第五章液压系统辅助元件ppt课件.ppt

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1、液压系统辅助元件有蓄能器，过滤器，油箱，热交换器，压力表及压力表辅件等。除油箱通常需要自行设计外，其余皆为标准件。液压系统辅助元件和其它所介绍过的元件一样，都是系统中不可缺少的组成部分。它们对系统的性能，效率，温升，噪声和寿命等的影响很大，应给予充分重视。,第五章 液压系统辅助元件,6.1.1 蓄能器的功能,在液压传动系统中，蓄能器用来储存和释放液体的压力能。它的基本作用是，当系统的压力高于蓄能器内液体的压力时，系统中的液体充进蓄能器中，直到蓄能器内外压力相等；反之，当蓄能器内液体的压力高于系统的压力时，蓄能器内的液体流到系统中去，直到蓄能器内外压力平衡。因此，蓄能器可以在短时间内向系统提供压

2、力液体，也可以吸收系统的压力脉动和减小压力冲击等。,6.1 蓄能器,6.1.2 蓄能器的类型,1.重力式蓄能器2.弹簧式蓄能器3.充气式蓄能器（1）气瓶式 （2）活塞式 （3）气囊式4.薄膜式蓄能器5.蓄能器的职能符号,图6.1 各种形式的蓄能器,（1）重力式蓄能器,（2）活塞式蓄能器,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,气囊式蓄能器l充气阀2气囊；3壳体；4菌形阀；5放气螺塞；6油口,6.1.4 蓄能器的应用,1.辅助动力源,蓄能器和液压泵同时供给系统运动流量，油缸可实现快速运动。在油缸慢进和停

3、止时，液压泵给蓄能器充油；当油缸快速进退时，蓄能器和液压泵同时供油。,2.应急动力源,由于液压泵或电源的故障，液压泵突然停止供油时,将会引起事故，因而需要蓄能器作为应急动力源，短时间供油。在正常工作时，给蓄能器充液达到饱和；液压泵突然停止供油时,蓄能器将储存的压力油放出，使系统继续在一段时间获得压力油。,3.保压装置,在液压泵卸荷的情况下，用蓄能器使系统保持压力。油缸在工进和停止时，蓄能器充油。当系统压力达到所需值时，通过压力继电器控制二位二通阀使液压泵卸荷，系统压力由蓄能器保持。,4.吸收压力脉动和液压冲击,在液压系统中安装蓄能器，可吸收与减小压力脉动峰值，这是防止振动与噪声的措施。,液压与

4、气压系统的大多数故障是由于介质中混有杂质而造成的，因此，保持工作介质清洁是系统正常工作的必要条件。油液中的污染物会使液压动力元件、液压执行元件和液压控制元件等内部相对运动部分的表面划伤，加速磨损或卡死运动件，堵塞阀口，腐蚀元件，使系统工作可靠性降低，寿命降低。因而，可在适当的部位上安装过滤器，截留油液中不可溶的污染物，使油液保持清洁，保证液压系统正常工作。,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,网式滤油器线隙式滤油器按材料和结构形式：纸质滤芯式

5、滤油器烧结式滤油器磁性滤油器,6.2.1 过滤器的类型和结构,吸滤器按安放位置：压滤器回油过滤器,考虑到泵的自吸性能，吸油滤油器多为粗滤器,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。,1.网式过滤器,线隙式滤油器，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。,2.线隙式过滤器,回流线隙式过滤器,吸油线隙式过滤器,3. 金属烧结式过滤器,滤芯用金属粉末烧结而成，利用颗

6、粒间的微孔来挡住油液中的杂质通过，其滤芯能承受高压。,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.纸质过滤器,5.磁性过滤器,工作原理：利用磁铁吸附油液中的铁质微粒。,6.复式过滤器,特征：用磁环与其它几种过滤器组合而成。,性能特点：性能较以上过滤器更为完善，既 可以过滤铁质微粒，又可以过滤普通杂质。,7.过滤器发信装置,过滤器长期工作，油液中的杂质积聚在滤芯表面，使得通流面积逐渐减小，通流阻力逐渐上升。为了保证过滤器能够正常工作，需要过滤器带有阻塞发信装置。,1-

7、接线柱2-活塞3-阀体4-永久磁铁5-弹簧6-感簧管,8.过滤器的图形符号,一般对过滤器的基本要求是：能满足液压系统对过滤精度要求，即一定尺寸的杂质进入系统。滤芯应有足够强度，不会因压力而损坏。通流能力大，压力损失小。易于清洗或更换滤芯。在一定温度下，要有耐久性,6.2.2 过滤器的选用,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1

