液壓傳動(dòng)輔助裝置

1、 液壓輔助元件包括油管和管接頭、密封件、液壓輔助元件包括油管和管接頭、密封件、 過濾器、液壓油箱、熱交換器、蓄能器等，它過濾器、液壓油箱、熱交換器、蓄能器等，它 們是液壓系統(tǒng)不可缺少的部分。輔助元件對(duì)系們是液壓系統(tǒng)不可缺少的部分。輔助元件對(duì)系 統(tǒng)的工作穩(wěn)定性、可靠性、壽命、噪聲、溫升統(tǒng)的工作穩(wěn)定性、可靠性、壽命、噪聲、溫升 甚至動(dòng)態(tài)性能都有直接影響。其中，液壓油箱甚至動(dòng)態(tài)性能都有直接影響。其中，液壓油箱 一般根據(jù)系統(tǒng)的要求自行設(shè)計(jì)，其他輔助元件一般根據(jù)系統(tǒng)的要求自行設(shè)計(jì)，其他輔助元件 都有標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品供選用。都有標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品供選用。 第7章 液壓輔助元件 蓄能器 7.1 蓄能器的作用蓄能器的作用

2、蓄能器是儲(chǔ)存和釋放液體壓力能的裝置，它儲(chǔ)存高壓油， 在需要的場合和時(shí)間使用。在液壓系統(tǒng)中，蓄能器的主要用途 如下。 1. 作為輔助動(dòng)力源，短期大量供油 2. 維持系統(tǒng)壓力 3. 吸收沖擊壓力和脈動(dòng)壓力 第7章 液壓輔助元件 蓄能器 1.活塞式蓄能器活塞式蓄能器 這種蓄能器的結(jié)構(gòu)原理如圖7.1所示，它利用重錘的位能變 化來儲(chǔ)存、釋放能量。重錘通過柱塞作用在油液上，蓄能器產(chǎn) 生的壓力取決于重錘的質(zhì)量和柱塞的大小。 第7章 液壓輔助元件 圖7.1 活塞式蓄能器 蓄能器 2.彈簧式蓄能器彈簧式蓄能器 這種蓄能器的結(jié)構(gòu)原理如圖7.2所示，它利用彈簧的壓縮能 來儲(chǔ)存能量，產(chǎn)生的壓力取決于彈簧的剛度和壓縮量

3、。 第7章 液壓輔助元件 圖7.2 彈簧式蓄能器 蓄能器 3.氣體加載式蓄能器氣體加載式蓄能器 氣體加載式蓄能器的工作原理建立在波義爾定理的基礎(chǔ)上， 利用壓縮氣體(通常為氮?dú)?儲(chǔ)存能量。這種蓄能器有氣瓶式、活 塞式、氣囊式等幾種結(jié)構(gòu)形式，如圖7.3所示。 第7章 液壓輔助元件 圖7.3 氣體加載式蓄能器 1液壓油 2氣體 3活 塞4充氣閥 5殼體 6皮囊 7進(jìn)油閥 1. 1. 蓄能器用于儲(chǔ)存和釋放能量時(shí)的容量計(jì)算蓄能器用于儲(chǔ)存和釋放能量時(shí)的容量計(jì)算 第7章 液壓輔助元件 在蓄能器的工作過程中，氣體狀態(tài)的變化規(guī)律符合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。理想氣體狀態(tài)方程

4、。 0 01 12 2 nnn pVpVpV 當(dāng)壓力從當(dāng)壓力從pl降到降到p2時(shí)，蓄能器釋放的油液體積就是氣體體積的時(shí)，蓄能器釋放的油液體積就是氣體體積的 變化量變化量V，即，即 VV2Vl 0 1/1/1/ 021 (1/)(1/) nnn V V ppp 第7章 液壓輔助元件 2. 2. 蓄能器用于吸收沖擊壓力時(shí)的容量計(jì)算蓄能器用于吸收沖擊壓力時(shí)的容量計(jì)算 當(dāng)液壓系統(tǒng)中的換向閥突然關(guān)閉時(shí)，如果閥前管路中液體的質(zhì)當(dāng)液壓系統(tǒng)中的換向閥突然關(guān)閉時(shí)，如果閥前管路中液體的質(zhì) 量為量為m m，流速為，流速為v v，其動(dòng)能為，其動(dòng)能為mvmv2 2/2/2，這些動(dòng)能由蓄能器吸收后將轉(zhuǎn)，這些動(dòng)能由蓄能器吸

