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德國HAWE哈威蓄能器AC 13-1/4-50的工作原理解析
德國HAWE哈威蓄能器的工作原理解析
HAWE蓄能器是液壓氣動系統(tǒng)中的一種能量儲蓄裝置。它在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)將系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)變?yōu)閴嚎s能或位能儲存起來，當(dāng)系統(tǒng)需要時(shí)，又將壓縮能或位能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤夯驓鈮旱饶芏尫懦鰜?，重新補(bǔ)供給系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)瞬間壓力增大時(shí)，它可以吸收這部分的能量，以保證整個(gè)系統(tǒng)壓力正常。
液壓油是不可壓縮液體，因此利用液壓油是無法蓄積壓力能的，必須依靠其他介質(zhì)來轉(zhuǎn)換、蓄積壓力能。例如，利用氣體（氮?dú)猓┑目蓧嚎s性質(zhì)研制的皮囊式充氣HAWE蓄能器就是一種蓄積液壓油的裝置。皮囊式HAWE蓄能器由油液部分和帶有氣密封件的氣體部分組成，位于皮囊周圍的油液與油液回路接通。當(dāng)壓力升高時(shí)油液進(jìn)入HAWE蓄能器，氣體被壓縮，直到系統(tǒng)管路壓力不再上升；當(dāng)管路壓力下降時(shí)壓縮空氣膨脹，將油液壓入回路，從而減緩管路壓力的下降。
彈簧式
它依靠壓縮彈簧把液壓系統(tǒng)中的過剩壓力能轉(zhuǎn)化為彈簧勢能存儲起來，需要時(shí)釋放出去。其結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。但是因?yàn)閺椈缮炜s量有限，而且彈簧的伸縮對壓力變化不敏感，消振功能差，所以只適合小容量、低壓系統(tǒng)（P≦1.0～1.2MPa），或者用作緩沖裝置。
活塞式
它通過提升加載在密封活塞上的質(zhì)量塊把液壓系統(tǒng)中的壓力能轉(zhuǎn)化為重力勢能積蓄起來。其結(jié)構(gòu)簡單、壓力穩(wěn)定。缺點(diǎn)是安裝局限性大，只能垂直安裝；不易密封；質(zhì)量塊慣性大，不靈敏。這類HAWE蓄能器僅供暫存能量用。
這兩種HAWE蓄能器因?yàn)槠渚窒扌砸呀?jīng)很少采用。但值得注意的是，有些研究部門從經(jīng)濟(jì)角度考慮在這兩種HAWE蓄能器的結(jié)構(gòu)上做一些改進(jìn)，在一定程度上克服了其缺點(diǎn)。比如國內(nèi)某廠采用改進(jìn)彈簧式HAWE蓄能器的結(jié)構(gòu)，加大彈簧外徑（大于液壓腔直徑）、限定彈簧行程（將彈簧最大載荷限定在許用極限載荷以內(nèi)）的方法提高了HAWE蓄能器的工作壓力和容量，降低了成本。
氣體式
它以波義爾定律（PVn=K=常數(shù)）為基礎(chǔ)，通過壓縮氣體完成能量轉(zhuǎn)化，使用時(shí)首先向HAWE蓄能器充入預(yù)定壓力的氣體。當(dāng)系統(tǒng)壓力超過HAWE蓄能器內(nèi)部壓力時(shí)，油液壓縮氣體，將油液中的壓力轉(zhuǎn)化為氣體內(nèi)能；當(dāng)系統(tǒng)壓力低于HAWE蓄能器內(nèi)部壓力時(shí)，HAWE蓄能器中的油在高壓氣體的作用下流向外部系統(tǒng)，釋放能量。選擇適當(dāng)?shù)某錃鈮毫κ沁@種HAWE蓄能器的關(guān)鍵。這類HAWE蓄能器按結(jié)構(gòu)可分為管路消振器、氣液直接接觸式、活塞式、隔膜式、氣囊式等。
