GK400型密煉機液壓系統(tǒng)的分析與改進

聶永增　譚新輝

摘 要：文章以GK400密煉機為研究對象，對密煉機的液壓系統(tǒng)進行具體分析，設(shè)計分析完成的液壓系統(tǒng)具有以下特點：先進液壓系統(tǒng)、方便維護、備件易于采購、利于生產(chǎn)，努力使文章對密煉機的液壓系統(tǒng)選型和生產(chǎn)有所幫助。希望通過對本課題的設(shè)計和研究，為以后在社會生產(chǎn)實踐中打下堅實的理論和實踐基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：密煉機；液壓系統(tǒng)；主泵組

1 引言

密煉機是在開煉機的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種高強度間隙性的混煉設(shè)備，主要用于塑料的混煉及其它物料的混合等。密煉機的技術(shù)進步主要表現(xiàn)在下述三個方面：

（1）向大功率、大容量和高轉(zhuǎn)速發(fā)展

功率從幾十千瓦到1000KW、2000KW甚至更高，同時也從一個電機驅(qū)動發(fā)展到兩個電機驅(qū)動。容量從幾L、幾十L，發(fā)展到了270L、320L、400L甚至更高，轉(zhuǎn)子速度從原來的20r/min、40r/min、60r/min，到目前已發(fā)展到80r/min，甚至80r/min以上，同時有的密煉機由直流電機驅(qū)動，可任意調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速與速比。

（2）系列化、聯(lián)動化和自動化

（3）完善、提高和創(chuàng)新

匹配了取料比較準(zhǔn)確、工作比較可靠的上輔機；下輔機由螺桿連續(xù)補充混煉壓片設(shè)備取代了開煉機，并由雙螺桿的下輔機逐步取代單螺桿的下輔機；各種構(gòu)型的轉(zhuǎn)子及其相對應(yīng)的密煉機不斷涌現(xiàn)，如銷釘轉(zhuǎn)子密煉機、同步轉(zhuǎn)子密煉機以及可調(diào)距轉(zhuǎn)子密煉機等等；由液壓驅(qū)動上頂栓取代了風(fēng)壓驅(qū)動上頂栓；由計算機的全自動監(jiān)控操作取代了手動和半自動操作。

2 GK400型密煉機液壓系統(tǒng)分析

2.1 GK400型密煉機液壓系統(tǒng)工作原理分析

上頂栓部分：主要用來做壓砣的升降控制和煉膠時壓膠力的平穩(wěn)性控制。

油源部分：主要用來給系統(tǒng)供壓力油。

加料門部分：控制加料口開關(guān)，給密煉腔加如膠料。

卸料門部分：控制卸料口的開關(guān)，以達(dá)到卸料的目的。

鎖緊塊部分：控制鎖緊快的伸出和縮回，以達(dá)到鎖緊和松開卸料門的目的。

2.2 原液壓系統(tǒng)在實際使用中存在問題

蓄能器容量和壓力等級不匹配，工作極不穩(wěn)定，膠囊易損壞，不能穩(wěn)定保持系統(tǒng)壓力，造成磁組電接點壓力表及先導(dǎo)溢流閥長時間處于工作狀態(tài)，縮短其壽命。同時也使油泵長期處于負(fù)荷工作狀態(tài)。油溫高、不易冷卻，造成各密封件老化速度加快，且使油液變質(zhì)快，更換頻繁。

