高压活塞式蓄能器结构设计.pdf

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1、2012年11月机床与液压NOV．2012第40卷第22期MACHINET0OL&HYDRAULICSVo1．40No．22DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．22．032高压活塞式蓄能器结构设计何燕(湖南铁路科技职业技术学院机械工程系，湖南株洲412000)摘要：活塞式蓄能器是储存能量的高压容器。设计新型的高压活塞密封结构，并从理论上计算蓄能器缸筒壁厚和法兰与缸筒的螺纹连接强度。用有限元软件分析蓄能器的结构强度，满足设计要求。通过对活塞式蓄能器进行耐压和疲劳试验，结果表明：气密性良好且无泄漏。试验结果验证了活塞密封结构及

2、整体结构设计的合理性，因此设计的活塞式蓄能器能很好地满足实际使用要求。关键词：活塞式蓄能器；密封结构；强度；压力试验；有限元分析中图分类号：TB333文献标识码：B文章编号：1001—3881(2012)22—092—3StructureDesignofHighPressurePistonAccumulatorHEYan(DepartmentofMechanicalEngineering，HunanRailwayCollegeofScienceandTechnology，ZhuzhouHunan412000，China)Abstract：Pistonac

3、cumulatorisahigh—pressurevesse1．Anewhigh—pressurepistonsealstructurewasdesigned．Thecylinderthicknessandthethreadconnectionstrengthbetweenflangeandcylinderwerecalculated．Finiteelementanalysissoftwarewasusingtotestthestructuralstrength．Throughtestingthepistonaccumulatorpressureandd

4、urabilityperformance，itisshownthatitsair—tightnessisgoodandhasnoleak．Itisverifiedthatthepistonsealstructureandtheoverallstructuraldesignarereasonable．Itcanwellmeettheactualrequirements．Keywords：Pistonaccumulator；Sealstructure；Mechanicalstrength；Pressuretest；Finiteelementanalysis蓄

5、能器作为重要的液压附件，在液压系统中是用来储存、释放能量的装置。在风力发电机液压系统中，活塞式蓄能器用在风机的偏航刹车、主轴刹车和偏航制动液压系统中，用于对系统中执行机构进行保压，使液压泵间歇工作，降低液压系统驱动功率。活塞式蓄能器通过活塞实现油气隔离，工作可靠，寿命1一保护罩2一螺钉卜充气嘴4一气侧连接法兰s_—o形密封圈长，尺寸小，但对缸体加工的工艺性和活塞密封性能6一单向阀7一组合密封圈8一导向带9一活塞lO一缸筒ll一挡圈l2一油侧连接法兰l3一紧定螺钉要求较高。文中设计的活塞式蓄能器用在2MW风机图1高压活塞式蓄能器结构图的液压刹车系统中，实现

6、对执行机构的压力补偿，达到保压目的。设计的活塞式蓄能器额定工作压力P=1缸筒设计计算21MPa，容积2．5L，结构如图1所示。主要由缸筒、1．1缸筒壁厚计算活塞、气侧连接法兰、油侧连接法兰和密封件构成。活塞式蓄能器主要用于储存高压气体和液体，因活塞式蓄能器是高压容器，如何合理地设计结构强度此属于压力容器，其缸筒的壁厚和连接强度设计尤为确保连接的可靠性和如何设计活塞的密封形式确保密重要。封的可靠性是确保活塞式蓄能器安全可靠运行的关缸筒壁厚参照文献[1]中液压缸的壁厚设计计键。通过缸筒和连接强度的理论计算和基于有限元软算，缸筒材料选用45钢，缸筒内径设计为6

7、8omm。件的设计结构强度计算，设计的高压活塞式蓄能器通对于中高压系统缸筒壁厚一般按厚壁筒计算，则有：过了性能测试试验，既达到了设计要求又满足了使用性能。’(√一)收稿日期：2011—11一O3作者简介：何燕(1976一)，女，讲师，研究方向为机械制造技术。E—mail：zuqiu2000@126．com。·94·机床与液压第40卷工作过程中，活塞式蓄能器活塞处于频繁的运动表1耐压试验测试数据表过程中，储油时要求活塞处的内部压力能迅速达到系统压力值，排油时活塞内部密封压力不会太高，而气侧的高压力作用在密封件上，造成密封件倾斜和破坏密封功能。因此常用在活塞

8、上开储存槽和泄漏孔的方法解决以上问题。活塞与气侧和液侧各开有一个西77mm×6m