Гідравлічні акумулятори

Гідравлічним акумулятором називається пристрій, призначений для акумулювання енергії робочої рідини, що перебуває під тиском, із метою наступного використання цієї енергії в гідроприводі. Залежно від носія потенційної енергії гідроакумулятори поділяють на вагові, пружинні й пневматичні.

Рисунок 7.21 – Гідроакумулятори:

а – ваговий; б – пружинний; в – пневмогідравлічний із пружним роздільником

Ваговий акумулятор (рисунок 7.21, а) складається із циліндра 1, плунжера 2 і вантажів 3 вагою 2G. При зарядці плунжер піднімається (відбувається збільшення потенційної енергії), при розрядці – опускається. Тиск розрядки постійний, але громіздкість обмежує застосування таких акумуляторів.

Пружинний акумулятор (рисунок 7.21, б) складається із циліндра 2, поршня 1, пружини 3, поміщеної в корпусі 4. Зарядка й розрядка відбувається через отвір 5. Ці акумулятори компактні, але є недолік – нерівномірність тиску на початку й наприкінці циклу розрядки, малий корисний об’єм.

Пневмогідравлічний акумулятор (рисунок 7.21, в) із пружним роздільником складається з балона 1 і еластичної діафрагми 2, закріпленої у верхній частині акумулятора. Зарядку газом роблять через отвір 4, а робочою рідиною – через отвір 3. Верхня частина заповнюється газом до початкового тиску P_Н, що відповідає мінімальному робочому тиску P_min у гідросистемі. Робоча рідина заповнює нижню частину до тиску P_max, рівного максимальному тиску в гідросистемі. Газ стискується також до тиску P_max. Коли тиск у гідросистемі стане меншим, ніж P_max, робоча рідина витісняється з гідроакумулятора. Кільце 5 зберігає діафрагму від продавлювання й ушкодження. Переваги: не вимагає частої підзарядки газом; безінерційний; придатний до експлуатації після тривалої перерви в роботі й установлюється в будь-якому положенні.

Гідроакумулятори підтримують на заданому рівні тиск, компенсують витоки, згладжують пульсацію тиску, створювану насосами, виконують функцію демпфера, охороняють систему від різкого підвищення тиску, викликаного миттєвим збільшенням зусиль на гідродвигунах. Так само використовуються для досягнення більшої швидкості холостого ходу при спільній роботі з насосами.

Порівняно з безакумуляторним розглянутий гідропривод має менші габарити, масу й може бути більш економічним, тому що споживана насосом потужність буде нижчою за рахунок зменшення часу роботи насоса під навантаженням.

Рисунок 7.22 – Односторонній гідрозамок

а – подача робочої рідини до порожнини А; б – плин рідини з порожнини А в порожнину Б; в – подача робочої рідини в порожнину Б; г – плин рідини з порожнини Б у порожнину А за наявності керувальної дії;

д – спрощене та детальне умовні позначення одностороннього гідрозамка;

Гідрозамки

Гідрозамком називається напрямний гідроапарат, призначений для пропускання потоку робочої рідини в одному напрямку та запирання у зворотному за відсутності керувальної дії, а за наявності керувальної дії – перепускання в обох напрямках.

За кількістю запірно-регулювальних елементів гідрозамки можуть бути одно- і двосторонніми.

Односторонній гідрозамок (рисунок 7.22) має штовхач 3, запірно-регулювальний елемент 1 і нерегульовану пружину 2, які утворюють подобу зворотного клапана. В односторонньому гідрозамку виконано три підведення, з’єднані з трьома порожнинами гідрозамка А, Б та К. При подачі робочої рідини під тиском у порожнину А (рисунок 7.22, а) відкривається запірно-регулювальний елемент 1, і рідина починає вільно проходити в порожнину Б (рисунок 7.22, б). Керуючий вплив відсутній, тобто в порожнину К тиск рідини не подається. При підведенні робочої рідини до порожнини Б клапан закритий (рисунок 7.22, в). Однак, якщо одночасно із цим підвести рідину до порожнини К (подати керуючий вплив), то штовхач 3, переміщаючись нагору, відкриє запірно-регулювальний елемент. У цьому випадку рідина буде вільно проходити з порожнини Б у порожнину А (рисунок 7.22, г), поки буде наявний керуючий вплив у порожнині К.

