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重型锻造液压机绿色设计

时间: 2018-06-13    作者:admin 点击: ( 1562 ) 次

锻造液压机的绿色设计包含“节能”和“节材”两部分内容。


(1)液压机的节能设计可从两方面人手。

 

①设计可节能的液压系统。液压机的液压系统工作原理。该系统采用PAHNKE公司开发的比例径向柱塞泵,可通过调节泵芯的偏心控制输出流童。液压系统为泵控系统,主回路中无流最控制阀,不存在阀口造成的能1损失。加压过程中,回程缸的压力液体直接吸人主泵,打人主缸;且回程时,主缸的部分压力液体一方面驱动主泵,一方面进人回程缸,提升动梁。在此过程中,压力液体未返回油箱,而被重复使用,且回程时主泵电动机无能量消粍。液压机处于停止状态时,主泵泵芯的偏心距为零,主泵空载运行,不输出液体,从而节省了一般液压系统主泵处于循环状态所需的大部分能量,而这部分能耗是相当可观的。

 

②确定合理的速度和压力参数及其匹配,降低泵站的装机容量,以减少无功损失。大中型锻造液压机在设计中需考虑各种复杂工况,其装机容量均很大,万吨级水压机为6000kW左右,万吨油压机则超过1万kW。同样的31.5MN液压机,传统水压机的装机容量为2200kW,普通锻造油压机大致为3350kW,而液压机的泵站装机容童仅为2600kW,略大于水压机。


(2)大中型液压机的横梁、立柱等均为重量很大的构件,“节材设计”的目标主要是减少这些构件的重量,以降低液压机的材料消耗。通常采用结构优化方法达到减重的目的。结构优化可分为结构拓扑优化、形状优化及特征参数优化等三个层次,其优化效果依次递减。对于液压机横梁类构件,结构拓扑优化主要解决筋板的数量和分布问题,这也是长期困扰液压机结构设计的重大技术问题,至今仍无突破性进展,设计中仍需完全依赖专家的经验。


目前正在探索,且具有可行潜力的方法有两种。一种是“基结构法”。基结构是设计和制造条件许可的所有可能结构的集合,它通常依据专家知识提出。对于液压机横梁,其基结构包含着所有可能的筋板。横梁结构拓扑优化是通过数学、力学理论建立减少筋板的策略,最终给出一种最轻或接近最轻的筋板分布方式。用基结构法优化得到的某液压机底座拓扑结构。另一种拓扑优化方法为“变密度法”。依设计中提出的约束条件,用数学、力学方法使一充满材料的三维实体各单元的密度连续改变,反复去除低密度部分,可得到满足约束条件的最佳密度分布。因计算得到的密度常常与工程材料的实际密度不同,整理结果十分困难,但可为筋板分布提供合理的信息。该方法目前尚处于理论探索阶段。

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