陶瓷粉料压砖机活动横梁下降控制的研究

陶瓷粉料压砖机活动横梁下降控制的研究

2.42.4.1活动斜直口开启量的控制只有当模型的第二次下落并留在后限位时，才能允许活动梁下降。如图1所示,当电磁换向阀S3的线圈得电时,插装阀V3的通流口开启并连通主油箱T3;若再令电磁换向阀S1的线圈得电,那么插装阀V1的通流口也开启,此时,主油缸H下腔的压力油经插装阀V1和插装阀V3的通流口向主油箱T3排油,那么活动横梁将产生下降运动。若通过PLC给予电磁比例换向阀S1的线圈不同的得电量,便可调节插装阀V1通流口的开启量,确保活动横梁具有不同的下降速度,但活动横梁的最大下降速度是由插装阀V3的流量调节杆进行控制的。同时,由于主油箱T3与主油缸H上腔之间安装有带卸荷阀的液控单向阀VR(即充液阀),且通过电磁换向阀S7控制其逆向的开启。当活动横梁下降时,主油缸H上腔内将形成负压,此时充液阀VR为顺向开启状态,那么主油箱T3内的液压油在其自重和低压空气的加压作用下迅速通过充液阀VR向主油缸H上腔快速充油,实现活动横梁的快速下降运动。值得注意的是:为了提高产量,上模工作表面未接近模腔内的陶瓷粉料顶面时,活动横梁通常采用快速下降的运动方式。但当活动横梁快速下降至上模工作表面接近模腔内陶瓷粉料顶面一定距离(常为5ⓕ)时,活动横梁须转为慢速下降,以免扬起粉尘,浪费陶瓷原料,污染生产环境。若模腔内无陶瓷粉料或陶瓷粉料不足时,如果活动横梁意外下降运动,那么上模具将越过正常冲压工位而触动下行程限位急停接近开关(俗称防空压开关)BT,此时电磁换向阀S3的线圈立即失电,结果活动横梁即刻停止下降,防止上、下模具因刚性撞击而损坏,同时压砖机立即停机报警。但防空压开关BT的安装位置通常应置于比砖坯成品顶面低1～1.5ⓕ处为宜。若砖坯厚度变化和(或)更换压砖机模具后,必须仔细调整防空压开关BT的安装位置,使其既能起保护作用,又不会误动作。2.4.2主油缸的加压如图1所示,只有当电磁换向阀S7的线圈失电,充液阀VR关闭以及电磁换向阀S14的线圈得电,插装阀V14的通流口关闭,切断主油缸H上腔的一切排油通道的情况下,才能进行主油缸H上腔的加压操作。并且主油缸H上腔的油压通过压力传感器SP自动检测和控制,并由压力表M3显示,供观察。2.4.2.低压加压操作如图1及图2(WL1700型压砖机的压制循环曲线示意图)所示,若令电磁换向阀S12的线圈得电,插装阀V12的通流口开启,并向主油缸H上腔实施低压加压操作(俗称一次加压)。通常低压加压压力约为2～5MPa,由时间计时器T212及压力传感器SP共同控制加压时间,并由插装阀V12的调节杆控制主油缸上腔的最大低压加压速度。2.4.2.中压加压二次加压如图1及图2所示,与低压加压一样,也是令电磁换向阀S12的线圈得电,插装阀V12的通流口开启,并向主油缸H上腔实施中压加压操作(俗称二次加压)。中压加压为系统油压,通常设定中压压力为15MPa,由时间计时器T213及压力传感器SP共同控制其加压时间,同时也是由插装阀V12的调节杆控制主油缸H上腔的最大中压加压速度。2.4.2.中压充压操作如图1及图2所示,高压加压工序分为两部分,首先是由系统油压对主油缸H上腔充压,通常设定充压压力达到15MPa时完成充压操作;然后由增压缸F对主油缸H上腔继续加压而实施高压加压操作,其最高加压压力为33.8MPa。