液壓與氣動技術(shù)第四章液壓輔助元件

1、1 2本章提要本章提要本章提要本章提要本章提要本章提要 液壓輔助元件有濾油器濾油器、蓄能器蓄能器、管件管件、密密封件封件、油箱油箱和熱交換器熱交換器等。 液壓輔助元件和液壓元件一樣，都是液壓系液壓輔助元件和液壓元件一樣，都是液壓系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。統(tǒng)中不可缺少的組成部分。它們對系統(tǒng)的性能、效率、溫升、噪聲和壽命的影響不亞于液壓元件本身。 通過學習，要求掌握液壓輔件的結(jié)構(gòu)原理，通過學習，要求掌握液壓輔件的結(jié)構(gòu)原理，熟知其使用方法及適用場合。熟知其使用方法及適用場合。本章主要內(nèi)容為本章主要內(nèi)容為 ：344.1 濾油器濾油器 液壓油中往往含有雜質(zhì)，會造成液壓元件相對運動表面的磨損、滑閥卡滯、節(jié)

2、流孔口堵塞。在系統(tǒng)中安裝一定精度的濾油器，是保證液壓系統(tǒng)正常工作的必要手段。 過濾器的過濾精度是指濾芯能夠濾除的最小雜質(zhì)顆粒的大小，以直徑d作為公稱尺寸表示。按精度可分為粗過濾器（d100）、普通過濾器(d10）、精過濾器（d5）、特精過濾器（d1）。5 一般對過濾器的基本要求是： （1）能滿足液壓系統(tǒng)對過濾精度要求，即能阻擋一定尺寸的雜質(zhì)進入系統(tǒng)。 （2）濾芯應(yīng)有足夠強度，不會因壓力而損壞。 （3）通流能力大，壓力損失小。 （4）易于清洗或更換濾芯。系統(tǒng)類別系統(tǒng)類別潤滑潤滑傳動系統(tǒng)傳動系統(tǒng)伺服伺服工作壓力工作壓力(MPa)02.5 141432 32 21精度精度d( m) 1002550

3、25 10 5表4.1 各種液壓系統(tǒng)的過濾精度要求6 按濾芯的材料和結(jié)構(gòu)形式，濾油器可分為等。按濾油器安放的位置不同，還可以分為吸濾器、壓濾器和回油過濾器，考慮到泵的自吸性能，吸油濾油器多為粗濾器。 7 濾芯以銅網(wǎng)為過濾材料，在周圍開有很多孔的塑料或金屬筒形骨架上，包著一層或兩層銅絲網(wǎng)，其過濾精度取決于銅網(wǎng)層數(shù)和網(wǎng)孔的大小。這種濾油器一般用于液壓泵的吸油口。圖4.1網(wǎng)式濾油器 8 圖4.2 線隙式濾油器 線隙式濾油器如圖4.2所示，用鋼線或鋁線密繞在筒形骨架的外部來組成濾芯，依靠銅絲間的微小間隙濾除混入液體中的雜質(zhì)。其結(jié)構(gòu)簡單、通流能力大、過濾精度比網(wǎng)式濾油器高，但不易清洗。多為回油過濾器。9

4、 濾芯為微孔濾紙制成的紙芯，將紙芯圍繞在帶孔的鍍錫鐵做成的骨架上，以增大強度。為增加過濾面積，紙芯一般做成折疊形。其過濾精度較高，一般用于油液的精過濾，但堵塞后無法清洗。2341圖4.3紙質(zhì)濾油器 10 圖4.4 燒結(jié)式濾油器濾芯用金屬粉末燒結(jié)而成，利用顆粒間的微孔來擋住油液中的雜質(zhì)通過，其濾芯能承受高壓。11（1）泵入口的吸油粗濾器）泵入口的吸油粗濾器 粗濾油器用來保護泵，使其不致吸入較大的機械雜質(zhì)。為了不影響泵的吸油性能，防止發(fā)生氣穴現(xiàn)象，濾油器的過濾能力應(yīng)為泵流量的兩倍以上，壓力損失不得超過0.010.035MPa。（2）泵出口油路上的高壓濾油器泵出口油路上的高壓濾油器 主要用來濾除進入

