HYDAC蓄能器的原理與分類方式
HYDAC蓄能器的原理與分類方式
HYDAC蓄能器是液壓氣動系統(tǒng)中的種能量儲蓄裝置。它在適當?shù)臅r機將系統(tǒng)中的能量轉變?yōu)閴嚎s能或位能儲存起來,當系統(tǒng)需要時,又將壓縮能或位能轉變?yōu)橐?22壓或氣壓等能而釋放出來,重新補供給系統(tǒng)。當系統(tǒng)瞬間壓力增大時,它可以吸收這部分的能量,以整個系統(tǒng)壓力正常。原理液壓油是不可壓縮液體,因此利用液壓油是無法蓄積壓力能的,必須依靠其他介質來轉換、蓄積壓力能。例如,利用氣體(氮氣)的可壓縮性質研制的皮囊式充氣蓄能器就是種蓄積液壓油的裝置。皮囊式蓄能器由油液部分和帶有氣密封件的氣體部分組成,位于皮囊周圍的油液與油液回路接通。當壓力升高時油液進入蓄能器,氣體被壓縮,系統(tǒng)管路壓力不再上升;當管路壓力下降時壓縮空氣膨脹,將油液壓入回路,從而減緩管路壓力的下降。
分類HYDAC蓄能器按加載方式可分為彈簧式它依靠壓縮彈簧把液壓系統(tǒng)中的過剩壓力能轉化為彈簧勢能存儲起來,需要時釋放出去。其結構簡單,成本較低。但是因為彈簧伸縮量有限,而且彈簧的伸縮對壓力變化不敏感,消振功能差,所以只適合小容量、低壓系統(tǒng)(P≦1.0~1.2MPa),或者用作緩沖裝置。重錘式它通過提升加載在密封活塞上的塊把液壓系統(tǒng)中的壓力能轉化為重力勢能積蓄起來。其結構簡單、壓力穩(wěn)定。缺點是安裝局限性大,只能垂直安裝;不易密封;塊慣性大,不靈敏。這類蓄能器僅供暫存能量用。這兩種蓄能器因為其局限性已經(jīng)很少采用。
HYDAC蓄能器但注意的是,有些研究部門從經(jīng)濟角度考慮在這兩種蓄能器的結構上做些改進,在定程度上克服了其缺點。比如國內某廠采用改進彈簧式蓄能器的結構。如圖2所示,加大彈簧外徑(大于液壓腔直徑)、限定彈簧行程(將彈簧大載荷限定在許用限載荷以內)的方法提高了蓄能器的工作壓力和容量,降低了成本。氣體式它以波義爾定律(PVn=K=常數(shù))為基礎,通過壓縮氣體完成能量轉化,使用時向蓄能器充入預定壓力的氣體。
當系統(tǒng)壓力HYDAC蓄能器內部壓力時,油液壓縮氣體,將油液中的壓力轉化為氣體內能;當系統(tǒng)壓力低于蓄能器內部壓力時,蓄能器中的油在高壓氣體的作用下流向外部系統(tǒng),釋放能量。
產(chǎn)品的執(zhí)行元件是間歇動作,總的工作時間很短,有些液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件雖然不是間歇動作,但在個工作循環(huán)內(或次行程內)速度差別很大。在這種系統(tǒng)中設置蓄能器后,即可采用個功率較小的泵,以減小主傳動的功率,使整個液壓系統(tǒng)的尺寸小、重量輕、價格。對某些系統(tǒng)要求當泵發(fā)生故障或停電(對執(zhí)行元件的供油突然中斷)時,執(zhí)行元件應繼續(xù)完成必要的動作。例如為了安全起見,液壓缸的活塞桿必須內縮到缸內。在這種場合下,需要有適當容量的蓄能器作緊急動力源。對于執(zhí)行元件長時間不動作,而要保持恒定壓力的系統(tǒng),可用蓄能器來補償泄漏,從而使壓力恒定。由于換向閥突然換向,液壓泵突然停車,執(zhí)行元件的運動突然停止,甚人為的需要執(zhí)行元件緊急制動等原因,都會使管路內的液體流動發(fā)生急劇變化,而產(chǎn)生沖擊壓力(油擊)。雖然系統(tǒng)中設有安全閥,但仍然難免產(chǎn)生壓力的短時劇增和沖擊。這種沖擊壓力,往往引起系統(tǒng)中的儀表、元件和密封裝置發(fā)生故障甚損壞或者管道破裂,此外還會使系統(tǒng)產(chǎn)生明顯的振動。若在控制閥或液壓缸沖擊源之前裝設蓄能器,即可吸收和緩和這種沖擊。在液壓回路中,由于液壓閥急速閉合而發(fā)生載荷劇變;這種劇變會產(chǎn)生很大的瞬間沖擊壓力會破壞管道、連接接頭或其它液壓元件,并產(chǎn)生劇烈的振動和噪聲;使用蓄能器可緩和沖擊,保護液壓裝置。如壓鑄機、高空混凝土輸送機中液壓系統(tǒng)中使用的蓄能器就很的體現(xiàn)了這功能。在壓力控制的閉式回路中,使用蓄能器可的補償溫度降低、內部泄漏或外部泄漏而引起的壓力降低;也可控制由于溫度升高而引起的壓力上升、從而使系統(tǒng)穩(wěn)定的工作。
也可用來吸收液壓泵的壓力脈動或吸收系統(tǒng)中產(chǎn)生的液壓沖擊壓力。蓄能器中的壓力可以用壓縮氣體、重錘或彈簧來產(chǎn)生,相應地蓄能器分為氣體式、重錘式和彈簧式。氣體式蓄能器中的氣體與液體直接接觸者,稱為接觸式,其結構簡單,容量大,但液體中容易混入氣體,常用于水壓機上。氣體與液體不接觸的稱為隔離式,常用皮囊和隔膜來隔離,皮囊體積變化量大,隔膜體積變化量小,常用于吸收壓力脈動。重錘式容量較大,常用于軋機等系統(tǒng)中,供蓄能用。某些液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件是間歇動作,總的工作時間很短,有些液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件雖然不是間歇動作,但在個工作循環(huán)內(或次行程內)速度差別很大。在這種系統(tǒng)中設置蓄能器后,即可采用個功率較小的泵,以減小主傳動的功率,使整個液壓系統(tǒng)的尺寸小、重量輕、價格。某些系統(tǒng)要求當泵發(fā)生故障或停電(對執(zhí)行元件的供油突然中斷)時,執(zhí)行元件應繼續(xù)完成必要的動作。例如為了安全起見,液壓缸的活塞桿必須內縮到缸內。在這種場合下,需要有適當容量的蓄能器作緊急動力源。執(zhí)行元件的運動突然停止,甚人為的需要執(zhí)行元件緊急制動等原因,都會使管路內的液體流動發(fā)生急劇變化,而產(chǎn)生沖擊壓力(油擊)。雖然系統(tǒng)中設有安全閥,但仍然難免產(chǎn)生壓力的短時劇增和沖擊。這種沖擊壓力,往往引起系統(tǒng)中的儀表、元件和密封裝置發(fā)生故障甚損壞或者管道破裂,此外還會使系統(tǒng)產(chǎn)生明顯的振動。