具体说来就是:令电磁换向阀S13的线圈得电,插装阀V13的通流口开启,并向主油缸H上腔实施中压充压操作,由时间计时器T204及压力传感器SP共同控制充压操作,同时由插装阀V13的调节杆控制主油缸H上腔的最大充压速度。充压结束后,电磁换向阀S13的线圈立即失电,并关闭插装阀V13的通流口;与此同时电磁换向阀S8和S11的线圈立即得电,插装阀V11的通流口关闭停止向主油箱T3排油,而插装阀V8的通流口开启,并向增压缸F的大腔输入系统压力油而推动增压缸F的活塞左移而排出高压油,从而对主油缸H上腔实施高压加压(33.8MPa)操作,由插装阀V8的调节杆控制其最大高压加压速度。由于插装阀V12、V13的环形腔是相互连通的,当主油缸H上腔实施高压加压操作时,高压油有可能将插装阀V12、V13的通流口逆向开启,为了避免此高压油向主油泵P1卸压(33.8MPa)而损坏,特设置插装锥阀V7阻止高压油管路向系统管路(即主油泵P1)卸压,从而确保主油缸H上腔实施高压加压操作。但主油缸H上腔实施高压加压的上限为33.8MPa,一旦超压,压砖机立即停机并报警。2.4.3主缸上腔的挤出量2.4.3.增压缸下腔压力油卸压控制回路如图1及图2所示,令电磁换向阀S8和S11的线圈失电,插装阀V8的通流口关闭并切断系统压力油的进入增压缸的通道,而插装阀V11的通流口开启,那么增压缸F大腔的液压油通过插装阀V11的通流口向主油箱T3排油,从而实现主油缸H上腔高压油的卸压操作,并且其最大高压卸压速度由插装阀V11的调节杆进行控制。同时增压缸F复位返回至右端,以备下一工作循环。2.4.3.中、低压卸压如图1及图2所示,令电磁换向阀S7的线圈得电,而电磁换向阀S14的线圈失电,因此充液阀VR反向开启,插装阀V14的通流口也开启并向主油箱T3排油而实现主油缸H上腔中、低压油的卸压。由于电磁换向阀S14的常态为失电状态,此时主油缸H上腔处于卸压状态,因此工作油液压力对主活塞的作用力较小,有利于减小活动横梁意外下降的事故发生率。2.4.4气体的压压问题墙地砖制品之所以能压制成形为砖坯并烧结成为陶瓷制品,是由于在陶瓷粉料的成分中,含有塑性物料颗粒(如:高岭土等粘土)、瘠性物料颗粒(如:长石和石英等)以及存在于这些固体物料颗粒之间的水分和气体。但在压制成形力的作用下,气体阻碍各物料颗粒的变形、相互移近和靠拢以致压实成形为墙地砖坯体。显然,气体可以看作是使陶瓷粉料压制成形过程复杂化的主要因素,因此在一次加压结束和二次加压结束之后,为确保坯体的成形质量,必须设置排气工序促使坯体内的残余气体充分排出。若将主油缸H上腔的压力油卸压,而主油缸H下腔瞬间通入压力油,迫使活动横梁稍微抬起,有利于实现坯体内的残余气体的充分逸出。同时,排气时间的长短还可由时间控制环节调节,即通过控制柜内的时间控制器进行设定或修改,以确保墙地砖坯体无夹层及微裂纹等成形缺陷。2.4.5活动进行中压油主油缸H上腔卸压完成后,因电磁换向阀S7的线圈得电,充液阀VR反向开启。再令电磁换向阀S3的线圈失电及电磁换向阀S1、S18的线圈得电,插装阀V3的通流口关闭切断向主油箱T3排油通道,而插装阀V1、V18的通流口开启并向主油缸H下腔输入压力油,主油缸H上腔的液压油通过充液阀VR排入主油箱T3,从而实现活动横梁的上升运动。与活动横梁的下降运动一样,通过PLC给予电磁换向阀S1的线圈不同的得电量,便可调节插装阀V1通流口的开启量,促使活动横梁具有不同的上升速度,但活动横梁的最大上升速度是由插装阀V18的流量调节杆进行控制的。