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液壓與氣動技術(shù)第三單元輔助元件 馮光林2007 11 21 1 2019 12 30 液壓系統(tǒng)中除了動力元件 執(zhí)行元件 控制元件外 油箱 慮油器 蓄能器 壓力表 密封裝置 管件等 都稱為液壓系統(tǒng)輔助元件 1 油箱 油箱的主要功能是儲存油液 此外 還有散熱以控制油溫 阻止雜質(zhì)進入 沉淀油中雜質(zhì) 分離氣泡等功能 油箱的作用 儲油 散熱 沉淀雜質(zhì) 逸出空氣 油箱容量如太小 會使油溫上升 油箱容量一般設(shè)計為泵每分鐘流量的2 4倍 或當(dāng)所有管路及元件均充滿油時 油面需高出過濾器50 100mm 而液面高度只占油箱高度80 時的油箱容積 4 4液壓輔助元件 2 2019 12 30 1 油箱形式 可分為開式和閉式兩種 開式油箱中油的液面和大氣相通 而閉式油箱中的油液面和大氣隔絕 液壓系統(tǒng)中大多數(shù)采用開式油箱 2 油箱結(jié)構(gòu) 開式油箱大部分是以鋼板焊接而成 圖3 12所示為工業(yè)上使用的典型焊接式油箱 4 4液壓輔助元件 3 2019 12 30 3 隔板及配管的安裝位置隔板裝在吸油側(cè)和回油側(cè)之間 如圖3 13所示 以達(dá)到沉淀雜質(zhì) 分離氣泡及散熱作用 4 4液壓輔助元件 4 2019 12 30 3 隔板及配管的安裝位置油箱中常見的配油管有回油管 吸油管及排泄管等 有關(guān)安裝尺寸見圖3 14所示 吸油管的口徑應(yīng)為其余供油管徑的1 5倍 以免泵吸入不良 回油管末端要浸在液面下且其末端切成450傾角并面向箱壁 以使回油沖擊箱壁而形成回流以利于冷卻油溫 又利于雜質(zhì)的沉淀 系統(tǒng)中排泄管應(yīng)盡量單獨接入油箱 各類控制閥的排泄管端部應(yīng)在液面以上 以免產(chǎn)生背壓 泵和馬達(dá)的外泄油管其端部應(yīng)在液面之下以免吸入空氣 4 4液壓輔助元件 5 2019 12 30 4 附設(shè)裝置 為了監(jiān)測液面 油箱側(cè)壁應(yīng)裝油面指示計 為了檢測油溫 一般在油箱上裝溫度計 溫度計直接浸入油中 在油箱上亦裝有壓力計可用以指示泵的工作壓力 4 4液壓輔助元件 6 2019 12 30 油的污染 一 系統(tǒng)內(nèi)部的污染 1 殘留物 元件的冷熱加工 安裝 清洗 2 生成物 油溫高引起化學(xué)反應(yīng) 3 混入物 混入水 混入空氣 4 元件磨損 二 油本身 油的生產(chǎn) 儲存 運輸?shù)冗^程中受到污染 新油不一定干凈 7 2019 12 30 2 濾油器 filter 1 濾油器的結(jié)構(gòu)濾油器一般由濾芯 或濾網(wǎng) 和殼體構(gòu)成 由濾芯上無數(shù)個微小間隙或小孔構(gòu)成通流面積 當(dāng)混入油中的污物 雜質(zhì) 大于微小間隙或小孔時 雜質(zhì)被阻隔而濾清出來 若濾芯使用磁性材料時 可吸附油中能被磁化的鐵粉雜質(zhì) 濾油器可以安裝在油泵的的吸油管路上 或某些重要零件之前 濾油器也可安裝在回油管路上 濾油器可分成液壓管路中使用和油箱使用的兩種 油箱內(nèi)部使用的濾油器亦稱為濾清器和粗濾器 