德國HYDAC蓄能器在工作過程中資料參數都有哪些重要部分
使用時向德國HYDAC蓄能器在入預定壓力的空氣或氮氣,當外部系統的壓力超過蓄能器的壓力時,油液壓縮氣體充入蓄能器,當外部系統的壓力低于蓄能器的壓力時,蓄能器中的油在壓縮氣體的作用下流向外部系統。氣體加載式蓄能器又分為非隔離式、氣囊式、隔膜式、活塞式等幾種。
德國HYDAC蓄能器在的氣體與液體直接接觸,蓄能器中分為油相和氣相。這種蓄能器容量大、反應靈敏,缺點是氣體易被油液所吸收,氣體消耗量較大,元件易氣蝕損壞。這種蓄能器現在已很少使用。
德國HYDAC蓄能器在由耐壓殼體、彈性氣囊、充氣閥、提升閥、油口等組成。提升閥的作用是防止油液排盡后氣囊擠出容器之外。設計允許的大壓力比為4:1(大壓力比為工作壓力與預充氣壓力之比)。氣囊式蓄能器容積較大,反應靈敏,不易漏氣,沒有油氣混雜的可能。氣囊式蓄能器的放置方式是豎直放置,充氣閥在上方,也可以水平放置,但一定要注意選擇適當的充氣壓力并且限制大排液流量。
德國HYDAC蓄能器在有兩個半球形殼體,兩個半球之間夾著一個橡膠薄膜,將油和氣分開,其大壓力比為8~10:1。隔膜式蓄能器的重量和容積比小,反應靈敏;缺點是容積小。
德國HYDAC蓄能器在利用浮動自由活塞將氣相和液相隔開。活塞和筒狀蓄能器內壁之間有密封,其所的壓力比為4:1,其結構簡單,壽命長,但由于活塞慣性大有密封摩擦阻力等原因,反應靈敏性差,氣體和液體有相混的可能性。活塞式蓄能器的放置方式是豎直放置,也可以水平放置,但一定要注意保持油液清潔,因為過臟的油液會損壞活塞密封。
德國HYDAC蓄能器在蓄能和放能的工作循環,可分為四個階段,如圖a是4升蓄能器的實測記錄,1-2是蓄能階段,氣體壓縮,壓力升高,通常屬多變過程。此時氣體溫度(圖b,與圖a工況相同)沿1-2升高。2-3是持能階段,屬等容過程,由于熱量外逸,溫度沿2-3下降,壓力也下降。3-4是放能階段,氣體騰脹,壓力下降。由于各種損失,釋放出的能量總要比儲入的少。隨著
能量的釋放,溫度沿3-4下降,以致在點4的氣體溫度,低于環境溫度。4-1為間歇階段。即釋放能量后至下次重新蓄能的間歇,也屬等容過程。氣體溫度沿4-1上升,壓力也上升。回到初始點1。
如放能時間長,則3-4階段接近等溫過程,如點3已達環境溫度,則點4便于點1重合,循環過程為1-2-3-1。類此,根據四個階段的工況特點,不難看出蓄能器工作循環過程是多種多樣的。[1]
靜態性質
德國HYDAC蓄能器在有些液壓系統對于流量的要求并不恒定。僅在工作循環的某一段時間內需供給較大的流量。因此采用定量泵供油時,若按可能出現的大流量選擇油泵,勢必造成功率浪費,也會使系統的造價增加。如果利用蓄能器對系統流量進行調濟,即可避免上述缺點。但是這時泵的流量須按系統在一個工作循環中的平均流量選取。圖1即為系統的流量變化圖,假定系統的平均流量為QA,則
式中,Qt表示工作循環中備段時間的流量;t1表示在各種不同流量下的持續時間。
當系統所需流量大于平均流量時,即由蓄能器供油。低于平均流量時,由油泵供油,同時將富余流量充入儲能器。蓄能器供油時其低壓力必須能滿足系統的工作要求。而且在蓄能器供油時其油液不宜全部排空,一般須余下*充滿時油液容積的10%。
此外,泵的供油壓力還必須能達到蓄能器充滿油液時的大壓力。
德國HYDAC蓄能器的容積
