蓄能器的類(lèi)型及綜合使用論述

任建英 張煜

（江西銅業(yè)加工事業(yè)部，江西 南昌 330096）

1 蓄能器的類(lèi)型

蓄能器是液壓系統(tǒng)中的一種能量?jī)?chǔ)存裝置，在液壓系統(tǒng)中起著非常關(guān)鍵的作用，蓄能器根據(jù)蓄能方式的不同可以分為重力加載式、彈簧加載式和氣體加載式三大類(lèi)。

重力加載式蓄能器是利用重物的垂直位置變化來(lái)儲(chǔ)存釋放液壓能，這種蓄能器產(chǎn)生壓力的大小取決于重物及柱塞面積的大小，它能提供大容量、壓力恒定的液體，缺點(diǎn)是體積龐大，反應(yīng)不靈敏，這種蓄能器主要使用在有固定的大型重型液壓設(shè)備，也是最原始的一種蓄能器。

彈簧式蓄能器是是利用安裝在蓄能器內(nèi)部的彈簧儲(chǔ)存釋放能量，彈簧在壓縮中儲(chǔ)存能量，在伸長(zhǎng)過(guò)程把能量逐步釋放出來(lái)，彈簧式蓄能器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，反應(yīng)很靈敏，缺點(diǎn)是由于彈簧限制，只能用于小型、低壓的液壓系統(tǒng)中。

氣體加載式蓄能器的工作原理建立在波義爾定律基礎(chǔ)上。使用時(shí)首先向蓄能器充入預(yù)定壓力的氣體或氮?dú)?，?dāng)系統(tǒng)壓力超過(guò)蓄能器內(nèi)部氣體壓力時(shí)，油液壓縮氣體，這樣氣體被壓縮，把能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，當(dāng)系統(tǒng)壓力低于蓄能器內(nèi)部壓力時(shí)，蓄能器中的介質(zhì)在高壓氣體的作用下流向外部系統(tǒng)，釋放能量。選擇適當(dāng)?shù)某錃鈮毫κ沁@種蓄能器的關(guān)鍵。氣體加載式蓄能器按結(jié)構(gòu)又可分為隔膜式、活塞式、氣囊式和非隔離式等。

隔膜式蓄能器有兩個(gè)半球形殼體，兩個(gè)半球形殼體之間夾著一個(gè)橡膠隔膜，橡膠隔膜把蓄能器內(nèi)部的液體和氣體分開(kāi)，其最大壓力位8～10:1，隔膜式蓄能器與活塞式、氣囊式蓄能器相比，具有體積小、重量輕、響應(yīng)快，低壓消除脈動(dòng)效果顯著等特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用，隨著工業(yè)的發(fā)展及工作頻率的提高，對(duì)隔膜式蓄能器的要求也愈來(lái)愈高，因此蓄能器也易因故障而失效。其缺點(diǎn)是壓力小，一般最大為7Mpa，容積小，一般最大為11.4升。

活塞式蓄能器是利用的浮動(dòng)活塞把內(nèi)部的液體與氣體分開(kāi)，活塞與桶狀蓄能器內(nèi)壁之間有密封，其推薦的壓力位4:1，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)，但是由于活塞慣性大，活塞與蓄能器內(nèi)壁之間有摩擦阻力等原因，導(dǎo)致活塞式蓄能器反應(yīng)靈敏度差，內(nèi)部的氣體與液體存在相互滲透的可能性，活塞式蓄能器最好是垂直安裝，也可以水平安裝，由于活塞與桶壁之間需要良好的密封，所以活塞式蓄能器對(duì)液壓介質(zhì)有特殊要求，要注意保持介質(zhì)的清潔，因?yàn)檫^(guò)臟的介質(zhì)會(huì)使密封過(guò)早的損壞，使介質(zhì)與氣體混在一起，導(dǎo)致蓄能器失效。