本文通過對液壓系統(tǒng)的參數(shù)計算，對蓄能器重新選型，以解決該問題。

3 GK400型密煉機液壓系統(tǒng)設(shè)計改進

3.1 給定條件

工作溫度：5°C-～60°C；系統(tǒng)壓力18MPa；壓砣重1.8t；頂栓行程1.5m～1.6m；上頂栓運動時間7～8秒；卸料門的質(zhì)量m（880kg）；卸料門重心當(dāng)轉(zhuǎn)動軸軸線的距離L（關(guān)門時，回轉(zhuǎn)體質(zhì)心距回轉(zhuǎn)中心380mm）；卸料門轉(zhuǎn)動角度（165度）；鎖緊機構(gòu)斜面正壓力約為190KN；卸料門自垂直位置向左轉(zhuǎn)動？茲（65度）角。油源為系統(tǒng)提供動力，合理選擇和配置液壓能源及相關(guān)輔件是保證液壓伺服系統(tǒng)長期可靠工作的重要因素。液壓伺服系統(tǒng)對液壓能源的要求較為嚴(yán)格，通常要求選用獨立的液壓能源。有如下要求：

（1）能提供系統(tǒng)足夠的壓力、流量，以滿足負(fù)載的需要，同時又不造成能量及設(shè)備的浪費。

（2）保持恒定的油溫，以提高系統(tǒng)性能并延長元件的使用壽命。

（3）保持壓力恒定，減小壓力波動，以提高響應(yīng)能力。

（4）保證油液的清潔度，以提高伺服系統(tǒng)的工作可靠性，并防止空氣進入，以免影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性。

3.2 對液壓系統(tǒng)的設(shè)計改進

3.2.1 密煉機液壓系統(tǒng)壓力流量計算

當(dāng)泵處于大排量低壓輸出狀態(tài)，同時給蓄能器充液，當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到溢流閥的設(shè)定壓力時，溢流閥開始溢流，二位閥的右位由于節(jié)流口的存在，壓力低于左位的壓力，閥芯向右運動，左位接通，壓力油進入變量油缸的無桿腔，變量油缸處于差動連接，由于回油路上的節(jié)流口存在，當(dāng)流量較小時，部分油都經(jīng)過節(jié)流口回油箱，變量油缸進油量小，活塞運動緩慢，泵變量緩慢，當(dāng)流量增加，大量的油進入變量油缸的無桿腔，活塞快速向左運動，實現(xiàn)泵的快速變量。在變量時，泵的輸出壓力是恒定的，這樣就實現(xiàn)了恒壓變量的目的。

當(dāng)系統(tǒng)需要大流量時，電磁閥6斷電，右位工作，二位二通閥5左右兩端壓力相等，故閥的右位工作，此時，控制泵變量的變量油缸的有桿腔為高壓油，無桿腔和油箱相連，活塞向右運動，使得泵斜盤斜度減小，泵的排量增加。

當(dāng)系統(tǒng)需要小流量時，電磁閥6得電，左位工作，二位二通閥5左端和油箱相接，故閥的左位工作，此時，控制泵變量的變量油缸的有桿腔和無桿腔都為高壓油，實現(xiàn)差動連接，活塞向左運動，使得泵斜盤斜度增大，泵的排量減小。

軸向柱塞變量泵與電機之間由法蘭連接，通過聯(lián)軸器將軸向柱塞變量泵的輸入軸與電機的輸出軸相連。軸向柱塞變量泵的軸與電機軸必須平行且傳動叉應(yīng)共線。

4 結(jié)束語

由于橡膠業(yè)的迅猛發(fā)展，密煉機有很大的發(fā)展空間，并且保持著迅速發(fā)展的勢頭。我國密煉機發(fā)展相對落后，這更需要努力的研究發(fā)展和開拓創(chuàng)新。

本文主要是對GK400密煉機液壓原理進行分析，并對主泵組進行實用性的選型和設(shè)計，以實用性為標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻

[1]成大先.機械設(shè)計手冊[M].第四版第4卷.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.1.

[2]蔡春源.機電液設(shè)計手冊，第一版中卷[M].北京：機械工業(yè)出版社，-沈陽：東北大學(xué)出版社，1997.1.

[3]章宏甲.黃誼.液壓傳動[M].機械工業(yè)出版社，2000.9.

[4]黃志堅，袁周.液壓設(shè)備故障診斷與監(jiān)測實用技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.7.

