HYDAC蓄能器的原理與分類方式
HYDAC蓄能器是液壓氣動係統中的種能量儲蓄裝置。它在適當的時機將係統中的能量轉變為壓縮能或位能儲存起來,當係統需要時,又將壓縮能或位能轉變為液222壓或氣壓等能而釋放出來,重新補供給係統。當係統瞬間壓力增大時,它可以吸收這部分的能量,以整個係統壓力正常。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)的可壓縮性質研製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,位於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,係統管路壓力不再上升;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係統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,所以隻適合小容量、低壓係統(P≦1.0~1.2MPa),或者用作緩衝裝置。重錘式它通過提升加載在密封活塞上的塊把液壓係統中的壓力能轉化為重力勢能積蓄起來。其結構簡單、壓力穩定。缺點是安裝局限性大,隻能垂直安裝;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很少采用。
HYDAC蓄能器但注意的是,有些研究部門從經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(大於液壓腔直徑)、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)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。
當係統壓力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;當係統壓力低於蓄能器內部壓力時,蓄能器中的油在高壓氣體的作用下流向外部係統,釋放能量。
產品的執行元件是間歇動作,總的工作時間很短,有些液壓係統的執行元件雖然不是間歇動作,但在個工作循環內(或次行程內)速度差別很大。在這種係統中設置蓄能器後,即可采用個功率較小的泵,以減小主傳動的功率,使整個液壓係統的尺寸小、重量輕、價格。對某些係統要求當泵發生故障或停電(對執行元件的供油突然中斷)時,執行元件應繼續完成必要的動作。例如為了安全起見,液壓缸的活塞杆必須內縮到缸內。在這種場合下,需要有適當容量的蓄能器作緊急動力源。對於執行元件長時間不動作,而要保持恒定壓力的係統,可用蓄能器來補償泄漏,從而使壓力恒定。由於換向閥突然換向,液壓泵突然停車,執行元件的運動突然停止,甚人為的需要執行元件緊急製動等原因,都會使管路內的液體流動發生急劇變化,而產生衝擊壓力(油擊)。雖然係統中設有安全閥,但仍然難免產生壓力的短時劇增和衝擊。這種衝擊壓力,往往引起係統中的儀表、元件和密封裝置發生故障甚損壞或者管道破裂,此外還會使係統產生明顯的振動。若在控製閥或液壓缸衝擊源之前裝設蓄能器,即可吸收和緩和這種衝擊。在液壓回路中,由於液壓閥急速閉合而發生載荷劇變;這種劇變會產生很大的瞬間衝擊壓力會破壞管道、連接接頭或其它液壓元件,並產生劇烈的振動和噪聲;使用蓄能器可緩和衝擊,保護液壓裝置。如壓鑄機、高空混凝土輸送機中液壓係統中使用的蓄能器就很的體現了這功能。在壓力控製的閉式回路中,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;也可控製由於溫度升高而引起的壓力上升、從而使係統穩定的工作。
也可用來吸收液壓泵的壓力脈動或吸收係統中產生的液壓衝擊壓力。蓄能器中的壓力可以用壓縮氣體、重錘或彈簧來產生,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,常用於水壓機上。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,常用於吸收壓力脈動。重錘式容量較大,常用於軋機等係統中,供蓄能用。某些液壓係統的執行元件是間歇動作,總的工作時間很短,有些液壓係統的執行元件雖然不是間歇動作,但在個工作循環內(或次行程內)速度差別很大。在這種係統中設置蓄能器後,即可采用個功率較小的泵,以減小主傳動的功率,使整個液壓係統的尺寸小、重量輕、價格。某些係統要求當泵發生故障或停電(對執行元件的供油突然中斷)時,執行元件應繼續完成必要的動作。例如為了安全起見,液壓缸的活塞杆必須內縮到缸內。在這種場合下,需要有適當容量的蓄能器作緊急動力源。執行元件的運動突然停止,甚人為的需要執行元件緊急製動等原因,都會使管路內的液體流動發生急劇變化,而產生衝擊壓力(油擊)。雖然係統中設有安全閥,但仍然難免產生壓力的短時劇增和衝擊。這種衝擊壓力,往往引起係統中的儀表、元件和密封裝置發生故障甚損壞或者管道破裂,此外還會使係統產生明顯的振動。