儲氣罐在汽車冷沖壓模具中的應(yīng)用

李 用，符 坤

（四川成飛集成科技股份有限公司，四川成都610091）

1 引言

隨著綠色環(huán)保理念的大力推進，節(jié)能降噪，以人為本的發(fā)展要求的普及，以前在模具設(shè)計中廣泛采用剛性驅(qū)動機構(gòu)逐漸被氣動機構(gòu)替代，在應(yīng)用過程中，許多人不清楚如何最優(yōu)調(diào)整與選擇氣路系統(tǒng)的配件，能夠清楚明白表達氣路系統(tǒng)的動作過程，從而導致設(shè)計困惑與現(xiàn)場問題出現(xiàn)，處理問題比較棘手，總是根據(jù)經(jīng)驗與別人數(shù)據(jù)參考，沒有詳細消化與理解氣路系統(tǒng)中附件的使用原理與使用條件以及需要達到的目的，本文詳細介紹氣路系統(tǒng)中常用的儲氣罐的結(jié)構(gòu)與使用。

2 儲氣罐使用意義

（1）最重要的是消除氣體壓力脈動，一般模具及沖壓工廠氣源壓力不是穩(wěn)定的數(shù)字，有時滿足不了設(shè)計要求的0.5MPa，導致氣缸受到氣壓變化出現(xiàn)不動或抖動爬行現(xiàn)象，工作效率及使用效果影響較大。儲氣罐的主要作用就是保證供氣穩(wěn)定，調(diào)節(jié)氣缸受氣壓波動的影響，增加氣缸使用的穩(wěn)定性。

（2）依靠絕熱膨脹及自然冷卻降溫，進一步分離掉壓縮空氣中的水分和油分。

（3）貯存一定量的壓縮空氣。一方面可解決短時間內(nèi)用氣量大于空壓機輸出氣量的矛盾。另一方面可在空壓機出現(xiàn)故障或停電時，維持短時間的供氣，方便采取措施保證氣缸的安全。

（4）儲氣罐若與增壓閥的組合應(yīng)用將有如下優(yōu)點（見圖1），將工廠中的局部氣壓最高提至2~4倍，氣路系統(tǒng)不需電源，非常安全，由于不使用電器設(shè)施，發(fā)熱量少，對氣缸和電磁閥沒有影響，只要接入氣路即可。和增加壓縮機相比，所占空間更小。

圖1 儲氣罐與增壓閥在氣路中的位置

3 儲氣罐的結(jié)構(gòu)及相應(yīng)連接圖

圖2所示為氣罐及其附屬結(jié)構(gòu)的連接圖。氣罐上應(yīng)配置安全閥、壓力表、排水閥等元件。容積較大的氣罐上，應(yīng)有大孔或清潔孔，以便檢查和清洗。氣管直徑在1.5英寸以下為螺紋連接，在2英寸以上為法蘭連接。

圖2 儲氣罐有關(guān)連接

4 儲氣罐的使用壓力要求

模具上使用儲氣罐請在最高使用壓力1.5MPa以下使用。雖然增壓閥VBA1※A型（SMC標準）最高使用壓力為2MPa，但與氣罐連接使用時，請將最高使用壓力設(shè)定在1.5MPa以下。

配置安全閥是用于對氣罐進行壓力保護的裝置.當壓力達到設(shè)定值時，安全閥自動開啟，釋放氣罐內(nèi)部的過高壓力；當壓力低于設(shè)定值時，安全閥關(guān)閉。按照氣罐的最高使用壓力選擇安全閥。

