隔膜式蓄能器常見故障分析

1．簡介

    蓄能器是液壓系統(tǒng)中常用的輔助裝置，在液壓系統(tǒng)中主要起儲存和釋放壓力能的作用，還可作為吸收及消除壓力脈動的裝置來使用。蓄能器種類很多，隔膜式蓄能器與活塞式、皮囊式蓄能器相比，具有體積小、重量輕、響應(yīng)快等特點，因此被廣泛應(yīng)用。隨著工業(yè)的發(fā)展及工作頻率的提高，對隔膜式蓄能器的要求也愈來愈高，因此蓄能器也易因故障而失效。

2．工作原理及常見故障分析

隔膜式蓄能器裝配圖，如圖60所示。蓄能器頂部為充氣閥，下部油孔為液壓油進(jìn)油孔。蓄能器的工作原理可由下式來描述；

式中  v₀——蓄能器的充氣容積；

    Δv——蓄能器的工作容積，△v=v₁-v₂；

  p₁、v₁——蓄能器的最低工作壓力與該壓力下的氣體容積；

  p₂、v₂——蓄能器的最高工作壓力與該壓力下的氣體容積；

     p₀——充氣壓力；

  n——絕對熱力學(xué)指數(shù)。

蓄能器在工作前，首先按充氣壓力丸的要求進(jìn)行充氣（一般為氮氣）。在工作過程中，蓄能器不斷地儲存與釋放油液，因此，器腔內(nèi)的壓力與容積在不斷地變化。這種變化是通過隔膜式橡膠皮碗的變形來完成。當(dāng)橡膠皮碗發(fā)生故障時，蓄能器失效。根據(jù)使用經(jīng)驗，其隔膜式蓄能器的常見故障為隔膜折斷和漏氣。

隔膜折斷現(xiàn)象對高頻工作下的蓄能器而言是經(jīng)常發(fā)生的，也有的折斷現(xiàn)象是蓄能器剛一使用就立即折斷。其主要原因有以下幾點：①橡膠彈性差、抗拉強度低；②橡膠隔膜壁厚變化不均勻；③充氣壓力大小影響；④橡膠老化，生產(chǎn)廠家長期存放。

漏氣主要發(fā)生在兩處；一處是充氣閥密封不好，另一處是在橡膠隔膜底部金屬鉚接處，分別為圖60所示a、b處。

氣氣的主要原因是蓄能器在工作一段時間后，由于蓄能器總是處于充液與放液交替的變化過程中，加之系統(tǒng)中工作機(jī)構(gòu)的壓力沖擊，不可避免地,出現(xiàn)振動，因而使以上兩處的螺紋連接或鉚接產(chǎn)生松動，造成密封能力下降。

 

3．改進(jìn)設(shè)計

    對生產(chǎn)廠家的隔膜式蓄能器我們進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計。首先對橡膠隔膜進(jìn)行改進(jìn)，如圖61所示。

由圖61可以看出其壁厚變化均勻，尤其是在易折斷處不能造成應(yīng)力集中，其次對橡膠材料添加尼龍，以提高其抗拉強度，

如圖61所示，橡膠隔膜的底部將原金屬鉚接改為鑲嵌式結(jié)構(gòu)，這種改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)根本不存在漏氣問題。

對充氣閥處的漏氣現(xiàn)象，主要是增加了螺紋鎖緊裝置，為防止螺紋松動，還采用了密封膠密封，從而防止了漏氣現(xiàn)象的發(fā)生。

改進(jìn)后的隔膜式蓄能器經(jīng)工作壓力為14MPa，360萬次的工作試驗，工作狀態(tài)良好，沒有發(fā)生隔膜折斷與漏氣現(xiàn)象。