液壓與氣動控制技術(辛連學)8液壓輔助元件

1、第八章 液壓輔助元件第一節(jié)第一節(jié) 蓄蓄 能能 器器第二節(jié)第二節(jié) 濾濾 油油 器器 第三節(jié)第三節(jié) 油油 箱箱第四節(jié)第四節(jié) 管路和管接頭管路和管接頭第五節(jié)第五節(jié) 密封裝置密封裝置本章小結(jié)本章小結(jié)思考題與習題思考題與習題第八章 液壓輔助元件第一節(jié)第一節(jié) 蓄蓄 能能 器器 蓄能器是液壓系統(tǒng)中的儲能元件，它儲存多余的液壓油液，并在需要時釋放出來供給系統(tǒng)。蓄能器的類型與結(jié)構(gòu)蓄能器的類型與結(jié)構(gòu) 蓄能器有重力式、彈簧式和充氣式三類，常用的是充氣式，它又可分為活塞式、氣囊式和隔膜式三種。在此主要介紹活塞式及氣囊式兩種蓄能器。圖8-1 充氣式蓄能器1活塞式蓄能器 2氣囊式蓄能器 圖8-1b所示為NXQ型皮囊折合式

2、蓄能器， 第八章 液壓輔助元件第一節(jié)第一節(jié) 蓄蓄 能能 器器 二、蓄能器的功用二、蓄能器的功用1 1作輔助動力源作輔助動力源2 2保壓和補充泄漏保壓和補充泄漏3 3緩和沖擊，吸收壓力脈動。緩和沖擊，吸收壓力脈動。 三、蓄能器的安裝三、蓄能器的安裝蓄能器在液壓系統(tǒng)中的安裝位置隨其功用而定，主要應注意以下幾點：蓄能器在液壓系統(tǒng)中的安裝位置隨其功用而定，主要應注意以下幾點： 1)1)氣囊式蓄能器應垂直安裝，油口向下。氣囊式蓄能器應垂直安裝，油口向下。 2)2)用于吸收液壓沖擊和壓力脈動的蓄能器應盡可能安裝在振源附近。用于吸收液壓沖擊和壓力脈動的蓄能器應盡可能安裝在振源附近。 3)3)裝在管路上的蓄能

3、器須用支板或支架固定。裝在管路上的蓄能器須用支板或支架固定。 4)4)蓄能器與液壓泵之間應安裝單向閥，防止液壓泵停止工作時，蓄能器儲存的蓄能器與液壓泵之間應安裝單向閥，防止液壓泵停止工作時，蓄能器儲存的液壓油倒流而使泵反轉(zhuǎn)；蓄能器與管路之間也應安裝截止閥，供充氣和檢修液壓油倒流而使泵反轉(zhuǎn)；蓄能器與管路之間也應安裝截止閥，供充氣和檢修之用。之用。第八章 液壓輔助元件第二節(jié)第二節(jié) 濾濾 油油 器器 一、濾油器的功用和類型一、濾油器的功用和類型 濾油器的功用是過濾混在液壓油液中的雜質(zhì)，降低進入系統(tǒng)中油液的污染度，保證系統(tǒng)正常地工作。 濾油器按其濾心材料的過濾機制來分，有表面型濾油器、深度型濾油器和吸

4、附型濾油器三種。1.表面型濾油器：整個過濾作用是由一個幾何面來實現(xiàn)的。濾下的污染雜質(zhì)被截留在濾心元件靠油液上游的一面。在這里，濾心材料具有均勻的標定小孔，可以濾除比小孔尺寸大的雜質(zhì)。由于污染雜質(zhì)積聚在濾心表面上，因此它很容易被阻塞住。編網(wǎng)式濾心、線隙式濾心屬于這種類型。2.深度型濾油器：這種濾心材料為多孔可透性材料，內(nèi)部具有曲折迂回的通道。大于表面孔徑的雜質(zhì)直接被截留在外表面，較小的污染雜質(zhì)進入濾材內(nèi)部，撞到通道壁上，由于吸附作用而得到濾除。濾材內(nèi)部曲折的通道也有利于污染雜質(zhì)的沉積。紙心、毛氈、燒結(jié)金屬、陶瓷和各種纖維制品等屬于這種類型。3.吸附型濾油器：這種濾心材料把油液中的有關雜質(zhì)吸附在其

