chǎn)效率,而且還污染環(huán)境,浪費資源。液壓油的泄漏大致可區(qū)分為內(nèi)泄漏和外泄漏。但通常所說的泄漏主要是指液壓油的外泄漏(除非另有說明)。事實上,造成壓磚機液壓傳動系統(tǒng)泄漏的原因繁多,但通常是由以下幾方面造成的。3.1.1液壓油的污染液壓傳動系統(tǒng)故障發(fā)生率的70%以上是由液壓油的污染造成的了解液壓油的構(gòu)成、使用性能及其在液壓傳動系統(tǒng)中所發(fā)揮的作用以及液壓油污染的原因及其危害等,重視液壓油的質(zhì)量,增強液壓油的污染與防護意識,并作好液壓油污染的檢測與監(jiān)督以及液壓油的防污、儲存和保管等工作,一旦液壓油污染后應(yīng)及時更換。只有這樣才能最大限度地減小壓磚機液壓傳動系統(tǒng)的故障發(fā)生率。3.1.1.石油型1-3醇酯類組分見表2石油型液壓油是壓磚機液壓傳動系統(tǒng)中常用的傳壓介質(zhì),它是由石油原油提煉并加入適量的添加劑等精制而成的混合物。按其精煉程度的不同可分為:無抗氧劑的精制礦物油(代號為L—HH)、精制礦物油(改善防銹性能和抗氧性能,代號為L—HL)、改善抗磨性能的精制礦物油(代號為L—HM)、改善粘溫性能的精制礦物油(代號為L—HR)、改善抗磨性能和粘溫性能的精制礦物油(代號為L—HV)和抗磨性能和粘滑性能良好的精制礦物油(代號為L—HG)等。盡管石油型液壓油的種類繁多,但其主要成分仍是碳元素和氫元素,此外還含有硫元素、氮元素和氧元素。顯然,在一定的溫度和壓力等作用下,硫元素、氮元素和氧元素還會形成各種烴類的衍生物。由此可見,石油型液壓油是各種烴類及烴類的衍生物所組成的混合物。3.1.1.液壓油的點火及燃點應(yīng)較高液壓油應(yīng)具有良好的抗氧化性、抗乳化性、抗泡沫性、消泡性、相容性、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、低溫流動性、無毒、無臭和抗燃性等,由于石油型液壓油具有可燃性,因此,要求液壓油的閃點及燃點應(yīng)較高。3.1.1.3.油擠出液壓油應(yīng)具有良好的傳壓作用、潤滑作用、冷卻作用、防腐作用和減振阻尼作用等。3.1.1.4.油和污染12在縫紉機上連接到相應(yīng)零件的過程中22液體壓縮器對重構(gòu)過程中引入的污染物32液壓泵、液壓閥、液態(tài)密封等磨損后的碎渣42在維護和檢測過程中意外發(fā)生的污垢在日常維修和保養(yǎng)液壓傳動系統(tǒng)的生產(chǎn)過程中,由于工作不細(xì)心,也會使灰塵和棉紗等污物侵入液壓傳動系統(tǒng)中而污染液壓油。52油的氧化變質(zhì)液壓油氧化變質(zhì)后所形成的粘稠狀沉淀物及油液中的水和電化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的金屬腐蝕等都會加速液壓油的污染。6油的儲存和儲存不好7遠(yuǎn)離工作環(huán)境3.1.1.5.油污染后的損害盡管造成液壓油污染的原因繁多,但按污染物對液壓傳動系統(tǒng)所造成的危害通?？煞譃楣腆w顆粒污染物、水和空氣。1硬鉻層的磨損混入液壓工作油中的固體顆粒污染物類似于研磨金屬零件加工面的研磨劑,其中尤以侵入液壓油中的陶瓷粉料及塵埃顆粒等危害最為嚴(yán)重。由于陶瓷粉料中的硬質(zhì)顆粒(如:石英顆粒和長石顆粒等)及塵埃顆粒(主要成分為石英和方石英),其硬度高達(dá)HV1100～1200事實上,陶瓷粉料硬質(zhì)顆粒及塵埃顆粒可看作是切削硬鉻層的刀具,它將刻劃和刺入硬鉻層,結(jié)果硬鉻層被迫擠向兩側(cè)或前方而形成脊隆,因此其表面將產(chǎn)生犁溝變形。因液壓執(zhí)行機構(gòu)(如:液壓油缸)的頻繁運動,此犁溝變形又被液壓油中的固體顆粒污染物壓平或在其表面產(chǎn)生新的犁溝變形。