5、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 p p0 0和體積和體積V V0 0轉(zhuǎn)變?yōu)榫彌_狀態(tài)下的最高容許壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榫彌_狀態(tài)下的最高容許壓力p p1 1和其對(duì)應(yīng)的體積和其對(duì)應(yīng)的體積V1V1， 由于沖擊是瞬時(shí)發(fā)生的，故可認(rèn)為這個(gè)過程是絕熱的，因此有由于沖擊是瞬時(shí)發(fā)生的，故可認(rèn)為這個(gè)過程是絕熱的，因此有 1.41.41.4 0 01 1 pVpVpV 根據(jù)熱力學(xué)第一定律，可求得氣體的壓縮能為根據(jù)熱力學(xué)第一定律，可求得氣體的壓縮能為 11 00 0.285 1.4 0 00 01 1.4 0 dd1 0.4 VV V

6、V pVpVp p VV Vp 第7章 液壓輔助元件 由于液體的動(dòng)能應(yīng)與氣體的壓縮能的絕對(duì)值相等，所以由于液體的動(dòng)能應(yīng)與氣體的壓縮能的絕對(duì)值相等，所以 220.28500 10 11 (/)1 220.4 p V mvAlvpp 故可以推得故可以推得 2 0 0.285 010 0.41 2(/)1 Alv V ppp 蓄能器安裝時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 第7章 液壓輔助元件 (1) (1) 皮囊式蓄能器應(yīng)垂直安裝，使油口向下，充氣閥朝上；皮囊式蓄能器應(yīng)垂直安裝，使油口向下，充氣閥朝上； (2) (2) 用于吸收沖擊壓力和脈動(dòng)壓力的蓄能器應(yīng)盡可能安裝在用于吸收沖擊壓力和脈動(dòng)壓力的蓄能器應(yīng)盡可能安裝在

7、 靠近振源處；靠近振源處； (3) (3) 裝在管路上的蓄能器必須用支撐板或支持架固定；裝在管路上的蓄能器必須用支撐板或支持架固定； (4) (4) 蓄能器與管路系統(tǒng)之間應(yīng)安裝截止閥，便于充氣、檢蓄能器與管路系統(tǒng)之間應(yīng)安裝截止閥，便于充氣、檢 修；蓄能器與液壓泵之間應(yīng)安裝單向閥，防止液壓泵停轉(zhuǎn)或修；蓄能器與液壓泵之間應(yīng)安裝單向閥，防止液壓泵停轉(zhuǎn)或 卸荷時(shí)蓄能器儲(chǔ)存的壓力油倒流。卸荷時(shí)蓄能器儲(chǔ)存的壓力油倒流。 過濾器 7.1 過濾器的功用過濾器的功用 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(yùn)動(dòng) 表面間的間隙或油膜厚度，以免卡住運(yùn)動(dòng)件或加劇零件磨損，同時(shí)也 應(yīng)使雜質(zhì)顆粒尺寸小于系統(tǒng)中

8、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(duì)油液的過濾精度 要求也就不同，其推薦值見表7-1。 第7章 液壓輔助元件 表7-1 過濾精度推薦值表 系統(tǒng)類別 潤滑系統(tǒng) 傳動(dòng)系統(tǒng) 伺服 系統(tǒng) 系統(tǒng)工作壓力 /MPa 02.5 32 21 過濾精度/ 100 10100 525 510 15 濾油器精度 粗 普通 精 精 特精 m 第7章 液壓輔助元件 1. 各種形式的濾油器及其特點(diǎn)各種形式的濾油器及其特點(diǎn) 網(wǎng)式過濾器結(jié)構(gòu)如圖7.4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。 圖7.4 網(wǎng)式過濾器 1法蘭 2上蓋 3濾

9、網(wǎng) 4下蓋 1) 網(wǎng)式過濾器 第7章 液壓輔助元件 2) 2) 線隙式過濾器線隙式過濾器 線隙式過濾器線隙式過濾器結(jié)構(gòu)如圖結(jié)構(gòu)如圖7.57.5 所示，它由端蓋所示，它由端蓋1 1、殼體、殼體2 2、帶有、帶有 孔眼的筒型芯架孔眼的筒型芯架3 3和繞在芯架外和繞在芯架外 部的銅線或鋁線部的銅線或鋁線4 4組成。過濾雜組成。過濾雜 質(zhì)的線隙是由每隔一定距離壓扁質(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一段的圓形截面銅線繞在芯架外 部時(shí)形成的。部時(shí)形成的。 圖7.5 XU型線隙式過濾器 l端蓋 2殼體 3芯架 4銅線或鋁線 第7章 液壓輔助元件 3) 3) 紙芯式過濾器紙芯式過濾器