5、表面上。磁心即屬于此類。第八章 液壓輔助元件第二節(jié)第二節(jié) 濾濾 油油 器器 第八章 液壓輔助元件第二節(jié)第二節(jié) 濾濾 油油 器器 表表8-1 常見的濾油器及其特點常見的濾油器及其特點 續(xù)表續(xù)表第八章 液壓輔助元件第二節(jié)第二節(jié) 濾濾 油油 器器 二、濾油器的選用和安裝二、濾油器的選用和安裝1.選用 濾油器按其過濾精度(濾去雜質(zhì)的顆粒大小)的不同，有粗過濾器、普通過濾器、精密過濾器和特精過濾器四種，它們分別能濾去大于100m、10100m、510m和15m大小的雜質(zhì)。選用濾油器時，要考慮下列幾點：(1)過濾精度應滿足預定要求。(2)能在較長時間內(nèi)保持足夠的通流能力。(3)濾心具有足夠的強度，不因液壓

6、的作用而損壞。(4)濾心抗腐蝕性能好，能在規(guī)定的溫度下持久地工作。(5)濾心清洗或更換簡便。因此，濾油器應根據(jù)液壓系統(tǒng)的技術要求，按過濾精度、通流能力、工作壓力、油液粘度、工作溫度等條件選定其型號。第八章 液壓輔助元件第二節(jié)第二節(jié) 濾濾 油油 器器 2.安裝濾油器在液壓系統(tǒng)中的安裝位置通常有以下幾種：(1)要裝在泵的吸油口處：泵的吸油路上一般都安裝有表面型濾油器，目的是濾去較大的雜質(zhì)微粒以保護液壓泵，此外濾油器的過濾能力應為泵流量的兩倍以上，壓力損失小于0.02MPa。(2)安裝在泵的出口油路上：此處安裝濾油器的目的是用來濾除可能侵入閥類等元件的污染物。其過濾精度應為1015m，且能承受油路上

7、的工作壓力和沖擊壓力，壓力降應小于0.35MPa。同時應安裝安全閥以防濾油器堵塞。(3)安裝在系統(tǒng)的回油路上：這種安裝起間接過濾作用。一般與過濾器并連安裝一背壓閥，當過濾器堵塞達到一定壓力值時，背壓閥打開。(4)安裝在系統(tǒng)分支油路上。(5)單獨過濾系統(tǒng)：大型液壓系統(tǒng)可專設一液壓泵和濾油器組成獨立過濾回路。第八章 液壓輔助元件一、油箱的功用和結(jié)構(gòu)一、油箱的功用和結(jié)構(gòu)第三節(jié)第三節(jié) 油油 箱箱1.功用 油箱的功用主要是儲存油液，此外還起著散發(fā)油液中熱量(在周圍環(huán)境溫度較低的情況下則是保持油液中熱量)、釋出混在油液中的氣體、沉淀油液中污物等作用。2.結(jié)構(gòu) 液壓系統(tǒng)中的油箱有整體式和分離式兩種。整體式油

8、箱利用主機的內(nèi)腔作為油箱，這種油箱結(jié)構(gòu)緊湊，各處漏油易于回收，但增加了設計和制造的復雜性，維修不便，散熱條件不好，且會使主機產(chǎn)生熱變形。分離式油箱單獨設置，與主機分開，減少了油箱發(fā)熱和液壓源振對主機工作精度的影響，因此得到了普遍的采用，特別在精密機械上。油箱的典型結(jié)構(gòu)如圖8-2所示。 第八章 液壓輔助元件二、油箱設計時的注意事項二、油箱設計時的注意事項第三節(jié)第三節(jié) 油油 箱箱1.油箱的有效容積(油面高度為油箱高度80%時的容積)應根據(jù)液壓系統(tǒng)發(fā)熱、散熱平衡的原則來計算。2.吸油管和回油管應盡量相距遠些，兩管之間要用隔板隔開，以增加油液循環(huán)距離，使油液有足夠的時間分離氣泡，沉淀雜質(zhì)，消散熱量。3

9、.為了防止油液污染，油箱上各蓋板、管口處都要妥善密封。4.為了易于散熱和便于對油箱進行搬移及維護保養(yǎng)，按GB376683規(guī)定，箱底離地至少應在150mm以上。箱底應適當傾斜，在最低部位處設置堵塞或放油閥，以便排放污油。按照GB376683規(guī)定，箱體上注油口的近旁必須設置液位計。濾油器的安裝位置應便于裝拆。箱內(nèi)各處應便于清洗。5.油箱中如要安裝熱交換器，必須考慮好它的安裝位置，以及測溫、控制等措施。6.分離式油箱一般用2.54mm鋼板焊成。箱壁愈薄，散熱愈快大尺寸油箱要加焊角板、筋條，以增加剛性。當液壓泵及其驅(qū)動電機和其它液壓件都要裝在油箱上時，油箱頂蓋要相應地加厚。7.油箱內(nèi)壁應涂上耐油防銹的

