4.4. Гидроаккумуляторы

4.  КОНДИЦИОНЕРЫ  РАБОЧЕЙ  ЖИДКОСТИ, ГИДРОЕМКОСТИ,  ГИДРОЛИНИИ

 

4.4. Гидроаккумуляторы

 

Гидравлическим аккумулятором называется гидроемкость, предназначенная для накопления (аккумулирования) энергии рабочей жидкости, находящейся под давлением, с целью ее последующего использования.

Гидроаккумуляторы применяются в гидроприводах для решения разнообразных задач. Чаще всего гидроаккумуляторы накапливают энергию в периоды пауз в потреблении ее исполнительными механизмами с тем, чтобы кратковременно получить достаточно большие потоки жидкости под давлением при ускоренных перемещениях исполнительных устройств. Это позволяет существенно уменьшить подачу, мощность насоса и повысить КПД гидропривода.

Применение гидроаккумуляторов имеет особое преимущество в тех случаях, когда требуется длительное время какой-либо участок гидросистемы выдерживать под давлением (нагрузкой) при выключенном (или разгруженном) насосе, например, в зажимных механизмах. Гидроаккумуляторы также используются для уменьшения пульсации давления или исключения пиков давления в переходных режимах.

Известно применение аккумуляторов в качестве аварийных источников питания отдельных линий гидропривода в случае отказа основного источника питания (насоса). В частности, к таким случаям относится питание тормозной системы самолетов и других транспортных машин.

Конструктивные схемы аккумуляторов различных типов показаны на рис. 4.6. В грузовых аккумуляторах (см. рис. 4.6, а) аккумулирование и возврат энергии происходит за счет изменения потенциальной энергии груза, в пружинных (см. рис. 4.6, б) – за счет упругой деформации пружины, в аккумуляторах с упругим корпусом (см. рис. 4.6, в) – за счет упругой деформации корпуса.

В пневмогидравлических (см. рис. 4.6, г-ж) – вследствие сжатия и расширения газа в пневматической полости Б, причем жидкость может находиться в непосредственном контакте с газом (см. рис. 4.6, г) или жидкость и газ могут разделяться поршнем (поршневой пневмоаккумулятор) (см. рис. 4.6, д), мембраной (мембранный пневмогидроаккумулятор) (см. рис. 4.6, г) или эластичным баллоном (баллонный пневмоаккумулятор (см. рис. 4.6, ж). Гидравлическую полость А аккумулятора при его установке подсоединяют к гидросистеме.

 

Рис. 4.6. Типы гидроаккумуляторов:

а) грузовой; б) пружинный; в) с упругим корпусом;

г) пневмогидравлический без распределителя; д) пневмогидрав-

лический с разделителем: 1 – корпус;  2 – поршень;

3 – уплотнение; е) мембранный пневмогидравлический;

ж) баллонный пневмогидравлический

 

Грузовые аккумуляторы отличаются громоздкостью, а пружинные применяются в гидроприводах при небольших давлениях (до 2 МПа) и расходах рабочей жидкости.

Наиболее широкое распространение в гидроприводах получили пневмогидравлические аккумуляторы. При медленном изменении давления в гидросистеме процесс сжатия газа в пневмогироаккумуляторах близок к изотермическому, когда полностью происходит теплообмен между газом  окружающей средой и описывается уравнением

 

,                      (4.3)

 

где p – давление газа в аккумуляторе; V – объем газа.

 

В случае быстрого изменения давления в гидросистеме процесс сжатия газа в аккумуляторе описывается уравнением

 

,                   (4.4)

 

где n – показатель политропы, n =1…1,4.

 

Основными параметрами аккумуляторов являются номинальная вместимость и номинальное давление.

Недостатком пневмогидроаккумуляторов без разделителя является контакт рабочей жидкости и газа. Газ под давлением интенсивно растворяется в жидкости, что приводит к ее насыщению газом. Поршневой аккумулятор (см. рис. 4.6, д) включает корпус 1, поршень 2, уплотнение 3.

Разделитель в виде поршня также не исключает утечки газа и попадание его в жидкость. Кроме того, недостатками такого аккумулятора являются наличие сил трения между корпусом и поршнем, высокая инерционность, обусловленная массой поршня.

Мембранные аккумуляторы (см. рис. 4.6, е) являются наиболее быстродействующими и компактными.