Подбор гидравлического аккумулятора по закону Бойля.
Гидравлические аккумуляторы хранят жидкость под давлением в камере с газовой зарядкой, позволяя системе обеспечивать кратковременные импульсы высокого расхода, гасить гидроудары или поддерживать давление в периоды отключения насоса. Данный калькулятор определяет объём аккумулятора из параметров рабочего цикла: рабочего давления, давления предварительной зарядки газа и требуемого объёма вытесняемой жидкости — используя закон Бойля для изотермического расчёта и политропную поправку для быстрых циклов.
Закон Бойля P₁V₁ = P₂V₂ определяет изотермическую зависимость между объёмом сжатого газа и давлением. Требуемый объём аккумулятора V₀ = ΔV / (P_пз/P₂ − P_пз/P₁), где P_пз — давление предварительной зарядки, P₁ — минимальное рабочее давление, P₂ — максимальное рабочее давление, ΔV — объём вытесняемой жидкости. Для быстрых циклов (< 1 минуты) применяется политропная форма (P₁V₁^n = P₂V₂^n) с показателем n = 1,4 для азота, что даёт меньший эффективный объём на разряд. Практическое правило: давление предзарядки принимается равным 90% минимального рабочего давления для мембранных аккумуляторов и 95% для поршневых. При расчёте также учитываются перепады температуры — давление предзарядки изменяется примерно на 1% на каждые 3 °C, поэтому системы для холодного климата требуют дополнительной проверки.
Конструктор пресса, которому необходимо подать 5 литров при снижении давления с 200 бар до 150 бар, заряжает мембранный аккумулятор объёмом 10 литров азотом под давлением предзарядки 135 бар и проверяет, что вытесненный объём обеспечивает требуемый ход выдержки.
Гидравлик, устраняющий пульсации поршневого насоса, устанавливает аккумулятор объёмом 1 литр с давлением предзарядки 80% от среднего давления системы, сглаживая пульсации давления с ±15 бар до ±2 бар на манометре.
Инженер-разработчик транспортных систем рассчитывает аварийный аккумулятор рулевого управления на 3 полных перекладки руля после остановки насоса, определяя требуемый объём газа так, чтобы остаточный расход жидкости в конце разряда превышал давление открытия рулевого клапана.
Для мембранных аккумуляторов зарядка выполняется до 90% минимального рабочего давления (чтобы мембрана не ударяла о седло клапана), для поршневых — до 95%. Обязательно проверяйте давление предзарядки после изменения температуры или ежегодно в целях безопасности.
Мембранные аккумуляторы (наиболее распространены) хорошо работают при быстрых циклах и загрязнённой жидкости. Поршневые аккумуляторы обеспечивают большие объёмы (≥10 л) и длительный ресурс. Диафрагменные аккумуляторы компактны и подходят для малых объёмов (≤1 л).
Азотная предзарядка расширяется при нагреве — давление возрастает примерно на 1% на каждые 3 °C. Аккумулятор, заряженный при 25 °C и работающий при 50 °C, покажет давление предзарядки примерно на 8% выше, что уменьшает эффективный объём разряда.