液壓傳動 課件 蓄能器

液壓蓄能器主講人：陳其懷華僑大學機電及自動化學院2026年8月10日第七章液壓輔件2內容提要結構和分類性能對比應用容量計算1234一、蓄能器的結構和分類重力式

彈簧式

活塞式

皮囊式

薄膜式蓄能器按照結構主要分為重力式、彈簧式、活塞式、氣囊式、薄膜式等一、蓄能器的結構和分類1、重力式蓄能器重錘式蓄能器依靠重物的重力勢能與液壓能的相互轉化來實現蓄能作用。這種蓄能器結構簡單，壓力穩定，但體積較大、笨重，運動慣性大，反應不靈敏，密封處易漏油且有摩擦損失，目前僅用在大型固定設備中，如在軋鋼設備中用作軋輥平衡等。2、彈簧式蓄能器彈簧式蓄能器通過改變彈簧的壓縮量來使儲油腔的液壓液變成具有一定液壓能的壓力油。這種蓄能器結構簡單、容量小、反應較靈敏；但不宜用于高壓和循環頻率較高的場合，僅供小容量及低壓（小于12MPa）系統作蓄能及緩沖使用。一、蓄能器的結構和分類3、充氣式蓄能器它利用氣體的壓縮和膨脹儲存和釋放壓力能，在蓄能器中氣體和油液被隔開，而根據隔離的方式不同，充氣式又分為氣瓶式、活塞式和皮囊式等三種。（1）氣瓶式蓄能器這種蓄能器又叫直接接觸式蓄能器。其特點是容量大，但由于氣體混入油液中，影響系統工作的平穩性，而且耗氣量大，需經常補氣，因此僅適用于中、低壓大流量的液壓系統。一、蓄能器的結構和分類（2）活塞式蓄能器活塞式蓄能器的原理是缸筒內的活塞將氣體與油液隔開，氣體經充氣閥進入上腔，活塞的凹部面向氣體，以增加氣室的容積。具有油氣隔離、工作可靠、壽命長、尺寸小、供油流量大、使用溫度范圍寬等優點，適用于大流量的液壓系統。但由于活塞慣性和密封件的摩擦力影響，其反應不靈敏，缸體加工和活塞密封性能要求較高、活塞運動慣性大、磨損泄漏大、效率低。主要適用于壓力低于21MPa的液壓系統的儲能，不太適合吸收壓力脈動和沖擊。一、蓄能器的結構和分類（3）氣囊式蓄能器皮囊式蓄能器通過改變皮囊內的預充氮氣的體積，從而使蓄能器儲油腔內的液壓液成為具有一定液壓能的壓力油。這種蓄能器雖然氣囊及殼體制造較困難，但具有效率高、密封性好、結構緊湊、靈敏度高、重量輕、動作慣性小、易維護等優點，是目前液壓系統中應用最為廣泛的一種蓄能器，適用于儲能和吸收壓力沖擊，工作壓力可達32MPa。目前，限制皮囊式蓄能器在工程機械上的應用的主要難點是能耐高溫且可保證壽命的皮囊。工作過程菌形閥一、蓄能器的結構和分類某液壓蓄能器的額定體積為50L，液壓蓄能器的直徑為230mm，長度為1930mm，重量為120kg。該液壓蓄能器的最高工作壓力設定在33MPa，充氣壓力為13MPa，理論上液壓蓄能器充滿油后液壓液的體積為24L，可儲存的能量為495kJ。一、蓄能器的結構和分類4、隔膜式蓄能器隔膜式蓄能器的工作原理與前面兩種類似，只是儲氣腔與儲油腔通過隔膜隔離開來。這種蓄能器容量大、慣性小、反應靈敏、占地小、沒有摩擦損失；但氣體易混入油液內，影響液壓系統運行的平穩性，因此必須經常灌注新氣，附屬設備多，一次性投入大。此類傳統的蓄能器適用于需要大流量的中、低壓回路的蓄能。隨著技術的發展，隔膜式液壓蓄能器的工作壓力已經實現高壓化。二、典型蓄能器的性能對比氣體式液壓蓄能器的噪聲相對重力式和彈簧式更小，動態響應性能上氣囊式和隔膜式更為優越，但活塞式蓄能器在容量限制方面具有明顯的優勢。1、輔助動力源蓄能器最常見的用途是作為輔助動力源。在間歇工作或周期性動作中，蓄能器可以把泵輸出的多余壓力油儲存起來。當系統需要時，由蓄能器釋放出來。這樣可以減少液壓泵的額定流量，從而減小電機的功率消耗。實際液壓系統中，超大流量的液壓泵站基本都是由液壓泵和液壓蓄能器復合供油來滿足。三、蓄能器在液壓系統中的應用在液壓系統工作循環中不同階段需要的流量變化很大時，常采用蓄能器和一個流量較小的泵組成油源。當系統需要很小流量時，蓄能器將液壓泵多余的流量儲存起來；當系統短時期需要較大流量時，蓄能器將儲存的液壓油釋放出來與泵一起向系統供油。在某些特殊的場合：如驅動泵的原動機發生故障，蓄能器可作應急能源緊急使用；如現場要求防火防爆，也可用蓄能器作為獨立油源。2、系統保壓或作緊急動力源當液壓系統工作時由于泵或電源的故障，液壓泵突然停止供油而會引起事故。對于重要的系統，為了確保工作安全，要求當泵發生故障或停電時，執行元件應繼續完成必要的動作，就需用一適當容量的蓄能器作為應急動力源；對于執行元件長時間不動作，而又要保持恒定壓力的系統，可用蓄能器來補償泄漏，從而使壓力恒定。此時液壓泵驅動電機可以停機以降低能耗。三、蓄能器在液壓系統中的應用3、吸收系統脈動，緩沖液壓沖擊蓄能器能吸收系統壓力突變時的沖擊，也能吸收液壓泵工作時的流量脈動所引起的壓力脈動。三、蓄能器在液壓系統中的應用由于液壓閥的突然關閉或換向，系統可能產生壓力沖擊，此時可在壓力沖擊處安裝蓄能器起吸收作用，使壓力沖擊峰值降低。如在泵的出口處安裝蓄能器，還可以吸收泵的壓力脈動，提高系統工作的平穩性。14幾個蓄能器并聯提供大流量帶多氣瓶的大容量高速活塞式蓄能器三、蓄能器在液壓系統中的應用水平放置易造成皮囊磨損壓力不夠或傾覆力矩對皮囊的破壞15⑴充氣式蓄能器應使用惰性氣體，一般為氮氣，允許工作壓力可視蓄能器結構形式而定，選用時應選有關部門認證的產品。⑵蓄能器一般應垂直安裝，油口向下，蓄能器與管路之間應安裝截止閥，供充氣和檢修時使用，檢修前應放掉壓力。蓄能器安裝位置應遠離熱源。⑶蓄能器在管路上安裝須用支板或支架固定，以免發生飛起事故。⑷蓄能器用于吸收壓力沖擊和脈動應盡可能安裝在振源附近。⑸蓄能器與液壓泵之間應安裝單向閥，防止液壓泵停車時蓄能器內壓力油倒流。三、蓄能器在液壓系統中的應用

