摘要：为了解决D08-32型捣固车作业一段时间后外夹持液压缸出现运动不稳定情况，分析外夹持液压系统，发现液压系统温度升高将使气囊式蓄能器中的充气压力上升，使蓄能器补油能力减弱，从而影响液压系统的稳定性。基于捣固车在作业过程中液压油温度不可避免会发生变化，优化蓄能器的充气压力，使外夹持液压缸的运动尽量在整个工作过程中保持稳定。
关键词：蓄能器；温度；液压缸；充气压力
蓄能器的作用是将液压系统中的压力油储存起来，在需要时又重新放出。其在液压系统中主要作辅助动力源、紧急动力源、吸收液压冲击、补充泄漏和保持恒压作用。气囊式蓄能器利用气体的压缩和膨胀来储存、释放压力能［1］。D08-32型捣固车作业一段时间后外夹持液压缸出现运动不稳定情况。分析该液压系统发现，系统中用了一个12 L的气囊式蓄能器，气囊中压缩气体压力大小受环境温度影响，从而将影响到蓄能器的排液能力，进而影响到液压缸的运动性能。本文分析蓄能器在该回路中的作用，优化蓄能器的充气压力，使外夹持液压缸的运动尽量在整个工作过程中保持稳定。
1 蓄能器在D08-32捣固车外夹持液压系统中的作用
对D08-32捣固车外夹持液压系统进行分析，夹持作业时，单个外夹持液压缸液压系统可简化为图1所示。
图1 外夹持液压缸夹持作业时液压系统图
捣固车作业时，要求外夹持液压缸1.3 s内能完成夹持动作。外夹持液压缸活塞直径D为75 mm、活塞杆直径d为60 mm、行程L为135 mm、液压缸的效率η1为0.95；液压泵的转速n为1 892 r/min、排量V为58.3 mL/r、叶片泵的容积效率η2为0.8［2］.
完成夹持动作无杆腔所需的油液量：
泵给单个液压缸的1.3 s的供油量（外夹持液压系统共8个夹持缸）：
液压缸有杆腔排出的油液量：
液压系统为差动连接：
从中可以看出，1.3 s内泵的供油量不够，故蓄能器在系统中有辅助动力源的作用。
2 实际工况下，蓄能器的排油能力
由气体定律有：
式中，p0为充液前蓄能器充气压力；V0为充液前充气体积；p1为蓄能器中最低工作压力；V1为最低工作压力时的气体体积；p2为蓄能器中最高工作压力；V2为最高工作压力时的气体体积；n为指数，其值由气体工作条件决定：当蓄能器释放能量的速度缓慢时，可认为气体在等温条件下工作，n=1；当蓄能器释放能量的速度很快时，可认为气体在绝热条件下工作，n=1.4［3］.
由式（1）可推得
式中，△V为蓄能器的工作容积，与V1，p1，p2大小有关；对折合形气囊取p0=（0.8～0.9）p1.
从式（2）可以看出，当p0升高时，蓄能器的工作容积将减小，即蓄能器的排油容积将减小。
蓄能器做辅助动力源用，n取1.4，p0=0.9 p1，系统中标定蓄能器充气压力为12 MPa，蓄能器容积为12 L，溢流阀设定压力为15 MPa.当蓄能器充液前压力为12 MPa时，根据式（2），蓄能器的最大排液量为：
蓄能器同时为8个外夹持液压缸提供供油，故能为每个液压缸提供0.18 L＞0.176 L，满足系统辅助动力源要求。
3 温度对蓄能器补油能力的影响
液压系统工作一段时间，液压油温度将上升，造成蓄能器中气体温度的上升（和液压油等温，可达80℃），由气体查理定律，一定质量的气体，在气体体积不变的情况下
式中，T0为充气时的绝对温度；T'为实际工作时的绝对温度；p'为实际工作时气体压力。
由式（3）可以看出，气体温度上升，必将造成气囊内充气压力的升高，又由式（2）可得，蓄能器补油能力下降，导致捣固车捣固作业时，一方面外夹持液压缸在1.3 s内完成不了夹持工作，另一方面系统压力瞬间迅速下降，严重时瞬时下降为零，作业结束后又迅速上升。
4 蓄能器充气压力优化
以上分析可以看出，蓄能器气囊中充气压力的大小受到温度的影响，充气压力的大小又会影响到蓄能器的补油能力，为了在最高工作温度下，蓄能器有足够的补油能力，在给蓄能器气囊充气时，应考虑环境温度，使得蓄能器在最高工作温度下气囊中充液前的压力不至于过大。由前面分析，蓄能器充液前压力为12 MPa时，蓄能器的补油能力刚好够。若满足最高工作温度下蓄能器补油要求，80℃时蓄能器气囊中充液前压力应为12 MPa，根据式（3），可以计算出不同环境温度下，给蓄能器气囊充气时的充气压力见表1.
表1 不同环境温度下蓄能器气囊充气压力
5 结束语
在液压系统中使用蓄能器时需注意，气囊中的气体压力会随着温度的改变而改变，故在计算充气压力时，一定要考虑充气时的温度和使用时的温度区别，保证工作时气囊内的压力满足系统要求。
