Лабораторная работа Устройство гидроаккумуляторов и принадлежностей к ним

1. Назначение гидроаккумуляторов

Одной из основных задач гидроаккумуляторов являет­ся накопление (аккумулирование) определенного объе­ма рабочей жидкости, находящейся под давлением.

Поскольку жидкость находится под давлением, с аккумуляторами обращаются как с напорными ре­зервуарами, и они должны быть рассчитаны на ис­пользование в условиях максимального рабочего избыточного давления, с учетом типовых условий приемки страны, где они будут эксплуатироваться.

Для выравнивания разности давлений и повыше­ния эффективности работы гидроаккумулятора ра­бочая жидкость, находящаяся в нем, подвергается воздействию сжатого газа или нагружается с помо­щью весовой нагрузки или пружины (Рис. 1).

В гидроаккумуляторе весовое или пружинное уси­лие или сила сжатого газа определяют величину гидравлического давления, поскольку все силы на­ходятся в равновесии.

Весовая или пружинная нагрузки применяются толь­ко для специальных случаев в промышленности и распространены незначительно. Нагружаемые га­зом гидроаккумуляторы без разделительного эле­мента также используются крайне редко, поскольку газ растворяется в жидкости.

В большинстве гидроприводов применяются гидро­пневматические (нагружаемые сжатым газом) гид­роаккумуляторы с разделителем сред.

По конструктивному исполнению разделителя раз­личают баллонные, поршневые и мембранные гид­роаккумуляторы, о которых будет рассказано в пос­ледующих разделах более полно.

Гидропневматические аккумуляторы должны вы­полнять в составе гидропривода различные зада­чи, к которым среди прочих относятся:

• накопление энергии

• накопление запасов жидкости

• аварийное управление

• компенсация сил

• демпфирование механических импульсов

• демпфирование гидравлических ударов

• исключение пульсации потока в сливной линии

• демпфирование вибраций и ударов

• демпфирование пульсаций

• подпружинивание движущихся механизмов

• воспроизводство тормозной энергии

• поддержание фиксированного значения давле­ния

- компенсация расходного объема (расширитель­ный сосуд - резервуар).

За счет применения гидропневматических аккуму­ляторов мощность насоса может быть существен­но понижена. Для этого необходимо, чтобы подача насоса за время цикла лишь несколько превышала суммарное потребление рабочей жидкости. Таким образом, при медленных перемещениях рабочая жидкость заполняет гидроаккумулятор, а в момен­ты ускоренных движений разница между потребля­емым расходом и подачей насоса восполняется за счет гидроаккумулятора.

рис. 1.

2. Применение гидроаккумуляторов

Повышение быстродействия (например, для станков)

За счет установки гидропневматических аккумуля­торов вблизи от гидродвигателей удается легче пре­одолеть инерцию столба жидкости между насосом и гидродвигателем, что способствует повышению быстродействия. Кроме того, гидроаккумуляторы позволяют сгладить пульсации расхода (например, при гармонических колебаниях гидродвигателя).

Рис. 2. Накопление энергии для станков

Аварийное торможение

Аккумуляторы могут использоваться для аварийно­го срабатывания тормозов и дверей для канатных дорог, железных дорог в горных местностях, авто­машин и т.д. Зарядка аккумулятора осуществляется от насосного агрегата или от ручного насоса на стан­циях. Таким образом, аккумулятор всегда имеет до­статочную энергию для аварийного торможения.

Часто имеет место обратный принцип действия: тор­можение реализуется пружинами, а освобождение тормозов — гидроцилиндрами, получающими энер­гию от аккумулятора.

Рис. 3. Аварийное торможение

для канатных дорог Рис. 4. Аварийное смазывание подшипников

Аварийное смазывание

Для поддержания масляной пленки в подшипниках они должны постоянно подпитываться смазочным маслом. Это означает, что смазочные точки посто­янно находятся под давлением. При отказе масля­ного насоса аккумулятор может поддерживать по­стоянное давление до тех пор, пока машина не ос­тановится или пока установленный вспомогатель­ный насос вновь не создаст требуемое давление в смазочной системе.

Предотвращение прерываний рабочих циклов

Отключение электроснабжения во время рабочего цикла машины может привести к ее высокозатратным выходам из строя. Аккумуляторы обеспечивают в по­добных случаях полное завершение рабочего цикла.

