8/18/2019 AHP Laborator 09

1/6

Elemente fu inmaga:inare a energiei hidrostatice dimensionarea acumulatoarelor cu camerd elasticri

ELEMENTE DE INMAGAZINARE A ENERGIEI HIDROSTATICE

-

DIMENSIONAREA ACUMULATOARI,LOR CU CAMERA ELASTICA

l. Obiectivul ucririi

Funcliile acumulatoarelorn sistemele idrostatice unt egatede compensareanor

necesitali

nergetice

nstantanee.

Acest lucru

se

realizeazd

rin

trimiterea n sistema unui anumit volum de agent

hidraulic, a o anumitd

presiune, entru

un anumit imp. Acestul ucru rezultdclar dacdse are

in vedereci in timpul unui ciclu de

funclionare

l mui sistem,

debitul necesar ariazd,ntre

anumite

valori,

Qr*

-

Q,rin,

igura l. Pentru ealizarea cestui iclu, eoreticar fi necesar a

debitul

pompei,

brd regulatorde

putere,

sd asigure

permanent

ebitul

Q.o,,

degi

practic,

acest ebitnu estenecesar ecatDedurata ' a ciclului.

a

l l i

minl

ema\

Pe restul duratei ciclului

(t,,,tu-t')

debitul LQ=Qn*-Q,

Q

fiind debitul

instantaneu

necesar a consummator) e

pierde,

fapt ce diminuiazi

mult raudamentul

transmisieiidraulice.

Utilizdreaunui acumulator idrostatic ermite olosireapompelorcu debit pu redus,

diferen{aLQ

-

Qo,*

-

Q

necesard.

e

o anumiti

perioadd

in durataciclului,

fiind cedatd

sistemuluide

cdtreacumulator are

a inmagazinat-o tuncicdnd

necesitdlile istemului

erau

mai

reduse.

Esteevidentcd, n cazul

utilizdrii acumulatoarelore

anuleazd

i

pulsaliile

de debit

9i

presiune

le

pompelor,

apt ce conduce

a

un

regim stabilde

funclionare l motoarelor

idro-

statlce.

Lucrarea ?qi

propune

sa

prezinte

cdteva dintre

cele mai folosite

acumulatoare

hidrostatice,

recumqi

anumite

particularitdliegate e construcJia

i

calculul

acumulatoarelor

cu camerd lastici.

F i g . .

8/18/2019 AHP Laborator 09

2/6

Elementede inmaga:inare a energiei

hidroslatice dimensionareaacumulatoarelor cu c.lmerd

elasticd

2. Aspecte

eoretice

Dupd modul mecanic

sau

pneumatica

de realizare a acumuldrii

energetice,

acumulaloarelee mpart n doui categorii:mecano-hidraulice

i pneumatico-hidraulice.

in

prima

categode edistingurmdtoareleipuri: cu

greutdti gravitalionale) i

cu resorturi.

Acumulatoarele u

greutdli

nmagazineazdn anumitvolum de lichid

gi

il mentine a

presiunea

,

de o anumitd aloare,

e

cale

gravitalionald:

,

G 1 + G 7 m t + m )

r , I

-

p=__l-=

s

g

LDarJ

unde:

G1

gi

G2 sunt

ezultantele

reutdllor

1, respectiv suprastucturii,n daN;

,S

ariasecliunii

ransversale

pistonului

2, ce vine n contact u agentulhidraulic, n

cm2 .S

=xD2

14.

Acumulatoareleu resorturi

(cu

unul sau mai multe resorturi)

inmagazineazl, o cantitate de

energie hidrostatici exprimatd de

relalia

fig.

3):

L . - 2 - -

E

=

":-

l r l Q)

2"

unde:

ft este

igiditatea esortului,

t n t v

m:

-x

-

deformareaesortului n

stareancdrcatA acumulatorului,n

m.

Fig, 2. Acumuator u

greut[l:

1-

greutili;

z-pistona$e;

3-cilindru;4-conductd e racordare

a

sistem,

Fig. 3. Acumulator u resofi:

1-capac; -resort; -corp;

4

-piston;

5-agent idraulic.

(1)

8/18/2019 AHP Laborator 09

3/6

Elementede inmaga:inare a energiei hidrostatice dimensionareaacumulatoarelor cu cameni elaslicd

Fig. 4. Acumulator

pneumatic

implu: 1-

corp;2-agent idraulic;3-elemente e

racordarea sistem.

Fig,5. Acumulatoru

piston:

-

gaz.2-

piston;

3-corp;

-agent idraulic; -element

e

racordare.

Acumulatoarele

pneumohidraulice

simple

(fdrd

elementde separare

gazului

de

lichid) realizeazA acumuarea energiei

hidrostatice

prin

comprimareaaerului sau a

altui

gaz

din

incint5,

datoritd

presiunii

agentului idraulicdin instala{ie

fig

4).

Descdrcarea e datoreazdelasticiti{ii

agentului

neumatic.

Acumulatoarele

pneumohidraulice

imple au

urmitoareledezav ntaj

-

obligativitateamontdriicu orientare erticala;

-

pierderea,

n t imp, a agentului

neumatic rin

amestecareaa, n masa ichidului de ucru.

Acumulatoarecu

piston

au avantajul

unei fiabilitali ridicate la

presiuni qi

temperaturi

nalte.

Nu se

recomandd

a fi

folosite ca amortizoarede vibra{ii datoriti

freclrii elementuluide separare

pistonul)

cu

suprafala ilindrici a corpului

(conducdnd

a o

uzaremai rapidA).

Acumulatoorele cu membrand

prezint1,

avantajul histerezisului

qi

frecdrilor reduse.

