液壓輔助元件

第四章液壓輔助元件HYDRAULICACCESSORIES1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(HeatExchanger)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。2本章教學(xué)內(nèi)容4.1濾油器4.2蓄能器4.3油箱4.4管件和管接頭4.5熱交換器本章小結(jié)習(xí)題點(diǎn)擊進(jìn)入相應(yīng)章節(jié)返回本頁(yè)點(diǎn)擊此http:///引用本教案內(nèi)容，請(qǐng)注明出處34.1濾油器

FILTERS44.1.1對(duì)過(guò)濾器的要求RequirementsforFilters

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(guò)濾器的過(guò)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(chēng)尺寸表示。按精度可分為粗過(guò)濾器(d＜100m)、普通過(guò)濾器(d＜10m)、精過(guò)濾器(d＜5m)、特精過(guò)濾器(d＜1m)。5

一般對(duì)過(guò)濾器的基本要求是：

(1)能滿(mǎn)足液壓系統(tǒng)對(duì)過(guò)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。系統(tǒng)類(lèi)別潤(rùn)滑傳動(dòng)系統(tǒng)伺服工作壓力(MPa)0~2.51414~323221精度d(m)10025~5025105表4.1各種液壓系統(tǒng)的過(guò)濾精度要求4.1.1對(duì)過(guò)濾器的要求(過(guò)濾精度f(wàn)iltrationfineness)6

按濾芯的材料和結(jié)構(gòu)形式，濾油器可分為網(wǎng)式(MeshFilter)、線隙式(Wire-woundFilter)、紙質(zhì)濾芯式(PleatedPaperFilter)、燒結(jié)式濾油器(SinteredMetalFilter)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(guò)濾器，考慮到泵的自吸性能，吸油濾油器多為粗濾器。4.1.2過(guò)濾器的類(lèi)型及特點(diǎn)

TheTypeandCharacteristicsofFilter7濾芯以銅網(wǎng)為過(guò)濾材料，在周?chē)_(kāi)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(guò)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4.1網(wǎng)式濾油器(1)網(wǎng)式濾油器WireScreenFilter(Strainer)8圖4.2線隙式濾油器

(2)線隙式濾油器WireWoundFilter線隙式濾油器如圖4.2所示，用銅線或鋁線密繞在筒形骨架的外部來(lái)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(jiǎn)單、通流能力大、過(guò)濾精度比網(wǎng)式濾油器高，但不易清洗。多為回油過(guò)濾器。9圖4.3紙質(zhì)濾油器(3)紙質(zhì)濾油器PaperFilter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(guò)濾面積，紙芯一般做成折疊形。其過(guò)濾精度較高，一般用于油液的精過(guò)濾，但堵塞后無(wú)法清洗。10圖4.4燒結(jié)式濾油器

(4)燒結(jié)式濾油器SinteredMetalPowderFilter濾芯用金屬粉末燒結(jié)而成，利用顆粒間的微孔來(lái)?yè)踝∮鸵褐械碾s質(zhì)通過(guò)，其濾芯能承受高壓差。114.1.3過(guò)濾器的安裝部位FilterLocation

(1)泵入口——吸油粗濾器SuctionFilter粗濾油器用來(lái)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(guò)濾能力應(yīng)為泵流量的兩倍以上，壓力損失不得超過(guò)：0.01~0.035MPa。

(2)泵出口油路上——高壓濾油器HighPressureFilter主要用來(lái)濾除進(jìn)入液壓系統(tǒng)的污染雜質(zhì)，一般采用過(guò)濾精度10~15m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(guò)載和濾芯損壞。12大型液壓系統(tǒng)可專(zhuān)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)。一般濾油器只能單向使用，即進(jìn)、出口不可互換。

(3)系統(tǒng)回油路上——低壓濾油器LowPressureFilter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——旁路過(guò)濾系統(tǒng)BypassLineFilter4.1.3過(guò)濾器的安裝部位FilterLocation134.2蓄能器

Accumulator144.2蓄能器Accumulators4.2.1蓄能器的作用FunctionofAccumulators(1)作輔助動(dòng)力源在間歇工作或周期性動(dòng)作中，蓄能器可以把泵輸出的多余壓力油儲(chǔ)存起來(lái)。當(dāng)系統(tǒng)需要時(shí)，由蓄能器釋放出來(lái)。這樣可以減少液壓泵的額定流量，從而減小電機(jī)功率消耗。15(2)系統(tǒng)保壓或作緊急動(dòng)力源對(duì)于執(zhí)行元件長(zhǎng)時(shí)間不動(dòng)作，而要保持恒定壓力的系統(tǒng)，可用蓄能器來(lái)補(bǔ)償泄漏，從而使壓力恒定。對(duì)某些系統(tǒng)要求當(dāng)泵發(fā)生故障或停電時(shí)，執(zhí)行元件應(yīng)繼續(xù)完成必要的動(dòng)作時(shí)，需要有適當(dāng)容量的蓄能器作緊急動(dòng)力源。(3)吸收系統(tǒng)脈動(dòng)，緩和液壓沖擊4.2.1蓄能器的作用

