液壓與氣壓傳動(dòng)輔助元.pptVIP

第6章 液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)輔助元件,20121127,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),本章提要,液壓輔助元件有濾油器、蓄能器、油箱和熱交換器等。 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合。,本章主要內(nèi)容為 ：,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),6.1.1 蓄能器的功能,蓄能器是液壓系統(tǒng)中一種儲(chǔ)存油液壓力能的裝置，其主要功用如下： 1）短時(shí)間內(nèi)大量供油 （協(xié)助泵供油、作應(yīng)急動(dòng)力源）； 2）吸收液壓沖擊和壓力脈動(dòng)； 3）維持系統(tǒng)壓力（保壓補(bǔ)漏）。,6.1 蓄能器,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),（1）作輔助動(dòng)力源和應(yīng)急動(dòng)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(shí)，常采用蓄能器和一個(gè)流量較小的泵組成油源。當(dāng)系統(tǒng)需要很小流量時(shí)，蓄能器將液壓泵多余的流量儲(chǔ)存起來；當(dāng)系統(tǒng)短時(shí)期需要較大流量時(shí)，蓄能器將儲(chǔ)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(dòng)泵的原動(dòng)機(jī)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(dú)立油源。,6.1 蓄能器,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),(2) 保壓和補(bǔ)充泄漏 有的液壓系統(tǒng)需要較長時(shí)間保壓而液壓泵卸載，此時(shí)可利用蓄能器釋放所儲(chǔ)存的液壓油，補(bǔ)償系統(tǒng)的泄漏，保持系統(tǒng)的壓力。,6.1 蓄能器,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),(3) 吸收壓力沖擊和消除壓力脈動(dòng),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(shí)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(dòng)，提高系統(tǒng)工作的平穩(wěn)性。,6.1 蓄能器,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),6.1.2 蓄能器的類型,圖6.1 蓄能器的結(jié)構(gòu)形式,6.1 蓄能器,蓄能器的結(jié)構(gòu)形式主要有重力式、充氣式和彈簧式三種類型。,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),1 重力式蓄能器,6.1 蓄能器,2 彈簧式蓄能器 結(jié)構(gòu)簡單，反應(yīng)尚還靈敏，但容量小，易內(nèi)泄并有壓力損失，不適于高壓和高頻動(dòng)作的場合。一般可用于小容量、低壓系統(tǒng)，用作蓄能和緩沖 。,重力式蓄能器利用重物的位置變化來儲(chǔ)存和釋放能量。重物作用于油液，油液壓力決定于彈簧的預(yù)緊力和活塞面積。這種蓄能器目前已很少采用，只有在個(gè)別的低壓系統(tǒng)中還能見到。,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),3 充氣式蓄能器 充氣式蓄能器利用壓縮氣體儲(chǔ)存能量。主要有氣瓶式、活塞式和氣囊式。 （1）氣瓶式蓄能器 這是一種直接式接觸式蓄能器。其結(jié)構(gòu)如圖。它是一個(gè)下半部盛油液，上半部充壓縮氣體的氣瓶。這種蓄能器容量大，體積小，慣性小，反應(yīng)靈敏。但是氣體容易混入油液中，使油液的可壓縮性增加，并且耗氣量大，必須經(jīng)常補(bǔ)氣。,6.1 蓄能器,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),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(chǔ)存和釋放而在缸筒2內(nèi)來回滑動(dòng)。這種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6.4 活塞式蓄能器,（2）活塞式蓄能器,6.1 蓄能器,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),6.1 蓄能器,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),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。,（3）皮囊式蓄能器,6.1 蓄能器,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),6.1 蓄能器,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),6.1 蓄能器,4 薄膜式蓄能器,薄膜式蓄能器利用薄膜的彈性來儲(chǔ)存、釋放壓力能。主要用于小體積和小流量的航空機(jī)械中，如用作減振器、緩沖器等。,6.1.3 蓄能器的容量計(jì)算,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。,蓄能器的圖形符號(hào),2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),1 作輔助動(dòng)力源時(shí)的容量計(jì)算,當(dāng)蓄能器作動(dòng)力源時(shí)，蓄能器儲(chǔ)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,6.1 蓄能器,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),體積差 為供給系統(tǒng)油液的有效體積，將它代入式（6.1），使可求得蓄能器容量 ，即,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),充氣壓力 在理論上可與 相等，但是為保證 在時(shí)蓄能器仍有能力補(bǔ)償系統(tǒng)泄漏，則應(yīng)使 ，一般取 =（0.80.85）,（6.3）,當(dāng)蓄能器用于保壓時(shí)，氣體壓縮過程緩慢，與 外界熱交換得以充分進(jìn)行，可認(rèn)為是等溫變化過 程，這時(shí)取n=1；而當(dāng)蓄能器作輔助或應(yīng)急動(dòng)力源 時(shí)，釋放液體的時(shí)間短，熱交換不充分，這時(shí)可視 為絕熱過程，取n=1.4。