液压辅助元件课件

4液压辅助元件4.1滤油器4.2蓄能器4.3油箱4.4管件4.5热交换器ysu-20104液压辅助元件4.1滤油器ysu-20101液压辅助元件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，除油箱通常需要自行设计外，其余皆为标准件。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。辅助装置处理不好，可导致系统工作性能不好，甚至使系统遭到破坏而无法工作。ysu-2010液压辅助元件液压辅助元件有滤油器、蓄能器、管件、密封件、油箱2

4.1滤油器液压系统的故障大多数是由于油液中杂质而造成的，油液中污染的杂质会使液压元件运动副的结合面磨损，堵塞阀口，卡死阀芯，使系统工作可靠性大为降低。在系统中安装滤油器，是保证液压系统正常工作的必要手段。4.1.1滤油器的分类粗滤器细滤器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。按滤油器安装的位置不同，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。ysu-20104.1滤油器液压系统的故障大多数是由于油液中杂质而造成34.1.1.1网式滤芯如图4.1所示，网式滤芯是在周围开有很多孔的金属筒形骨架1上，包着一层或两层铜丝网2，过滤精度由网孔大小和层数决定。网式滤芯结构简单，清洗方便，通油能力大，过滤精度低，常作吸滤器。

图4.1网式滤油器

l-骨架，2-铜丝网孔ysu-20104.1.1.1网式滤芯如图4.1所示，网式滤芯是在周围开44.1.1.2线隙式滤芯

线隙式滤芯如图4.2所示，用铜线或铝线密绕在筒形骨架的外部来组成滤芯，油液经线间间隙和筒形骨架槽孔流入滤芯内，再从上部孔道流出。这种滤油器结构简单，通油能力大，过滤效果好，多为回油过滤器。

图4.2线隙式滤油器1-滤网；2-骨架；3-外壳ysu-20104.1.1.2线隙式滤芯线隙式滤芯如图4.2所54.1.1.3纸制滤芯纸制滤芯结构类同于线隙式，只是滤芯为纸制，滤芯过滤精度可达5~30m，可在32MPa下工作。其结构紧凑，通油能力大，在配备壳体后用作压力油的过滤。其缺点是无法清洗，需经常更换滤芯。演示图4.3纸质滤油器1-压差报警器；2-粗眼钢板网；3-滤纸；4-金属丝网ysu-20104.1.1.3纸制滤芯纸制滤芯结构类同于线隙式，只6保证滤油器能正常为了工作，不致因杂质逐渐聚积在滤芯上引起压差增大而损坏纸芯，滤油器顶部装有堵塞状态发讯装置1，当滤芯逐渐堵塞时，压差增大，感应活塞推动电气开关并接通电路，发出堵塞报警信号，提醒操作人员更换滤芯。图4.3纸质滤油器1-压差报警器；2-粗眼钢板网；3-滤纸；4-金属丝网ysu-2010保证滤油器能正常为了工作，不致因杂质逐渐聚积在滤芯上引起压差7

4.1.1.4烧结式滤芯图4.4所示为金属烧结式滤芯。滤芯可按需要制成不同的形状，选择不同粒度的粉末烧结成不同厚度的滤芯，可以获得不同的过滤精度。烧结式滤油器的过滤精度较高，滤芯的强度高，抗冲击性能好，能在较高温度下工作，有良好的抗腐蚀性，且制造简单，它可安装在不同的位置。图4.4烧结式滤油器ysu-20104.1.1.4烧结式滤芯图4.4所示为金属烧结式滤84.1.2滤油器的选用滤油器按其过滤精度的不同，有粗过滤器、普通过滤器、精密过滤器和特精过滤器四种。应根据其技术特点、过滤精度、使用压力及通油能力等条件来选择滤油器。在选用时应注意以下几点：(1)有足够的过滤精度。过滤精度是指通过滤芯的最大尖硬颗粒的大小，以其直径d的公称尺寸表示。其颗粒越小，精度越高。不同的液压系统有不同的过滤精度要求。液压系统的滤油精度要求见表4.1。表4.1各种液压系统的过滤精度要求系统类别润滑系统传动系统伺服系统工作压力(Mpa)精度d(μm)0~0.25≤100＜1425~5014~32≤25＞32≤10≤21≤5ysu-20104.1.2滤油器的选用滤油器按其过滤精度的不同，有粗过滤9近年来，有推广使用高精度滤油器的趋势。实践证明，采用高精度滤油器，液压泵、液压马达的寿命可延长4～10倍，可基本消除阀的污染、卡紧和堵塞故障，并可延长液压油和滤油器本身的寿命。(2)有足够的通油能力。通油过滤能力是指在一定压降和过滤精度下允许通过滤油器的最大流量，不同类型的滤油器可通过的流量值有一定的限制，需要时可查阅有关样本和手册。(3)滤芯便于清洗或更换。ysu-2010近年来，有推广使用高精度滤油器的趋势。实践证明，采用高精度滤104.1.3滤油器的安装位置

