液壓與氣壓傳動 第六章 液壓輔助元件

1、課 時 授 課 計 劃授課日期班 別題 目第六章 液壓輔助元件目的要求 掌握油箱的結(jié)構(gòu)及功用 掌握濾油器的結(jié)構(gòu)及原理 掌握蓄能器的原理 掌握密封圈的功用及種類重點濾油器的結(jié)構(gòu)及原理難點蓄能器的原理教 具課本教 學(xué) 方 法課堂教學(xué)報書設(shè)計第六章 液壓輔助元件第一節(jié) 濾油器第二節(jié) 蓄能器第三節(jié) 油箱第四節(jié) 其他輔件教學(xué)過程：復(fù)習(xí)：1、液壓閥的分類及基本要求 2、方向控制閥的分類及各種方向控制閥的特性及原理 3、壓力控制閥的分類及各種方向控制閥的特性及原理 4、流量控制閥的分類及各種方向控制閥的特性及原理 5、液壓閥的選擇與使用新 課：第六章 液壓輔助元件第一節(jié) 濾油器一、濾油器的功用及分類1、液壓

2、油的污染度等級和污染度等級的測定 固體顆粒污染等級代號由斜線隔開的兩個標(biāo)號組成：第一個標(biāo)號表示1mL工作介質(zhì)中大于5的顆粒數(shù)，第二個標(biāo)號表示1mL工作介質(zhì)中大于15的顆粒數(shù)。顆粒數(shù)與其標(biāo)號的關(guān)系見表6-1。 工作介質(zhì)固體顆粒污染等級代號的確定方法如下：按顯微鏡顆粒計數(shù)法或自動顆粒計數(shù)法取得顆粒計數(shù)依據(jù)，對大于5的顆粒數(shù)規(guī)定為第一個標(biāo)號，對大于15的顆粒數(shù)規(guī)定為第二個標(biāo)號，依次寫出這兩個標(biāo)號并用斜線隔開。例如代號18/13表示在1mL的給定工作介質(zhì)中，大于5的顆粒有1300個2500個，大于15的顆粒有40個80個(見表6-1)。 液壓系統(tǒng)所要求的過濾精度應(yīng)使雜質(zhì)顆粒尺寸小于液壓元件運動表面間的

3、間隙或油膜厚度，以免卡住運動件或加劇零件磨損，同時也應(yīng)使雜質(zhì)顆粒尺寸小于系統(tǒng)中節(jié)流孔和節(jié)流間隙的最小開度，以免造成堵塞。液壓系統(tǒng)的功用不同，其工作壓力不同，對油液的過濾精度要求也就不同，其推薦值見表6-2。2、濾油器的功用 濾油器在民航系統(tǒng)上也稱油濾，它是保持有液清潔、濾除油液中一定尺寸和一定數(shù)量雜質(zhì)的重要組件。3、濾油器的分類 油濾按其過濾原理和采用的過濾介質(zhì)不同，分為表面型、深度型和磁性三種。 表面型油濾的過濾元件的表面與油液接觸，一般油液由外向內(nèi)流動，過濾元件的表面起濾除雜質(zhì)的作用，常見的形式有網(wǎng)狀油濾、線隙式油濾等。 深度型油濾常見的形式有燒結(jié)式油濾、紙質(zhì)油濾、毛氈油濾纖維編織物等，它

4、的濾芯是具有一定厚度的介質(zhì)，濾孔形狀、尺寸大小不規(guī)則，不均勻，內(nèi)部的通道錯綜復(fù)雜，曲曲彎彎，它的過濾作用不僅發(fā)生在過濾介質(zhì)的表面，也發(fā)生在過濾介質(zhì)的深處，所以稱為深度型。其優(yōu)點是過濾精度高，使用壽命長。缺點是過濾材料的容積較大，壓力損失也較大。在飛機上應(yīng)用最多的是壓制紙制成的紙質(zhì)濾芯。 磁性油濾的過濾介質(zhì)是由磁性材料組成，它能夠把油液中的鐵微粒吸附出來。磁性油濾一般與表面型或深度型油濾組合使用。二、濾油器的典型結(jié)構(gòu)1、網(wǎng)狀油濾 網(wǎng)式過濾器結(jié)構(gòu)如圖6.11所示，它由上蓋2、下蓋4和幾塊不同形狀的金屬絲編織方孔網(wǎng)或金屬編織的特種網(wǎng)3組成。 網(wǎng)式濾油器的過濾精度與銅絲網(wǎng)的網(wǎng)孔大小和層數(shù)有關(guān)。網(wǎng)式濾油

