Башта Т.М. - Машиностроительная гидравлика (1067403), страница 84
Текст из файла (страница 84)
В аккумуляторах, применяемых в гидравлических системах машин, жидкость и газ обычно разделены поршнем или другими средствами. Разделение жидкостной и газовой сред в основном применяется для устранения л, ' . .. возмолгности растворенпя газа в жидкости (см. стр. 28). Аккумуляторы с разделением сред можно устаРвс. 252. Схемы поршневых гкдрогааовых навливать в любом поло- аккумуляторов женин. Кроме того, при их применении упрощается решение вопроса обеспечения сохранности зарядки аккумулятора газом в перерывах в работе гидросистемы. В газовых аккумуляторах с большими (в несколько сот литров) объемами (для прессов и пр.) разделители сред обычно не применяются, а слежение за уровнем жидкости в аккумуляторе осуществляется специальными уровнемерами.
В соответствии с типом применяемого разделителя сред различают поршневые и диафрагменпые аккумуляторы, наиболее простыми иэ которых являются поршневые (рис. 252). Поршень в цилиндре герметизируется реаиновыми уплотнительными кольцами, основным назначением которых является уплотнение газовой среды с целью предотвращения потерь газа при нулевом давлении жидкости (в нерабочем состоянии аккумулятора, которому соответствует начальное давление газа.) При работе же аккумулятора, 434 т. е.
когда его поршень находится во взвешенном состоянии, дав. ления жидкости и газа фактически равны между собой. Так как обеспечить уплотнение газовой среды значительно труднее, чем жидкостной, в некоторых аккумуляторах (рис. 252, а) применяют так называемый жидкостный затвор, достигаемый заполнением жидкостью полости 2 поршня, соединенной с круговой проточкой 1 на нем. Очевидно, что указанный аккумулятор допускает лишь такую (зертикальную) установку, при которой газовая полость находилась бы в верхнем положении.
Для того чтобы устранить возможность потери гааа при неработающей гидросистеме, применяют клапан самоотключення (рис. 252, б), который при приходе поршня в крайнее положение, соответствующее разряженному аккумулятору, перекрывает выходное (расходное) отверстие, запирая в цилиндре аккумулятора некоторое количество зкидкости. Вследствие того, что давление жидкости в этом запертом объеме будет практически равно давлению газа (даже несколько выше последнего за счет разности площадей жидкостной и газовой камер цилиндра аккумулятора при запирании выходного канала), утечка газа будет практически устранена. Поршневые аккумуляторы обычно выпускают на общий (конструктивный) объем до 100 л при давлении до 220 кГ(см' и до 50 л при давлении до 400 кГ~см'.
Степень сжатия газа в аккумуляторе обычно равна 5:1. Давление в поршневых аккумуляторах можно повысить, используя принцип действия преобразователя (выбором соотношения площадей поршней газовой и жидкостной полостей (см. стр. 246)1 до аначения 1000 лГ(см' и выше. Для увеличения конструктивного объема аккумуляторов их соединяют в группы. Недостатком поршневых аккумуляторов является наличие сил трения поршня в цилиндре, которые создают гистерезис в работе. Потери давления на преодоление сил трения поршня достигают обычно 1,5 — 3 кГ(см'. Кроме того, поскольку сила трения покоя поршня, уплотненного резиновыми кольцами, может превышать (в 4 раза и более) силу трения при движении (при длительном же пребывании поршня в покое это превышение может достигать деснтикратного значения), возможны ска чкообразные движения поршня, которые вследствие наличия упругого элемента (газа) и значительной массы и соответственно инерции поршня могут перерасти в колебания последнего.
Вследствие значительного веса поршня и больших его ускорений, требующихся при работе, сила инерции поршня при этих колебаниях может достигать таких величин, которые могут выавать значительные колебания давления в газовой камере аккумулятора и в связанной с ним гидравлической магистрали, способные послужить причиной усталостных разрушений деталей аккумулятора (узла крепления крышки) и различных гидроприборов. К недостаткам поршневых аккумуляторов следует отнести также возможность нарушения, и в особенности в условиях ниаких температур, герметичности по месту посадки поршня в цилиндре, в результате при неработающем аккумуляторе может произойти утечка газа.
Эти недостатки устранены в аккумуляторах, в которых среды разделены эластичной резиновой диафрагмой (мембраной) (рис. 253), зажатой между разъемными поверхностями корпуса аккумулятора. Так как в аккумуляторе с подобной диафрагмой Рис. 253. Схемы аккумуляторов с резиновыми (а и б) и сильфонным (а) разделителями сред давление газа передается непосредственно на поверхность жидкости, последняя будет находиться под тем же давлением, что и газ. В целях предохранения реаины от воздействия кислорода воздуха последкйи.' в большинстве конструкций заменен инертным газом (азотом), при применении которого срок службы диафрагмы значительно повышается.