(1)泵入口的吸油滤油器这种滤油器用来保护液压泵，使其不至于吸入较大的机械杂质。根据泵的要求，可选用粗过滤器，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0.01~0.035MPa。吸油滤油器ysu-20104.1.3滤油器的安装位置(1)泵入口的吸油滤油器吸油11(2)泵出口油路上的高压滤油器该滤油器主要用来滤除进入液压系统的污染杂质。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。高压滤油器ysu-2010(2)泵出口油路上的高压滤油器该滤油器主要用来滤除进入液压系12(3)系统回油路上的低压滤油器可滤去油液流入油箱以前的污染物，为液压泵提供清洁的油液。因回油路压力很低，可采用耐压较低的精密滤油器，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大型液压系统可专设由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。研究表明，这种系统外的过滤回路不受压力和流量波动影响，故过滤效果较好。回油路上的低压滤油器ysu-2010(3)系统回油路上的低压滤油器可滤去油液流入油箱以前的污染物13安装滤油器时应注意：一般滤油器只能单向使用，即进、出口不可互换；其次，便于拆卸滤芯清洗；最后，还应考虑滤油器及周围环境的安全。因此，滤油器不要安装在液流方向可能变换的油路上，必要时可增设流向调整板，以保证双向过滤。作为滤油器的新进展，目前双向滤油器已经问世。ysu-2010安装滤油器时应注意：一般滤油器只能单向使用，即进、出口不可互144.2蓄能器4.2.1蓄能器的功能蓄能器主要用于储存油液的压力能，下面先介绍其功能。(1)辅助动力源工作周期较短的间歇工作系统或一个循环内速度差别很大的系统，在系统不需要大流量时，可以把液压泵输出的多余压力油储存在蓄能器内，到需要时再由蓄能器快速向系统释放，这样就可以减小液压泵的容量以及电动机的功率消耗，从而降低系统温升。ysu-20104.2蓄能器4.2.1蓄能器的功能ysu-201015如图所示为一液压机的液压系统，当液压缸保压时，泵的流量进入蓄能器4被储存起来，达到设定压力后卸荷阀3打开，泵卸荷；当液压缸快速进退时，蓄能器与泵一起向液压缸供油，因此，系统设计时可按平均流量选用较小流量规格的泵。图4．5液压机液压系统1-液压泵；2-单向阀；3-卸荷阀；4-蓄能器；5-换向阀；6-液压缸ysu-2010如图所示为一液压机的液压系统，当液压缸保压时，泵的流量进入蓄16

(2)系统保压在液压泵停止向系统提供油液的情况下，蓄能器所存储的压力油液向系统补充，补偿系统泄漏或充当应急能源，使系统在一段时间内维持需要的压力。避免系统在油源突然中断时所造成机件的损坏。

(3)吸收系统脉动，缓和背压冲击蓄能器能吸收系统压力突变时的冲击，如液压泵突然启动或停止，液压阀突然关闭或开启，液压缸突然运动或停止。也能吸收液压泵工作时的流量脉动所引起的压力脉动，相当于油路中的平滑滤波。系统保压ysu-2010(2)系统保压在液压泵停止向系统提供油液的情况下，蓄17

4.2.2蓄能器的结构形式蓄能器通常有重力式、弹簧式和充气式（气体加载式）等几种。目前常用的是利用气体压缩和膨胀来储存、释放液压能的充气式蓄能器。蓄能器职能符号ysu-20104.2.2蓄能器的结构形式蓄能器通常有重力式、弹18