5、器的優(yōu)點是通油能力大壓力損失小，容易清洗，但過濾精度不高主要用于泵吸油口。2、線隙式過濾器 線隙式過濾器結(jié)構(gòu)如圖6.12所示，它由端蓋1、殼體2、帶有孔眼的筒型芯架3和繞在芯架外部的銅線或鋁線4組成。過濾雜質(zhì)的線隙是由每隔一定距離壓扁一段的圓形截面銅線繞在芯架外部時形成的。過濾精度決定于銅絲間的間隙，故稱為線隙式濾油器。它常用于液壓系統(tǒng)的壓力管及內(nèi)燃機的燃油過濾系統(tǒng)。3、紙芯式過濾器 這種過濾器與線隙式過濾器的區(qū)別只在于它用紙質(zhì)濾芯代替了線隙式濾芯，如圖6.13所示為其結(jié)構(gòu)。紙芯部分是把平紋或波紋的酚醛樹脂或木漿微孔濾紙繞在帶孔的用鍍錫鐵片做成的骨架上。 紙芯式濾油器是以處理過的濾紙做過濾材料

6、。為了增加過濾面積，紙芯上的紙呈波紋狀。紙芯式濾油器性能可靠，是液壓系統(tǒng)中廣泛采用的一種濾油器。但紙芯強度較低，且堵塞后無法清理，所以必須經(jīng)常更換紙芯。4、金屬燒結(jié)式過濾器 金屬燒結(jié)式過濾器有多種結(jié)構(gòu)形狀。如圖6.14所示是SU型結(jié)構(gòu)，由端蓋1、殼體2、濾芯3等組成。有些結(jié)構(gòu)加有磁環(huán)4用來吸附油液中的鐵質(zhì)微粒，效果尤佳。 燒結(jié)式濾油器濾芯是用顆粒狀青銅粉壓制燒結(jié)而成，屬于深度型濾油器。燒結(jié)式濾芯強度較高，耐高溫，性能穩(wěn)定，抗腐蝕性能好，過濾精度高，是一種常用的精密濾芯。但其顆粒容易脫落，堵塞不易清洗。5、其他形式的過濾器 除了上述幾種基本形式外，過濾器還有一些其他的形式。磁性過濾器是利用永久磁

7、鐵來吸附油液中的鐵屑和帶磁性的磨料；微孔塑料過濾器已推廣應(yīng)用。過濾器也可以做成復(fù)式的，例如液壓挖掘機液壓系統(tǒng)中的過濾器，在紙芯式過濾器的紙芯內(nèi)，裝置一個圓柱形的永久磁鐵，便于進行兩種方式的過濾。為了便于安裝，還有SX型上置式吸油過濾器、SH型上置式回油過濾器和CX型側(cè)置式吸油過濾器，在液壓油箱蓋板或側(cè)板上開相應(yīng)的孔就可以直接安裝它們，維護非常方便。 6、過濾器上的堵塞指示裝置和發(fā)訊裝置 帶有指示裝置的過濾器能指示出濾芯堵塞的情況，當(dāng)堵塞超過規(guī)定狀態(tài)時發(fā)訊裝置便發(fā)出報警信號，報警方法是通過電氣裝置發(fā)出燈光或音響信號或切斷液壓系統(tǒng)的電氣控制回路使系統(tǒng)停止工作。三、過濾器的選用和安裝1、過濾器的選用

8、選用過濾器時，應(yīng)考慮以下幾點：(1) 過濾精度應(yīng)滿足系統(tǒng)設(shè)計要求；(2) 具有足夠大的通油能力，壓力損失小，選擇過濾器的流量規(guī)格時，一般應(yīng)為實際通過流量的2倍以上；(3) 濾芯具有足夠強度，不因壓力油的作用而損壞；(4) 濾芯抗腐蝕性好，能在規(guī)定的溫度下長期工作；(5) 濾芯的更換、清洗及維護方便。2、過濾器的安裝位置1) 安裝在液壓泵的吸油管路上2) 安裝在液壓泵的壓油管路上3) 安裝在回油管路上4) 安裝在支管油路上5) 單獨過濾系統(tǒng)第二節(jié) 蓄能器一、蓄能器的功用 蓄能器是儲存和釋放液體壓力能的裝置，它儲存高壓油，在需要的場合和時間使用。在液壓系統(tǒng)中，蓄能器的主要功用如下：（1）貯存能量作