8、015m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。,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,安装位置,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,按油面是否与大气相通，可分为开式油箱与闭式油箱。开式油箱广泛用于一般的液压系统；闭式油箱则用于水下和高空无稳定气压的场合，这里仅介绍

9、开式油箱。,6.3.1 油箱,6.3 油箱、热交换器、压力表及 压力表辅件,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,油箱设计注意事项:(1) 基本结构 为了在相同的容量下得到最大的散热面积，油箱外形以立方体或长六面体为宜。油箱的顶盖上一般要安放泵和电动机(也有的置于油箱旁边或油箱下面)以及阀的集成装置等，据此可基本确定箱盖的尺寸；另外，最高油面只允许达到箱高的80。油箱一般用厚度为2.54mm的钢板焊成，顶盖要适当加厚并用螺钉通过焊在箱体上的角钢加以固定。油箱底脚高度应在150 mm以上，

10、以便散热、搬移和放油。油箱要有吊耳，以便吊装和运输。,(2) 吸、回和泄油管的设置 泵的吸油管与系统回油管管口之间的距离应尽可能远些，并且都应插在最低油面之下。安装过滤器的位置要在油面以下较深的部位，距油箱底面不得小于50 mm。吸油管离箱壁要有3倍管径的距离，以便四面进油；回油管口应加工成45o斜口形状，并面向箱壁，以利散热和沉淀杂质。回油管口在最低油面以下以防止回油时带入空气。但离箱底要大于管径的23倍，以免飞溅起泡。阀的泄油管口应在液面之上，以免产生背压；液压马达和液压泵的泄油管则应引入液面之下，以免吸入空气。 (3) 隔板的设置 在油箱中设置隔板的目的是将吸、回油隔开，迫使油液循环流动

11、，分离回油带进来的气泡与杂质,利于散热和沉淀。其高度约为最低油面的2/3或接近最大液面高。,（4） 设置空气滤清器与液位计。空气滤清器的作用是使油箱与大气相通， 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)防污密封 油箱盖板和窗口连接处均需加密封垫,各进、出油管通过的孔都需要装有密封垫。（7）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。 (8) 较大的油箱应设置手孔或人孔，便于维护。,（5）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

12、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。,6.3.2 热交换器,在液压系统中，热交换器包括冷却器和加热器。 液压系统的工作温度一般希望保持在3050的范围之内，最高不超过65，最低不低于15。液压系统如依靠自然冷却仍不能使油温控制在上述范围内时，需使用冷却器对油液进行降温。 液压系统工作前，如果油液温度低于10，油液粘度较大，使液压泵吸油困难。为保证系统正常工作，必须设置加热器以提高油液温度。 冷却器和加热器的作用在于控制液压系统油液的正常工作温度，保证液压系统的正常工作。,1. 冷却器 根据冷却介质的不同，冷却器分为水冷、风冷和气冷三类。 (1) 水冷式冷却器 水冷式冷却器

13、分为蛇形管式、多管式和板式等型式。 a.蛇形管冷却器 如图6-19所示，在油箱中安放水冷蛇形管式冷却器进行冷却是最简单的方法。它制造容易、装设方便，但冷却效率低，耗水量大，故不常使用。,图6-19 蛇形管冷却器 1.油箱；2.蛇形管；3.冷却水,32,b. 多管式冷却器 常见的多管式冷却器的结构如图6-20所示，工作时，冷却水从管内通过，高温油从壳体内管间流过形成热交换。隔板将铜管束分成两部分，使冷却水每次只能从一部分管子通过，待流到一端后，再进入另一部分管子流出，这样可以增大冷却水的流速，提高水的传热效率。,(2) 风冷式冷却器 风冷式冷却器适用于缺水或不使用水的液压装置。冷却方式可采用风扇

14、强制吹风冷却，也可采用自然风冷却。风冷式冷却器有管式、板式、翅管式和翅片式等型式。 图6-22所示为翅片式风冷却器， 每两层通油板之间设置波浪形的翅片板，因此可以大大提高传热系数。它的结构紧凑，体积小，但易堵塞，难清洗。,图6-22 翅片式风冷却器 1.通油板；2.翅片,34,（3）气冷式油冷却器 气冷式构造如下图所示，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。,油冷却器安装的场所 不论哪一类的冷却器,都应安装在压力很低或

15、压力为零的管路上,这样可防止冷却器承受高压且冷却效果也较好。,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。,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。,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。,加热器的安装,管件包括管道、管接头和法兰等。,6.4.1 管道,种类：钢管、紫铜管、橡胶管、尼龙管,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:, 允许流速；,式中 ：, 管道材料的抗拉强度，可由材料手册查出。,n 安全系数,6.4 管 件,6.4 管 件