(1)重力式蓄能器重力式蓄能器结构原理如图所示，它是利用重物的位置变化来储存、释放能量的。重物1通过柱塞2作用在油液3上。主要用于冶金等大型液压系统的恒压供油，其特点是结构简单，压力稳定；缺点是反应慢，结构庞大。ysu-2010(1)重力式蓄能器重力式蓄能器结构原理如图所示，它是利用重19如图所示，弹簧式蓄能器是利用液体3通过柱塞2压缩和释放弹簧1来储存和释放能量的。这种蓄能器的特点是结构简单，反应较灵敏，但容量小。不适用于高压或高频率的工作场合，只宜供小容量及低压（p≤10105~12105Pa）回路缓冲之用。（2）弹簧式蓄能器ysu-2010如图所示，弹簧式蓄能器是利用液体3通过柱塞2压缩和释放弹簧120（3）活塞式蓄能器如图所示。这种蓄能器中的气室5与油室4用一浮动的活塞1隔开，因此气体不易混入油液中，油液不易氧化。这种蓄能器结构简单，工作可靠，寿命长；主要用于大体积和大流量。但由于活塞惯性和摩擦阻力的影响，反应不灵敏，容量较小，缸筒加工和活塞密封性能要求较高，宜用来储存能量或供中、高压系统吸收脉动之用。图4.7活塞式蓄能器1-活塞；2-壳体；3-充气阀；4-油室；5-气室；6-油口ysu-2010（3）活塞式蓄能器如图所示。这种蓄能器中的气室5与油室4用一21（4）气囊式蓄能器这种蓄能器中气体和油液由皮囊3隔开。皮囊用耐油橡胶作原料与充气阀一起压制而成，囊内贮放惰性气体。提升阀是用弹簧复位的菌形阀，它能使油液通过油口进入蓄能器而又防止皮囊经油口被挤出。充气阀只在蓄能器工作前为皮囊充气，蓄能器工作时始终关闭。这种结构使气、液密封可靠，并且因皮囊惯性小而克服了活塞式蓄能器响应慢的弱点，因此，它的应用范围非常广泛，其缺点是工艺性较差。1-充气阀；2-壳体；3-皮囊；4-提升阀ysu-2010（4）气囊式蓄能器这种蓄能器中气体和油液由皮囊3隔开。皮囊用22薄膜式蓄能器如图所示，隔膜上部充压缩空气，下部接液压油路。利用薄膜的弹性来储存、释放压力能，主要用于体积和流量较小的情况，如用作减震器、缓冲器等。由于其重量容积比最小，而广泛用于航空上。(5)隔膜式蓄能器ysu-2010薄膜式蓄能器如图所示，隔膜上部充压缩空气，下部接液压油路。(234.2.3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。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耳定律，即式中p0——皮囊的充气压力(Pa)，

V0——皮囊充气的体积，由于此时皮囊充满壳体内腔，故V0亦即蓄能器容量(m3)；ysu-20104.2.3蓄能器的容量计算容量是选用蓄能器的依据，其大小视用24pl——系统最高工作压力，即泵对蓄能器充油结束时的压力(Pa)；Vl——皮囊被压缩后相应于pl时的气体体积(m3)p2——系统最低工作压力，即蓄能器向系统供油结束时的压力(Pa)，V2——气体膨胀后相应于p2时的气体体积(m3)。体积差ΔV=V2－V1为供给系统油液的有效体积，将它代入上式，便可求得蓄能器容量V0，即ysu-2010pl——系统最高工作压力，即泵对蓄能器充油结束时的压力(Pa25充气压力p0在理论上可与p2相等，但是为保证在p2时蓄能器仍有能力补偿系统泄漏，则应使p0<p2，一般取p0=(0.8～0.85)p2，如已知V0，也可反过来求出储能器的供油体积ΔV，即由上式得ysu-2010充气压力p0在理论上可与p2相等，但是为保证在p2时蓄能器26在以上各式中，n是与气体变化过程有关的指数。当蓄能器用于保压和补充泄漏时，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，气体快速膨胀，热交换不充分，这时可视为绝热过程，取n=1.4。在实际工作中，气体状态的变化在绝热过程和等温过程之间，因此，n=1~1.4ysu-2010在以上各式中，n是与气体变化过程有关的指数。ysu-201027

