Кемп Х.(редактор) Гидропривод. Основы и компоненты. Учебный курс по гидравлике, том 1

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 9.17. Применение амортизаторов пульсаций для

демпфирования ударных нагрузок

В случае гидравлических пружин

Гидроаккумуляторы применяются в качестве гидрав-

лических пружин для демпфирования колебаний и

ударов.

При этом сжимаемый в аккумуляторе газ использу-

ется в качестве пружинящего элемента.

Случаи применения гидравлических пружин:

-Натяжение цепей (Рис. 9.18)

Аккумуляторы применяются в натяжных механизмах

и в приводах мобильных машин для предотвраще-

ния передачи ударов приводной цепью.

- Натяжение контактных проводов и несущих тро-

сов

(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 спус-

ке в долину из-за тепловых колебаний, а также при

изменении нагрузки в лифтах.

При этом необходимые значения допусков для длин

канатов и растягивающие напряжения сохраняют-

ся неизменными.

Рис. 9.18. Использование гидроаккумуялтора для

натяжения цепи станка

Рис. 9.19. Использование гидроаккумуялторов для натяжения несущих

канатов канатной подвесной дороги

152 Гидроаккумуляторы и их применение

Rexroth didac;

- Подрессоривание транспортных средств

(Рис.

9.20)

Дорожные неровности и колеи создают ударные нагруз-

ки, которые могут повредить кузов и ходовую часть.

При гидравлическом подрессоривании механические

ударные нагрузки преобразуются в гидравлические.

Эти гидравлические ударные нагрузки поглощают-

ся 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.

2.7. Разделение жидких сред

В системах, где требуется 100 %-ное разделение

жидких сред, применяются гидроаккумуляторы. Соб-

ственно разделение обеспечивается баллоном или

диафрагмой, встроенной в аккумулятор.

2.7.1. Разделение жидких и газообразных сред

В системах, где превалирует пневматическое дей-

ствие, для силовых компонентов (например, зажим-

ных гидроцилиндров) предпочтительно использова-

ние гидравлических устройств.

Аккумуляторы позволяют разделить пневматичес-

кие и гидравлические компоненты, поэтому установ-

ка дополнительного гидропривода не требуется.

Рис. 9.21. Применение гидроаккумуляторов для раз-

целения пневматической и гидравлической частей

системы

Рис. 9.20. Применение гидроаккумуляторов для под-

рессоривания транспортных средств

2.7.2. Разделение двух жидких сред

2.7.3. Разделение двух газов

Например, в применяемых в нефтехимии компрес-

сорах с плавающими кольцевыми уплотнениями

сжимаемый технологический газ не должен смеши-

ваться с уплотняющей жидкостью.

Для таких уплотнений требуется уплотняющая жид-

кость, давление которой должно превышать давле-

ние газа в компрессоре на 0,5 ... 1 бар.

Над компрессором на большой высоте (5-10 м) ус-

танавливается специальный бак, создающий повы-

шенное давление.

Нейтральная по отношению к газу жидкость в баке

подвергается давлению газа на выходе из комп-

рессора.

В большинстве случаев эта жидкость не обладает

смазочными свойствами, поэтому для смазки пла-

вающих кольцевых уплотнений и подшипников тре-

буется другая жидкость.

Необходимое разделение двух указанных жидкостей

обеспечивается аккумуляторами.

Аккумуляторы используются для выравнивания дав-

ления с атмосферным в системах, для которых опас-

но попадание воды в резервуар через воздушны!/

фильтр (сапун), или в заполненных жидким азотом

резервуарах для предотвращения возможности об-

разования конденсата при больших колебаниях тем-

пературы.

Рис. 9.23. Гидроаккумулятор в роли сапуна для бака

Рис. 9.22. Использование аккумулятора для разде-

ления жидкостей

Гидроаккумуляторы и их применение

3. Типы гидроаккумуляторов

с разделительным элементом

Аккумуляторы обычно состоят из жидкостной и га-

зовой камер, разделенных газонепроницаемым эле-

ментом. Жидкостная камера соединена с гидросис-

темой. При повышении давления газ сжимается, и

жидкость входит в аккумулятор.

