液壓-第04章液壓輔助元件課件

1本章提要

液壓輔助元件有濾油器、蓄能器、管件、密封件、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(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。本章主要內(nèi)容為：23

一般對(duì)過(guò)濾器的基本要求是：（1）能滿足液壓系統(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5

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(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)濾器的類型及特點(diǎn)6（1）網(wǎng)式濾油器

濾芯以銅網(wǎng)為過(guò)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(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

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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。圖4.3紙質(zhì)濾油器

（3）紙質(zhì)濾油器9圖4.4燒結(jié)式濾油器（4）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(lái)?yè)踝∮鸵褐械碾s質(zhì)通過(guò)，其濾芯能承受高壓。104.1.3過(guò)濾器的安裝（1）泵入口的吸油粗濾器粗濾油器用來(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）泵出口油路上的高壓濾油器主要用來(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。114.2蓄能器4.2.1蓄能器的作用（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。13

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)。（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144.2.2蓄能器的結(jié)構(gòu)形式圖4.6蓄能器的結(jié)構(gòu)形式15

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。

圖4.8皮囊式蓄能器

殼體

皮囊

充氣閥

提升閥（2）皮囊式蓄能器17圖4.8氣囊式蓄能器l——充氣閥2——?dú)饽遥?/p>

3——?dú)んw；4——菌形閥；

5——放氣螺塞；6——油口18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。（3）薄膜式蓄能器（4）彈簧式蓄能器（5）重力式蓄能器4.2.3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(shuō)明。19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）21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=（0.8~0.85）（4.3）

當(dāng)蓄能器用于保壓時(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；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(guò)程，取n=1.4。224.2.3.2用來(lái)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（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()T—閥口關(guān)閉的時(shí)間()，實(shí)然關(guān)閉時(shí)取t=023圖4.9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254.3.2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—液壓泵的流量—經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，低壓系統(tǒng)：=2~4，中壓系統(tǒng)：=5~7，中高壓或高壓系統(tǒng)：=6~12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。26下面根據(jù)圖4.8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。回油管口應(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。27（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。294.4管件

管件包括管道、管接頭和法蘭等。4.4.1管道種類：鋼管、紫銅管、橡膠管管道的內(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（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)30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。4.4.2管接頭（1）硬管接頭按管接頭和管道的連接方式分，有擴(kuò)口式管接頭，卡套式管接頭和焊接式管接頭三種。31

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；2一套管；3一螺帽；4一接頭本體擴(kuò)口式管接頭32

圖4.10（b)卡套式管接頭1一被連接管；2一螺帽；3一卡套；4一接頭本體卡套式管接頭：

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。33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

圖4.10（c)焊接式管接頭1一接頭體；2一接管；3←螺帽；4一密封圃；5一組合密封圈34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。35扣壓式膠管接頭圖4.11（2）軟管接頭364.5熱交換器如果液壓系統(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。374.5.1冷卻器圖4.11對(duì)流式多管頭冷卻器

38冷卻器的安裝位置

不論哪一類的冷卻器,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。394.5.2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4.12加熱器的安裝40小結(jié)

濾油器是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)最重要的保護(hù)元件，通過(guò)過(guò)濾油液中的雜質(zhì)來(lái)確保液壓元件及系統(tǒng)不受污染物的侵襲。從使用場(chǎng)合上可分為高壓濾油器和低壓濾油器；從過(guò)濾精度可分為粗濾器和精濾器，過(guò)濾器材料也多種多樣。本章介紹了紙質(zhì)、網(wǎng)式、線隙式及燒結(jié)式濾油器的結(jié)構(gòu)。41小結(jié)

蓄能器在大型及高精度液壓系統(tǒng)占有重要的地位，通常用于吸收脈動(dòng)、沖擊及作為液壓系統(tǒng)的輔助油源，在結(jié)構(gòu)上有：皮囊式、膜片式、重力式、彈簧式及活塞式。蓄能器在工作時(shí)基本上是處于動(dòng)態(tài)工況，往往關(guān)心的也是其動(dòng)態(tài)特性。

熱交換器包括加熱器和冷卻器，它們的功能是使液壓傳動(dòng)介質(zhì)處在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)，提高傳動(dòng)