6.3　蓄能器

蓄能器是液压系统中的储能元件，它能储存多余的压力油液，并在系统需要时释放出来。

6.3.1　蓄能器的作用、类型及其结构

1.蓄能器的作用

蓄能器的作用是将液压系统中的压力油储存起来，在需要时又重新释放出来。其主要作用表现在以下几个方面。

1）作辅助动力源

在间歇工作或实现周期性动作循环的液压系统中，蓄能器可以把液压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，从而减小电机功率消耗，降低液压系统温升。

2）系统保压或作紧急动力源

对于执行元件长时间不动作，而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。对某些系统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，这时需要有适当容量的蓄能器作紧急动力源。

3）吸收系统脉动，缓和液压冲击

蓄能器能吸收系统压力突变时的冲击，如液压泵突然启动或停止；液压阀突然关闭或开启；液压缸突然运动或停止；也能吸收液压泵工作时的流量脉动所引起的压力脉动，相当于油路中的平滑滤波，这时需在泵的出口处并联一个反应灵敏而惯性小的蓄能器。

2.蓄能器的结构形式

图6－6所示为蓄能器的结构形式，通常有重力式、弹簧式和充气式等几种。目前常用的是利用气体压缩和膨胀来储存、释放液压能的充气式蓄能器。

图6－6　蓄能器的结构形式

1）活塞式蓄能器

活塞式蓄能器中的气体和油液由活塞隔开，其结构如图6－7所示。活塞1的上部为压缩空气，气体由阀3充入，其下部经油孔a通向液压系统，活塞1随下部压力油的储存和释放而在缸筒2内来回滑动。这种蓄能器结构简单、寿命长，它主要用于大体积和大流量的场合。但因活塞有一定的惯性和O形密封圈存在较大的摩擦力，所以反应不够灵敏。

2）皮囊式蓄能器

皮囊式蓄能器中气体和油液用皮囊隔开，其结构如图6－8所示。皮囊用耐油橡胶制成，固定在耐高压的壳体的上部，皮囊内充入惰性气体，壳体下端的提升阀A由弹簧加菌形阀构成，压力油由此通入，并能在油液全部排出时，防止皮囊膨胀挤出油口。这种结构使气、液密封可靠，并且因皮囊惯性小而克服了活塞式蓄能器响应慢的弱点，因此，它的应用范围非常广泛，其弱点是工艺性较差。

3）薄膜式蓄能器

薄膜式蓄能器利用薄膜的弹性来储存、释放压力能，主要用于体积和流量较小的场合，如用做减振器、缓冲器等。

图6－7　活塞式蓄能器

1—活塞；2—缸筒；3—阀

图6－8　皮囊式蓄能器

4）弹簧式蓄能器

弹簧式蓄能器利用弹簧的压缩和伸长来储存、释放压力能，它的结构简单、反应灵敏，但容量小，可用于小容量、低压回路起缓冲作用，不适用于高压或高频的工作场合。

5）重力式蓄能器

重力式蓄能器主要用于冶金等大型液压系统的恒压供油，其缺点是反应慢、结构庞大，现在已很少使用。

6.3.2　蓄能器的参数计算

容量是选用蓄能器的依据，其大小视用途而异，现以皮囊式蓄能器为例加以说明。

1.作辅助动力源时的容量计算

当蓄能器作动力源时，蓄能器储存和释放的压力油容量和皮囊中气体体积的变化量相等，而气体状态的变化遵守玻意耳定律，即

体积差ΔV＝V2－V1为供给系统油液的有效体积，将它代入式（6－1），可求得蓄能器容量V0，即由式（6－2）得

充气压力p₀在理论上可与p₂相等，但是为保证在p₂时蓄能器仍有能力补偿系统泄漏，则应使p₀＜p₂，一般取p₀＝（0.8～0.85）p₂，如已知V0，也可反过来求出储能时的供油体积，即

在以上各式中，n是与气体变化过程有关的指数。当蓄能器用于保压和补充泄漏时，气体压缩过程缓慢，与外界热交换得以充分进行，可认为是等温变化过程，这时取n＝1；而当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。在实际工作中，气体状态的变化在绝热过程和等温过程之间，因此，n＝1～1.4。

2.用来吸收冲击时的容量计算

当蓄能器用于吸收冲击时，其容量的计算与管路布置、液体流态、阻尼及泄漏大小等因素有关，准确计算比较困难。一般按经验公式计算缓冲最大冲击力时所需要的蓄能器最小容量，即

6.3.3　蓄能器的安装、使用与维护

蓄能器的安装、使用与维护应注意的事项如下。

（1）蓄能器作为一种压力容器，选用时必须采用有完善质量体系保证并取得有关部门认可的产品。

（2）选择蓄能器时必须考虑与液压系统工作介质的相容性。

（3）气囊式蓄能器应垂直安装，油口向下，否则会影响气囊的正常收缩。

（4）蓄能器用于吸收液压冲击和压力脉动时，应尽可能安装在振动源附近；用于补充泄漏，使执行元件保压时，应尽量靠近该执行元件。

（5）安装在管路中的蓄能器必须用支架或支承板加以固定。

（6）蓄能器与管路之间应安装截止阀，以便于充气检修；蓄能器与液压泵之间应安装单向阀，以防止液压泵停车或卸载时，蓄能器内的液压油倒流回液压泵。