9、能量源使用（2）吸收沖擊壓力或脈動壓力（3）用來實現(xiàn)系統(tǒng)保壓或作為停電時的應(yīng)急油源二、蓄能器的類型和構(gòu)造 蓄能器的類型有活塞式、隔膜式、氣囊式等幾種形式。1、活塞式蓄能器 這是一種隔離式蓄能器。它利用活塞使氣油液隔離，以減少氣體滲入油液的可能性。其容量大，常用于中、 高壓系統(tǒng)，但正逐漸被性能更完善的氣囊式蓄能器所代替。2、隔膜式蓄能器 隔膜式蓄能器如圖所示，在金屬球型殼體的中間由合成橡膠隔膜將其分為上下兩腔。上腔通過螺紋口與壓力油相同，下腔裝有充氣閥在出油口出裝有濾網(wǎng)，防止隔膜被壓力油從出口壓出。 在蓄能器工作期間，空氣腔需要預(yù)充氣（充氣壓力大約是系統(tǒng)最大壓力的1/3）。3、氣囊式蓄能器 氣囊

10、式蓄能器也是一種隔離式蓄能器。外殼為兩端成球形 的圓柱體，殼體內(nèi)有一個用耐油橡膠制成的氣囊。氣囊出口上設(shè)充氣閥，充氣閥只在為氣囊充氣時才打開，平時關(guān)閉。這 種蓄能器中氣體和液體完全隔離開，而且蓄能器的重量輕，慣性 小，反應(yīng)靈敏，是當(dāng)前最廣泛應(yīng)用的一種蓄能器。三、蓄能器的容量計算 1、蓄能器用于儲存和釋放能量時的容量計算 在蓄能器的工作過程中，氣體狀態(tài)的變化規(guī)律符合理想氣體狀態(tài)方程。 當(dāng)壓力從pl降到p2時，蓄能器釋放的油液體積就是氣體體積的變化量 V，即2、蓄能器用于吸收沖擊壓力時的容量計算 當(dāng)液壓系統(tǒng)中的換向閥突然關(guān)閉時，如果閥前管路中液體的質(zhì)量為m，流速為v，其動能為mv2/2，這些動能由

11、蓄能器吸收后將轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的壓力能，于是蓄能器內(nèi)的氣體就從原充氣狀態(tài)下的壓力p0和體積V0轉(zhuǎn)變?yōu)榫彌_狀態(tài)下的最高容許壓力p1和其對應(yīng)的體積V1，由于沖擊是瞬時發(fā)生的，故可認(rèn)為這個過程是絕熱的，因此有 根據(jù)熱力學(xué)第一定律，可求得氣體的壓縮能為 由于液體的動能應(yīng)與氣體的壓縮能的絕對值相等，所以 故可以推得四、蓄能器的安裝及使用（1）在充氣前首先把少量的工作油（約容積的10%）灌入殼體以便潤滑，然后再沖入一定壓力的氣體。若不灌油，在充氣后往往會使膠囊損壞。（2）所充氣體應(yīng)是氮氣等惰性氣體，絕對不能使用氧氣等易爆炸氣體。（3）蓄能器原則上應(yīng)該油口向下垂直安裝，當(dāng)傾斜或臥式安裝時，皮囊因受浮力而與殼體單邊

12、接觸，妨礙正常工作，加快磨損。（4）蓄能器與泵之間應(yīng)設(shè)置單向閥，當(dāng)泵停止工作時，防止蓄能器中的壓力油倒流。蓄能器與管路系統(tǒng)之間應(yīng)設(shè)截止閥，供充氣和檢修時使用。（5）用作緩沖和消除壓力脈動時，蓄能器安裝位置應(yīng)盡可能靠近發(fā)生沖擊和振動的地方。（6）安裝于管路上的蓄能器，作用著一個相當(dāng)于它的入口面積和管道油壓相乘的力，因此必須用支持板和托架牢固地將蓄能器主體固定。（7）在正常工作情況下，每隔六個月要檢查一次充氣壓力，使之保持所定的預(yù)壓力。（8）在搬運、安裝、拆卸之前，應(yīng)預(yù)先把內(nèi)部的氣體及液壓油完全放掉。第三節(jié) 油箱 油箱的主要用途是儲存足夠的、一定溫度和壓力范圍的清潔油液以滿足液壓系統(tǒng)正常工作的需要

