液壓增壓器的設(shè)計(jì)

1、液壓壓磚機(jī)增壓器的設(shè)計(jì)液壓壓磚機(jī)增壓器的設(shè)計(jì)粉料在模具中受壓縮，壓力與行程的變化關(guān)系可以簡(jiǎn)單地在萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)上獲得。圖1就是兩者之變化關(guān)系。該曲線的具體形狀可因粉料性質(zhì)和坯體厚度不同而異，但其趨勢(shì)基本上是一致的。很明顯，曲線存在三個(gè)階段。第一階段為第一次加壓（輕壓）。實(shí)際上這一階段壓機(jī)消耗的能量，包括利用活動(dòng)橫梁減速后所余功能（亦慣性壓制），以及其后主油泵輸出的低壓液壓能兩部分（SACMI壓機(jī)此時(shí)通過(guò)增速器輸出低壓油并進(jìn)入壓制油缸）。這一階段直到排氣前一瞬間結(jié)束。這時(shí)粉料的壓縮量已過(guò)大半。壓縮行程以S1表示。第二階段是從排氣結(jié)束后的第二次加壓開始的，壓制油缸的壓力由主油泵及蓄能器的壓力P0獲

2、得。粉料在較高的壓力繼續(xù)受壓，但壓縮量明顯減小，壓縮行程以S2表示。第1頁(yè)第三階段為增壓階段。當(dāng)上一階段結(jié)束后，啟動(dòng)增壓器，使整個(gè)壓制缸處于高壓狀態(tài)，以便磚坯獲得最佳致密度。其壓縮行程S2是非常小的。實(shí)際上二、三階段是連續(xù)進(jìn)行的。習(xí)慣上統(tǒng)稱為第二次加壓（重壓）。某些粉料由于成型性能要求，還可能再經(jīng)排氣，以及重復(fù)上述重壓過(guò)程。由此可見，增壓器所完成的任務(wù)只限于第三階段。2 增壓器液壓參數(shù)的確定增壓器液壓參數(shù)主要有：增壓比；增壓缸徑及行程（圖2）。2.1 增壓比一般認(rèn)為增壓比就是壓制油缸最終要求的壓力P與主泵調(diào)定壓力P0之比，即i0=P/P0。但考慮到P0值有所波動(dòng)，譬如一般的液壓回路都設(shè)有蓄能器

3、，以便向執(zhí)行機(jī)構(gòu)快速供液（增壓時(shí)就是向增壓器的大端直徑腔供液，但因增壓時(shí)間極短，主油泵不可能及時(shí)大量供液，所以蓄能器液面迅速下降，壓力也降低。因此設(shè)計(jì)時(shí)需要適當(dāng)增大I0值，即實(shí)際增壓比I=Ki0。一般取K=1.11.2左右。實(shí)際是人為地增大增壓器的大端面積K倍。這樣是否會(huì)在使用時(shí)使壓制缸的最終壓力超過(guò)P值呢？回答是否定的。因?yàn)榭紤]到液壓油的壓縮性，壓制缸的壓力上升與時(shí)間有關(guān)。不論用壓力控制或時(shí)間控制都可以將此壓力值控制在調(diào)定范圍以內(nèi)，除非控制元件失靈。但也不要把I值提得過(guò)高。因?yàn)樘岣逫值意味著經(jīng)過(guò)增壓器進(jìn)入壓制油缸的高壓油流量進(jìn)一步降低，從而使增壓時(shí)間延長(zhǎng)；考慮到系統(tǒng)起碼在下述接觸面上存在泄漏