,6.1 蓄能器,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),2 用來吸收沖擊用時(shí)的容量計(jì)算,當(dāng)蓄能器用于吸收沖擊時(shí)，一般按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算緩沖最大沖擊力時(shí)所需要的蓄能器最小容量，即,（6.4）,6.1 蓄能器,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),液壓油中往往含有雜質(zhì)，會(huì)造成液壓元件相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面的磨損、滑閥卡滯、節(jié)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?yàn)V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）。,6.2 過濾器,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),一般對(duì)過濾器的基本要求是： （1）能滿足液壓系統(tǒng)對(duì)過濾精度要求，即能阻擋 一定尺寸的雜質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)。 （2）濾芯應(yīng)有足夠強(qiáng)度，不會(huì)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。,6.2 過濾器,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),按濾芯的材料和結(jié)構(gòu)形式，濾油器可分為網(wǎng)式、線隙 式、紙質(zhì)濾芯式、燒結(jié)式濾油器及磁性濾油器等。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。,6.2.1 過濾器的類型及特點(diǎn),6.2 過濾器,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),1 網(wǎng)式濾油器 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6.11 網(wǎng)式濾油器,6.2 過濾器,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),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。,6.2 過濾器,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),圖6.13 燒結(jié)式濾油器,3 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。,6.2 過濾器,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),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(qiáng)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。,4 紙質(zhì)濾油器,圖6.14 紙質(zhì)濾油器,6.2 過濾器,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),6.2.2 過濾器的選用 選用濾油器時(shí)應(yīng)考慮一下以下問題： （1）有足夠的過濾能力 （2）能承受一定的工作壓力 （3）有足夠的過濾精度 過濾精度表示過濾器對(duì)各種不同尺寸污染顆粒的濾除能力。旅芯所能濾除最小顆粒度的大小。 （4）過濾器旅芯應(yīng)易于清洗和更換 （5）在一定的溫度下，過濾器應(yīng)有足夠的耐久性,6.2 過濾器,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),6.2.3 過濾器的安裝,（1）泵入口的吸油粗濾器,粗濾油器用來保護(hù)泵，使其不致吸入較大的機(jī)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,主要用來濾除進(jìn)入液壓系統(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。,6.2 過濾器,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),6.2 過濾器,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),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(hù)主系統(tǒng)。,（3）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(qiáng)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),安裝濾油器時(shí)應(yīng)注意,6.2 過濾器,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),儲(chǔ)存油液 散掉系統(tǒng)累計(jì)的熱量 促進(jìn)油液中空氣的分離 沉淀油液中的污垢,油箱的基本功能是：儲(chǔ)存工作介質(zhì)；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；沉淀污染物及雜質(zhì)。,油箱可分為開式油箱和閉式油箱兩種。開式油箱中的油液的液面與大氣相通，而閉式油箱中油液的液面與大氣隔絕。開式油箱又分為整體式和分離式。所謂整體式是指利用主機(jī)的底座等作為油箱。而分離式油箱則與三機(jī)分離并與泵組成一個(gè)獨(dú)立的供油單元（泵站）。,6.3.1 油箱,6.3 油箱、熱交換器、壓力表,1 油箱的基本功能和分類,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),圖6.18 開式油箱 1回油管;2 泄油管;3 泵吸油管;4 空氣濾清器; 5 安裝板;6 隔板;7 放油孔;8 粗濾油器;9 清洗窗側(cè)板; 10 液位計(jì)窗口;11 注油口;12 油箱上蓋,6.3.1 油箱,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),2 油箱的容積與結(jié)構(gòu),在初步設(shè)計(jì)時(shí)，油箱的有效容量可按下述經(jīng)驗(yàn)公式確定,（6.5）,對(duì)功率較大且連續(xù)工作的液壓系統(tǒng)，必要時(shí)還要進(jìn)行 熱平衡計(jì)算，以此確定油箱容量。