4.2.3.2作吸收冲击用时的容量计算当蓄能器用于吸收冲击时，其容量的计算与管路布置、液体流态，阻尼及泄漏大小等因素有关，准确计算比较困难。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，即式中pl——允许的最大冲击力；(MPa)；

p2——阀口关闭前管内压力(MPa)，V0——用于冲击的蓄能器的最小容量(L)；L——发生冲击的管长，即压力油源到阀口的管道长度(m);

t——阀口关闭的时间(s)。ysu-20104.2.3.2作吸收冲击用时的容量计算当蓄能器用于吸收28蓄能器安装时应注意下列事项：（1）皮囊式蓄能器原则上应垂直安装（油口向下），只有在空间位置受限制时才考虑倾斜或水平安装。因为倾斜或水平安装时皮囊会受浮力而与壳体单边接触，妨碍其正常伸缩且加快其损坏。（2）吸收冲击压力和脉动压力的蓄能器应尽可能装在振源附近。（3）装在管路上的蓄能器，承受着一个相当于其入口面积和油液压力乘积的力，必须用支持板或支持架使之固定。（4）蓄能器与管路系统之间应安装截止阀，供充气、检修时使用。蓄能器与液压泵之间应安装单向阀，防止液压泵停车时蓄能器内储存的压力油倒流。4.2.4、蓄能器安装时注意事项ysu-2010蓄能器安装时应注意下列事项：4.2.4、蓄能器安装时注意事项294.3油箱

4.3.1油箱的基本功能油箱的基本功能是：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(充压式油箱)。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。ysu-20104.3油箱4.3.1油箱的基本功能30（1）充压式油箱

充压油箱，体积小，散热性差，需设置专门的冷却装置。一般用于行走机械。7-主油泵;8-冷却油泵；9-冷却器ysu-2010（1）充压式油箱

充压油箱，体积小，散热性差，需设置专门的冷31(2)开式油箱

图示为开式油箱。它与大气相通，散热条件较好。ysu-2010(2)开式油箱

ysu-2010324.3.2油箱结构特点在初步设计时，油箱的有效容量可按下述经验公式确定V=mqp式中V——油箱的有效容量(L)；

qp——液压泵的流量(L／min)；

m——经验系数，低压系统：m=2～4，中压系统：m=5～10，中高压或高压系统：m=6~15。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。ysu-20104.3.2油箱结构特点在初步设计时，油箱的有效容量可按下33

下面根据图所示的油箱结构示意图分述设计要点。

图4．9油箱结构示意图1-回油管;2-泄油管;3-吸油管;4-空气滤清器;5-电机底座;6-隔板；7-放油口;8-过滤器;9-箱体;10-密封垫;11-清洗盖板;12-液位计ysu-2010下面根据图所示的油箱结构示意图分述设计要点。图434(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，油箱的顶盖上有时要安放泵和电机，阀的集成装置有时也安装在箱盖上，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；油箱四周有吊耳，以便起吊装运。

(2)吸、回、泄油管的设置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。阀的泄油管口应在液面之上，以免产生背压；液压马达和泵的泄油管则应引入液面之下，以免吸入空气。ysu-2010(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35(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，利于散热和沉淀。一般设置一至两个隔板，高度可接近最大液面高。为了使散热效果好，应使液流在油箱中有较长的流程，如果与四壁都接触，效果更佳。

(4)空气滤清器与液位计的设置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。液位计用于监测油面高度，其安装位置应使液位计窗口满足对油箱吸油区最高、最低液位的观察。两者皆为标准件，可按需要选用。ysu-2010(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36

