液压与气压传动第四章.ppt

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1、1,2,本章提要,液压辅助元件有滤油器、蓄能器、管件、密封件、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：,3,4,4.1 滤油器,4.1.1 对过滤器的要求,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

2、）、普通过滤器(d10）、精过滤器（d5）、特精过滤器（d1）。,5,一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,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。,4.1.2 过滤器的类型及特点,7,（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

3、，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4.1网式滤油器,8,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。,9,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。,10,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。,11,4.1.3 过滤器的安装,（1）泵入口

4、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。,12,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

5、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,13,4.2 蓄能器,4.2.1 蓄能器的作用,（1）作辅助动力源,在间歇工作或周期性动作中，蓄能器可以把泵输出的多余压力油储存起来。当系统需要时，由蓄能器释放出来。这样可以减少液压泵的额定流量，从而减小电机功率消耗。,14,蓄能器能吸收系统压力突变时的冲击，也能吸收液压泵工作时的流量脉动所引起的压力脉动。,（2）系统保压或作紧急动力源,对于执行元件长时间不动作，而要保持恒定压力的系统，可用蓄能器来补偿泄漏，从而使压力恒定。对某些系统要求当泵发生故障或停电时，执行元件应继续完成必要的动作时，需要有适当容量的蓄能器作紧急动力

6、源。,（3）吸收系统脉动，缓和液压冲击,15,4.2.2蓄能器的结构形式,图4.6蓄能器的结构形式,16,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4.7活塞式蓄能器,（1）活塞式蓄能器,17,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。,（2）皮囊式蓄能器,18,图4.8 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,19,重力式蓄能器主要用冶金等大型液压

7、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。,（3）薄膜式蓄能器（4）弹簧式蓄能器（5）重力式蓄能器,4.2.3 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。,20,4.2.3.1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尔定律，即,21,体积差 为供给系统油液的有效体积，将它代入式（4.1），使可求得蓄能器容量，即,22,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）,（4.3）,当蓄能

8、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。,23,4.2.3.2 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,（4.4）,24,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,4.3 油箱,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。,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

9、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，这里仅介绍开式油箱。,4.3.1 油箱的基本功能,25,图4.9 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,26,4.3.2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,（4.5）,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。,27,下面根据图4.8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

10、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。,28,（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。,29,（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

11、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。,30,4.4 管 件,管件包括管道、管接头和法兰等。,4.4.1 管道,种类：钢管、紫铜管、橡胶管,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,31,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100m

12、m，以防接触振动，并便于安装管接头。,4.4.2 管接头,（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。,32,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。,33,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。,34,钢管和基体通过焊接管接头连接。把接管2焊在被连接的钢管端部。接头

13、体1用螺纹拧入某元件的基体。用组合密封垫防止从元件中外漏。将O型密封圈放在接头体1的端面处，将螺帽3拧在接头体1上即完成连接。,35,图中的接管端部做成球面、螺帽拧紧在接头体上后，球面和接头体的内锥面压紧而防止漏油。接头体的锥螺纹将拧入某元件的基体。焊接式管接头制作简单、工作可靠，对被连接的管件尺寸精度要求不高，工作压力可达32MPa或更高。缺点是对焊接质量要求较高。它是目前应用最多的一种管接头。,36,扣压式胶管接头,图4.11,（2）软管接头,37,4.5热交换器,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

14、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。,38,4.5.1 冷却器,图4.11 对流式多管头冷却器,39,冷却器的安装位置,不论哪一类的冷却器,都应安装在压力很低或压力为零的管路上,这样可防止冷却器承受高压且冷却效果也较好。,40,4.5.2 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4.12 加热器的安装,41,小 结,滤油器是液压传动系统最重要的保护元件，通过过滤油液中的杂质来确保液压元件及系统不受污染物的侵袭。从使用场合上可分为高压滤油器和低压滤油器；从过滤精度可分为粗滤器和精滤器，过滤器材料也多种多样。,本章介绍了纸质、网式、线隙式及烧结式滤油器的结构。,42,小 结,蓄能器在大型及高精度液压系统占有重要的地位，通常用于吸收脉动、冲击及作为液压系统的辅助油源，在结构上有：皮囊式、膜片式、重力式、弹簧式及活塞式。蓄能器在工作时基本上是处于动态工况，往往关心的也是其动态特性。热交换器包括加热器和冷却器，它们的功能是使液压传动介质处在设定的温度范围内，提高传动质量。油箱作为一非标辅件，根据不同情况进行设计，主要用于传动介质的储存、供应、回收、沉淀、散热等。,