Механика гидро - и пневмоприводов

Аккумулирование рабочей среды под давлением

Для того чтобы накапливать энергию, которая не исполь­зована в приводах при одних режимах работы, с последующей отдачей ее приводам при других режимах применяют аккуму­ляторы рабочей среды под давлением. Кроме того, такие ак­кумуляторы позволяют уменьшить колебания рабочей среды в трубопроводах, соединяющих приводы с источниками энер­гопитания. Аккумуляторы изготавливают в виде цилиндриче­ских (рис. 3.26, а) или сферических (рис. 3.27, а) сосудов. Воз­дух или другой газ у источников энергопитания пневмоприво­дов заполняет весь объем аккумулятора, у источников энер­гопитания гидроприводов рабочая жидкость заполняет только часть объема аккумулятора. При небольших значениях давле­ния (до 2 .. .4 МПа) обе среды в аккумуляторах гидроприводов часто не разделяют. В более распространенных гидроприво­дах с давлением питания выше 4 МПа применяют эластичные (рис. 3.27, а, 6) или поршневые (рис. 3.27, в) разделители, при­чем во избежание образования взрывоопасных смесей такие ак­кумуляторы заполняют азотом. Иногда применяют гидравли­ческие аккумуляторы, в которых на поршень вместо газа дей­ствует пружина.

Газогидравлический аккумулятор накапливает энергию за счет сжатия газа при поступлении жидкости от насоса. Если по каким-либо причинам происходит снижение давления в напорной гидролинии, то газ вытесняет жидкость из аккуму­лятора. Зависимость давления газа от занимаемого им объема в аккумуляторе близка к уравнению политропы

РіУ{ = сопзі,

Где рг — давление в газовой полости, занимающей объем У{ в аккумуляторе; к — показатель политропы, равный 1,2... 1,4.

Рис. 3.28. Распределение объемов газа по высоте аккумулятора

Для расчета полного объема Уа аккумулятора примем, что давление ра при минимальном объеме газа У должно быть равно давлению рп гидропривода, а при снижении давления в аккумуляторе до значения рх из него будет вытеснен полез­ный объем Уп, после этого в аккумуляторе останется объем Уост жидкости. Воспользовавшись соотношением (3.98) и по­казанным на рис. 3.28 распределением объемов газа по высоте аккумулятора, запишем

РаУ — Рх(Уа Уост)^

Или

Ра[^а (^п + ^ост)]^ — Рх{^а Кэст) (3.99)

По уравнению (3.99) находим

=------- ^“7т* + Уост - (ЗЛ00)

Обычно значения отношения рх/ра назначают равными 0,8...

..0,9. Если при этом значение Уост будет малым по сравне­нию с Уп, то приближенное значение полного объема Уа акку­мулятора при к = 1,4 составит

Т'а = (6,8... 13,9) Уп.

С учетом Уост полный объем аккумулятора получается не­сколько больше вычисленного.

На выбор значения полезного объема Уп газогидравли­ческого аккумулятора влияют число подключенных к источ­нику энергопитания гидроприводов, циклограммы выполняе­мых ими операций и действующие на выходные звенья нагруз­ки. Значения Уост также зависят от перечисленных факторов. Кроме того, необходимо учитывать, при каких размерах и мас­се аккумулятора получены его характеристики. На последние показатели влияет также давление ро начальной зарядки ак­кумулятора, которое можно найти по полученной с помощью соотношения (3.99) формуле

(3.102)

Газовые аккумуляторы для пневмоприводов (ресиверы) входят в компрессорные установки, поэтому вопросы расчета и выбора их размеров рассматривают в курсах по проектиро­ванию таких установок. При выборе размеров аккумулятора автономного источника питания пневмопривода можно приме­нить аналогичный описанному ранее подход с учетом того, что весь объем аккумулятора зполнен газом, часть которого соста­вляет полезный объем, используемый при работе пневмопри­вода.