泵控系统快锻油压机快锻回程部分的工作原理.doc

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1、活塞式蓄能器在泵控系统快锻油压机中的作用和容积计算1.泵控系统快锻油压机快锻回程部分的工作原理如图一所示，快锻回程部分主要由回程缸1、活塞式蓄能器站2和回程阀块3等部分组成。快锻时，高压油从活塞式蓄能器和供油泵同时通过阀135.1进入回程缸，使压机动梁升起。加压时，回程缸内的油从原路返回蓄能器。蓄能器内的油位（或压力）下降到超过允许值时，由辅助泵通过阀130.1和130.3补油。油位（或压力）升高超过允许值时，通过阀130.2返回油箱。2.活塞式蓄能器站在快锻时的作用就单独回程部分讲，活塞式蓄能器站就相当于泵---蓄势器传动的液压机。压力机加压工作时不用，仅回程时用。50MN

2、快锻液压机有2个直径φ350mm的回程缸，机器快锻时的锻造次数达70min-1，要求回程速度210mm/s，需流量为270L/min的泵9台供油。特点是机器加压工作时，回程缸内的油回注到蓄能器，这既可减小加压时的振动，又可减小泵的供液量，节省能源，提高快速性；缺点是液压机的压力略有减小。另外由于液压机的辅助设备（如移动工作台等）的液压系统在机器工作时也不工作，为了充分发挥其作用，辅助设备的泵也向蓄能器供油，因此，活塞式蓄能器无需设置大流量补液泵。蓄能器采用活塞式，主要是为减小蓄能器的容积和防止氮气进入管道，避免产生振动。1.活塞式蓄能器站的设计1.1蓄能器压力的确定蓄能器的压

3、力可按回程缸的提升力计算。回程缸的提升力包括（以50MN压机为例）：活动横梁的重量1.5MN；3个主柱塞重量0.3MN；2个回程柱塞重量0.045MN；考虑液压机主缸在0.8Mpa的压力下回程，产生的阻力1.03MN；其他阻力（各液压缸密封处的摩擦力0.085MN+各导向处的摩擦力0.36MN+活动横梁上升时需要产生加速度的力0.775MN）。以上各力之和为4.095MN，分配到一个回程缸的力为2.05MN。则回程缸的液体压力为：P==28.8MPa最后按31.5Mpa计算活塞式蓄能器的压力。1.2活塞式蓄能器有效容积的计算活塞式蓄能器相当于水泵—蓄势器传动中的水罐。其中，装

4、有高压油和氮气。1.1.1活塞式蓄能器使用前储油量的计算活塞式蓄能器使用前的储油量和精锻时的压下量（h）和回程高度（h1）与回程缸的直径和数量以及每分钟的锻造次数有关。50MN液压机精锻时的参数：当压下量h=20mm，回程高度h1=50mm时，锻造次数30min-1：当压下量h=5mm，回程高度hi=25mm时，锻造次数70min-1。锻件在精锻时，为了不出废品或重新回炉，在补油泵突然发生故障，不能向蓄能器补油时，要求蓄能器内的储油量，还能使压机连续回程20～30次。50MN压机使用前应有储油量：Q=（1）式中：d----回程缸直径，d=35mm：n----回程缸数量，n=2

5、：n1---供液泵出故障时的回程次数。经计算：Q1=Q2=式（1）可以用来计算所有快锻液压机用活塞式蓄能器使用前的储油量，其值可以取较大值。因为是靠辅助泵补油，其数量较多，共4台辅助泵，一般不会同时发生故障。50MN液压机活塞式蓄能器的储油量可以取200dm3。1.1.2蓄能器内的气体容积为了使活塞式蓄能器的容积尽量小些，降低造价，其气体部分的容积也尽量取小些，为保证蓄能器有较小的压力波动（一般应在2%～5%左右），氮气体积的不足部分由氮气瓶的容积来补充。50MN液压机取活塞式蓄能器总有效容积为250dm3。1.活塞式蓄能器站气体部分总容积的计算蓄能器站气体部分的总容积相当于

6、泵---蓄势器传动水压机的气罐总容积，每次加压后蓄能器站的压力降低后还应能使回程缸有足够的提升力和提升速度，即允许有一定的压力降。气体在活塞式蓄能器站系统内的变化，可视为绝热过程。气体方程式为，在压力P=31.5MPa时，其绝热系数n=1.4，因此有：（2）式中：V1、V2---高压液体在蓄能器站中每次加压前后的气体容积。若以Qo和α分别代表每次加压前后活塞蓄能器内的机动容积变化和压力变化，则有：和将其代入方程式（2）中可得：（3）式中Qo和使用前储油量Q一样，也和回程缸的直径和数量及精锻时的压下量和回程高度有关。如果回程缸的数量为2，每次精锻时的最大机动容积为：（4）经深入

7、研究和计算可知，泵—蓄势器传动的本身效率可达99.9%以上，但永远达不到100%。对泵---蓄势器传动的水压机，罐内的压力降在2%～5%，其本身效率在95%～98%时是最经济适用的。活塞式蓄能器的特点因每次加压时，回程缸内的油又返回蓄能器，能量损失较小，机动容积Qo的变化也较小，因此，压力降也小，取允许值为2%～3%，传动效率为97%～98%时是最经济适用的。此时，α=0.97～0.98，将α值代入中得到其取值范围为46～69。再将Qo和α值代入式（3）中，得到蓄能器站内的气体总容积：（5）公式（1）、