蓄能器在钢材打捆机液压系统中的应用

　　0 引言

　　棒材液压打捆机是对钢铁企业生产的螺纹钢进行自动化包装的设备,其特点为长期连续运行,而且很多厂家缺少冷却用水,环境恶劣,这对打捆机的液压系统提出了严格的要求。如何减少液压系统的发热量和提高抗污染能力是保证打捆机液压系统长期连续稳定运行的关键。本文利用蓄能器的辅助供油和设置压力继电器实现了液压系统的高低压运行,以期达到降低液压系统发热量的目的。

　　1 液压系统的工作原理

　　根据文献[1],打捆机液压系统的原理图如图1所示,其工作过程为:电机在溢流阀卸荷的状态下启动,溢流阀升压,泵的输出流量一部分供给液压系统,另一部分给蓄能器充油,当液压系统的压力超过高压继电器的设定值时,溢流阀卸荷,这时液压系统由蓄能器代替泵进行供油,随着蓄能器油液的释放,液压系统的压力随之降低,当液压系统的压力低于低压继电器的设定值时,溢流阀升压,泵向液压系统和蓄能器供油,这时液压系统的压力升高,当液压系统的压力超过高压设定值时,重复上述过程,这样液压系统工作在规定的压力范围内,从而使液压系统完全克服了溢流损失,减少了系统的发热量。

　　打捆机的一个工作循环分为打捆和等待两个过程,在打捆时液压系统的负载流量曲线如图2所示(为了便于分析问题,将流量看成直线,这并不影响对问题的分析以及结论的正确性)。由于等待时间的不确定(有时等待时间很短,甚至没有等待时间,有时等待时间很长),因此在泵的选择上,以满足最大流量为原则,最后选择了排量为38mL/r的齿轮泵。

　　2 蓄能器的理论分析

　　由液压原理图可以知道,在系统压力达到高压设定值时,泵卸荷,所需负载流量全部由蓄能器提供,而压力降低到低压设定值时,泵向蓄能器和液压系统供油,因此,对蓄能器的流量压力进行理论分析是非常重要的。

　　(1)蓄能器的选取。蓄能器的选取按照蓄能器辅助供油的情况确定,由图2可以知道,在一个工作循环中,执行元件(液压缸等)所需油液的体积总和Vj为:

　　为了减少打捆过程中的溢流阀升压次数,取蓄能器排出的油液体积与Vj相同,这时蓄能器的结构容积为[2]:

式中: VA--蓄能器的容积,m³;

　　VW--工作中所需的油液体积(m³), VW=Vj;

　　pA--蓄能器充气压力,Pa;

　　p1、p2--分别为液压系统的最高工作压力和最低工作压力,Pa;

　　n--为指数,由气体工作条件决定,这里蓄能器用于系统供油,释放能量的速度快,可以认为气体在绝热条件下工作,取n=1.4。