趙慧江

（河北西姆克科技股份有限公司，河北石家莊 050000）

0 引言

在液壓系統(tǒng)的系統(tǒng)正常運(yùn)行、工作壽命延長(zhǎng)、動(dòng)態(tài)品質(zhì)改善及噪聲消減中，蓄能器發(fā)揮的作用極為重要。倘若所選蓄能器容量偏小，或是不匹配系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，那么其使用效果就無(wú)法達(dá)到最佳。以結(jié)構(gòu)為依據(jù)劃分蓄能器，主要包含重力式、彈簧式和氣體式。而氣體式中的皮囊式，憑借自身重量輕、結(jié)構(gòu)尺寸小、反應(yīng)靈敏及安裝便利等優(yōu)勢(shì)，在液壓系統(tǒng)中得到了較為廣泛的應(yīng)用。本文圍繞液壓系統(tǒng)中皮囊式蓄能器的具體應(yīng)用展開(kāi)研究。

1 蓄能器分類

以結(jié)構(gòu)為依據(jù)劃分蓄能器，主要包含重力式、彈簧式和氣體式。就重力式蓄能器而言，主要是在密封活塞上增加質(zhì)量塊加載數(shù)量，轉(zhuǎn)化液壓系統(tǒng)中壓力，當(dāng)其成為重力勢(shì)能之后積蓄。此類蓄能器擁有穩(wěn)定的壓力，且結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，只是在安裝方面有局限性存在，不支持垂直安裝以外的方式，且密封難度較大、缺乏靈敏性。通常，該蓄能器僅能在固定重型液壓設(shè)備中使用；其次，彈簧式蓄能器是在壓縮彈簧的作用下，使液壓系統(tǒng)中的過(guò)剩壓力轉(zhuǎn)化為彈簧勢(shì)能并存儲(chǔ)。此類蓄能器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低的優(yōu)點(diǎn)，但是因有限的彈簧伸縮量及其伸縮對(duì)壓力變化并不敏感的緣故，僅在小容量、低壓系統(tǒng)中適用；最后，氣體式蓄能器是以波義爾定律為基礎(chǔ)，使用期間首先需要將預(yù)定壓力的氣體或氮?dú)獬淙胄钅芷髦校坏┬钅芷鲀?nèi)部壓力低于系統(tǒng)壓力，此時(shí)就會(huì)有氣體被油液壓縮的情況出現(xiàn)，會(huì)逐漸轉(zhuǎn)化油液內(nèi)的壓力，使其成為氣體內(nèi)能[1]。當(dāng)蓄能器內(nèi)部壓力比之系統(tǒng)壓力更高時(shí)，由于高壓氣體的影響，蓄能器內(nèi)油會(huì)流轉(zhuǎn)至外部系統(tǒng)，能量釋放。此類蓄能器以結(jié)構(gòu)為依據(jù)主要可由活塞式、非隔離式、隔膜式及氣囊式等組成，在充氣壓力的選擇時(shí)必須確保合理性。而因重力式、彈簧式蓄能器具體應(yīng)用中始終存在局限性的緣故，所以并未得到大范圍的普及，氣體式才是運(yùn)用最為廣泛的蓄能器。

2 蓄能器在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用

砼輸送泵液壓系統(tǒng)中的皮囊式蓄能器，具有極為顯著的用途特點(diǎn)。本文介紹HBTZ60 型砼泵液壓系統(tǒng)中蓄能器的具體運(yùn)用。系統(tǒng)主要是由主油路、分配閥及攪拌系統(tǒng)等3 部分組成（圖1）。

2.1 主油路系統(tǒng)

圖1 HBTZ60 型砼泵液壓原理

主油路系統(tǒng)基本是由主油缸、插裝式單向閥、變量柱塞泵、吸油濾油器（右）、先導(dǎo)式溢流閥、M 型電液換向閥和高低壓切換閥等組成[2]。變量柱塞泵在啟動(dòng)電機(jī)之后會(huì)朝著系統(tǒng)供油，油液通過(guò)M 型電液換向閥之后為主油缸的工作提供驅(qū)動(dòng)力。兩個(gè)電磁線圈在電液換向閥的作用下輪流通電之后，依托電控，兩個(gè)主油缸即可分別、輪流進(jìn)、回油。

