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活塞式,皮囊式,隔膜式蓄能器優(yōu)缺點及選型
蓄能器在流體動力系統(tǒng)中非常有用,，它用來儲存能量,、消除脈沖,。它們可以用在液壓系統(tǒng)中,，通過補充泵的流體,，來減小流體泵的規(guī)格,。這是通過在低需求階段，儲存泵里的能量完成的,。他們可以作為波動和脈沖的減緩和吸收器,。他們可以緩沖捶擊， 在液壓回路中減少由于動力氣缸的突然啟動或停止所引起的振動,。當液體受溫度升高和下降的影響時,，蓄能器可以在液壓系統(tǒng)中用來穩(wěn)定壓力變化。他們可以分配受壓流體,，例如潤滑脂和潤滑油,。
目前z常用的蓄能器是氣動-液動型式的。氣體的作用類似于緩沖彈簧,，它和流體共同作用,；氣體被活塞、薄隔膜或氣囊所分離,。
活塞式蓄能器
優(yōu)點：
1.壓力可以很高,，雖然國內活塞式蓄能器（3倍或更小安全系數(shù)）只能做到21Mpa或31.5Mpa，但是拓步蓄能器（4倍安全系數(shù)）活塞式常規(guī)型號可以做到138Mpa（1380 Bar）,，非常規(guī)型號可以更高,；
2.耐高溫型號性能更穩(wěn)定，拓步耐高溫型號活塞式蓄能器可承受230攝氏度以下高溫,；
3.可以承受很大的壓力波動幅度,，并適合串聯(lián)氣瓶或氣瓶組（大大提高容積利用率）。
4.通常使用壽命比皮囊式蓄能器更長,；
5.相對于皮囊式的更換皮囊,，活塞式更換密封件成本更低，操作更簡便,；
6.安裝容易,、結構簡單、維護方便,，充氣方便,；
7.跟皮囊式突然失效（皮囊破裂而泄露）不同，活塞式一般具備多道密封，即使失效也是逐漸,、緩慢地失效（泄露）,，對于某些設備或系統(tǒng)，蓄能器的突然失效可能導致事故或重大損失,，此時應選用活塞式蓄能器,；
8.活塞式蓄能器可以做得很大，拓步活塞式蓄能器的常規(guī)型號單件容積可以達到760升,，非常規(guī)型號可以更大,；
缺點：
1.低壓情況下活塞因慣性影響大而不適于作高頻往復運動，故活塞式蓄能器不適于在低壓情形下用于吸收脈動,、高頻振動,；（但其它如作輔助動力源、蓄能保壓,、吸收液壓沖擊,、回收能量等功能上，活塞式和皮囊式的性能是相同的,；另外,，在高壓情況下，如13Mpa以上,，壓力越高,，活塞的慣性影響就越來越小，經(jīng)驗證明,，此時采用活塞式蓄能器尤其是小容積型號的,，同樣可以很好地實現(xiàn)消減脈沖、吸收振動,、消除噪音的效果）,；
2.對殼體內壁加工精度及密封件等要求很高，否則容易滲漏,，各品牌的質量差異較大,；拓步活塞式蓄能器*的設計，使?jié)B漏降至z低,，通常連續(xù)使用3-5年才需要補充氣體,；
3.殼體內壁精度、密封材質,、潤滑設計等,，都會影響到活塞運動的摩擦力大小，各品牌的質量差異較大,；
4.活塞式蓄能器一般比皮囊式要重一些（拓步的某些輕型活塞式蓄能器除外）；
5.活塞式蓄能器一般比皮囊式要貴（拓步蓄能器的一小部分活塞式型號比皮囊式價格便宜）,。
皮囊式蓄能器
優(yōu)點：
1.維護容易,、附屬設備少,、安裝容易、充氣方便,。
2.皮囊（膠囊）慣性小,，反應靈敏，適合用作消除脈動,；
3.皮囊將油氣隔開,，油氣不會混合（不破裂的情況下）；
缺點：
1.皮囊的使用壽命通常較短（相對活塞式而言）,，而且各品牌的皮囊質量差異很大,；
