HYADC氣囊式蓄能器的使用技巧

時間：2018-09-18作者：上海祥樹歐茂機電設(shè)備有限公司瀏覽：811

氣囊是通過一種能在提升閥端口安裝或者移除的硫化真空閥裝臵來用作蓄能器。當(dāng)氣囊完全被擴大時，提升閥收盤進(jìn)囗。這樣的設(shè)計可以阻止氣囊進(jìn)入通路之內(nèi)被擠壓。一個吸收震動的裝臵，使提升閥免于意外的震動，和急速的打開。與其它蓄能器相比，該蓄能器的較大優(yōu)勢是氣體與油液完全隔開。氣囊慣性小反應(yīng)靈活，可以吸收沖擊壓力和脈動壓力。
中文名 氣囊式蓄能器 外文名 Air bag type accumulator 特    點 尺寸小、重量輕 應(yīng)    用 輔助動力來源、漏泄補償器等 學(xué)    科 能源工程 原    理 液壓泵供油使氣囊變形儲能
目錄
1 原理
2 結(jié)構(gòu)
3 特點
4 應(yīng)用
原理編輯
液壓泵提供油給蓄能器同時使氣囊變形。隨著壓力的增大，氣流量減小。這樣就形成了液壓儲能這樣的結(jié)果。若液壓系統(tǒng)需要增加液壓油，則蓄能器在氣體膨脹壓力推動下將液壓油排出以補充達(dá)到循環(huán)供應(yīng)。 [1] 
結(jié)構(gòu)編輯
氣囊式蓄能器主要由殼體、皮囊、充氣閥和進(jìn)油閥組成。氣囊式蓄能器的典型特征是在鋼殼內(nèi)有一個非折疊的、柔性的橡膠皮囊。皮囊的開口端連接在鋼殼充氣側(cè)的氣閥上。提升閥在彈簧的作用下保持常開狀態(tài)，用以調(diào)節(jié)通過充油口的油液流量。氣囊式蓄能器的**部或底部組件是可維修的，從而可以提供較佳的靈活性。
特點編輯
與其他形式蓄能器比較，氣囊式蓄能器油氣隔離，油不易氧化，油中不易混入氣體，反應(yīng)靈敏，尺寸小，重量輕；氣囊及殼體制造較困難，橡膠氣囊要求溫度范圍（-20～70℃）。 [2] 
應(yīng)用編輯
氣囊式蓄能器主要應(yīng)用于當(dāng)作輔助動力來源、當(dāng)作漏泄補償器、當(dāng)作液壓減震器。
1、當(dāng)做輔助動力來源
是蓄能器較常見的應(yīng)用之一。在這個應(yīng)用中，蓄能器的目的是存儲在工作期間所發(fā)表的油循環(huán)泵。蓄能器然后釋放因需求而儲存的石油，以完成循環(huán)，從而作為輔助動力源協(xié)助泵服務(wù)。在這樣的循環(huán)過程中，蓄能器的應(yīng)用導(dǎo)致了泵容量的減小。
在此應(yīng)用中，一個四通閥配合使用蓄電池。當(dāng)四通閥手動驅(qū)動，從到蓄能器到空著的氣缸。這一直循環(huán)到了活塞的運作結(jié)束。當(dāng)氣缸在一個完全伸展位臵時，蓄能泵為其充電。在四通閥，液壓激活收回的氣缸，油流量蓄能泵和氣缸迅速收回。這是蓄能器輔助動力源的運作過程。
2、當(dāng)作漏泄補償器
蓄能器充當(dāng)一個補償器是在由于內(nèi)部或外泄漏而補償損失，可能發(fā)生在一個延長一段時間內(nèi)，是當(dāng)系統(tǒng)被加壓，而不是運作的時候。蓄能泵為系統(tǒng)和蓄能器充電直到上的較大壓力被施加到蓄能開關(guān)。當(dāng)系統(tǒng)不工作時，它需要保持必要的壓力設(shè)定值，完成該蓄電池供應(yīng)漏油在一段長時間的系統(tǒng)。最后，當(dāng)系統(tǒng)壓力**設(shè)定的較低要求的壓力下降，泵啟動，自動充電系統(tǒng)。這樣可以節(jié)省電力和降低了系統(tǒng)的散熱。
3、蓄能器作為液壓減震器