В гидросистемах применяются следующие типы ак-

кумуляторов с разделителем сред:

- Баллонные

- Мембранные (диафрагменные)

- Поршневые.

Рис. 9.25. Баллонный аккумулятор

Рис. 9.24. Мембранный аккумулятор

Рис. 9.26. Поршневые аккумуляторы

Rexroth didactic

Гидроаккумуляторы и их применение 155

3.1. Баллонные аккумуляторы

Баллонные аккумуляторы содержат жидкостную и

газовую камеры и баллон в качестве разделитель-

ного элемента. Жидкостная камера соединена с гид-

росистемой. При увеличении давления газ в балло-

не сжимается, и жидкость поступает в аккумулятор.

При понижении давления сжатый газ вытесняет ра-

бочую жидкость в гидросистему. Баллонные акку-

муляторы могут устанавливаться как вертикально

(предпочтительно), так и горизонтально или даже

наклонно (для определенных условий эксплуатации).

При наклонной и вертикальной установке жидко-

стная камера должна располагаться снизу.

Баллонные аккумуляторы состоят из сварного или

кованого корпуса (7), баллона (2), зарядного вен-

тиля (3) и донного клапана (4). Разделение сред

обеспечивается баллоном (2).

3.2. Мембранные (диафрагменные)

аккумуляторы

Мембранные аккумуляторы состоят из высокопроч-

ного стального сосуда, имеющего шарообразную

или цилиндрическую форму. Внутри находится мем-

брана, изготовленная из эластичного материала

(эластомера), который выполняет функцию разде-

лительного элемента.

Применяются два типа мембранных аккумуляторов:

- сварной

-разборный.

В сварной конструкции мембрана перед сваркой

запрессовывается в кольцевой паз нижней части

корпуса. Специальная технология (например, элек-

тронно-лучевая) обеспечивает минимальный нагрев

во избежание повреждений мембраны при сварке.

В разборной конструкции мембрана удерживается

резьбовым соединением накидной гайки с верхней

и нижней частями корпуса.

1 - Зарядный вентиль 4 - Клапанная тарелка

2 - Корпус 5 - Подвод рабочей

3 - Мембрана жидкости

Рис. 9.28. Мембранный аккумулятор:

вверху - сварная конструкция; внизу - разборная

Рис. 9.27. Баллонный аккумулятор

3.3. Поршневые аккумуляторы

Поршневые аккумуляторы содержат жидкостную и

газовую камеры и поршень в качестве газонепро-

ницаемого разделительного элемента. Газовая ка-

мера предварительно заполнена азотом.

Поскольку жидкостная камера соединена с гидро-

системой, при повышении давления аккумулятор

заполняется рабочей жидкостью, а газ сжимается.

При понижении давления сжатый газ расширяется

и вытесняет накопленную рабочую жидкость в гид-

росистему. Поршневой аккумулятор может работать

в любом положении, однако вертикальное располо-

жение (газовая полость сверху) является предпоч-

тительным, поскольку позволяет исключить возмож-

ность осаждения имеющихся в жидкости частиц заг-

рязнений на поршне и их попадание в уплотнения.

Конструкция поршневого аккумулятора показа на Рис.

9.29. Основные элементы: гильза (7), поршень (2) с

системой уплотнений и крышки (3 и 4) с маслоподво-

дящим отверстием (5) и зарядным вентилем (6). Гиль-

за выполняет две функции. Во-первых, она восприни-

мает внутреннее давление и, во-вторых, служит в ка-

честве направляющей для поршня, являющегося раз-

делителем между газовой и жидкостной камерами.