結(jié)果,在固體顆粒污染物的多次反復(fù)作用下,最終導(dǎo)致犁溝變形的開裂而形成小碎片——磨屑。顯然,固體顆粒污染物對其他硬度較低的金屬或非金屬表面的磨損就更大了。值得注意的是固體顆粒污染物對硬鉻層等金屬表面產(chǎn)生嚴(yán)重的磨料磨損的同時,也產(chǎn)生了粘著磨損、腐蝕磨損和疲勞磨損等,但以磨料磨損為主。由此可見,固體顆粒污染物加劇了液壓油的污染,造成液壓泵和液壓閥等大面積過早磨損而造成泄漏,甚至喪失工作能力等,嚴(yán)重危害壓磚機液壓傳動系統(tǒng)的正常工作。2液壓泵和液壓閥等嚴(yán)重腐蝕,導(dǎo)致系統(tǒng)正常工作水促使液壓油形成乳化液,降低了液壓油的潤滑作用和防腐作用,加速液壓油的氧化變質(zhì)等,導(dǎo)致液壓泵和液壓閥等嚴(yán)重銹蝕,從而加劇液壓油的污染,造成液壓泵和液壓閥等大面積過早磨損而造成泄漏,甚至喪失工作能力等,嚴(yán)重危害壓磚機液壓傳動系統(tǒng)的正常工作。3空氣的設(shè)置雖然空氣混入液壓油后,降低了液壓油的傳壓作用和冷卻作用,但對空氣加壓密閉式油箱來說,只要合理設(shè)置混雜在液壓油中空氣的排氣裝置并作好排氣工作,不致出現(xiàn)低壓爬行現(xiàn)象時,空氣對液壓油的污染作用可忽略不計。相反,空氣加壓密閉式油箱可以最大限度地阻止外界灰塵等固體顆粒污染物侵入液壓傳動系統(tǒng)中而污染液壓油,從而減小或消除液壓油的泄漏。3.1.2密封的選擇生產(chǎn)經(jīng)驗表明:解決液壓傳動系統(tǒng)泄漏的最有效的途徑就是選用適宜材質(zhì)和適宜結(jié)構(gòu)形式的液壓密封件。因此,了解液壓傳動系統(tǒng)常用液壓密封件的材質(zhì)、構(gòu)造、使用性能及其密封機理,并采取相應(yīng)的防護措施,能最大限度地減少液壓密封件的泄漏和提高液壓傳動系統(tǒng)的工作效率等。3.1.2.丁腈橡膠目前,液壓密封件常用的材質(zhì)主要是合成橡膠和合成樹脂。合成橡膠是目前應(yīng)用最廣泛的密封材料,其品種繁多,但在液壓油缸中廣泛應(yīng)用的液壓密封材料主要是丁腈橡膠和聚氨酯橡膠。丁腈橡膠具有良好的耐油性、耐熱性、耐寒性、耐壓性和耐水性,并具有適宜的耐磨性,使用溫度常為-40～120℃。同時,又易于金屬模壓成形任意形狀的密封件,因此,丁腈橡膠最適宜于制作工作壓力≤32MPa的液壓缸用密封件。聚氨酯橡膠是抗拉強度最高的合成橡膠,它具有優(yōu)良的耐油性和耐磨性,使用溫度常為-40～80℃。因此,聚氨酯橡膠的常溫密封性能比丁腈橡膠好,它特別適用于制作中、高壓及超高壓液壓缸用密封件。通常用于制作液壓密封件的合成樹脂主要是聚甲醛、尼龍及填充聚四氟乙烯等,但目前應(yīng)用最廣泛的合成樹脂仍是填充聚四氟乙烯,它是在聚四氟乙烯的單體中加入適量的石墨、二硫化鉬、青銅粉及玻璃纖維等填充劑而構(gòu)成的高分子材料。由于聚四氟乙烯分子中的碳原子被鹵族元素中負(fù)電荷最強的氟原子緊密包圍起來,因此,聚四氟乙烯的化學(xué)穩(wěn)定性非常好,并具有良好的耐油性、耐壓性和耐磨性,使用溫度常為-100～260℃。同時,因聚四氟乙烯分子之間的范德華力又非常小,顯然其粘性及摩擦系數(shù)也極小,即使在少油或無油潤滑的條件下也能正常工作。所以說,填充聚四氟乙烯特別適宜制作高壓及超高壓快速運動的液壓缸用密封件。3.1.2.密封能力的測定由于液壓密封件長期浸泡在液壓油中,極易膨脹、溶解或脆化變硬等,嚴(yán)重時甚至喪失密封能力。因此,要求液壓密封件對液壓油具有良好的相容性、泄漏量極小、摩擦阻力小(動密封件)、使用壽命長及價格低廉等。3.1.2.件的加工目前,液壓傳動系統(tǒng)中常用的液壓密封件主要是自封式壓緊型密封件、自封式緊密型密封件(俗稱唇形密封圈)及兩者的組合型(即組合密封件)等3種形式。