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

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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，并对降低产品成本有所帮助。

Ⅱ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（pomax～pomin）取名义工作油压的±

5％，即16MPa～14.4MPa。

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大的原则，从而降低产品成本。

Ⅲ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×

10－6 

（m3）

式中：

A—接力器工作容量（N·

m）；

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3～4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）1/1.3－1｝

pomin—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=Vair＋Vu

=Vu/｛（pomin/pR）1/1.3－1｝＋Vu

=Vu[1/{（pomin/pR）1/1.3－1}＋1]

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

=4.44A[1/｛（pomin/pR）1/1.3－1｝+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）1/1.3－1｝+1]（A/Kpomin）

=kA/pomin

k=4.44[1/[｛（1/K）1/1.3－1｝+1]（1/K）。

从上述表达式可得出的系数k与系数K的函数关系图，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0.7～0.5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

Ⅳ计算示例

下面以30000N·

m调速器为例：

正常工作油压上下限（pomax和pomin）为16Mpa和14.4MPa。

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×

10－6

=3×

10－3 

=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=2VSc＋VSo 

=9.5 

∴pR=30000/0.00285×

10—6

=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）1/1.3－1｝

=34.5 

（l） 

VRair=Vair＋Vu

=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

=1.11VRair

=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50l。

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=2VSc＋2VSo 

=13.3 

=13.3/｛（14.4/10.5）1/1.3－1｝

=48.4 

=61.7 

=68.6 

取蓄能器容积为2×

40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能器氮气体积Vair：

Vair=0.9pR×

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=pomin×

Vair1.3/（Vair＋VSc＋VSo）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=pomin×

Vair1.3/（Vair＋VSc＋2VSo）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

=62.4 

4.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×

VT1.3/ 

（VT＋VSc）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=pR1－pR

=10.85－10.5

=0.35 

或从事故低油压pT至最低操作油压pR所能提供的可用油体积余量△V：

△V=VT×

（pT/pR）1/1.3－VT－VSc

=66.9－62.4－2.85

=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（16～14.4MPa）、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３个导叶接力器行程。