液壓減震器蓄能器的較重要的工業(yè)應(yīng)用之一是吸收液壓沖擊壓力 和脈動壓力。
液壓沖擊（通常被稱為水錘）是由突然暫停或液壓管道在相對較高的液體流動速度減慢而引起的。這種液壓沖擊會造成在迅速關(guān)閉閥門的位臵時的壓縮波。這波傳播沿整個管道長度，直到其能量完全由摩擦消退。由此產(chǎn)生的高壓力脈動或高壓力波動，較終可能損壞液壓元件。蓄能器安裝在靠近迅速關(guān)閉閥門的地方。 [2] 


壓電式傳感器 [1]  是基于壓電效應(yīng)的傳感器。是一種自發(fā)電式和機電轉(zhuǎn)換式傳感器。它的敏感元件由壓電材料制成。壓電材料受力后表面產(chǎn)生電荷。此電荷經(jīng)電荷放大器和測量電路放大和變換阻抗后就成為正比于所受外力的電量輸出。壓電式傳感器用于測量力和能變換為力的非電物理量。它的優(yōu)點是頻帶寬、靈敏度高、信噪比高、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠和重量輕等。缺點是某些壓電材料需要防潮措施，而且輸出的直流響應(yīng)差，需要采用高輸入阻抗電路或電荷放大器來克服這一缺陷。
中文名 壓電式傳感器 壓電效應(yīng) 分為正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng) 壓電材料 壓電單晶壓電多晶，**壓電材料 逆效應(yīng) 或稱為電致伸縮效應(yīng) 參    數(shù) 壓電常數(shù)，機械耦合系數(shù)等 壓電表達(dá)式 Q=d*F
目錄
1 概述
? 壓電效應(yīng)
? 壓電材料
? 正壓電效應(yīng)
? 逆壓電效應(yīng)
? 壓電材料
2 主要參數(shù)
3 壓電轉(zhuǎn)換
4 結(jié)構(gòu)
5 石英有關(guān)
6 壓電分析
7 壓電陶瓷
8 等效電路
9 串并聯(lián)
10 應(yīng)用
概述編輯
壓電效應(yīng)
壓電效應(yīng)可分為正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)。正壓電效應(yīng)是指：當(dāng)晶體受到某固定方
壓電式傳感器
壓電式傳感器
向外力的作用時,內(nèi)部就產(chǎn)生電極化現(xiàn)象,同時在某兩個表面上產(chǎn)生符號相反的電荷；當(dāng)外力撤去后，晶體又恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)；當(dāng)外力作用方向改變時，電荷的極性也隨之改變；晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。壓電式傳感器大多是利用正壓電效應(yīng)制成的。逆壓電效應(yīng)是指對晶體施加交變電場引起晶體機械變形的現(xiàn)象，又稱電致伸縮效應(yīng)。用逆壓電效應(yīng)制造的變送器可用于電聲和超聲工程。壓電敏感元件的受力變形有厚度變形型、長度變形型、體積變形型、厚度切變型、平面切變型 5種基本形式（見圖）。壓電晶體是各向異性的，并非所有晶體都能在這 5種狀態(tài)下產(chǎn)生壓電效應(yīng)。例如石英晶體就沒有體積變形壓電效應(yīng)，但具有良好的厚度變形和長度變形壓電效應(yīng)。
壓電材料