主油泵工作的調(diào)定最大壓力值為28 MPa，由先導(dǎo)式溢流閥負(fù)責(zé)控制。12.5 MPa 的系統(tǒng)工作壓力時(shí)，恰好同等于變量柱塞泵變量壓力起點(diǎn)，當(dāng)壓力升高之后主泵的排量也會(huì)逐漸下降。此類變量方式是在盡量提高動(dòng)力機(jī)功率運(yùn)用效率的基礎(chǔ)上，促使整機(jī)使用效率得以實(shí)現(xiàn)最大化。依托高低壓切換閥的控制，主系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)高低壓切換。閉合油路的形成主要是推送機(jī)構(gòu)兩個(gè)主油缸與有桿腔、無(wú)桿腔相互連接，油缸插裝式單向閥的作用下，壓力油會(huì)在活塞運(yùn)動(dòng)到達(dá)終點(diǎn)后自動(dòng)完成閉合油路的補(bǔ)油。而在行程開(kāi)關(guān)的作用下可自動(dòng)更換方向。

2.2 分配閥系統(tǒng)

分配閥系統(tǒng)的組成主要包含吸油濾油器（左）、蓄能器、齒輪泵、閘板閥油缸、先導(dǎo)式卸荷閥和O 型電液換向閥。經(jīng)過(guò)先導(dǎo)卸荷閥后的油泵內(nèi)壓力到達(dá)蓄能器、O 型電液換向閥之后，并為閘板油缸閥提供驅(qū)動(dòng)力[3]。該電液換向閥擁有O 型的液動(dòng)滑閥機(jī)能，電磁閥處于未通電狀態(tài)時(shí)，會(huì)隔斷液動(dòng)閥的所有通道。注入蓄能器的壓力油會(huì)在油壓到達(dá)14 MPa 的調(diào)定值后，先導(dǎo)卸荷閥回油通道最先被開(kāi)啟。系統(tǒng)壓力油由于先導(dǎo)卸荷閥內(nèi)單向閥的存在，倒流的情況并不會(huì)發(fā)生。

該液壓系統(tǒng)中，必須實(shí)現(xiàn)迅速、及時(shí)的閘板閥油缸換向，因此必須著重考慮2 點(diǎn)：①必須盡量縮短閘板運(yùn)動(dòng)軌跡；②盡量提高換向的速度。因此，必須保障液壓系統(tǒng)內(nèi)充足的流量與壓力。分配閥系統(tǒng)中，蓄能器所發(fā)揮的作用為輔助動(dòng)力源，換向閥會(huì)在電訊號(hào)到達(dá)O 型電液換向閥后被開(kāi)啟，此時(shí)會(huì)高速釋放蓄能器壓力油，從而能夠?qū)崿F(xiàn)及時(shí)換向。這樣，在油泵的選取中，最為關(guān)鍵的是要與分配閥系統(tǒng)流量平均需求相結(jié)合。

3 蓄能器故障診斷與處理

3.1 皮囊壽命短

存在大量可對(duì)皮囊使用壽命造成影響的因素，例如皮囊自身材料及加工質(zhì)量；所選工作介質(zhì)與皮囊間的化學(xué)反應(yīng)；外界污垢侵入蓄能器；設(shè)計(jì)選型中缺乏合理的工程容量；工作介質(zhì)溫度不合理；液壓系統(tǒng)管理是否準(zhǔn)確安裝；作為輔助動(dòng)力源時(shí)，是否以合理的范圍控制往復(fù)頻率（＜1 次/10 s）等。而要想使皮囊使用壽命得以延長(zhǎng)，避免正常工作中皮囊出現(xiàn)過(guò)度緊縮或膨脹情況，應(yīng)當(dāng)考慮p0＞25%p1＞33%p2。

3.2 吸收脈動(dòng)能力差

液壓系統(tǒng)壓力脈動(dòng)是否能夠?qū)崿F(xiàn)有效吸收，主要是由蓄能器安裝位置、液壓系統(tǒng)管路布置決定。要想將蓄能器吸收壓力脈動(dòng)的作用充分發(fā)揮，在安裝蓄能器時(shí)就必須盡量與動(dòng)力源接近，同時(shí)盡可能縮短蓄能器管路連接液壓系統(tǒng)主管路分支點(diǎn)的管路，在確保合理的基礎(chǔ)上盡量選擇更大的通徑。倘若蓄能器安裝位置缺乏合理性，那么不但無(wú)法將壓力脈動(dòng)吸收的作用發(fā)揮，甚至?xí)姑}動(dòng)更劇烈。

