液压高速回路中蓄能器的分析和计算

　　前言

　　年初,我司连轧分厂的穿孔机组新上了国内第一套立体式顶杆循环装置。根据穿孔机每分钟穿3根钢管及每穿1根钢管时间≤10 s的工艺,要求顶杆传动装置中的顶杆送进缸的动作速度v≥1 m/s,属液压高速回路。

　　1　系统简介

　　某设计院为我方设计的顶杆循环液压系统的主要配置有:3台液压泵(两用一备)电机转速1450 r/min。系统压力14 MPa,系统流量约210 L/min。为满足顶杆送进缸的动作速度要求,采用3个标称体积40 L的蓄能器作系统辅助动力源,蓄能器最低工作压力10MPa,充气压力9 MPa。其中顶杆送进回路的液压原理图如图1所示。

　　2　系统分析

　　2·1　系统验算

　　顶杆送进缸无杆腔面积A1=122·7 cm²,有杆腔面积A2=59·1 cm²。

　　按缸动作所需最大流量,无杆腔通压力油进行计算(以下同):则缸送进一次所需:

　　油液体积V=A₁l=22·69(l为液压缸行程);

　　进油流量Q₁=A₁v=736·2 L/min;

　　回油流量Q₂=A2Q₁/A₁=354·6 L/min;

　　动作时间为1·85 s。

　　1)蓄能器的供油体积验算

　　由蓄能器的供油体积计算公式:

　　式中　V_w———蓄能器的供油体积,L

　　V₀———蓄能器的标称体积,3×40 L

　　p₁———蓄能器的充气压力,9 MPa

　　p₂———蓄能器的最低工作压力,10 MPa

　　p₃———蓄能器的最高工作压力,14 MPa

　　n———指数,动作时间1·85 s属绝热过程,n=1·4

　　将数值代入式(1)中可得Vw=23·77 L,此值大于液压缸动作所需油液体积22·69 L。

　　2)系统的供油量验算

　　由工艺知液压缸的动作周期约T=20 s,顶杆送进缸送进和拖回顶杆的间隙时间即穿管时间约10 s,则系统液压泵在此最小的间隙时间内能向蓄能器补充油液:210×10/60=35 L,大于蓄能器的供油体积23·77L,并有余量满足系统其他执行器的动作(或同时动作)要求。

　　根据1)和2)可知,该系统能满足顶杆缸的动作速度要求。

　　2·2　问题提出及系统分析

　　实际上系统在调试和试运行过程中,顶杆送进缸动作速度达不到设计值1 m/s。

　　笔者通过查找设计方的设计资料,发现设计方在计算顶杆送进缸的最低工作压力时考虑不严谨,而可能导致蓄能器的最低工作压力值设计偏低,使蓄能器的供油体积计算值偏大。