13、，同時還具有沉淀油液中的污物、逸出油液中的空氣和散熱等作用。一、典型油箱結(jié)構(gòu)1、基本結(jié)構(gòu)。最高油面為油箱高度的80。2、吸、回、泄油管的設(shè)置3、隔板的設(shè)置4、空氣濾清器與液位計的設(shè)置5、放油口與清洗窗口的設(shè)置6、密封裝置7、油溫控制8、油箱內(nèi)壁加工職能符號：第四節(jié) 其他輔件一、管道和管接頭1、油管的種類和選用 液壓系統(tǒng)中使用的油管有鋼管、銅管、橡膠軟管、塑料管和尼龍管等幾種，一般是根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力、工作環(huán)境和液壓元件的安裝位置等因素來選用。現(xiàn)代液壓系統(tǒng)一般使用鋼管和橡膠軟管，很少使用銅管、塑料管和尼龍管。 飛機上常用的導(dǎo)管為不銹鋼管（回油管路中偶爾用到鋁管）。2、管接頭的種類和選用 （1

14、）焊接式管接頭（2）卡套式管接頭 圖6.2所示為卡套式管接頭結(jié)構(gòu)。這種管接頭主要包括具有24錐形孔的接頭體4，帶有尖銳內(nèi)刃的卡套2，起壓緊作用的壓緊螺母3三個元件。（3）錐密封焊接式管接頭 圖6.3所示為錐密封焊接式管接頭結(jié)構(gòu)。這種管接頭主要由接頭體2、螺母4和接管5組成，除具有焊接式管接頭的優(yōu)點外，由于它的O形密封圈裝在接管5的24錐體上，使密封有調(diào)節(jié)的可能，密封更可靠。工作壓力為34.5MPa，工作溫度為2580。（4）擴口式管接頭 圖6.4所示是擴口式管接頭結(jié)構(gòu)。這種管接頭有A型和B型兩種結(jié)構(gòu)形式 。（5）膠管總成 鋼絲編織和鋼絲纏繞膠管總成包括膠管和接頭，有A，B，C，D，E，J，型，

15、其中A、B、C為標(biāo)準(zhǔn)型。（6）快速接頭 快速接頭是一種不需要使用工具就能夠?qū)崿F(xiàn)管路迅速連通或斷開的接頭。快速接頭有兩種結(jié)構(gòu)形式：兩端開閉式和兩端開放式。 二、密封件1、密封件的作用和分類一般地，液壓系統(tǒng)對密封件的主要要求是：(1) 在一定的壓力、溫度范圍內(nèi)具有良好的密封性能；(2) 有相對運動時，由密封件所引起的摩擦力應(yīng)盡量小，摩擦系數(shù)應(yīng)盡量穩(wěn)定；(3) 耐腐蝕性、耐磨性好，不易老化，工作壽命長，磨損后能在一定程度上自動補償；(4) 結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，成本低廉。2、橡膠密封圈的種類和特點（1）O形密封圈（2）Y形密封圖 （3）V形密封圈 V形密封圈由多層涂膠織物壓制而成，其形狀如圖6.7(c

16、)所示，由三種不同截面形狀的壓環(huán)、密封環(huán)、支承環(huán)組成。壓力小于10MPa時，使用一套三件已足夠保證密封；壓力更高時，可以增加中間密封環(huán)的個數(shù)。這種密封圈安裝時應(yīng)使密封環(huán)唇口面對壓力油作用方向。V形密封圈的接觸面較長，密封性能好，耐高壓(可達50MPa)，壽命長，但摩擦力較大。（4）同軸組合密封裝置3、密封墊圈 （1）組合密封墊圈（2）金屬密封墊圈 金屬密封墊圈是用純銅或純鋁等硬度較低的材料制成的密封圈。它在緊固力作用下產(chǎn)生變形，充填接觸面的凹凸不平，從而實現(xiàn)密封。金屬密封墊圈適于在高溫下長期使用。三、熱交換器 1、液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和散熱 液壓系統(tǒng)在適宜的工作溫度下保持熱平衡，不僅是系統(tǒng)所必需的，而且有利于提高系統(tǒng)工作穩(wěn)定性，有利于減小機械設(shè)備的熱變形，提高工作精度。各種液壓油的正常工作溫度參見表2.6。為了使油溫控制在最佳范圍內(nèi)，可經(jīng)常使用冷卻器強制冷卻，使用加熱器預(yù)熱。2、冷卻器的結(jié)構(gòu)與選用 冷卻器有水冷式、風(fēng)冷式和冷媒式三種。 最簡單的水冷式冷卻器是蛇形管式，如圖6.20所示，它以一組或幾組的形式，直接裝在液壓油箱內(nèi)。冷卻水從管內(nèi)流過時，就將油液中的熱量帶走。這種冷卻器的散熱面積小，且因油液流動速度很低，因此冷卻效率甚低。3、加熱器的結(jié)構(gòu)和選用 在嚴(yán)寒地區(qū)使用液壓設(shè)備，開始工作時油溫低，啟動困難，效率也低，所以必須將油箱中的液壓油