16、管件包括管道和管接头。管件的选用原则是要保证油管中油液做层流流动，管路应尽量短，以减小损失；要根据工作压力、安装位置确定管材与连接结构；与泵、阀等连接的管件应由其接口尺寸决定管径。,40,6.4.1 管道 1.管道的种类及用途 液压传动系统常用的管道分金属管、橡胶软管两大类。金属管包括无缝钢管、紫铜管等；橡胶软管由钢丝编织缠绕橡胶制成管。,表6-5 硬管装配时允许的弯曲半径,3. 安装要求 (1) 管道应尽量短，最好横平竖直，转弯少。为避免管道皱褶，减少压力损失,管道装配时的弯曲半径要足够大(见表6-5) 管道悬伸较长时要适当设置管夹(也是标准件)。 (2) 管道尽量避免交叉，平行管间距要大1

17、00mm，以防接触振动并便于安装管接头。 (3) 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倍的软管外径，弯曲处到管接头的距离至少等于6倍外径。,42,6.4.2 管接头 1. 硬管接头：硬管接头有扩口式管接头、卡套式管接头和焊接式管接头三种。 (1) 扩口式管接头 扩口式管接头如图6-25所示它适用于铜、铝管或薄壁钢管。接管2穿入导套4后扩成喇叭口(约74o90o)。此种接头的工作压力不高于8MPa。,图6-25 扩口式管接头 1.接头体；2.接管；3.螺母；4.导套,43,图6-26 卡套式管接头1.接头体；2.接管；3.螺母；4.卡套；5.组合垫

18、圈,(2) 卡套式管接头 卡套式管接头如图6-26所示，它由接头体1、卡套4和螺母3这三个基本零件组成。这种管接头轴向尺寸要求不严、拆装方便，不需焊接或扩口；但对油管的径向尺寸精度要求较高。采用冷拔无缝钢管使用压力可达32MPa。 油管外径一般不超过42mm 。,44,(3) 焊接式管接头 焊接式管接头如图6-27所示它是把相连管于的一端与管接头的接管2焊接在一起，通过螺母3将接管2与接头体1压紧。焊接管接头制造工艺简单，工作可靠，安装方便，对被联接的油管尺寸及表面精度要求不高。工作压力可达32MPa以上。缺点是对焊接质量要求较高。是目前应用最广泛的一种形式。,图6-27 焊接式管接头1.接头

19、体；2.接管；3.螺母；4.O形圈；5.组合垫圈；A.焊接处,45,2. 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。随管径不同可用于工作压力在640 MPa的系统。图6-28所示为A型扣压式胶管接头。,图6-28 扣压式管接头,46,3. 快速接头 当系统中某一局部不需要经常供油时，或是执行元件的联接管路要经常拆卸时，往往采用快速接头与高压软管配合使用。,图6-29 快速接头 1.挡圈； 2、10.接头体； 3、12.弹簧； 4、11.单向阀；5.O形圈； 6.外套； 7.弹簧； 8.钢球； 9.弹簧卡圈,47,6.4.3 阀块(油路块) 阀块(油路块)是将各式液压阀集成

20、在专用阀板上，从而实现不同的功能。 由于阀块的模块化结构，确保了系统的可靠性，方便的安装及维护使其在液压系统上应用非常广泛。 阀块特点： 1. 可选用铸铁，碳钢，不锈钢或铝合金材料。 2. 含插装阀，板式或螺纹安装阀等各式液压阀。,图6-30 油路块,48,6.5 常用仪表 液压系统中常备的仪表主要是压力表和温度计，还会用到流量计。,49,图6-31 柱塞式压力继电器 1.柱塞；2.顶杆；3.调节螺钉； 4.微动开关；5.弹簧,6.5.1 压力表 1. 压力继电器 压力继电器是利用液体的压力与弹簧力的平衡关系来启闭电气微动开关触点的液压-电气转换元件。压力继电器有柱塞式、膜片式、弹簧管式和波纹

21、管式四种结构形式。柱塞式压力继电器(见图6-31)。,50,2. 压力表 液压系统和各局部回路的压力大小可通过压力表观测，以便调整和控制液压系统各工作点的压力。常用的压力表是弹簧弯管式，结构如图6-32所示。它由弹簧弯管1、放大机构2、指针3、基座4等零件组成。,图6-32 压力表1.弹簧弯管; 2.放大机构; 3.指针; 4.基座,51,图6-33 压力表开关1.压力表开关体; 2.针阀; 3.手轮; A.接压力表; B.接油路,3. 压力表开关 常设的压力表应设压力表开关或限压器加以保护。最常见的压力表开关为KF型，其结构如图6-33所示。旋转手轮3可打开或关闭压力表油路，也可适当调节手轮