5、液壓系統(tǒng)的污染雜質(zhì)，一般采用過濾精度1015m的濾油器。它應(yīng)能承受油路上的工作壓力和沖擊壓力，其壓力降應(yīng)小于0.35MPa，并應(yīng)有安全閥或堵塞狀態(tài)發(fā)訊裝置，以防泵過載和濾芯損壞。12 大型液壓系統(tǒng)可專設(shè)一液壓泵和濾油器構(gòu)成的濾油子系統(tǒng)，濾除油液中的雜質(zhì)，以保護主系統(tǒng)。 一般濾油器只能單向使用，即進、出口不可互換。一般濾油器只能單向使用，即進、出口不可互換。（3）系統(tǒng)回油路上的低壓濾油器）系統(tǒng)回油路上的低壓濾油器 因回油路壓力很低，可采用濾芯強度不高的精濾油器，并允許濾油器有較大的壓力降。（4）安裝在系統(tǒng)以外的旁路過濾系統(tǒng)）安裝在系統(tǒng)以外的旁路過濾系統(tǒng) 134.2 蓄能器蓄能器 在間歇工作或周期

6、性動作中，蓄能器可以把泵輸出的多余壓力油儲存起來。當系統(tǒng)需要時，由蓄能器釋放出來。這樣可以減少液壓泵的額定流量，從而減小電機功率消耗。14 蓄能器能吸收系統(tǒng)壓力突變時的沖擊，也能吸收液壓泵工作時的流量脈動所引起的壓力脈動。 對于執(zhí)行元件長時間不動作，而要保持恒定壓力的系統(tǒng)，可用蓄能器來補償泄漏，從而使壓力恒定。對某些系統(tǒng)要求當泵發(fā)生故障或停電時，執(zhí)行元件應(yīng)繼續(xù)完成必要的動作時，需要有適當容量的蓄能器作緊急動力源。15(a)(b)(c )(d)(e)圖4.6蓄能器的結(jié)構(gòu)形式16 活塞式蓄能器中的氣體和油液由活塞隔開。活塞1的上部為壓縮空氣，活塞1隨下部壓力油的儲存和釋放而在缸筒2內(nèi)來回滑動。這種

7、蓄能器活塞有一定的慣性，和O形密封圈存在較大的摩擦力，所以反應(yīng)不夠靈敏。圖4.7活塞式蓄能器 （1）活塞式蓄能器）活塞式蓄能器17 皮囊式蓄能器中氣體和油液用皮囊隔開。皮囊用耐油橡膠制成，內(nèi)充入惰性氣體，殼體下端的提升閥能防止皮囊膨脹擠出油口。 圖4.8皮囊式蓄能器123 殼體 皮囊 充氣閥 提升閥 （2）皮囊式蓄能器）皮囊式蓄能器18圖4.8 氣囊式蓄能器l充氣閥2氣囊；3殼體；4菌形閥；5放氣螺塞；6油口19 重力式蓄能器主要用冶金等大型液壓系統(tǒng)的恒壓供油，其缺點是反應(yīng)慢，結(jié)構(gòu)龐大，現(xiàn)在已很少使用。（3）薄膜式蓄能器）薄膜式蓄能器（4）彈簧式蓄能器）彈簧式蓄能器（5）重力式蓄能器）重力式蓄

8、能器 容量是選用蓄能器的依據(jù)，其大小視用途而異?，F(xiàn)以皮囊式蓄能器為例加以說明。20 當蓄能器作動力源時，蓄能器儲存和釋放的壓力油容量和皮囊中氣體體積的變化量相等，而氣體狀態(tài)的變化遵守玻義耳定律，即nnnVpVpVp221100（4.1）0p 皮囊的充氣壓力0V 皮囊充氣體積，此時皮囊充滿殼體內(nèi)腔，故亦即蓄能器容量1p 系統(tǒng)最高工作壓力，即泵對蓄能器充油結(jié)束時的壓力1V 皮囊被壓縮后相應(yīng)于P1時的氣體體積2p 系統(tǒng)最低工作壓力，即蓄能器向系統(tǒng)供油結(jié)束時的壓力2V 氣體膨脹后相應(yīng)于P2時的氣體體積式中：21VVppppVVppVppVnnnn0/ 102/ 1021/ 1022/ 102012VV

