囊式储能器在机床液压配重中的应用

    蓄能器是一种能量（一定体积的高压油液的液压能）存储和释放装置。囊式蓄能器具有反应灵敏，尺寸小等特点，在机床上应用广泛。

    囊式蓄能器由壳体、胶囊、充气阀、进油阀等零部件组成。其典型结构如图1所示：

    图1

    1-胶囊组件；2-气囊单元；3-气阀单元；4-气阀帽；5-进油口装置；6-封油环；7-泄油插销；8-密封组件

    蓄能器的胶囊和壳体将其内部分为气、液两个腔室，胶囊内充氮气，胶囊与壳体组成的腔室充液压油。囊式蓄能器的工作过程如图2所示。

    当液压油进入蓄能器壳体时，胶囊内气体体积随压力增加而减少，从而使液压油储存起来。若液压系统需增加液压油，则蓄能器在气体膨胀压力推动下，将液压油排出给以补充，以达到稳压、补漏的作用。

    由于蓄能器良好的稳压作用，使得液压配重中较多地采用蓄能器配合。下面简述青海加工中心VMC100和意大利数控铣KBA1200的液压配重故障的排除。

    图2

    青海加工中心VMC100在设备检查保养中发现，Z轴升降的配重链条松弛，配重失效，Z轴驱动模块温度偏高。查看此时的机床参数：Z轴升降运动时电流为15A，负载为75%，Z轴空载时负载过重。经检查，该Z轴为液压配重，其原理图如图3所示。

    图3

    该机床无液压站，配重液压油为首次加注后在系统内循环，不损耗。然而因液压平衡油缸密封圈损坏，液压油泄漏，液压油不足，液压无法建立。更换损坏密封圈后，用手动泵补充液压油（补油时需将Z轴坐标移动至上极限位置）至压力显示为39bar，然后观察Z轴升降运动，发现系统压力波动很大，蓄能器未起到稳压作用，初步判断蓄能器气体压力偏低。检查蓄能器压力，证实推想。然后将蓄能器补压至40bar（要求压力），再次升降Z轴检测，系统压力稳定，查看此时机床参数，Z轴电机电流2A，负载小于10%，此时，该故障隐患排除。

    意大利数控铣KBA1200的Z轴配重形式也是如此，以往该机床连续工作时，Z轴驱动模块的温度比X、Y轴的明显偏高，Z轴电机温度也较高，时有模块Z轴驱动模块过热报警。检测Z轴升降运动时的电流：上升时8A；下降时5A。该Z轴上升与下降电流不一致，说明Z轴上升与下降时的负载不一致。经仔细分析，认为该液压配重不合适，查找该机床资料，未发现相关要求。通过改变蓄能器压力找规律：降低蓄能器压力为100bar时（初始时为125bar），Z轴上升电流为11A，下降时电流为2A，蓄能器压力的改变明显影响着机床Z轴的负载。回想起检查该机床时，曾发现一块盖板上有一句红色的意大利文：

    经查找，该句话为警示，意思是：“注意，蓄能器中充有160bar的氮气”。故此推断出该机床蓄能器的初始设定压力设定为160bar，因长期使用，该蓄能器氮气压力降低到125bar，已无法满足配重要求。设法将该蓄能器补压至155bar（当地条件所限，暂时只能将压力补充接近160bar），此时，测量上升下降电流：上升，2.2A；下降，2A，Z轴长时间运动电机过热及驱动模块过热现象消除，消除了配重不良对机床的影响。

    囊式蓄能器在用作液压配重方面，因为要去平衡某一固定的重量，一般都有明确的压力值要求。如：瑞士加工中心43CNC的Z轴液压配重(蓄能器4L，压力：100bar)、意大利数控铣KBA1200的Z轴液压配重(蓄能器10L，压力：160bar)。青海加工中心VMC100的Z轴液压配重(蓄能器4L，压力：40bar)，意大利加工中心THS-X-TILT的Y轴液压配重(蓄能器32L，数量2个，压力：130bar)等。

    囊式蓄能器在日常使用和维护补压中有以下注意事项：

    ①蓄能器与液压泵之间应设置单向阀，当泵、电机停止时防止蓄能器中所储存的压力油倒流。

    ②充氮气在蓄能器安装前后都可进行，但必须在气阀朝上的状态下进行。不得使用氧气、压缩空气和其他易燃气体。充气压力一般为液压系统最低工作压力的60%～90%，和最高工作压力的25%之间，但在各种不同用途时稍有不同。在用作其他用途时，其充氮压力可参考下列数值

    a．冲击缓冲：充气压力为系统工作压力的90%；

    b．消除脉动：充气压力为系统工作压力的60%；

    c．能量储存：充气压力应低于系统最低压力的90%，且高于系统最高工作压力的25%。

    ③检查漏气：蓄能器设置后，开始每周检查一次，以后每月一次～每年二次。检查蓄能器压力时，应将液压卸掉后检测。对于容量特小的蓄能器，不适合用充氮气工具检测，因为每检测一次都会放掉一点氮气。