钢筋切断机中蓄能器的应用及充气压力问题

2013-12-23张会强徐金姿

机械工程师 2013年1期

张会强，徐金姿

（石家庄市自动化研究所，石家庄050031）

1 引言

随着建筑行业的飞速发展，对钢筋加工长度精度的要求也越来越高，其中电杆、轨枕、管桩等行业所需的高强钢筋的精度要求最高。这就为钢筋的定长与切断提出了更高的要求，钢筋切断机的飞速发展提出了随动剪切来保证钢筋的定长精度。GJC 系列钢筋定长剪切机是一种主要针对高强钢筋的定长与切断的新型的节能型钢筋加工设备，其液压系统是整个设备的核心，液压系统的选择和配置，直接影响整个剪切机的工作性能。根据GJC 系列钢筋定长剪切机的工作特点，合理地选择和配置液压系统，可以降低整个设备的装机容量，提高剪切的性能，从而提高工作效率。

2 钢筋切断机中蓄能器的应用

GJC 系列钢筋定长剪切机的工作过程具有以下两个特点：（1）在一个工作循环内，液压剪切油缸处于很长的等待状态，只是剪切钢筋时工作，并且工作时间非常短，大约0.2s 左右。（2）在切断高强钢筋时，由于其切断时间比较短，故而需要高压大流量的液压油。

对于这种工作负荷变化大、工作时间短及待机时间长的液压系统，要求液压站具有极高的性能：（a）在很长的时间内不能产生高的油温，（b）在很短的时间内需要高压和大流量的液压油以供钢筋剪切。如果直接采用液压泵直接供油方式，按照最大流量来设计液压系统，所需的液压泵排量就很大，电机功率也较大，很不经济；同时，间歇时多余的液压油需要从溢流阀流回油箱，不仅浪费，还会造成油温升高，对系统产生危害。

因此，根据实际工作的特点，在液压系统中安装蓄能器，采用小流量的液压泵和蓄能器联合供油的方式，是一种合理的选择。这样可在非常短的工作时间内由液压泵和蓄能器同时供油进行钢筋的剪切，从而产生理想的效果（见图1）。

图1 钢筋切断机液压系统原理图

3 蓄能器的充气压力P0

蓄能器中所容纳气体的状态方程为：

由上式可推出蓄能器提供压力油的体积公式：

式中：V0-充液前的充气体积（即蓄能器容积）；P0-充液前的充气压力；P2-系统允许的最高工作压力（蓄能器最高工作压力）；P1-系统允许的最低工作压力（蓄能器最低工作压力）；ΔV-系统允许的最高和最低工作压力对应的蓄能器内气体V2与V1之差（蓄能器提供压力油的体积）；k-指数（在蓄能器补油保压时，其内气体可视为等温变化，k=1；在蓄能器补油加速时，其内气体可视为绝热变化，k=1.4）。

当蓄能器作为辅助动力源，用于补油时，充气压力P0=（0.6～0.65）P1，一般比最低工作压力P1低。

在实际现场中，我们发现当剪切不断钢筋时，大部分的第一反应是蓄能器的压力太低了，故而使劲往蓄能器中充气，往往充气压力大于系统的压力，起到相反的效果。从液压原理图中，我们发现剪切钢筋时，液压油有两部分组成，一部分是油泵的高压液压油，另一部分是大量的蓄能器液压油。当P0>P1时，从公式中我们不难发现，蓄能器中是没有液压油的，故而，在剪切钢筋时是活塞只是有一个微小的动作，达不到切断钢筋的行程，剪切不断钢筋。