10、這種過濾器與線隙式過濾器這種過濾器與線隙式過濾器 的區(qū)別只在于它用的區(qū)別只在于它用紙質(zhì)濾芯紙質(zhì)濾芯代替代替 了線隙式濾芯，如圖了線隙式濾芯，如圖7.67.6所示為所示為 其結(jié)構(gòu)。紙芯部分是把平紋或波其結(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在帶孔的用鍍錫鐵片做成的骨架 上。上。 圖7.6 紙芯式過濾器 第7章 液壓輔助元件 4) 4) 金屬燒結(jié)式過濾器金屬燒結(jié)式過濾器 金屬燒結(jié)式過濾器金屬燒結(jié)式過濾器有多種結(jié)有多種結(jié) 構(gòu)形狀。如圖構(gòu)形狀。如圖7.77.7所示是所示是SUSU型結(jié)型結(jié) 構(gòu)，由端蓋構(gòu)，由端蓋1 1、殼體、殼體

11、2 2、濾芯、濾芯3 3等等 組成。有些結(jié)構(gòu)加有磁環(huán)組成。有些結(jié)構(gòu)加有磁環(huán)4 4用來用來 吸附油液中的鐵質(zhì)微粒，效果尤吸附油液中的鐵質(zhì)微粒，效果尤 佳。佳。 圖7.7 SU型燒結(jié)式過濾器 l端蓋 2殼體3濾芯 4磁環(huán) 第7章 液壓輔助元件 5) 5) 其他形式的過濾器其他形式的過濾器 除了上述幾種基本形式外，過濾器還有一些其他的形式。除了上述幾種基本形式外，過濾器還有一些其他的形式。磁磁 性過濾器性過濾器是利用永久磁鐵來吸附油液中的鐵屑和帶磁性的磨料；是利用永久磁鐵來吸附油液中的鐵屑和帶磁性的磨料； 微孔塑料過濾器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，例如液已推廣應(yīng)用。過濾器也可以

12、做成復(fù)式的，例如液 壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)中的過濾器，在紙芯式過濾器的紙芯內(nèi)，裝置壓挖掘機(jī)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(gè)圓柱形的永久磁鐵，便于進(jìn)行兩種方式的過濾。為了便于安一個(gè)圓柱形的永久磁鐵，便于進(jìn)行兩種方式的過濾。為了便于安 裝，還有裝，還有SXSX型上置式吸油過濾器、型上置式吸油過濾器、SHSH型上置式回油過濾器和型上置式回油過濾器和CXCX型型 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(hù)非常方便。直接安裝它們，維護(hù)非常方便。 第7章 液壓輔助元件 2. 過濾器的選用過濾器的選用

13、選用過濾器時(shí)，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： (1) (1) 過濾精度應(yīng)滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求；過濾精度應(yīng)滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求； (2) (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(shí)，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(shí)， 一般應(yīng)為實(shí)際通過流量的一般應(yīng)為實(shí)際通過流量的2 2倍以上；倍以上； (3) (3) 濾芯具有足夠強(qiáng)度，不因壓力油的作用而損壞；濾芯具有足夠強(qiáng)度，不因壓力油的作用而損壞； (4) (4) 濾芯抗腐蝕性好，能在規(guī)定的溫度下長期工作；濾芯抗腐蝕性好，能在規(guī)定的溫度下長期工作； (5) (5) 濾芯的更換、清洗及維護(hù)方便。濾芯的更換、清洗及維護(hù)方便。 第7章 液壓輔

14、助元件 3. 過濾器的安裝位置過濾器的安裝位置 1) 安裝在液壓泵的吸油管路上 2) 安裝在液壓泵的出口管路上 (a)安裝在吸油管路上 (b)安裝在泵出口管路上 圖7.8 過濾器安裝在吸油、壓油管路上 第7章 液壓輔助元件 3) 安裝在回油管路上 4) 安裝在支管油路上 圖7.9 過濾器安裝在回油路上 圖7.10 局部過濾 第7章 液壓輔助元件 5) 單獨(dú)過濾系統(tǒng) 圖7.11 單獨(dú)過濾系統(tǒng) 第7章 液壓輔助元件 油箱 1）儲(chǔ)存供系統(tǒng)循環(huán)所需的油液 2）散發(fā)系統(tǒng)工作時(shí)所產(chǎn)生的熱量 3）釋出混在油液中的氣體 4）為系統(tǒng)元件的安裝提供位置 5）沉淀油液中的污物等雜質(zhì)。 1 油箱的主要功用是 第7章

15、液壓輔助元件 1. 1. 開式油箱開式油箱 圖7.18 開式油箱結(jié)構(gòu)示意圖 1注油器 2回油管 3泄油管 4吸油管 5空氣濾清器 6安裝板 7隔板 8堵塞 9過濾器 10箱體 11端蓋 12液位計(jì) 第7章 液壓輔助元件 2. 2. 壓力油箱壓力油箱 圖7.19 壓力油箱 1液壓泵 2，9濾油器 3壓力油箱 4電接點(diǎn)壓力表 5安全閥 6減壓閥 7分水濾清器 8冷卻器 10電接點(diǎn)溫度表 第7章 液壓輔助元件 熱交換器 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和散熱液壓系統(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，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

