第24講 液壓傳動(dòng)

1、液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)本章提要本章提要液壓輔助元件有濾油器(Filter)、蓄能器(Accumulator)、管件(Pipe)、密封件、油箱(Reservoir)和熱交換器(Heat Exchanger)等。 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。它們對(duì)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(guò)學(xué)習(xí)，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(chǎng)合。液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)7.1 蓄能器蓄能器1.蓄能器的功能 （1）作輔助動(dòng)力源。圖7.1所示為一液壓機(jī)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。當(dāng)液壓缸慢進(jìn)和保壓時(shí)，液壓泵的部分流量進(jìn)入液壓蓄能器4被儲(chǔ)存起來(lái)，達(dá)到設(shè)定壓力后，卸荷閥3

2、打開(kāi)，液壓泵卸荷。當(dāng)液壓缸在快速進(jìn)退時(shí)，液壓蓄能器與液壓泵一起向液壓缸供油。因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)可按平均流量選用較小流量規(guī)格的液壓泵。 圖圖7.1 液壓蓄能器作輔助動(dòng)液壓蓄能器作輔助動(dòng) 力源的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)力源的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)1液壓泵；液壓泵；2單向閥；單向閥；3卸卸荷閥；荷閥；4液壓蓄能器；液壓蓄能器；5換向換向閥；閥；6液壓缸液壓缸 （2）維持系統(tǒng)壓力。 （3）吸收系統(tǒng)脈動(dòng)，緩和液壓沖擊。液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)2.蓄能器的結(jié)構(gòu)和性能 液壓蓄能器有各種結(jié)構(gòu)形狀，如圖7.2所示。重力式蓄能器由于體積龐大、結(jié)構(gòu)笨重、反應(yīng)遲鈍，在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中很少應(yīng)用。在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中主要應(yīng)用有彈簧式和充氣式兩種。目前常用的

3、是利用氣體壓縮和膨脹來(lái)儲(chǔ)存、釋放液壓能的充氣式液壓蓄能器。它主要有活塞式和皮囊式兩種。 圖圖7.2 液壓蓄能器液壓蓄能器1重力式；重力式；2彈簧式；彈簧式；3活塞式；活塞式；4皮囊式；皮囊式；5薄膜式薄膜式液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng) (1) 活塞式液壓蓄能器 活塞式液壓蓄能器中的氣體和油液由活塞隔開(kāi)，其結(jié)構(gòu)如圖7.3所示?；钊?的上部為壓縮空氣，氣體由氣閥3充入，其下部經(jīng)油孔a通向液壓系統(tǒng)。活塞1隨下部壓力油的儲(chǔ)存和釋放而在缸筒2內(nèi)來(lái)回滑動(dòng)。為防止活塞上下兩腔互通而使氣液混合，在活塞上裝有O型密封圈。這種液壓蓄能器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)，它主要用于大容量蓄能器。但因活塞有一定的慣性和因O型密封圈的存在有較大的

4、摩擦力，所以反應(yīng)不夠靈敏，因此適用于儲(chǔ)存能量。另外，密封件磨損后，會(huì)使氣液混合，影響系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。 圖7.3 活塞式液壓蓄能器1活塞；2缸筒；3氣閥 液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng) (2) 皮囊式液壓蓄能器 皮囊式液壓蓄能器中氣體和油液由皮囊隔開(kāi)，其結(jié)構(gòu)如圖7.4所示。皮囊用耐油橡膠制成，固定在耐高壓殼體內(nèi)的上部。皮囊內(nèi)充入惰性氣體（一般為氮?dú)猓?。殼體下端的提升閥A是一個(gè)用彈簧加載的菌形閥。壓力油從此通入，并能在油液全部排出時(shí)，防止皮囊膨脹擠出油口。這種結(jié)構(gòu)使氣液密封可靠，并且因皮囊慣性小，反應(yīng)靈敏，克服了活塞式液壓蓄能器的缺點(diǎn)，因此，它的應(yīng)用廣泛，但工藝性較差。 圖7.4 皮囊式液壓蓄能器1殼體；2皮

