2019年液压传动-第6章液压辅助元件.ppt

第六章辅助元件第六章辅助元件辅助元件是液压系统必不可少的组成部分，它根据液压系统的需要，设置必要的元件。它包括有蓄能器、过滤器、油管、油箱、密封件、压力表（压力计开关）、流量计、加热器、冷却器等。除油箱外，其他都是标准件。虽是辅助元件，但是它们对系统的性能、效率、温升、噪声和寿命的影响极大。一、蓄能器（一）蓄能器的作用在液压系统中，蓄能器能够储存液压能并根据需要释放存储能量的装置。（二）蓄能器的功能1.作辅助动力源（课本P118图5-1a）。对于短时间内需要大量压力油的液压系统，采用蓄能器辅助供油可减小液压泵容量，从而减少了电机功率的消耗，降低了液压系统的温升。作辅助动力源-组成-工作原理-2.系统保压在液压系统的保压回路中采用蓄能器。见下图所示是蓄能器用于夹紧油路的情况。当压力达到压力继电器调定压力时，压力继电器发出信号，使二位二通电磁阀换向，液压泵卸荷，由蓄能器把原先储存起来的压力油供应出来，补偿系统泄漏，以维持系统压力；这样做也可以减少电机功率消耗，降低系统温升。图4-14蓄能器用于夹紧系统保压回路中采用蓄能器-组成-工作过程-3.吸收压力冲击及压力脉动对于由液压缸的突然停止或换向，换向阀的突然关闭或换向以及液压泵的突然启、停所引起的液压冲击，可采用蓄能器来加以吸收，避免系统压力过高造成元件损坏，对于一些要求液压源输油压力恒定的液压系统，需要在液压泵出口处安装蓄能器，以吸收液压泵的脉动压力。用来吸收冲击压力的蓄能器尽可能安装在靠近产生冲击的地方。（三）蓄能器的典型结构、职能符号蓄能器的类型有活塞式、弹簧式和充气式等几种。1.活塞式蓄能器结构特点：结构简单、尺寸小、易安装、寿命长。但因活塞在运动中摩擦阻力大，有惯性。在低压下动作不灵敏，动作频率不宜太高。主要用于供蓄能和中高压下吸收脉动用。充气压力一般为液压系统最低工作压力的80~90%。其结构利用活塞把气体和液体分开，利用气体的压缩储存能量。工作过程-在活塞2的上腔1中充有高压气体，下腔3与液压系统管路相通，进入压力油。活塞随着蓄能器中油压的增减在缸筒内移动。123图4-15活塞式蓄能器2.气囊式蓄能器①组成：充气阀、壳体、气囊和提升阀等。②结构特点：气囊由耐油橡胶与充气阀座一起压制而成，靠压紧螺母固定在壳体上端。充气阀在蓄能器工作前充气用。提升阀是防止油液全排出时气囊膨胀出容器之外。优点：漏气损失小、反应灵敏、重量轻、体积小，可吸收急速的压力冲击和脉动。缺点：气囊制造困难。③气囊式蓄能器类型-有折合式、波纹式两种。折合型：容量大，适合于蓄能，充气压力为系统最低工作压力的80~85%。波纹型：容量小，适合吸收压力冲击和脉动，充气压力为系统最低工作压力的60~65%。气囊式蓄能器工作原理图：（见下图）123图4-16气囊式蓄能器（四）蓄能器安装与使用注意事项1.气囊式蓄能器应垂直安装，油口向下。2.用作降低噪声、吸收脉动和液压冲击的蓄能器的安装应尽可能靠近振动源。3.蓄能器与液压泵之间应安装单向阀，以免泵停止工作时，蓄能器储存的压力油倒流使泵反转。4.必须将蓄能器牢固在机架上。5.蓄能器必须安装在便于检查、维修的位置，并远离热源。二、过滤器（一）液压油的污染液压油的污染是指油中存在一定数量的杂质。这些杂质是由化学反应生成的，有外界进入的灰尘，有系统运动造成的机械摩擦，以及前期残留的焊渣等。为了使液压系统正常工作，必须控制油液的污染，净化油液的工作由滤油起来完成。（二）滤油器的作用-过滤油中的杂质。（三）对滤油器的要求1.有足够的过滤精度；2.有足够的过滤能力；3.有足够的机械强度；（四）滤油器的类型及结构按滤芯材质和过滤方式分：网式、线隙式、纸芯式、烧结式、磁性式。1.网式滤油器（下页图）是一种以铜丝网作为过滤材料构成的过滤器，一般装在液压系统的吸油管路入口处，避免吸入较大的杂质，以保护液压泵。这种滤油器的特点是结构简单，通过性能好，但过滤精度低。