氣囊式蓄能器的應(yīng)用及其常見故障分析

摘要：本文主要介紹了氣囊式蓄能器的結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用，并結(jié)合某實(shí)際液壓系統(tǒng)中的蓄能器應(yīng)用實(shí)例分析氣囊式蓄能器在應(yīng)用過程中常見的故障及其處理辦法。

關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)；氣囊式蓄能器；常見故障；分析

前言

目前，蓄能器被廣泛應(yīng)用于各種液壓系統(tǒng)中，它的主要功能是儲(chǔ)存油液的壓力能，可在短時(shí)間內(nèi)作為一種輔助動(dòng)力源提供大量的壓力油，也可以在液壓泵發(fā)生停電或其他故障時(shí)作為一種緊急動(dòng)力源，具有形成恒壓油源、保持系統(tǒng)壓力和補(bǔ)償泄露、能量回收節(jié)能以及吸收壓力脈動(dòng)、液壓沖擊等多種功能，在各種液壓系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。其中氣囊式蓄能器可以將氣體（一般為氮?dú)猓┖陀鸵嚎梢酝耆綦x，具有質(zhì)輕、氣囊慣性小、反應(yīng)靈敏、便于維護(hù)、安裝方便、附屬設(shè)備少以及便于充氣等優(yōu)點(diǎn)，因此在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用最為廣泛，但由于制造皮囊殼體的難度較大，且容量相對(duì)較小等，所以會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)各種故障。為了提高整個(gè)氣囊式蓄能器液壓系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，下面介紹其在液壓系統(tǒng)的應(yīng)用和對(duì)其在應(yīng)該中常見故障進(jìn)行分析，為故障預(yù)防提供一定的參考。

1.氣囊式蓄能器結(jié)構(gòu)

氣囊式蓄能器的典型特征是在鋼殼內(nèi)有一個(gè)非折疊的、柔性的橡膠皮囊。皮囊的開口端連接在鋼殼充氣側(cè)的氣閥上。提升閥在彈簧的作用下保持常開狀態(tài)，用以調(diào)節(jié)通過充油口的油液流量。氣囊式蓄能器的頂部或底部組件是可維修的，從而可以提供最佳的靈活性。圖1為氣囊式蓄能器結(jié)構(gòu)示意圖，主要由殼體、皮囊、充氣閥和進(jìn)油閥組成。

2.氣囊式蓄能器在液壓系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用

乳化液泵是礦用液壓設(shè)備的主要?jiǎng)恿υ?，其安全性直接影響整個(gè)液壓設(shè)備的正常運(yùn)行，而蓄能器作為一種重要的輔助動(dòng)力源工作在整個(gè)液壓系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，圖2是某型號(hào)乳化液泵的系統(tǒng)圖。

該乳化液泵中的蓄能器選用的是折合型皮囊式蓄能器，主要包括進(jìn)油閥、皮囊、殼體以及進(jìn)氣閥四個(gè)部分，首先需要在皮囊內(nèi)充入一定量氮?dú)庾鳛閴毫?，充入的氮?dú)饬坎煌谛钅芷髦幸矔?huì)發(fā)揮不同的作用。在正常運(yùn)行工作狀態(tài)下，殼體內(nèi)的乳化液會(huì)接通回路，當(dāng)壓力系統(tǒng)壓力比正常工作壓力高時(shí)，乳化液會(huì)由系統(tǒng)管路進(jìn)入蓄能器內(nèi)壓縮皮囊內(nèi)氣體，維持整個(gè)液壓系統(tǒng)的壓力平衡；當(dāng)系統(tǒng)壓力比正常工作壓力低時(shí)，乳化液會(huì)受到皮囊的膨脹擠壓，導(dǎo)致蓄能器內(nèi)流出液體至液壓系統(tǒng)中，補(bǔ)充管路中的壓力。

3.氣囊式蓄能器的常見故障分析及處理辦法

氣囊式蓄能器的應(yīng)用大大提升了整個(gè)液壓設(shè)備及系統(tǒng)的安全系數(shù)，維持整個(gè)系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定運(yùn)行，但也常常會(huì)出現(xiàn)以下幾種故障：