5、囊；3氣閥液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng) (3) 薄膜式液壓蓄能器 薄膜式液壓蓄能器利用薄膜的彈性來(lái)儲(chǔ)存、釋放壓力能。主要用于小容量的場(chǎng)合。如用作減震器、緩沖器和用于控制油的循環(huán)等。 (4) 彈簧式液壓蓄能器 彈簧式液壓蓄能器利用彈簧的壓縮和伸長(zhǎng)來(lái)儲(chǔ)存、釋放壓力能。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，反應(yīng)靈敏，但容量小?？捎糜谛∪萘俊⒌蛪海╬ 1 1.2MPa）的回路緩沖；不適用于高壓或高頻的工作場(chǎng)合。 液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)NoImage 過(guò)濾器的作用 濾去油中雜質(zhì)，維護(hù)油液清潔，防止油液污染，保證系統(tǒng)正常工作。濾去油中雜質(zhì)，維護(hù)油液清潔，防止油液污染，保證系統(tǒng)正常工作。 7.2 濾油器濾油器液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)7.2 濾油器濾油器1.

6、濾油器的主要類型及其性能 (1) 網(wǎng)式濾油器 圖7.6所示為網(wǎng)式濾油器，在周圍開(kāi)有很多窗孔的塑料或金屬筒形骨架1上，包著一層或兩層銅絲網(wǎng)2。過(guò)濾精度由網(wǎng)孔大小和層數(shù)決定，有80、100、180 m三個(gè)等級(jí)。網(wǎng)式濾油器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、清洗方便、通油能力大，但過(guò)濾精度低，常用于吸油管路作吸濾器，對(duì)油液進(jìn)行粗濾。 圖圖7.6 網(wǎng)式濾油器網(wǎng)式濾油器1筒形骨架；筒形骨架；2銅絲網(wǎng)銅絲網(wǎng)液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng) (2) 線隙式濾油器 圖7.7所示為線隙式濾油器。它用銅線或鋁線密繞在筒形芯架1的外部來(lái)組成濾芯，并裝在殼體3內(nèi)（用于吸油管路上的濾油器無(wú)殼體）。油液經(jīng)線間間隙和芯架槽孔流入濾油器內(nèi)，再?gòu)纳喜靠椎懒鞒?。這種濾油

7、器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通油能力大、過(guò)濾效果好，可用作吸濾器或回流過(guò)濾器，但不易清洗。 圖7.7 線隙式濾油器 1芯架；2濾芯；3殼體 液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng) 圖7.8所示為紙質(zhì)濾油器的結(jié)構(gòu)，濾芯由三層組成：外層2為粗眼鋼板網(wǎng)，中層3為折疊成星狀的濾紙，里層4由金屬絲網(wǎng)與濾紙折疊組成。這樣就提高了濾芯強(qiáng)度，延長(zhǎng)了使用壽命。紙質(zhì)濾油器的過(guò)濾精度高（5 30 m），可在高壓（38 MPa）下工作，它結(jié)構(gòu)緊湊、通油能力大，一般配備殼體后用作壓濾器。其缺點(diǎn)是無(wú)法清洗，需經(jīng)常更換濾芯。 7.8 紙質(zhì)濾油器1堵塞狀態(tài)發(fā)訊裝置；2濾芯外層；3濾芯中層；4濾芯里層；5支承彈簧 (3) 紙芯式濾油器 紙芯式濾油器又稱紙質(zhì)濾油器，

8、其結(jié)構(gòu)類同于線隙式，只是濾芯為紙質(zhì)。液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng) (4) 金屬燒結(jié)式濾油器 圖7.10所示為金屬燒結(jié)式濾油器。濾芯可按需要制成不同的形狀，油液經(jīng)過(guò)金屬顆粒間的無(wú)規(guī)則的微小孔道進(jìn)入濾芯內(nèi)。選擇不同粒度的粉末燒結(jié)成不同厚度的濾芯，可以獲得不同的過(guò)濾精度（10 100 m之間）。圖圖7.10 金屬粉末燒結(jié)式濾油器金屬粉末燒結(jié)式濾油器燒結(jié)式濾油器的過(guò)濾精度較高，濾芯的強(qiáng)度高，抗沖擊性能好，能在較高溫度下工作，有良好的抗腐蝕性，且制造簡(jiǎn)單，它可用在不同的位置。缺點(diǎn)是：易堵塞，難清洗，燒結(jié)顆粒使用中可能會(huì)脫落，再次造成油液的污染。 液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng) (5) 磁性濾油器 磁性濾油器的工作原理就是利用磁鐵