蓄能器能吸收系統(tǒng)壓力突變時(shí)的沖擊，也能吸收液壓泵工作時(shí)的流量脈動(dòng)所引起的壓力脈動(dòng)。164.2.2蓄能器的結(jié)構(gòu)形式

ConstructionofAccumulator

圖4.6蓄能器的結(jié)構(gòu)形式重力式WeightLoaded彈簧式SpringLoaded

活塞式PistonType

皮囊式BladderType膜片式DiaphragmType17圖4.7活塞式蓄能器活塞式蓄能器

PistonAccumulator活塞式蓄能器中的氣體和油液由活塞隔開(kāi)。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(lái)回滑動(dòng)。這種蓄能器活塞有一定的慣性，O形密封圈存在較大的摩擦力，所以反應(yīng)不夠靈敏。18圖4.8皮囊式蓄能器

殼體Shell

皮囊Bladder

充氣閥GasValve提升閥PoppetValve

(2)皮囊式蓄能器

BladderAccumulator皮囊式蓄能器中氣體和油液用皮囊隔開(kāi)。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。19圖4.8氣囊式蓄能器l——充氣閥2——?dú)饽?/p>

3——?dú)んw4——提升閥

5——放氣螺塞6——油口20(3)薄膜式蓄能器DiaphragmAccumulator(4)彈簧式蓄能器SpringLoadedAccumulator(5)重力式蓄能器WeightLoadedAccumulator重力式蓄能器主要用冶金等大型液壓系統(tǒng)的恒壓供油，其缺點(diǎn)是反應(yīng)慢，結(jié)構(gòu)龐大，現(xiàn)在已很少使用。214.2.3蓄能器的容量計(jì)算

CalculationoftheVolumeofAccumulatorsV--可供液容積又稱(chēng)工作容積p1,V1

p0,V0

p2,V2

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(shuō)明。22

作輔助動(dòng)力源時(shí)的容量計(jì)算CalculatingtheVolumeofAccumulatorUsedasAuxiliaryPowerSource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(4.1)—皮囊的充氣壓力(prechargepressure)—皮囊充氣體積，此時(shí)皮囊充滿(mǎn)殼體內(nèi)腔，故亦即蓄能器容量—系統(tǒng)最高工作壓力，即泵對(duì)蓄能器充油結(jié)束時(shí)的壓力—皮囊被壓縮后相應(yīng)于時(shí)的氣體體積—系統(tǒng)最低工作壓力，即蓄能器向系統(tǒng)供油結(jié)束時(shí)的壓力—?dú)怏w膨脹后相應(yīng)于時(shí)的氣體體積式中：23體積差為供給系統(tǒng)油液的有效體積，將它代入式(4.1)，使可求得蓄能器容量，即由上式得(4.2)

作輔助動(dòng)力源時(shí)的容量計(jì)算(4.1)24(4.3)用于保壓時(shí)，氣體壓縮過(guò)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(guò)程，這時(shí)取n=1；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(guò)程，取n=1.4。充氣壓力p0在理論上可與p2相等，但是為保證p2在時(shí)蓄能器仍有能力補(bǔ)償系統(tǒng)泄漏，則應(yīng)使

p0<p2，取p0=(0.8~0.85)p2

作輔助動(dòng)力源時(shí)的容量計(jì)算25

用來(lái)吸收沖擊用時(shí)的容量計(jì)算CalculatingtheVolumeofAccumulatorUsedasShockAbsorber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(4.4)式中：—允許的最大沖擊(MPa)—閥口關(guān)閉前管內(nèi)壓力(MPa)—用于沖擊的蓄能器的最小容量(L)L—發(fā)生沖擊的管長(zhǎng)，即壓力油源到閥口的管道長(zhǎng)度(m)t—閥口關(guān)閉的時(shí)間(s)，突然關(guān)閉時(shí)取t=026①儲(chǔ)存油液②散掉系統(tǒng)累積的熱量③促進(jìn)油液中空氣的分離④沉淀油液中的污垢按油面是否與大氣相通，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系統(tǒng)；閉式油箱則用于水下和高空無(wú)穩(wěn)定氣壓的場(chǎng)合，這里僅介紹開(kāi)式油箱。4.3.1油箱的基本功能BasicFunctionofReservoirs4.3油箱Reservoirs274.3.2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(4.5)式中：—油箱的有效容量(EffectiveVolume)—液壓泵的流量—經(jīng)驗(yàn)系數(shù)(EmpiricalCoefficient)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。低壓系統(tǒng)：m=2~4中壓系統(tǒng)：m=5~7中高壓或高壓系統(tǒng)：m=6~1228

