HDA-8机构储能器原始容积的计算及修正

摘要：文章讨论了HDA-8机构储能器原始容积的计算及修正。

关键词：液压机构高压开关储能器

一、储能器原始容积的设计：

储能器压降与总容积的计算公式推导

如图所示：a）图：储能系统为零压状态；

b）图：油泵启动时储能系统压力状态；

c）图：重合闸后储能系统压力状态。

机构进行分合闸操作的过程极短（以ms计），一般认为是绝热过程；而储能器从预充压力打压至停泵压力的过程则认为是等温过程，因此，根据气体状态方程，有

（1-1）

则，重合闸过程中压力变化为：

则有，

（1-2）

式中

，为了增加裕度，减小压降，在这里取

k-气体绝热系数

由（1-2）式进一步整理得出储能器的原始容积为：

（1-3）

式中

即由假设的，就可以求取储能器的原始容积。

原始容积的设计计算

的确定

根据分闸闭锁压力下机构应具有的操作功及综合考虑工作缸的尺寸，可定出分闸闭锁压力（）；为了保证重合闸操作后操作功不至降太多，在此设定；令。这样就能保证压力在的公差范围内时，一个O-C操作后的系统压力在分闸闭锁压力之上,同时还有一定的裕度,。

重合闸一次耗油量的确定

工作缸参数：缸孔直径D=6cm ；杆径d=3cm ；行程H=22.5cm。

的计算

氮气的绝热系数k=1.4则，

预充压力随温度的变化规律

根据气体状态方程我们知道，在容积一定的情况下，压力与温度成反比。即

前面提到，预充压力的参考温度为+20℃，因此，不同的温度变化范围对应不同的压力变化量，即

（1-5）

，如果按上限考虑，则，

考虑到阳光直射作用造成机构内温度高于环境温度的这一因数，设机构内最高温度为+50℃，则，

根据（1-5）式，

因此，在+50℃时的预充压力

通过实际验证，从34.5MPa下进行一个重合闸操作，压降仅为4MPa。

34.5-4=30.5＞29.2MPa

当机构内温度在+60℃时，可以算出，预充压力，仍然满足使用要求。

上面的计算结果说明，即使是在+60℃时的极端温度下，在重合闸闭锁压力（34.5MPa）下进行重合闸操作后的系统压力仍然在预充压力之上，满足使用要求。

这里在计算时没有考虑在温度增加导致预充压力上升后，操作压降降低这一因数。如果考虑这一因数的话会更满足要求。

前面在计算的时候已经提到了，在确定分闸闭锁压力时是留有一定裕度的，也就是说，如果压力整定值在技术条件规定的范围内的话，是不会出现正好在闭锁压力（30.5MPa）下进行重合闸第二个分闸操作的情况，第二个分闸操作时的压力是在31.5MPa以上。

二、储能器原始容积的修正

以上内容介绍了HDA-8机构储能器原始容积的计算。

在计算中为了提高设计裕度，增加了油量损耗系数的数值。油量损耗系数的增加使操作过程中的实际压降小于理论计算的数值，对机构满足不同工况下的操作是有利的。

但是在设计时没有考虑储能活塞密封圈磨擦系数随温度变化的影响。由于原储能活塞密封圈的热膨胀系数较大，在温度升高时，系统预充压力的增加大于理论计算得出的压力变化量。也就是说，从油压表观测到的预充压力应为氮气压力和储能活塞密封圈处静摩擦力二者之和，真实的预充压力应该小于观测到的值。为了使预充压力在温度变化时更接近理论计算的值，原储能活塞的设计结构及密封结构应作修改，从而最大限度的减小储能活塞处的摩擦力，把密封圈随温度变化影响降到最低。

注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看