9、吸附油液中的鐵質(zhì)微粒。但一般結(jié)構(gòu)的磁性濾油器對(duì)其他污染物不起作用，通常用作回流過(guò)濾器。它常被用作復(fù)式濾油器的一部分。 液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)2.對(duì)濾油器的基本要求和選用 選用濾油器時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： (1) 有足夠的過(guò)濾精度。過(guò)濾精度是指通過(guò)濾芯的最大尖硬顆粒的大小，以其直徑d的公稱尺寸（單位）表示。其顆粒越小，精度越高。精度分粗（d100m）、普通（d10100m ）、精（d510m ）和特精（ d15m ）四個(gè)等級(jí)。 （2）有足夠的過(guò)濾能力。過(guò)濾能力即一定壓降下允許通過(guò)濾油器的最大流量。不同類型的濾油器可通過(guò)的流量值有一定的限制，需要時(shí)可查閱有關(guān)樣本和手冊(cè)。 （3）濾芯便于清洗更換。 液壓傳動(dòng)

10、液壓傳動(dòng)3.過(guò)濾器的安裝位置 (1) 安裝在泵的吸油路上 (2) 安裝在泵的出口油路上 (3) 安裝在系統(tǒng)的回油管路上 (4) 安裝在系統(tǒng)的分支油路上 (5) 安裝在系統(tǒng)外的過(guò)濾回油路上液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)液壓油箱實(shí)物圖液壓油箱實(shí)物圖7.3 油油 箱箱液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)7.3 油油 箱箱1.油箱的功用和分類 油箱的主要功用是： 儲(chǔ)放系統(tǒng)工作用油； 散發(fā)系統(tǒng)工作中產(chǎn)生的熱量； 分離油液中混入的空氣； 沉淀污物。 按油箱液面是否與大氣相通，可分為開(kāi)式油箱與閉式油箱。開(kāi)式油箱廣泛用于一般的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)；閉式油箱則用于水下和高空無(wú)穩(wěn)定氣壓或?qū)ぷ鞣€(wěn)定性與噪聲有嚴(yán)格要求處（空氣混入油液是工作不穩(wěn)定和產(chǎn)生噪聲的

11、主要原因）。這里僅介紹開(kāi)式油箱。 液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)2.油箱的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 初步設(shè)計(jì)時(shí)，油箱的有效容量可按下述經(jīng)驗(yàn)公式確定，即 （7.5） 式中 V 油箱的有效容量（L）； m 系數(shù)，m值的選?。旱蛪合到y(tǒng)為m = 2 4，中 壓系統(tǒng)為m = 5 7，中高壓或高壓大功率系統(tǒng)為m = 6 12； qp液壓泵的流量（L/min）。 對(duì)功率較大且連續(xù)工作的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，必要時(shí)還應(yīng)進(jìn)行熱平衡計(jì)算，以最后確定油箱容量。 pVmq液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng) 下面結(jié)合圖7.12所示的油箱結(jié)構(gòu)示意圖，分述設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下。 圖圖7.12 油箱結(jié)構(gòu)示意圖油箱結(jié)構(gòu)示意圖1回油管；回油管；2泄油管；泄油管；3吸油管；吸油管；4空氣濾清器

12、；空氣濾清器；5安裝板；安裝板；6隔板；隔板；7放油口；放油口；8濾油器；濾油器；9清洗窗；清洗窗；10液位計(jì)液位計(jì)液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng) （1）基本結(jié)構(gòu) 為了在相同的容量下得到最大的散熱面積，油箱外形以立方體或長(zhǎng)六面體為宜。油箱的頂蓋上一般要安放液壓泵和電機(jī)（也有的置于油箱旁邊或油箱下面）以及閥的集成裝置等，這基本決定了箱蓋的尺寸；最高油面只允許達(dá)到箱高的80%。據(jù)此兩點(diǎn)可決定油箱的三個(gè)方向上的尺寸。油箱一般用厚度為2.5 4 mm的鋼板焊成，頂蓋要適當(dāng)加厚并用螺釘通過(guò)焊在箱體上的角鋼加以固定。頂蓋可以是整體的，也可分為幾塊。液壓泵、電動(dòng)機(jī)和閥的集成裝置可直接固定在頂蓋上，也可固定在圖示安裝板上，

