液压传动 课件 蓄能器

液压蓄能器主讲人：陈其怀华侨大学机电及自动化学院2026年8月10日第七章液压辅件2内容提要结构和分类性能对比应用容量计算1234一、蓄能器的结构和分类重力式

弹簧式

活塞式

皮囊式

薄膜式蓄能器按照结构主要分为重力式、弹簧式、活塞式、气囊式、薄膜式等一、蓄能器的结构和分类1、重力式蓄能器重锤式蓄能器依靠重物的重力势能与液压能的相互转化来实现蓄能作用。这种蓄能器结构简单，压力稳定，但体积较大、笨重，运动惯性大，反应不灵敏，密封处易漏油且有摩擦损失，目前仅用在大型固定设备中，如在轧钢设备中用作轧辊平衡等。2、弹簧式蓄能器弹簧式蓄能器通过改变弹簧的压缩量来使储油腔的液压液变成具有一定液压能的压力油。这种蓄能器结构简单、容量小、反应较灵敏；但不宜用于高压和循环频率较高的场合，仅供小容量及低压（小于12MPa）系统作蓄能及缓冲使用。一、蓄能器的结构和分类3、充气式蓄能器它利用气体的压缩和膨胀储存和释放压力能，在蓄能器中气体和油液被隔开，而根据隔离的方式不同，充气式又分为气瓶式、活塞式和皮囊式等三种。（1）气瓶式蓄能器这种蓄能器又叫直接接触式蓄能器。其特点是容量大，但由于气体混入油液中，影响系统工作的平稳性，而且耗气量大，需经常补气，因此仅适用于中、低压大流量的液压系统。一、蓄能器的结构和分类（2）活塞式蓄能器活塞式蓄能器的原理是缸筒内的活塞将气体与油液隔开，气体经充气阀进入上腔，活塞的凹部面向气体，以增加气室的容积。具有油气隔离、工作可靠、寿命长、尺寸小、供油流量大、使用温度范围宽等优点，适用于大流量的液压系统。但由于活塞惯性和密封件的摩擦力影响，其反应不灵敏，缸体加工和活塞密封性能要求较高、活塞运动惯性大、磨损泄漏大、效率低。主要适用于压力低于21MPa的液压系统的储能，不太适合吸收压力脉动和冲击。一、蓄能器的结构和分类（3）气囊式蓄能器皮囊式蓄能器通过改变皮囊内的预充氮气的体积，从而使蓄能器储油腔内的液压液成为具有一定液压能的压力油。这种蓄能器虽然气囊及壳体制造较困难，但具有效率高、密封性好、结构紧凑、灵敏度高、重量轻、动作惯性小、易维护等优点，是目前液压系统中应用最为广泛的一种蓄能器，适用于储能和吸收压力冲击，工作压力可达32MPa。目前，限制皮囊式蓄能器在工程机械上的应用的主要难点是能耐高温且可保证寿命的皮囊。工作过程菌形阀一、蓄能器的结构和分类某液压蓄能器的额定体积为50L，液压蓄能器的直径为230mm，长度为1930mm，重量为120kg。该液压蓄能器的最高工作压力设定在33MPa，充气压力为13MPa，理论上液压蓄能器充满油后液压液的体积为24L，可储存的能量为495kJ。一、蓄能器的结构和分类4、隔膜式蓄能器隔膜式蓄能器的工作原理与前面两种类似，只是储气腔与储油腔通过隔膜隔离开来。这种蓄能器容量大、惯性小、反应灵敏、占地小、没有摩擦损失；但气体易混入油液内，影响液压系统运行的平稳性，因此必须经常灌注新气，附属设备多，一次性投入大。此类传统的蓄能器适用于需要大流量的中、低压回路的蓄能。随着技术的发展，隔膜式液压蓄能器的工作压力已经实现高压化。二、典型蓄能器的性能对比气体式液压蓄能器的噪声相对重力式和弹簧式更小，动态响应性能上气囊式和隔膜式更为优越，但活塞式蓄能器在容量限制方面具有明显的优势。1、辅助动力源蓄能器最常见的用途是作为辅助动力源。在间歇工作或周期性动作中，蓄能器可以把泵输出的多余压力油储存起来。当系统需要时，由蓄能器释放出来。这样可以减少液压泵的额定流量，从而减小电机的功率消耗。实际液压系统中，超大流量的液压泵站基本都是由液压泵和液压蓄能器复合供油来满足。三、蓄能器在液压系统中的应用在液压系统工作循环中不同阶段需要的流量变化很大时，常采用蓄能器和一个流量较小的泵组成油源。当系统需要很小流量时，蓄能器将液压泵多余的流量储存起来；当系统短时期需要较大流量时，蓄能器将储存的液压油释放出来与泵一起向系统供油。在某些特殊的场合：如驱动泵的原动机发生故障，蓄能器可作应急能源紧急使用；如现场要求防火防爆，也可用蓄能器作为独立油源。2、系统保压或作紧急动力源当液压系统工作时由于泵或电源的故障，液压泵突然停止供油而会引起事故。对于重要的系统，为了确保工作安全，要求当泵发生故障或停电时，执行元件应继续完成必要的动作，就需用一适当容量的蓄能器作为应急动力源；对于执行元件长时间不动作，而又要保持恒定压力的系统，可用蓄能器来补偿泄漏，从而使压力恒定。此时液压泵驱动电机可以停机以降低能耗。三、蓄能器在液压系统中的应用3、吸收系统脉动，缓冲液压冲击蓄能器能吸收系统压力突变时的冲击，也能吸收液压泵工作时的流量脉动所引起的压力脉动。三、蓄能器在液压系统中的应用由于液压阀的突然关闭或换向，系统可能产生压力冲击，此时可在压力冲击处安装蓄能器起吸收作用，使压力冲击峰值降低。如在泵的出口处安装蓄能器，还可以吸收泵的压力脉动，提高系统工作的平稳性。14几个蓄能器并联提供大流量带多气瓶的大容量高速活塞式蓄能器三、蓄能器在液压系统中的应用水平放置易造成皮囊磨损压力不够或倾覆力矩对皮囊的破坏15⑴充气式蓄能器应使用惰性气体，一般为氮气，允许工作压力可视蓄能器结构形式而定，选用时应选有关部门认证的产品。⑵蓄能器一般应垂直安装，油口向下，蓄能器与管路之间应安装截止阀，供充气和检修时使用，检修前应放掉压力。蓄能器安装位置应远离热源。⑶蓄能器在管路上安装须用支板或支架固定，以免发生飞起事故。⑷蓄能器用于吸收压力冲击和脉动应尽可能安装在振源附近。⑸蓄能器与液压泵之间应安装单向阀，防止液压泵停车时蓄能器内压力油倒流。三、蓄能器在液压系统中的应用

