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产品与设计 王超群·航空子午胎硫化机伺服液压系统中开合模控制的优化设计思路

服控制器，组成速度闭环控制模式。当压力传感器检 2 生产应用中存在的主要问题
测到系统中的压力接近设定的工作压力时，伺服控制 LLY-B1900×6500 航 空子 午线 轮胎 硫化 机采 用
器快速由流量闭环控制模式切换为压力闭环控制模式。 框架式结构，开合模伺服液压系统驱动横梁、上蒸气
伺服液压系统能够根据各个油缸的动作顺序，按设定 室、模具（合计重量约 10 t）垂直升降运动。采用低
需求输出稳定的流量和压力，硫化机整个轮胎硫化过 压、长行程的油缸控制开合模，合模到位后，利用高压、
程中各种执行元件动作没有多余的功率被损耗，在硫 短行程的加压缸提供合模力，加压硫化并保持，最大
化保压时伺服电机转速可以降低到几十转每分钟，保 油压 21.5 MPa。
证少量的供油以维持压力稳定。 2.1 开合模时横梁抖动
1.1 伺服电机 硫化机在操作合模下降过程中，横梁出现剧烈抖
硫化机液压系统采用 FHASE( 菲 仕)UIII 系列 动，带动两侧墙板晃动，安全杆上下、前后颤抖，硫
永磁交流无刷伺服电机，30.5 kW，1 490 r/min。本 化机整体框架发出 “ 咣咣 ” 的强烈振动异常声响 ；在
电机具有高刚性、高转矩 / 体积比和高功率 / 体积 开模快到顶部极限位置过程中，也会出现横梁抖动，
比、低惯量的特点，具有很好的运动平稳性。自带 但情况没有合模抖动严重。如此状态，是由于硫化机
tAMAGAWA 多摩川旋转变压器，与欧瑞（EURA） 运行一段时间之后，上蒸气室与横梁联结处因抖动造
37 kW 伺服驱动器进行配置执行。 成密封垫压合松动，出现间隙，硫化过程中造成外蒸
1.2 伺服驱动器 汽泄漏，硫化机横梁抖动问题严重影响到生产安全，
硫化机液压系统伺服驱动器采用欧瑞（EURA） 寻求解决措施势在必行。
SD10-Z 专用 37 kw 伺服控制器，容量范围广，能够 2.2 合模操作中动作干扰
实现对伺服电机、双联齿轮油泵精准控制。 合模动作开始前，活络模块处于缩回状态，即活
1.3 齿轮泵 络模油缸下腔进油并锁死 ；合模到定型位置，活络模
硫化机液压系统采用美国桑尼（SUNNY）HG 系 油缸杆伸出，且油缸上腔设置背压，活络模块处于伸
列内啮合双联齿轮泵，分别为小排量高压泵和大排量 出状态。在整个合模过程中，液压系统既要完成合模
低压泵组成，25/63 ml/r、最高压力可达 31.5 MPa。 油缸执行下降动作，又要执行活络模油缸杆的伸出动
内啮合双联齿轮泵是固定排量，具有间隙补偿， 作，此时，系统油压和流量波动，合模速度发生变化，
流量和压力脉动很低 ；在低速状况下流量和压力输出 造成横梁剧烈抖动。而且，活络模油缸杆因活络块自
仍可保持稳定 ；可组合形成双联泵，适用于伺服变频 身重量作用，会出现在开模极限顶部位置液压锁泄漏
驱动系统中对压力和流量的不同需求，以便节约能源 锁不住油缸，活塞杆发生位移偏差，检测数值偏出设
消耗。 定范围之外，也会影响合模动作完成 ；在定型位，因
1.4 动力元件 胎胚触碰挤压活络块造成活络模油缸活塞杆向上发生
硫化机液压控制系统中，根据部件动作过程中的 位移偏差，检测数值偏出设定范围之外，同样也会影
特殊要求，加压缸加压、中心机构上 / 下环动作、机 响合模动作的完成。
械手升降、活络模油缸杆伸缩等部件动作，在电磁换
向阀的使用、液压锁的设置、泄压阀的压力调节、节 3 伺服液压系统存在问题分析
流阀的安装等方面设计略有不同，都可按照使用条件 3.1 开合模液压控制系统设计原理
满足生产需求。 如图 2 所示 ：伺服驱动器根据硫化机 PLC 给定的
执行中心机构上 / 下环升降、机械手升降、活络模油 压力和流量指令，控制伺服电机 1 输出一定的力矩和
缸杆伸缩等动作使用磁致伸缩位移传感器油缸，可迅速检 转速，由双联内啮合伺服系统齿轮泵 2 供油，系统有
测并计算出油缸杆的位移，精度达 0.01 mm 并进行迅速反馈。 两个卸荷阀控制油压，先导式卸荷阀 3 设定系统油压
6 个加压缸（型号： LLY-B ∮ 250/ ∮ 180-25）无位置检测， 16 MPa，先导式溢流阀 4 设定系统高压 24 MPa。当
开合模油缸（ 型 号 ： LLY-B ∮ 140/ ∮ 90-2200， 缸 系统压力升高，卸荷阀 3 打开，系统由小流量泵供油，
径 140 mm，行程 2 200 mm）采用普通液压油缸。在 适用高压高负荷工况 ；当需要快速开合模等动作时，
开合模位置采用单侧独立直线位移传感器检测。 系统压力降低，需用大流量工况，此时两泵同时供油。

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2019 第 45 卷 ·55·