液压系统中蓄能器的工作原理、故障维修及改进设计

维修技巧518工程机械网 2011-11-06 17:36:47
    蓄能器是液压系统中常用的辅助装置,在液压系统中主要起贮存和释放压力能的作用,还可作为吸收及消除压力脉动的装置来使用蓄能器种类很多,隔膜式蓄能器与活塞式、皮式蓄能器相比,具有体积小、重量轻、响应快等特点,因此被广泛应用随着工业的发展及工作频率的提高,对隔膜式蓄能器的要求也愈来愈高,因此蓄能器也易因故障而失效。
2 工作原理及常见故障分析
蓄能器顶部为充气阀,下部油孔为液压油进油孔蓄能器的工作原理可由下式来描述:
  式中:v0——蓄能器的充气容积;
     △v——蓄能器的工作容积;
        △v=v1-v2
  p1,v1——蓄能器的最低工作压力与该压力下的气体容积;
  p2,v2蓄能器的最高工作压力与该压力下的气体容积;
  p0——充气压力;n——绝热指数。
  蓄能器在工作前,首先按充气压力p0的要求进行充气(一般为氮气)在工作过程中,蓄能器不断地储存与释放油液,因此,器腔内的压力与容积在不断地变化这种变化是通过隔膜式橡胶皮碗的变形来完成当橡胶皮碗发生故障时,蓄能器失效根据我们多年的使用经验,其隔膜式蓄能器的常见故障为:
  1)隔膜折断;  2)漏气。
  隔膜折断现象对高频工作下的蓄能器而言是经常发生的,也有的折断现象是蓄能器刚一使用就立即折断其主要原因是:
  1)橡胶弹性差、抗拉强度低;
  2)橡胶隔膜壁厚变化不均匀;
  3)充气压力大小影响;
  4)橡胶老化,生产厂家长期存放。
  隔膜折断部位主要发生在图1所示①处,由图中可以看出,该部位受力变化频繁,应力比较集中,加之橡胶材料性能的限制,很容易造成折断。
  漏气主要发生在两处:一处是充气阀密封不好,另一处是在橡胶隔膜底部金属铆接处,分别为图1所示a、b处。
  漏气的主要原因是蓄能器在工作一段时间后,由于蓄能器总是处于充液与放液交替的变化过程中,加之系统中工作机构的压力冲击,不可避免地出现振动,因而使以上两处的螺纹联接或铆接产生松动,造成密封能力下降。
    3 改进设计
   壁厚变化均匀,尤其是在易折断处不能造成应力集中,其次对橡胶材料填加尼龙,以提高其抗拉强度。
  橡胶隔膜的底部将原金属铆接改为镶嵌式结构,这种改进后的结构根本不存在漏气问题。
  对充气阀处的漏气现象,主要是增加了螺纹锁紧装置,为防止螺纹松动,还采用了密封胶密封,从而防止了漏气现象的发生。
  改进后的隔膜式蓄能器经工作压力为14MPa360万次的工作试验,工作状态良好,没有发生隔膜折断与漏气现象。
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[责任编辑:晓微]