Аккумуляторы не так просто, как они появляются

Аккумуляторы должны гидравлической системы, что, начиная батарей для систем двигателей, они оба хранят энергию для последующего использования и как может разрядиться и должен быть пополнен. Тем не менее, аккумуляторы имеют более широкие функции в различных гидравлических систем. Для того, чтобы выполнять эти функции, аккумуляторы предназначены принять определенного объема жидкости под давлением гидравлической системы, хранить его и вернуть его в систему по команде.

Широкий спектр оборудования, на которых используются аккумуляторы переводит ветчиной потребность в знаниях о том, что они, как они работают, где они могут быть расположены, их потенциальных видов отказов и их процедурами технического обслуживания. Опасностях, связанных с применением аккумуляторов в гидравлических системах много и, как правило, связанные с отсутствием знаний или неосторожности.

Первое правило, это знаю вашу оборудования.

Рис. 1 показано несколько типов аккумуляторов, которые являются или были, используются на практике. Пузырь, поршень и пружинный аккумуляторы использовать сжимаемых сред хранения данных. Когда жидкость подается в гидравлические сторону барьера элемент, газ или весной сжимается. Это увеличивает давление действий (или силы, весной типа) на носителе и давления в хранилище объемом менее барьер элемента.

[Рисунок 1 опущены]

Давление жидкости хранения весового аккумулятора является постоянным и пропорциональна весу и площади поршня. Только этот тип аккумулятора сохраняет объем рабочей жидкости при постоянном давлении.

Аккумуляторы представляется обманчиво простой до 1 получает в детали их применения в практической гидравлических схем. Например, воздух может быть использован в газе аккумулятора, но азота, как правило, выбраны потому, что он не будет гореть или поддерживать горение, легко доступна и не будет загрязнять окружающую среду она должна бежать заключения.

Аккумулятор Выбор размера

Газо-поршневых загружен, диафрагмы и мочевого пузыря типа аккумуляторов работают по принципу закона Бойля газов. Таким образом, основная связь между давлением и объемом газа выражается уравнением: [P.sub.1] [V.sub.1.sup.n.] = [P.sub.2] [V. sub.sup.n], где [P.sub.1] и [P.sub.2] являются начальные и конечные давления газа и [V.sub.1] и [V.sub.2] являются соответствующего газа томов.

В изотермических условиях, где сжатие газа и расширение происходят медленно, предоставляя достаточно времени для тепло рассеиваться, п = 1.

[P.sub.1] [V.sub.1] = [P.sub.2] [V.sub.2] ... Изотермические условия

В адиабатических условиях, однако, при отсутствии передачи (например, прибылей или убытков) тепла, п - отношение теплоемкости газа при постоянном объеме и теплоемкость при постоянном давлении. Для азота в адиабатических условиях, например, п = 1,4.

[P.sub.1] [V.sub.1.sup.1.4] = [P.sub.2] [V.sub.2.sup. 1,4] ... Адиабатические условия для азота

Как правило, вызов адиабатических условиях можно сказать, существует, если сжатия или расширения газа происходит менее чем за 1 минуту. Кроме того, это условие обычно разрабатываются в газовой нагрузкой диафрагмы или мочевого пузыря типа аккумуляторов, где сепаратор изготовлен из синтетических материалов, обладающих высокой резиновых изоляционных характеристик.

Эти материалы имеют эффект от снижения количества тепла, передаваемого в страну или из газа во время расширения или сжатия цикла, с тем чтобы наиболее близко приближенных адиабатическим, а не изотермические условия.

Для того чтобы полностью использовать потенциал энергии практически несжимаемой жидкости и сжатого газа, находящегося в накопителе, размер аккумулятора должны быть надлежащим образом рассчитывается.

Вспомогательный источник питания

При калибровке аккумулятора в качестве вспомогательного источника энергии, количество жидкости, требуется от аккумулятора для удовлетворения потребностей системы должны быть известны. Формулы и их объяснения представить упрощенный метод определения емкости аккумулятора будет использоваться.