1合成橡膠自封式壓緊型密封件當(dāng)液壓傳動系統(tǒng)工作時,壓力液體將擠壓自封式壓緊型密封件,使之進一步變形,并對密封表面產(chǎn)生較大的隨液體壓強增大而增大的附加接觸應(yīng)力,并與初始接觸應(yīng)力一起共同阻止壓力液體的泄漏。但當(dāng)工作壓強>10MPa時,為了避免合成橡膠自封式壓緊型密封件的一部分被擠入密封間隙(對動密封件而言)和裝配間隙(對靜密封件而言)中,因液壓缸的往復(fù)運動及缸體、端蓋的變形等被切掉而造成泄漏,須在合成橡膠自封式壓緊型密封件的受壓側(cè)各設(shè)置一合成橡膠樹脂擋圈,如:尼龍擋圈、聚甲醛擋圈和填充聚四氟乙烯擋圈等。值得注意的是:由于合成橡膠自封式壓緊型密封件工作時的壓縮變形較大,其靜摩擦阻力特別大,約是動摩擦阻力的2倍多,如此大的靜摩擦阻力在一些低壓傳動系統(tǒng)中勢必造成低壓爬行及操作困難等不良現(xiàn)象,這正是自封式壓緊型密封件很少單獨用作液壓缸用動密封件的主要原因。2嘴唇環(huán)是一個詛咒3特封和軸用石密封格萊圈通常是由O形合成橡膠密封圈與填充聚四氟乙烯方形密封圈的疊加使用構(gòu)成的(如圖3所示),按其密封方式可分為孔用格萊圈(密封油缸內(nèi)孔)和軸用格萊圈(密封活塞桿),其密封機理是一樣的,但實踐生產(chǎn)應(yīng)用中,孔用格萊圈的應(yīng)用更多一些。同樣,斯特封通常是由O形合成橡膠密封圈與填充聚四氟乙烯的特殊形狀(俗稱矩形—梯形)的密封圈的疊加使用構(gòu)成的(如圖4所示)。與格萊圈一樣,按其密封方式可分為孔用斯特封(密封油缸內(nèi)孔)和軸用斯特封(密封活塞桿)。其密封機理也是一樣的,但斯特封只具有單向密封的作用,并且實踐生產(chǎn)中,軸用斯特封的應(yīng)用更多一些。組合密封件與自封式壓緊型密封件及自封式緊密型密封件(唇形密封圈)一樣,也是依其本身的變形對密封表面產(chǎn)生較高的初始接觸應(yīng)力,阻止無壓力液體的泄漏。當(dāng)液壓傳動系統(tǒng)工作時,壓力液體通過O形合成橡膠密封圈的彈性變形始終最大限度的擠壓填充聚四氟乙烯方形密封圈及矩形—梯形形狀的密封圈,迫使填充聚四氟乙烯方形密封圈及矩形—梯形形狀的密封圈緊貼密封表面并產(chǎn)生較高的隨壓力液體壓強增大而增大的附加接觸應(yīng)力,并與初始接觸應(yīng)力一起共同阻止壓力液體的泄漏。雖然,自封式緊密型密封件(唇形密封圈)與密封表面貼合的唇部接觸面積較小,但在相同的工作條件下,唇形密封圈與自封式壓緊型密封件相比,唇部可以產(chǎn)生更大的壓縮變形,從而獲得較好的密封作用。但畢竟唇形密封圈的唇部與密封表面的接觸面積較小,易于磨損,且磨損后顯著降低液壓密封件的密封作用。如果采用O形合成橡膠密封圈與唇形密封圈的疊加使用(即組合密封件),即使唇形密封圈的唇部磨損后,由于O形合成橡膠密封圈具有較大的彈性變形,它將迫使唇形密封圈的唇部緊貼密封表面,并產(chǎn)生足夠大的附加表面接觸應(yīng)力,達(dá)到密封的作用。同時具有摩擦阻力小、工作平穩(wěn)、易于裝配和拆卸等優(yōu)點。因此,目前壓磚機的動密封件幾乎都是采用組合密封件——格萊圈和斯特封3.1.3液壓傳動系統(tǒng)污染密封件壓磚機液壓傳動系統(tǒng)常用的密封件屬于標(biāo)準(zhǔn)件,通常由專業(yè)工廠生產(chǎn),應(yīng)具有一定的尺寸精度、形狀位置精度、表面粗糙度及一定的物理機械強度;同時,密封件還應(yīng)表面光潔平整、結(jié)構(gòu)致密、不漏水、不漏氣、無劃傷、無凹坑、無氣孔、無針孔、無氣泡、無折皺及變形等缺陷。否則會降低液壓密封件的密封性能,并造成泄漏。液壓元件及其相關(guān)零件在加工、裝配和儲運保管等生產(chǎn)過