液压与气压传动第二版姜继海第6章-液压辅助元件-lf

液压与气压传动第6章液压辅助元件2020年5月28日星期四2020年5月28日星期四液压辅件是系统的一个重要组成部分，它包括蓄能器、过滤器、油箱、热交换器、管件、密封装置、压力表装置等。液压辅件的合理设计和选用在很大程度上影响液压系统的效率、噪声、温升、工作可靠性等技术性能。2020年5月28日星期四6.1蓄能器6.3油箱6.4热交换器6.5压力表及压力辅件6.2过滤器6.6管件本章学习内容6.7密封装置2020年5月28日星期四6.1.1蓄能器的作用蓄能器的作用：存储和释放压力油。6.1蓄能器2020年5月28日星期四(a)(b)(c)(d)(e)图6.1蓄能器的结构形式6.1.2蓄能器的结构类型和工作原理蓄能器的结构形式主要有：重力式、弹簧式、充气式。2020年5月28日星期四一、重力式蓄能器重力式蓄能器利用重物的位置变化来储存和释放能量。重物作用于油液，油液压力决定于活塞面积和重物质量。主要用冶金等大型液压系统的恒压供油，其缺点是反应慢，结构庞大，现在已很少使用。2020年5月28日星期四二、弹簧式蓄能器结构简单，反应尚还灵敏，但容量小，易内泄并有压力损失，不适于高压和高频动作的场合。一般可用于小容量、低压系统，用作蓄能和缓冲。2020年5月28日星期四三、充气式蓄能器充气式蓄能器利用压缩气体储存能量。主要有气瓶式、活塞式和气囊式。（1）气瓶式蓄能器这是一种直接式接触式蓄能器。其结构如图。它是一个下半部盛油液，上半部充压缩气体的气瓶。这种蓄能器容量大，体积小，惯性小，反应灵敏。但是气体容易混入油液中，使油液的可压缩性增加，并且耗气量大，必须经常补气。2020年5月28日星期四活塞式蓄能器中的气体和油液由活塞隔开。活塞1的上部为压缩空气，活塞1随下部压力油的储存和释放而在缸筒2内来回滑动。这种蓄能器活塞有一定的惯性，和O形密封圈存在较大的摩擦力，所以反应不够灵敏。图6.4活塞式蓄能器（2）活塞式蓄能器2020年5月28日星期四皮囊式蓄能器中气体和油液用皮囊隔开。皮囊用耐油橡胶制成，内充入惰性气体，壳体下端的提升阀能防止皮囊膨胀挤出油口。图6.4皮囊式蓄能器123壳体皮囊充气阀提升阀（3）皮囊式蓄能器2020年5月28日星期四蓄能器的图形符号2020年5月28日星期四蓄能器是液压系统中一种储存油液压力能的装置，其主要功用如下：一、作辅助动力源在液压系统工作循环中不同阶段需要的流量变化很大时，常采用蓄能器和一个流量较小的泵组成油源。当系统需要很小流量时，蓄能器将液压泵多余的流量储存起来；当系统短时期需要较大流量时，蓄能器将储存的液压油释放出来与泵一起向系统供油。6.1.3蓄能器的应用2020年5月28日星期四二、应急动力源驱动泵的原动机发生故障，蓄能器可作应急能源紧急使用；如现场要求防火防爆，也可用蓄能器作为独立油源。2020年5月28日星期四三、保压和补充泄漏有的液压系统需要较长时间保压而液压泵卸载，此时可利用蓄能器释放所储存的液压油，补偿系统的泄漏，保持系统的压力。2020年5月28日星期四四、吸收压力冲击和消除压力脉动由于液压阀的突然关闭或换向，系统可能产生压力冲击，此时可在压力冲击处安装蓄能器起吸收作用，使压力冲击峰值降低。如在泵的出口处安装蓄能器，还可以吸收泵的压力脉动，提高系统工作的平稳性。