10、涂料。外壁如涂上一層極薄的黑漆(不超過0.025mm厚度)，會有很好的輻射冷卻效果。鑄造的油箱內(nèi)壁一般只進行噴砂處理，不涂漆。第八章 液壓輔助元件一、一、 油管油管 第四節(jié)第四節(jié) 管路和管接頭管路和管接頭液壓傳動中，常用的油管有鋼管、紫銅管、尼龍管、塑料管、橡膠軟管等。1鋼管 能承受高壓，油液不易氧化，價格低廉，但裝配彎形較困難。常用的有10號、16號冷拔無縫鋼管，主要用于中、高壓系統(tǒng)中。2紫銅管 裝配時彎形方便，且內(nèi)壁光滑，摩擦阻力小，但易使油液氧化，耐壓力較低，抗振能力差。一般適用于中、低壓系統(tǒng)中。3尼龍管 彎形方便，價格低廉，但壽命較短，可在中、低壓系統(tǒng)中部分替代紫銅管。4橡膠軟管 由耐

11、油橡膠夾以1-3層鋼絲編織網(wǎng)或鋼絲繞層做成。其特點是裝配方便，能減輕液壓系統(tǒng)的沖擊、吸收振動，但制造困難，價格較貴，壽命短。一般用于有相對運動部件間的連接。5耐油塑料管 價格便宜，裝配方便，但耐壓力低。一般用于泄漏油管。第八章 液壓輔助元件二、管接頭二、管接頭第四節(jié)第四節(jié) 管路和管接頭管路和管接頭管接頭用于油管與油管、油管與液壓元件間的連接。管接頭的種類很多，圖8-3所示為幾種常用的管接頭結(jié)構(gòu)。圖8-3a為擴口式薄壁管接頭，適用于銅管或薄壁鋼管的連接，也可用來連接尼龍管和塑料管，在一般的壓力不高的機床液壓系統(tǒng)中，應用較為普遍。圖8-3b為焊接式鋼管接頭，用來連接管壁較厚的鋼管，用在壓力較高的液

12、壓系統(tǒng)中。圖8-3c為夾套式管接頭，當旋緊管接頭的螺母時，利用夾套兩端的錐面使夾套產(chǎn)生彈性變形來夾緊油管。這種管接頭裝拆方便，適用于高壓系統(tǒng)的鋼管連接，但制造工藝要求高，對油管要求嚴格。圖8-3d為高壓軟管接頭，多用于中、低壓系統(tǒng)的橡膠軟管的連接。第八章 液壓輔助元件一、對密封裝置的要求一、對密封裝置的要求1.1.在工作壓力和一定的溫度范圍內(nèi)，應具有良好的密封性能，并隨著壓力的增加在工作壓力和一定的溫度范圍內(nèi)，應具有良好的密封性能，并隨著壓力的增加能自動提高密封性能。能自動提高密封性能。2.2.密封裝置和運動件之間的摩擦力要小，摩擦系數(shù)要穩(wěn)定。密封裝置和運動件之間的摩擦力要小，摩擦系數(shù)要穩(wěn)定。

13、3.3.抗腐蝕能力強，不易老化，工作壽命長，耐磨性好，磨損后在一定程度上能自抗腐蝕能力強，不易老化，工作壽命長，耐磨性好，磨損后在一定程度上能自動補償。動補償。4.4.結(jié)構(gòu)簡單，使用、維護方便，價格低廉。結(jié)構(gòu)簡單，使用、維護方便，價格低廉。二、密封裝置的類型和特點二、密封裝置的類型和特點間隙密封間隙密封 間隙密封是靠相對運動件配合面之間的微小間隙來進行密封的，常用于柱塞、間隙密封是靠相對運動件配合面之間的微小間隙來進行密封的，常用于柱塞、活塞或閥的圓柱配合副中，一般在閥芯的外表面開有幾條等距離的均壓槽，活塞或閥的圓柱配合副中，一般在閥芯的外表面開有幾條等距離的均壓槽，它的主要作用是使徑向壓力分

14、布均勻，減少液壓卡緊力，同時使閥芯在孔中它的主要作用是使徑向壓力分布均勻，減少液壓卡緊力，同時使閥芯在孔中對中性好，以減小間隙的方法來減少泄漏。這種密封的優(yōu)點是摩擦力小，缺對中性好，以減小間隙的方法來減少泄漏。這種密封的優(yōu)點是摩擦力小，缺點是磨損后不能自動補償，主要用于直徑較小的圓柱面之間，如液壓泵內(nèi)的點是磨損后不能自動補償，主要用于直徑較小的圓柱面之間，如液壓泵內(nèi)的柱塞與缸體之間，滑閥的閥芯與閥孔之間的配合。柱塞與缸體之間，滑閥的閥芯與閥孔之間的配合。第五節(jié)第五節(jié) 密封裝置密封裝置第八章 液壓輔助元件2.O2.O形密封圈形密封圈 O O形密封圈一般用耐油橡膠制成，其橫截面呈圓形，它具有良好的

