11.5.3 Гідроакумулятори

Гідравлічним акумулятором називають пристрій для накопичення (акумулювання) в гідросистемі енергії стисненої рідини з наступним її поверненням (при певних режимах роботи) в гідросистему.

Акумулювання енергії відбувається під час зарядки акумулятора, а повернення – під час розрядки.

Гідроакумулятори застосовують:

1) у металорізальних верстатах у випадках, коли виникає потреба в великих витратах рідини або необхідність довгої витримки системи під тиском робочої рідини;

2) у випадках короткочасної роботи гідропривода;

3) як аварійне джерело енергії;

4) для згладжування пульсацій тиску в системі.

Залежно від способу накопичення енергії акумулятори поділяють на вантажні, пружинні та пневмогідравлічні (рис. 11.11).

Рисунок 11.11 – Умовні позначення акумуляторів:

а – вантажний, б – пружинний, в – пневмогідравлічний

Розглянемо вантажний гідроакумулятор (рис. 11.12).

Рисунок 11.12 – Вантажний гідроакумулятор: 1 – циліндр; 2 – поршень; 3 – вантаж; S – площа поршня

Вантажний акумулятор – це вертикально встановлений циліндр1, поршень 2 якого зв’язаний з вантажем 3.

При зарядці акумулятора поршень з вантажем під дією сили тиску робочої рідини підіймається вгору на деякий рівень. Виконана при цьому рідиною робота перетворюється в потенціальну енергію піднятої маси.

При розрядці акумулятора – рідина з циліндра під дією сили вантажу витискується в гідросистему. При цьому тиск буде дорівнювати :

, (11.6)

де - вага вантажу, - площа поршня .

Пневмогідравлічний акумулятор – це закритий балон, заповнений стисненим газом і розділений з рідиною мембраною (рис. 11.13). При подачі рідини об’єм газової порожнини зменшується, а тиск газу і, відповідно, рідини збільшується. Відбувається зарядка акумулятора. При розрядці гідроакумулятора стиснений газ витискує рідину в гідросистему.

Рисунок 11.13– Пневмогідравлічний акумулятор

11.5.4 Гідролінії

Гідравлічні лінії - це трубопроводи, по яких проходить робоча рідина під час роботи гідропривода від одного елемента до іншого.

За призначенням гідролінії поділяють на:

а) всмоктувальні, по яким рідина рухається від бака до насоса;

б) напірні – рідина рухається від насоса до гідродвигуна;

в) зливні, по яким відводяться витоки рідини від агрегату в гідробак.

В гідролінії, крім трубопроводів, входять канали, рукава, з’єднання та ін.

Трубопроводи – це складальні одиниці, до яких входять труби і з’єднувальна арматура. При тисках до 40 МПа і вище застосовують сталеві безшовні труби, в деяких випадках – мідні (до 10 – 16 МПа).

Трубопроводи повинні пройти випробування на міцність.

Розрахунок трубопроводів включає : визначення діаметрів труб, розрахунок втрат напору в гідролініях і перевірку труб на міцність.

Діаметри труб визначають за допустимими швидкостями робочої рідини в гідролініях:

всмоктувальні лінії 0,5 – 1,5 м/с;

напірні лінії 3 – 5 м/с;

зливні лінії 1,4 – 2 м/с.

Внутрішній діаметр труби dу (м) визначають за формулою

, (11.7)

де Q – витрати рідини, м³/с; V – швидкість, м/с.

Розрахункове значення діаметра заокруглюють до найближчого стандартного у відповідності до ряду умовних діаметрів.

Втрати напору (тиску) поділять на втрати на тертя по довжині та втрати в місцевих опорах. Для їх обчислення використовують раніше наведені формули Дарсі-Вейсбаха (4.5) і Вейсбаха (4.4).

Коефіцієнт λ визначають залежно від режиму руху рідини.

При ламінарному режимі руху приймають

. (11.8)

Примітка: Збільшення числового коефіцієнта порівняно з 64 викликане урахуванням можливих нерівностей і сплющень труби.

При турбулентному режимі - використовують формулу Альтшуля (4.29).

Коефіцієнт ζ місцевого опору приймають за рекомендаціями літератури.

Для довгих трубопроводів місцеві втрати замінюють еквівалентними втратами по довжині труб :

, (11.9)

, (11.10)

де L і l – розрахункова і дійсна довжина труб; l_екв. – сума еквівалентних довжин, що відповідають всім місцевим опорам.