16、穩(wěn)定性，有利于減小機(jī)械設(shè)備的熱變形，提高而且有利于提高系統(tǒng)工作穩(wěn)定性，有利于減小機(jī)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工作精度。各種液壓油的正常工作溫度參見表2.62.6。為了使。為了使油溫控制油溫控制在在 最佳范圍內(nèi)，可經(jīng)常使用冷卻器強(qiáng)制冷卻，使用加熱器預(yù)熱。最佳范圍內(nèi)，可經(jīng)常使用冷卻器強(qiáng)制冷卻，使用加熱器預(yù)熱。 第7章 液壓輔助元件 冷卻器有冷卻器有水冷式水冷式、風(fēng)冷式風(fēng)冷式和和冷媒式冷媒式三種。三種。 最簡單的最簡單的水冷式冷卻器水冷式冷卻器是蛇形管式，如圖是蛇形管式，如圖7.127.12所示，它以一所示，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)

17、流過時(shí)，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(shí)， 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(dòng)速度很低，因此冷卻效率甚低。流動(dòng)速度很低，因此冷卻效率甚低。 圖7.12 蛇形管冷卻器 第7章 液壓輔助元件 圖7.13 多管式冷卻器圖7.14 波紋板式冷卻器 l外殼 2擋板 3銅管 4隔板 l角孔 2雙道密封 3密封槽 4信號(hào)孔 第7章 液壓輔助元件 圖7.15 板翅式換熱器圖7.16 翅片管式冷卻器 第7章 液壓輔助元件 在嚴(yán)寒地區(qū)使用液壓設(shè)備，開始工作時(shí)油溫低，啟動(dòng)困難，效 率也低，所以必須將油箱中的液壓油加

18、熱。對(duì)于要求在恒溫下工作 的液壓實(shí)驗(yàn)裝置、精密機(jī)床等液壓設(shè)備，也必須在開始工作之前， 把油溫提高到一定值。加熱的方法如下。 (1) 用系統(tǒng)本身的液壓泵加熱，使全部油液通過溢流閥或安全閥回到 油箱，使液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率大部分轉(zhuǎn)化為熱量，從而油液升溫。 (2) 用表面加熱器加熱，可以用蛇形管蒸汽加熱，也可用電加熱器加 熱。為了不使油液局部高溫導(dǎo)致燒焦，表面加熱器的表面功率密度 不應(yīng)大于3W/cm2。 加熱器 圖7.17 電熱器加熱 第7章 液壓輔助元件 管件和管接頭 油管的種類和選用油管的種類和選用 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液壓系統(tǒng)中使用的油管有鋼管、銅管、橡膠

19、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。和尼龍管。 管接頭的種類和選用管接頭的種類和選用 1. 1. 焊接式管接頭焊接式管接頭 圖圖7.18 7.18 焊接式管接頭焊接式管接頭 ll接管接管 22螺母螺母 3O3O形密封圈形密封圈 44接頭體接頭體 55組合墊圈組合墊圈 第7章 液壓輔助元件 管件和管接頭 2. 2. 卡套式管接頭卡套

20、式管接頭 圖圖7.19 7.19 卡套式管接頭卡套式管接頭 ll油管油管 22卡套卡套 33螺母螺母 44接頭體接頭體 55組合墊圈組合墊圈 圖圖7.197.19所示為卡套式管接頭所示為卡套式管接頭 結(jié)構(gòu)。這種管接頭主要包括具有結(jié)構(gòu)。這種管接頭主要包括具有 2424錐形孔的接頭體錐形孔的接頭體4 4，帶有尖，帶有尖 銳內(nèi)刃的卡套銳內(nèi)刃的卡套2 2，起壓緊作用的，起壓緊作用的 壓緊螺母壓緊螺母3 3三個(gè)元件。三個(gè)元件。 第7章 液壓輔助元件 管件和管接頭 3. 3. 錐密封焊接式管接頭錐密封焊接式管接頭 圖圖7.20 7.20 錐密封焊接式管接頭錐密封焊接式管接頭 ll組合墊圈組合墊圈 22接頭體接頭體 3O3O形密封圈形密封圈 44螺母螺母 55接管接管 圖圖7.207.20所示為錐密封焊接式所示為錐密封焊接式 管接頭結(jié)構(gòu)。這種管接頭主要由管接頭結(jié)構(gòu)。這種管接頭主要由 接頭體接頭體2 2、螺母、螺母4 4和接管和接管5 5組成，組成， 除具有焊接式管接頭的優(yōu)點(diǎn)外，除具有焊接式管接頭的優(yōu)點(diǎn)外， 由于它的由于它的O O形密封圈裝在接管形密封圈裝在接管5 5的的 2424錐體上，使密封有調(diào)節(jié)的可錐體上，使密封有調(diào)節(jié)的可 能，密封更可靠。工作壓力為能，密封更可靠。工