用來過濾掉一些太大的 容易造成泵損壞的雜質(zhì) 在0 1mmm3以上 圖3 15為殼裝濾清器 strainer 裝在泵和油箱吸油管途中 圖3 16所示 為無外殼濾清器 安裝在油箱內(nèi) 拆裝不方便 但價格便宜 4 4液壓輔助元件 8 2019 12 30 2 濾油器 filter 1 濾油器的結(jié)構(gòu)圖3 15為殼裝濾清器 strainer 裝在泵和油箱吸油管途中 4 4液壓輔助元件 9 2019 12 30 4 4液壓輔助元件 濾油器 filter 1 濾油器的結(jié)構(gòu)圖3 16所示 為無外殼濾清器 安裝在油箱內(nèi) 拆裝不方便 但價格便宜 10 2019 12 30 4 4 2濾油器 filter 1 濾油器的結(jié)構(gòu)路用濾油器有壓力管用濾油器及回油管用濾油器 圖3 17所示壓力管用濾油器 因要受壓力管路中的高壓力 故耐壓力問題必須考慮 回油管用濾油器是裝在回油管路上 壓力低 只需注意沖擊壓力的發(fā)生 就價格而言 壓力管路用濾油器較回油管路用濾油器貴出許多 4 4液壓輔助元件 11 2019 12 30 2 濾油器的選用選用濾油器時應(yīng)考濾到如下問題 1 過濾精度原則上大于濾芯網(wǎng)目的污染物就不能通過濾芯 濾油器上的過濾精度常用能被過濾掉的雜質(zhì)顆粒的公稱尺寸大小來表示 系統(tǒng)壓力越高 過濾精度越低 表3 1為液壓系統(tǒng)中建議采用的過濾精度 4 4液壓輔助元件 12 2019 12 30 2 液壓油通過的流量大小和濾芯的通流面積有關(guān) 一般可根據(jù)要求通過的流量選用相液壓油通過的能力對應(yīng)規(guī)格濾油器 為減低阻力 濾油器的容量為泵流量的2倍以上 3 耐壓選用濾油器時尤須注意系統(tǒng)中沖擊壓力的發(fā)生 而濾油器的耐壓包含濾芯的耐壓和殼體的耐壓 一般濾芯的耐壓為0 01 0 1MPa 這主要靠濾芯有足夠的通流面積 使其壓降小 以避免濾芯被破壞 濾芯被堵塞 壓降便增加 必須注意濾芯的耐壓和濾油器的使用壓力是不同的 當(dāng)提高使用壓力時 要考慮殼體是否承受得了而和濾芯的耐壓無關(guān) 4 4液壓輔助元件 13 2019 12 30 3 濾油器的安裝位置圖3 18列出了液壓系統(tǒng)中濾油器幾種可能的安裝位置 4 4液壓輔助元件 14 2019 12 30 3 濾油器的安裝位置圖3 18列出了液壓系統(tǒng)中濾油器幾種可能的安裝位置 1 濾油器 濾清器 1安裝在泵的吸入口 其作用如前文所述 2 濾油器2安裝在泵出口 屬于壓力管路用濾油器 在保護泵以外的其它元件 一般裝在溢流閥下游管路上或和安全閥并聯(lián) 以防止濾油器被堵塞時泵形成過載 3 濾油器3安裝在回油管路上 屬于回油管用濾油器 此濾油器的殼體耐壓性可較低 4 濾油器4安裝在溢流閥的回油管上 因其只通泵部分的流量 故濾油器容量可較小 如其容量2 3相同 則通過流速降低 過濾效果更好 5 濾油器5為獨立的過濾系統(tǒng) 其作用在不斷凈化系統(tǒng)中之液壓油 常用在大型的液壓系統(tǒng)里 4 4液壓輔助元件 15 2019 12 30 4 4 3空氣濾清器為防止灰塵進入油箱 通常在油箱的上方通氣孔裝了空氣濾清器 有的油箱利用此通氣孔當(dāng)注油口 如圖3 18所示為帶注油口的空氣濾清器 