9、V0V 體積差 為供給系統(tǒng)油液的有效體積，將它代入式（4.1），使可求得蓄能器容量 ，即 由上式得nnppppVV/112/10201（4-2）220p2p2p0p0p2p 充氣壓力 在理論上可與 相等，但是為保證 在時蓄能器仍有能力補償系統(tǒng)泄漏，則應(yīng)使 ，一般取 =（0.80.85）nnnpppVV/11/12/10011（4.3） 當時，氣體壓縮過程緩慢，與外界熱交換得以充分進行，可認為是過程，這時??；而當時，釋放液體的時間短，熱交換不充分，這時可視為，取。23 當蓄能器用于時，即2110)0164. 0(004. 0pptLqpV（4.4）式中：1p 允許的最大沖擊（MPa）2p 閥口關(guān)

10、閉前管內(nèi)壓力（MPa）0V 用于沖擊的蓄能器的最小容量(L )mL 發(fā)生沖擊的管長，即壓力油源到閥口的管道長度( )sT 閥口關(guān)閉的時間( )，實然關(guān)閉時取t=024 儲存油液 散掉系統(tǒng)累計的熱量 促進油液中空氣的分離 沉淀油液中的污垢油箱的基本功能是油箱的基本功能是： 按油面是否與大氣相通，可分為開式油箱與閉式油箱。開式油箱廣泛用于一般的液壓系統(tǒng)；閉式油箱則用于水下和高空無穩(wěn)定氣壓的場合，這里僅介紹開式油箱。 25 圖圖4.9 4.9 開式油箱開式油箱 1 1回油管回油管;2 ;2 泄油管泄油管;3 ;3 泵吸油管泵吸油管;4 ;4 空氣濾清器空氣濾清器; ; 5 5 安裝板安裝板;6 ;6

11、 隔板隔板;7 ;7 放油孔放油孔;8 ;8 粗濾油器粗濾油器;9 ;9 清洗窗側(cè)板清洗窗側(cè)板; ; 10 10 液位計窗口液位計窗口;11;11 注油口注油口;12 ;12 油箱上蓋油箱上蓋26 在初步設(shè)計時，油箱的有效容量可按下述經(jīng)驗公式確定pmqV （4.5）式中：V 油箱的有效容量pq 液壓泵的流量mmmm 經(jīng)驗系數(shù)，低壓系統(tǒng)： =24，中壓系統(tǒng)： =57，中高壓或高壓系統(tǒng)： =61227 下面根據(jù)圖4.8所示的油箱結(jié)構(gòu)示意圖分述設(shè)計要點如下:（1 1） ，管口都應(yīng)插于最低液面以下，但離油箱底要大于管，管口都應(yīng)插于最低液面以下，但離油箱底要大于管徑的徑的2-32-3倍，以免吸空和飛濺起

12、泡。吸油管端部所安裝的倍，以免吸空和飛濺起泡。吸油管端部所安裝的濾油器，離箱壁要有濾油器，離箱壁要有3 3倍管徑的距離，以便四面進油?；乇豆軓降木嚯x，以便四面進油。回油管口應(yīng)截成油管口應(yīng)截成4545 斜角，以增大回流截面，并使斜面對著斜角，以增大回流截面，并使斜面對著箱壁，以利散熱和沉淀雜質(zhì)。箱壁，以利散熱和沉淀雜質(zhì)。（2 2） ，以便將吸、回油隔開，迫使，以便將吸、回油隔開，迫使油液循環(huán)流動，利于散熱和沉淀。油液循環(huán)流動，利于散熱和沉淀。28（3 3） 空氣濾清器的作空氣濾清器的作用是使油相箱與大氣相通，用是使油相箱與大氣相通，保證泵的自吸能力，濾除保證泵的自吸能力，濾除空氣中的灰塵雜物，有

