Пневмогідравлічні акумулятори

Гідроакумулятор – ємність, призначена для акумулювання енергії робочої рідини, що знаходиться під тиском. Гідроакумуляюр, в якому акумулювання (накопичення) і повернення (віддача) енергії відбуваються за рахунок стиснення і розширення газу, називають пневмогідроакумулятор. У системах гідроприводу переважно застосовують акумулятори цього типу.

Подібний акумулятор являє собою закриту посудину (рис. 6.1), заповнений стиснутим газом з деяким початковим тиском зарядки. При подачі в цю посудину рідини обсяг газової камери зменшується, внаслідок чого тиск газу підвищується, досягаючи до кінця зарядки рідиною деякого заданого максимального значення.

В акумуляторах, застосовуваних в гідроприводі, рідина і газ зазвичай розділені поршнем чи іншими засобами для усунення можливості розчинення газу в рідині. Відповідно до типу застосовуваного роздільник середовищ розрізняють поршневі (рис. 6.1, а) і діафрагмові (рис. 6.1, б) акумулятори. Недоліком першого є тертя поршня в циліндрі, на подолання якого витрачається енергія акумулятора, а також можливість порушення герметичності в з’єднанні поршня і циліндра. Крім того, при наявності тертя можливі стрибкоподібні руху поршня і як наслідок – коливання тиску. Ці недоліки практично усунені в акумуляторах, в яких середовища розділяються за допомогою еластичної гумової діафрагми.

Розрахунок пневмогідравлічного акумулятора зводиться до визначення його місткості V_к і корисного об’єму V_п, під який розуміється обсяг рідини, що витісняється газом з акумулятора в процесі його розрядки. Корисний об’єм на середній тиск газу в робочому діапазоні тисків визначає накопичену енергію акумулятора, яка віддається при розрядці.

а – поршневим; б – діафрагмовим

Рисунок 6.1 – Пневмогідроакумулятори з роздільником середовища

Допускаючи, що зміна стані газу являє собою ізотермічний процес, маємо (рис. 6.2):

(6.1)

де р₁ і V₁ – початковий тиск і обсяг газової волості до зарядки акумулятора рідиною;

р₂ і V₂ – кінцевий тиск і об’єм газової порожнини про кінець зарядки акумулятора рідиною.

Обсяг V₁ до заповнення акумулятора рідиною рівний місткості V_н акумулятора (V₁=V_н), а корисний об’єм рідини V_п дорівнює різниці обсягів газової порожнини при зарядці (відзначений горизонтальним штрихуванням) V_п=V₁-V₂.

Підставивши з виразу (6.1) значення V₂, отримаємо величину корисного об’єму при повному витісненні рідини з акумулятора:

(6.2)

Рисунок 6.2 – Схема розрахунку пневмогідроакумулятора

При швидкому розширенні газу зміна його стану протікає зазвичай на режимах, відповідних політропному процесу.

Акумулятор часто застосовують як джерело аварійного живлення окремих гілок гідросистеми в разі відмови або вимкнення насоса, а також у випадку, коли потрібно витримати тривалий час якої ділянки гідросистеми під постійним тиском, наприклад, для тривалої витримки під тиском деталей, якi формуються з гуми. Так як енергія, накопичена в акумуляторі, може бути віддана в короткий час, акумулятор може коротко-тимчасово розвинути велику потужність. Завдяки цьому застосування акумуляторів особливо рентабельно в гідросистемах з великими піками витрати рідини, значення яких набагато перевищують подачу насоса. Використання акумуляторів в подібних гідросистемах дозволяє понизити потужність живлять насосів до середньої потужності споживачів гідроенергії. Насоси гідросистем з акумуляторами переводять після зарядки акумулятора на режим холостого ходу. При нерегульованому насосі використовуються автомати розвантаження (рис. 6.3).

При підвищенні тиску в акумуляторі 2 до значення, на яке відрегульована пружина вимикача 1, подача насоса направляється в безнапірний гідробак 4. Живлення гідросистеми здійснюється акумулятором 2, який відключається від насоса і бака за допомогою зворотного клапана 3. При розрядці акумулятора до заданого нижнього рівня тиску вимикач 1 знову направляє подачу насоса в акумулятор.

Рисунок 6.3 – Схема розвантаження регульованого насоса при зарядці пневмогідроакумулятора

Поиск по сайту: