7.2. Аккумуляторы

Аккумулятор запасает жидкость высокого давления во время пауз в работе пресса и в период пониженного расхода жидкости и отдает ее в моменты, когда потребление жидкости высокого давления превосходит подачу насосами. Наличие аккумуляторов позволяет выбирать мощность насосов при периодических кратковременных расходах жидкости высокого давления по средней мощности привода.

По конструктивному исполнению аккумуляторы разделяются на грузовые, поршневые, пневмогидравлические.

7.2.1. Грузовой аккумулятор

Рис. 23. Схема грузового аккумулятора

В качестве груза 2 (см. рис. 23) может использоваться чугунный лом и т. д.

, (67)

где G - вес груза;

f_пл. - площадь плунжера;

1,1 - коэффициент, учитывающий потери на трение.

Для плавной посадки грузов на опоры в момент полного слива используется дроссель, установленный на трубопроводе и соединенный рычагом с упором на грузе. Дросселированием выхода воды снижается скорость движения груза. Работа грузового аккумулятора сопровождается гидравлическими ударами за счет перехода кинетической энергии в энергию давления жидкости при резком торможении потока. К недостаткам также относится их громоздкость, необходимость создания мощного фундамента. Достоинством грузового аккумулятора является сохранение давления постоянным независимо от разрядки аккумулятора.

7.2.2. Поршневой воздушно-гидравлический аккумулятор

Рис. 24. Схема поршневого аккумулятора:

1 – поршень; 2 – пневмоцилиндр; 3 – гидроци -

линдр; 4 – ресивер; 5 – компрессор

Воздух подводится пневмосети или компрессора и его давление обычно 0,6 - 0,7 МПа. Давление, поддерживаемое аккумулятором:

. (68)

По мере расхода жидкости и перемещения поршня давление воздуха будет меняться. С тем чтобы уменьшить перепад давления устанавливают ресивер. Его объем подбирают исходя из того, чтобы перепад давлений не превышал 10-20 %.

Отношение площадей F₁, F₂, - коэффициент мультипликации.

Допустимый перепад давления воздуха .

При расширении воздуха в аккумуляторе занимаемый им объем возрастает на величину:

, (69)

, (70)

Изменение давления воздуха в аккумуляторе при изменении его объема выражается политропой , т. е. .

Состояние воздуха при расширении в аккумуляторе будет:

, (71)

где Р_max - давление воздуха, когда поршень вверху;

Р_min - давление воздуха, когда поршень внизу;

n = 1,4 показатель политропы;

V_в - объем ресивера;

V_р - рабочий объем,

, (72)

тогда

, (73)

. (74)

при n  1 (изотермический процесс), m = 0,1, V_B = 100V_P.

Достоинство поршневых аккумуляторов - создание больших давлений рабочей жидкости (до 60 - 100 МПа). Недостатком является сложность конструкции, большие габаритные размеры.

7.2.3. Пневмогидравлические аккумуляторы

Рис. 25. Схема пневмогидравлического аккумулятора

Пневмогидравлический аккумулятор состоит из баллона для жидкости и батареи воздушных баллонов. Соотношение по объему которых 1:10. Если в качестве рабочей жидкости применяется водная эмульсия, то сжатый воздух непосредственно контактирует с жидкостью. Если в качестве рабочей жидкости применяется минеральное масло, то необходимо для их разделения применять эластичную диафрагму, так как масло может в значительных количествах растворять воздух, окисляться, образовывать взрывчатые смеси.

Объем жидкости в аккумуляторе складывается из рабочего объема, нижнего и верхнего резервного объема. Нижний аварийный объем необходим для того, чтобы не произошло полного опорожнения водяного баллона и прорыва воздуха высокого давления в систему пресса, в том случае, если по каким либо причинам не сработает автоматика и не закроется клапан минимального уровня.

Рис. 26. Схема расположения объемов в аккумуляторе

Аварийный объем должен быть таким, чтобы во время полного опорожнения аккумулятора от момента включения нижнего аварийного сигнала (сирена высокого тока) было достаточно времени для ручного включения оператором клапана нижнего уровня.

Из аналогичных соображений устанавливается верхний резервный объем. Когда жидкость достигает верхнего рабочего уровня, насос отключается, в противном случае работает сирена низкого тока, и оператор вручную переключает насос на холостую работу.

Нижний аварийный объем:

, (75)

где V = 250 см/сек допустимая максимальная скорость опуска -

ния уровня;

F - площадь сечения гидроаккумулятора;

t_M - время закрытия клапана минимального уровня 3 - 5 сек

Верхний резервный объем:

, (76)

где V_n - скорость подъема жидкости;

Q - производительность насоса;

t_x = 3  5 сек - время открытия клапана холостого хода

насоса.

Рабочий объем аккумулятора для пресса с насосно-аккумуляторным приводом будет:

, (77)

где - максимальный рабочий ход;

- площадь рабочих цилиндров;

- обратный ход;

- площадь возвратных цилиндров;

0,7 - объемный к.п.д.

Для пресса с промежуточным мультипликатором:

, (78)

где - ход поршня мультипликатора;

- площадь поршня мультипликатора.

Если время рабочего хода t_Р сравнимо со временем цикла Т_Р , то надо учитывать подачу от насоса, тогда:

, (79)

где V_n - расход воды за время цикла;

t₀ - время обратного хода;

Q_н - производительность насоса.

Определим минимальный объем воздуха в аккумуляторе, исходя из того, что изменение давления воздуха по мере опорожнения аккумулятора должно быть в пределах 7  10 %.

, (80)

где n = 1,4 - показатель политропы;

V_в - объем воздуха.

,

тогда

. (81)

Зарядка аккумулятора воздухом производителя с помощью компресса, который за 2 - 3 суток работы создает необходимое давление и далее включается только для подкачки.

Поднять давление воздуха можно также пользуясь воздухом из заводской магистрали (5 - 6 атм.) и многократной зарядкой водяного баллона от насоса.