13、時空氣中的灰塵雜物，有時兼作加油口。它一般布置兼作加油口。它一般布置在頂蓋上靠近油箱邊緣處。在頂蓋上靠近油箱邊緣處。29（5 5） ，必要時應(yīng)，必要時應(yīng)安裝溫度控制系統(tǒng)，或設(shè)置加熱器和冷卻器。安裝溫度控制系統(tǒng)，或設(shè)置加熱器和冷卻器。（6） 最高油面只允許達到油箱高度的80%，油箱底腳高度應(yīng)在150mm以上，以便散熱、搬移和放油，油箱四周要有吊耳，以便起吊裝運。 （4 4） 將油箱底面做成斜面，將油箱底面做成斜面，在最低處設(shè)放油口，平時用螺塞或放油閥堵住，換油時將在最低處設(shè)放油口，平時用螺塞或放油閥堵住，換油時將其打開放走油污。為了便于換油時清洗油箱，大容量的油其打開放走油污。為了便于換油時清洗

14、油箱，大容量的油箱一般均在側(cè)壁設(shè)清洗窗口。箱一般均在側(cè)壁設(shè)清洗窗口。30 管件包括管道、管接頭和法蘭等。種類：鋼管、紫銅管、橡膠管可采用下列兩式計算，并需圓整為標準數(shù)值，即2vqd（4.6） 2bpdn（4.7）v 允許流速；式中 ： 管道材料的抗拉強度，可由材料手冊查出。b n 安全系數(shù)31安裝要求 管道應(yīng)盡量短，最好橫平豎直，拐彎少。為避免管道皺折，減少壓力損失，管道裝配的彎曲半徑要足夠大，管道懸伸較長時要適當設(shè)置管夾。 管道盡量避免交叉，平行管距要大于管道盡量避免交叉，平行管距要大于100mm，以防接，以防接觸振動，并便于安裝管接頭。觸振動，并便于安裝管接頭。 按管接頭和管道的連接方式分

15、，有三種。32 當旋緊螺帽當旋緊螺帽3時，通過套管時，通過套管2使被連接管使被連接管1端部的擴口端部的擴口壓緊在接頭體壓緊在接頭體4的錐面上。的錐面上。 被擴口的被擴口的管子只能是薄管子只能是薄壁且塑性良好壁且塑性良好的管子如銅管。的管子如銅管。此種接頭的工此種接頭的工作壓力不高于作壓力不高于8MPa。 圖圖4.10(a)4.10(a)擴口式管接頭擴口式管接頭 1管子；2一套管； 3一螺帽；4一接頭本體33 圖圖4.104.10（b)b)卡套式管接頭卡套式管接頭1一被連接管；2一螺帽；3一卡套； 4一接頭本體擰緊接頭螺母2后，卡套3發(fā)生彈性變形便將管子1夾緊。它對軸向尺寸要求不嚴，裝拆方便，但

16、對連接用管道的尺寸精度要求較高。34 鋼管和基體通過焊接管接頭連接。把接管2焊在被連接的鋼管端部。接頭體1用螺紋擰入某元件的基體。用組合密封墊防止從元件中外漏。將O型密封圈放在接頭體1的端面處，將螺帽3擰在接頭體1上即完成連接。 圖圖4.104.10（c)c)焊接式管接頭焊接式管接頭 1一接頭體；2一接管；3螺帽； 4一密封圃；5一組合密封圈35 圖中的接管端部做成球面、螺帽擰緊在接頭體上后，球面和接頭體的內(nèi)錐面壓緊而防止漏油。接頭體的錐螺紋將擰入某元件的基體。 焊接式管接頭制作簡單、工作可靠，對被連接的管件尺寸精度要求不高，工作壓力可達32MPa或更高。缺點是對焊接質(zhì)量要求較高。它是目前應(yīng)用最