16MPa调速器的蓄能器接力器和油泵参数选择论文稿1文档格式.docx

1、我国中小型PLC电液调速器的电液随动装置除传统结构产品外，还有16MPa的高油压系统结构，广泛采用液压行业的标准产品，如电磁换向阀、液动阀和插装阀等，简化了产品结构，减小了产品尺寸，由于皮囊式蓄能器的运用，不需高压气系统，高压油与压缩空气分离还使油的使用期限延长，这种高油压系统结构技术无疑是中小型微机调速器的发展方向。然而,在行业中有的产品由于蓄能器、接力器和油泵参数设计不合理，产品的安全和工作性能不但没提高，却提高了产品成本和价格。本文曾广泛征求制造厂意见，在修改过程中还得到一些制造厂试验数据的支持，作者希望本文有助于规范行业16MPa调速器产品的蓄能器、接力器和油泵的参数，并对降低产品成本

2、有所帮助。 参数选择原则 参数选择中按下述原则进行：1.在油泵不工作的条件下, 蓄能器在正常工作油压下限pomin降到最低操作油压pR时至少能提供3个导叶接力器行程的油量。在上述要求的基础上,应适当应适当增大蓄能器容积，延长油泵打油间隔时间，以减少油泵的起停次数。2.每台油泵的每分钟输油量按油泵的市场供应情况选取,可大于GB/9652.1的规定 。3.取蓄能器的预充压力为0.9pR ，且缓慢充压；在此基础上再适当增大蓄能器容积；正常工作油压的变化范围（pomaxpomin）取名义工作油压的5，即16MPa14.4MPa。4.最低操作油压pR的选择，应遵守使所选蓄能器容积小、且接力器的容积不宜过

3、大的原则，从而降低产品成本。 最低操作油压pR的选择对所需蓄能器容积的影响已知接力器工作容量，那么接力器容积VS ： VS=A / pR 106 （m3）式中：A接力器工作容量（Nm）；pR最低操作油压 （MPa）。蓄能器在正常工作油压下限降到最低操作油压时能提供34个导叶接力器行程的油量进行蓄能器容积选择计算，先设提供的可用油体积Vu=4VS 。所需的在正常工作油压下限时蓄能器氮气体积Vair：Vair= Vu /（pomin / pR）1/1.31pomin正常工作油压下限 （MPa） 。事故低油压紧急停机后达最低操作油压时的氮气体积VRair：VRair= VairVu=Vu /（pom

4、in / pR）1/1.31Vu=Vu1/（pomin / pR）1/1.311设蓄能器预充压力为0.9pR，此时蓄能器氮气体积即所需蓄能器容积Vo：Vo = VRair /0.9=4.44A1 / （pomin / pR）1/1.31+1（1/pR）从上式可知，已知接力器工作容量和正常工作油压下限，所需蓄能器容积是最低操作油压的函数。设K= pR / pomin ，那么蓄能器氮气体积即所需蓄能器容积Vo：Vo=4.44 1 /（1 /K）1/1.31+1（ A/Kpomin）=kA/ pomink=4.441 / （1 /K）1/1.31+1（1/K） 。从上述表达式可得出的系数k与系数K的

5、函数关系图，如左图所示。计算及图示表明，所需蓄能器容积大小和系数k随所取最低操作油压（即系数K）降低而下降，当所选最低操作油压约低于0.5倍正常工作油压下限时，所需蓄能器容积反而增大。从左图可知，当K值在0.70.5间下降时k值变化率小得多，也就是蓄能器容积减小缓慢，而接力器的容积却增大较快。如前言所述，最低操作油压pR的选择，不仅应遵守使所选蓄能器容积小、且接力器的容积不宜过大的原则，从而降低产品成本。按上述要求选取K=0.695，即最低操作油压为10Mpa 。系数k与系数K的函数关系图 计算示例下面以30000Nm调速器为例：正常工作油压上下限（pomax和pomin）为16Mpa和14.