空氣濾清器的容量必須使液壓系統(tǒng)即使達(dá)到最大負(fù)荷狀態(tài)時 仍能保持大氣壓力的程度 4 4液壓輔助元件 16 2019 12 30 4 4 4油冷卻器一般說來 造成油箱散熱面積不夠 必須采用冷卻器來抑制油溫的原因有三 1 因機械整體的體積和空間使油箱的大小受到限制 2 因經(jīng)濟上的理由 需要限制油箱的大小等 3 要把液壓油的溫度控制得更低 油冷卻器可分成水冷式和氣冷式兩大類 4 4液壓輔助元件 17 2019 12 30 1 水冷式油冷油器水冷式油冷卻器通常都采用殼管式 shell and tubetype 油冷卻器 它是由一束小管子 冷卻管 裝置在一個外殼里所構(gòu)成 4 4液壓輔助元件 18 2019 12 30 1 水冷式油冷油器殼管式油冷器形式多種 但一般都采用直管形油冷卻器 如圖3 20所示 其構(gòu)造是把直管形冷卻管裝在一外殼內(nèi) 兩端再用可移動的端蓋 管帽 封閉 金屬隔板裝置在內(nèi) 使液壓油產(chǎn)生垂直于冷卻管流動以加強熱的傳導(dǎo) 冷卻管通常由小直徑管子組成 材料可用鋁 鋼 不銹鋼無縫鋼管 但為增加熱傳效果 一般采用銅管并在銅管上滾牙以增進散熱面積 冷卻管的安裝分為固定式和可移動式兩種 可移動式冷卻器可由外殼中抽出來清洗或修理 固定式固定在內(nèi)不能取出 冷卻器的外殼是由2 30 開口的管子構(gòu)成 材料可用鋁 銅或不銹鋼管等 4 4液壓輔助元件 20 2019 12 30 2 氣冷式油冷卻器氣冷式構(gòu)造如圖3 21所示 由風(fēng)扇和許多帶散熱片的管子所構(gòu)成 油在冷卻管中流動 風(fēng)扇使空氣穿過管子和散熱片表面 使液壓油冷卻 其冷卻效率較水冷低 但如果冷卻水取得不易或水冷式油卻器不易安裝的場所 必須采用氣冷式 尤以行走機械的液壓系統(tǒng)使用較多 4 4液壓輔助元件 21 2019 12 30 3 油冷卻器安裝的場所油冷卻器安裝在熱發(fā)生體附近 且液壓油流經(jīng)油冷卻器時 壓力不得大于1MPa 有時必須以安全閥來保護 以使它免于高壓的沖擊而造成損壞 1 熱發(fā)生源 如溢流閥附近 如圖3 22所示 4 4液壓輔助元件 22 2019 12 30 4 4液壓輔助元件 23 2019 12 30 3 油冷卻器安裝的場所3 如液壓裝置很大且運轉(zhuǎn)的壓力很高 此時使用獨立的冷卻系統(tǒng) 如圖3 24所示 4 4液壓輔助元件 24 2019 12 30 4 油冷卻器的冷卻水為防止冷卻器累積過多的水垢影響熱交換效率 可在冷卻器裝一濾油器 冷卻水要采用清潔的軟水 4 4液壓輔助元件 25 2019 12 30 4 4 5蓄能器 accumulators 1 蓄能器功用蓄能器是液壓系統(tǒng)中一種儲存油液壓力能的裝置 其主要功用如下 作輔助動力源 在液壓系統(tǒng)工作循環(huán)中不同階段需要的流量變化很大時 常采用蓄能器和一個流量較小的泵組成油源 當(dāng)系統(tǒng)需要很小流量時 蓄能器將液壓泵多余的流量儲存起來 當(dāng)系統(tǒng)短時期需要較大流量時 蓄能器將儲存的液壓油釋放出來與泵一起向系統(tǒng)供油 在某些特殊的場合 如驅(qū)動泵的原動機發(fā)生故障 蓄能器可作應(yīng)急能源緊急使用 如現(xiàn)場要求防火防爆 