2.導致皮囊壽命縮短而破裂的因素很多，其中包括皮囊本身的質量壽命差異,、皮囊裝配各步驟操作不當（如事先未充液潤滑）,、預充氣各步驟操作不當（如未能緩慢充氣）、預充氣壓力計算誤差,、油口流速接近或超過7m/s,、作儲能用時單次往復時間接近或少于10秒、皮囊在工作中與菌型閥相碰撞,、溫度變化大（包括季節(jié)溫差大）,、長期橫向振動搖晃、流體腐蝕,、介質內微小固體雜質慣性沖擊,，等等；
3.皮囊破裂時,，可能會導致蓄能器突然失效,，同時油箱噴油、氣爆,，導致系統(tǒng)事故或維修及停機等損失,；
4.皮囊不能做得太大，否則影響皮囊壽命,，美國ASME標準一般大為60升 ,；
5.工作壓力不能太高，國內z高（3倍或更小安全系數(shù)）一般為31.5Mpa,，拓步皮囊式蓄能器（4倍安全系數(shù)）為51.8Mpa ,；
6.在快速釋放油液時，囊式蓄能器的菌型閥可能會提前關閉,，導致蓄能器突然暫時失效,；
7.因皮囊材質為橡膠，強度不高,不能承受很大的壓力波動（注意皮囊壓縮比），波動幅度過大會大大降低皮囊壽命,；所以同時,，皮囊式蓄能器一般也不適合串聯(lián)氣瓶或氣瓶組使用。
隔膜式蓄能器
優(yōu)點：
1.其重量和容積比小,，反應靈敏,，低壓消除脈動*。
缺點：
1.壓力小,，一般大為25Mpa,；
2.容積小，一般大為11.4升,。
重力式蓄能器,；
重力式蓄能器如圖3.3所示，重力式蓄能器利用提拉加載在活塞上的質量,，將液體的液壓能轉化為重物的重力勢能來儲存能量,。其結構簡單、壓力穩(wěn)定,，主要用于冶金等大型液壓系統(tǒng)的恒壓供油,，其缺點是反應慢，結構龐大,，安裝局限性大,，只能垂直安裝、不易密封,，現(xiàn)在已很少使用,。
彈簧式蓄能器
彈簧式蓄能器如圖3.4所示，利用彈簧的壓縮和伸長來儲存,、釋放壓力能,，它的結構簡單，成本較低,，但由于彈簧伸縮量有限容量小,，可用于小容量、低壓系統(tǒng)起緩沖作用,，不適用于高壓或高頻的工作場合,。
選型步驟
d一步：明確蓄能器的主要功能
1輔助動力源 | ☆ 提供一個輔助能源，即所儲存的能源能在高峰時刻應用,，以便選用較小的泵,。用較小的泵，也可以實現(xiàn)在瞬間提供大量壓力油,。 ☆ 平穩(wěn)保持液壓系統(tǒng)中一定的流量和壓力,。 ☆ 補充液體容積以保持一定的壓力,。 ☆ 當液壓裝置發(fā)生故障、停泵或停電時,，作為應急的動力源,，以便安全地做完一個工作循環(huán) ,，如用于船舶液壓方向舵,。 ☆ 較長時間地使系統(tǒng)維持一個必須的高壓而無需開泵，以防止油料過熱減少泵磨損并節(jié)約能源,。 ☆ 保持系統(tǒng)壓力：補充液壓系統(tǒng)的漏油,，或用于液壓泵長時期停止運轉而要保持恒壓的設備上。 ☆ 驅動二次回路：機械在由于調整檢修等原因而使主回路停止時,，可以使用蓄能器的液壓能來驅動二次回路,。 ☆ 穩(wěn)定壓力：在閉鎖回路中，由于油溫升高而使液體膨脹,，產(chǎn)生高壓可使用蓄能器吸收,，對容積變化而使油量減少時，也能起補償作用,。 ☆ 為設備的嚴重磨損區(qū)提供不問斷但流量不大的潤滑油,。 ☆ 注模鑄造設備操作中用于在一個短時間內提供高壓,。 ☆ 機床上用于保持壓力以便采用小規(guī)模的油泵。 ☆ 汽輪機上用于提供潤滑油,。 ☆ 油井,、井口防噴器上用于作關閉閘門的備用動力。 ☆ 流體儲存,，緊急能源,，壓力補償，滲漏補償,，熱脹吸收,，增加流量。 ☆ 對于間歇負荷,，能減少液壓泵的傳動功率,。