隔膜式蓄能器常见故障分析

1．简介

    蓄能器是液压系统中常用的辅助装置，在液压系统中主要起储存和释放压力能的作用，还可作为吸收及消除压力脉动的装置来使用。蓄能器种类很多，隔膜式蓄能器与活塞式、皮囊式蓄能器相比，具有体积小、重量轻、响应快等特点，因此被广泛应用。随着工业的发展及工作频率的提高，对隔膜式蓄能器的要求也愈来愈高，因此蓄能器也易因故障而失效。

2．工作原理及常见故障分析

隔膜式蓄能器装配图，如图60所示。蓄能器顶部为充气阀，下部油孔为液压油进油孔。蓄能器的工作原理可由下式来描述；

式中  v₀——蓄能器的充气容积；

    Δv——蓄能器的工作容积，△v=v₁-v₂；

  p₁、v₁——蓄能器的最低工作压力与该压力下的气体容积；

  p₂、v₂——蓄能器的最高工作压力与该压力下的气体容积；

     p₀——充气压力；

  n——绝对热力学指数。

蓄能器在工作前，首先按充气压力丸的要求进行充气（一般为氮气）。在工作过程中，蓄能器不断地储存与释放油液，因此，器腔内的压力与容积在不断地变化。这种变化是通过隔膜式橡胶皮碗的变形来完成。当橡胶皮碗发生故障时，蓄能器失效。根据使用经验，其隔膜式蓄能器的常见故障为隔膜折断和漏气。

隔膜折断现象对高频工作下的蓄能器而言是经常发生的，也有的折断现象是蓄能器刚一使用就立即折断。其主要原因有以下几点：①橡胶弹性差、抗拉强度低；②橡胶隔膜壁厚变化不均匀；③充气压力大小影响；④橡胶老化，生产厂家长期存放。

漏气主要发生在两处；一处是充气阀密封不好，另一处是在橡胶隔膜底部金属铆接处，分别为图60所示a、b处。

气气的主要原因是蓄能器在工作一段时间后，由于蓄能器总是处于充液与放液交替的变化过程中，加之系统中工作机构的压力冲击，不可避免地,出现振动，因而使以上两处的螺纹连接或铆接产生松动，造成密封能力下降。

 

3．改进设计

    对生产厂家的隔膜式蓄能器我们进行了改进设计。首先对橡胶隔膜进行改进，如图61所示。

由图61可以看出其壁厚变化均匀，尤其是在易折断处不能造成应力集中，其次对橡胶材料添加尼龙，以提高其抗拉强度，

如图61所示，橡胶隔膜的底部将原金属铆接改为镶嵌式结构，这种改进后的结构根本不存在漏气问题。

对充气阀处的漏气现象，主要是增加了螺纹锁紧装置，为防止螺纹松动，还采用了密封胶密封，从而防止了漏气现象的发生。

改进后的隔膜式蓄能器经工作压力为14MPa，360万次的工作试验，工作状态良好，没有发生隔膜折断与漏气现象。