Доклады III Международной Научно-Технической Конференции "Механика жидкости и газа", 7-9декабря 2004г., Донецк

УДК 622. 232.72.031.2

НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ГИДРОПРИВОДА, ИСПОЛЬЗУЮЩЕГО ЭНЕРГИЮ ГИДРОАККУМУЛЯТОРА

Максименко А.Г., студент, Сивер Л.Н., доцент

Донецкий национальный технический университет

Проанализированы особенности работы гидроаккумуляторов, различающихся видом конструктивного элемента, непосредственно воздействующего на жидкость, и даны рекомендации по их применению.

Гидроаккумулятор – устройство, предназначенное для накопления рабочей жидкости под давлением с целью последующего использования ее потенциальной энергии в гидроприводе.

В зависимости от того, за счет изменения потенциальной энергии какого тела происходит накопление и возврат потенциальной энергии, различают аккумуляторы грузовые, пружинные и пневматические [1-4].

Большое значение имеет применение аккумуляторов для тех гидроприводов, где наблюдается значительная неравномерность нагрузки. В этих условиях для повышения эффективности работы машины с гидроприводом необходимо, чтобы гидропривод обеспечил ее максимальную скорость при минимальной нагрузке. Это может быть достигнуто установкой насоса большой производительности или применением аккумулятора. Эффективность применения аккумулятора особенно возрастает, если большая производительность насоса необходима только кратковременно.

В пружинном аккумуляторе накапливаемый наибольший объем рабочей жидкости определяется:

 

,                                                         (1)

 

где F — площадь поршня;h — величина хода пружины.

При заданных величинах наибольшего и наименьшего давлений в гидроаккумуляторе величина хода пружины зависит от ее жесткости, поэтому величина хода пружины:

 

,                                                  (2)

 

где p₁ и p₂ — величина наибольшего и наименьшего давлений;

с — жесткость пружины.

Приняв значение хода пружины для наибольшего объема и обозначив  , получим, что наибольший объем рабочей жидкости, помещающейся в аккумуляторе,

 

.                                                  (3)

 

Таким образом, давление, создаваемое пружинным аккумулятором, зависит от жесткости пружины и поэтому изменяется в зависимости от степени ее сжатия.

Пневматические аккумуляторы поршневые, диафрагменные и аккумуляторы без разделителя работают по одному и тому же принципу [1, 3].

Минимально необходимый конструктивный объем пневматического аккумулятора:

 

,                                    (4)

 

где V_В и V_Ж — объем газа и рабочей жидкости.

 

При этом объем газа

 ,

где V_p.max — конечный объем газа или минимально необходимый объем газа при максимальном рабочем давлении.

V_п — полезный объем пневмоаккумулятора

();

V_p.min — начальный объем газа;

 

Рабочий объем жидкости

 

;                                    (5)

 

где V_р.з — объем газа при давлении зарядки аккумулятора.

 

Согласно законам термодинамики расчет начального и конечного объемов газа:

 

,                    (6)

 

Если аккумулятор предназначен для поддержания постоянного давления в гидросистеме, то расширение газа происходит медленно, и процесс можно считать изотермическим. В случае, когда аккумулятор дополняет работу насоса, происходит адиабатный процесс расширения газа, так как аккумулятор разряжается быстро. 

Уравнение зависимости полезного объема V_п аккумулятора от степени неравномерности давления в аккумуляторе

 

,                            (7)

 

или

 

,                          (8)

 

где .

Для изотермического процесса с учетом давления зарядки p_з

 

.                                 (9)

 

Необходимый объем аккумулятора

 

                        (10)

 

Следовательно, чем меньше давление зарядки, тем больший размер должен иметь аккумулятор.

Выбор аккумулятора производится с учетом режима работы горной машины [3].

Применение аккумулятора в гидроприводе позволяет:

-         возмещать потерянную производительность насоса в связи с перегрузкой гидропривода и его приводящего двигателя. В этом случае скорость машины обеспечивается как насосом, так и аккумулятором;

-         компенсировать уменьшение подачи насоса при перегрузке гидропривода и создавать запас энергии для увеличения скорости машины в определенные промежутки времени;

-         обеспечивать скорость машины за счет аккумулирования энергии; при этом насос служит только для зарядки аккумулятора. Это позволяет применять в гидроприводе насосы небольшой мощности.

 

Список источников:

1.      Алексапольский Д.Я. Гидродинамические передачи. – М.: Машиностроение, 1983.

2.      Бравичев В.А. Гидравлические и пневматические автоматизированные устройства. – М.: машиностроение, 1994.

3.      Коваль П.В. Гидропривод горных машин. – М.: Недра, 1994.

4.      Фезандье Ж. Гидравлические механизмы. – М.: Недра, 1989.