Изотермические условия: (когда температура системы остается постоянным)

[V.sub.1] = [V.sub.x] ([P.sub.3] / [P.sub.1]) / 1 - ([P.sub.3] / [P.sub.1 ])

Адиабатические условия: (при отсутствии тепла передается от системы) п = 1,4 для азота

[V.sub.1] = [V.sub.x] [([P.sub.3] / [P.sub.1]). Sup.1 / н] / 1 - [([P.sub. 3] / [P.sub.2]). sup.1 / п]

Где (см. рис. 2):

[V.sub.1] = Размер аккумулятора необходимые ([in.sup.3]). Это максимальный объем, занимаемый газом при головной заряд давления.

[V.sub.x] = объем жидкости, освобождается от аккумулятора. Это дополнительный объем жидкости потребовал системой ([in.sup.3])

[P.sub.1] = Газ головной заряд аккумуляторной (дюйм). Примечание: Это давление должно быть меньше или равны минимальным давлением системы (P.sub.3]).

[P.sub.2] = максимальная проектирование системы рабочее давление (дюйм).

[V.sub.2] = сжатого объема газа при максимальном давлении системы ([in.sup.3])

[P.sub.3] = минимальное давление в системе (дюйм), при которой дополнительный объем жидкости не требуется.

[V.sub.3] = расширить объем ([in.sup.3]) газа при минимальном давлении системы.

(С вышеуказанной формулой на основе принципов, изложенных в законе Бойля газов: [P.sub.1] [V.sub.1] = [P.sub.2] [V.sub.2] = [П. sub.3] [V.sub.3].)

Изотермические условия:

(1) [] = V.sub.x [V. sub.3] - [V.sub.2]

[Рисунок 2 опущены]

Уравнение (1) показывает, таким образом, что [V.sub.x] на самом деле объем газа, расширены в ходе падения давления из [P.sub.2] до [P.sub.3], тем самым вытесняя равный объем хранимой жидкости от аккумулятора.

(2) [V.sub.3] = [V.sub.x] [V.sub.2]

[P.sub.2] [V.sub.2] = [P.sub.3] [V.sub.3] Из закона Бойля

(3) [P.sub.2] [V.sub.2] = [P.sub.3] ([V.sub.x] [V.sub.2])

(4) [P.sub.2] [V.sub.2] = [P.sub.3] [V.sub.x] [P.sub.3] [V.sub.2]

(5) [V.sub.2] ([P.sub.2] - [P.sub.3]) = [P.sub.3] [V.sub.x]

(6) [V.sub.2] = [P.sub.3] [V.sub.x] / [P.sub.2] - [P.sub.3]

[P.sub.1] [V.sub.1] = [P.sub.2] [V.sub.2] Из закона Бойля

(7) [V.sub.1] = [P.sub.2] [V.sub.2] / [P.sub.1]

(8) [V.sub.1] = [P.sub.2] ([P.sub.3] [V.sub.x]) / [P.sub.1] ([P.sub.2] ) - [P.sub.3])

(9) [V.sub.1] = [V.sub.x] ([P.sub.3] / [P.sub.1]) / 1 - ([P.sub.3] / [П. sub.1]

Адиабатические условия:

(10) [P.sub.1] [V.sub.1.sup.n] = [P.sub.2] [V.sub.2.sup.n] = [P.sub.3] [V . sub.3.sup.n]

Или (11) [V.sub.1] [([P.sub.1]). Sup.1 / п] = [V.sub.2] [([P.sub.2]). Sup.1 / п] = [V.sub.3] [([P.sub.3]). sup.1 / п]

(1) [] V.sub.x = [V.sub.3] - [V.sub.2]

(2) [V.sub.3] = [V.sub.x] [V.sub.2]

(11) [V.sub.2] [([P.sub.2]). Sup.1 / п] = [V.sub.3] [([P.sub.3]). Sup.1 / п]

Из уравнения

(12) [V.sub.2] [([P.sub.2]). Sup.1 / п] = [([P.sub.3]). Sup.1 / п] ([V.sub . х] [V.sub.2]

(13) [V.sub.2] [([P.sub.2]). Sup.1 / п] = [([P.sub.3]). Sup.1 / п] [V.sub. х] [([P.sub.3]). sup.1 / п] [V.sub.2]

(14) [V.sub.2 ][[([ P.sub.2]). Sup.1 / п] - [([P.sub.3]). Sup.1 / п]] = [V . sub.x] [([P.sub.3]). sup.1 / п]

