Гидравлические аккумуляторы

Гидравлические аккумуляторы.Одной из основных задач гидроаккумуляторов является накопление (аккумулирование) определенного объема рабочей жидкости, находящейся под давлением. 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 1).Рис.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 гидропневматические {нагружаемые сжатым газом) гидроаккумуляторы с разделителем сред. По конструктивному исполнению разделителя различают баллонные, поршневые, мембранные гидроаккумуляторы (рис.2).Рис.2Отличительные признаки гидроаккумуляторов.Рис.3. Гидроаккумуляторы:а - грузовой; б - пружинный; в - пневмогидравлический с упругим разделителемГрузовой аккумулятор (рис.3, а) состоит из цилиндра 1, плунжера 2 и груза 3 весом 2G. При зарядке плунжер поднимается (происходит увеличение потенциальной энергии), при разрядке - опускается. Давление разрядки постоянно, но громоздкость ограничивает их применение. Пружинный аккумулятор (рис.3, б) состоит из цилиндра 2, поршня 1, пружины 3, помещенной в корпусе 4. Зарядка и разрядка происходит через отверстие 5. Они компактны, но есть недостаток - неравномерность давления в начале и в конце цикла разрядки, малый полезный объем [1]. Пневмогидравлический аккумулятор (рис.3, в) с упругим разделителем состоит из баллона 1 и эластичной диафрагмы 2, закрепленной в верхней части аккумулятора. Зарядку газом производят через отверстие 4, а рабочей жидкостью через отверстие 3. Верхняя часть заполняется газом до начального давления PН, соответствующего минимальному рабочему Pmin в гидросистеме. Рабочая жидкость заполняет нижнюю часть до давления Pmax, равного максимальному давлению в гидросистеме. Газ сжимается также до давления Pmax. Когда давление в гидросистеме станет меньше Pmax, рабочая жидкость вытесняется из гидроаккумулятора. Кольцо 5 предохраняет диафрагму от продавливания и повреждения. Достоинства: не требует частой подзарядки газом; безынерционен; пригоден к эксплуатации после длительного перерыва в работе и устанавливается в любом положении. Гидроаккумуляторы поддерживают на заданном уровне давление, компенсируют утечки, сглаживают пульсацию давления, создаваемую насосами, выполняют функцию демпфера, предохраняют систему от забросов давления вызванных наездом машин на дорожные препятствия. Так же используются для достижения большей скорости холостого хода при совместной работе с насосами.2. Рабочие жидкости в гидроприводах.Рабочие жидкости являются необходимой составной частью гидравлического привода, выполняя важнейшую функцию – роль рабочего тела. Именно рабочие жидкости в значительной степени определяют возможные рабочие параметры, технический ресурс и показатели надежности приводов. Ошибки в выборе рабочих жидкостей и смазочных сред влекут за собой повышенное изнашивание гидравлического оборудования, а в ряде случаев приводят к его преждевременным отказам. Рабочая жидкость обеспечивает смазывание трущихся поверхностей деталей, отводит теплоту от элементов гидравлических устройств, уносит продукты износа и другие частицы загрязнения, защищает детали гидравлических устройств от коррозии.Перечисленные функции рабочей жидкости играют важную роль в обеспечении работоспособности гидропривода, его надежности и увеличения срока службы гидравлических устройств, поэтому при эксплуатации гидропривода необходимо обеспечить постоянство ее рабочих свойств. На эти свойства влияют диапазон рабочих температур, наличие примесей, скорость движения, давление и т.д. Рабочие жидкости гидравлических систем должны по возможности соответствовать таким требованиям как - малая плотность;- небольшая сжимаемость;- наличие смазочной пленки при малой вязкости;- хорошие смазочные, противоизносные и антикоррозионные свойства;- малое изменение вязкости в широком диапазоне температур и давлений;- химическая стабильность;- хорошая теплопроводность;- низкое давление насыщенного пара и высокая температура кипения;- хорошая совместимость с материалами гидросистемы;- слабая воспламеняемость;- морозостойкость;- водоотделительная способность;- отсутствие пенообразования;- эффективное воздухоотделение;- нетоксичность;- низкая стоимость.Условия эксплуатации рабочей жидкости могут быть различными:- это широкий диапазон температур (-60…+90С);- высокие скорости потока при дросселировании – более 50 м/с;- высокие давления, достигающие 32 МПа и выше;- контакт рабочей жидкости с различными конструкционными материалами.Перечисленные условия эксплуатации повышают уровень требований, предъявляемых к рабочим жидкостям гидравлических систем.Рабочие жидкости делят на две группы:- группа 1 – с обычной воспламеняемостью. Это рабочие жидкости на минеральной (нефтяной) основе;- группа 2 – с пониженной воспламеняемостью или огнестойкие. Это водосодержащие и синтетические рабочие жидкости.Выбор типа и марки рабочей жидкости определяется назначением, степенью надежности и условиями эксплуатации гидроприводов машин.Рабочие жидкости на нефтяной основе имеют сравнительно низкую верхнюю границу рабочего температурного диапазона и содержат антиокислительные и противокоррозионные присадки. Верхний температурный предел минеральных масел – от 80 до 90С кратковременным повышением температуры до 110…120С. Смеси различных сортов минеральных масел между собой, с керосином, глицерином и т.д. применяют в гидросистемах высокой точности, а также в гидросистемах, работающих в условиях низких температур.Водосодержащие эмульсии. Они имеют низкую стоимость, малую сжимаемость, более высокую теплоемкость и пожаростойкость. Недостатками таких жидкостей являются низкая смазывающая способность, высокая коррозионная активность и невозможность использования при отрицательных температурах. Более перспективна эмульсия «вода в масле», содержание воды в которой около 40%. Она сочетает положительные свойства эмульсий «масло в воде» и минеральных масел. Однако пока водосодержащие рабочие жидкости широкого распространения не получили, так как переход на них приводит к увеличению примерно в 1,5 – 5 раз стоимости отдельных гидроустройств и увеличению потребляемой насосами мощности примерно в 1,5 раза. В настоящее время они применяются в таких гидросистемах, для которых вопросы пожаробезопасности особо важны, например, в шахтном и металлургическом оборудовании [2].Синтетические жидкости на основе силиконов, хлор- и фторуглеродистых соединениях, полифеноловых эфиров и т.д. негорючи, стойки к воздействию химических элементов. Синтетические рабочие жидкости обладают высокотемпературными свойствами и обеспечивают пожаробезопасность при температурах до 350С. Однако они сравнительно дороги, что ограничивает их применение. В последнее время, несмотря на высокую стоимость синтетических жидкостей, они находят все большее применение в гидроприводах машин общего назначения.В настоящее время ведутся интенсивные работы по использованию в гидроприводах экологически чистых рабочих жидкостей и, в первую очередь, растительного происхождения. Наиболее известно в этом плане рапсовое масло, которое по своим трибологическим характеристикам не только не уступает, но по некоторым параметрам, например, износу трущихся поверхностей, превосходит рабочие жидкости на нефтяной основе. Для борьбы со старением растительных масел к ним добавляют специальные противоокислительные присадки. Вязкость растительных масел в значительно меньшей степени зависит от температуры, чем минеральных. Но для растительных масел недопустимо попадание воды, которая приводит их к распаду.С экологической точки зрения также представляет интерес применение в качестве рабочей жидкости чистой воды. Несмотря на понятные недостатки воды для работы гидромашин и гидроустройств, которые при определенных затратах могут быть скомпенсированы конструктивными мероприятиями и выбором соответствующих материалов, положительные качества делают ее удобной рабочей жидкостью. Значительно уменьшаются гидравлические потери, появляется возможность во многих случаях отказаться от систем охлаждения рабочей жидкости. Меньший коэффициент объемного сжатия способствует повышению жесткости гидропривода [6].