13、安裝板與頂蓋間應(yīng)墊上橡膠板以緩和振動(dòng)。油箱底腳高度應(yīng)在150 mm 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(yùn)。油箱應(yīng)有足夠的剛度，大容量且較高的油箱要采用骨架式結(jié)構(gòu)。 液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng) （2）吸、回、泄油管的設(shè)置 液壓泵的吸油管與系統(tǒng)回油管之間的距離應(yīng)盡可能遠(yuǎn)些，管口都應(yīng)插于最低油面之下，以免吸空和飛濺起泡，但離箱底要大于管徑的2 3倍?；赜凸芸趹?yīng)截成45斜角，以增大通流截面面積，并面向箱壁，以利散熱和沉淀雜質(zhì)。吸油管端部所安裝的濾油器，離箱壁要有3倍管徑的距離，以便四面進(jìn)油。閥的泄油管口應(yīng)在液面之上，以免產(chǎn)生背壓；液壓馬達(dá)和液壓泵的泄油管則應(yīng)引入液面之下，以免吸入空氣。為防

14、止油箱表面漏油污染現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，必要時(shí)要在油箱下面或頂蓋四周裝設(shè)盛油盤。 液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng) （3）隔板的設(shè)置 在油箱中設(shè)置隔板的目的是將吸、回油隔開(kāi)，迫使油液循環(huán)流動(dòng)，利于散熱和沉淀。一般設(shè)置一到二個(gè)隔板，高度可接近最大液面。為了使散熱效果好，應(yīng)使液流在油箱中有較長(zhǎng)的流程，如果與四壁都接觸，效果更佳。 （4）空氣濾清器與液位計(jì)的設(shè)置 空氣濾清器的作用是使油箱與大氣相通，保證液壓泵的自吸能力，濾除空氣中的灰塵雜物；兼作加油口用。它一般布置在頂蓋上靠近油箱邊緣處。液位計(jì)用于監(jiān)測(cè)油面高度，故其窗口尺寸應(yīng)能滿足對(duì)最高與最低液位的觀察。兩者皆為標(biāo)準(zhǔn)件，可按需要選用。 液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng) （5）放油口與清洗窗的

15、設(shè)置 圖7.12中油箱底面做成斜面，在最低處設(shè)放油口，平時(shí)用螺塞或放油閥堵住，換油時(shí)將其打開(kāi)放走污油。換油時(shí)為便于清洗油箱，大容量的油箱一般均在側(cè)壁設(shè)清洗窗，其位置安排應(yīng)便于吸油濾油器的裝拆。 （6）防污密封 油箱蓋板和窗口連接處均需加密封墊，各進(jìn)、出油管通過(guò)的孔都需要裝有密封墊。 （7）油溫控制 油箱正常工作溫度應(yīng)在15 65之間，必要時(shí)應(yīng)安裝溫度計(jì)、溫控器和熱交換器。 （8）油箱內(nèi)壁加工 新油箱經(jīng)噴丸、酸洗和表面清潔后，四壁可涂一層與工作液相容的塑料薄膜或耐油清漆。 液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)連接件實(shí)物圖7.4 管管 件件液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)7.4 管管 件件1. 管道 (1) 種類和適用場(chǎng)合 管道的種

16、類和適用場(chǎng)合見(jiàn)表7.2。表7.2 管道的種類和適用場(chǎng)合種種 類類特特 點(diǎn)點(diǎn) 和和 適適 用用 范范 圍圍鋼管鋼管 價(jià)廉、耐油、抗腐、剛性好，但裝配時(shí)不易彎曲成形。常在裝拆方便處價(jià)廉、耐油、抗腐、剛性好，但裝配時(shí)不易彎曲成形。常在裝拆方便處用作壓力管道。中壓以上用無(wú)縫鋼管，低壓用焊接鋼管用作壓力管道。中壓以上用無(wú)縫鋼管，低壓用焊接鋼管紫銅管紫銅管 價(jià)高、抗振能力差、易使油液氧化，但易彎曲成形，只用于儀表和裝配價(jià)高、抗振能力差、易使油液氧化，但易彎曲成形，只用于儀表和裝配不便處不便處尼龍管尼龍管 乳白色半透明，可觀察流動(dòng)情況。加熱后可任意彎曲成形和擴(kuò)口，冷卻乳白色半透明，可觀察流動(dòng)情況。加熱后可任