6、4MPa。上述分析和计算表明，蓄能器容积大小随所取最低操作油压降低而下降，当所选最低操作油压约低于0.5倍正常工作油压下限时，所需蓄能器容积反而增大。最低操作油压pR的选择，不仅应遵守使所选蓄能器容积小、且接力器的容积不宜过大的原则，从而降低产品成本。为此，按上述要求选取最低操作油压为10Mpa 。接力器关闭腔容积VSc：VSc=A / pR m）VSc=30000 / 10 106=3103=3 （l）假设：a.接力器关闭腔容积VSc为2.85（l）；b.接力器开启腔容积VSo为3.8（l）。所以，蓄能器应提供的可用油体积Vu：Vu=2VScVSo =9.5 pR=30000 / 0.002

7、85 106=10.53 （MPa）为提供的最小可用油体积Vu，所需的在正常工作油压下限时蓄能器氮气体积Vair：=9.5 / （14.4 / 10.5）1/1.31=34.5 （l）VRair = VairVu=44.0蓄能器预充压力为0.9pR时，蓄能器氮气体积即所需蓄能器容积Vo：Vo= VRair /0.9=1.11 VRair=48.9上述计算表明，如按在油泵不工作的条件下, 蓄能器在正常工作油压下限pomin降到最低操作油压pR时能提供3个导叶接力器行程的油量进行计算，得出所需蓄能器容积较小，可取50 l。下面按在油泵不工作的条件下, 蓄能器在正常工作油压下限pomin降到最低操作

8、油压pR时能提供4个导叶接力器行程的油量重新进行蓄能器容积选择计算。1. 接力器关闭腔容积VSc的选择VSc=30000 / 10 得出；pR =A /VSc 10.5（MPa）2. 蓄能器容积选择下面按在油泵不工作的条件下, 蓄能器在正常工作油压下限pomin降到最低操作油压pR时至少能提供4个导叶接力器行程的油量进行计算。Vu=2VSc2VSo=13.3=13.3/ （14.4 / 10.5）1/1.31=48.4=61.7=68.6取蓄能器容积为240升3. 事故低油压pT的计算：取蓄能器的预充压力为0.9pR ，即9.5Mpa 。蓄能器缓慢充压后，油泵打油至调速器正常工作油压下限时的蓄

9、能器氮气体积Vair：Vair=0.9 pR 80 / pomin=52.5注：用小流量油泵打油能使打油过程中氮气能进行较充分的热交换，不致打油后压力随温度下降而明显降低，且在正常工作油压的变化范围内蓄能器氮气体积变化较大，即可供油量较多，停泵间隔时间增长，因有较充分的热交换，计算才可采用等温过程方程。.在油泵不工作的条件下,从正常工作油压下限开始，接力器走两个行程后的油压pT1：pT1= pominVair1.3 /（VairVScVSo）1.3=14.4 （52.5 /59.15）1.3=12.33在油泵不工作的条件下,从正常工作油压下限开始，接力器走三个行程后的油压pT2：pT2= po

10、minVair1.3 /（VairVSc2VSo）1.3（52.5 /62.95）1.3=11.37设事故低油压pT为11.5MPa，稍大于pT2 ，适当增大事故低油压紧急停机后的余量。达到事故低油压pT整定值时的蓄能器氮气体积VT ：VT= Vair（ pomin / pT）1/1.3=62.44.事故低油压紧急停机后压力余量估算事故低油压紧急停机后的压力值为：pR1=pT VT 1.3 / （VTVSc）1.3=11.5 （62.4 /65.25）1.3=10.85事故低油压紧急停机后的压力余量p：p= pR1pR=10.8510.5=0.35或从事故低油压pT至最低操作油压pR所能提供的

11、可用油体积余量V：V=VT（pT / pR ）1/1.3VTVSc=66.962.42.85=1.65上述计算表明，接力器关闭腔容积VSc为2.85升，小于3.0升，最低操作油压pR值为10.5MPa，为确保可用油量达4个导叶接力器行程，事故低油压pT值选为11.5MPa。在实际工程设计中，因只能选用标准尺寸的液压缸，或因选用液压缸速度比稍大，接力器实际容积可能大于或小于下面建议表中计算值，为确保系列产品蓄能器在正常工作油压下限pomin降到最低操作油压pR（11.5MPa）时至少能提供3个导叶接力器行程的油量，以满足标准的要求，设计时采用相同的正常工作油压的变化范围（1614.4MPa）、事故低油压pT（11.5MPa）、最低操作油压pR（10.0MPa），蓄能器的预充压力（9.0MPa）、下面初步计算时先用油量按4个导叶接力器行程计入，确保可用油量达个导叶接力器行程。