Компенсация утечек масла

Гидроцилиндр может развивать постоянное усилие прижима только в том случае, если потери из-за уте­чек будут постоянно компенсироваться. Для этого наи­лучшим решением является применение гидравличес­ких аккумуляторов. На Рис. 5 приведена схема гид­ропривода с компенсацией утечек. Здесь утечки в гид­роцилиндре постоянно компенсируются маслом, по­ступающим из аккумулятора. При снижении давления до заранее установленного уровня снова подключа­ется насос, который подзаряжает аккумулятор.

В качестве отличительных особенностей следует упомянуть:

• Насос не работает постоянно

• Небольшое тепловыделение и, следовательно, — незначительные эксплуатационные расходы

- Большой срок службы гидропривода.

Амортизация ударов и вибраций

Рис. 6. Аккумулятор в качестве демпфирующего элемента

В гидросистеме могут возникнуть колебания давле­ния, если изменяются потоки рабочей жидкости в цикле работы оборудования.

Причинами этого могут быть:

• Неравномерность подачи насоса

• Колебания подпружиненных масс в регулирующих гидроаппаратах из-за ударного соединения объе­мов с различными уровнями давления

• Функционирование отсечных и управляющих гид­роаппаратов высокого быстродействия

• Подключение и отключение различных насосов.

В результате имеют место колебания давления или расхода, негативно влияющие на долговечность всех элементов конструкции.

В зависимости от причин возникновения следует различать гидравлические удары и пульсации. Что­бы обеспечить бесперебойную работу гидроприво­да, необходимо еще на стадии его проектирования определить возможную величину колебаний давле­ния и предусмотреть необходимые демпфирующие средства. При этом имеется множество решений, однако опыт показывает, что наиболее приемлемым является установка гидравлических амортизаторов.

Рекомендуется установка амортизаторов пульса­ций, чтобы выполнить требования, предъявляемые к оборудованию в части высокой мощности, малого времени цикла и низкого шума. Этот тип аккумуля­тора уменьшает возникающие при работе оборудо­вания колебания расхода, а также передачу этих колебаний на резонирующие поверхности, что по­зволяет значительно снизить уровень шума. Кроме того, увеличивается срок службы компонентов и оборудования в целом.

В случае объемных насосов (Рис. 7)

В зависимости от конструкции насоса возникают те или иные пульсации его подачи, которые являются причиной шума и вибраций. Эти негативные явле­ния могут вызвать повреждение гидропривода.

Рис. 8. Применение амортизаторов пульсаций в гидросистемах с пропорциональными или дроссе­лирующими гидрораспределителями

Рис. 7. Демпфирование колебаний

насосов

В случае быстродействующих гидрораспредели­телей (Рис. 8)

Для обеспечения быстрого и мягкого переключения гидрораспределителей (например, дросселирую­щих или пропорциональных) перед ними и после них должны быть установлены аккумуляторы. При этом одновременно устраняются нежелательные удары давления, которые, например, могут повре­дить входящие в состав гидропривода напорные фильтры.

В случае ударной волны (Рис. 9)

В большинстве гидроприводов возникают ударные волны, вызываемые различными гидравлическими компонентами или рабочими процессами, например движением ковша гидравлического экскаватора.

Установка гидравлических аккумуляторов позволяет защитить от разрушения компоненты, чувствительные к воздействию ударной волны (например, насосы).

Рис. 9. Амортизатор пульсаций, установленный после насоса

В случае гидравлических пружин

Гидроаккумуляторы применяются в качестве гидрав­лических пружин для демпфирования колебаний и ударов.

При этом сжимаемый в аккумуляторе газ использу­ется в качестве пружинящего элемента.

Подрессоривание транспортных средств (Рис. 10)

Дорожные неровности и колеи создают ударные нагруз­ки, которые могут повредить кузов и ходовую часть.

При гидравлическом подрессоривании механические ударные нагрузки преобразуются в гидравлические.

Эти гидравлические ударные нагрузки поглощают­ся аккумуляторами.

Применение гидро-пневматического подрессорива-ния транспортных средств позволяет:

• уменьшить опасность возникновения несчастных случаев

• увеличить срок службы

• обеспечить возможность проезда поворотов с большой скоростью

• удерживать груз в требуемом положении

• уменьшить нагрузку на материалы

- уменьшить эксплуатационные расходы.

Рис. 10. подрессоривание транспортных средств.