Corpul

poate

avea ormd cilindricd,sferici sau

sfericl

incomoletd.

Fig. 6, Acumulator

u membran5:-semicorp

superior;

-membrand;-semicorp

nferior; -

supape

entru

az .

Acumulatorul

u camerdelasticd

este semendtorelui

cu membranl,camera

lasticd

fiind sub forma unei

incinte inchise, situatl

in interiorul corpului.

Are avantajul unei

sensibilitdii

idicate,

qi

a uneiconstructii imple

qi

compacte.

8/18/2019 AHP Laborator 09

4/6

Elementede inmaga:inare a energiei hidrostatice

-

dimensionueq acumulatoarelor

cu cameld elasticd

Fig. 7. Acumulator u camera lastici: 1-camerlelastic[din cauciuc;

2-corp1'3-

lement e

proteclie;

-element e racordare; - resortulsupapei;

6

-bild;7 -

scaun

upapi;

8

-

capac; -

garnituri;

1O-capace nchidere;1 -

piuli 6

nelar6.

3. Dimensionareacumulatoareloru

membranl

elastici

Acest tip de acumulatoare, e folosesc aer sau azot comprimat ca agent de

inmagazinare energiei

potenliale,

unclioneazd

e

bazalegiiBoyle-Mariotte:

ptv

=

ptri

unde:

pi, pf

suntpresiunileniliald

9i

finald

ale

gazului,

n bar;

V,, Vf

-

volumele nilial

gi

final ale

gazului,

n litri;

n=cof c,

-

exPonentul

olitroPic;

cp, cr

-

cdldurile specificeale

gazului,

a

pesiune

constanta

constant

in

cazurile ealen= 1,25).

Principalelemirimi - presiunea i volumul - ce caracterizeazdn acumulator, unt

figurate

n

cele

trei faze operatoriiale sale n

figura 8

(a

-

acumulator

preincdrcat;

b

-

acumulator

ncdrcat;

-

acumulator escdrcat).

Volumul Z7

al acumulatorului ecalculeazi

u relalia:

, t ln

v,

=

WslPtl '

_ v,

l irr i l

 

I

- (p3l

p2) ' / '

"

'

unde:

Z, estevolumul

luidului descircat in acumulator,

n litri;

p7

-

presiunea

e

preincdrcare

acumulatorului,

n bar;

(3)

respectiv a volum

(4)

8/18/2019 AHP Laborator 09

5/6

Elementede inmagazinore

q

energiei hi&ostatice

-

dimensionarea

qcurnulatoarclor

cu camerd elasticd

pz

,

ps

-

presfunea

iximt respectivminimi

din sistem,

n

bar;

V2

-

volumul

azului

omprimat

a

presiunea2,1nlitti,

- f , ^

m t

^ ^ \ I

v,

=;LZDisryt

>,\oj

a',

P,w,l-Qot"

m care:

Dr,, estediametrul cilindrului oarecare , j, ln m;

d,

-

diametrul tilei

pentru

motoarelediferenliale, n m;

si,;

-

cursamotoarelor,

n m;

Ni,;

-

num[rul de curse

pe

ciclu;

tc

-

durata ciclului,

ln minute.

Presiuneade

preincdrcare

rebuie aleasI astfel

ca

presiunea

de lucru sd

fie folositd c61

mai eficient.

in

condi{ii

politropice,

ncdrcareamaxim[ se calculeazd u rela{ia:

p,

=

pl-t/')pl'

fn"rf

in cazul n care ransformarea

steadiabaticd, elatia devine:

p, =po;2ototToenarl

Fig.8.

Volumul lichidului descfucat e acumulator

volumelorcerutede

motoarele

istemului" in carese

durata iclului, conform elatiei:

sau

n

cazulunei

ransform[ri

politropice:

p,

=

p 2p 6

ltarl

Jin6nd

cont

gi

de volumul

lichidului,

relalia:

4=

LI33.4Vi tu i l

C

se calculelnzdca o sumd a tuturor

scade

volumul refulat de

pomp6"pe

(6)

(7)

(8)

volumul total al acumulatorului

a fi dat de

(e)

(5)

in literatura

de specialitate sunt

date metode

grafo-analitice

de calcul

a

acumulatoarelor,metode

ce utilizeazd anumite curbe

caracteristice,

permiland determinarea

8/18/2019 AHP Laborator 09

6/6

Elementede inmagazinarea energiei hidrostatice

-

dimensiohareaacwnulqloarelor cu camerd elqsticd

-

-

oricdror

parametri

ai ecualiilor

de mai

sus,

n ipoteza

ransformdrii

diabatice

g

zului

i

'

.

considerande

pt

i

pz

sunt

pentru

aceasiemperatur{

gazului.

4.

Desl?isurarea

ucrilrii

Utilizand o

schemi

din

figura

9, ou o alegerearbitrarda

numdrului

de

motoare

hidraulice, doptindanumite alori pentruparametriide lucru din sistemulp,

Q)

si pentru

dimensiunileunctionale lemotoarelor, eva face

calcululde dimensionareacumulatorului

A.

Vor fi alese,

e

dnd,diferite ipuri constructive

enfu

acumulatoare.

.

Vor fi reprezentateecven{ele igclrii

gi

va fi trasatiidiagrama ebitului conform

figurii

10.

Se

vor

calculadebitele

ecesareiecdruimotorhidraulic

pentru

ealizarea

ecvenlelor

micsc[rii sale

(apropierg

etragere) a ln figura 10.a.Acestea or fi reprezentate

rafic

tn

diagramadebitului cumulat

fig.

10.b),

pe

baza cdreiase va stabili

necesarul

e

debit

ce

trebuieasigurat

e

pompi

respectiv eacumulator.