(15) [V.sub.2] = ([V.sub.x ])[([ P.sub.3]). Sup.1 / п ]/[([ P.sub.2]). SUP 0,1 / п ]-[([ P.sub 3]). sup.1 / п]

[V.sub.1] [([P.sub.1]). Sup.1 / п] = [V.sub.2] [([P.sub.2]). Sup.1 / п]

Из уравнения

(16) [V.sub.1] = [([P.sub.2] / [P.sub.1]). Sup.1 / п] ([V.sub.2])

(17) [V.sub.1] = [([P.sub.2] / [P.sub.1]). Sup.1 / п] [([P.sub.3]). Sup.1 / п] ([V.sub.x ])/([ P.sub.2]). sup.1 / п] - ([P.sub.3]). sup.1 / п]

(18) [V.sub.1] = [V.sub.x] [([P.sub.3] / [P.sub.1]). Sup.1 / н] / 1 - [([P . sub.3] / [P.sub.2]). sup.1 / п]

Пример:

Каков размер аккумулятора необходимо поставить 300 [in.sup.3] жидкости в гидравлической системе максимальное рабочее давление 3000 дюйм, которая падает до минимальных 1500 дюйм? Предполагая, азота головной заряд от аккумулятора 1000 дюйм.

[V.sub.1] =? (Размер аккумулятора) [in.sup.3] [P.sub.1] = 1000 дюйм [P.sub.2] = 3000 дюйм [P.sub.3] = 1500 дюйм [V.sub.x] = 300 [in.sup.3]

Изотермический Решение:

[V.sub.1] = [V.sub.x] ([P.sub.3] / [P.sub.1]) / 1 - ([P.sub.3] / [P.sub.1 )

Адиабатическое решение:

[V.sub.1] = [V.sub.x] [(P.sub.3] / [P.sub.1]). Sup.1 / п / 1 - ([P.sub.3] / [P.sub.2]). sup.1 / п]

1 / п = 1/1.4 = 0,714 для [N.sub.2]

[V.sub.1] = 300 (1500/1000) / 1 - (1500/3000)

[V.sub.1] = 300 [(1500/1000). SUP .. 714] / 1 - [(1500/3000). SUP .. 714]

[V.sub.1] = (300) (3 / 2) (2) [V.sub.1] = (300) (3,69)

[V.sub.1] = 900 [in.sup.3] [V.sub.1] = 1105 [in.sup.3]

[V.sub.1] = 900/231 = 3,9 галлонов США. * [V.sub.1] = 1105/231 = 4,78 галлон США. **

* Необходимые размеры аккумулятора = 3,9 галлонов

** Необходимые размеры аккумулятора = 5 галлонов

В дополнение к использованию аккумуляторов для хранения энергии для отпуска во время рабочего цикла машины, другие приложения для этих устройств включают в себя: компенсации теплового расширения, выделяя два различных жидкостей в системе, действующей в качестве жидкости весны 'в системы подвески, шок или подавители всплесков напряжения и пульсаций затухания.

Термальный компенсации расширения

В закрытом гидравлическом контуре, расширить объем жидкости в результате теплового расширения легко увеличивать давление в системе за безопасные пределы, в конечном итоге наносит ущерб системе компонентов, а также линии обрыва. Чтобы предотвратить это, соответствующего размера аккумулятор находится в системе для покрытия возросшего объема жидкости сумасшедший затем вернуть его в линии по мере уменьшения температуры системы.

Факторов, которые необходимо учитывать для расчета размеров аккумулятора - в описанных условиях - приведены в следующей формуле:

[V.sub.1] = [V.sub.a] ([t.sub.2] - [t.sub.1] ([Beta] - [3.sub. [Alpha]] [([ P.sub.2] / [P.sub.1]). sup.1 / н] / 1 --[([ P.sub.2] / [P.sub.3]). sup.1 / п ]

где:

[V.sub.1 = Размер аккумулятора требуется ([in.sup.3]). Это максимальный объем, занимаемый газом при головной заряд давления.

[P.sub.1] = Газ головной заряд аккумулятора давления (дюйм). Примечание: Это давление должно быть меньше или равна минимальной давление в системе (P2).

Va = Общий объем жидкости в [трубопровода области трубы ([in.sup.2]) х длина труб (дюймы)]

[T.sub.1] = Начальная температура системе ([степени] F).