(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(kāi)，迫使油液循環(huán)流動(dòng)，利于散熱和沉淀。下面根據(jù)教材中圖4.9所示的油箱結(jié)構(gòu)示意圖分述設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下:29

(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。30

(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(kāi)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。

(5)油箱正常工作溫度應(yīng)在15-65C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)。314.4管件和管接頭

PipesandConnectors在液壓系統(tǒng)中所有的元件，包括輔件在內(nèi)，全靠管件和管接頭連接而成、管道和管接頭的重量約占液壓系統(tǒng)總重量的1/3。它們的分布遍及整個(gè)系統(tǒng)。324.4.1管道Pipes種類(lèi)：鋼管、紫銅管、橡膠管管道的內(nèi)徑d和壁厚

(需圓整為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值)(4.6)(4.7)—允許流速；式中

—管道材料的抗拉強(qiáng)度，可由材料手冊(cè)查出。

n—安全系數(shù)；33安裝要求管道應(yīng)盡量短，最好橫平豎直，拐彎少。為避免管道皺折，減少壓力損失，管道裝配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。管道盡量避免交叉，平行管距要大于100mm，以防接觸振動(dòng)，并便于安裝管接頭。344.4.2管接頭FittingsandConnectors(1)硬管接頭RigidConnectors按管接頭和管道的連接方式分，有擴(kuò)口式管接頭FlaredFitting卡套式管接頭Eremeto-typeFitting

焊接式管接頭WeldedFitting35

當(dāng)旋緊螺帽3時(shí)，通過(guò)套管2使被連接管1端部的擴(kuò)口壓緊在接頭體4的錐面上。被擴(kuò)口的管子只能是薄壁且塑性良好的管子如銅管。此種接頭的工作壓力不高于8MPa。圖4.10(a)擴(kuò)口式管接頭

1—管子；2—套管；3—螺帽；4—接頭本體擴(kuò)口式管接頭FlaredFitting

(1)硬管接頭36圖4.10(b)卡套式管接頭1一被連接管；2一螺帽；3一卡套；4一接頭本體擰緊接頭螺母2后，卡套3發(fā)生彈性變形便將管子1夾緊。它對(duì)軸向尺寸要求不嚴(yán)，裝拆方便，但對(duì)連接用管道的尺寸精度要求較高?？ㄌ资焦芙宇^Eremeto-typeFitting

(1)硬管接頭37鋼管和基體通過(guò)焊接管接頭連接。把接管2焊在被連接的鋼管端部。接頭體1用螺紋擰入某元件的基體。用組合密封墊防止從元件中外漏。將O型密封圈放在接頭體1的端面處，將螺帽3擰在接頭體1上即完成連接。焊接式管接頭WeldedFitting圖4.10(c)焊接式管接頭1接頭體；2接管；3螺帽；4密封圈；5組合密封圈

(1)硬管接頭38圖中的接管端部做成球面、螺帽擰緊在接頭體上后，球面和接頭體的內(nèi)錐面壓緊而防止漏油。接頭體的錐螺紋將擰入某元件的基體。焊接式管接頭制作簡(jiǎn)單、工作可靠，對(duì)被連接的管件尺寸精度要求不高，工作壓力可達(dá)32MPa或更高。缺點(diǎn)是對(duì)焊接質(zhì)量要求較高。它是目前應(yīng)用最多的一種管接頭。焊接式管接頭WeldedFitting

(1)硬管接頭RigidConnectors39扣壓式膠管接頭Flexible-hoseConnectors圖4.11

(2)軟管接頭FlexibleHose404.5熱交換器

HeatExchanger414.5熱交換器HeatExchanger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(wú)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30～50C的范圍之內(nèi)，最高不超過(guò)65C，最低不低于15C。424.5.1冷卻器Coolers圖4.11對(duì)流式多管頭冷卻器冷卻器圖形符號(hào)43冷卻器的安裝位置不論哪一類(lèi)的冷卻器,都應(yīng)安裝在壓力很低或壓力為零的管路上,這樣可防止冷卻器承受高壓且冷卻效果也較好。444.5.2加熱器Heater

圖4.12加熱器的安裝液壓系統(tǒng)的加熱一般采用電加熱器，它用法蘭盤(pán)水平安裝在油箱側(cè)壁上，發(fā)熱部分全部浸在油液內(nèi)。圖形符號(hào)45

油溫自動(dòng)控制回路此種回