只有当活动横梁上升到上位并触动活动横梁上位接近开关TA得电时,才能迫使电磁换向阀S1的线圈失电,活动横梁立即停止上升运动,同时发出允许粉料车前行填充陶瓷粉料的信号。总之,活动横梁的升降运动采用线性数字编码传感器自动检测活动横梁升降的位移和位置,通过电磁比例式插装锥阀(S1和V1的组合)进行流量的自动调节,确保活动横梁具有多种升降速度及任意位置的停留等,以满足陶瓷粉料压制成形为墙地砖坯体的工艺要求。3主要原因是压砖机系统失败3.1液压油的泄漏实践生产经验表明,液压油的泄漏是液压传动系统的致命缺陷,它不仅影响压砖机液压传动系统的工作性能和生产效率,而且还污染环境,浪费资源。液压油的泄漏大致可区分为内泄漏和外泄漏。但通常所说的泄漏主要是指液压油的外泄漏(除非另有说明)。事实上,造成压砖机液压传动系统泄漏的原因繁多,但通常是由以下几方面造成的。3.1.1液压油的污染液压传动系统故障发生率的70%以上是由液压油的污染造成的了解液压油的构成、使用性能及其在液压传动系统中所发挥的作用以及液压油污染的原因及其危害等,重视液压油的质量,增强液压油的污染与防护意识,并作好液压油污染的检测与监督以及液压油的防污、储存和保管等工作,一旦液压油污染后应及时更换。只有这样才能最大限度地减小压砖机液压传动系统的故障发生率。3.1.1.石油型1-3醇酯类组分见表2石油型液压油是压砖机液压传动系统中常用的传压介质,它是由石油原油提炼并加入适量的添加剂等精制而成的混合物。按其精炼程度的不同可分为:无抗氧剂的精制矿物油(代号为L—HH)、精制矿物油(改善防锈性能和抗氧性能,代号为L—HL)、改善抗磨性能的精制矿物油(代号为L—HM)、改善粘温性能的精制矿物油(代号为L—HR)、改善抗磨性能和粘温性能的精制矿物油(代号为L—HV)和抗磨性能和粘滑性能良好的精制矿物油(代号为L—HG)等。尽管石油型液压油的种类繁多,但其主要成分仍是碳元素和氢元素,此外还含有硫元素、氮元素和氧元素。显然,在一定的温度和压力等作用下,硫元素、氮元素和氧元素还会形成各种烃类的衍生物。由此可见,石油型液压油是各种烃类及烃类的衍生物所组成的混合物。3.1.1.液压油的点火及燃点应较高液压油应具有良好的抗氧化性、抗乳化性、抗泡沫性、消泡性、相容性、热稳定性、化学稳定性、低温流动性、无毒、无臭和抗燃性等,由于石油型液压油具有可燃性,因此,要求液压油的闪点及燃点应较高。3.1.1.3.油挤出液压油应具有良好的传压作用、润滑作用、冷却作用、防腐作用和减振阻尼作用等。3.1.1.4.油和污染12在缝纫机上连接到相应零件的过程中22液体压缩器对重构过程中引入的污染物32液压泵、液压阀、液态密封等磨损后的碎渣42在维护和检测过程中意外发生的污垢在日常维修和保养液压传动系统的生产过程中,由于工作不细心,也会使灰尘和棉纱等污物侵入液压传动系统中而污染液压油。52油的氧化变质液压油氧化变质后所形成的粘稠状沉淀物及油液中的水和电化学反应所产生的金属腐蚀等都会加速液压油的污染。6油的储存和储存不好7远离工作环境3.1.1.5.油污染后的损害尽管造成液压油污染的原因繁多,但按污染物对液压传动系统所造成的危害通常可分为固体颗粒污染物、水和空气。1硬铬层的磨损混入液压工作油中的固体颗粒污染物类似于研磨金属零件加工面的研磨剂,其中尤以侵入液压油中的陶瓷粉料及尘埃颗粒等危害最为严重。