Корзина
36 отзывов
 - 10% на наборы уплотнительных и металло-резиновых колец!  Купить со скидкой
+380503713700
+380675522377
ООО "Гидро-Максимум"
Корзина

Гидроаккумуляторы их типы и функции

Гидроаккумуляторы их типы и функции

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. 9.1).


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 гидро-пневматические {нагружаемые сжатым газом) гид­роаккумуляторы с разделителем сред.

По конструктивному исполнению разделителя раз­личают баллонные, поршневые и мембранные гид­роаккумуляторы.

Задачи

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).

Накопление энергии

Показанная на рис. 9.2 циклограмма потребления мощ­ности установки для литья пластмасс под давлением свидетельствует, что при большой скорости вспрыска в рабочий инструмент максимальная мощность тре­буется только на очень короткое время, однако для таких пиков требуется соответствующая мощность насоса.

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.


В качестве отличительных особенностей необходи­мо отметить:
- применение небольших насосов
- небольшая установленная мощность
- небольшое тепловыделение
- простое обслуживание и установка.
Кроме того, необходимо упомянуть демпфирование пульсаций и гидроударов, которое продлевает срок эксплуатации гидропривода.

За счет применения гидропневматических аккуму­ляторов достигается эффект экономии энергии.
Для гидроприводов с большим кратковременным потреблением рабочей жидкости или небольшим временем цикла с точки зрения экономики возмож­но решение только с применением гидропневмати­ческих аккумуляторов.

Гидроаккумуляторы. Примеры применения

Несколько потребителей с различными значениями потребления рабочей жидкости
 


 

Повышение быстродействия (напримердля 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).
 


 

Уменьшение времени хода
С целью повышения производительности при про­ведении прессовых и штамповочных работ требу­ются большие скорости в режиме подъема на холо­стом ходу, а собственно рабочий процесс происхо­дит с небольшой скоростью и большим давлением.
В режиме холостого хода рабочая жидкость посту­пает в гидроцилиндр одновременно от насоса (1) низкого давления, насоса (2) высокого давления и гидроаккумулятора, что позволяет обеспечить вы­сокую скорость.
При росте давления в конце такта холостого хода обратный клапан (А) запирается, рабочая жидкость поступает в гидроцилиндр только от насоса (2) с небольшим рабочим объемом и высоким давлени­ем, а насос (1) заряжает аккумулятор.
 


Накопление рабочей жидкости

Если аккумулятор используется в качестве элемен­та безопасности, он не выполняет функции источ­ника энергии при нормальной работе гидроприво­да, однако подключен напрямую к насосу. За счет применения высококачественных разделительных элементов накопленная энергия может храниться почти безгранично долго и при необходимости не­медленно быть предоставлена в распоряжение. Предохранительные элементы с аккумуляторами применяются в гидроприводах для аварийного под­ключения, чтобы даже при возникновении сбоев и неполадок имелась возможность завершения спе­циальных действий .
В качестве примеров можно назвать:
- Закрытие переборок, заслонок и переключателей
- Срабатывание шиберных затворов
- Срабатывание выключателей большой мощности
- Срабатывание систем быстрого отключения.

Действие в аварийной ситуации
В аварийных случаях, например при отключении привода, с помощью имеющейся в аккумуляторе энергии выполняется рабочий ход или безопасно завершается операция. При отключении подачи электроэнергии (Рис. 9.6) пружина переключает гидрораспределитель (1) в исходное положение, а гидрораспределитель (2) - в среднее положение. В результате аккумулятор соединяется со штоковой полостью гидроцилиндра и исключается возмож­ность его самопроизвольного опускания.


Большое кратковременное потребление масла при отказе
Еще один пример аварийного подключения аккуму­лятора, позволяющего завершить начатый рабочий цикл при отключении (сбое) насоса или отказе од­ного из гидрораспределителей, показан на Рис. 9.7.
Основными преимуществами аварийного подклю­чения аккумуляторов являются:
- Готовность к немедленному включению
- Неограниченный срок службы
- Отсутствие усталостных явлении
- Безынерционность
- Наивысшая степень надежности при небольших затратах на обслуживание.


