液压与气压传动辅助元.ppt

第6章 液压与气压传动系统辅助元件,20121127,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,本章提要,液压辅助元件有滤油器、蓄能器、油箱和热交换器等。液压辅助元件和液压元件一样，都是液压系统中不可缺少的组成部分。它们对系统的性能、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。,本章主要内容为：,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,6.1.1 蓄能器的功能,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：1）短时间内大量供油（协助泵供油、作应急动力源）；2）吸收液压冲击和压力脉动；3）维持系统压力（保压补漏）。,6.1 蓄能器,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,（1）作辅助动力源和应急动力源,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。在某些特殊的场合：如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。,6.1 蓄能器,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,(2)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。,6.1 蓄能器,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,(3)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。,6.1 蓄能器,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,6.1.2 蓄能器的类型,图6.1 蓄能器的结构形式,6.1 蓄能器,蓄能器的结构形式主要有重力式、充气式和弹簧式三种类型。,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,1 重力式蓄能器,6.1 蓄能器,2 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。,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，油液压力决定于弹簧的预紧力和活塞面积。这种蓄能器目前已很少采用，只有在个别的低压系统中还能见到。,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,3 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。,6.1 蓄能器,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,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,6.1 蓄能器,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,6.1 蓄能器,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,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。,（3）皮囊式蓄能器,6.1 蓄能器,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,6.1 蓄能器,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,6.1 蓄能器,4 薄膜式蓄能器,薄膜式蓄能器利用薄膜的弹性来储存、释放压力能。主要用于小体积和小流量的航空机械中，如用作减振器、缓冲器等。,6.1.3 蓄能器的容量计算,容量是选用蓄能器的依据，其大小视用途而异。现以皮囊式蓄能器为例加以说明。,蓄能器的图形符号,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,1 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,6.1 蓄能器,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,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，即,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,充气压力 在理论上可与 相等，但是为保证 在时蓄能器仍有能力补偿系统泄漏，则应使，一般取=（0.80.85）,（6.3）,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；而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。,6.1 蓄能器,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,2 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,（6.4）,6.1 蓄能器,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,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。,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。按精度可分为粗过滤器（d100）、普通过滤器(d10）、精过滤器（d5）、特精过滤器（d1）。,6.2 过滤器,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,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。（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 过滤器,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,按滤芯的材料和结构形式，滤油器可分为网式、线隙 式、纸质滤芯式、烧结式滤油器及磁性滤油器等。按滤油器 安放的位置不同，还可以分为吸滤器、压滤器和回油过滤 器，考虑到泵的自吸性能，吸油滤油器多为粗滤器。,6.2.1 过滤器的类型及特点,6.2 过滤器,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,1 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,6.2 过滤器,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,线隙式滤油器如图 4.2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、通流能力大、过 滤精度比网式滤油器 高，但不易清洗。多为 回油过滤器。,6.2 过滤器,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,图6.13 烧结式滤油器,3 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。,6.2 过滤器,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,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。,4 纸质滤油器,图6.14 纸质滤油器,6.2 过滤器,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,6.2.2 过滤器的选用 选用滤油器时应考虑一下以下问题：（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。旅芯所能滤除最小颗粒度的大小。（4）过滤器旅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 过滤器,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,6.2.3 过滤器的安装,（1）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0.010.035MPa。