《辅助装置》PPT课件.ppt

液压与气动技术第六章 液压辅助元件,2010年2月,教学内容：,蓄能器（重点）过滤器（了解）油箱（了解）热交换器（一般了解）密封装置（重点）油管与管接头（一般了解）,分类 蓄能器过滤器油箱热交换器密封装置油管与管接头压力表作用：影响系统的动态性能、工作稳定性、工作寿命、噪声、温升等,概述,1蓄能器功用 作辅助动力源短时间内大量供油作辅助动力源保压和补充泄漏，维持系统压力吸收液压冲击和消除压力脉动讨论:从功能上说，蓄能器相当于机械系统和电气系统的什么元件？,6.1 蓄能器（accumulators）,2.蓄能器的应用回路（1）作辅助动力源或紧急动力源,（2）保压和补充泄漏,（3）吸收冲击和消除压力冲击,6.1 蓄能器,3蓄能嚣的类型和特点 蓄能器：分弹簧式、重锤式和充气式三类。常用的是充气式，它利用气体的压缩和膨胀储存、释放压力能，在蓄能器中气体和油液被隔开，而根据隔离的方式不同，充气式又分为气瓶式、活塞式、皮囊式、隔膜式等四种。,6.1 蓄能器,1、结构：2、工作原理：重物势能 油压 释放能量3、性能特点：结构简单，容量大，压力稳定，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。常用于蓄能。,重锤式蓄能器,弹簧式蓄能器,1、工作原理：弹簧能量 油压 释放能量2、性能特点：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场合。一般可用于小容量、低压系统，用作蓄能和缓冲。,气瓶式蓄能器,1、工作原理：气压 油压 释放能量2、性能特点：容量大，但由于气体混入油液中，影响系统工作的平稳性，而且耗气量大,需经常补气，仅适用于中、低压大流量系统。,活塞式蓄能器,1、工作原理：气压 油压 释放能量2、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。一般用于蓄能或中、高压系统吸收压力脉动之用。,焊接式隔膜蓄能器 隔膜蓄能器结构螺纹式隔膜蓄能器,隔膜式蓄能器,皮囊式蓄能器,1、工作原理：气压 油压 释放能量2、性能特点：重量轻、尺寸小、安装容易、维护方便、惯性小、反应灵敏，但气囊制造困难。既可用于蓄能、又可用于缓和冲击、吸收脉动。,皮囊式蓄能器,皮囊式蓄能器,4.蓄能器 容量计算和选型选型参数：公称容积V0；公称压力（最高使用压力）P1。选型步骤：1）根据实际工况最高压力确定蓄能器的额定压力；2）根据所需输出的油液体积 V确定公称容积V03）进行数据放大与圆整 选型实例,6.1 蓄能器,5蓄能嚣的使用和安装（1）充气式蓄能器使用惰性气体；（2）垂直向下安装，使用支架固定；（3）安装在振源附近，并应远离热源（4）与液压泵之间一般应安装单向阀（为什么？）与系统之间一般应安装截止阀（为什么？）（5）拆卸维修时应先释放液压油或排出压缩空气,6.1 蓄能器,引言：油的污染来源系统内部的污染（1）残留物:元件的冷热加工,安装,清洗.（2）生成物:油温高引起化学反应;（3）混入物:混入水;混入空气;（4）元件磨损油本身（1）油的生产,储存,运输等过程中受到污染,（2）新油不一定干净过滤器的作用 过滤油液中的杂质，降低液压系统中油液的污染度，保证系统正常工 作。,6.2 过滤器（filter）,1滤油器的结构与分类 结构：滤芯(或滤网)+（壳体）滤芯：磁性；非磁性材料 分类：（1）表面型（网式、线隙式）；深度型（纸芯式、烧结式）；吸附型（2）液压管路使用型和油箱使用型 油箱内部使用的滤油器亦称为滤清器和粗滤器，用来过滤掉一些太大的，容易造成泵损坏的杂质（在0.1mm3以上）,6.2 过滤器,壳装滤清器（strainer）：装在泵和油箱吸油管途中。,油箱使用型过滤器,油箱使用型过滤器,无外壳滤清器：安装在油箱内，拆装不方便，但价格便宜。,管路用滤油器有压力管用滤油器及回油管用滤油器。压力管用滤油器：承受压力管路中的高压力，故耐压力问题必须考虑；回油管用滤油器：装在回油管路上，压力低，只需注意冲击压力的发生。就价格而言，压力管路用滤油器较回油管路用滤油器贵出许多。,管路用过滤器,2 滤油器的选用 选用滤油器时应考虑到如下问题：1）过滤精度 原则上大于滤芯网目的污染物就不能通过滤芯。滤油器上的过滤精度常用能被过滤掉的杂质颗粒的公称尺寸大小来表示。特精过滤器（d1m），精过滤器（d5m），普通过滤器（d10m），粗过滤器（d100m）系统压力越高，过滤精度越低。,6.2 过滤器,2）液压油通过的能力液压油通过的流量大小和滤芯的通流面积有关。一般可根据要求通过的流量选用相对应规格滤油器。为减低阻力，滤油器的容量为泵流量的2倍以上3）耐压滤芯的耐压：控制滤芯内外压差（通流面积、滤芯过滤精度）一般滤芯的耐压为0.010.1MPa壳体的耐压：根据液压系统使用压力选定,6.2 过滤器,4）维护 易于清洁或更换滤芯，便于拆装清洗。,6.2 过滤器,3、滤油器的安装位置（1）吸油管路上：滤去较大颗粒，保护油泵。要求大通流、小压降；（2）压力管道上：保护重要元件，如调速阀、饲服阀等（3）回油管路上：控制液压系统的污染度。（4）独立过滤系统,6.2 过滤器,3 滤油器的安装位置1）滤油器（滤清器）1安装在泵的吸入口，其作用如前文所述。2）滤油器2安装在泵出口，属于压力管路用滤油器，在保护泵以外的其它元件。一般装在溢流阀下游管路上或和安全阀并联，以防止滤油器被堵塞时泵形成过载。3）滤油器3安装在回油管路上，属于回油管用滤油器，此滤油器的壳体耐压性可较低。4）滤油器4安装在溢流阀的回油管上，因其只通泵部分的流量，故滤油器容量可较小。如其容量2、3相同，则通过流速降低，过滤效果更好。5）滤油器5为独立的过滤系统，其作用在不断净化系统中之液压油，常用在大型的液压系统里。,6.2 过滤器,为防止灰尘进入油箱，通常在油箱的上方通气孔装了空气滤清器。有的油箱利用此通气孔当注油口。如图所示为带注油口的空气滤清器。空气滤清器的容量必须使液压系统即使达到最大负荷状态时，仍能保持大气压力的程度。,6.3 空气滤清器,1、油箱功能：油箱的作用：储油、散热、沉淀杂质、逸出空气。油箱容量一般设计为泵每分钟流量的2 12倍；所有管路及元件均充满油时，油面需高出过滤器50-100mm，液面高度应低于油箱高度80。,6.4 油箱,2.油箱的结构1）油箱形式：可分为开式和闭式两种，开式油箱中油的液面和大气相通，而闭式油箱中的油液面和大气隔绝，液压系统中大多数采用开式油箱。2）油箱典型结构：开式油箱大部分是以钢板焊接而成，图312所示为工业上使用的典型焊接式油箱。,6.4 油箱,3.油箱的设计（1）油箱的结构设计1）进油、回油分开，中间用隔板分开（沉淀杂质、分离气泡及散热作用）；2）进油管、回油管设于液面以下，回油管面向油箱开45度切口。3）过滤器的设计：吸油路安装粗过滤器；关键零件（如比例阀）安装精过滤器；注油口设置过滤器（滤网）；通气孔安装装空气过滤精度（50-60m）。,6.4 油箱,4）油箱具有足够的刚性，钢板厚度2.5-4mm；必要时加焊角板、筋条加以加强。5）方便清理：最低处设置排油口；侧面设检修口。6）密封性良好，检修口、顶盖板、管口等活动板以密封件进行密封，防止废油侵入污染油箱。7）设置适当的其它附件，如油温计、油液指示器。油箱侧壁应装油面指示计。温度计直接浸入油中。,6.4 油箱,8）配管的安装位置吸油管的口径应为其供油管径的1.5倍，以免泵吸入不良；回油管末端要浸在液面下且其末端切成450倾角并面向箱壁，以使回油冲击箱壁而形成回流以利于冷却油温，又利于杂质的沉淀；排泄管应尽量单独接入油箱。