Литература

1. Х. Экснер., Р. Фрейтаг и др. Гидропривод. Основы и компоненты. Учебный курс по гидравлике. Том 1,2.2. Ю.А. Данилов и др. Аппаратура объемных гидроприводов: Рабочие процессы и характеристики/ Ю.А. Данилов., Ю.Л. Кирилловский, Ю.Г. Колпаков. -М.:Машиностроение, 1990. - 272 с.: ил.3. А.С. Наземцев, Д.Е. Рыбальченко. Пневматические и гидравлические приводы и системы. Учебное пособие - М.: Форум, 2007 - 304 с. ил.4. О.Ф. Никитин. Гидравлика и гидропневмопривод: Учеб. пособие/ О.Ф. Никитин. -М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010.5. Башта Т. М. Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем. Учебник для вузов. М., «Машиностроение», 1974, с. 606.6. Орехова, Т. Н. Гидравлика и гидропневмопривод : учебное пособие / Т. Н. Орехова, В. А. Уваров. — Белгород : Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, ЭБС АСВ, 2017. — 149 c. — ISBN 2227-8397. — Текст : электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. — URL: http://www.iprbookshop.ru/80458 — Режим доступа: для авторизир. пользователей.7. Разинов, Ю.И. Гидравлика и гидравлические машины: учебное пособие / Ю.И.Разинов, П.П. Суханов; Федеральное агентство по образованию, Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный технологический университет". – Казань КГТУ, 2010. – 159 с.: ил., схемы.