它可分為壓電單晶、壓電多晶和**壓電材料。壓電式傳感器中用得較多的是屬于壓電多晶的各類壓電陶瓷和壓電單晶中的石英晶體。其他壓電單晶還有適用于高溫輻射環(huán)境的鈮酸鋰以及鉭酸鋰、鎵酸鋰、鍺酸鉍等。壓電陶瓷有屬于二元系的鈦酸鋇陶瓷、鋯鈦酸鉛系列陶瓷、鈮酸鹽系列陶瓷和屬于三元系的鈮鎂酸鉛陶瓷。壓電陶瓷的優(yōu)點是燒制方便、易成型、耐濕、耐高溫。缺點是具有熱釋電性，會對力學(xué)量測量造成干擾。**壓電材料有聚二氟乙烯、聚氟乙烯、尼龍等十余種高分子材料。**壓電材料可大量生產(chǎn)和制成較大的面積,它與空氣的聲阻匹配具有*特的優(yōu)越性,是很有發(fā)展?jié)摿Φ男滦碗娐暡牧稀?0年代以來發(fā)現(xiàn)了同時具有半導(dǎo)體特性和壓電特性的晶體，如硫化鋅、氧化鋅、硫化鈣等。利用這種材料可以制成集敏感元件和電子線路于一體的新型壓電傳感器，很有發(fā)展前途。
壓電式傳感器大致可以分為4種，即：壓電式測力傳感器，壓電式壓力傳感器，壓電式加速度傳感器及高分子材料壓力傳感器。
正壓電效應(yīng)
某些物質(zhì)，當(dāng)沿著一定方向?qū)ζ浼恿Χ蛊渥冃螘r，在一定表面上將產(chǎn)生電荷，當(dāng)外力去掉后，又重新回到正常的不帶電狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng) 。
逆壓電效應(yīng)
如果在這些物質(zhì)的較化方向施加電場，這些物質(zhì)就在一定方向上產(chǎn)生機 械變形或機械應(yīng)力，當(dāng)外電場撤去時，這些變形或應(yīng)力也隨之消失，這種現(xiàn) 象稱之為逆壓電效應(yīng)，或稱之為電致伸縮效應(yīng)。
壓電材料
明顯呈現(xiàn)壓電效應(yīng)的敏感功能材料叫壓電材料 。
壓電單晶體，如石英、酒石酸鉀鈉等；
多晶壓電陶瓷， 如鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛、鈮鎂酸鉛等，又稱為壓電陶瓷。此外，聚偏二氟乙烯(PVDF) 作為一種新型的高分子物性型傳感材料得到廣泛的應(yīng)用。
主要參數(shù)編輯
（1）壓電常數(shù)是衡量材料壓電效應(yīng)強弱的參數(shù), 它直接關(guān)系到壓電輸出的靈敏度。
（2）壓電材料的彈性常數(shù)、 剛度決定著壓電器件的固有頻率和動態(tài)特性。
（3）對于一定形狀、 尺寸的壓電元件, 其固有電容與介電常數(shù)有關(guān); 而固有電容又影響著壓電傳感器的頻率下限。
（4）在壓電效應(yīng)中,機械耦合系數(shù)等于轉(zhuǎn)換輸出能量（如電能）與輸入的能量（如機械能）之比的平方根; 它是衡量壓電材料機電能量轉(zhuǎn)換效率的一個重要參數(shù)。
（5）壓電材料的絕緣電阻將減少電荷泄漏, 從而改善壓電傳感器的低頻特性。
（6）壓電材料開始喪失壓電特性的溫度稱為居里點溫度。
壓電轉(zhuǎn)換編輯
壓電關(guān)系表達(dá)式：Q=d*F，其中d：壓電常數(shù)
較一般表達(dá)式：電荷密度q　 ，（用單位面積受力表示）
其中：i=1,2,3表示晶體較化方向，指的是與產(chǎn)生電荷的面垂直的方向；j=1,2,3,4,5,6表示受力方向，1~3表示x,y.z向受力，4~6表示剪切力方向
如q1表示法向矢量為x的兩個面產(chǎn)生的電荷
受x向（拉）力作用后在z方向產(chǎn)生電荷的表達(dá)式：
受z向力作用后在z方向產(chǎn)生電荷的表達(dá)式：
各表達(dá)式見圖片：


結(jié)構(gòu)編輯
