蓄能器基本参数确定及其特性对液压系统的影响

　　前言

　　蓄能器在液压系统中是一种液压能储存装置,其主要用途之一是蓄积压力能,以备需要时投入系统中使用;之二是作为吸收压力冲击或减轻油路中的压力波动使用。

　　蓄能器按其蓄积压力能的结构形式可分为重锤式、弹簧式、气液直接接触式、活塞式、气囊式、隔膜式等。其中气囊式蓄能器,由于具有气囊惯性小、油气隔离性好、比容大、密封性好等优点,已广泛用于陶瓷砖自动液压压砖机和其他液压设备的液压系统中。

　　笔者针对蓄能器的基本性能,主要是其工作过程中的压力与容积基本量的确定,以及工作过程中的变化规律进行分析,以期正确地选用和使用蓄能器。

　　1 蓄能器作为蓄积压力能量时基本参数的确定

　　蓄能器的工作过程,以气囊式蓄能器为例说明。先对气囊充入具有一定压力的氮气,当油腔充入压力油后,则气囊的气体被压缩,压力升高;当油投放系统工作时,则气囊的气体膨胀压力降低。因而,我们要研究气囊气体容积的压缩与膨胀的变化特性。

　　我们知道,蓄能器气腔的容积V与压力p之间的关系遵守气体状态方程式pVn=K,式中n为状态指数。n= 1时,称为等温变化过程,即气体的压缩与膨胀变化缓慢,气体的温度没有变化。n=1.4时,称为绝热变化过程,即气体的体积变化极快,致使气腔中的气体来不及与外界进行热交换。实际上,蓄能器在工作过程中的工作状态是多变的,状态指数n在1~1.4之间变化。蓄能器状态参数变化如图1所示。

　　图1所示为蓄能器充油、放油时的气囊腔气体的状态参数变化。图中曲线abc表示充油过程,即气体压缩过程;曲线cd表示放油过程,即气体腔膨胀过程。a点表示蓄能器气囊充入气体时的工作点,p0为充气压力,V0为充气容积。当系统压力油进入蓄能器时,即存储压力油阶段,此时蓄能器的压力沿曲线abc上升,而气腔容积减小.c点是蓄能器参与工作的压力最高点,这一点压力的确定,因蓄能器的功用不同而有别,对于主要用于储存能量时p1就是系统的最高工作压力点,V1是相应的气体容积。b点是蓄能器参与工作允许的最低压力工作点,p2为最低工作压力,V2是相应的气体容积。

　　蓄能器的放油过程,即气体腔的膨胀过程,它一般比压缩过程快,沿曲线cd进行。此时,气体腔的压力由p1下降倒p2,容积由V1膨胀倒Vx。由图1可知,充油和放油过程不是沿同一条曲线进行的,所以状态指数n就不同,充油量与放油量并不完全相等。当蓄能器主要用于储存能量时,其放油量是作为能源补充,即应满足系统的要求。

　　设充油时的状态指数n=A,放油时的状态指数n=,根据气体状态方程式pV ⁿ=K,则: