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重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院主讲:刘振军博士副教授流体传动与控制2010年3月重庆大学机械工程学院2第6章辅助元件辅助装置功用创造必要条件,保证液压系统可靠、稳定、持久地工作。辅助装置分类蓄能器滤油器油箱管件密封热交换器对系统的性能、效率、温升、噪声和寿命的影响不亚于液压元件本身。通过学习,要求掌握液压辅件的结构原理,熟知其使用方法及适用场合。重庆大学机械工程学院36.1油箱功用储存油液、散发热量、沉淀杂质、逸出空气结构与分类结构开式整体式分离式闭式利用主机的内腔作为油箱,结构紧凑,各处漏油易于回收,但增加了设计和制造的复杂性,维修不便,散热条件不好,且会使主机产生热变形。单独设置,与主机分开,减少了油箱发热和液压源振对主机工作精度的影响,因此得到了普遍的采用,特别在精密机械上。重庆大学机械工程学院41—吸油管2—滤油网3—盖4—回油管5—上盖6—油位计7,9—隔板8—放油阀6.1油箱重庆大学机械工程学院56.1油箱重庆大学机械工程学院6油箱的设计油箱容积计算经验估算法公式:V=kqn低压2~4mink中压5~7min高压6~12min6.1油箱经验估算法热平衡计算法重庆大学机械工程学院7热平衡计算法功率损失:△P=P(1-η)散热量:QR=kA△t油箱散热面积:A=QR/k△t=△P/k△t=P(1-η)/k△t当油箱长、宽、高之比为1:1:1或1:2:3时,A=0、065√V2对功率较大且连续工作的液压系统,必要时还要进行热平衡计算,以此确定油箱容量。6.1油箱重庆大学机械工程学院8油箱结构设计1基本结构--应有足够的刚度和强度2吸、回和泄油管的设置——吸、回油管尽可能远3吸油口装粗过滤器3防污密封4设置放油阀与液位计5清洗窗的设置6油温控制6.1油箱重庆大学机械工程学院91)泵的吸油管与系统回油管之间的距离应尽可能远些,管口都应插于最低液面以下,但离油箱底要大于管径的2-3倍,以免吸空和飞溅起泡。吸油管端部所安装的滤油器,离箱壁要有3倍管径的距离,以便四面进油。回油管口应截成45斜角,以增大回流截面,并使斜面对着箱壁,以利散热和沉淀杂质。2)在油箱中设置隔板,以便将吸、回油隔开,迫使油液循环流动,利于散热和沉淀。6.1油箱重庆大学机械工程学院103)设置空气滤清器与液位计。空气滤清器的作用是使油相箱与大气相通,保证泵的自吸能力,滤除空气中的灰尘杂物,有时兼作加油口。它一般布置在顶盖上靠近油箱边缘处。4)设置放油口与清洗窗口。将油箱底面做成斜面,在最低处设放油口,平时用螺塞或放油阀堵住,换油时将其打开放走油污。为了便于换油时清洗油箱,大容量的油箱一般均在侧壁设清洗窗口。5)最高油面只允许达到油箱高度的80%,油箱底脚高度应在150mm以上,以便散热、搬移和放油,油箱四周要有吊耳,以便起吊装运。6.1油箱重庆大学机械工程学院116.2管件管件包括管道、管接头和法兰等。作用:保证油路的连通,并便于拆卸、安装;根据工作压力、安装位置确定管件的连接结构;与泵、阀等连接的管件应由其接口尺寸决定管径。种类:钢管、紫铜管、橡胶管管道的内径d和壁厚可采用下列两式计算,并需圆整为标准数值,即][2vqd][2bpdn重庆大学机械工程学院12][v—允许流速,推荐值为:吸油管为0.5~1.5m/s,回油管为1.5~2m/s,压力油管为2.5~5m/s,控制油管取2~3m/s,橡胶软管应小于4m/s。n—安全系数,对于钢管,p7MPa时,n=8;7MPap17.5MPa时,n=6;p17.5MPa时,n=4。][b—管道材料的抗拉强度,可由材料手册查出。6.2管件管径过大—液压装置的结构庞大;过小—管内液体流速加大,系统压力损失增加或产生振动和噪声,影响正常工作。重庆大学机械工程学院13管道应尽量短,最好横平竖直,拐弯少,为避免管道皱折,减少压力损失,管道装配的弯曲半径要足够大,管道悬伸较长时要适当设置管夹。