也可以用较密的铜丝网或多层铜网做成过滤精度较高的过滤器，装在压油管路中使用，如用于调速阀的入口处。2/3网高图4-10网式滤油器2．线隙式滤油器（下页图）线隙式滤油器是用铜线或铝线绕在筒形芯架上，利用线间缝隙过滤油液，主要用于压油管路中。若用于液压泵吸油口，则只允许通过它的额定流量的2/3～1/2，以防泵的吸油口压力损失过大。这种过滤器结构简单，过滤精度较高，但过滤材料强度较低，不易清洗。图4-11线隙式滤油器3．金属烧结式滤油器金属烧结式滤油器的滤芯是用青铜粉压制后烧结而成，具有杯状、管状、碟状和板状等形状，靠其粉未颗粒间的间隙微孔滤油。选择不同粒度的粉未能得到不同的过滤精，目前常用的过滤精度一般为0.01~0.1mm，这种过滤器的强度大，抗腐蚀性好，制造简单，过滤精度高，适于作精过滤，在液压系统使用日趋广泛。金属烧结式滤油器其缺点主要是清洗较困难，如有颗粒脱落会影响过滤精度，最好与其它滤油器配合使用。4．纸芯滤油器这种滤油器的滤芯一般采用机油微孔滤纸制成。纸芯做成折叠形是为了增加过滤面积，纸芯绕在带孔的镀锡铁皮骨架上，以支撑纸芯免被压力油压破。5．磁性滤油器磁性滤油器靠磁性材料把混在油中的铁屑、铸铁粉之类的杂质吸住，过滤效果好。此种滤油器常与其它种类的滤油器配合使用。（五）滤油器的安装选择滤油器的型号、规格，主要是根据使用情况提出的要求，结合经济性一起来考虑。具体的使用要求有-过滤精度、通过流量、允许压力降和工作压力等，所选滤油器性能应满足上述要求。滤油器在液压系统中安装的位置有：（参见下图）1．安装在泵的吸油路上在泵吸油路上安装滤油器可使系统中所有元件都得到保护。但由于一般泵的吸油口不允许有较大阻力，因此只能安装压力损失小的网孔较大的油滤，这样过滤精度低。加上液压泵磨损产生的颗粒仍将进入系统内，所以这种安装方式实际上主要起保护液压泵的作用。a)b)c)e)d)图4-13滤油器的安放位置2.安装在压油管路上这种安装方式可以保护除泵以外的其它元件，由于滤油器在高压下工作，滤芯及壳体应能承受系统工作压力和冲击力，因而滤油器重量加大。为了防止滤油器堵塞而使液压泵过载或引起滤芯破裂，可与滤油器并联一旁通阀或堵塞指示器，以提高安全性。3.安装在系统的回路上由于回油路压力低，这种安装方式可采用强度较低的滤油器，而且允许滤油器有较大的压力损失。但只能经常清除油中杂质以间接保护系统，不能保证杂质不进入系统。4.安装在旁路上主要是装在溢流阀的回油路上，这时不是所有的油量都通过滤油器，这样可降低滤油器的容量，这种安装方式还不会在主油路造成压力损失，滤油器也不承受系统工作压力。但不能保证杂质不进入系统。5.单独过滤系统这是一个液压泵和滤油器单独组成一个独立于液压系统之外的过滤回路，它经常清除系统中的杂质。滤油器应安装在容易检查的地方，以便清洗与更换。为了安全，最好安装滤油器的堵塞报警装置。三、油箱（一）油箱的作用主要是储油、散热和分离液压油中的空气、杂质等。油箱设计得好坏直接影响到液压系统的工作可靠性，尤其是对泵的寿命有决定性的影响，液压泵过早损坏的原因都是发生在泵的吸入段。（二）对油箱的要求：1．能储存足够的油液，以满足液压系统正常工作的需要；2．应有较大的表面积，能散发工作时产生的热量；3．应使油液在油箱中平缓地流动，以利于油中空气的分离和污垢的沉淀；4．应能防止外部污染物的侵入，保证液压泵正常吸油；5．应为箱内元件的维修与装拆提供方便，并便于注油和放油；6．根据需要，提供安装液压元件的面积。（三）油箱的种类按箱内液面是否与大气相接触来分，可分为开式油箱和加压油箱。1.开式油箱中的液面与大气相接触，为了防止外界污物的侵入而设置防尘箱盖，盖上装有带空气滤清器的通气器，确保与大气相通。2.加压油箱是在有压气体作用下储存液压油的密闭油箱，液面压力一般都高于大气压力。（四）油箱的结构组成（参见下图）1.底板与底脚底板应比侧板稍厚一些，底板油箱的底部应装设底脚，底脚高度一般为150~200mm，以利于通风散热及排出箱内油液。