蓄能器回路分析說課講解

蓄能器回路分析蓄能器的作用1.蓄能器的功能

（1）作輔助動力源圖7.1液壓蓄能器作輔助動力源的液壓傳動系統(tǒng)1－液壓泵；2－單向閥；3－卸荷閥；4－液壓蓄能器；5－換向閥；6－液壓缸可以按液壓系統(tǒng)循環(huán)周期內(nèi)平均流量選用液壓泵，以減小功率消耗，降低系統(tǒng)溫升。工作時間較短的間歇工作系統(tǒng)或一個循環(huán)內(nèi)速度差別很大的系統(tǒng)，在系統(tǒng)不需要大流量時，可以把液壓泵輸出的多余壓力油液儲存在液壓蓄能器內(nèi)，到需要時再由液壓蓄能器快速釋放給系統(tǒng)。蓄能器的功能(2/2)

（2）維持系統(tǒng)壓力。在液壓泵停止向系統(tǒng)提供油液的情況下，液壓蓄能器將所存儲的壓力油液供給系統(tǒng)，補償系統(tǒng)泄漏或充當(dāng)應(yīng)急能源，使系統(tǒng)在一段時間內(nèi)維持系統(tǒng)壓力。

（3）吸收系統(tǒng)脈動，緩和液壓沖擊。液壓蓄能器能吸收系統(tǒng)在液壓泵突然啟動或停止、液壓閥突然關(guān)閉或開啟、液壓缸突然運動或停止時所出現(xiàn)的液壓沖擊，也能吸收液壓泵工作時的壓力脈動，大大減小其幅值。2.液壓蓄能器的結(jié)構(gòu)和性能

液壓蓄能器有各種結(jié)構(gòu)形狀，如圖7.2所示。重力式液壓蓄能器由于體積龐大、結(jié)構(gòu)笨重、反應(yīng)遲鈍，在液壓傳動系統(tǒng)中很少應(yīng)用。在液壓傳動系統(tǒng)中主要應(yīng)用有彈簧式和充氣式兩種。目前常用的是利用氣體壓縮和膨脹來儲存、釋放液壓能的充氣式液壓蓄能器。它主要有活塞式和皮囊式兩種。圖7.2液壓蓄能器1－重力式；2－彈簧式；3－活塞式；4－皮囊式；5－薄膜式蓄能器的類型(2/6)(1)活塞式液壓蓄能器活塞式液壓蓄能器中的氣體和油液由活塞隔開，其結(jié)構(gòu)如圖7.3所示?；钊?的上部為壓縮空氣，氣體由氣閥3充入，其下部經(jīng)油孔a通向液壓系統(tǒng)?；钊?隨下部壓力油的儲存和釋放而在缸筒2內(nèi)來回滑動。為防止活塞上下兩腔互通而使氣液混合，在活塞上裝有O型密封圈。這種液壓蓄能器結(jié)構(gòu)簡單、壽命長，它主要用于大容量蓄能器。但因活塞有一定的慣性和因O型密封圈的存在有較大的摩擦力，所以反應(yīng)不夠靈敏，因此適用于儲存能量。另外，密封件磨損后，會使氣液混合，影響系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。

圖7.3活塞式液壓蓄能器1－活塞；2－缸筒；3－氣閥

蓄能器的類型(2/6)(2)皮囊式液壓蓄能器皮囊式液壓蓄能器中氣體和油液由皮囊隔開，其結(jié)構(gòu)如圖7.4所示。皮囊用耐油橡膠制成，固定在耐高壓殼體內(nèi)的上部。皮囊內(nèi)充入惰性氣體（一般為氮氣）。殼體下端的提升閥A是一個用彈簧加載的菌形閥。壓力油從此通入，并能在油液全部排出時，防止皮囊膨脹擠出油口。這種結(jié)構(gòu)使氣液密封可靠，并且因皮囊慣性小，反應(yīng)靈敏，克服了活塞式液壓蓄能器的缺點，因此，它的應(yīng)用廣泛，但工藝性較差。

圖7.4皮囊式液壓蓄能器1－殼體；2－皮囊；3－氣閥蓄能器的類型(3/6)(3)薄膜式液壓蓄能器薄膜式液壓蓄能器利用薄膜的彈性來儲存、釋放壓力能。主要用于小容量的場合。如用作減震器、緩沖器和用于控制油的循環(huán)等。