(5)放油口与清洗窗口的设置图中油箱底面做成斜面，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。ysu-2010(5)放油口与清洗窗口的设置ysu-201037(6)密封装置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，确保连接处严格密封。(7)油温控制油箱正常工作温度应在15～66℃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)油箱内壁加工新油箱经酸洗和表面清洗后，四壁可涂一层与工作液相容的耐油清漆。ysu-2010(6)密封装置油箱盖板和窗口连接处均需加密封垫，各进、出油管384.4管件管件包括管道、管接头和法兰等，其作用是保证油路的连通，并便于拆卸、安装；根据工作压力、安装位置确定管件的连接结构；与泵、阀等连接的管件应由其接口尺寸决定管径。4.4.1管道(1)管道特点、种类和适用场合管道的特点和适用场合见表4.2。ysu-20104.4管件管件包括管道、管接头和法兰等，其作用是39表4．2管道的种类和适用场合种类特点和适用范围钢管价廉、耐油、抗腐、刚性好，但装配时不易弯曲成型，常在拆装方便处用作压力管道，中压以上用无缝钢管，低压时也可采用焊接钢管紫铜管价格高，抗震能力差，易使油液氧化，但易弯曲成型，用于仪表和装配不便处尼龙管半透明材料，可观察流动情况。加热后可任意弯曲成型和扩口，冷却后即定型，承压能力较低，一般在2.8~8MPa之间塑料管耐油、价廉、装配方便，长期使用会老化，只用于压力低于0.5MPa的回油或泄油管路橡胶管用耐油橡胶和钢丝编织层制成，多用于高压管路，还有一种用耐油橡胶和帆布制成，用于回油管路ysu-2010表4．2管道的种类和适用场合种类特点和适用范围钢管价廉、40(2)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，管道悬伸较长时应适当设置管夹及支架。管道尽量避免交叉，平行管间距要大于100mm，以防接触振动，并便于安装管接头和管夹。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倍软管外径，弯曲处到管接头的距离至少等于6倍外径。ysu-2010(2)安装要求管道应尽量短，最好横平竖直，拐弯少。为414.4.2管接头管接头是管道与管道、管道与其它元件的可拆卸连接件，如泵、阀、集成块等的连接。管接头与其它元件之间可采用普通细牙螺纹连接或锥螺纹连接，如图所示。ysu-20104.4.2管接头管接头是管道与管道、管道与其它元42(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。图4．10硬管接头的连接形式1-接头体；2-接头螺母；3-衬管；4-卡套；5-接管；6-外接管；7-组合密封圈；8-O形圈(a)扩口式(b)卡套式(c)焊接式(d)焊接式ysu-2010(1)硬管接头按管接头和管道的连接方式分，有扩口式管43扩口式管接头，适用于紫铜管、薄钢管、尼龙管和塑料管等低压管道的连接，拧紧接头螺母，通过管套使管子压紧密封。卡套式管接头，拧紧接头螺母后，卡套发生弹性变形便将管子夹紧，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。(a)扩口式(b)卡套式ysu-2010扩口式管接头，适用于紫铜管、薄钢管、尼龙管和塑料管等低压管道44焊接式管接头，接管与接头体之间的密封方式有球面、锥面接触密封和平面加O形圈密封两种。前者有自位性，安装要求低，耐高温，但密封可靠性稍差，适用于工作压力不高的液压系统；后者密封性好，可用于高压系统。(c)焊接式(d)焊接式ysu-2010焊接式管接头，接管与接头体之间的密封方式有球面、锥面接触密封45(2)胶管接头胶管接头有扩口式和扣压式两种，随管径和所用胶管钢丝层数的不同，工作压力在6～40MPa之间，下图为扣压式胶管接头，扩口式胶管接头与其类似，可参见《液压工程手册》。图4．11扣压式胶管接头ysu-2010(2)胶管接头胶管接头有扩口式和扣压式两种，随管径和464.5热交换器

液压系统的工作温度一般希望保持在30～50℃的范围之内，最高不超过65℃，最低不低于15℃，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，就需要安装冷却器；反之，如环境温度太低，无法使液压泵启动或正常运转时，就需安装加热器。ysu-20104.5热交换器液压系统的工作温度一般希望保持在30～5474.5.1冷却器液压系统中用得较多的冷却器是强制对流式多管头冷却器，如图4.12所示，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，通过多根散热管6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4而加长，因而增加了散热效果。水管外面还附有许多横向或纵向散热翅片，以此扩大散热面积和热交换效果，其散热面积可达光滑管的8～10倍。1-出水口;2-壳体;3-出油口;4-隔板;5-进油口;6-散热管;7-进水口ysu-20104.5.1冷却器液压系统中用得较多的冷却器是强制