Широко применяются аккумуляторы с резиновыми' разделителями баллонного (рис. 253, а) и сферического (рис. 253, б) типов. Диафрагма должна иметь такие размеры и форму, чтобы при разрядке аккумулятора на ней не образовывалнсь складки н растяжение ее происходило не больше 5%. Это относится в первую очередь к аккумуляторам, предназначенным для работы в условиях низких температур, при которых резина теряет эластичность. В качестве материала для изготовления диафрагм применяют вулканизированные плотные сорта резины толщиной 1,5 — 3 мм.
Для устранения возможности выдавливания диафрагмы в отверстие штуцера при полной разрядке аккумулятора жидкостью диафрагма выполняется с утолщением, перекрывающим это отверстие, либо она снабжается металлической шайбой а (рис. 253, 6). В схеме, представленной на рис. 253, а, для этой цели применен клапан в, который под действием диафрагмы при полной разрядке аккумулятора перекрывает расходное отверстие, чем предотвращается повреждение диафрагмы. В качестве разделителей в некоторых конструкциях цилиндрических аккумуляторов, преднааначенных для работы при высоких температурах, применяют сильфоны из нержавеющей стали (рис.
253, в). Однако при этом разделителе увеличиваются вес и габариты аккумулятора, а также снижается долговечность его, которая в этом случае определяется сроком службы сильфонов. Аккумуляторы сферического (шарового) типа (рис. 253, 6) отличаются от цилиндрических относительной компактностью и меньшим весом, что обусловлено особенностями сферической 'формы (поверхность сосуда сферической формы будет меньше притом же объеме, чем поверхность сосуда иной формы), а также тем, что в стенках сосуда сферической формы, находящегося под давлением жидкости создаются напряжения, в 2 рава меньшие, чем в стенках цилиндра того же диаметра.
Диаметр сферы аккумулятора обычно равен 150 †3 мм. В целях уменьшения нагрузки на элементы, соединяющие полусферы аккумулятора, разъем последних обычно выполняется не по плоскости максимального сечения, а по возможно малой его величине (см. рис. 257, 6). Диафрагма и ее крепление должны быть выполнены так, чтобы при работе деформировалесь лишь ее нижняя половина, причем сама деформация происходила бы при минимальной кривизне изгиба.
Для этого верхняя часть диафрагмы, расположенная ближе к месту крепления, обычно выполняется толще нижней. Для этой же цели на внутренней ее поверхности делают утолщение в виде круглого реаинового пояса а, приклеенного к диафрагме. В результате достигается плавный изгиб диафрагм при разрядках аккумулятора жидкостью. Емкость .и. внешняя работа аккумулятора. Расчет газогидравлического аккумулятора в основном сводится к определению конструктивной (полной) его емкости (Ф'„) и полезного объема (г'„) жидкости (объем жидкости, вытесняемой газом иэ аккумулятора в процессе полной его разрядки, при понижении давления газа в ваданном диапазоне). Произведение полезного объема на 437 среднее давление газа в этом диапазоне давлений определяет внешнюю работу (энергню) аккумулятора.
При выборе конструкции и рабочих параметров аккумулятора руководствуются в основном стремлением получить минимальный его вес и объем, т. е. рабочие параметры аккумулятора должны миниыальном ионструктивном его объеме и заданном минимальном диапазоне давления была достигнута где Ь г' — иэменение объема газа (или накопленного объема жидкости); )г — объем газа в аккумуляторе; р и Лр — среднее давление и изменение давления газа. Из рис. 254 и выражения (36) следует для изотермного про- цесса га= 1г — ' ра=р "а (424) где р, и )гт — начальное давление и объем газа до заполнения (эарядки) аккумулятора жидкостью (рис.. 254, а); Ра и )те — конечное давление и объем гаэа в конце заполнениЯ (аарядкн ) аккумулятора жидкостью (рис.
254, б). Конструктивная емкость (полный объем сосуда) тг„аккумулятора равна начальному объему )г, газа ()г, = г'„) (рис. 254, а), и полезный объем Р а равен разности объемов: у;, = $~т — ра. Подставив в последнее выражение эначение Уа иэ выражения (424), получим г„'=у,~(- —",) =)г„(( — р'). (425) Последнее выра>кение справедливо при условии полного вытеснения жидкости из аккумулятора при его раэрядке.
В практике давление р, принято называть начальным (предварительным) давлением зарядки аккумулятора газов и обоаначать 438 а! б) Ф! Рис. 254. Расчетные схемы гидрогааовых аккумуляторов максимальная полезная емкость (объем) аккумулятора. Если исходить ив изотермного процесса, то приближенно в общем случае можно принять — — (423) У р„и давление ра — максимальным рабочим давлением в конце зарядки жидкостью и обозначать р,„а„.
В соответствии с этим последнее выражение примет вид (426) Практически разрядку аккумулятора пе доводят до полного вытеснения жидкости, а сохраняют в нем некоторый запас жидкости (рис. 254, в), необходимый в основном для обеспечения надежной работы автоматики включения насоса на подзарядку аккумулятора после того, как давление в результате расхода жидкости (разрядки аккумулятора) понизится до минимального рабочего рмы. Конструктивный объем аккумулятора в этом случае используется не полностью (аккумулятор будет частично ааполнен кевырабатыйаемым объемом У, жидкости, снижающим полезную его емкость).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