5 儲氣罐的選型

按空壓機功率（對應(yīng)空壓機吸入流量），需要氣罐貯存一定量壓縮空氣時，氣罐容積的確定方法如下。

（1）當空壓機或外部管網(wǎng)突然停止供氣（如停電），僅靠氣罐中貯存的壓縮空氣維持氣動系統(tǒng)工作一定時間，則氣罐容積V的計算式為：

式中V——氣罐容積，L

p1——突然停電時氣罐內(nèi)的壓力，MPa

p2——氣動系統(tǒng)允許的最低的工作壓力，MPa

Pa——大氣壓力，Pa=0.1MPa

qmax——氣動系統(tǒng)的最大耗氣量，L/min（ANR）

t——停電后，應(yīng)維持氣動系統(tǒng)正常工作的時間，s

（2）若空壓機的吸入流量是按氣動系統(tǒng)的平均耗氣量選定的，當氣動系統(tǒng)在最大耗氣量下工作時，應(yīng)按下式確定氣罐的容積。

式中V——氣罐容積，L

qmax——氣動系統(tǒng)的最大耗氣量，L/min（ANR）

qsa——氣動系統(tǒng)的最大耗氣量，L/min（ANR）

p——氣動系統(tǒng)的使用壓力（絕對壓力），MPa

Pa——大氣壓力，Pa=0.1MPa

t——停電后，應(yīng)維持氣動系統(tǒng)正常工作的時間，s

（3）最終氣罐容積應(yīng)是由式算出的最大容積，通常模具設(shè)計不考慮停止供氣狀態(tài)。

6 儲氣罐的可選連接

（1）可與增壓閥緊湊連接。一般增壓閥作為氣罐附件，按標準組合使用時可直接連接。

（2）可作為氣罐單體使用。就使用壓力開關(guān)和安全閥。單獨使用氣罐（不連接增壓閥）時，如果在常溫、1MPa以上壓力的條件下使用，則納入《高壓氣體保安法》的管理范圍。

（3）在氣罐的OUT側(cè)連接過濾器或油霧分離器。因為一般氣罐的內(nèi)表面沒有處理，灰塵有可能從出口側(cè)流出。雖然有些型號系列內(nèi)側(cè)表面進行了磷酸鹽皮膜處理，但長時間使用后仍可能出現(xiàn)生銹現(xiàn)象。

7 儲氣罐的使用注意事項

（1）請注意使用條件，在氣罐規(guī)格范圍內(nèi)使用。

（2）若對氣罐進行急劇的充氣與放氣，由于空氣的膨脹會造成溫度下降，有可能導致氣罐超出規(guī)定的使用溫度范圍。并且若流速過快，會由于管內(nèi)的摩擦而出現(xiàn)較大的噪音。

（3）如果需要連接增壓閥時，請按照標準書所示增壓閥選定順序選擇適合的型號。

8 儲氣罐的安裝要求

（1）附屬品。附屬品固定在氣罐的腳架上，取下后請注意不要丟失。

（2）安裝。①使用時請固定氣罐；②若安裝在模具上，請利用4處?11mm的孔，用螺栓或地腳螺栓進行固定；③安裝方向為水平，垂直安裝時，負載會集中在單側(cè)腳架部，可能造成破損；④請勿將氣罐安裝在有振動的場所，否則會造成腳架、本體破損；⑤氣罐若在高壓下使用會儲蓄大量能量，萬一氣罐破損放出能量會出現(xiàn)較大風壓及聲音，極度危險，因此請將氣罐安裝在遠離作業(yè)者及設(shè)備的地方；⑥氣罐與增壓閥連接時，請參照“氣罐與增壓閥的裝配方法”所示順序進行裝配。

（3）配管。配管時請防止力矩和振動作用于氣罐的套筒上。

（4）排水閥。排水閥需要另行訂購，相關(guān)產(chǎn)品按照標準書查詢有（如SMC的VBAT-V1），目的是去除冷凝水，若在有大量冷凝水殘留的狀態(tài)下使用，會使冷凝水流出導致動作不良，氣罐內(nèi)部也會發(fā)生腐蝕，因此，需每日一次排放冷凝水。

9 結(jié)束語

通過對多個項目氣缸使用情況研究，發(fā)現(xiàn)許多設(shè)計員不知道氣路系統(tǒng)中如何科學配置氣路元件，如何正確選擇氣路元件，保證工作氣缸正常運行，增加了模具調(diào)試難度，延長模具制造周期，為了提高模具設(shè)計質(zhì)量，降低模具返工率，避免設(shè)計盲目選型而導致后期制造與維護成本上升。本文收集消化有關(guān)資料整理成文分享給大家，提高大家對儲氣罐的認識與理解。