3.3 內(nèi)部壓力嚴(yán)重下降

我國(guó)皮囊式蓄能器充氣閥形式多為單向閥，密封是憑借密封錐面進(jìn)行的。整體液壓系統(tǒng)中，由于蓄能器能夠發(fā)揮緩解沖擊、吸收脈動(dòng)的作用，當(dāng)其遭受振動(dòng)之后，單向閥閥芯會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)的可能性，錐面也會(huì)出現(xiàn)不緊密的貼合。同時(shí)閥芯錐面若有污垢存在，皮囊也會(huì)出現(xiàn)漏氣。對(duì)此，應(yīng)當(dāng)研磨密封錐面，或是拆卸、清洗，以此將蓄能失效的情況避免。

3.4 流量穩(wěn)定性差

蓄能器充放液瞬時(shí)流量具備變性，在容量較大且Δp=p2-p1范圍較大的系統(tǒng)中，為確保瞬時(shí)流量較大且較穩(wěn)定，可考慮下列措施：首先，設(shè)計(jì)選型中可考慮以并聯(lián)的方式將多個(gè)公稱容量偏小的蓄能器連接，取代公稱容量偏大的蓄能器[4]。并聯(lián)后的蓄能器能為自身充氣壓力的使用提供差異性保障；其次，整體液壓系統(tǒng)中，增設(shè)蓄能器與執(zhí)行元件間控制流量的裝置。盡可能地將有效工作壓力范圍減少，或是將蓄能器公稱容積盡量增大；最后，確保一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)充液時(shí)間足夠，對(duì)充液過(guò)程予以嚴(yán)格控制，將系統(tǒng)其他部位內(nèi)泄漏的情況盡量避免，以便蓄能器在充液過(guò)程能夠迅速達(dá)到p1的壓力之后，再釋放能量。

4 蓄能器的使用注意事項(xiàng)

（1）蓄能器的安裝位置應(yīng)著重考慮檢查、維修的便利性，并與熱源保持適當(dāng)?shù)木嚯x。

（2）氣囊式蓄能器內(nèi)部氣囊切忌充氧氣，僅能充氮?dú)猓悦獍l(fā)生爆炸。

（3）氣囊式蓄能器油口安裝應(yīng)當(dāng)垂直向下，同時(shí)采取支持架、支持板進(jìn)行固定，將飛起事故發(fā)生的可能性降低至最大限度。

（4）蓄能器為壓力容器，氣囊式蓄能器上切忌出現(xiàn)焊接、鉚焊或機(jī)械加工及敲打等。

（5）氣囊式蓄能器若是處于充油狀態(tài)，切忌拆卸，以免出現(xiàn)人身、設(shè)備事故。

（6）針對(duì)蓄能器充氣壓力，應(yīng)當(dāng)采用充氣工具以半年為一周期定期檢查一次，倘若充氣壓力下降需要及時(shí)完成氮?dú)獾难a(bǔ)充，促使蓄能器能將充足的壓力油供給系統(tǒng)；最后，需對(duì)蓄能器表面處理層、內(nèi)部銹蝕情況定期展開(kāi)檢查，且需及時(shí)檢修或更換出現(xiàn)問(wèn)題的部位。

5 結(jié)語(yǔ)

液壓系統(tǒng)中的蓄能器作用至關(guān)重要，要想確保液壓系統(tǒng)的工作狀態(tài)得以實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定，就必須正確選擇蓄能器型號(hào)并合理安裝。同時(shí)，液壓系統(tǒng)中的蓄能器也是一個(gè)危險(xiǎn)部件，具體操作實(shí)踐中必須予以足夠關(guān)注。一旦有故障出現(xiàn)后，最為迫切的便是將蓄能器壓力卸掉，當(dāng)系統(tǒng)處于無(wú)壓力狀態(tài)之后再進(jìn)行維修，如此可將意外事故發(fā)生的可能性最大限度降低。