5.3. Гидравлические аккумуляторы

Гидроаккумулятор – емкость, предназначенная для накапливания и возврата энергии рабочей жидкости, находящейся под давлением вследствие сжатия и расширения газа.

Гидроаккумулятор представляет собой закрытый сосуд с двумя изолированными друг от друга камерами. В пневмогидроаккумуляторах газ не должен соприкасаться с жидкостью, чтобы не происходило растворение газа в жидкости. В одной из камер находится газ (азот) с некоторым начальным давлением предварительной зарядки р_пр.зар. Другая камера присоединяется к линии высокого давления гидросистемы. При подаче жидкости в эту камеру объем ее увеличивается, объем газовой камеры уменьшается, вследствие чего давление газа повышается, достигая максимального значения р_раб.mах

Гидроаккумуляторы на ЛА в основном используются в качестве вспомогательных и реже самостоятельных источников энергии. Кроме того, они могут выполнять функции:

- сглаживания пульсации потока жидкости после насоса;

- компенсации утечек в системе;

- обеспечения режима холостого хода насоса совместно с автоматом разгрузки насоса.

При использовании гидроаккумуляторов представляется возможным ограничить мощность насосов средней мощностью потребителей, поскольку эпизодически пики подачи можно обеспечить за счет энергии гидроаккумулятора.

По конструктивной схеме различают два типа гидроаккумуляторов: цилиндрические (поршневые) и сферические (мембранные) (рис. 5.7). Недостатком первых является трение поршня в цилиндре, на преодоление которого расходуется энергия гидроаккумулятора, а также возможность нарушения герметичности в соединении поршня и цилиндра. Кроме того, при наличии трения возможны скачкообразные движения поршня и, как следствие, колебания давления. Эти недостатки практически устранены в гидроаккумуляторах, в которых среды разделяются с помощью эластичной диафрагмы (см. рис. 5.7, б).

Рис. 5.7. Гидроаккумуляторы: а - цилиндрический (1 – зарядный штуцер; 2 – корпус; 3 – гильза; 4 – поршень; 5 – сальник; 6 – защитное кольцо; 7 – уплотнение; 8 – вкладыш; 9 – гайка; 10 – винт; 11 – штуцер); б – сферический (7 – заглушка; 2 – зарядный штуцер; 3 – пружина; 4 – стержень с конусом; 5 – крышка; 6 – штифт; 7 – уплотнение; 8 – гайка; 9 – горловина; 10 – корпус; 11 – диафрагма; 12 – штуцер; Г – газовая камера; Ж – жидкостная камера

Такие гидроаккумуляторы меньше по массе, более компактны, обладают хорошей чувствительностью к изменению давления. Однако они менее надежны из-за возможности разрыва мембраны.

Работа гидроаккумулятора характеризуется процессами зарядки (увеличение объема жидкостной камеры и уменьшение объема газовой при увеличении давления нагнетания) и разрядки, которые описываются уравнением pvⁿ = const, где n – показатель политропы, равный 1,3.

При быстрой зарядке происходит нагрев газа, и после зарядки уровень общей энергии уменьшается вследствие уменьшения тепловой энергии. Происходит процесс стабилизации давления.

Наибольшая энергоемкость гидроаккумулятора составляет при отношении давлений предварительной зарядки р_пр.зар и максимального рабочего давления р_раб.mах – р_пр.зар / р_раб.mах = 0,422.

В общем случае давление предварительной зарядки газовой камеры – р_пр.зар составляет 30...50% от рабочего давления гидросистемы.

В зависимости от давления предварительной зарядки жесткость гидроаккумулятора i = р_раб.mах / р_пр.зар принимается равной 3...3,5, если гидроаккумулятор используется для уменьшения пульсации потока, и i = 2...2,3, если гидроаккумулятор используется в качестве источника питания.