泵和马达的外泄油管其端部应在液面之下以免吸入空气。,6.4 油箱,3.油箱的设计（2）油箱容积（指有效容积）设计 经验估计法初步确定油箱的有效容积 热平衡验算法 必要是进行验算经验估计法 V：油箱的有效容积（L）qn：泵的额定流量（L/min）K：经验系数，低压系统2-4；中压系统5-7；高压系统10-12,6.4 油箱,3.油箱的设计热平衡验算法A：油箱散热面积P：泵的输入功率：系统总效率t：系统热平衡后油温与环境温度之差K：散热系数,6.4 油箱,1.油冷却器采用冷却器来抑制油温的原因：因机械整体的体积和空间使油箱的大小受到限制。因经济上的理由，需要限制油箱的大小等。要把液压油的温度控制得更低。油冷却器可分成水冷式和气冷式两大类。,6.5 热交换器,（1）水冷式油冷油器 水冷式油冷却器通常都采用壳管式（shell-and tube type）油冷却器（强制对流式多管冷却器），它是由一束小管子（冷却管）装置在一个外壳里所构成。,6.5 热交换器,（1）水冷式油冷油器 壳管式油冷器形式多种，但一般都采用直管形油冷却器，如图320所示。其构造是把直管形冷却管装在一外壳内，两端再用可移动的端盖（管帽）封闭，金属隔板装置在内，使液压油产生垂直于冷却管流动以加强热的传导。冷却管通常由小直径管子组成，材料可用铝、钢、不锈钢无缝钢管，但为增加热传效果，一般采用铜管并在铜管上滚牙以增进散热面积。冷却管的安装分为固定式和可移动式两种，可移动式冷却器可由外壳中抽出来清洗或修理；固定式固定在内不能取出。冷却器的外壳是由230开口的管子构成，材料可用铝、铜或不锈钢管等。,6.5 热交换器,（2）气冷式油冷却器 气冷式油冷却器由风扇和许多带散热片的管子所构成。油在冷却管中流动，风扇使空气穿过管子和散热片表面，使液压油冷却。其冷却效率较水冷低，但如果冷却水取得不易或水冷式油却器不易安装的场所，必须采用气冷式，尤以行走机械的液压系统使用较多。,6.5 热交换器,（3）油冷却器安装的场所1）热发生源，如溢流阀附近 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。2）回油路及低压管路,6.5 热交换器,（3）油冷却器安装的场所 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324所示。,6.5 热交换器,（4）油冷却器的冷却水 为防止冷却器累积过多的水垢影响热交换效率，可在冷却器装一滤油器。冷却水要采用清洁的软水。,6.5 热交换器,2 加热器（1）电加热（2）系统高压溢流加热,6.5 热交换器,1.密封材料概述,6.6 密封装置,1.密封材料概述,6.6 密封装置,1.密封材料概述,6.6 密封装置,2.影响密封性能的因素（1）运动速度运动速度很低（0.03m/s）时，要考虑设备运行的平稳性和是否出现“爬行”现象。运动速度很高（0.8m/s）时，起润滑作用的油膜可能被破坏，油封因得不到很好的润滑而摩擦发热，导致寿命大大降低。建议聚氨脂或橡塑油封在0.03m/s0.8m/s速度范围内工作比较适宜。（2）温度低温会使聚氨脂或橡塑油封弹性降低，造成泄露，甚至整个油封变得发硬发脆。高温会使油封体积膨胀、变软，造成运动时油封摩擦阻力迅速增加和耐压能力降低。建议聚氨脂或橡塑油封连续工作温度范围-10+80。,6.6 密封装置,2.影响密封性能的因素（3）工作压力 油封有最低启动压力（minimum service pressure）要求。低压工作须选用低摩擦性能、启动阻力小的油封。在2.5MPa以下，聚氨脂油封并不适合；高压时要考虑油封受压变形的情况，需用防挤出挡圈，沟槽加工方面也有特殊要求。