也可用蓄能器作為獨立油源 4 4液壓輔助元件 26 2019 12 30 4 4 5蓄能器 accumulators 1 蓄能器功用蓄能器是液壓系統(tǒng)中一種儲存油液壓力能的裝置 其主要功用如下 2 保壓和補充泄漏 有的液壓系統(tǒng)需要較長時間保壓而液壓泵卸載 此時可利用蓄能器釋放所儲存的液壓油 補償系統(tǒng)的泄漏 保持系統(tǒng)的壓力 3 吸收壓力沖擊和消除壓力脈動 由于液壓閥的突然關(guān)閉或換向 系統(tǒng)可能產(chǎn)生壓力沖擊 此時可在壓力沖擊處安裝蓄能器起吸收作用 使壓力沖擊峰值降低 如在泵的出口處安裝蓄能器 還可以吸收泵的壓力脈動 提高系統(tǒng)工作的平穩(wěn)性 4 4液壓輔助元件 27 2019 12 30 蓄能器的功用作輔助動力源或緊急動力源 保壓和補充泄漏 吸收沖擊和消除壓力沖擊 4 4液壓輔助元件 28 2019 12 30 蓄能器的功用 吸收沖擊和消除壓力沖擊 29 2019 12 30 4 4 5蓄能器 accumulators 2 蓄能囂的分類和選用蓄能器有彈簧式 重錘式和充氣式三類 常用的是充氣式 它利用氣體的壓縮和膨脹儲存 釋放壓力能 在蓄能器中氣體和油液被隔開 而根據(jù)隔離的方式不同 充氣式又分為活塞式 皮囊式和氣瓶式等三種 下面主要介紹常用的活塞式和皮囊式兩種 1 活塞式蓄能器 圖3 25a為活塞式蓄能器 用缸筒2內(nèi)浮動的活塞l將氣體與油液隔開 氣體 一般為惰性氣體氮氣 經(jīng)充氣閥3進入上腔 活塞1的凹部面向充氣 以增加氣室的容積 蓄能器的下腔油口a充液壓油 活塞式結(jié)構(gòu)簡單 安裝和維修方便 壽命長 但由于活塞慣性和密封件的摩擦力影響 其動態(tài)響應(yīng)較慢 適用于壓力低于20MPa的系統(tǒng)儲能或吸收壓力脈動 4 4液壓輔助元件 30 2019 12 30 4 4 5蓄能器 accumulators 2 蓄能囂的分類和選用 2 皮囊式蓄能器 圖3 25b為皮囊式蓄能器 采用耐油橡膠制成的氣囊2內(nèi)腔充入一定壓力的惰性氣體 氣囊外部液壓油經(jīng)殼體1底部的限位閥4通入 限位閥還保護皮囊不被擠出容器之外 此蓄能器的氣液完全隔開 皮囊受壓縮儲存壓力能 其慣性小 動作靈敏 適用于儲能和吸收壓力沖擊 工作壓力可達(dá)32MPa 4 4液壓輔助元件 31 2019 12 30 4 4 5蓄能器 accumulators 4 4液壓輔助元件 32 2019 12 30 4 4 6油管與管接頭1 油管 油管材料材料可用金屬管或橡膠管 選用時由耐壓 裝配的難易來決定 吸油管路和回油管路一般用低壓的有縫鋼管 也可使用橡膠和塑料軟管 控制油路中流量小 多用小銅管 考慮配管和工藝方便 在中 低壓油路中也常使用銅管 高壓油路一般使用冷拔無縫鋼管 必要時也采用價格較貴的高壓軟管 高壓軟管是由橡膠中間加一層或幾層鋼絲編織網(wǎng)制成 高壓軟管比硬管安裝方便 可以吸收振動 管路內(nèi)徑的選擇主要考慮降低流動時的壓力損失 對于高壓管路 通常流速在3 4m s左右 對于吸油管路 考慮泵的吸入和防止氣穴 通常流速在0 6 1 5m s左右 在裝配液壓系統(tǒng)時 油管的彎曲半徑不能太小 一般應(yīng)為管道半徑的3 5倍 應(yīng)盡量避免小于900彎管 平行或交叉的油管