輥壓機蓄能器仿真分析與優(yōu)化

輥壓機蓄能器仿真分析與優(yōu)化

輥壓機通過按壓兩個磨輥對材料進行研磨，主要用于原料、濃縮物和礦渣的破碎。輥壓機工作時，來料粒度具有一定的波動性，根據(jù)脆性物料的研磨特性，輥縫和系統(tǒng)壓力勢必會跟隨來料波動。為了降低負載波動對設備的沖擊，減少振動，延長設備壽命，在液壓系統(tǒng)中引入蓄能器以構成液氣彈簧來緩沖負載波動。利用氣體壓縮性高的特點，在輥縫變大壓力升高時，蓄能器吸收液壓油；輥縫減小壓力降低時，蓄能器釋放液壓油；維持系統(tǒng)壓力相對穩(wěn)定，保證系統(tǒng)正常工作。某廠輥壓機設備在使用過程中，經(jīng)常出現(xiàn)異常振動甚至跳停，檢修發(fā)現(xiàn)是因蓄能器皮囊密封不嚴，以致氮氣壓力過低，進而影響了液氣彈簧的剛度，無法有效緩沖負載的沖擊。筆者據(jù)此探究液壓系統(tǒng)中蓄能器參數(shù)1帶料加載系統(tǒng)輥壓機液壓系統(tǒng)工作原理如圖1所示。液壓系統(tǒng)主要由液壓站、蓄能器閥組和液壓缸3部分組成。液壓站負責提供系統(tǒng)所需壓力油；蓄能器閥組主要包含工作蓄能器和安全蓄能器，前者用于磨輥正常研磨時緩沖負載波動，后者用于磨輥遭受沖擊載荷時的快速退讓。液壓缸作為液壓執(zhí)行元件系統(tǒng)工作時，先啟動液壓站向系統(tǒng)加壓至初始壓力，然后磨輥帶料運行。當系統(tǒng)壓力低于工作壓力下限值時，液壓站向系統(tǒng)加壓；當系統(tǒng)壓力高于工作壓力上限值時，打開相應電磁閥使系統(tǒng)卸荷降壓。通過動態(tài)調(diào)整，系統(tǒng)工作壓力處于穩(wěn)定狀態(tài)，隨后關閉液壓站，此時工作壓力和輥縫在蓄能器構成的液氣彈簧作用下維持在一定范圍，系統(tǒng)達到穩(wěn)定工作狀態(tài)。當來料混有大顆粒物料時，負載會突然變大，液壓缸需要快速退讓，壓力也會急劇上升。此時安全蓄能器能夠吸收液壓缸大幅退讓時擠出的液壓油，使得大塊物料順利通過，在保證產(chǎn)量的前提下，能有效降低設備的振動，減緩磨輥的磨損。當來料混入一些不可擠壓物如鐵塊時，由于物料無法被碾碎，輥縫會持續(xù)增大，系統(tǒng)壓力會持續(xù)升高至系統(tǒng)允許最高工作壓力。為了保護磨輥，系統(tǒng)會將壓力緊急卸荷至2MPa，即不再提供研磨壓力，待不可擠壓物通過磨輥后，再次啟動液壓站將系統(tǒng)加壓至工作壓力。蓄能器的引入對輥壓機液壓系統(tǒng)至關重要，其構成的液氣彈簧能夠緩沖負載波動，降低設備振動，保證研磨效率2液壓系統(tǒng)amesim模型的建立RP170-140輥壓機液壓系統(tǒng)AMESim仿真參數(shù)如表1所列。根據(jù)表1所列搭建液壓系統(tǒng)AMESim仿真模型，如圖2所示。仿真模型使用正弦波模擬負載力的變化2.1充氮壓力仿真針對工作蓄能器，探討其充氮壓力和容積的不同值對液壓缸位移波動幅度的影響，此工況下安全蓄能器不參與工作。(1)設定工作蓄能器容積為40L，充氮壓力分別為4、6、8MPa，仿真結果如圖3所示。(2)設定充氮壓力為6MPa，工作蓄能器容積分別為25、40、65L，仿真結果如圖4所示。由仿真結果可知：在相同的負載波動下，工作蓄能器容積一定時，充氮壓力越高，液壓缸位移波動幅度就越大，液氣彈簧剛度就越小；充氮壓力一定時，工作蓄能器容積越大，液壓缸位移波動幅度就越大，液氣彈簧剛度就越小。工作蓄能器充氮壓力值受到系統(tǒng)工作壓力2.2mpa仿真結果將工作蓄能器充氮壓力定為6MPa，容積定為40L，探討安全蓄能器充氮壓力和容積的不同值對液壓缸緊急退讓幅度的影響。為了模擬實際工況，此處使用單次沖擊載荷來觀察液壓缸位移波動幅度。(1)設定安全蓄能器容積為40L，充氮壓力分別為12、12.6、13.2MPa，仿真結果如圖5所示。(2)設定充氮壓力為12.6MPa，安全蓄能器容積分別為25、40、65L，仿真結果如圖6所示。由仿真結果可知：輥壓機磨輥遭受沖擊載荷時，安全蓄能器容積一定，充氮壓力越低，液壓缸退讓幅度越大；充氮壓力一定，安全蓄能器容積越大，液壓缸退讓幅度越大。安全蓄能器充氮壓力值應比系統(tǒng)正常工作壓力上限值高，比系統(tǒng)允許最高工作壓力值低，保證其在輥壓機正常研磨時不參與工作，不會影響工作蓄能器所構成的液氣彈簧剛度，同時在系統(tǒng)遭受沖擊載荷時能夠有效吸收液壓缸大幅退讓時擠出的液壓油。實際使用時，充氮壓力可取系統(tǒng)工作壓力上限值的1.05倍，容積可結合輥縫允許最大退讓值來選取。綜合來看，對RP170-140輥壓機液壓系統(tǒng)，安全蓄能器容積為65L，充氮壓力為12.6MPa時，液壓缸退讓距離可達20mm，能夠在不影響產(chǎn)能的前提下有效緩沖沖擊載荷。2.3工作蓄能器仿真輥壓機通過不可擠壓物時，為了保護設備，液壓系統(tǒng)會緊急卸荷至2MPa，待不可擠壓物通過后再次加壓至工作壓力，以此探討工作蓄能器充氮壓力和容積的不同值對加壓時間的影響。(1)設定工作蓄能器容積為40L，充氮壓力分別為4、6、8MPa，仿真結果如圖7所示。(2)設定充氮壓力為6MPa，工作蓄能器容積分別為25、40、65L，仿真結果如圖8所示。由仿真結果可知：減小工作蓄能器的容積和增大其充氮壓力均可減少加壓至工作壓力的時間，故在保證液氣彈簧剛度的前提下，可用較小的工作蓄能器容積搭配較高的充氮壓力來加快系統(tǒng)加壓響應。綜合來看，對RP170-140輥壓機液壓系統(tǒng)，工作蓄能器容積為40L，充氮壓力為6MPa，加壓時間約為30s時，能夠滿足實際所需。3負載波動調(diào)節(jié)器蓄能器在粉磨設備的液壓系統(tǒng)中有著廣泛的應用，例如輥壓機、高壓輥磨機、水泥立磨、礦渣立磨等，其構成的液氣彈簧主要用于緩沖負載波動。針對脆性材料的研磨特性，設置合適剛度的液氣彈簧可有效降低設備因負