(1)作輔助動力源時的容量計算這時的蓄能器儲存和釋放壓力油的容量和氣囊中氣體體積的變化量相等，而氣體狀態的變化應符合玻義耳定律，即：

式中p0——氣囊的充氣壓力；

V0——氣囊的充氣體積，即蓄能器容量，這時氣囊充滿殼體內腔；

p1——系統最高工作壓力，即泵對蓄能器儲油結束時的壓力；

V1——氣囊被壓縮后相應于時的氣體體積；

p2——系統最低工作壓力，即蓄能器向系統供油結束時的壓力；

V2——氣體膨脹后相應于時的氣體體積。四、蓄能器的容量計算四、蓄能器的容量計算體積差ΔV=V2-V1為供給系統的油液體積，將它代入式），便可求得蓄能器容量V0，即

由此得

充氣壓力p0在理論上可與p2相等，但為保證在壓力p2時蓄能器仍有能力補償系統泄漏，應使p0<p2，一般取p0=(0.8~0.85)p2或0.9p2>p0>0.25p1。在實際選用時，蓄能器的總容積V0比理論計算值大5%倍為宜。如已知V0，也可反過來求出儲能時的供油體積，即

四、蓄能器的容量計算

（2）當液壓蓄能器用于保壓和補漏

氣體膨脹過程緩慢，與外界熱交換得充分，可認為是等溫變化過程，這時取n=1；當液壓蓄能器作輔助或應急動力源時，釋放液體的時間短，氣體快速膨脹，熱交換不充分，這時可視為絕熱過程，取n=1.4。p

V曲線圖見圖所示。在實際工作中的狀態變化在絕熱過程和等溫過程之間，因此1<n<1.4。圖

液壓蓄能器的p－-V曲線1－n=1等溫線；2－n=1.4絕熱線四、蓄能器的容量計算

(3)作吸收沖擊用時的容量計算這時準確計算比較困難，因其與管路布置、液體流態、阻尼情況及泄漏大小等因素有關。一般按經驗公式計算緩沖和最大沖擊壓力時所需的液壓蓄能器最小容量，即：

式中q——閥口關閉前管內流量；

p1——系統允許的最大沖擊壓力，