人造板多层热压机低能耗液压系统设计

    摘要：结合人造板生产工艺过程，分析了人造板多层热压机液压系统工作循环中能量转换的特点。提出了降低能耗的新思路，设计了复合快速缸-蓄能器液压系统。经分析、对比，该系统作为人造板多层热压机动力传递装置，明显降低了能耗，节约了能源，并改善了热压机的工作性能。

    关键词：低能耗；液压系统；复合快速缸；蓄能器

    中图分类号：TS64文献标识码：A文章编号：1001-4462 2003)09-0009-03

   

    人造板多层热压机(以下简称热压机)是生产各种人造板的主体设备。随着人造板工业的迅速发展，特别是竹材人造板的开发与利用，热压机的使用量日益增加。探讨其节能方法，无疑具有重要的现实意义。长期以来，从事热压机液压系统设计的工程技术人员，在研究、设计热压机系统时，不仅着眼于满足各种人造板生产工艺的要求，而且在降低能耗、节约能源方面积极探索，先后设计了高压泵-辅助液压缸快速供油系统，高-低压泵组快速供油系统以及高、低压泵组-蓄能器快速供油系统等，所有这些都从不同程度上降低了热压机液压系统的能耗。然而，如何利用热压机自身结构及工作特点，去探讨高效节能方法，仍然是工程技术人员所共同关注的。为此，笔者在了解现有热压机液压系统节能方法的基础上，设计了复合快速缸-蓄能器液压系统。

    1节能新设计的构思

    图1所示是热压机压制人造板的一般热压工艺曲线。

   

    当人造板板坯送入热压板后，启动热压机液压系统，于是热压机快速闭合(( t1 )→升压(t2 ) →保压、充电(t3) →降压(t4 ) →热压板张开(t5 )，完成一个工作周期。在整个工作周期中，热压机快速闭合和升压阶段是靠液压泵组输出液压能，借助柱塞撑着活动横梁和活动压板及板坯上升，使其获得位能。随着负载阻力增加，油泵供油压力上升，充满柱塞缸工作腔中的高压油储蓄着很高的液压能，支撑着压机活动部件并压紧板坯。在降压和压板张开的过程中，活动部件具有的位能和柱塞缸工作腔储蓄的液压能，除了克服密封阻力和其他机械摩擦阻力之外，在液压油流经阀口、管道，直至油箱的过程中释放了全部能量。现场观察结果显示，热压机向油箱排油时，振动剧烈，噪声严重，液压油排人油箱引起扰动、翻滚，油箱底部污染物上浮，伴有大量泡沫形成，油温也不断升高。这些不良后果都是耗费能量所致。如果在热压机降压和压板张开过程中，将这部分能量尽可能回收，进行二次利用，则不但可以有效排除上述种种不良现象，而且还能降低压机液压系统的能耗。为此笔者设想:借助蓄能器回收热压机降压、压板张开时排出的具有一定压力能的液压油，同时采用小柱塞缸实现热压机快速闭合，将蓄能器回收的压力油输人热压机大柱塞缸中，以此来替换原热压机液压系统中大流量低压泵，辅助热压机实现快速闭合。这样就可以大幅度降低热压机液压系统中的液压泵容量和电动机功率，产生明显的节能效果。

    2复合快速缸-蓄能器液压系统的组成与工作原理

    图2所示为复合快速缸-蓄能器液压系统。

   

    本系统主要由复合快速缸、蓄能器、两个二位二通逻辑换向阀(以下简称逻辑换向阀)、高压泵、充压泵等组成。复合快速缸是在原柱塞缸的柱塞中套装小的柱塞而成。小柱塞下端与原缸体底部固连，从轴线方向加工油道与A腔连通。为保证热压机活动部件快速、平稳，同步上升，将热压机的每个柱塞缸都做成复合快速缸。蓄能器应预先充液至上限压力(视热压机层数而定，一般为0.6MPa )。热压机快速闭合时，两泵向复合快速缸A腔供油，同时蓄能器通过逻辑换向阀7向复合快速缸B腔供油，热压机快速闭合。闭合到位，逻辑换向阀7关闭，逻辑换向阀4接通，向复合快速缸A腔、B腔同时供油，升压到热压工艺所需的高工作压力。然后进人保压过程。保压完毕，二位二通换向阀9换向卸压到一定程度，逻辑换向阀7与逻辑换向阀4都接通排油。热压机排出的油液由蓄能器回收，以备再用。当热压板下降速度明显降低时，可启动手动液控单向阀6，使热压板快速下降到位。

    3耗能分析与比较

    下面用某竹胶板厂使用的BY134x8/20竹帘胶合板热压机系统与上述复合决速缸-蓄能器液压系统进行比较。

    BY134x8/20热压机液压系统采用两套高、低压泵组供油，专用充压泵充压、保压。高压泵公称流量为2x73L/min，低压泵公称流量为2x560L/min，满足热压机压制竹帘胶合板的电动机总功率为51.5kW。工作中，测得热压机快速闭合时间为75s，升压时间为25s。在保证热压机结构参数不变的前提下，若将六个柱塞缸均改为复合快速缸，取小柱塞直径为100mm，匹配约7m3容积的蓄能器，所设计出来的复合快速缸-蓄能器液压系统有良好的节能效果。经计算表明，选用一台公称流量为73L向in的双联卧式径向柱塞泵和一台公称流量为17.6L向in的充压泵，所需电动机总功率仅为27.5kW。快速闭合时间为60s，升压时间为20s。由此不难看出:①复合快速

    缸-蓄能器液压系统明显降低了能耗，缩短了快速闭合和升压时间;②每一工作周期通过油泵进行能量转换的液压油油量大幅度减少，能量损失降低，发热减少，密封性能有所提高。③降压和压板张开时，从油缸排出的液压油直接进入蓄能器，回收了能量。同时，还可有效遏制振动和噪音。但该系统结构复杂，使设备投资增加，又由于复合快速缸的小柱塞套装于柱塞缸的柱塞中，给维修、保养带来较大难度。

    4结束语

    采用复合液压缸，利用小流量泵实现执行机构快速动作，借助蓄能器回收液压缸排油时的剩余能量，供执行机构再次使用，对于人造板多层热压机而言，无疑是一种降低能耗、节约能源的新举措。虽然结构复杂一些，设备投资增大一些，但从长远利益考虑，通过增大一定的投资去换取长期低能耗运转，无论是经济效益还是社会效益都是意义深远的。（