[T.sub.2] = Конечная температура системы ([степени] F).

[P.sub.2] = Давление в системе (дюйм) при температуре ([t.sub.1]) - минимальное давление в системе.

[P.sub.3] = Давление в системе (дюйм) при температуре ([t.sub.2) - максимальное давление в системе.

[Alpha] = коэффициент линейного расширения материала трубы за [градусов F]

[Beta] = Коэффициент объемного расширения жидкости в [степени] F.

п = 1,4 для азота.

Эта формула основана на принципах теплового расширения жидкостей и металлов и закон Бойля газов.

Ударные пресечения использования аккумуляторов

Одним из наиболее интересных приложений, использование аккумуляторов для подавления шок в гидравлических системах -'water молоток, обратной ударной нагрузки и т.д. Если это будет успешным, аккумулятор должен быть правильно расположены в системе. Она пришла к выводу, что большинство аккумуляторов положить в системы в конечном итоге очень дорого Tee's - не эффективное Подавители шок. Беглый взгляд на динамику гидравлические линии передачи может дать представление, чтобы парик, это может быть правдой.

Рассмотрение динамики передачи линия включает в себя понятия-весенний курс и собственная частота. Кроме того, дизайнер должен заботиться о передаче эффектов линии системы реагирования. Особый интерес представляют давления переходных - или поражения электрическим током или воду молоток - как эти переходные иногда называют.

Celerity - быстрота является скорость, с которой волны давления перемещается вдоль линии передачи выстрелил.

С = [квадратный корень из [Beta] F / [Ро]],

где:

с - скорость звука в гидравлической жидкости.

[Beta] F - модуль сжатия жидкости.

[Ро] - плотность жидкости. Связанных длина волны в мантию:

[Lambda] = C / F - 2 [пи] с / [Омега]

где:

[Lambda] - длина волны

[] Омега - 2 [р F]

F - частота, Гц.

Примеры линий - несколько случаев необходимо учитывать:

1. Открыть лицевой линии. Резонансные происходит тогда, когда входной импеданс равен нулю, когда: L = 0, [Lambda] / 2, [Lambda], 3 [Lambda] / 2.

2. Закрытое конца строки. Резонансные происходит, когда: [омега] L / C = [р] / 2, 3 [р] / 2, 5 [р] / 2 ...

Основные частоты [f.sub.f] = c/4L Гц.

Давление отношение [p.sub.4] / [p.sub.1] = 1/coso [Омега] L / C,

где:

[P.sub.4] является давление нагрузки, [p.sub.1] является поставка давления;

[P.sub.4] / [p.sub.1] = 1, когда [Омега] L / C = 0, [Lambda], 2 [Lambda] ... [Бесконечности]

С учетом 7-поршневого насоса вращается с 2400 об / мин в системе, заполненной MIL H-5606 жидкости. Клапан закрыт в конце оттенок. Какие передачи длины следует избегать предотвратить резонанс?

а) быстрота, с = [квадратный корень из [Beta] F / [Ро]], = 4480 х кадров 12 = 53 800 кадров в секунду.

б) [] = омега 7 (2400/6002 [р] = 1759. Rad / сек.

с) поскольку резонанс в нечетных кратных [р] / 2, [L.sub.res] = [([р] / 2 53800] / 1759,3 = 48,04 дюйма 4,01 фута

Эта длина тогда или нечетные кратные его следует избегать, чтобы предотвратить резонанса.

3. Линия с конца камеры.

а) Ограничения: Если объем конце камеры [V.sub.c] = 0, условие, что в закрытой трубе. Если [V.sub.c] = [бесконечности], условием является то, что в открытой трубе. Если площадь поперечного сечения цилиндра больше, чем 10 раз его длины, эффект [L.sub.f] мала, что в [R.sub.H] является незначительным, и только добавляет камере емкости системы .

б) исключить указанные пределы, возникает резонанс в [f.sub.LC] = (п [р] - [фи]) (с / 2 [пи] L).

с) решения конкретных проблем включать процедуры выходит за рамки статьи ссоры.

Бобовые в трансмиссиях

Два типа давления импульсов, возникающих в гидравлических системах: 1) периодические импульсы таких, как в результате насос рябь, и 2) переходные импульсы, по типу "шок или гидравлического удара.