15、密封性形密封圈一般用耐油橡膠制成，其橫截面呈圓形，它具有良好的密封性能，內(nèi)外側(cè)和端面都能起密封作用，結(jié)構(gòu)緊湊，運動件的摩擦阻力小，制造能，內(nèi)外側(cè)和端面都能起密封作用，結(jié)構(gòu)緊湊，運動件的摩擦阻力小，制造容易，裝拆方便，成本低，且高低壓均可以用，所以在液壓系統(tǒng)中得到廣泛容易，裝拆方便，成本低，且高低壓均可以用，所以在液壓系統(tǒng)中得到廣泛的應用。的應用。 圖圖8-48-4所示為所示為O O形密封圈的結(jié)構(gòu)和工作情況。形密封圈的結(jié)構(gòu)和工作情況。3.3.唇形密封圈唇形密封圈 唇形密封圈根據(jù)截面的形狀可分為唇形密封圈根據(jù)截面的形狀可分為Y Y形、形、V V形、形、U U形、形、L L形等。其工作原理如形等。其

16、工作原理如圖圖8-58-5所示。目前，液壓缸中普遍使用如圖所示。目前，液壓缸中普遍使用如圖8-68-6所示的所謂小所示的所謂小Y Y形密封圈作為活形密封圈作為活塞和活塞桿的密封。塞和活塞桿的密封。 第五節(jié)第五節(jié) 密封裝置密封裝置第八章 液壓輔助元件 在高壓和超高壓情況下在高壓和超高壓情況下( (壓力大壓力大于于25MPa)V25MPa)V形密封圈也有應用，形密封圈也有應用，V V形密封圈的形狀如圖形密封圈的形狀如圖8-7 8-7 所示。所示。 唇形密封圈安裝時應使其唇邊開唇形密封圈安裝時應使其唇邊開口面對壓力油，使兩唇張開，分口面對壓力油，使兩唇張開，分別貼緊在機件的表面上。別貼緊在機件的表面

17、上。4.4.組合式密封裝置組合式密封裝置 由包括密封圈在內(nèi)的兩個以上元由包括密封圈在內(nèi)的兩個以上元件組成的組合式密封裝置。件組成的組合式密封裝置。 圖圖8-8(a)8-8(a)所示的為所示的為O O形密封圈與截形密封圈與截面為矩形的聚四氟乙烯塑料滑環(huán)面為矩形的聚四氟乙烯塑料滑環(huán)組成的組合密封裝置。組成的組合密封裝置。5 5回轉(zhuǎn)軸的密封裝置回轉(zhuǎn)軸的密封裝置 回轉(zhuǎn)軸的密封裝置型式很多，圖回轉(zhuǎn)軸的密封裝置型式很多，圖8-98-9所示是一種耐油橡膠制成的回所示是一種耐油橡膠制成的回轉(zhuǎn)軸用密封圈轉(zhuǎn)軸用密封圈 。第五節(jié)第五節(jié) 密封裝置密封裝置第八章 液壓輔助元件本本章章小小結(jié)結(jié) 液壓輔助元件有濾油器、蓄能

18、器、管路和管接頭、密封件和油箱等，除油箱通常需要自行設計外，其余皆為標準件。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。本章主要介紹了這些液壓輔助元件的使用方法及適用場合。重點是油箱的功用和結(jié)構(gòu)；濾油器的主要安裝位置；蓄能器的主要功用、主要密封件的類型、特點等。知識要點蓄能器類型、結(jié)構(gòu)、功用和安裝濾油器的功用、類型、選用和安裝油箱的功用、結(jié)構(gòu)和設計時的注意事項管路和管接頭結(jié)構(gòu)特點和應用密封裝置的類型和特點、對密封裝置的要求一、填空題一、填空題1、蓄能器是液壓系統(tǒng)中的儲能元件，它_ _ _多余的液壓油液，并在需要時_ _出來供給系統(tǒng)。2蓄能器有_ _式、 式和充氣式三類，常用的是 式。3蓄能器的功用是_ _、_ _和緩和沖擊，吸收壓力脈動。4濾油器的功用是過濾混在液壓油液中的_ _ _，降低進入系統(tǒng)中油液的 _度，保證系統(tǒng)正常地工作。5、安裝濾油器在液壓系統(tǒng)中的安裝位置通常有：要裝在泵的_ _處、泵的油路上、系統(tǒng)的_ _