2.隔板油箱内一般设有隔板，隔板的作用是使回油区与泵的吸油区隔开，增大油液循环的路径，降低油液的循环速度，有利于降温散热、气泡析出和杂质沉淀。图4-1油箱结构简图1—吸油管2—滤油网3—盖4—回油管5—上盖6—油面指示器7、9—隔板8—排污塞四、热交换器-为了提高液压系统的工作稳定性，应使系统在允许的温度下工作并保持热平衡。液压系统的油液工作温度一般希望保持在30～50℃范围内，最高不超过60℃，最低不低于15℃。油温过高将使油液变质，加速其污染，同时油的粘性和润滑能力降低，增加油液的泄漏，缩短液压元件的寿命。油温过低-液压泵启动时吸油有困难，系统的压力损失也增大。如果液压系统单靠自然散热不能使油温限制在允许值以下，就必须安装冷却器；如果环境温度太低无法使液压泵正常启动，就必须安装加热器。冷却器和加热器统称为热交换器。（一）冷却器1.冷却器的类型根据冷却介质不同，冷却器分为水冷和风冷两类。（1）水冷却器①板式水冷却器如下图所示。它由波纹板、密封垫和盖板等组成。进水进油回油出水图4-2板式冷却器图形符号每两个波纹板构成一个单元油通道体，冷却器由多个单元油通道体组成。冷却面积的大小与单元油通道体的个数成正比。工作时，油液从单元油通道体内部通过，冷却水从两个单元体之间通过。板式冷却器由于板间流道狭窄、弯曲，因此液流的速度和方向不断地突然变化，引起流体的剧烈湍动。这样引起的湍动比增大流速引起的紊流对边界层的破坏更有力，因此传热系数大，冷却效果好。②蛇形管冷却器–它直接装在油箱内，冷却水从蛇形管内部通过，带走油液中热量。这种冷却器结构简单，但冷却效率低，耗水量大。③强制对流式多管冷却器液压系统中用得较多的冷却器是强制对流式多管冷却器。油液从进油口5流入，从出油口3流出；冷却水从进水口7流入，通过图中多根水管后由出水口1流出。油液在水管外部流动时，它的行进路线因冷却器内设置了隔板而加长，因而增加了热交换效果。多管式冷却器示意图1-出水口；2-端盖；3-出油口；4-隔板；5-进油口；6-端盖；7-进水口。④翅片管式冷却器它是在圆管或椭圆管外嵌套上许多径向翅片，其散热面积可达光滑管的8～10倍。椭圆管的散热效果一般比圆管更好。（2）风冷式冷却器风冷式冷却器适用于缺水或不便用水冷却的液压设备，如工程机械。冷却方式除采用风扇强制吹风冷却外，多采用自然通风冷却。自然通风冷却的冷却器有管式、板式、翅管式和翅片式等型式。一般管式和板式冷却器，因传热系数小、冷却效果相对较。每两层通油板之间设有波浪形的翅片板，因此可以大大提高传热系数。如果加上强制通风，冷却效果将更好。翅片式结构紧凑、体积小、强度高。但易堵塞、难清洗。①风冷式板翅冷却器的结构示意图（见下图）进油(一路)进油(二路)回油回油图4-3翅片式风冷却器II放大通油板翘片②风冷式翅管式冷却器结构示意图-风冷式翅管式冷却器结构简单，它由圆管或椭圆管外嵌入翅片构成，散热面积为光管的8一10倍，椭圆管因涡流区小，利于空气流动，散热性能较好。2.冷却器的安装形式（1）冷却器安装在回油路油温的升高主要是由于大量高压油从溢流阀中溢流引起的，因此冷却器应放置在溢流阀的泄油管路上。（2）独立式冷却为避免加油压力脉动对冷却器的破坏，或提高液压功率及改善散热性能等，可采用独立冷却回路。（3）短路冷却有些工程机械在油温过高时进行冷却，开始工作时进行暖机运转，这样采用短路冷却。（4）自动调节油温冷却回路当油温超过一定值时，油箱中的温度传感器使电磁阀接通齿轮马达，带动内扇旋转，液压油被强制冷却。反之，则风扇停转，使油液保持在适当的温度范围内。油的加热-油的加热有电加热、蒸气加热、热水加热等。油用加热器及其安装方式，加热器由两根管子弯成，法兰盘固定，端部接头通电源。安装时应使两根管子全部浸入油中，并安装在最低油面以下。加热器的容量不能太大，以免引起管壁附近的油液温度过高而变质。需要时，一个油箱可安装几个电加热器。电加热器的结构示意图及安装-