活塞式蓄能器在泵控系統(tǒng)快鍛油壓機(jī)中的作用和容積計(jì)算

1、裝備EQUIPMENT文章編號(hào)：16720121(2010)01006403活塞式蓄能器在泵控系統(tǒng)快鍛油壓機(jī)中的作用和容積計(jì)算張林祿，李漪淼（沈陽(yáng)重機(jī)重礦機(jī)械設(shè)備制造有限公司，遼寧沈陽(yáng)110021）摘要：介紹了泵控系統(tǒng)快鍛油壓機(jī)在快鍛回程部分的工作原理和活塞式蓄能器在快鍛回程過程中的作推導(dǎo)出不同規(guī)格的快鍛液壓機(jī)用活塞式蓄能器的有效容積，使用前的儲(chǔ)油量和氮?dú)饪傆?。通過分析和計(jì)算，容積的計(jì)算方法。關(guān)鍵詞：機(jī)械制造；活塞式蓄能器；液壓機(jī)；參數(shù)設(shè)計(jì)中圖分類號(hào)：TG315.41活塞式蓄能器站在快鍛時(shí)就單獨(dú)回程部分講，活塞圖1泵控系統(tǒng)快鍛油壓機(jī)回程部分液壓系統(tǒng)原理圖接輔助泵131.2130.23131.1

2、130.1135.1132.1M136.1XBA135.2Y137.1137.2139127124尷600129尷740D2尷740D1尷740D2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B回程部分的工作原理2126D4（350）128接加壓回程主泵的作用向蓄能器供油，因此，活塞式蓄能器無需設(shè)置大流量補(bǔ)液泵。蓄能器采用活塞式，主要是為減小蓄能器的容積和防止氮?dú)膺M(jìn)入管道，避免產(chǎn)生振動(dòng)。33.1活塞式蓄能器站的設(shè)計(jì)蓄能器壓力的確定蓄能器的壓力可按回程缸的提升力計(jì)算?；爻谈椎奶嵘Πǎㄒ?0MN壓機(jī)為例）：活動(dòng)橫梁的重量1.5MN；3個(gè)主柱塞重量0.3MN；2個(gè)回程柱塞重量0.045MN；考慮液壓機(jī)主缸在0.8MPa的壓力下

3、回程，產(chǎn)生的阻力1.03MN；其他阻力（各液壓缸密封處的摩擦力0.085MN+各導(dǎo)向處的摩擦力0.36MN+式蓄能器站就相當(dāng)泵蓄勢(shì)器傳動(dòng)的液壓機(jī)。壓力機(jī)加壓工作時(shí)不用，僅回程時(shí)用。50MN快鍛液壓機(jī)有2個(gè)直徑尷350mm的回程缸，機(jī)器快鍛時(shí)的鍛造次數(shù)達(dá)70min-1，要求回程速度210mm/s，需流量為270L/min的泵9臺(tái)供油。特點(diǎn)是機(jī)器加壓工作時(shí)，回程缸內(nèi)的油回注到蓄能器，這既可減小加壓時(shí)的2010年第1期振動(dòng)，又可減小泵的供液量，節(jié)省能源，提高快速性；缺點(diǎn)是液壓機(jī)的壓力略有減小。另外由于液壓機(jī)的輔助設(shè)備（如移動(dòng)工作臺(tái)等）的液壓系統(tǒng)在機(jī)器工作時(shí)也不工作，為了充分發(fā)揮其作用，輔助設(shè)備的泵也

4、收稿日期：2009-10-06作者簡(jiǎn)介：張林祿（1937-），男，高工，從事鍛造工藝及設(shè)備研究64EQUIPMENT活動(dòng)橫梁上升時(shí)需要產(chǎn)生加速度的力0.775MN）。以上各力之和為4.095MN，分配到一個(gè)回程缸的力為2.05MN。則回程缸的液體壓力為：P=裝備度，即允許有一定的壓力降。氣體在活塞式蓄能器站系統(tǒng)內(nèi)的變化，可視為絕熱過程。氣體方程式為nnPmaxV1=PminV2，在壓力P=31.5MPa時(shí)，其絕熱系數(shù)n=姨=28.8MPa×3151.4，因此有：PmaxV1=PminV2（2）最后按31.5MPa計(jì)算活塞式蓄能器的壓力。3.2活塞式蓄能器有效容積的計(jì)算活塞式蓄能器使用