[5]唐國俊，李健鑌.橡膠機械設(shè)計[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1995.5.endprint

摘 要：文章以GK400密煉機為研究對象，對密煉機的液壓系統(tǒng)進行具體分析，設(shè)計分析完成的液壓系統(tǒng)具有以下特點：先進液壓系統(tǒng)、方便維護、備件易于采購、利于生產(chǎn)，努力使文章對密煉機的液壓系統(tǒng)選型和生產(chǎn)有所幫助。希望通過對本課題的設(shè)計和研究，為以后在社會生產(chǎn)實踐中打下堅實的理論和實踐基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：密煉機；液壓系統(tǒng)；主泵組

1 引言

密煉機是在開煉機的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種高強度間隙性的混煉設(shè)備，主要用于塑料的混煉及其它物料的混合等。密煉機的技術(shù)進步主要表現(xiàn)在下述三個方面：

（1）向大功率、大容量和高轉(zhuǎn)速發(fā)展

功率從幾十千瓦到1000KW、2000KW甚至更高，同時也從一個電機驅(qū)動發(fā)展到兩個電機驅(qū)動。容量從幾L、幾十L，發(fā)展到了270L、320L、400L甚至更高，轉(zhuǎn)子速度從原來的20r/min、40r/min、60r/min，到目前已發(fā)展到80r/min，甚至80r/min以上，同時有的密煉機由直流電機驅(qū)動，可任意調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速與速比。

（2）系列化、聯(lián)動化和自動化

（3）完善、提高和創(chuàng)新

匹配了取料比較準(zhǔn)確、工作比較可靠的上輔機；下輔機由螺桿連續(xù)補充混煉壓片設(shè)備取代了開煉機，并由雙螺桿的下輔機逐步取代單螺桿的下輔機；各種構(gòu)型的轉(zhuǎn)子及其相對應(yīng)的密煉機不斷涌現(xiàn)，如銷釘轉(zhuǎn)子密煉機、同步轉(zhuǎn)子密煉機以及可調(diào)距轉(zhuǎn)子密煉機等等；由液壓驅(qū)動上頂栓取代了風(fēng)壓驅(qū)動上頂栓；由計算機的全自動監(jiān)控操作取代了手動和半自動操作。

2 GK400型密煉機液壓系統(tǒng)分析

2.1 GK400型密煉機液壓系統(tǒng)工作原理分析

上頂栓部分：主要用來做壓砣的升降控制和煉膠時壓膠力的平穩(wěn)性控制。

油源部分：主要用來給系統(tǒng)供壓力油。

加料門部分：控制加料口開關(guān)，給密煉腔加如膠料。

卸料門部分：控制卸料口的開關(guān)，以達(dá)到卸料的目的。

鎖緊塊部分：控制鎖緊快的伸出和縮回，以達(dá)到鎖緊和松開卸料門的目的。

2.2 原液壓系統(tǒng)在實際使用中存在問題

蓄能器容量和壓力等級不匹配，工作極不穩(wěn)定，膠囊易損壞，不能穩(wěn)定保持系統(tǒng)壓力，造成磁組電接點壓力表及先導(dǎo)溢流閥長時間處于工作狀態(tài)，縮短其壽命。同時也使油泵長期處于負(fù)荷工作狀態(tài)。油溫高、不易冷卻，造成各密封件老化速度加快，且使油液變質(zhì)快，更換頻繁。

