Несколько различных технологий могут использоваться для хранения и передачи энергии с помощью гидроаккумуляторов, обычно используется гидропневматика. Гидравлические аккумуляторы бывают баллонного, мембранного или поршневого типа, в зависимости от конструктивных особенностей. Аккумуляторы используют свою энергию для поддержания давления в системе относительно постоянным или для того, чтобы подвергнуть масло воздействию давления для исполнительных механизмов с рабочим циклом малой мощности. Известно, что гидропневмоаккумуляторы должны быть предварительно заряжены до, примерно, 80-90% давления системы, чаще всего азотом. Этим обеспечивается то, что аккумулятор содержит в основном азот и количество масла, достаточное, чтобы аккумулятор не был совершенно пустым. Если вычисление давления предварительной зарядки аккумулятора является сложной задачей, то уж определение размера аккумулятора должно быть настоящим вызовом.
Для вычисления правильного размера аккумулятора, инженер должен знать, насколько изменяется объём масла или газа во время его работы. Масло одновременно отводится через клапаны управления и поступает от насоса.
К сожалению, насосы с компенсацией давления недостаточно быстро отвечают на изменения давления, таким образом масло выходит из аккумулятора с началом каждого движения. При выводе масла из аккумулятора, объём масла уменьшается, а объём газа увеличивается, уменьшая тем самым давление до момента ответа насоса на дефицит давления.
Определение расхода насоса может быть сделано вычислением полного расхода, требуемого на цикл, поделённого затем на время. Но это предполагает, что насос обеспечивает постоянный расход при неизменяемых профилях движений. Это возможно при применении насоса постоянного расхода со скоростью, управляемой контроллером движения; контроллер может определять средний расход на цикл. Расход насоса с компенсацией давления меняется в зависимости от давления и не обеспечивает полную величину расхода до тех пор, пока давление не упало достаточно для полного поворота наклонной распределительной плиты насоса.
Проблемы появляются, когда давление должно упасть более, чем на 10% прежде, чем насос сможет выдать средний расход на цикл. Таким образом, лучше применять насосы с компенсацией давления с узким диапазоном чувствительности по давлению. Обычно, диапазоны давления не могут быть изменены потому, что они определены коэффициентом жёсткости пружины в компенсаторе давления. Т.е., такое изменение может быть выполнено только на производственной линии.
Требуемая величина расхода вычисляется умножением скорости выдвижения на площадь номинального размера цилиндра; когда цилиндр втягивается, требуемый расход является результатом умножения скорости втягивания на рабочую площадь поршня со стороны штока.
Полное количество используемого масла легко вычислить – сложным является определение профиля движения как функции времени. Вычисления могут быть выполнены с использованием контрольных динамических таблиц, но они достаточно неудобны потому, что при изменении профиля движения, большое количество строк и формул в каждой строке увеличивает возможность ошибки.
Контроллер движения, однако, превосходно создаёт профили движения. Инженеры могут затем умножить на точные площади и добавить изменения к расходу масла и вычислить изменение расхода за цикл. Контроллер движения также может смоделировать расход насоса и построить диаграммы всех данных.
Наиболее важно, что инженерам надо знать сколько масла было добавлено, сколько выведено и нарастающий итог. После этого они могут определить максимальные и минимальные объёмы масла и разницу между ними. Этот объём умножается на 12,8, чтобы получить минимальный объём аккумулятора; для страховки надо немного добавить, т.е. умножая разницу объёмов масла на 13,8 – 15 получите размер аккумулятора, который всегда будет иметь немного масла в нём.
Программы моделирования могут упростить определение размера аккумулятора, но они требуют время для составления и дороги в случае покупки.
Ниже представлены диаграммы из программы моделирования:
(Требуемая скорость в отношении ко времени)
(требуемая скорость, мм/сек) (время, сек)
Эта диаграмма – профиль движения со скоростью 300мм в секунду и затем увеличивается на 0,1 секунду до начала обратного движения.
(Требуемая скорость в отношении ко времени)
(расход, л/мин) (время, сек.)
Следующая диаграмма показывает расход масла как функцию времени. Заметьте, расход больше при выдвижении из-за большей площади головки цилиндра по сравнению со штоковой стороной поршня.
(Давление аккумулятора)
(Давление, Мпа) (время, сек)
Четвёртая диаграмма показывает изменение давления во времени. Давление системы 10 Мпа (100бар). Падение давления ограничено 10%.
(Объём масла в аккумуляторе)
(объём масла,, л.) (время, сек)
Последняя диаграмма показывает объём масла в аккумуляторе с известным размером. Изменения идентичны третьей диаграмме, но известны действительные объёмы вместо просто изменений. Вычисляемый аккумулятор должен был быть объёмом в 3,74л., но сомнительно, что может быть найден точный размер, поэтому будет применён пятилитровый аккумулятор. В результате этого, падение давления будет немного меньше 10% и в аккумуляторе будет немного больше масла в нижних точках цикла. Так же, минимальный расход насоса требуется только в 25,50 литров в минуту, хотя пиковое значение 53 литра в минуту. Такой аккумулятор может сэкономить финансы, уменьшая потребность в большем насосе.
Для определения величины аккумулятора для гидравлической системы управления целесообразнее применение контроллера движения для вычисления объёма. В заключение отмети, что какой бы метод не использовался для определения аккумулятора, велики шансы, что точного объёма нет в наличествующем ряду. Поэтому должен быть взят следующий, больший размер.
