蓄能器在快锻液压机上的应用

蓄能器在快锻液压机上的应用

随着现代工业化的快速发展，对自由材料薄膜的制造速度和精度的要求越来越高。然而传统的液压机在快锻过程中,有74.4%的能量均在液压系统各个阀的节流上被消耗掉。由此,人们研究出一种采用蓄能器节能的新型快锻回路,从而在满足系统动静态特性的同时,还能最大程度地减少系统的能量损耗。1蓄能器的功能作用1)蓄能器的基本概念。蓄能器是一种应用在液压气动系统中储蓄能量的装置,其能够在合适的情况下将系统中的能量转化为位能或者压缩能,并在系统需要时再将压缩能重新供给系统。依据加载方式的不同,可以蓄能器分成气体式蓄能器、弹簧式蓄能器以及重锤式蓄能器三种;2)蓄能器的功能作用。蓄能器主要用来补充吸收液压冲击、消除脉动、回收能量及储存能量等。通常情况下,蓄能器一方面可以作为补充液压泵流量不足的工具,即液压系统低速运动时,液压泵会将载荷所需的多余流量储蓄在蓄能器中,并当载荷所需流量增加时,再将蓄能器中储蓄的液体释放出来,从而达到补充液压泵流量不足的作用;3)16MN快锻液压机的简单介绍。快锻液压机组包括锻造液压机、操作机以及移动站库等几部分,由上横梁、工作台、主缸、滑块、导柱等构件连接组成,通常采用计算机进行控制,主要实现包括对锻件的快速下压和活塞杆的回程等功能。2土液比例插装阀的工作原理1)在液压机快锻回路中应用蓄能器的工作原理。快锻回路是完成行程在30mm内、保证锻件变形量不超过5mm的快下、压下和返程的工艺过程。在液压机快锻回路中应用蓄能器的简化原理如图1所示,其工作原理是,首先,在快下的过程中,始终使得SV2(电液比例插装阀)以及SV4(电液比例插装阀)保持关闭,从而令回程缸成为一个密封并且保压的容腔;其次,在压下的过程中,将SV1(电液比例插装阀)启动,让高压油进入主缸之中,使活动横梁持续不断下降,从而保证回程缸油液能够流入蓄能器中并进行能量的储存,在此过程中,支撑阀PV的作用是对整个系统进行安全保护;最后,在返程的过程中,将SV1(电液比例插装阀)闭合,同时启动SV3(电液比例插装阀),对主缸进行卸压操作,并释放出蓄能器中存储的能量,以便保证主缸中的高压油能够向回程缸中流通,然后迅速将活动横梁上移,使之停在给定的工作原点,进入下一循环2)在液压机快锻回路中应用蓄能器的主要优势。比之传统的液压机溢流差动快锻回路,在液压机快锻回路中应用蓄能器,可以保证在液压机的快锻压下过程中,不会发生溢流产热的现象,并使得蓄能器提供的回程缸背压的变化在预定的范围之内;同时,在快锻的回程过程中,动力来源是蓄能器存储的能量,而蓄能器快锻回路泵则不需参加工作,并且应用在此快锻回路过程中的液压阀数量也比较少,从而在很大程度上降低了节流的损失。3蓄能器工作特性为了防止氮气进入管道、减小蓄能器的容积和振动的产生,一般在液压快锻回路中采用活塞式蓄能器。1)确定蓄能器的压力。一般利用回程缸的提升力来计算蓄能器的压力。假设在a状态时,液压系统的压力是Pa、体积为Va,在液压机快锻过程中,蓄能器的工作频率为1.3Hz,当蓄能器的充气和放气时间在1min以内时,可以将系统当做是绝热状态,这时气体的常数k为1.4。此时的蓄能器相当于气体弹簧—阻尼模型【4】,其受力状态方程为:式中:psn代表蓄能器入口的压力;ma代表折算到蓄能器蓄能腔的液体的当量质量;Ba代表油液黏性阻尼系数;Ca代表气体阻尼系数;ka代表气体刚度系数;A代表蓄能器的横截面面积;2)主缸进液与卸压时电液比例插装阀的流量计算。电液比例插装阀SV1、SV3在主缸进液和卸压过程的流量计算方程分别用qv1和qvt表示,其流量计算方程如下:式中:Cd代表电液比例插装阀流量系数;A′代表电液比例插装阀节流口面积;PS代表油源压力;P1代表主缸工作压力;P0代表回油压力;ρ代表油液密度;3)快锻系统的流量计算。在主缸及回程缸作用下液压机的活动横梁动力学方程为:式中:P2—代表回程缸的压力;FL—任意外负载力;Ff—摩擦力;A1—主工作缸面积;A2—回程缸面积;m—液压机移动部分质量;y—活动横梁位移。主缸的流量为qv1,可以表示为:式中:V1表示主缸侧当量体积;K表示油液体积弹性模量。回程缸的流量为qv2,可以表示为:式中:V2表示回程缸侧当量体积。由上述(1)—(6)公式可知,若将管道特性的影响忽略不计,则可以得出如下结论:蓄能器入口压力psn的变化等于回程缸的压力P1的变化;蓄能器内流量A1y的变化与回程缸流量qv2的变化相同结束语:作为一种在液压气动系统中储蓄能量的装置,蓄能器在合适情景下将系统能量转化为位能或者压缩能,并在系统需要时再将压缩能重新供给系统,因此对液压系统具有极其重要的作用。而在