管道尽量避免交叉,平行管距要大于100mm,以防接触振动,并便于安装管接头。软管直线安装时要有30%左右的余量,以适应油温变化、受拉和振动的需要。弯曲半径要大于9倍软管外径,弯曲处到管接头的距离至少等于6倍外径。6.2管件管件设计安装要求重庆大学机械工程学院14管接头管接头是管道和管道,管道和其它元件,如泵、阀、集成块等的可拆卸连接件。管接头与其它元件之间可采用普通细牙螺纹连接或锥螺纹连接6.2管件固定铰接接头重庆大学机械工程学院15按连接方式分6.2管件扩口式管接头卡套式管接头焊接式管接头按通路数量和流向分直通弯管三通四通应满足拆装方便,连接牢固,密封可靠,外尺寸小,通油能大,压力损失小以及工艺性好等要求。胶管管接头快速接头重庆大学机械工程学院166.2管件重庆大学机械工程学院176.3蓄能器蓄能器的作用作辅助动力源某些系统的执行元件是间歇动作,总的工作时间很短,有些系统的执行元件虽然不是间歇动作,但在一个工作循环内(或一次行程内)速度差别很大。在这种系统中设置蓄能器后,即可采用一个功率较小的泵,以减小主传动的功率,使整个液压系统的尺寸小、重量轻、价格便宜。功用:储存能量,必要时释放。主要作用表现在以下几个方面:重庆大学机械工程学院18作紧急动力源吸收脉动、降低噪声泵的脉动流量会引起压力脉动,使执行元件的运动速度不均匀,产生振动、噪声等。在泵的出口处并联一个反应灵敏而惯性小的蓄能器,即可吸收流量和压力的脉动,降低噪声。对于执行元件长时间不动作,而要保持恒定压力的系统,可用蓄能器来补偿泄漏,使压力恒定。对某些系统要求当泵发生故障或停电时,执行元件应继续完成必要的动作时,需要有适当容量的蓄能器作紧急动力源。6.3蓄能器重庆大学机械工程学院19吸收液压冲击由于换向阀突然换向,液压泵突然停车,执行元件的运动突然停止,甚至人为的需要执行元件紧急制动等原因,都会使管路内的液体流动发生急剧变化,而产生冲击压力。虽然系统中设有安全阀,但仍然难免产生压力的短时剧增和冲击。冲击引起系统中的仪表、元件和密封装置发生故障甚至损坏或者管道破裂,还会使系统产生明显的振动。若在控制阀或液压缸冲击源之前装设蓄能器,即可吸收和缓和这种冲击。补充泄漏和保持恒压对于执行元件长时间不动作,而要保持恒定压力的系统,可用蓄能器来补偿泄漏,从而使压力恒定。6.3蓄能器重庆大学机械工程学院20蓄能器的类型及特点按结构形式弹簧式重锤式充气式活塞式隔离式气囊式隔膜式非隔离式6.3蓄能器重庆大学机械工程学院21重锤式蓄能器重物势能油压储油重物势能油压释放能量性能特点结构简单,容量大,工作过程中,无论油液进出多少和快慢,均可获得恒定的液体压力,但结构尺寸大而笨重,运动惯性大,反应不灵敏,易漏油,有摩擦损失。工作原理利用重物垂直位置变化来储存、释放液压能。压力取决于重物的重量和柱塞面积的大小。6.3蓄能器重庆大学机械工程学院22弹簧式蓄能器利用弹簧压缩来储存能量。压力取决于弹簧的刚度和压缩量。特点:结构简单、容量小。易内泄并有压力损失,不适于高压和高频动作的场合。一般用于小流量、低压(p1.2MPa)、循环频率低的场合。6.3蓄能器重物势能油压储油重物势能油压释放能量重庆大学机械工程学院23充气式蓄能器按气体与液体是否接触分为非隔离式蓄能器,由于压缩空气直接与液压油接触,气体容易混入油液,影响工作的稳定性。这种蓄能器适用于大流量的低压回路中。常用的隔离式蓄能器有活塞式和气囊式两种。非隔离式(直接接触式)隔离式6.3蓄能器重庆大学机械工程学院24气囊式蓄能器,利用气体压缩和膨胀储存、释放液压能。气囊3将液体和气体隔开,提升阀4允许液体进出蓄能器,而防止气囊从油口挤出。充气阀1只在为气囊充气时打开,蓄能器工作时该阀关闭。特点:体积小,重量轻,反应灵敏,可吸收液力冲击和脉动。工作原理:气压油压储油气压油压释放能量6.3蓄能器重庆大学机械工程学院256.3蓄能器重庆大学机械工程学院26活塞式蓄能器活塞式蓄能器结构工作原理气压油压储油气压油压释放能量性能特点结构简单,工作可靠,安装容易,维修方便,寿命长,但因有摩擦,反应不灵敏,容量较小。