22、由针阀2调节油路开口，起到阻尼缓冲作用，使压力表指针动作平稳。,52,6.5.2 流量计 1.种类及其特点 图6-34表示椭圆齿轮流量计的工作原理。这种流量计其实是液量计，相当于一个液压马达，通过的液体体积与轴旋转的圈数成比例。椭圆齿轮流量计只能卧式安装。,图6-34 椭圆齿轮流量计的工作原理,53,2.流量计选型原则 流量计选型是指按照生产要求，从仪表产品供应的实际情况出发，综合地考虑测量的安全、准确和经济性，并根据被测流体的性质及流动情况确定流量取样装置的方式和测量仪表的形式和规格。 流量测量的安全可靠，首先是测量方式可靠；二是测量仪表无论在正常生产或故障情况下都不致影响生产系统的安全。

23、在保证仪表安全运行的基础上，力求提高仪表的准确性和节能性。为此，不仅要选用满足准确度要求的显示仪表，而且要根据被测介质的特点选择合理的测量方式。,54,6.5.3 温度计 液压系统中，不同部位的温度是不一样的。例如，电磁铁、气囊式蓄能器的上部、溢流阀的出口、泄油管等处都比较高，而冷却器出口的温度自然要低一些。 为了控制液压系统的温度，往往用带有温度感应塞的电接点温度计发出信号，去控制电加热器的开关或冷却水电磁阀。常用的温度测量检测仪表：玻璃膨胀式温度计、固体膨胀式温度计、压力指针式温度计，常用的温度传感器有：热电阻温度传感器、热敏电阻温度传感器、热电偶温度传感器、集成式温度传感器、PN式温度传

24、感器。,55,6.5.4 其他仪表 电磁式转速测量装置。每转过一个齿，可从探头测到一个脉冲信号。探头接到频率计上，就可以测量齿轮轴的转速。 对于扭矩传感器，产生与扭矩成比例的扭矩变形的阻力轴两端，各有一组齿轮和探头所得到的两组脉冲信号的相位差与扭矩成比例，从而可用鉴相器测出扭矩的大小。当然可以测出轴的转速。 差动变压器由一个一次线圈和两个二次线圈构成，令交流电流流过一次线圈，让经中央铁芯感应出来的二次线圈的输出，通过差动连接取出信号。当铁芯位置离开中央时，左右二次线圈的感应电压不等，输出与它们之差成比例的交流电压。差动变压器的测量范围从几微米至几十毫米。,56,电测式压力测量仪表利用金属或半导

25、体的物理特性直接将压力转换为电压、电流信号或频率信号输出，或是通过电阻应变片等将弹性体的形变转换为电压、电流信号输出。代表性产品有由压电式、压阻式、振频式、电容式和应变式等压力传感器所构成的电测式压力测量仪表。精确度可达0.02级，测量范围从数十帕至700兆帕不等。,图6-35压阻式压力传感器的原理示意图1.外壳；2.等值应变电阻；3.引线；4.单晶硅膜片,57,6.5 密封装置,对密封的要求： 1.具有良好的密封性能，有适宜的弹性，能补偿误差和磨损，随压力的升高能自动提高密封性能； 2.具有良好的相容性。与液体和气体介质以及金属材料相容； 3.摩擦力小，寿命长； 4.结构简单、制造使用、维修

26、方便。,密封的分类： 按照被密封部分的运动特性分为：固定连接件间的密封,简称定密封；相对运动连接件间的密封，简称动密封。 按照密封的作用原理分为：非接触式密封，如间隙密封和迷宫式密封；接触式密封，采用各种形状的密封圈。,密封圈的种类： 密封圈的种类很多，常用的有： “O”形密封圈 “Y”形密封圈 “Yx”形密封圈 V形密封圈,波登管式压力计大多数压力计都按波登管原理工作。当工作油液流入波登管时，其中各处压力均一样。由于外部与内部弯曲表面之间面积差，因此，波登管弯曲，这样此运动就被传递到指针。这种压力计无过载保护。对于波登管式压力计，在其入口处应安装可调节流阀，以防止尖峰压力损坏波登管。,流量计,工作油液通过可变节流口流出，该节流口由固定锥形阀芯和中空活塞（其上安装有弹簧）组成。中空活塞挤压弹簧的压缩量与流量大小成正比。这种流量计测量精度约为4%。当需要高精度测量时，应使用涡轮流量计、椭圆流量计或齿轮流量计。,