Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Чтобы понять, как работает гидроаккумулятор, достаточно одного принципа: устройство запасает энергию рабочей жидкости за счёт сжатия предварительно закачанного газа и возвращает её в систему, когда это нужно. Внутри корпуса разделены две полости — газовая и жидкостная; при росте давления жидкость поджимает газ (зарядка), при падении давления сжатый газ вытесняет жидкость обратно (разрядка).
Гидроаккумулятор (пневмогидроаккумулятор) — это сосуд под давлением для накопления и отдачи гидравлической энергии. В объёмном гидроприводе он сглаживает пульсации и гидроудары, создаёт аварийный запас жидкости, компенсирует утечки и температурное расширение, а также позволяет уменьшить установленную мощность насоса при пиковых расходах. Ниже разобраны устройство, виды (мембранный, баллонный, поршневой), физика процесса, расчёт объёма, предварительная зарядка и практика применения.
Гидроаккумулятор — это гидроёмкость, предназначенная для накопления объёма жидкости под давлением и возврата его в гидросистему. По терминологии нормативной базы гидроаккумулятор, в котором аккумулирование и возврат энергии происходят за счёт сжатия и расширения газа, соседствующего с почти несжимаемой жидкостью, называют пневмогидроаккумулятором.
Накопленную энергию устройство отдаёт быстрее, чем её может выдать насос, и в моменты, когда насос с задачей не справляется. Это даёт несколько практических эффектов: поддержание работы привода в аварийных и нештатных ситуациях, выравнивание неравномерного расхода, гашение колебаний давления. В системах с эпизодическими пиками расхода, существенно превышающими средний, гидроаккумулятор позволяет применить насос меньшей подачи.
Гидроаккумулятор хранит энергию в виде сжатого газа и почти несжимаемой жидкости под давлением, отдавая её в систему в нужный момент.
В основе того, как работает гидроаккумулятор, лежит сжимаемость газа и практическая несжимаемость рабочей жидкости. Корпус разделён на две полости: газовую, предварительно заряженную инертным газом до давления предзарядки, и жидкостную, соединённую с напорной линией гидросистемы. Разделителем сред служит мембрана, эластичный баллон или поршень — он не даёт газу раствориться в жидкости и перемешаться с ней.
Цикл «зарядка — разрядка» повторяется столько раз, сколько требуется режимом работы. Поскольку газ занимает то больший, то меньший объём, давление в аккумуляторе меняется в пределах между минимальным и максимальным рабочим, а полезной является лишь та часть жидкости, которая вытесняется в этом диапазоне давлений.
По способу накопления энергии гидроаккумуляторы делят на механические (грузовые и пружинные) и газовые — пневмогидроаккумуляторы. В современном гидроприводе преобладают газовые, а их различают по типу разделителя сред.
Разделителем служит эластичная мембрана (диафрагма). Силы на деформацию мембраны малы, поэтому устройство практически безынерционно и быстро откликается на изменение давления. Применяется при небольших объёмах жидкости; хорошо подходит для гашения пульсаций и сглаживания небольших колебаний расхода.
Внутри стального корпуса размещён эластичный баллон с газом, окружённый жидкостью. При росте давления баллон сжимается, впуская жидкость, при снижении — расширяется, вытесняя её. Как и мембранный, считается малоинерционным; рассчитан на больший расход и широко применяется в быстродействующих гидроприводах.
Газ и жидкость разделены подвижным поршнем с уплотнениями. Тип рассчитан на большие объёмы и высокие расходы, допускает высокие давления. В отличие от мембранного и баллонного, поршень обладает инерцией, а часть энергии расходуется на преодоление трения: для страгивания поршня требуется некоторое превышение давления (давление страгивания).
Грузовой и пружинный аккумуляторы накапливают энергию иначе — за счёт поднятого груза или сжатой пружины. В грузовом давление почти постоянно по ходу, в пружинном — растёт по мере сжатия пружины; в пневмогидроаккумуляторе давление зависит от степени сжатия газа.
В пневмогидроаккумуляторах в качестве сжимаемой среды применяют инертный газ; наиболее распространён технический азот по действующему стандарту на газообразный и жидкий азот. Кислород и обычный воздух для зарядки аккумуляторов с горючими жидкостями не используют из соображений пожаро- и взрывобезопасности.
Разделитель сред (мембрана, баллон, поршень) решает сразу несколько задач: исключает растворение газа в жидкости, предотвращает вспенивание и насыщение масла газом, сохраняет предзарядку. Во избежание полного выхода эластичного разделителя в жидкостный канал конструкция предусматривает ограничение хода и клапаны, а для аккумуляторов без разделителя — устройства контроля уровня жидкости и предотвращения утечки газа при полной разрядке.
Поведение газа в аккумуляторе описывается законами для идеального газа. При медленном изменении давления газ успевает обмениваться теплом с окружением, и процесс близок к изотермическому (закон Бойля — Мариотта). При быстром изменении теплообмен не успевает произойти, и процесс приближается к адиабатному. Реальные циклы лежат между этими крайними случаями и описываются уравнением политропы.
p · V = const
p₀V₀ = p₁V₁ = p₂V₂
p · Vⁿ = const
n
n = 1
n = k
k
k ≈ 1,4
Практический смысл прост: при быстрых циклах газ дополнительно нагревается при сжатии и охлаждается при расширении, поэтому отдача и приём жидкости отличаются от медленного режима. Поэтому в расчётах объёма для быстрых процессов берут показатель ближе к адиабатному, а для медленных — к изотермическому.