氣囊式蓄能器由耐壓殼體、彈性氣囊、充氣閥、提升閥、油口等組成，提升閥的作用是防止油液排盡后氣囊被擠出體外，設(shè)計(jì)允許的最大壓力位4:1，其優(yōu)點(diǎn)是其慣性小，反應(yīng)靈敏，適合用作消除脈動(dòng)；皮囊將油氣隔開(kāi)，油氣不會(huì)混合（不破裂的情況下）；維護(hù)容易、附屬設(shè)備少、安裝容易、充氣方便。但是一定要注意選擇適當(dāng)?shù)某錃鈮毫Σ⑶乙拗谱畲笈乓毫髁?，缺點(diǎn)是容積小。

非隔離式蓄能器是氣體與介質(zhì)直接接觸，優(yōu)點(diǎn)是容量大，反應(yīng)靈敏，缺點(diǎn)是氣體易被介質(zhì)吸收，氣體消耗量大，液壓元件易氣蝕損壞，該蓄能器現(xiàn)在很少使用。

2 蓄能器的用途

（1）作輔助動(dòng)力源，減小裝機(jī)容量，某些液壓元件是間隙工作，其總的工作時(shí)間短，在非工作期間，泵向蓄能器供油，工作期間泵和蓄能器一起向液壓元件供油，這樣就可以采用較小的泵和動(dòng)力機(jī)來(lái)完成工作。

表1

（2）補(bǔ)償泄露、保持恒壓。對(duì)于需要長(zhǎng)時(shí)間不動(dòng)但是又需要保壓的液壓系統(tǒng)，長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)動(dòng)泵實(shí)行保壓是不經(jīng)濟(jì)的，采用蓄能器實(shí)行保壓，從而使泵泄壓，在低負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，可以減少能量消耗，延長(zhǎng)泵的使用壽命。

（3）作緊急動(dòng)力源，有些液壓系統(tǒng)在泵出現(xiàn)故障突然停止工作時(shí)，要求執(zhí)行元件必須完成某個(gè)執(zhí)行動(dòng)作或者要求提供壓力油時(shí)，這時(shí)蓄能器內(nèi)部?jī)?chǔ)存的能量就可以立即釋放出來(lái)。

（4）吸收液壓沖擊。換向閥突然換向，液壓泵突然停車(chē)，執(zhí)行元件突然停止運(yùn)動(dòng)等原因，會(huì)使液體流動(dòng)速度和方向產(chǎn)生變化，在液壓系統(tǒng)中產(chǎn)生沖擊，壓力高達(dá)正常值的數(shù)倍，這時(shí)如果溢流閥來(lái)不及動(dòng)作，就會(huì)使系統(tǒng)元件受損，若在靠近沖擊源附近安裝蓄能器，就可以吸收沖擊，保護(hù)液壓系統(tǒng)。

（5）補(bǔ)償熱膨脹。在封閉的液壓系統(tǒng)，由于溫度的升高，液體受熱膨脹，壓力升高，如果在管路中安裝一個(gè)蓄能器就可以吸收由于溫度的變化造成的壓力變化。

（6）用來(lái)輸送異性液體、有毒液體。利用蓄能器的隔離件將被輸送的異性液體隔開(kāi)，通過(guò)隔離件的往復(fù)運(yùn)動(dòng)將液壓油的能量傳遞給異性液體。

（7）補(bǔ)油。由于液壓系統(tǒng)存在泄漏的可能性，可以利用安裝在系統(tǒng)中的蓄能器補(bǔ)充由于泄漏、降溫等引起的油液損失。

3 蓄能器的選擇

針對(duì)不同場(chǎng)合選擇不同的蓄能器是非常重要的，有一些常用的規(guī)則可以提供一些參考。

（1）對(duì)于吸收沖擊和消除脈動(dòng)，氣囊式蓄能器和隔離式蓄能器比較好，一般認(rèn)為活塞式蓄能器反應(yīng)靈敏度差，不宜用來(lái)消除脈動(dòng)和吸收沖擊，但是實(shí)際上活塞式蓄能器與氣囊式蓄能器靈敏度差別不是太大。