本文通過對液壓系統(tǒng)的參數(shù)計算，對蓄能器重新選型，以解決該問題。

3 GK400型密煉機液壓系統(tǒng)設(shè)計改進

3.1 給定條件

工作溫度：5°C-～60°C；系統(tǒng)壓力18MPa；壓砣重1.8t；頂栓行程1.5m～1.6m；上頂栓運動時間7～8秒；卸料門的質(zhì)量m（880kg）；卸料門重心當(dāng)轉(zhuǎn)動軸軸線的距離L（關(guān)門時，回轉(zhuǎn)體質(zhì)心距回轉(zhuǎn)中心380mm）；卸料門轉(zhuǎn)動角度（165度）；鎖緊機構(gòu)斜面正壓力約為190KN；卸料門自垂直位置向左轉(zhuǎn)動？茲（65度）角。油源為系統(tǒng)提供動力，合理選擇和配置液壓能源及相關(guān)輔件是保證液壓伺服系統(tǒng)長期可靠工作的重要因素。液壓伺服系統(tǒng)對液壓能源的要求較為嚴(yán)格，通常要求選用獨立的液壓能源。有如下要求：

（1）能提供系統(tǒng)足夠的壓力、流量，以滿足負(fù)載的需要，同時又不造成能量及設(shè)備的浪費。

（2）保持恒定的油溫，以提高系統(tǒng)性能并延長元件的使用壽命。

（3）保持壓力恒定，減小壓力波動，以提高響應(yīng)能力。

（4）保證油液的清潔度，以提高伺服系統(tǒng)的工作可靠性，并防止空氣進入，以免影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性。

3.2 對液壓系統(tǒng)的設(shè)計改進

3.2.1 密煉機液壓系統(tǒng)壓力流量計算

當(dāng)泵處于大排量低壓輸出狀態(tài)，同時給蓄能器充液，當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到溢流閥的設(shè)定壓力時，溢流閥開始溢流，二位閥的右位由于節(jié)流口的存在，壓力低于左位的壓力，閥芯向右運動，左位接通，壓力油進入變量油缸的無桿腔，變量油缸處于差動連接，由于回油路上的節(jié)流口存在，當(dāng)流量較小時，部分油都經(jīng)過節(jié)流口回油箱，變量油缸進油量小，活塞運動緩慢，泵變量緩慢，當(dāng)流量增加，大量的油進入變量油缸的無桿腔，活塞快速向左運動，實現(xiàn)泵的快速變量。在變量時，泵的輸出壓力是恒定的，這樣就實現(xiàn)了恒壓變量的目的。

當(dāng)系統(tǒng)需要大流量時，電磁閥6斷電，右位工作，二位二通閥5左右兩端壓力相等，故閥的右位工作，此時，控制泵變量的變量油缸的有桿腔為高壓油，無桿腔和油箱相連，活塞向右運動，使得泵斜盤斜度減小，泵的排量增加。

當(dāng)系統(tǒng)需要小流量時，電磁閥6得電，左位工作，二位二通閥5左端和油箱相接，故閥的左位工作，此時，控制泵變量的變量油缸的有桿腔和無桿腔都為高壓油，實現(xiàn)差動連接，活塞向左運動，使得泵斜盤斜度增大，泵的排量減小。

軸向柱塞變量泵與電機之間由法蘭連接，通過聯(lián)軸器將軸向柱塞變量泵的輸入軸與電機的輸出軸相連。軸向柱塞變量泵的軸與電機軸必須平行且傳動叉應(yīng)共線。

4 結(jié)束語

由于橡膠業(yè)的迅猛發(fā)展，密煉機有很大的發(fā)展空間，并且保持著迅速發(fā)展的勢頭。我國密煉機發(fā)展相對落后，這更需要努力的研究發(fā)展和開拓創(chuàng)新。

本文主要是對GK400密煉機液壓原理進行分析，并對主泵組進行實用性的選型和設(shè)計，以實用性為標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻

[1]成大先.機械設(shè)計手冊[M].第四版第4卷.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.1.

[2]蔡春源.機電液設(shè)計手冊，第一版中卷[M].北京：機械工業(yè)出版社，-沈陽：東北大學(xué)出版社，1997.1.

[3]章宏甲.黃誼.液壓傳動[M].機械工業(yè)出版社，2000.9.

[4]黃志堅，袁周.液壓設(shè)備故障診斷與監(jiān)測實用技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.7.