由于陶瓷粉料中的硬质颗粒(如:石英颗粒和长石颗粒等)及尘埃颗粒(主要成分为石英和方石英),其硬度高达HV1100～1200事实上,陶瓷粉料硬质颗粒及尘埃颗粒可看作是切削硬铬层的刀具,它将刻划和刺入硬铬层,结果硬铬层被迫挤向两侧或前方而形成脊隆,因此其表面将产生犁沟变形。因液压执行机构(如:液压油缸)的频繁运动,此犁沟变形又被液压油中的固体颗粒污染物压平或在其表面产生新的犁沟变形。结果,在固体颗粒污染物的多次反复作用下,最终导致犁沟变形的开裂而形成小碎片——磨屑。显然,固体颗粒污染物对其他硬度较低的金属或非金属表面的磨损就更大了。值得注意的是固体颗粒污染物对硬铬层等金属表面产生严重的磨料磨损的同时,也产生了粘着磨损、腐蚀磨损和疲劳磨损等,但以磨料磨损为主。由此可见,固体颗粒污染物加剧了液压油的污染,造成液压泵和液压阀等大面积过早磨损而造成泄漏,甚至丧失工作能力等,严重危害压砖机液压传动系统的正常工作。2液压泵和液压阀等严重腐蚀,导致系统正常工作水促使液压油形成乳化液,降低了液压油的润滑作用和防腐作用,加速液压油的氧化变质等,导致液压泵和液压阀等严重锈蚀,从而加剧液压油的污染,造成液压泵和液压阀等大面积过早磨损而造成泄漏,甚至丧失工作能力等,严重危害压砖机液压传动系统的正常工作。3空气的设置虽然空气混入液压油后,降低了液压油的传压作用和冷却作用,但对空气加压密闭式油箱来说,只要合理设置混杂在液压油中空气的排气装置并作好排气工作,不致出现低压爬行现象时,空气对液压油的污染作用可忽略不计。相反,空气加压密闭式油箱可以最大限度地阻止外界灰尘等固体颗粒污染物侵入液压传动系统中而污染液压油,从而减小或消除液压油的泄漏。3.1.2密封的选择生产经验表明:解决液压传动系统泄漏的最有效的途径就是选用适宜材质和适宜结构形式的液压密封件。因此,了解液压传动系统常用液压密封件的材质、构造、使用性能及其密封机理,并采取相应的防护措施,能最大限度地减少液压密封件的泄漏和提高液压传动系统的工作效率等。3.1.2.丁腈橡胶目前,液压密封件常用的材质主要是合成橡胶和合成树脂。合成橡胶是目前应用最广泛的密封材料,其品种繁多,但在液压油缸中广泛应用的液压密封材料主要是丁腈橡胶和聚氨酯橡胶。丁腈橡胶具有良好的耐油性、耐热性、耐寒性、耐压性和耐水性,并具有适宜的耐磨性,使用温度常为-40～120℃。同时,又易于金属模压成形任意形状的密封件,因此,丁腈橡胶最适宜于制作工作压力≤32MPa的液压缸用密封件。聚氨酯橡胶是抗拉强度最高的合成橡胶,它具有优良的耐油性和耐磨性,使用温度常为-40～80℃。因此,聚氨酯橡胶的常温密封性能比丁腈橡胶好,它特别适用于制作中、高压及超高压液压缸用密封件。通常用于制作液压密封件的合成树脂主要是聚甲醛、尼龙及填充聚四氟乙烯等,但目前应用最广泛的合成树脂仍是填充聚四氟乙烯,它是在聚四氟乙烯的单体中加入适量的石墨、二硫化钼、青铜粉及玻璃纤维等填充剂而构成的高分子材料。由于聚四氟乙烯分子中的碳原子被卤族元素中负电荷最强的氟原子紧密包围起来,因此,聚四氟乙烯的化学稳定性非常好,并具有良好的耐油性、耐压性和耐磨性,使用温度常为-100～260℃。同时,因聚四氟乙烯分子之间的范德华力又非常小,显然其粘性及摩擦系数也极小,即使在少油或无油润滑的条件下也能正常工作。所以说,填充聚四氟乙烯特别适宜制作高压及超高压快速运动的液压缸用密封件。3.1.2.密封能力的测定由于液压密封件长期浸泡在液压油中,极易膨胀、溶解或脆化变硬等,严重时甚至丧失密封能力。因此,要求液压密封件对液压油具有良好的相容性、泄漏量极小、摩擦阻力小(动密封件)、使用寿命长及价格低廉等。