第24講 液壓傳動

1、液壓傳動液壓傳動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構原理，熟知其使用方法及適用場合。液壓傳動液壓傳動7.1 蓄能器蓄能器1.蓄能器的功能 （1）作輔助動力源。圖7.1所示為一液壓機的液壓傳動系統(tǒng)。當液壓缸慢進和保壓時，液壓泵的部分流量進入液壓蓄能器4被儲存起來，達到設定壓力后，卸荷閥3

2、打開，液壓泵卸荷。當液壓缸在快速進退時，液壓蓄能器與液壓泵一起向液壓缸供油。因此，在系統(tǒng)設計時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液壓蓄能器作輔助動 力源的液壓傳動系統(tǒng)力源的液壓傳動系統(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，緩和液壓沖擊。液壓傳動液壓傳動2.蓄能器的結構和性能 液壓蓄能器有各種結構形狀，如圖7.2所示。重力式蓄能器由于體積龐大、結構笨重、反應遲鈍，在液壓傳動系統(tǒng)中很少應用。在液壓傳動系統(tǒng)中主要應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儲存、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液壓傳動 (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，其結構如圖7.3所示。活塞1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)?；钊?隨下部壓力油的儲存和釋放而在缸筒2內(nèi)來回滑動。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。這種液壓蓄能器結構簡單、壽命長，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，所以反應不夠靈敏，因此適用于儲存能量。另外，密封件磨損后，會使氣液混合，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 液壓傳動液壓傳動 (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，其結構如圖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（一般為氮氣）。殼體下端的提升閥A是一個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，防止皮囊膨脹擠出油口。這種結構使氣液密封可靠，并且因皮囊慣性小，反應靈敏，克服了活塞式液壓蓄能器的缺點，因此，它的應用廣泛，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氣閥液壓傳動液壓傳動 (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儲存、釋放壓力能。主要用于小容量的場合。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來儲存、釋放壓力能。它的結構簡單，反應靈敏，但容量小。可用于小容量、低壓（p 1 1.2MPa）的回路緩沖；不適用于高壓或高頻的工作場合。 液壓傳動液壓傳動NoImage 過濾器的作用 濾去油中雜質(zhì)，維護油液清潔，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液壓傳動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。過濾精度由網(wǎng)孔大小和層數(shù)決定，有80、100、180 m三個等級。網(wǎng)式濾油器結構簡單、清洗方便、通油能力大，但過濾精度低，常用于吸油管路作吸濾器，對油液進行粗濾。 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)液壓傳動液壓傳動 (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的外部來組成濾芯，并裝在殼體3內(nèi)（用于吸油管路上的濾油器無殼體）。油液經(jīng)線間間隙和芯架槽孔流入濾油器內(nèi)，再從上部孔道流出。這種濾油

7、器結構簡單、通油能力大、過濾效果好，可用作吸濾器或回流過濾器，但不易清洗。 圖7.7 線隙式濾油器 1芯架；2濾芯；3殼體 液壓傳動液壓傳動 圖7.8所示為紙質(zhì)濾油器的結構，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度，延長了使用壽命。紙質(zhì)濾油器的過濾精度高（5 30 m），可在高壓（38 MPa）下工作，它結構緊湊、通油能力大，一般配備殼體后用作壓濾器。其缺點是無法清洗，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、其結構類同于線隙式，只是濾芯為紙質(zhì)。液壓傳動液壓傳動 (4) 金屬燒結式濾油器 圖7.10所示為金屬燒結式濾油器。濾芯可按需要制成不同的形狀，油液經(jīng)過金屬顆粒間的無規(guī)則的微小孔道進入濾芯內(nèi)。選擇不同粒度的粉末燒結成不同厚度的濾芯，可以獲得不同的過濾精度（10 100 m之間）。圖圖7.10 金屬粉末燒結式濾油器金屬粉末燒結式濾油器燒結式濾油器的過濾精度較高，濾芯的強度高，抗沖擊性能好，能在較高溫度下工作，有良好的抗腐蝕性，且制造簡單，它可用在不同的位置。缺點是：易堵塞，難清洗，燒結顆粒使用中可能會脫落，再次造成油液的污染。 液壓傳動液壓傳動 (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。但一般結構的磁性濾油器對其他污染物不起作用，通常用作回流過濾器。它常被用作復式濾油器的一部分。 液壓傳動液壓傳動2.對濾油器的基本要求和選用 選用濾油器時，應注意以下幾點： (1) 有足夠的過濾精度。過濾精度是指通過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 ）四個等級。 （2）有足夠的過濾能力。過濾能力即一定壓降下允許通過濾油器的最大流量。不同類型的濾油器可通過的流量值有一定的限制，需要時可查閱有關樣本和手冊。 （3）濾芯便于清洗更換。 液壓傳動