石英(SiO2)晶體結(jié)晶形狀為六角形晶柱。兩端為一對稱的棱錐,六棱柱是它的基本組織,縱軸 z-z 稱作光軸,通過六角棱線而垂直于光軸的軸線 x-x 稱作電軸，垂直于棱面的軸線 y-y 稱作機械軸。如果從晶體中切下一個平行六面體，并使其晶面分別平行于 z-z 、y-y 、x-x軸線，這個晶片在正常狀態(tài)下不呈現(xiàn)電性。當(dāng)施加外力時，將沿 x-x 方向形成電場，其電荷分布在垂直于 x-x 軸的平面上
石英有關(guān)編輯
石英的化學(xué)式為 SiO2 ，在一個晶體單元中，有三個硅離子和六個氧離子 ，后者是成對的，所以一個和兩個交替排列。
當(dāng)沒有力作用時，硅離子和氧 離子在垂直于晶體 Z 軸的 XY 平面上的投影恰好等效為正六邊形排列，如上圖 a 示。這時正負(fù)離子正好分布在正六邊形的**角上，呈現(xiàn)電中性。如果沿 X 方向壓縮，如上圖 b 所示，則硅離子 1 被擠入氧離子 2 和 6 之間，而氧離子 4 被擠入硅離子 3 和 5 之間，結(jié)果表面 A 上呈現(xiàn)負(fù)電荷，而在表面 B 上呈現(xiàn)正電荷。這一現(xiàn)象稱為縱向壓電效應(yīng)。
..若沿 Y 方向壓縮，如上圖 c 所示，硅離子 3 和氧離子 2 ，以及硅離子 5 和氧離子 6 都向內(nèi)移動同樣的數(shù)值，故在電極 C 和 D 上不呈現(xiàn)電荷，而在表面 A 和 B 上， 即在 X 軸的端面上又呈現(xiàn)電荷，但與圖 b 的極性正好相反，這時稱為橫向壓電效應(yīng)。從研究的模型同樣可以看出：如果是使其伸長而不是壓縮時，則電荷的極性正好相反?？傊?，石英等單晶體材料是各向異性的物體，在 X 或 Y 軸向施力時，在與 X 軸垂直的 面上產(chǎn)生電荷，電場方向與 X 軸平行，在 Z 軸方向施力時，不能產(chǎn)生壓電效應(yīng)。
壓電分析編輯
石英的晶體結(jié)構(gòu)為六方晶體系，化學(xué)式為SiO2。
定義：
x：兩平行柱面內(nèi)夾角等分線，垂直此軸壓電效應(yīng)較強,稱為電軸。
y ：垂直于平行柱面，在電場作用下變形較大，稱為機械軸。
z ：無壓電效應(yīng)，中心軸，也稱光軸。


當(dāng)在電軸方向施加作用力時, 在與電軸 x 垂直的平面上將產(chǎn)生電荷, 其大小為Qx = d11 Fx。
式中: d11——x方向受力的壓電系數(shù)
Fx——作用力
若在同一切片上, 沿機械軸y方向施加作用力Fy, 則仍在與x軸垂直的平面上產(chǎn)生電荷qy, 其大小為Qy=d12Fy a/b
式中: d12——y軸方向受力的壓電系數(shù)
d12=-d11
a、 b——晶體切片長度和厚度
（1）當(dāng)石英晶體未受外力作用時, 正、負(fù)離子正好分布在正六邊形的**角上, 形成三個互成120°夾角的電偶較矩P1、 P2、P3, P1+P2+P3 = 0, 所以晶體表面不產(chǎn)生電荷, 即呈中性。
（2）當(dāng)石英晶體受到沿x軸方向的壓力作用時, 晶體沿x方向?qū)a(chǎn)生壓縮變形,正負(fù)電荷重心不再重合,在x軸的正方向出現(xiàn)正電荷, 電偶較矩在y方向上的分量仍為零, 不出現(xiàn)電荷。
（3）當(dāng)晶體受到沿y軸方向的壓力作用時,在x軸上出現(xiàn)電荷, 它的極性為x軸正向為負(fù)電荷。在y軸方向上不出現(xiàn)電荷。
（4）如果沿z軸方向施加作用力, 因為晶體在x方向和y方向所產(chǎn)生的形變完全相同, 所以正負(fù)電荷重心保持重合, 電偶較矩矢量和等于零。這表明沿z軸方向施加作用力, 晶體不會產(chǎn)生壓電效應(yīng)。


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