Односторонні гідрозамки застосовуються для блокування руху вихідної ланки гідродвигуна в одному напрямку. Для блокування вихідної ланки у двох напрямках використовуються двосторонні гідрозамки.

Двосторонній гідрозамок (рисунок 7.23) має у своєму корпусі два запірно-регулювальні елементи 1, дві нерегульовані пружини 2, а між ними плаваючий штовхач 3 (рисунок 7.23, а). При підведенні робочої рідини під тиском до каналу А відкривається запірно-регулювальний елемент 1, і рідина вільно надходить у канал В та далі до гідродвигуна (наприклад, у поршневу порожнину гідроциліндра). Одночасно із цим штовхач 3 гідрозамка переміщається вправо й відкриває другий запірно-регулювальний елемент, забезпечуючи пропускання рідини (наприклад, від штокової порожнини гідроциліндра) з каналу Г у канал Б і далі в зливальну магістраль. Аналогічно гідрозамок працює при реверсі руху вихідної ланки гідродвигуна. Якщо рідина під тиском не підводиться до жодного з каналів (А або В), то робочі елементи 1 знову займають положення, зазначене на рисунку 7.23, а. Порожнини гідродвигуна блокуються від зливу, тим самим блокуючи вихідну ланку гідродвигуна від переміщень.

При установці гідрозамків необхідно враховувати їхнє конструктивне виконання (тип), спосіб навантаження вихідної ланки гідродвигуна, а також місце розміщення при цьому дроселів зі зворотними клапанами – до або після гідрозамка. Дроселі зі зворотними клапанами вільно пропускають потік робочої рідини на підйом робочого органа й обмежують витрати робочої рідини та відповідно швидкість робочого органа при його опусканні (рисунок 7.24).

Рисунок 7.23 – Двосторонній гідрозамок:

а – нейтральне положення; б – положення штовхача при підведенні тиску в канал А; в – положення штовхача при підведенні тиску в канал В;

г – детальне умовне позначення; д – спрощене умовне позначення

Якщо в схемі привода гідроциліндра вантажопідйомного механізму з гідрозамком не буде встановлений дросель зі зворотним клапаном (рисунок 7.24, а), то при переміщенні золотника гідророзподільника в позицію "опускання" у гідролінії насоса й керування гідрозамком створюється тиск, достатній для відкриття гідрозамка. Після його відкриття робоча рідина зі штокової порожнини гідроциліндра надходить на злив, і шток опускається під дією зовнішнього навантаження F. При цьому швидкість переміщення штока гідроциліндра може перевищити швидкість, обумовлену подачею насоса. Тоді тиск у протилежній (поршневій) порожнині гідроциліндра й у гідролінії керування зменшується, запірний елемент гідрозамка під дією пружини закривається й рух припиняється. Потім тиск у напірній гідролінії й у гідролінії керування знову зростає, і гідрозамок відкривається. Таким чином, відбуваються переривчастий рух робочого органа й пульсація тиску. Для виключення цього явища між гідрозамком і гідроциліндром рекомендується встановлювати дросель зі зворотним клапаном (див. рисунок 7.24, б), опір якого при опусканні штока створює тиск, необхідний для відкриття зворотного клапана гідрозамка й підтримки його в тому положенні.

Рисунок 7.24 – Схема установки одностороннього гідрозамка:

а – без дроселя зі зворотним клапаном; б – із дроселем і зворотним клапаном

Тиск керування для гідрозамків становить від 0,02 (мінімальний тиск спрацьовування ненавантаженого клапана) до 32 МПа.

У гідросистемах мобільних машин найбільш широко застосовуються односторонні гідрозамки з конічним запірним елементом, що мають умовний прохід 16, 20, 25 і 32 мм.