10、液壓傳動3.過濾器的安裝位置 (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)外的過濾回油路上液壓傳動液壓傳動液壓油箱實物圖液壓油箱實物圖7.3 油油 箱箱液壓傳動液壓傳動7.3 油油 箱箱1.油箱的功用和分類 油箱的主要功用是： 儲放系統(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，可分為開式油箱與閉式油箱。開式油箱廣泛用于一般的液壓傳動系統(tǒng)；閉式油箱則用于水下和高空無穩(wěn)定氣壓或?qū)ぷ鞣€(wěn)定性與噪聲有嚴格要求處（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）。這里僅介紹開式油箱。 液壓傳動液壓傳動2.油箱的設計要點 初步設計時，油箱的有效容量可按下述經(jīng)驗公式確定，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）。 對功率較大且連續(xù)工作的液壓傳動系統(tǒng)，必要時還應進行熱平衡計算，以最后確定油箱容量。 pVmq液壓傳動液壓傳動 下面結合圖7.12所示的油箱結構示意圖，分述設計要點如下。 圖圖7.12 油箱結構示意圖油箱結構示意圖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液位計液位計液壓傳動液壓傳動 （1）基本結構 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六面體為宜。油箱的頂蓋上一般要安放液壓泵和電機（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；最高油面只允許達到箱高的80%。據(jù)此兩點可決定油箱的三個方向上的尺寸。油箱一般用厚度為2.5 4 mm的鋼板焊成，頂蓋要適當加厚并用螺釘通過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、電動機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、安裝板與頂蓋間應墊上橡膠板以緩和振動。油箱底腳高度應在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。油箱應有足夠的剛度，大容量且較高的油箱要采用骨架式結構。 液壓傳動液壓傳動 （2）吸、回、泄油管的設置 液壓泵的吸油管與系統(tǒng)回油管之間的距離應盡可能遠些，管口都應插于最低油面之下，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爻?5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，以便四面進油。閥的泄油管口應在液面之上，以免產(chǎn)生背壓；液壓馬達和液壓泵的泄油管則應引入液面之下，以免吸入空氣。為防

14、止油箱表面漏油污染現(xiàn)場環(huán)境，必要時要在油箱下面或頂蓋四周裝設盛油盤。 液壓傳動液壓傳動 （3）隔板的設置 在油箱中設置隔板的目的是將吸、回油隔開，迫使油液循環(huán)流動，利于散熱和沉淀。一般設置一到二個隔板，高度可接近最大液面。為了使散熱效果好，應使液流在油箱中有較長的流程，如果與四壁都接觸，效果更佳。 （4）空氣濾清器與液位計的設置 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。液位計用于監(jiān)測油面高度，故其窗口尺寸應能滿足對最高與最低液位的觀察。兩者皆為標準件，可按需要選用。 液壓傳動液壓傳動 （5）放油口與清洗窗的

15、設置 圖7.12中油箱底面做成斜面，在最低處設放油口，平時用螺塞或放油閥堵住，換油時將其打開放走污油。換油時為便于清洗油箱，大容量的油箱一般均在側(cè)壁設清洗窗，其位置安排應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、出油管通過的孔都需要裝有密封墊。 （7）油溫控制 油箱正常工作溫度應在15 65之間，必要時應安裝溫度計、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。 液壓傳動液壓傳動連接件實物圖7.4 管管 件件液壓傳動液壓傳動7.4 管管 件件1. 管道 (1) 種類和適用場合 管道的種

16、類和適用場合見表7.2。表7.2 管道的種類和適用場合種種 類類特特 點點 和和 適適 用用 范范 圍圍鋼管鋼管 價廉、耐油、抗腐、剛性好，但裝配時不易彎曲成形。常在裝拆方便處價廉、耐油、抗腐、剛性好，但裝配時不易彎曲成形。常在裝拆方便處用作壓力管道。中壓以上用無縫鋼管，低壓用焊接鋼管用作壓力管道。中壓以上用無縫鋼管，低壓用焊接鋼管紫銅管紫銅管 價高、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，可觀察流動情況。加熱后可任意彎曲成形和擴口，冷卻乳白色半透明，可觀察流動情況。加熱后可任

17、意彎曲成形和擴口，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、價低、裝配方便，長期使用會老化，只用作低于耐油、價低、裝配方便，長期使用會老化，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 用于相對運動間的連接，分高壓和低壓兩種。高壓膠管由耐油橡膠夾鋼用于相對運動間的連接，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、管路液壓傳動液壓傳動管道管道(2/3) (2) 尺寸的計算 管道的內(nèi)徑d和壁厚 可用下列兩式計算，并需圓整為標準數(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（壓力高時取大值），控制油管取2 3m/s，橡膠軟管應小于4 m/s； p管內(nèi)的工作壓力（MPa）； n安全系數(shù)。對于鋼管：pMPa時取n = 8，7 MPaMPa時取n = 4； b管材的抗拉強度（MPa），可由材料手冊查出。 dq 2pdnb2液壓傳動液壓傳動管道管道(3/3) (3) 安裝要求 （a

19、）管道應盡量短，最好橫平豎直，轉(zhuǎn)彎少。為避免管道皺折，減少壓力損失，管道裝配時的彎曲半徑要足夠大。管道懸伸較長時要適當設置管夾（也是標準件）。 （b）管道盡量避免交叉，平行管間距要大于100 mm，以防接觸振動并便于安裝管接頭。 （c）軟管直線安裝時要有30%左右的余量，以適應油溫變化、受拉和振動的需要。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。 液壓傳動液壓傳動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、擴口式管接頭、卡套式管接頭和焊接式管接頭三種。液壓傳動液壓傳動圖7.13（a）所示為擴口式管接頭，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形密封圈液壓傳動液壓傳動圖圖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。它對軸向尺寸要求不嚴，裝拆方便，但對管變形便將管子夾緊。它對軸向尺寸要求不嚴，裝拆方便，但對管道連接用管子尺寸精度要求較高，需采用冷拔無縫鋼管?？捎糜诘肋B接用管子尺寸精度要求較高，需采用冷拔無縫鋼管?？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