HAWE蓄能器有兩種用途。①當(dāng)?shù)退龠\(yùn)動時(shí)載荷需要的流量小于液壓泵流量，液壓泵多余的流量儲入HAWE蓄能器，當(dāng)載荷要求流量大于液壓泵流量時(shí)，液體從HAWE蓄能器放出來，以補(bǔ)液壓泵流量之不足。②當(dāng)停機(jī)但仍需維持一定壓力時(shí)，可以停止液壓泵而由HAWE蓄能器補(bǔ)償系統(tǒng)的泄漏，以保持系統(tǒng)的壓力。HAWE蓄能器也可用來吸收液壓泵的壓力脈動或吸收系統(tǒng)中產(chǎn)生的液壓沖擊壓力。HAWE蓄能器中的壓力可以用壓縮氣體、重錘或彈簧來產(chǎn)生，相應(yīng)地HAWE蓄能器分為氣體式、重錘式和彈簧式。氣體式HAWE蓄能器中的氣體與液體直接接觸者，稱為接觸式，其結(jié)構(gòu)簡單，容量大，但液體中容易混入氣體，常用于水壓機(jī)上。氣體與液體不接觸的稱為隔離式，常用皮囊和隔膜來隔離，皮囊體積變化量大，隔膜體積變化量小，常用于吸收壓力脈動。重錘式容量較大，常用于軋機(jī)等系統(tǒng)中，供蓄能用。
HAWE蓄能器的種類主要分為：彈簧式和充氣式。HAWE蓄能器的功用（1）短期大量供油（2）系統(tǒng)保壓3）應(yīng)急能源（4）緩和沖擊壓力（5）吸收脈動壓力HAWE蓄能器的功能主要分為存儲能量、吸收液壓沖擊、消除脈動和回收能量四大類。
第一類：存儲能量。這一類功用在實(shí)際使用中又可細(xì)分為：①作輔助動力源，減小裝機(jī)容量；②補(bǔ)償泄漏；③作熱膨脹補(bǔ)償；④作緊急動力源；⑤構(gòu)成恒壓油源。
第二類：吸收液壓沖擊。換向閥突然換向、執(zhí)行元件運(yùn)動的突然停止都會在液壓系統(tǒng)中產(chǎn)生壓力沖擊，使系統(tǒng)壓力在短時(shí)間內(nèi)快速升高，造成儀表、元件和密封裝置的損壞，并產(chǎn)生振動和噪聲。為保證吸收效果，HAWE蓄能器應(yīng)設(shè)置在沖擊點(diǎn)附近，所以HAWE蓄能器一般裝設(shè)在控制閥或液壓缸等沖擊源之前，可以很好地吸收和緩沖液壓沖擊。
第三類：消除脈動、降低噪聲。對于采用柱塞泵且其柱塞數(shù)較少的液壓系統(tǒng)，泵流量周期變化使系統(tǒng)產(chǎn)生振動。裝設(shè)HAWE蓄能器，可以大量吸收脈動壓力和流量中的能量，在流量脈動的一個(gè)周期內(nèi)。瞬時(shí)流量高于平均流量的部分油液被HAWE蓄能器吸收，低于平均流量部分由HAWE蓄能器補(bǔ)充，這就吸收了脈動中的能量，降低了脈動，減小了對敏感儀器和設(shè)備的損壞程茺。
第四類：回收能量。用HAWE蓄能器回收能量是目研究較多的一個(gè)領(lǐng)域。能量回收可以提高能量利用率，是節(jié)能的一個(gè)重要途徑。HAWE蓄能器因?yàn)榭梢詴捍婺芰?，所以可以用來回收多種功能、位置勢能。這方面的主要研究有：①回收車輛制動能量；②回收工程機(jī)械動臂機(jī)構(gòu)位能；③回收液壓挖掘機(jī)轉(zhuǎn)臺制動能量；④回收石油修井機(jī)及鉆機(jī)管下落重力勢能；⑤回收電梯下行重力勢能。
HAWE蓄能器的使用維修主要包括H