4、：充液閥RP1、高壓隔載閥RP2、壓制活塞密封、增壓器大小直徑處密封。每一接觸面泄漏流量與壓力成正比，而泄漏量（液體的體積）又是泄漏流量對(duì)時(shí)間的積分。所以延長(zhǎng)增壓時(shí)間，必須會(huì)增加總的泄漏量，從而增大能量的消耗和系統(tǒng)發(fā)熱。故不建議K值過(guò)大。2.2 增壓缸直徑及行程在不考慮泄漏的條件下，增壓器輸出的高壓油的體積V應(yīng)滿足兩個(gè)要求：（1）使壓制活塞下降S3，完成粉料的最終壓制。此部分高壓油體積V1=A1S3(A1為壓制油缸面積)。S3值非常小，設(shè)計(jì)時(shí)可取1mm左右；（2）考慮液壓油的壓縮性，若使壓制缸上腔壓力由P0增到P，必須輸進(jìn)V2體積的高壓液體。根據(jù)水力學(xué)原理有： V2=*V0*P第2頁(yè)=6*10

5、-10*(1/Pa)式中為液壓油的壓縮系數(shù)；P為液體的壓力增值，在這里PP-P0；V0為壓制缸上腔在壓制完畢后的體積，因此V=V0+V2=A1*S3+*V0*P由此增壓器輸出端的參數(shù)可寫為：/4*(D2)2*L=V式中 D2為圖2中小端直徑； L為增壓器行程。由上述可見，若增大D2可減小L。反之亦然。但從總體設(shè)計(jì)考慮，適當(dāng)增大D2似更有利，其理由是：（1）增大D2可降低增壓器的運(yùn)動(dòng)速度，從而減輕增壓器密封元件的磨損；（2）方便增壓缸的鏜孔及磨削加工。盡管如此，但也不要過(guò)分提高D2值，否則整個(gè)增壓機(jī)構(gòu)顯得過(guò)于臃腫。合理地決定D2后，即可根據(jù)I值決定D3。當(dāng)然D2、D3還要滿足密封元件的尺寸要求。

6、實(shí)際上系統(tǒng)存地泄漏，故設(shè)計(jì)時(shí)往往將V值增大，或按理論計(jì)算后放大L值。2.3 設(shè)計(jì)增壓器時(shí)應(yīng)注意的事宜（1）建議采用霞板式密封元件并加導(dǎo)向件，而不采用Yx等類傳統(tǒng)的密封件。雖然增壓器的進(jìn)油腔承受的壓力較低（譬如一般地15MPa以下）。但考慮到壓磚機(jī)的工作頻率極高，增壓活塞的運(yùn)動(dòng)速度極快，傳統(tǒng)密封元件因其耐久性差，恐難以勝任。（2）增壓活塞的重量較大，若采用臥式結(jié)構(gòu)，則有可能由于自重而產(chǎn)生單邊磨損。且上部間隙增大，而使密封件過(guò)早損壞。故建議采用立式裝置。（3）圖3為采用環(huán)形面積作輸出端的原理。在某些情況下，此種結(jié)構(gòu)更有可取之處。這時(shí)小直徑端外露，便于觀察增壓器的工作情況和易于安裝行程開關(guān)等電器裝置

7、，以保證增壓前增壓活塞處于最低位置。3 實(shí)例現(xiàn)在Nassetti-Vis 1200壓機(jī)的增壓器為例，說(shuō)明各液壓參數(shù)的計(jì)算及選取。（1）該機(jī)的壓制油缸直徑D1=0.65m，面積A1=/4*(D1)2 =0.3316m2。壓制行程結(jié)束時(shí)，油缸底到壓制活塞頂部的距離為0.16m，故V0=0.3316×0.16=0.053m3（2）油泵的調(diào)定壓力P0=15MPa, 壓制缸的最終壓力P1=36.2MPa，i0=36.2/15=2.41（3）該增壓器采用圖2的結(jié)構(gòu)，小端直徑D2=0.09m，大端直徑D3=0.16mI=(0.16/0.09)2=3.16，即K=3.16/2.41=1.3（4）V1=A1S3, 取S3=0.001m , 則 V1 = 3.316×10-4m3V2 =*V0*P = 6*10-10*(1/Pa)*0.053m3*(36.2-15)*106Pa = 6.74*10-4m3V = V1+V2 = 10.06×10-4mA=/4*(D2)