,6.3.1 油箱,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),下面根據(jù)圖6.18所示的油箱結(jié)構(gòu)示意圖分述設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下:,（1） 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)插于最低液面以下，但離油箱底要大于管徑的2-3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3倍管徑的距離，以便四面進(jìn)油?；赜凸芸趹?yīng)截成45斜角，以增大回流截面，并使斜面對(duì)著箱壁，以利散熱和沉淀雜質(zhì)。 （2） 在油箱中設(shè)置隔板，以便將吸、回油隔開，迫使 油液循環(huán)流動(dòng)，利于散熱和沉淀。,6.3.1 油箱,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),（3） 設(shè)置空氣濾清器與 液位計(jì)?？諝鉃V清器的作 用是使油相箱與大氣相 通，保證泵的自吸能力， 濾除空氣中的灰塵雜物， 有時(shí)兼作加油口。它一般 布置在頂蓋上靠近油箱邊 緣處。,6.3.1 油箱,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),（5） 油箱正常工作溫度應(yīng)在15-66C之間，必要時(shí)應(yīng) 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(dá)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(yùn)。,（4） 設(shè)置放油口與清洗窗口。將油箱底面做成斜面，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)將其打開放走油污。為了便于換油時(shí)清洗油箱，大容量的油箱一般均在側(cè)壁設(shè)清洗窗口。,6.3.1 油箱,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),如果液壓系統(tǒng)靠自然冷卻仍不能使油溫控制在上述范圍內(nèi)時(shí)，就須安裝冷卻器；反之，如環(huán)境溫度太低，無法使液壓泵啟動(dòng)或正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，就須安裝加熱器。,液壓系統(tǒng)的工作溫度一般希望保持在3050C的范圍之內(nèi)，最高不超過65C，最低不低于15C。,6.3.2 熱交換器,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),1 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(jī)械整體的體積和空間使油箱的大小受到限制。 2）因經(jīng)濟(jì)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風(fēng)冷式兩大類。,6.3.2 熱交換器,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),（1）水冷式冷卻器 水冷式冷卻器分為蛇形管式、多管式和板式等型式。 1）蛇形管冷卻器 2）多管式冷卻器 （2）風(fēng)冷式冷卻器,6.3.2 熱交換器,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),圖6.20 對(duì)流式多管頭冷卻器,6.3.2 熱交換器,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),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(shí)，壓力不得大于1MPa。有時(shí)必須以安全閥來保護(hù)，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，如下圖所示。 2）回油回路。,6.3.2 熱交換器,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),3）如液壓裝置很大且運(yùn)轉(zhuǎn)的壓力很高，此時(shí)使用獨(dú)立的冷卻系統(tǒng)，如圖所示。,6.3.2 熱交換器,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),2 加熱器,液壓系統(tǒng)的加熱一般采用電加熱器，它用法蘭盤水平安裝在油箱側(cè)壁上，發(fā)熱部分全部浸在油液內(nèi)。,圖6.22 加熱器的安裝,6.3.2 熱交換器,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),1.壓力表 液壓系統(tǒng)各工作點(diǎn)的壓力可通過壓力表觀測，以便調(diào)整和控制。最常用的壓力表是彈簧彎管式壓力表。壓力表的精度等級(jí)以其誤差占量程的百分?jǐn)?shù)來表示。選用壓力表時(shí)壓力表量程一般為最高工作壓力的1.5倍。為防止壓力沖擊損壞壓力表，常在通至壓力表的通道上設(shè)置阻尼器。,6.3.2 壓力表及壓力輔件,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),2.壓力表開關(guān) 壓力油路與壓力表之間往往裝有一壓力表開關(guān)。 功用：用于切斷或接通壓力表和油路的通道。 結(jié)構(gòu)：相當(dāng)于一個(gè)手動(dòng)換向轉(zhuǎn)閥。,6.3.2 壓力表及壓力輔件,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),管件包括管道和管接頭。,6.6.1 管道,1 管道的種類及用途,6.6 管 件,功用：管道傳遞工作液體； 管接頭連接油管與油管或元件。,要求：足夠的強(qiáng)度，良好的密封、較小的壓力損失、方 便的裝拆性。,液壓系統(tǒng)中使用的管道分為硬管和軟管兩類。硬管有無縫鋼管、有縫鋼管和銅管等；軟管則有橡膠管和尼龍管等。,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),6.6.1 管 道,硬管,軟管,2 管道尺寸的確定,液壓系統(tǒng)油管的選擇與計(jì)算主要是計(jì)算管子的內(nèi)徑和壁厚。,2019年7月1日星期一,湖南工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng),管道的內(nèi)徑d和壁厚 可采用下列兩式計(jì)算，并需圓整為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，即,（6.13）,（6.14）, 允許流速；,式中 ：, 許用應(yīng)力，可由材料手冊(cè)查出。,n 安全系數(shù),對(duì)鋼管, 材料抗拉強(qiáng)度，可由材料手冊(cè)查出。,式中