蓄能器在快鍛液壓機上的應(yīng)用

蓄能器在快鍛液壓機上的應(yīng)用

隨著現(xiàn)代工業(yè)化的快速發(fā)展，對自由材料薄膜的制造速度和精度的要求越來越高。然而傳統(tǒng)的液壓機在快鍛過程中,有74.4%的能量均在液壓系統(tǒng)各個閥的節(jié)流上被消耗掉。由此,人們研究出一種采用蓄能器節(jié)能的新型快鍛回路,從而在滿足系統(tǒng)動靜態(tài)特性的同時,還能最大程度地減少系統(tǒng)的能量損耗。1蓄能器的功能作用1)蓄能器的基本概念。蓄能器是一種應(yīng)用在液壓氣動系統(tǒng)中儲蓄能量的裝置,其能夠在合適的情況下將系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)化為位能或者壓縮能,并在系統(tǒng)需要時再將壓縮能重新供給系統(tǒng)。依據(jù)加載方式的不同,可以蓄能器分成氣體式蓄能器、彈簧式蓄能器以及重錘式蓄能器三種;2)蓄能器的功能作用。蓄能器主要用來補充吸收液壓沖擊、消除脈動、回收能量及儲存能量等。通常情況下,蓄能器一方面可以作為補充液壓泵流量不足的工具,即液壓系統(tǒng)低速運動時,液壓泵會將載荷所需的多余流量儲蓄在蓄能器中,并當載荷所需流量增加時,再將蓄能器中儲蓄的液體釋放出來,從而達到補充液壓泵流量不足的作用;3)16MN快鍛液壓機的簡單介紹?？戾懸簤簷C組包括鍛造液壓機、操作機以及移動站庫等幾部分,由上橫梁、工作臺、主缸、滑塊、導柱等構(gòu)件連接組成,通常采用計算機進行控制,主要實現(xiàn)包括對鍛件的快速下壓和活塞桿的回程等功能。2土液比例插裝閥的工作原理1)在液壓機快鍛回路中應(yīng)用蓄能器的工作原理?？戾懟芈肥峭瓿尚谐淘?0mm內(nèi)、保證鍛件變形量不超過5mm的快下、壓下和返程的工藝過程。在液壓機快鍛回路中應(yīng)用蓄能器的簡化原理如圖1所示,其工作原理是,首先,在快下的過程中,始終使得SV2(電液比例插裝閥)以及SV4(電液比例插裝閥)保持關(guān)閉,從而令回程缸成為一個密封并且保壓的容腔;其次,在壓下的過程中,將SV1(電液比例插裝閥)啟動,讓高壓油進入主缸之中,使活動橫梁持續(xù)不斷下降,從而保證回程缸油液能夠流入蓄能器中并進行能量的儲存,在此過程中,支撐閥PV的作用是對整個系統(tǒng)進行安全保護;最后,在返程的過程中,將SV1(電液比例插裝閥)閉合,同時啟動SV3(電液比例插裝閥),對主缸進行卸壓操作,并釋放出蓄能器中存儲的能量,以便保證主缸中的高壓油能夠向回程缸中流通,然后迅速將活動橫梁上移,使之停在給定的工作原點,進入下一循環(huán)2)在液壓機快鍛回路中應(yīng)用蓄能器的主要優(yōu)勢。比之傳統(tǒng)的液壓機溢流差動快鍛回路,在液壓機快鍛回路中應(yīng)用蓄能器,可以保證在液壓機的快鍛壓下過程中,不會發(fā)生溢流產(chǎn)熱的現(xiàn)象,并使得蓄能器提供的回程缸背壓的變化在預定的范圍之內(nèi);同時,在快鍛的回程過程中,動力來源是蓄能器存儲的能量,而蓄能器快鍛回路泵則不需參加工作,并且應(yīng)用在此快鍛回路過程中的液壓閥數(shù)量也比較少,從而在很大程度上降低了節(jié)流的損失。3蓄能器工作特性為了防止氮氣進入管道、減小蓄能器的容積和振動的產(chǎn)生,一般在液壓快鍛回路中采用活塞式蓄能器。1)確定蓄能器的壓力。一般利用回程缸的提升力來計算蓄能器的壓力。假設(shè)在a狀態(tài)時,液壓系統(tǒng)的壓力是Pa、體積為Va,在液壓機快鍛過程中,蓄能器的工作頻率為1.3Hz,當蓄能器的充氣和放氣時間在1min以內(nèi)時,可以將系統(tǒng)當做是絕熱狀態(tài),這時氣體的常數(shù)k為1.4。此時的蓄能器相當于氣體彈簧—阻尼模型【4】,其受力狀態(tài)方程為:式中:psn代表蓄能器入口的壓力;ma代表折算到蓄能器蓄能腔的液體的當量質(zhì)量;Ba代表油液黏性阻尼系數(shù);Ca代表氣體阻尼系數(shù);ka代表氣體剛度系數(shù);A代表蓄能器的橫截面面積;2)主缸進液與卸壓時電液比例插裝閥的流量計算。電液比例插裝閥SV1、SV3在主缸進液和卸壓過程的流量計算方程分別用qv1和qvt表示,其流量計算方程如下:式中:Cd代表電液比例插裝閥流量系數(shù);A′代表電液比例插裝閥節(jié)流口面積;PS代表油源壓力;P1代表主缸工作壓力;P0代表回油壓力;ρ代表油液密度;3)快鍛系統(tǒng)的流量計算。在主缸及回程缸作用下液壓機的活動橫梁動力學方程為:式中:P2—代表回程缸的壓力;FL—任意外負載力;Ff—摩擦力;A1—主工作缸面積;A2—回程缸面積;m—液壓機移動部分質(zhì)量;y—活動橫梁位移。主缸的流量為qv1,可以表示為:式中:V1表示主缸側(cè)當量體積;K表示油液體積彈性模量?；爻谈椎牧髁繛閝v2,可以表示為:式中:V2表示回程缸側(cè)當量體積。由上述(1)—(6)公式可知,若將管道特性的影響忽略不計,則可以得出如下結(jié)論:蓄能器入口壓力psn的變化等于回程缸的壓力P1的變化;蓄能器內(nèi)流量A1y的變化與回程缸流量qv2的變化相同結(jié)束語:作為一種在液壓氣動系統(tǒng)中儲蓄能量的裝置,蓄能器在合適情景下將系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化為位能或者壓縮能,并在系統(tǒng)需要時再將壓縮能重新供給系統(tǒng),因此對液壓系統(tǒng)具有極其重要的作用。而在