Периодические импульсы - Дизайнеры могут рассмотреть три методы для подавления пульсация давления: 1) закрытые стороны власти, 2) халат Квинке, или 3) аккумулятора.

Вариант 1: необходимое условие для подавления давления рябь с закрытых боковых ветвей, что его входное сопротивление равно нулю. Тогда все пульсации перейдет в отрасли, и никто в эту систему.

Чтобы стать эффективным демпфером импульса, аккумулятор должен иметь нулевое входное сопротивление. Это происходит, когда: [Омега] ООО = [р] / 2, 3 [р] / 2, 5 [р] / 2 и т.д., или, если П = c/4L.

Аккумулятор схем

Как упоминалось ранее, аккумуляторы жидких компонентов власти, которые хранят энергетический потенциал и направить его в схему по требованию. Аккумуляторы используются в жидкости силовых цепей для двух целей: 1) Для сохранения энергии и обеспечить давление жидкости в контуре, и 2) в качестве ограничителей перенапряжений и уменьшить гидравлические удары в системе.

Схеме, изображенной на рис. 3 показано, как аккумулятор используется в качестве основного источника жидкости под давлением. Фиксированной поставки насоса давление жидкости в газ заряженных аккумуляторов в нерабочее или живущих в периоды рабочего цикла. Разгрузочный клапан открывается, когда желаемое максимальное давление будет достигнуто, в обход потоков насоса к баку при низком давлении. Когда камера управлением, весенне-вернулся гидрораспределителя перемещается, аккумулятор обеспечивает давление жидкости в контуре.

[Рисунок 3 опущены]

Рис. 4 показана схема, в которой Аккумулятор поддерживает постоянное давление в системе. Эта схема, как представляется, идентичны, что и на рис. 3, кроме того, что клапан используется вместо разгрузочный клапан. Такого рода схемы будут использоваться там, где необходимо поддерживать определенное давление, но он также может оказаться желательной порой остановить насос.

[Рисунок 4 опущены]

Рис. 5 представляет собой модификацию основных давления-холдинг цепи: взвешенная аккумулятора подключен к цилиндру линии вниз по течению от гидрораспределителя. Когда устройство управления размещены в, он контролирует только то, что особую линию. Таким образом, аккумулятор на рис. 5 только герметиков крышке цилиндра; аккумулятора на рис. 4 держит давление в обеих линий поворотные привода.

[Рисунок 5 опущены]

Рис. 6 показывает, аккумулятор используется в безотказное-ретракт режиме. Если насос не справится, аккумулятор обеспечит жидкости под давлением необходимости отказаться от цилиндра. Есть много приложений, в которых это требование безопасности является желательным.

[Рисунок 6 опущены]

Аккумуляторы могут быть использованы, где отключения электричества могут создать опасную ситуацию (рис. 7). При этом потери электроэнергии будет обесточивать электромагнитный операторов основным направлениям клапана, что позволяет центра. Если это произойдет, среднего направленного клапана B могут быть смещены вручную контролировать цилиндра с помощью жидкости под давлением хранится в накопителе. Вспомогательные Гидравлический C обеспечивает необходимую, поток пути в аварийном режиме.

[Рисунок 7 опущены]

Рис. 8 иллюстрирует приложение, в котором аккумулятор снижает насоса перепадов давления. Все объемных насосов выставки пульсирующий выходной характеристики из-за циклических механических вклад в насосной механизма. В некоторых приложениях эти пульсации должны быть затухают с аккумулятора.

[Рисунок 8 опущены]

Рис. 9, программа похожа на том, что показано на рис. 8. Здесь, аккумулятор снижает любой удар, которые могут быть получены в цепи от удара нагрузки на штоке цилиндра. Резистивного типа воздействия на цилиндр стержень мог мгновенно конвертировать в цилиндре насоса и отправить давления ударной обратно в систему. Превышения воздействия типа нагрузки приведет к кавитации на крышке цилиндра, и жидкость бросаясь в систему, чтобы заполнить вакуум, может создать давление шок. Аккумулятор затухает давления ударной волны в любом случае.

[Рисунок 9 опущены]

Эти примеры являются лишь немногие из неограниченного многообразия схем, которые могут быть использованы для решения проблем проектирования жидкости власти.

Некоторые данные для этой статьи из "Жидкость Power Systems