Внутренняя поверхность гильзы (зеркало) обрабо

тана с наивысшими точностью и качеством. Специ-

альная система уплотнений обеспечивает MI

мальное трение в сопряжении поршня с гильзой

Таким образом, между газом и жидкостью дости

гается уровень перепада давлений не более 1

В поршневых аккумуляторах возможен контроль по-

ложения поршня. Для этого предусматривается вы-

ходящий наружу шток с кулачком, воздействующим

на конечный выключатель. Появляется возмож-

ность отслеживать положение поршня в любом ме-

сте хода. Обычно с помощью подобной системы осу-

ществляется управление включением или выклю-

чением насоса.

3.4. Подключение дополнительных газовых

сосудов

При небольшой разности между максимальным и

минимальным рабочими давлениями и большом

требуемом объеме газа в условиях ограниченной

вместимости аккумулятора рекомендуется подклю-

чение дополнительного газового баллона (Рис.

9.30).

При выборе аккумулятора необходимо принимать

во внимание следующее:

- Объемное расширение из-за колебаний темпера-

туры окружающей среды

- Допустимое соотношение давления и объема

PJP

= VJV

- Вместимость

Рис. 9.29. Поршневой аккумулятор

Рис. 9.30. Подключение дополнительного газового

баллона с азотом

xroth didactic

Гидроаккумуляторы и их применение is

4. Принадлежности

для гидропневмоаккумуляторов

4.1. Предохранительные и выключающие

блоки

Рис. 9.31. Предохранительный и выключающий блок

Предохранительный и выключающий блок являет-

ся специальным узлом, обеспечивающим предохра-

нение аккумулятора (или гидродвигателя) от пере-

грузки, его отключение и разрядку. Блок соответ-

ствует действующим нормам техники безопаснос-

ти и условиям приемки в странах применения.

В частности, он соответствует нормам Германии на

сосуды высокого давления согласно приведенным

в техническом описании пунктам, относящимся к на-

порным резервуарам.

S - Аккумулятор

- Точки измерения

Р - Напорная линия

7" - Сливная линия

Рис. 9.32. Предохранительный и выключающий блок

с ручной разгрузкой

Рис. 9.33. Предохранительный и выключающий блок

с электроразгрузкой

Рис. 9.34. Предохранительный и выключающий блок

с предохранительным клапаном непрямого действия

и электроразгрузкой

158 Гидроаккумуляторы и их применение

4.1.1. Конструкция

4.2. Зарядные и контрольные устройства

rt=i

Рис. 9.35. Предохранительный и выключающий блок

Предохранительный и выключающий блок состоит

из клапанного блока (1) с отверстиями для подвода

рабочей жидкости (5) и подключения манометра,

предохранительного клапана (2) патронного монта-

жа, главного запорного крана (3) и разгрузочного

крана (4) с ручным управлением.

Рис. 9.36. Прибор зарядки и контроля

Обычно потери азота в гидропневматических аккуму-

ляторах незначительны. Поскольку уменьшение дав-

ления зарядки р

может вызвать изменение парамет-

ров рабочего цикла оборудования, необходимо пери-

одически проверять величину давления зарядки.

С помощью прибора зарядки и контроля аккумуля-

торы заряжаются сжатым азотом, причем давление

зарядки можно изменять. Для выполнения этой ра-

боты прибор зарядки и контроля навинчивается на

зарядный вентиль аккумулятора и через рукав вы-

сокого давления соединяется со стандартным газо-

вым баллоном (сжатый азот). Если необходимо толь-

ко проверить или уменьшить давление зарядки, ус-

тановка рукава не требуется. Указанное на аккуму-

ляторе давление зарядки р

должно быть создано

при каждой новой установке или при проведении

ремонтных работ, причем после этого в течение пер-

вой недели эксплуатации его необходимо проверить

как минимум один раз. Если утечка азота не про-

изошла, следующую контрольную проверку необхо-

димо провести через 4 месяца. Если давление за-

рядки не изменилось, далее допускается проведе-

ние проверки один раз в год.

