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蓄能器在流體動力系統(tǒng)中非常有用,它用來儲存能量、消除脈沖。它們可以用在液壓系統(tǒng)中,通過補(bǔ)充泵的流體,來減小流體泵的規(guī)格。這是通過在低需求階段,儲存泵里的能量完成的。他們可以作為波動和脈沖的減緩和吸收器。他們可以緩沖捶擊, 在液壓回路中減少由于動力氣缸的突然啟動或停止所引起的振動。當(dāng)液體受溫度升高和下降的影響時,蓄能器可以在液壓系統(tǒng)中用來穩(wěn)定壓力變化。他們可以分配受壓流體,例如潤滑脂和潤滑油。
目前最常用的蓄能器是氣動-液動型式的。氣體的作用類似于緩沖彈簧,它和流體共同作用;氣體被活塞、薄隔膜或氣囊所分離。
活塞式蓄能器
優(yōu)點(diǎn):
1.壓力可以很高,雖然國內(nèi)活塞式蓄能器(3倍或更小安全系數(shù))只能做到21Mpa或31.5Mpa,但是拓步蓄能器(4倍安全系數(shù))活塞式常規(guī)型號可以做到138Mpa(1380 Bar),非常規(guī)型號可以更高;
2.耐高溫型號性能更穩(wěn)定,拓步耐高溫型號活塞式蓄能器可承受230攝氏度以下高溫;
3.可以承受很大的壓力波動幅度,并適合串聯(lián)氣瓶或氣瓶組(大大提高容積利用率)。
4.通常使用壽命比皮囊式蓄能器更長;
5.相對于皮囊式的更換皮囊,活塞式更換密封件成本更低,操作更簡便;
6.安裝容易、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便,充氣方便;
7.跟皮囊式突然失效(皮囊破裂而泄露)不同,活塞式一般具備多道密封,即使失效也是逐漸、緩慢地失效(泄露),對于某些設(shè)備或系統(tǒng),蓄能器的突然失效可能導(dǎo)致事故或重大損失,此時應(yīng)選用活塞式蓄能器;
8.活塞式蓄能器可以做得很大,拓步活塞式蓄能器的常規(guī)型號單件容積可以達(dá)到760升,非常規(guī)型號可以更大;
缺點(diǎn):
1.低壓情況下活塞因慣性影響大而不適于作高頻往復(fù)運(yùn)動,故活塞式蓄能器不適于在低壓情形下用于吸收脈動、高頻振動;(但其它如作輔助動力源、蓄能保壓、吸收液壓沖擊、回收能量等功能上,活塞式和皮囊式的性能是相同的;另外,在高壓情況下,如13Mpa以上,壓力越高,活塞的慣性影響就越來越小,經(jīng)驗(yàn)證明,此時采用活塞式蓄能器尤其是小容積型號的,同樣可以很好地實(shí)現(xiàn)消減脈沖、吸收振動、消除噪音的效果);
2.對殼體內(nèi)壁加工精度及密封件等要求很高,否則容易滲漏,各品牌的質(zhì)量差異較大;拓步活塞式蓄能器獨(dú)特的設(shè)計(jì),使?jié)B漏降至最低,通常連續(xù)使用3-5年才需要補(bǔ)充氣體;
3.殼體內(nèi)壁精度、密封材質(zhì)、潤滑設(shè)計(jì)等,都會影響到活塞運(yùn)動的摩擦力大小,各品牌的質(zhì)量差異較大;
4.活塞式蓄能器一般比皮囊式要重一些(拓步的某些輕型活塞式蓄能器除外);
5.活塞式蓄能器一般比皮囊式要貴(拓步蓄能器的一小部分活塞式型號比皮囊式價格便宜)。
皮囊式蓄能器
優(yōu)點(diǎn):
1.維護(hù)容易、附屬設(shè)備少、安裝容易、充氣方便。
2.皮囊(膠囊)慣性小,反應(yīng)靈敏,適合用作消除脈動;
3.皮囊將油氣隔開,油氣不會混合(不破裂的情況下);
缺點(diǎn):
1.皮囊的使用壽命通常較短(相對活塞式而言),而且各品牌的皮囊質(zhì)量差異很大;
2.導(dǎo)致皮囊壽命縮短而破裂的因素很多,其中包括皮囊本身的質(zhì)量壽命差異、皮囊裝配各步驟操作不當(dāng)(如事先未充液潤滑)、預(yù)充氣各步驟操作不當(dāng)(如未能緩慢充氣)、預(yù)充氣壓力計(jì)算誤差、油口流速接近或超過7m/s、作儲能用時單次往復(fù)時間接近或少于10秒、皮囊在工作中與菌型閥相碰撞、溫度變化大(包括季節(jié)溫差大)、長期橫向振動搖晃、流體腐蝕、介質(zhì)內(nèi)微小固體雜質(zhì)慣性沖擊,等等;