一般用于蓄能。6.3蓄能器重庆大学机械工程学院27蓄能器容量计算容量是选用蓄能器的依据,其计算视用途而异,现以气囊式为例加以说明作蓄能使用时蓄能器容量的计算∵蓄能器存储和释放的压力油容量和气囊中气体体积的变化量相等,而气体状态变化应符合气体定律∴p0V0n=p1V1n=p2V2n△V=V2-V1V0=△V(p2/p0)1/n/[1-(p2/p0)1/n]一般取p0=(0.8∽0.85)p26.3蓄能器重庆大学机械工程学院28吸收冲击时蓄能器的容量计算V0=0、004qp2(0.0164L-t)/(p2-p1)吸收压力脉动时蓄能器的容量计算V0=Vi/0.6k6.3蓄能器重庆大学机械工程学院29蓄能器的使用和安装1充气式蓄能器中应使用惰性气体(一般为氮气)。2蓄能器一般应垂直安装,油口向下。3必须用支架或支板将蓄能器固定,且便于检查、维修的位置,并远离热源。4用作降低噪声、吸收脉动和冲击的蓄能器应尽可能靠近振源。5蓄能器与管路之间应安装截止阀,供充气或检修时用,与液压泵之间应安装单向阀,防止油液倒流保护泵与系统。6搬运和拆装时应排出压缩气体—注意安全。6.3蓄能器重庆大学机械工程学院306.3蓄能器重庆大学机械工程学院316.3蓄能器重庆大学机械工程学院32功用:滤除油中杂质,保持油液清洁对过滤器的要求1)满足液压系统过滤精度要求2)通流能力要大3)强度要高4)易于清洗和更换,便于拆装与维护6.4过滤器(滤油器)油液中的各种污染物外部污染物:切屑、锈垢、橡胶颗粒、漆片、棉丝内部污染物:零件磨损的脱落物、油液因理化作用的生成物重庆大学机械工程学院33过滤器的类型及特点过滤精度指滤芯能够滤除的最小杂质颗粒的大小,以直径d作为公称尺寸表示。按精度可分为粗过滤器(d<100)、普通过滤器(d<10)、精过滤器(d<5)、特精过滤器(d<1)。各种液压系统的过滤精度要求系统类别润滑传动系统伺服工作压力(MPa)0~2.51414~323221精度d(m)10025~50251056.4过滤器(滤油器)重庆大学机械工程学院346.4过滤器(滤油器)重庆大学机械工程学院35过滤器的类型及特点6.4过滤器(滤油器)滤油器的种类很多,主要类型有:机械式滤油器网式滤油器;线隙式滤油器;片式滤油器;纸芯式滤油器;烧结式滤油器;磁性滤器机械式滤油器主要靠过滤介质阻挡杂质;磁性滤油器则靠过滤介质的磁性吸出油液中的铁末。重庆大学机械工程学院36网式过滤器特征:用金属网包在支架上而成。一般装在系统中泵入口处做粗滤,过滤精度为80~180μm。性能特点:结构简单,清洗方便,通流能力大,压降小,但过滤精度低。6.4过滤器(滤油器)网式滤油器-上盖-钢丝网-骨架-下盖重庆大学机械工程学院37线隙式过滤器特征特形金属线缠绕在筒形芯架上,制成滤芯,利用线间间隙过滤杂质。过滤精度为30~100μm性能特点结构简单,过滤精度较高,通流能力大,但不易清洗,一般用于低压回路或辅助回路磁性过滤器工作原理利用磁铁吸附油液中的铁质微粒6.4过滤器(滤油器)线隙式滤油器-发讯装置-端盖-壳体-骨架-铜丝重庆大学机械工程学院38金属烧结式过滤器特征由颗粒状锡青铜粉末压制后烧结而成,利用颗粒之间的微小间隙过滤。性能特点强度高,抗冲击性能好,抗腐蚀性好,耐高温,过滤精度高,制造简单,但易堵塞,难清洗,颗粒会脱落,一般用于精密过滤。6.4过滤器(滤油器)烧结式滤油器1-端盖2-壳体3-滤芯重庆大学机械工程学院39纸芯式滤油器的纸芯-滤纸-骨架A-A纸质过滤器特征用微孔过滤纸折迭成星状绕在骨架上形成,利用滤纸的微孔过滤。性能特点结构紧凑,重量轻,过滤精度高,但通流能小,强度低,易堵塞,无法清洗,需经常更换滤芯,特别适用于精滤。6.4过滤器(滤油器)重庆大学机械工程学院40磁性过滤器工作原理利用磁铁吸附油液中的铁质微粒滤芯由永久磁铁制成,能吸住油液中的铁屑
本文标题:第六章辅助装置(流体传动).
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