2020年5月28日星期四一、作辅助动力源时的容量计算当蓄能器作动力源时，蓄能器储存和释放的压力油容量和皮囊中气体体积的变化量相等，而气体状态的变化遵守玻义耳定律，即nnnVpVpVp221100（6.1）0p—皮囊的充气压力0V—皮囊充气体积，此时皮囊充满壳体内腔，故亦即蓄能器容量1p—系统最高工作压力，即泵对蓄能器充油结束时的压力1V—皮囊被压缩后相应于时的气体体积2p—系统最低工作压力，即蓄能器向系统供油结束时的压力2V—气体膨胀后相应于时的气体体积式中：6.1.4蓄能器的计算2020年5月28日星期四12VVV0V体积差为供给系统油液的有效体积，将它代入式（6.1），使可求得蓄能器容量，由上式得nnppppVV/112/10201（6.2）当蓄能器用于保压时，气体压缩过程缓慢，与外界热交换得以充分进行，可认为是等温变化过程，这时取n=1；当蓄能器作辅助或应急动力源时，释放液体的时间短，热交换不充分，这时可视为绝热过程，取n=1.4。2020年5月28日星期四二、用来吸收冲击用时的容量计算当蓄能器用于吸收冲击时，一般按经验公式计算缓冲最大冲击力时所需要的蓄能器最小容量，即2110)0164.0(004.0pptLqpV（6.4）式中：1p—允许的最大冲击（MPa）2p—阀口关闭前管内压力（MPa）0V—用于冲击的蓄能器的最小容量(L)mL—发生冲击的管长，即压力油源到阀口的管道长度()sT—阀口关闭的时间()，实然关闭时取t=02020年5月28日星期四液压油中往往含有杂质，会造成液压元件相对运动表面的磨损、滑阀卡滞、节流孔口堵塞。在系统中安装一定精度的滤油器，是保证液压系统正常工作的必要手段。6.2过滤器2020年5月28日星期四一般对过滤器的基本要求是：（1）能满足液压系统对过滤精度要求，即能阻挡一定尺寸的杂质进入系统。系统类别润滑传动系统伺服工作压力(MPa)0~2.51414~323221精度d(m)10025~5025105表4.1各种液压系统的过滤精度要求（2）滤芯应有足够强度，不会因压力而损坏。（3）通流能力大，压力损失小。（4）易于清洗或更换滤芯。6.2.1液压系统对过滤器的要求2020年5月28日星期四按滤油器安放的位置不同，可以分为：吸滤器；压滤器；回油过滤器。6.2.2过滤器的类型及特点按滤芯的材料和结构形式，可分为：网式滤油器；线隙式滤油器；纸质滤芯式滤油器；烧结式滤油器；磁性滤油器。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）。（过滤器的过滤精度是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。）2020年5月28日星期四一、网式滤油器滤芯以铜网为过滤材料，在周围开有很多孔的塑料或金属筒形骨架上，包着一层或两层铜丝网，其过滤精度取决于铜网层数和网孔的大小。这种滤油器一般用于液压泵的吸油口。图6.11网式滤油器2020年5月28日星期四图6.12线隙式滤油器二、线隙式滤油器如图所示，用钢线或铝线密绕在筒形骨架的外部来组成滤芯，依靠铜丝间的微小间隙滤除混入液体中的杂质。其结构简单、过滤精度比网式滤油器高，但不易清洗。多为回油过滤器。2020年5月28日星期四图6.13烧结式滤油器三、烧结式滤油器滤芯用金属粉末烧结而成，利用颗粒间的微孔来挡住油液中的杂质通过，其滤芯能承受高压。2020年5月28日星期四滤芯为微孔滤纸制成的纸芯，将纸芯围绕在带孔的镀锡铁做成的骨架上，以增大强度。为增加过滤面积，纸芯一般做成折叠形。其过滤精度较高，一般用于油液的精过滤，但堵塞后无法清洗。四、纸质滤油器2341图6.14纸质滤油器1-发讯装置，2-滤芯，3-滤纸，4-骨架2020年5月28日星期四五、磁性过滤器工作原理:利用磁铁吸附油液中的铁质微粒。六、复式过滤器工作原理：用磁环与其它几种过滤器组合而成。重点：过滤器图形符号2020年5月28日星期四选用滤油器时应考虑以下问题：（1）有足够的过滤能力（2）能承受一定的工作压力（3）有足够的过滤精度过滤精度—表示过滤器对各种不同尺寸污染颗粒的滤除能力。滤芯所能滤除最小颗粒度的大小。（4）过滤器滤芯应易于清洗和更换（5）在一定的温度下，过滤器应有足够的耐久性6.2.3过滤器的选用和安装2020年5月28日星期四2020年5月28日星期四一、泵入口的吸油粗滤器粗滤油器用来保护泵，使其不致吸入较大的机械杂质。