3.皮囊破裂時,可能會導(dǎo)致蓄能器突然失效,同時油箱噴油、氣爆,導(dǎo)致系統(tǒng)事故或維修及停機(jī)等損失;
4.皮囊不能做得太大,否則影響皮囊壽命,美國ASME標(biāo)準(zhǔn)一般最大為60升 ;
5.工作壓力不能太高,國內(nèi)最高(3倍或更小安全系數(shù))一般為31.5Mpa,拓步皮囊式蓄能器(4倍安全系數(shù))為51.8Mpa ;
6.在快速釋放油液時,囊式蓄能器的菌型閥可能會提前關(guān)閉,導(dǎo)致蓄能器突然暫時失效;
7.因皮囊材質(zhì)為橡膠,強(qiáng)度不高,不能承受很大的壓力波動(注意皮囊壓縮比),波動幅度過大會大大降低皮囊壽命;所以同時,皮囊式蓄能器一般也不適合串聯(lián)氣瓶或氣瓶組使用。
隔膜式蓄能器
優(yōu)點(diǎn):
1.其重量和容積比最小,反應(yīng)靈敏,低壓消除脈動效果顯著。
缺點(diǎn):
1.壓力小,一般最大為25Mpa;
2.容積小,一般最大為11.4升。
重力式蓄能器;
重力式蓄能器如圖3.3所示,重力式蓄能器利用提拉加載在活塞上的質(zhì)量,將液體的液壓能轉(zhuǎn)化為重物的重力勢能來儲存能量。其結(jié)構(gòu)簡單、壓力穩(wěn)定,主要用于冶金等大型液壓系統(tǒng)的恒壓供油,其缺點(diǎn)是反應(yīng)慢,結(jié)構(gòu)龐大,安裝局限性大,只能垂直安裝、不易密封,現(xiàn)在已很少使用。
彈簧式蓄能器
彈簧式蓄能器如圖3.4所示,利用彈簧的壓縮和伸長來儲存、釋放壓力能,它的結(jié)構(gòu)簡單,成本較低,但由于彈簧伸縮量有限容量小,可用于小容量、低壓系統(tǒng)起緩沖作用,不適用于高壓或高頻的工作場合。
選型步驟
第一步:明確蓄能器的主要功能
1 輔助動力源 |
☆ 提供一個輔助能源,即所儲存的能源能在高峰時刻應(yīng)用,以便選用較小的泵。用較小的泵,也可以實(shí)現(xiàn)在瞬間提供大量壓力油。 ☆ 平穩(wěn)保持液壓系統(tǒng)中一定的流量和壓力。 ☆ 補(bǔ)充液體容積以保持一定的壓力。 ☆ 當(dāng)液壓裝置發(fā)生故障、停泵或停電時,作為應(yīng)急的動力源,以便安全地做完一個工作循環(huán) ,如用于船舶液壓方向舵。 ☆ 較長時間地使系統(tǒng)維持一個必須的高壓而無需開泵,以防止油料過熱減少泵磨損并節(jié)約能源。 ☆ 保持系統(tǒng)壓力:補(bǔ)充液壓系統(tǒng)的漏油,或用于液壓泵長時期停止運(yùn)轉(zhuǎn)而要保持恒壓的設(shè)備上。 ☆ 驅(qū)動二次回路:機(jī)械在由于調(diào)整檢修等原因而使主回路停止時,可以使用蓄能器的液壓能來驅(qū)動二次回路。 ☆ 穩(wěn)定壓力:在閉鎖回路中,由于油溫升高而使液體膨脹,產(chǎn)生高壓可使用蓄能器吸收,對容積變化而使油量減少時,也能起補(bǔ)償作用。
☆ 為設(shè)備的嚴(yán)重磨損區(qū)提供不問斷但流量不大的潤滑油。 ☆ 注模鑄造設(shè)備操作中用于在一個短時間內(nèi)提供高壓。 ☆ 機(jī)床上用于保持壓力以便采用小規(guī)模的油泵。 ☆ 汽輪機(jī)上用于提供潤滑油。 ☆ 油井、井口防噴器上用于作關(guān)閉閘門的備用動力。 ☆ 流體儲存,緊急能源,壓力補(bǔ)償,滲漏補(bǔ)償,熱脹吸收,增加流量。 ☆ 對于間歇負(fù)荷,能減少液壓泵的傳動功率。當(dāng)液壓缸需要較多油量時,蓄能器與液壓泵同時供油;當(dāng)液壓缸不工作時,液壓泵給蓄能器充油,達(dá)到一定壓力后液壓泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 ☆ |