由于超過平均流量以上的流量須由蓄能器供油,所以蓄能器的理論容積即排油量為
式中 ,Vat表示蓄能器的理論容積;Qj,tj各表示大于平均流量的流量及持續時間。
德國HYDAC蓄能器的大有效能量及容積
在一定的外形尺寸下,蓄能器提供的能量越多,則其效果就越。對于氣壓作用式(包括氣囊式和氣壓活塞式)
德國HYDAC蓄能器其低壓力P3必須等于系統的工作壓力才能進行正常的工作。蓄能器排油時,系統所獲得的能量即為其有效輸出能量。因此有
式中,E表示蓄能器的有效輸出能量。
當德國HYDAC蓄能器的大壓力為系統工作壓力的2倍時,蓄能器的輸出有效能量大。
蓄能中氣體按熱過程膨脹進行排油時蓄能器的容積
式中,V3-V2表示排油量,V1表示蓄能器容積,γ表示熱系數。
動態分析
德國HYDAC蓄能器在中氣體的膨脹,對系統的供油壓力將不斷變化。若油缸驅動的荷載F恒定,則其運動速度將不斷地改變。由于蓄能器內氣體的膨脹與蓄能器的排油量有關,而蓄能器的排油量又與活塞的位移有關,活塞位移則隨時間而變。所以蓄能器供油系統的工作是一個動態過程。假定蓄能器在開始向系統供油時的壓力為P2,氣體的容積為V。工作過程中的瞬時壓力為P,氣體容積為V,則壓缸的運動方程為
式中,ΔP表示換向閥及管道的壓力損失;A表示活塞斷面積;m表示活塞(包括活塞桿)及荷載;x表示活塞位移;f表示系統的粘阻系數;k表荷載彈簧剛度。[4]
應用
1.作輔助動力源,減小裝機容量。某些液壓系統的執行元件是間歇動作,其總的工作時間很短,該系統裝設蓄能器后,在非工作期間,泵向蓄能器充油,在工作期間,泵與蓄能器一起向執行元件供油,這樣就可以采用一個較小的泵及動力機來完成工作,減小了動力機的功率。有些液壓系統雖不是間歇動作,但在一個工作循環內速度差別很大,如不裝蓄能器,必須按系統需求的大流量選擇泵,裝蓄能器后,就可按系統所需的平均流量來選擇泵,這樣也可以減小動力機的功率。
2.消除脈動降低噪聲。如果液壓系統中采用柱塞泵且其柱塞數較少時,系統的壓力、流量等參數脈動很大,這將在液壓系統中產生振動和噪聲。在系統中裝設蓄能器,可顯著地降低脈動,從而使對振動敏感的儀表及閥的損壞事故大為減少,同時可以顯著地降低噪聲。
3.吸收液壓沖擊。換向閥突然換向,執行元件運動的突然停止,都會在液壓系統中產生壓力沖擊波。這種壓力沖擊波會引起系統壓力的顯著升高,造成系統中儀表、元件和密封裝置的損壞,并產生振動和噪聲。在控制閥或液壓缸等沖擊源之前裝設蓄能器,就可以吸收和緩沖這種液壓沖擊。
4.補償泄漏。對于需長時間保壓的液壓系統,持續地開動泵來補償內部泄漏是很不經濟的。可以用蓄能器補償內部泄漏來保持所需的壓力,而使泵卸荷,這樣可以延長泵的使用壽命并減少能耗。
5.作熱膨脹補償用。某些封閉式液壓系統,當系統受熱時,液壓油會發生體積膨脹,從而導致整個系統壓力升高。在系統中安裝一個蓄能器,就會吸收油液體積的增加,將系統壓力限制在安全范圍內。
6.作緊急動力源。某些系統要求當液壓泵發生故障或停電時,執行元件能繼續完成必要的工作。安裝的蓄能器就可作這種緊急動力源,儲存的能量在需要時可立即釋放出來,應用場合包括在冶煉廠或電站關閉閘閥等。
7.構成恒壓油源。工程上大多數液壓控制系統的油源為恒壓油源,蓄能器可與定量泵構成這類系統的恒壓油源。蓄能器還可以與恒壓泵構成二次調節系統的恒壓網絡,這類系統的調速是通過改變變量馬達的排量來實現的。