當液壓缸需要較多油量時，蓄能器與液壓泵同時供油,；當液壓缸不工作時,，液壓泵給蓄能器充油，達到一定壓力后液壓泵停止運轉,。 ☆ 具體分析一個例子：蓄能器的重要性在高壓EH油系統(tǒng)中,，當系統(tǒng)的多數(shù)油動機快速開啟時（比如汽輪機開始沖轉,，2個中壓調節(jié)門同時開啟，或者2900轉時的閥切換,，6個高調門同時開啟）,，系統(tǒng)油壓必然快速下降，此時油泵來不及做出反映,，蓄能器在設計上位置不僅靠近油動機并且能比油泵更加迅速的向系統(tǒng)補充油液,，避免系統(tǒng)油壓下降到9.7MPA時造成保護動作而停機。 |
2吸收脈動 | ☆ 吸收液壓泵的壓力脈動,。 ☆ 減震,，柱塞式/隔膜式泵等設備減少振動。 ☆ 噪聲衰減,，柱塞式/隔膜式泵等設備降低噪音,。 ☆ 柱塞式/隔膜式泵等設備降低能耗。 ☆ 使柱塞式/隔膜式泵等設備輸出壓力更加平穩(wěn),，平衡管路油壓波動,。 |
3吸收沖擊 | ☆ 吸收緩沖 突發(fā)和劇烈的沖擊 造成的系統(tǒng)內壓力巨變。 ☆ 緩和 閥在迅速關閉和變換方向時 所引起的水錘現(xiàn)象,。 ☆ 在管道系統(tǒng)中減少因壓力巨變而產(chǎn)生的振動和損失,。 ☆ 吸收液體流路中的沖擊振動，以減少管路,，裝置和儀表的損壞從而節(jié)約費用,。 ☆ 液壓傳動中用于換向時吸收沖擊。 ☆ 叉車及車載升降臺等設備用于壓力突變時起阻尼作用,。 ☆ 航空母艦上用于吸收飛機降落時對拉索的沖擊,。 ☆ 涌流控制，力學平衡,。 ☆ 緩和沖擊的蓄能器,，應選用慣性小的蓄能器，如Tobul氣囊式蓄能器,。一般盡可能安裝在靠近發(fā)生沖擊的地方,，并垂直安裝，油口向下,。如實在受位置限制,，垂直安裝不可能時，再水平安裝,。 |
以上3個主要功能的選擇,，無論選擇的是哪一項，蓄能器在實現(xiàn)該項功能的同時,，也可能對另2項功能有一定程度的作用,。
第二步：依據(jù)主要功能對口計算蓄能器的容積和工作壓力
1 作輔助動力源
V0—所需蓄能器的容積（m3）
p0—充氣壓力Pa,，按0.9p1＞p0＞0.25 p2充氣
Vx—蓄能器的工作容積（m3）
p1—系統(tǒng)z低壓力（Pa）
p2—系統(tǒng)z高壓力（Pa）
n—指數(shù)；等溫時取n=1,；絕熱時取n=1.4
2 吸收泵的脈動
A—缸的有效面積（m2）
L—柱塞行程（m）
k—與泵的類型有關的系數(shù)：
泵的類型 系數(shù)k
單缸單作用 0.60
單缸雙作用 0.25
雙缸單作用 0.25
雙缸雙作用 0.15
三缸單作用 0.13
三缸雙作用 0.06
p0—充氣壓力,，按系統(tǒng)工作壓力的60%充氣
3 吸收沖擊
m—管路中液體的總質量（kg）
υ—管中流速（m/s）
p0—充氣壓力（Pa），按系統(tǒng)工作壓力的90%充氣
注：
1.充氣壓力按應用場合選用,。
2.蓄能器工作循環(huán)在3min以上時,，按等溫條件計算，其余均按絕熱條件計算,。
第三步：依據(jù)計算得出工作壓力查閱Tobul蓄能器相應的壓力系列
蓄能器應安裝在遠離熱源地地方,。
高溫環(huán)境請選用Tobul耐高溫型活塞式蓄能器，或者耐高溫型囊式蓄能器,。
需要耐燃油耐腐蝕的，請選用Tobul耐燃油耐腐蝕型蓄能器,。
流體介質為水時,，請選用Tobul不銹鋼殼體或有防銹鍍層的蓄能器。
第四步：在相應的壓力系列中尋找 與計算得出容積 z接近的型號