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.


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.

Гидроаккумуляторы. Примеры применения часть 2

Гидроаккумуляторы. Примеры применения часть 2

Компенсация сил

С помощью аккумуляторов могут компенсировать­ся усилия или перемещения. Это необходимо в том случае, если при непрерывном производственном процессе, например при прокатке, из-за различной по величине нагрузки от прокатываемого материа­ла возможны случаи возникновения перекоса. Если гидроцилиндры прижима роликов сбалансированы, достигается постоянство толщины прокатываемого материала. На Рис. 9.11 показана схема соответ­ствующего гидропривода с аккумулятором, предох­ранительным и блокировочным блоками.

В качестве отличительных особенностей следует упомянуть:
- Мягкое уравновешивание сил и, следовательно, — небольшие нагрузки на фундамент и станину
- Уменьшение массы и габаритных размеров за счет исключения противовесов.


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. 9.12 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

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 пульса-ций, 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. 9.14)

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.


В случае быстродействующих гидрораспредели­телей (Рис. 9.15)

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. 9.16)

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).


В случае включения-отключения (Рис. 9.17)

В результате резкого открывания в сливных гидро­линиях возникают удары давления, которые могут повредить маслоохладители и сливные фильтры.

Кроме того, гидроаппараты, трубопроводы и соеди­нения могут разрушаться при резкой остановке стол­ба движущейся жидкости (например, при аварий­ном отключении).



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.

Случаи применения гидравлических пружин:
- Натяжение цепей (Рис. 9.18)
Аккумуляторы применяются в натяжных механизмах и в приводах мобильных машин для предотвраще­ния передачи ударов приводной цепью.
 



- Натяжение контактных проводов и несущих тро­сов (Рис. 9.19)

Для исключения сбоев в канатных дорогах и лифтах необходимы очень небольшие допуски по длине тросов.

С помощью гидроаккумуляторов компенсируются различия по длине тросов, которые возникают в канатных дорогах при подъеме в горы или при спус­ке в долину из-за тепловых колебаний, а также при изменении нагрузки в лифтах.

При этом необходимые значения допусков для длин канатов и растягивающие напряжения сохраняют­ся неизменными.
 


Подрессоривание транспортных средств (Рис. 9.20)
Дорожные неровности и копей 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.
 



Разделение жидких сред

В системах, где требуется 100 %-ное разделение жидких сред, применяются гидроаккумуляторы. Соб­ственно разделение обеспечивается баллоном или диафрагмой, встроенной в аккумулятор.

Разделение жидких и газообразных сред

В системах, где превалирует пневматическое дей­ствие, для силовых компонентов (например, зажим­ных гидроцилиндров) предпочтительно использова­ние гидравлических устройств.
Аккумуляторы позволяют разделить пневматичес­кие и гидравлические компоненты, поэтому установ­ка дополнительного гидропривода не требуется.
 



Разделение двух жидких сред

Например, в применяемых в нефтехимии компрес­сорах с плавающими кольцевыми уплотнениями сжимаемый технологический газ не должен смеши­ваться с уплотняющей жидкостью.
Для таких уплотнений требуется уплотняющая жид­кость, давление которой должно превышать давле­ние газа в компрессоре на 0,5 ... 1 бар.

Над компрессором на большой высоте (5-10 м) ус­танавливается специальный бак, создающий повы­шенное давление.

Нейтральная по отношению к газу жидкость в баке подвергается давлению газа на выходе из комп­рессора.

В большинстве случаев эта жидкость не обладает смазочными свойствами, поэтому для смазки пла­вающих кольцевых уплотнений и подшипников тре­буется другая жидкость.
Необходимое разделение двух указанных жидкостей обеспечивается аккумуляторами.
 



Разделение двух газов

Аккумуляторы используются для выравнивания дав­ления с атмосферным в системах, для которых опас­но попадание воды в резервуар через воздушный фильтр (сапун), или в заполненных жидким азотом резервуарах для предотвращения возможности об­разования конденсата при больших колебаниях тем­пературы.

Другие статьи