17、意彎曲成形和擴(kuò)口，冷卻后即定形。承壓能力因材料而異，其值為后即定形。承壓能力因材料而異，其值為2.8 8MPa之間之間塑料管塑料管 耐油、價(jià)低、裝配方便，長(zhǎng)期使用會(huì)老化，只用作低于耐油、價(jià)低、裝配方便，長(zhǎng)期使用會(huì)老化，只用作低于0.5 MPa的回的回油管與泄油管油管與泄油管橡膠管橡膠管 用于相對(duì)運(yùn)動(dòng)間的連接，分高壓和低壓兩種。高壓膠管由耐油橡膠夾鋼用于相對(duì)運(yùn)動(dòng)間的連接，分高壓和低壓兩種。高壓膠管由耐油橡膠夾鋼絲編織網(wǎng)（層數(shù)越多耐壓越高）制成，價(jià)高，用于壓力回路。低壓膠管絲編織網(wǎng)（層數(shù)越多耐壓越高）制成，價(jià)高，用于壓力回路。低壓膠管由耐油橡膠夾帆布制成，用于回油管路由耐油橡膠夾帆布制成，用于回油

18、管路液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)管道管道(2/3) (2) 尺寸的計(jì)算 管道的內(nèi)徑d和壁厚 可用下列兩式計(jì)算，并需圓整為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，即（7.6）（7.7） 式中 q管內(nèi)的最大流量（m3/s）； 允許流速（m/s）。推薦值為：吸油管取0.5 1.5m/s，回油管取1.5 2m/s，壓力油管取2.5 5 m/s（壓力高時(shí)取大值），控制油管取2 3m/s，橡膠軟管應(yīng)小于4 m/s； p管內(nèi)的工作壓力（MPa）； n安全系數(shù)。對(duì)于鋼管：pMPa時(shí)取n = 8，7 MPaMPa時(shí)取n = 4； b管材的抗拉強(qiáng)度（MPa），可由材料手冊(cè)查出。 dq 2pdnb2液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)管道管道(3/3) (3) 安裝要求 （a

19、）管道應(yīng)盡量短，最好橫平豎直，轉(zhuǎn)彎少。為避免管道皺折，減少壓力損失，管道裝配時(shí)的彎曲半徑要足夠大。管道懸伸較長(zhǎng)時(shí)要適當(dāng)設(shè)置管夾（也是標(biāo)準(zhǔn)件）。 （b）管道盡量避免交叉，平行管間距要大于100 mm，以防接觸振動(dòng)并便于安裝管接頭。 （c）軟管直線安裝時(shí)要有30%左右的余量，以適應(yīng)油溫變化、受拉和振動(dòng)的需要。彎曲半徑要大于9倍軟管外徑，彎曲處到管接頭的距離至少等于6倍外徑。 液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)2.管接頭 管接頭是管道和管道、管道和其他元件（如泵、閥、集成塊等）之間的可拆卸連接件。管接頭與其他元件之間可采用普通細(xì)牙螺紋連接或錐螺紋連接（多用于中低壓）。 (1) 硬管接頭 按管接頭和管道的連接方式分，有

20、擴(kuò)口式管接頭、卡套式管接頭和焊接式管接頭三種。液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)圖7.13（a）所示為擴(kuò)口式管接頭，它適用于紫銅管、薄鋼管、尼龍管和塑料管等低壓管道的連接。擰緊接頭螺母，通過(guò)管套就使管子壓緊密封。圖7.13 硬管接頭1接頭體；2接頭螺母；3管套；4卡套；5接管；6管子；7組合密封墊圈；8O形密封圈液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)圖圖7.13（b）所示為卡套式管接頭。擰緊接頭螺母，卡套發(fā)生彈性）所示為卡套式管接頭。擰緊接頭螺母，卡套發(fā)生彈性變形便將管子夾緊。它對(duì)軸向尺寸要求不嚴(yán)，裝拆方便，但對(duì)管變形便將管子夾緊。它對(duì)軸向尺寸要求不嚴(yán)，裝拆方便，但對(duì)管道連接用管子尺寸精度要求較高，需采用冷拔無(wú)縫鋼管。可用于道連接用管子尺寸精度要求較高，需采用冷拔無(wú)縫鋼管?？捎糜诟邏合到y(tǒng)。高壓系統(tǒng)。圖7.13 硬管接頭1接頭體；2接頭螺母；3管套；4卡套；5接管；6