(1)作辅助动力源时的容量计算这时的蓄能器储存和释放压力油的容量和气囊中气体体积的变化量相等，而气体状态的变化应符合玻义耳定律，即：

式中p0——气囊的充气压力；

V0——气囊的充气体积，即蓄能器容量，这时气囊充满壳体内腔；

p1——系统最高工作压力，即泵对蓄能器储油结束时的压力；

V1——气囊被压缩后相应于时的气体体积；

p2——系统最低工作压力，即蓄能器向系统供油结束时的压力；

V2——气体膨胀后相应于时的气体体积。四、蓄能器的容量计算四、蓄能器的容量计算体积差ΔV=V2-V1为供给系统的油液体积，将它代入式），便可求得蓄能器容量V0，即

由此得

充气压力p0在理论上可与p2相等，但为保证在压力p2时蓄能器仍有能力补偿系统泄漏，应使p0<p2，一般取p0=(0.8~0.85)p2或0.9p2>p0>0.25p1。在实际选用时，蓄能器的总容积V0比理论计算值大5%倍为宜。如已知V0，也可反过来求出储能时的供油体积，即

四、蓄能器的容量计算

（2）当液压蓄能器用于保压和补漏

气体膨胀过程缓慢，与外界热交换得充分，可认为是等温变化过程，这时取n=1；当液压蓄能器作辅助或应急动力源时，释放液体的时间短，气体快速膨胀，热交换不充分，这时可视为绝热过程，取n=1.4。p

V曲线图见图所示。在实际工作中的状态变化在绝热过程和等温过程之间，因此1<n<1.4。图

液压蓄能器的p－-V曲线1－n=1等温线；2－n=1.4绝热线四、蓄能器的容量计算

(3)作吸收冲击用时的容量计算这时准确计算比较困难，因其与管路布置、液体流态、阻尼情况及泄漏大小等因素有关。一般按经验公式计算缓冲和最大冲击压力时所需的液压蓄能器最小容量，即：

式中q——阀口关闭前管内流量；

p1——系统允许的最大冲击压力，