为了不影响泵的吸油性能，防止发生气穴现象，滤油器的过滤能力应为泵流量的两倍以上，压力损失不得超过0.01~0.035MPa。二、泵出口油路上的高压滤油器主要用来滤除进入液压系统的污染杂质，一般采用过滤精度10~15m的滤油器。它应能承受油路上的工作压力和冲击压力，其压力降应小于0.35MPa，并应有安全阀或堵塞状态发讯装置，以防泵过载和滤芯损坏。2020年5月28日星期四大型液压系统可专设一液压泵和滤油器构成的滤油子系统，滤除油液中的杂质，以保护主系统。一般滤油器只能单向使用，即进、出口不可互换。三、系统回油路上的低压滤油器因回油路压力很低，可采用滤芯强度不高的精滤油器，并允许滤油器有较大的压力降。四、安装在系统以外的旁路过滤系统安装滤油器时应注意2020年5月28日星期四功能：①储存油液②散掉系统累计的热量③促进油液中空气的分离④沉淀油液中的污垢分类：1.开式油箱：油液的液面与大气相通①整体式（利用主机底座等作为油箱）②分离式（与三机分离并与泵组成一个独立的供油单元（泵站））。2.闭式油箱：油液的液面与大气隔绝6.3油箱一、油箱的基本功能和分类2020年5月28日星期四图6.18开式油箱1—回油管;2—泄油管;3—泵吸油管;4—空气滤清器;5—安装板;6—隔板;7—放油孔;8—粗滤油器;9—清洗窗侧板;10—液位计窗口;11—注油口;12—油箱上盖2020年5月28日星期四二、油箱的设计在初步设计时，油箱的有效容量可按下述经验公式确定pmqV（6.5）式中：V—油箱的有效容量pq—液压泵的流量mmmm—经验系数，低压系统：=2~4，中压系统：=5~7，中高压或高压系统：=6~122020年5月28日星期四设计要点（根据图6.15所示油箱结构示意图分述如下）:（1）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。2020年5月28日星期四（3）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。2020年5月28日星期四（5）油箱正常工作温度应在15-66C之间，必要时应安装温度控制系统，或设置加热器和冷却器。（6）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。（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。2020年5月28日星期四如果液压系统靠自然冷却仍不能使油温控制在上述范围内时，就须安装冷却器；液压系统的工作温度一般希望保持在30~50C的范围之内，最高不超过65C，最低不低于15C。6.4热交换器如环境温度太低，无法使液压泵启动或正常运转时，就须安装加热器。2020年5月28日星期四一般说来，造成油箱散热面积不够，必须采用冷却器来抑制油温的原因有三：1）因机械整体的体积和空间使油箱的大小受到限制。2）因经济上的理由，需要限制油箱的大小等。3）要把液压油的温度控制得更低。油冷却器可分成水冷式风冷式一、冷却器2020年5月28日星期四（1）水冷式冷却器水冷式冷却器分为：1）蛇形管冷却器2）多管式冷却器图6.20对流式多管头冷却器2020年5月28日星期四（2）风冷式冷却器2020年5月28日星期四油冷却器安装的场所油冷却器安装在热发生体附近，且液压油流经油冷却器时，压力不得大于1MPa。有时必须以安全阀来保护，以使它免于高压的冲击而造成损坏。1）热发生源，如溢流阀附近，如下图所示。2020年5月28日星期四2）回油回路。2020年5月28日星期四3）如液压装置很大且运转的压力很高，此时使用独立的冷却系统，如图所示。