[5]唐國俊，李健鑌.橡膠機械設(shè)計[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1995.5.endprint

摘 要：文章以GK400密煉機為研究對象，對密煉機的液壓系統(tǒng)進行具體分析，設(shè)計分析完成的液壓系統(tǒng)具有以下特點：先進液壓系統(tǒng)、方便維護、備件易于采購、利于生產(chǎn)，努力使文章對密煉機的液壓系統(tǒng)選型和生產(chǎn)有所幫助。希望通過對本課題的設(shè)計和研究，為以后在社會生產(chǎn)實踐中打下堅實的理論和實踐基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：密煉機；液壓系統(tǒng)；主泵組

1 引言

密煉機是在開煉機的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種高強度間隙性的混煉設(shè)備，主要用于塑料的混煉及其它物料的混合等。密煉機的技術(shù)進步主要表現(xiàn)在下述三個方面：

（1）向大功率、大容量和高轉(zhuǎn)速發(fā)展

功率從幾十千瓦到1000KW、2000KW甚至更高，同時也從一個電機驅(qū)動發(fā)展到兩個電機驅(qū)動。容量從幾L、幾十L，發(fā)展到了270L、320L、400L甚至更高，轉(zhuǎn)子速度從原來的20r/min、40r/min、60r/min，到目前已發(fā)展到80r/min，甚至80r/min以上，同時有的密煉機由直流電機驅(qū)動，可任意調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速與速比。

（2）系列化、聯(lián)動化和自動化

（3）完善、提高和創(chuàng)新

匹配了取料比較準(zhǔn)確、工作比較可靠的上輔機；下輔機由螺桿連續(xù)補充混煉壓片設(shè)備取代了開煉機，并由雙螺桿的下輔機逐步取代單螺桿的下輔機；各種構(gòu)型的轉(zhuǎn)子及其相對應(yīng)的密煉機不斷涌現(xiàn)，如銷釘轉(zhuǎn)子密煉機、同步轉(zhuǎn)子密煉機以及可調(diào)距轉(zhuǎn)子密煉機等等；由液壓驅(qū)動上頂栓取代了風(fēng)壓驅(qū)動上頂栓；由計算機的全自動監(jiān)控操作取代了手動和半自動操作。

2 GK400型密煉機液壓系統(tǒng)分析

2.1 GK400型密煉機液壓系統(tǒng)工作原理分析

上頂栓部分：主要用來做壓砣的升降控制和煉膠時壓膠力的平穩(wěn)性控制。

油源部分：主要用來給系統(tǒng)供壓力油。

加料門部分：控制加料口開關(guān)，給密煉腔加如膠料。

卸料門部分：控制卸料口的開關(guān)，以達(dá)到卸料的目的。

鎖緊塊部分：控制鎖緊快的伸出和縮回，以達(dá)到鎖緊和松開卸料門的目的。

2.2 原液壓系統(tǒng)在實際使用中存在問題

蓄能器容量和壓力等級不匹配，工作極不穩(wěn)定，膠囊易損壞，不能穩(wěn)定保持系統(tǒng)壓力，造成磁組電接點壓力表及先導(dǎo)溢流閥長時間處于工作狀態(tài)，縮短其壽命。同時也使油泵長期處于負(fù)荷工作狀態(tài)。油溫高、不易冷卻，造成各密封件老化速度加快，且使油液變質(zhì)快，更換頻繁。

本文通過對液壓系統(tǒng)的參數(shù)計算，對蓄能器重新選型，以解決該問題。

3 GK400型密煉機液壓系統(tǒng)設(shè)計改進

3.1 給定條件

工作溫度：5°C-～60°C；系統(tǒng)壓力18MPa；壓砣重1.8t；頂栓行程1.5m～1.6m；上頂栓運動時間7～8秒；卸料門的質(zhì)量m（880kg）；卸料門重心當(dāng)轉(zhuǎn)動軸軸線的距離L（關(guān)門時，回轉(zhuǎn)體質(zhì)心距回轉(zhuǎn)中心380mm）；卸料門轉(zhuǎn)動角度（165度）；鎖緊機構(gòu)斜面正壓力約為190KN；卸料門自垂直位置向左轉(zhuǎn)動？茲（65度）角。油源為系統(tǒng)提供動力，合理選擇和配置液壓能源及相關(guān)輔件是保證液壓伺服系統(tǒng)長期可靠工作的重要因素。液壓伺服系統(tǒng)對液壓能源的要求較為嚴(yán)格，通常要求選用獨立的液壓能源。有如下要求：