5、前儲(chǔ)油量的計(jì)算活塞式蓄能器使用前的儲(chǔ)油量和精鍛時(shí)的壓下量（h）和回程高度（h1）與回程缸的直徑和數(shù)量以及每分鐘的鍛造次數(shù)有關(guān)。50MN液壓機(jī)精鍛時(shí)的參數(shù)：當(dāng)壓下量h=20mm，回程高度h1=50mm時(shí)，鍛造次數(shù)30min；當(dāng)壓下量h=5mm，回程高度h1=25mm-1式中：V1、V2高壓液體在蓄能器站中每次加壓前后的氣體容積。若以Q0和分別代表每次加壓前后活塞蓄能器內(nèi)油的機(jī)動(dòng)容積變化和壓力變化，則有：V2=V1+Q0和Pmin/Pmax=將其代入方程式（2）中可得：V1=Q01/1.4（3）式中Q0和使用前儲(chǔ)油量Q一樣，也和回程缸的直徑和數(shù)量及精鍛時(shí)的壓下量和回程高度有關(guān)。如果回程缸的數(shù)量為2

6、，每次精鍛時(shí)的最大機(jī)動(dòng)容積為：Q0=d2h1（dm3）（4）時(shí)，鍛造次數(shù)70min。-1鍛件在精鍛時(shí)，為了不出廢品或重新回爐，在補(bǔ)油泵突然發(fā)生故障，不能向蓄能器補(bǔ)油時(shí)，要求蓄能器內(nèi)的儲(chǔ)油量，還能使壓機(jī)連續(xù)回程2030次。50MN壓機(jī)使用前應(yīng)有儲(chǔ)油量：Q=d（h1-h）nn1經(jīng)深入研究和計(jì)算可知：泵蓄勢(shì)器傳動(dòng)的本身效率可達(dá)99.9%以上，但永遠(yuǎn)達(dá)不到100%。對(duì)泵蓄勢(shì)器傳動(dòng)的水壓機(jī)，罐內(nèi)的壓力降在2%5%，其本身效率在95%98%時(shí)是最經(jīng)濟(jì)適用的?；钊叫钅芷鞯奶攸c(diǎn)因每次加壓時(shí)，回程缸內(nèi)的油又返回蓄能器，能量損失較小，機(jī)動(dòng)容積Q0的變化也傳動(dòng)較小，因此，壓力降也小，取允許值為2%3%，效率為97

7、%98%時(shí)是最經(jīng)濟(jì)適用的。1/1.4此時(shí)，=0.970.98，將值代入中得到（1）式中：d回程缸直徑，d=35mm；n回程缸數(shù)量，n=2；n1供液泵出故障時(shí)的回程次數(shù)。經(jīng)計(jì)算：Q1=×3.52×（0.5-0.2）×2×30=173.1（dm3）Q2=×3.52×（0.25-0.05）×2×30=115.4（dm3）蓄能器內(nèi)的氣體容積為了使活塞式蓄能器的容積盡量小些，降低造價(jià)，其氣體部分的容積也盡量取小些，為保證蓄能器有較小的壓力波動(dòng)（一般應(yīng)在2%5%左右），氮?dú)怏w積的不足部分由氮?dú)馄康娜莘e來補(bǔ)充。50MN液壓機(jī)取活

8、塞式蓄能器總有效容積為250dm3。4活塞式蓄能器站氣體部分總?cè)莘e的計(jì)算蓄能器站氣體部分的總?cè)莘e相當(dāng)泵蓄勢(shì)器傳動(dòng)水壓機(jī)的氣罐總?cè)莘e，每次加壓后蓄能器站的壓力降低后還應(yīng)能使回程缸有足夠的提升力和提升速其取值范圍為4669。再將Q0和值代入式（3）中，得蓄能器站內(nèi)的氣體總?cè)莘e：V1=72108（d2h1）本公式。對(duì)于50MN液壓機(jī)，經(jīng)計(jì)算V1=441661.5dm3。取V1=450dm3，蓄能器內(nèi)儲(chǔ)油200dm3時(shí)，工作前系統(tǒng)的總氣體容積為500dm3，快鍛開始時(shí)的第一次壓力降最大。但是用一臺(tái)270L/min的高壓泵給蓄能器補(bǔ)油，即可滿足要求，以下計(jì)算可證明這一點(diǎn)。每分鐘鍛造30次時(shí)，第一次加壓后