3.1.預(yù)充氣時(shí)皮囊失效

氣囊式蓄能器在油液進(jìn)入蓄能器前需要精確的充入干凈的氮?dú)忸惛稍锒栊詺怏w，在預(yù)充氣過程中，必須保證達(dá)到指定的壓力，預(yù)充氣的正確與否以及確保預(yù)充氣的壓力在整個(gè)儲(chǔ)能應(yīng)用系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。但在預(yù)充氣期間，蓄能器極易受到損壞，且在預(yù)充氣壓力首次大都5Mpa前應(yīng)緩慢充入氮?dú)?，但?jīng)常難以把握，導(dǎo)致皮囊失效。同時(shí)在折疊式皮囊蓄能器中，當(dāng)高壓氮?dú)庋杆倥蛎浐?，?huì)迅速冷卻并積蓄在氣囊底部，而此時(shí)冷脆的橡膠也會(huì)迅速膨脹破裂。因此預(yù)充氣式時(shí)應(yīng)當(dāng)選擇正確的預(yù)充壓力，同時(shí)在調(diào)整乳化液泵站系統(tǒng)壓力時(shí)也應(yīng)對(duì)預(yù)充氣壓力進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

3.2.皮囊使用壽命不長

由于皮囊的加工質(zhì)量、皮囊本身材料，選用的工作介質(zhì)和皮囊產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，或者工作溫度過低或過高，外界污垢侵入蓄能器，液壓系統(tǒng)管路的安裝，在乳化液泵設(shè)計(jì)選型時(shí)的工程容量設(shè)計(jì)不合理，蓄能器作為一種輔助動(dòng)力源時(shí)是否將往復(fù)頻率控制在合理范圍等等原因都可能影響皮囊的使用壽命，進(jìn)而出現(xiàn)故障。因此，為了保證蓄能器在最小工作壓力時(shí)能可靠工作，并避免皮囊在工作過程中常與蓄能器的菌型閥相碰撞，延長皮囊的使用壽命，空氣預(yù)充壓力一般應(yīng)在0.75～0.9的范圍內(nèi)選??；同時(shí)為避免在工作過程皮囊的收縮和膨脹的幅度過大而影響使命，最小工作壓力>33%最大工作壓力。

3.3.內(nèi)部壓力下降較嚴(yán)重

目前我國氣囊式蓄能器主要采用單向閥形式，由密封錐面完成密封。若在單向閥的閥芯以及密封錐面處有污垢，皮囊極易發(fā)生漏氣。由于在整個(gè)液壓系統(tǒng)中，蓄能器的主要功能是緩解沖擊、吸收脈動(dòng)，因此在蓄能器受到外界的沖擊而發(fā)生振動(dòng)時(shí)，單向閥的閥芯可能會(huì)發(fā)生松動(dòng)，密封的錐面出現(xiàn)縫隙，最終導(dǎo)致密封失效。為了避免出現(xiàn)蓄能失效的故障發(fā)生，應(yīng)將單向閥閥芯以及密封錐面拆卸進(jìn)行徹底清洗后再安裝，同時(shí)在密封過程中可在充氣閥的密封蓋內(nèi)墊入厚3mm左右的硬橡膠墊圈，以及采取修磨密封錐面使之密合等措施。

3.4.流量穩(wěn)定性較差

在蓄能器補(bǔ)充、流放液體的瞬間流量會(huì)產(chǎn)生較大波動(dòng)，穩(wěn)定性較差而容易出現(xiàn)故障，為了提高瞬間流量的穩(wěn)定性，并獲取較大的瞬間流量，在乳化液泵設(shè)計(jì)選型過程中，不應(yīng)該采用一個(gè)較大容量的蓄能器，應(yīng)采用較小公稱容量的幾個(gè)蓄能器并聯(lián)，并且?guī)讉€(gè)小容量蓄能器的充氣壓力應(yīng)各不相同。同時(shí)應(yīng)盡可能將有效工作壓力范圍縮小，或者選用較大容積的蓄能器。應(yīng)添置幾個(gè)可以控制執(zhí)行元件與蓄能器流量的裝置，確保充足的充液時(shí)間，盡量減少其他部位在充液期間的內(nèi)部泄漏。

4.結(jié)束語

綜上所述，氣囊式蓄能器在液壓系統(tǒng)正常運(yùn)行中發(fā)揮著重要的作用，一旦其發(fā)生故障會(huì)出現(xiàn)震動(dòng)大、液壓不足以及噪音等一系列與液壓相關(guān)的問題，在實(shí)際應(yīng)用過程中，應(yīng)熟悉其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及性能，加強(qiáng)檢查，定期檢查其氣密性是否良好，補(bǔ)充氣囊壓力，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，及時(shí)處理，從而確保整個(gè)液壓系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]黨育哲. 蓄能器引發(fā)故障的分析診斷[J]. 機(jī)床與液壓，2011，157，96.

[2]趙剛. 液壓系統(tǒng)中蓄能器的選用[J]. 液壓與氣動(dòng)，2010（1）：64-65.

[3]范喜貴，劉春峰. 氣囊式蓄能器選型計(jì)算[J]. 煤礦機(jī)械，2011，26（7）：18-19.