,（2）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1015m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。,6.2 过滤器,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,6.2 过滤器,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,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。,（3）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。,（4）安装在系统以外的旁路过滤系统,安装滤油器时应注意,6.2 过滤器,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,储存油液 散掉系统累计的热量 促进油液中空气的分离 沉淀油液中的污垢,油箱的基本功能是：储存工作介质；散发系统工作中产生的热量；分离油液中混入的空气；沉淀污染物及杂质。,油箱可分为开式油箱和闭式油箱两种。开式油箱中的油液的液面与大气相通，而闭式油箱中油液的液面与大气隔绝。开式油箱又分为整体式和分离式。所谓整体式是指利用主机的底座等作为油箱。而分离式油箱则与三机分离并与泵组成一个独立的供油单元（泵站）。,6.3.1 油箱,6.3 油箱、热交换器、压力表,1 油箱的基本功能和分类,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,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,6.3.1 油箱,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,2 油箱的容积与结构,在初步设计时，油箱的有效容量可按下述经验公式确定,（6.5）,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。,6.3.1 油箱,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,下面根据图6.18所示的油箱结构示意图分述设计要点如下:,（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。,6.3.1 油箱,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,（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。,6.3.1 油箱,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,（5）油箱正常工作温度应在15-66C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。,6.3.1 油箱,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,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；反之，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。,液压系统的工作温度一般希望保持在3050C的范围之内，最高不超过65C，最低不低于15C。,6.3.2 热交换器,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,1 冷却器 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和风冷式两大类。,6.3.2 热交换器,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,（1）水冷式冷却器 水冷式冷却器分为蛇形管式、多管式和板式等型式。1）蛇形管冷却器 2）多管式冷却器（2）风冷式冷却器,6.3.2 热交换器,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,图6.20 对流式多管头冷却器,6.3.2 热交换器,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,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。2）回油回路。,6.3.2 热交换器,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,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。,6.3.2 热交换器,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,2 加热器,液压系统的加热一般采用电加热器，它用法兰盘水平安装在油箱侧壁上，发热部分全部浸在油液内。,图6.22 加热器的安装,6.3.2 热交换器,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,1.压力表 液压系统各工作点的压力可通过压力表观测，以便调整和控制。最常用的压力表是弹簧弯管式压力表。压力表的精度等级以其误差占量程的百分数来表示。选用压力表时压力表量程一般为最高工作压力的1.5倍。为防止压力冲击损坏压力表，常在通至压力表的通道上设置阻尼器。,6.3.2 压力表及压力辅件,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,2.压力表开关 压力油路与压力表之间往往装有一压力表开关。功用：用于切断或接通压力表和油路的通道。结构：相当于一个手动换向转阀。,6.3.2 压力表及压力辅件,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,管件包括管道和管接头。,6.6.1 管道,1 管道的种类及用途,6.6 管 件,功用：管道传递工作液体；管接头连接油管与油管或元件。,要求：足够的强度，良好的密封、较小的压力损失、方 便的装拆性。,液压系统中使用的管道分为硬管和软管两类。硬管有无缝钢管、有缝钢管和铜管等；软管则有橡胶管和尼龙管等。,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,6.6.1 管 道,硬管,软管,2 管道尺寸的确定,液压系统油管的选择与计算主要是计算管子的内径和壁厚。,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,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,（6.13）,（6.14）,允许流速；,式中：,许用应力，可由材料手册查出。,n 安全系数,对钢管,材料抗拉强度，可由材料手册查出。,式中：,对铜管,6.6.1 管 道,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,安装要求,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。,6.6.2 管接头,6.6.1 管 道,管接头是油管与油管、油管与液压元件的可拆装的连接件。它应该满足拆装方便，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。管接头的种类很多，按接管接头的通路数量和流向可分为直通、弯管、三通、和四通等。,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,1 硬管接头,按管接头和管道的连接方式分，有扩口式管接头，卡套式管接头和焊接式管接头三种。,6.6.1 管 道,当旋紧螺帽3时，通过套管2使被连接管1端部的扩口 压紧在接头体4的锥面上。,被扩口的 管子只能是薄壁且塑性良好的管子如铜管。此种接头的工作压力不高于8MPa。,图6.32 扩口式管接头 1管子；2一套管；3一螺帽；4一接头体,扩口式管接头,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,图4.10（b)卡套式管接头 1一被连接管；2一螺帽；3一卡套；4一接头本体,卡套式管接头：拧紧接头螺母2后，卡套3发生弹性变形便将管子1夹紧。它对轴向尺寸要求不严，装拆方便，但对连接用管道的尺寸精度要求较高。,6.6.1 管 道,2023年11月15日星期三,湖南工程学院液压与气压传动,3 胶管接头 胶管接头有可拆式和扣压式两种，各有A、B、C三种类型。,2 插入快换式接头,扣压式胶管接头,6.6.1 管 道,