Hexroth didactic

Гидроаккумуляторы и их применение 159

4.3. Устройства для зарядки азотом

4.4. Крепежные элементы

Рис. 9.37. Портативное устройство для зарядки азотом

Рис. 9.39. Баллонный аккумулятор с крепежным эле-

ментом, встроенным предохранительным и выклю-

чающим блоком

Гидропневматические аккумуляторы из-за большо-

го собственного веса и динамических нагрузок при

функционировании должны быть надежно закреп-

лены. Элементы крепления не должны создавать

дополнительные усилия и моменты, действующие

на соединительные трубопроводы.

Рис. 9.38. Мобильное устройство для зарядки азотом

Устройства для зарядки азотом позволяют быстро

и относительно дешево заряжать или подзаряжать

аккумуляторы азотом. Они обеспечивают возмож-

ность оптимального использования стандартных

газовых баллонов со сжатым азотом вплоть до ос-

таточного давления 20 бар и максимального заряд-

ного давления 350 бар.

160 Гидроаккумуляторы и их применение

Rexroth didactic

5. Проектирование

гидропневмоаккумуляторов

с разделителем сред

5.1. Определение рабочих параметров

Необходимые для расчета гидропневматического

аккумулятора параметры показаны на Рис. 9.40

Параметрами для описания состояния газа (пере-

менных состояния) являются давление, температу-

ра и объем.

Баллонный аккумулятор

- давление зарядки

- минимальное рабочее давление

- максимальное рабочее давление

- эффективный объем газа

I/, - объем газа при давлении р

- объем газа при давлении р

AV - вытесняемый (полезный) объем

1 Балон заряжен сжатым азотом.

Донный клапан закрыт

и препятствует

экструзии баллона.

2 Только что достигнуто

минимальное рабочее давление,

и небольшое количество рабочей

жидкости (-10 %) поступило

в объем между баллоном

и донным клапаном; баллон

практически еще не начал

сжиматься.

3 Аккумулятор

при максимальном

рабочем давлении.

Изменение объема AV

между уровнями

при минимальном

и максимальном рабочих

давлениях соответствует

вытесняемому (полезному)

рабочему объему:

AV= V, - V

Мембранный аккумулятор Поршневой аккумулятор

- давление зарядки

- минимальное рабочее давление

- максимальное рабочее давление

- эффективный объем газа

\/, - объем газа при давлении р

Vq - объем газа при давлении р

AV — вытесняемый (полезный) объем

1 Давлением азота мембрана

прижата к внутренней

поверхности корпуса, Клапанная

тарелка закрывает отверстие

подвода жидкости, препятствуя

экструзии мембраны.

2 Уровень при минимальном

рабочем давлении. Небольшое

количество рабочей жидкости

вошло в аккумулятор, клапанная

тарелка не касается дна.

Давление р

всегда должно быть

меньше, чем р

3 Аккумулятор

при максимальном

рабочем давлении. AV

Изменение объема

между уровнями

при минимальном

и максимальном рабочих

давлениях соответствует

вытесняемому (полезному)

рабочему объему:

AV= V, - V

- давление зарядки

- минимальное рабочее давление

- максимальное рабочее давление

- эффективный объем газа

- объем газа при давлении р

AV - вытесняемый (полезный) объем

1 Поршневой аккумулятор заряжен

сжатым азотом. Поршень упирается

в нижнюю крышку и закрывает

отверстие для подвода

рабочей жидкости.

2 Минимальное рабочее давление

должно быть приблизительно

на 5 бар выше давления зарядки.

Это позволяет исключить удары

поршня о нижнюю крышку при

каждом процессе разрядки и,

следовательно, — резкие провалы

давления в гидросистеме.

3 Как только достигнуто максимальное

давление, полезный объем

аккумулятора готов к применению:

AV= У

- V

Рис. 9.40. Эксплуатационные параметры