9、，蓄能器系統(tǒng)內(nèi)的氣體容積、壓力、壓力降分別為：500+2×3.52×0.5=509.6dm31.4P1=（500×31.5=30.67MPa2010年第1期（5）公式（1）、（4）和（5）就是計(jì)算活塞式蓄能器的基（31.5-30.67）/31.5=26%65裝備EQUIPMENT向頻率也很高，應(yīng)使用二位三通球閥。兩種情況下的計(jì)算結(jié)果相差不大，說明用一臺(tái)270L/min的輔助泵給蓄能器補(bǔ)油就可完成快鍛時(shí)的動(dòng)梁回程任務(wù)。沒有必要用3臺(tái)大流量大功率（每臺(tái)450kW）的加壓回程主泵參與快鍛時(shí)的回程。這里值得提出的是：如果不能較精確的控制快鍛時(shí)回程缸升起的壓力和流量，回程時(shí)

10、就可能產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊或振動(dòng)，即無法更好的控制回程高度。上述計(jì)算結(jié)果也說明用公式（1）、（4）和（5）計(jì)算活塞式蓄能器站的主要參數(shù)是可以滿足使用要求的。5快鍛液壓機(jī)的回程速度和調(diào)整一般快鍛壓機(jī)的回程速度在180210mm/s之間。精鍛時(shí)液壓機(jī)的回程主要是靠蓄能器和一臺(tái)輔因此，回程速度是由活塞式蓄能器的出口助泵供油。通徑和壓力決定的。其出口處的流速一般不應(yīng)超過9m/s，出口的通徑又和快鍛時(shí)的回程高度和鍛造次數(shù)相關(guān)。用補(bǔ)油泵的流量來調(diào)節(jié)回程速度既不經(jīng)濟(jì)也不壓方便。50MN液壓機(jī)蓄能器的出口通徑為DN80，力為31.5MPa已足夠，其速度的調(diào)節(jié)應(yīng)將135.1的插裝閥做成可調(diào)的。在液壓機(jī)調(diào)試時(shí)，在一定蓄

11、能器的壓力下，將回程速度調(diào)到210mm/s就固定下來。在以后的工作中，補(bǔ)油泵給蓄能器補(bǔ)油則是根據(jù)蓄能器的壓力降或油位變化，并以此來保證一定的回程速度。【參考文獻(xiàn)】1俞新陸.液壓機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007:479-480.2連續(xù)第二次加壓，每次泵給蓄能器補(bǔ)油：270/30=9dm3。蓄能器從回程缸得到返回的油：2××3.52×（0.5-0.2）=5.77dm3。4同理，第二次加壓后的氣體容積、壓力、壓力升高分別為：509.6-9-5.77=494.83dm1.430.67×（509.6=31.95MPa（31.95-30.67）/30

12、.67=4.17%每分鐘鍛造70次時(shí)，第一次加壓后，蓄能器系壓力、壓力降分別為：統(tǒng)內(nèi)的氣體容積、500+2××3.52×0.25=504.8dm31.4（31.5-31.08）/31.5=1.3%連續(xù)第二次加壓，每次泵給蓄能器補(bǔ)油：270/70=3.85dm3。蓄能器從回程缸得到返回的油：2××3.52×（0.25-0.05）=3.84dm3。連續(xù)第二次加壓后的氣體容積、壓力、壓力升高分別為：504.8-3.85-3.84=497.11dm3497.11（31.75-31.08）/31.08=2.15%由以上計(jì)算結(jié)果可見：兩種情況在連

13、續(xù)第二次加壓后，活塞蓄能器內(nèi)的壓力升高都超過了31.5MPa。再繼續(xù)加壓，必須采取措施使蓄能器內(nèi)的壓力不再升高。壓力傳感器54.9可完成這一任務(wù)。當(dāng)蓄能器內(nèi)的壓力達(dá)到31.5MPa（具體數(shù)值調(diào)試時(shí)確定）時(shí)，54.9發(fā)出指令，使132.2閥得電，蓄能器通反之，當(dāng)蓄能器內(nèi)的壓力下過130.2閥向油箱排油。降到31.5MPa以下時(shí)，54.9也發(fā)出指令，使132.1閥得電，132.2閥失電，輔助泵將給蓄能器補(bǔ)油。因?yàn)榭霻heRoleofPistonAccumulatorinHydraulicPressMachineandCalculationoftheVolume2010年第1期ZHANGLinlu,LIYimiao（ShenyangHeavyMachinery&MiningEquipmentMachiningCo.，Ltd.,Shenyang110021，LiaoningChina）Abstract:Theworkingprincipleofhydraulicpressmachineandthefunctionofpistonaccumulatorinthereturntriphavebeenintroducedinthetext.Byanalysisandcalculation，theeffectivecapacit