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蓄能器

   液压蓄能器是能量存贮装置,它在适当的时候把系统多余的压力油贮存起来,在需要时又释放出来供给系统,此外还能缓和液压冲击及吸收压力脉动等。
(一)蓄能器的种类
按贮存能量的方式不同,蓄能器有重力式、弹簧式和气液式。
1)弹簧式蓄能器
弹簧式蓄能器是将液体的压力能转变成弹簧的弹性势能贮存起来。图1为常用的弹簧式蓄能器结构及图形符号,壳体1内用活塞3将液体腔与弹簧腔隔开。该蓄能器结构简单,容量小,油压稳定性差,用于低压、小流量系统的蓄能和缓冲。


   
图1弹簧式蓄能器               图2活塞式蓄能器
1—壳体;2—弹簧;3—活塞;4—进油腔         1—活塞;2—缸筒;3—气门


(2)气液式蓄能器
气液式蓄能器是将液体压力能转变成气体压力能贮存起来。按气液隔离的方式不同,分为气液直接作用式、活塞式和气囊式。气液直接作用式一般采用乳化液。该结构容量大,反应灵敏,控制系统复杂,常用于大型水压机中。
图2为活塞式蓄能器及图形符号,用活塞1将气液分开,气体经气门3给上腔充压缩空气,下腔通系统压力油。该结构简单,寿命长,但缸体2内部需精加工,活塞质量大,动态响应慢,且有微量的气液混合。
图3是气囊式蓄能器及图形符号,采用耐油橡校制成的气囊3将气、液分开,气囊固定在壳体2的上部,由充气阀1给气囊内充入氮气。为了保护气囊不被挤出油口,在壳体下端设置了菌形阀4。该蓄能器使气液完全隔开,重量轻,惯性小,反应灵敏,但工艺性稍差。该蓄能器现已得到广泛的应用。


图3气囊式蓄能器
1—充气阀 2—壳体 3—气囊 4—提升阀


(二)蓄能器的容量计算
(1)工作容积Vw计算
在液压系统的一个工作循环中,液压泵的最大流量应略大于一个工作循环中的平均值,各阶段超过液压泵的流量部分由蓄能器提供。蓄能器的工作容积是一个工作循环中需连续释放的液体最大体积V。
2)总容积的计算
气液式蓄能器的工作原理,符合气体定律,即


             (1)


式中p0———工作前充气压力;
Vo——充气体积;
p1——系统允许的最低工作压力;
V1——最低工作压力时的气体体积;
p2——系统允许最高工作压力;
V2——最高工作压力时的气体体积;
n——指数,气体压缩和释放缓慢时按等温过程n=1;压缩和释放较快时按绝热过程n=1.4。
显然,蓄能器的工作容积为


                     (2)


将式(6-1)代入式(6-2),整理得



                (3)


蓄能器的总容积


               (4)


为了保证蓄能器压力在p1仍能够补偿系统泄漏,一般取p0=(0.8~0.85)p1。
(三)蓄能器的安装及使用
蓄能器在液压回路中的安放位置随其功用而不同:吸收液压冲击或压力脉动时宜放在冲击源或脉动源近旁;补油保压时宜放在尽可能接近有关的执行元件处。
使用蓄能器须注意如下几点:
(1)充气式蓄能器中应使用惰性气体(一般为氮气),允许工作压力视蓄能器结构形式而定,例如,皮囊式为3.5~32MPa。
(2)不同的蓄能器各有其适用的工作范围,例如,皮囊式蓄能器的皮囊强度不高,不能承受很大的压力波动,且只能在-20~70℃的温度范围内工作。
(3)皮囊式蓄能器原则上应垂直安装(油口向下),只有在空间位置受限制时才允许倾斜或水平安装。
(4)装在管路上的蓄能器须用支板或支架固定。

(5)蓄能器与管路系统之间应安装截止阀,供充气、检修时使用。蓄能器与液压泵之间应安装单向阀,防止液压泵停车时蓄能器内储存的压力油液倒流。
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