（1）能提供系統(tǒng)足夠的壓力、流量，以滿足負(fù)載的需要，同時又不造成能量及設(shè)備的浪費。

（2）保持恒定的油溫，以提高系統(tǒng)性能并延長元件的使用壽命。

（3）保持壓力恒定，減小壓力波動，以提高響應(yīng)能力。

（4）保證油液的清潔度，以提高伺服系統(tǒng)的工作可靠性，并防止空氣進入，以免影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性。

3.2 對液壓系統(tǒng)的設(shè)計改進

3.2.1 密煉機液壓系統(tǒng)壓力流量計算

當(dāng)泵處于大排量低壓輸出狀態(tài)，同時給蓄能器充液，當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到溢流閥的設(shè)定壓力時，溢流閥開始溢流，二位閥的右位由于節(jié)流口的存在，壓力低于左位的壓力，閥芯向右運動，左位接通，壓力油進入變量油缸的無桿腔，變量油缸處于差動連接，由于回油路上的節(jié)流口存在，當(dāng)流量較小時，部分油都經(jīng)過節(jié)流口回油箱，變量油缸進油量小，活塞運動緩慢，泵變量緩慢，當(dāng)流量增加，大量的油進入變量油缸的無桿腔，活塞快速向左運動，實現(xiàn)泵的快速變量。在變量時，泵的輸出壓力是恒定的，這樣就實現(xiàn)了恒壓變量的目的。

當(dāng)系統(tǒng)需要大流量時，電磁閥6斷電，右位工作，二位二通閥5左右兩端壓力相等，故閥的右位工作，此時，控制泵變量的變量油缸的有桿腔為高壓油，無桿腔和油箱相連，活塞向右運動，使得泵斜盤斜度減小，泵的排量增加。

當(dāng)系統(tǒng)需要小流量時，電磁閥6得電，左位工作，二位二通閥5左端和油箱相接，故閥的左位工作，此時，控制泵變量的變量油缸的有桿腔和無桿腔都為高壓油，實現(xiàn)差動連接，活塞向左運動，使得泵斜盤斜度增大，泵的排量減小。

軸向柱塞變量泵與電機之間由法蘭連接，通過聯(lián)軸器將軸向柱塞變量泵的輸入軸與電機的輸出軸相連。軸向柱塞變量泵的軸與電機軸必須平行且傳動叉應(yīng)共線。

4 結(jié)束語

由于橡膠業(yè)的迅猛發(fā)展，密煉機有很大的發(fā)展空間，并且保持著迅速發(fā)展的勢頭。我國密煉機發(fā)展相對落后，這更需要努力的研究發(fā)展和開拓創(chuàng)新。

本文主要是對GK400密煉機液壓原理進行分析，并對主泵組進行實用性的選型和設(shè)計，以實用性為標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻

[1]成大先.機械設(shè)計手冊[M].第四版第4卷.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.1.

[2]蔡春源.機電液設(shè)計手冊，第一版中卷[M].北京：機械工業(yè)出版社，-沈陽：東北大學(xué)出版社，1997.1.

[3]章宏甲.黃誼.液壓傳動[M].機械工業(yè)出版社，2000.9.

[4]黃志堅，袁周.液壓設(shè)備故障診斷與監(jiān)測實用技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.7.

[5]唐國俊，李健鑌.橡膠機械設(shè)計[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1995.5.endprint