(4)彈簧式液壓蓄能器彈簧式液壓蓄能器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，反應(yīng)靈敏，但容量小?？捎糜谛∪萘俊⒌蛪海╬<1~1.2MPa）的回路緩沖；不適用于高壓或高頻的工作場合。3.液壓蓄能器的容量計算（一）蓄能器工作的三個狀態(tài)：充氣狀態(tài)：充氣狀態(tài)充液狀態(tài)排液狀態(tài)充液狀態(tài)：V3——氣體膨脹后，氣囊的氣體體積。P1：

氣囊的充氣壓力V1：氣囊的充氣體積，即蓄能器容量，這時氣囊充滿殼體內(nèi)腔；P2：

系統(tǒng)最高工作壓力，即泵對蓄能器儲油結(jié)束時的壓力；

V2：氣囊被壓縮后，氣囊的氣體體積；排液狀態(tài)：p3——系統(tǒng)最低工作壓力，即蓄能器向系統(tǒng)供油結(jié)束時的壓力；工作容積：蓄能器向系統(tǒng)供出的油量則排液量：則總?cè)莘e：在實際選用時，蓄能器的總?cè)莘eV1比理論計算值大5%倍為宜。充氣壓力p1在理論上可與p3相等，但為保證在壓力p3時蓄能器仍有能力補償系統(tǒng)泄漏，應(yīng)使p1<p3，一般?。簆1=(0.8~0.85)p3或0.9p3>p1>0.25p2如已知V1，也可反過來求出儲能時的供油體積，即：n

：指數(shù),1<n<1.4等溫過程n

=1；排液速度較慢大于3分鐘絕熱過程n=1.4;排液速度較快小于1分鐘液壓蓄能器的容量計算(3/4)

當(dāng)液壓蓄能器用于保壓和補漏時，氣體膨脹過程緩慢，與外界熱交換得充分，可認(rèn)為是等溫變化過程，這時取n=1；當(dāng)液壓蓄能器作輔助或應(yīng)急動力源時，釋放液體的時間短，氣體快速膨脹，熱交換不充分，這時可視為絕熱過程，取n=1.4。pV曲線圖見圖所示。在實際工作中的狀態(tài)變化在絕熱過程和等溫過程之間，因此1<n<1.4。圖7.5液壓蓄能器的p－-V曲線1－n=1等溫線；2－n=1.4絕熱線液壓蓄能器的容量計算(3/4)

例5-2設(shè)有一壓鑄機液壓系統(tǒng)，其流量-時間工作循環(huán)圖如圖所示。在流量高峰時間段時，其系統(tǒng)壓力為(14~21)MPa,若系統(tǒng)采用蓄能器回路，試確定液壓泵的容量、蓄能器工作容積和總?cè)莘e，并與不采用蓄能器的情況作一節(jié)約功率的比較(設(shè)p1=0.85p3)液壓蓄能器的容量計算(3/4)液壓蓄能器的容量計算(3/4)5)節(jié)約功率的比較當(dāng)采用蓄能器回路，并選液壓泵的流量：?。盒钅芷鞒錃鈮毫Φ倪x?。簤毫Γ簞t電動機的功率：總效率：若不采用蓄能器回路，而采用單泵供油回路：液壓泵的流量：壓力：則電動機的功率：液壓蓄能器的容量計算(4/4)(二）吸收脈動用時蓄能器的容量計算

（1）按照絕熱過程處理n=1.4（2）系統(tǒng)的壓力脈動僅由液壓泵的流量脈動引起。在一個脈動周期內(nèi)高于平均流量的部分被蓄能器吸收，低于平均流量的部分由蓄能器供給。流量脈動曲線脈動壓力的平均值：壓力脈動系數(shù)：蓄能器的容量：?V是在流量脈動的一個周期內(nèi)，瞬時流量高于或低于平均流量的部分。P1充氣壓力，按系統(tǒng)工作壓力的60%充氣液壓蓄能器的容量計算(4/4)(三）

作吸收沖擊用時的容量計算

這時準(zhǔn)確計算比較困難，因其與管路布置、液體流態(tài)、阻尼情況及泄漏大小等因素有關(guān)。一般按經(jīng)驗公式計算緩和最大沖擊壓力時所需的液壓蓄能器最小容量。即：式中ρ

：油液的密度a：管子的通流面積l

——發(fā)生沖擊的管長，即壓力油源到閥口的管道長度；v