3.1.2.件的加工目前,液压传动系统中常用的液压密封件主要是自封式压紧型密封件、自封式紧密型密封件(俗称唇形密封圈)及两者的组合型(即组合密封件)等3种形式。1合成橡胶自封式压紧型密封件当液压传动系统工作时,压力液体将挤压自封式压紧型密封件,使之进一步变形,并对密封表面产生较大的随液体压强增大而增大的附加接触应力,并与初始接触应力一起共同阻止压力液体的泄漏。但当工作压强>10MPa时,为了避免合成橡胶自封式压紧型密封件的一部分被挤入密封间隙(对动密封件而言)和装配间隙(对静密封件而言)中,因液压缸的往复运动及缸体、端盖的变形等被切掉而造成泄漏,须在合成橡胶自封式压紧型密封件的受压侧各设置一合成橡胶树脂挡圈,如:尼龙挡圈、聚甲醛挡圈和填充聚四氟乙烯挡圈等。值得注意的是:由于合成橡胶自封式压紧型密封件工作时的压缩变形较大,其静摩擦阻力特别大,约是动摩擦阻力的2倍多,如此大的静摩擦阻力在一些低压传动系统中势必造成低压爬行及操作困难等不良现象,这正是自封式压紧型密封件很少单独用作液压缸用动密封件的主要原因。2嘴唇环是一个诅咒3特封和轴用石密封格莱圈通常是由O形合成橡胶密封圈与填充聚四氟乙烯方形密封圈的叠加使用构成的(如图3所示),按其密封方式可分为孔用格莱圈(密封油缸内孔)和轴用格莱圈(密封活塞杆),其密封机理是一样的,但实践生产应用中,孔用格莱圈的应用更多一些。同样,斯特封通常是由O形合成橡胶密封圈与填充聚四氟乙烯的特殊形状(俗称矩形—梯形)的密封圈的叠加使用构成的(如图4所示)。与格莱圈一样,按其密封方式可分为孔用斯特封(密封油缸内孔)和轴用斯特封(密封活塞杆)。其密封机理也是一样的,但斯特封只具有单向密封的作用,并且实践生产中,轴用斯特封的应用更多一些。组合密封件与自封式压紧型密封件及自封式紧密型密封件(唇形密封圈)一样,也是依其本身的变形对密封表面产生较高的初始接触应力,阻止无压力液体的泄漏。当液压传动系统工作时,压力液体通过O形合成橡胶密封圈的弹性变形始终最大限度的挤压填充聚四氟乙烯方形密封圈及矩形—梯形形状的密封圈,迫使填充聚四氟乙烯方形密封圈及矩形—梯形形状的密封圈紧贴密封表面并产生较高的随压力液体压强增大而增大的附加接触应力,并与初始接触应力一起共同阻止压力液体的泄漏。虽然,自封式紧密型密封件(唇形密封圈)与密封表面贴合的唇部接触面积较小,但在相同的工作条件下,唇形密封圈与自封式压紧型密封件相比,唇部可以产生更大的压缩变形,从而获得较好的密封作用。但毕竟唇形密封圈的唇部与密封表面的接触面积较小,易于磨损,且磨损后显著降低液压密封件的密封作用。如果采用O形合成橡胶密封圈与唇形密封圈的叠加使用(即组合密封件),即使唇形密封圈的唇部磨损后,由于O形合成橡胶密封圈具有较大的弹性变形,它将迫使唇形密封圈的唇部紧贴密封表面,并产生足够大的附加表面接触应力,达到密封的作用。同时具有摩擦阻力小、工作平稳、易于装配和拆卸等优点。因此,目前压砖机的动密封件几乎都是采用组合密封件——格莱圈和斯特封3.1.3液压传动系统污染密封件压砖机液压传动系统常用的密封件属于标准件,通常由专业工厂生产,应具有一定的尺寸精度、形状位置精度、表面粗糙度及一定的物理机械强度;同时,密封件还应表面光洁平整、结构致密、不漏水、不漏气、无划伤、无凹坑、无气孔、无针孔、无气泡、无折皱及变形等缺陷。否则会降低液压密封件的密封性能,并造成泄漏。液压元件及其相关零件在加工、装配和储运保管等生产过