（2）活塞式蓄能器由于其特殊的結(jié)構(gòu)，決定了其對(duì)油液的清潔度要求較高，如果液壓系統(tǒng)不能保證所需要的清潔度，或者清潔度達(dá)不到要求，就不能采用活塞式蓄能器，在這種情況下只能采用隔膜式蓄能器和氣囊式蓄能器，這兩種蓄能器對(duì)油液清潔度要求沒(méi)有那么高，對(duì)于以水位介質(zhì)的系統(tǒng)，也應(yīng)該采用隔膜式蓄能器和氣囊式蓄能器，因?yàn)樗腥菀讛y帶雜質(zhì)且潤(rùn)滑性差，也不宜采用活塞式蓄能器。

（3）活塞式蓄能器的失效是一個(gè)緩慢的過(guò)程，而氣囊式蓄能器的失效是在一瞬間就可以完成，所以在選用蓄能器時(shí)要特別注意到這一點(diǎn)，如果在液壓系統(tǒng)中蓄能器的失效不能對(duì)執(zhí)行元件造成嚴(yán)重影響，就可以選用氣囊式蓄能器，相反的，如果由于蓄能器的失效會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果，甚至產(chǎn)生重大安全事故，就必須選用活塞式蓄能器，例如汽車(chē)的液壓轉(zhuǎn)向用蓄能器，就必須采用活塞式蓄能器。

（4）在蓄能器的選擇上要考慮蓄能器的容積，不同蓄能器的最大是不同的，例如隔膜式蓄能器的最大容積才5L，活塞式蓄能器的最大容積可以達(dá)到420L，氣囊式蓄能器容積一般在5-60L。最大可以達(dá)到450L。

（5）不同蓄能器的響應(yīng)時(shí)間不同，也就是靈敏度不同，活塞式蓄能器的反應(yīng)較遲鈍，氣囊式蓄能器和隔膜式蓄能器響應(yīng)時(shí)間很短，較靈敏，一般可以在25ms以?xún)?nèi)。

4 蓄能器的維護(hù)

適當(dāng)?shù)某錃鈮毫?duì)于蓄能器的使用壽命非常重要，每種蓄能器都有額定的工作壓力，蓄能器在出廠(chǎng)時(shí)，說(shuō)明書(shū)中都對(duì)充氣壓力做了明確說(shuō)明，充氣時(shí)要?jiǎng)e注意查看，不宜充入過(guò)高的充氣壓力。壓力過(guò)高，將導(dǎo)致密封、氣囊等元件的損壞。對(duì)于活塞式蓄能器來(lái)說(shuō)，過(guò)高的充氣壓力，會(huì)使在最低壓力排液時(shí)，活塞太靠近端蓋，活塞容易撞擊端蓋，降低蓄能的使用壽命。對(duì)于氣囊式蓄能器來(lái)說(shuō)，壓力過(guò)高，在排液時(shí)，氣囊易被推入提升閥，造成提升閥和氣囊的損壞。

保持油液清潔，油液中混入雜質(zhì)，雜質(zhì)隨著液體在系統(tǒng)中流動(dòng)，會(huì)使蓄能的密封件磨損加快，蓄能器容易泄漏。所以在系統(tǒng)中安裝一定精度的過(guò)濾器顯得非常重要，濾油器的選擇要根據(jù)承載能力，過(guò)濾精度、通油能力、阻力壓降等因素綜合考慮。具體選擇見(jiàn)表1。

不能再蓄能器上進(jìn)行焊接、鉚焊及機(jī)械加工。蓄能器絕對(duì)禁止充氧氣，以免引起爆炸，不能在充油狀態(tài)下拆卸蓄能器，非隔離式蓄能器不能放空油液，以免氣體進(jìn)入管路中，使用壓力不宜過(guò)高，防止過(guò)多氣體融入油中。

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