Главная расчётная задача — определить требуемый газовый объём аккумулятора так, чтобы он отдавал нужный полезный объём жидкости в заданном диапазоне рабочих давлений. Исходные величины: давление предзарядки p₀, минимальное и максимальное рабочие давления p₁ и p₂ (все абсолютные), показатель процесса n и требуемый полезный объём жидкости ΔV.
p₀
p₁
p₂
ΔV
V₁ = V₀(p₀/p₁)1/n
V₂ = V₀(p₀/p₂)1/n
ΔV = V₁ − V₂ = V₀·[(p₀/p₁)1/n − (p₀/p₂)1/n]
V₀ = ΔV / [(p₀/p₁)1/n − (p₀/p₂)1/n]
p₀ = 90
p₁ = 100
p₂ = 200
V₀ = 10
V₁ = 10 · (90/100) = 9
V₂ = 10 · (90/200) = 4,5
ΔV = 9 − 4,5 = 4,5
n ≈ 1,4
При гашении пульсаций и гидроударов методика отличается: там аккумулятор подбирают по сглаживанию пиков давления и кратковременному приёму объёма, а давление предзарядки выбирают иначе, чем для накопления энергии.
Предзарядка — это давление газа в аккумуляторе при отсутствии жидкости. От неё напрямую зависят полезный объём и ресурс разделителя. Общее правило: для режима накопления энергии давление предзарядки задают несколько ниже минимального рабочего давления системы (на практике — порядка девяти десятых от него), чтобы при минимальном давлении разделитель не «садился» полностью и не подвергался ударным нагрузкам. Для режима гашения пульсаций предзарядку выбирают ниже, ближе к среднему рабочему давлению.
Производитель в документации задаёт допустимые соотношения максимального и минимального рабочих давлений к давлению зарядки, а также точное значение предзарядки. Контроль и восстановление предзарядки выполняют специальными зарядными устройствами с манометром через зарядный вентиль газовой полости.
Слишком низкая предзарядка снижает полезную отдачу и ускоряет износ разделителя; слишком высокая ограничивает приём жидкости. Давление предзарядки проверяют периодически, так как со временем газ частично теряется.
Один и тот же узел в зависимости от настройки и места установки решает разные задачи.
Для гашения пульсаций и гидроударов предпочтительны малоинерционные мембранные и баллонные исполнения, реагирующие на быстрые изменения давления. Для накопления больших объёмов энергии чаще применяют баллонные и поршневые.
Гидроаккумуляторы используют там, где нужен запас энергии, стабильное давление или защита от его скачков:
Гидроаккумулятор — это сосуд, работающий под давлением, поэтому к нему предъявляют требования безопасности по действующему стандарту на объёмные гидроприводы. По требованиям действующего стандарта на гидроаккумуляторы корпус должен выдерживать статическое пробное давление не менее полутора номинальных в течение не менее трёх минут без наружных утечек и остаточных деформаций, а давление разрушения корпуса должно быть не менее трёх номинальных. Для поршневых аккумуляторов нормируется и давление страгивания поршня без нагрузки.
Внутри корпуса разделены газ и жидкость. Газ предварительно сжат. Когда давление в системе растёт, жидкость входит в аккумулятор и сильнее сжимает газ, запасая энергию. Когда давление падает, сжатый газ распрямляется и выталкивает жидкость обратно в систему.
Из корпуса (сосуда под давлением), газовой и жидкостной полостей, разделителя сред (мембраны, баллона или поршня), зарядного вентиля газовой полости и присоединительного канала к гидросистеме.
Мембранный использует эластичную мембрану, он практически безынерционен и применяется при малых объёмах. Баллонный использует эластичный баллон, малоинерционен и рассчитан на больший расход. Поршневой разделяет среды поршнем, подходит для больших объёмов и высоких давлений, но обладает инерцией и трением.
Техническим азотом. Это инертный газ, безопасный при контакте с маслом. Кислород и воздух для горючих жидкостей не применяют из-за риска воспламенения.
Это давление газа в аккумуляторе без жидкости. Для накопления энергии его задают несколько ниже минимального рабочего давления системы (по практике — порядка девяти десятых от него). Точное значение и допустимые соотношения давлений указывает производитель.
Он накапливает энергию для пиковых расходов, создаёт аварийный запас, сглаживает пульсации давления, гасит гидроудары, компенсирует утечки и температурное расширение жидкости.
Аккумулятор остаётся источником энергии даже при выключенном насосе. Перед демонтажом жидкостную полость разряжают или надёжно запирают аккумулятор, иначе возможен опасный выброс жидкости под давлением.
Чаще всего из-за постепенной потери газа и снижения давления предзарядки. Это уменьшает полезный объём отдаваемой жидкости. Предзарядку периодически проверяют и при необходимости восстанавливают.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.