此外，不同材质的油封具有不同的最佳工作压力范围。对于聚氨脂油封的最佳工作压力范围为2.531.5MPa。温度、压力对密封性能的影响是互相关联的，因此要做综合考虑。,6.6 密封装置,2.影响密封性能的因素（4）工作介质 除了严格按照生产厂家的推荐意见选取工作介质外，保持工作介质的清洁至关重要。油液的老化或污染不仅会使系统中的元件发生故障，加快油封的老化和摩损，而且其中的脏物可能划伤或嵌入油封，使密封失效。因此，必须定期地检查油液品质及其清洁度，并按设备的维护规范更换滤油器或油液。在油缸里油液中残留的空气经高压压缩会产生高温使油封烧坏，甚至炭化。为避免这种情况发生，在液压系统运行初始时，应进行排气处理。液压缸也应在低压慢速运行数分钟，确认已排完油液中残留的空气，方可正常工作。（5）侧向负载活塞上一般必须装支承环，以保证油缸能承受较大的负载。密封件和支承环起完全不同的作用，密封件不能代替支承环负载。有侧向力的液压缸，必须加承载能力较强的支承环（重载时可用金属环），以防油封在偏心的条件下工作引起泄露和异样磨损。,6.6 密封装置,2.影响密封性能的因素（6）液压冲击 产生液压冲击的因素很多，如挖掘机挖斗突然碰到石头，吊机起吊或放下重物的瞬间。除外在因素外，对于高压大流量液压系统，执行元件（液压缸或液压马达等）换向时，如果换向阀性能不太好，很容易产生液压冲击。液压冲击产生的瞬间高压可能是系统工作压力的几倍，这样高的压力在极短时间内会将油封撕裂或将其局部挤入间隙之内，造成严重损坏。一般有液压冲击的油缸应在活塞杆上安装缓冲环和挡圈。缓冲环装在油封的前面吸收大部分冲击压力，挡圈防止油封在高压下挤入间隙，根部被咬坏。,6.6 密封装置,3.常见密封装置（1）O形密封圈主要用于静密封，也可用于动密封安装：预压缩（8%-25%），安装槽按国家标准防挤出：P10MPa时，侧面加挡圈（2）唇形密封圈分类：Y形、YX形、V形、U形、J形主要用于动密封安装：唇口向高压侧防挤出：Y型：P20MPa时，后侧面加挡圈；压力波动大时，加支承环。,6.6 密封装置,3.常见密封装置（3）油封用于动密封（旋转轴密封）特点：弹簧预紧，自动补偿,6.6 密封装置,1油管：油管类型（按材料可用硬管或软管，选用时由耐压、装配的难易来决定）（1）吸油管路和回油管路：一般用低压的有缝钢管，也可使用橡胶和塑料软管；（2）控制油路：流量小，多用小铜管，考虑配管和工艺方便，在中、低压油路 中也常使用铜管；（3）高压油路一般使用冷拔无缝钢管，必要时也采用价格较贵的高压软管。高压软管是由橡胶中间加一层或几层钢丝编织网制成。高压软管比硬管安装方便，可吸收振动。,6.7 油管与管接头,1油管：管道参数计算：管道直径：管壁厚度：,6.7 油管与管接头,1油管：油管安装 在装配液压系统时，油管的弯曲半径不能太小，一般应为管道半径的35倍。应尽量避免小于900弯管，平行或交叉的油管之间应有适当的间隔并用管夹固定，以防振动和碰撞。,6.7 油管与管接头,6.7 油管与管接头,2.管接头：分焊接接头、卡套式接头、扩口接头、扣压式接头、快速接头等几种形式。如图326、图327、图328、图329、图330所示，由使用需要来决定采用何种连接方式。,6.7 油管与管接头,6.7 油管与管接头,1.简述油箱的功能？油箱内隔板的功能？2.油箱上装空气滤清器的目的是什么？3.根据经验，开式油箱有效容积为泵流量的多少倍？4.滤油器在选择时应该注意哪些问题？5.简述液压系统中安装冷却器的原因。6.油冷却器依冷却方式分为哪两大类？7.简述蓄能器的功能。8.蓄能器种类有哪几类？常用的是那一类？,思考题与习题,总 结,蓄能器（重点）过滤器（了解）油箱（了解）热交换器（一般了解）密封装置（重点）油管与管接头（一般了解）,Take a Break,