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2020 1 9 液压辅助元件 1 第6章液压辅助元件 安徽工业经济职业技术学院机电工程系 2020 1 9 液压辅助元件 2 第6章液压辅助元件 液压系统中除了动力元件 执行元件 控制元件外 油箱 虑油器 蓄能器 压力表 密封装置 管件等 都称为液压系统辅助元件 6 1蓄能器6 2过滤器6 3油箱6 4热交换器6 5管件6 6密封元件 2020 1 9 液压辅助元件 3 6 1蓄能器 功用 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 作辅助动力源 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 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 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 2020 1 9 液压辅助元件 4 6 1蓄能器 分类 蓄能器有弹簧式 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 充气式又分为活塞式 皮囊式和气瓶式等三种 下面主要介绍常用的活塞式和皮囊式两种 1 活塞式蓄能器 如图为活塞式蓄能器 用缸筒内浮动的活塞将气体与油液隔开 气体 一般为惰性气体氮气 经充气阀进入上腔 活塞的凹部面向充气 以增加气室的容积 蓄能器的下腔油口充液压油 活塞式结构简单 安装和维修方便 寿命长 但由于活塞惯性和密封件的摩擦力影响 其动态响应较慢 适用于压力低于20MPa的系统储能或吸收压力脉动 一般用于蓄能 图形符号 2020 1 9 液压辅助元件 5 6 1蓄能器 2 皮囊式蓄能器 如图所示为皮囊式蓄能器 采用耐油橡胶制成的气囊内腔充入一定压力的惰性气体 气囊外部液压油经壳体底部的限位阀通入 限位阀还保护皮囊不被挤出容器之外 此蓄能器的气液完全隔开 皮囊受压缩储存压力能 其惯性小 动作灵敏 适用于储能和吸收压力冲击 工作压力可达32MPa 既可用于蓄能 又可用于缓和冲击 吸收脉动 图形符号 2020 1 9 液压辅助元件 6 6 1蓄能器 蓄能器的使用和安装 1 充气式蓄能器中应使用惰性气体 一般为氮气 2 蓄能器一般应垂直安装 油口向下 3 必须用支架或支板将蓄能器固定 且便于检查 维修的位置 并远离热源 4 用作降低噪声 吸收脉动和冲击的蓄能器应尽可能靠近振源 5 蓄能器与管路之间应安装截止阀 供充气或检修时用 与液压泵之间应安装单向阀 防止油液倒流保护泵与系统 6 搬运和拆装时应排出压缩气体 注意安全 2020 1 9 液压辅助元件 7 6 2过滤器 功用 液压系统使用前因清洗不好 残留的切屑 焊渣 型砂 涂料 尘埃 棉丝 加油时混入的以及油箱和系统密封不良进入的杂质等外部污染和油液氧化变质的析出物混入油液中 会引起系统中相对运动零件表面磨损 划伤甚至卡死 还会堵塞控制阀的节流口和管路小口 使系统不能正常工作 因此 清除油液中的杂质 使油液保持清洁是确保液压系统能正常工作的必要条件 通常 油液利用油箱结构先沉淀 然后再采用过滤器进行过滤 滤除油中杂质 保持油液清洁 2020 1 9 液压辅助元件 8 6 2过滤器 主要性能指标 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 系统压力越高 过滤精度越低 下表为液压系统中建议采用的过滤精度 一般按系统的类型与压力选择 当系统压力小于14MPa时 过滤精度为25 m 压力为14 32MPa时 过滤精度小于25 m 压力大于32MPa时 过滤精度小于10 m 液压伺服系统过滤精度小于5 m 2020 1 9 液压辅助元件 9 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 耐压选用滤油器时尤须注意系统中压力冲击的发生 而滤油器的耐压包含滤芯的耐压和壳体的耐压 一般滤芯的耐压为0 01 0 1MPa 这主要靠滤芯有足够的通流面积 使其压降小 以避免滤芯被破坏 滤芯被堵塞 压降便增加 必须注意滤芯的耐压和滤油器的使用压力是不同的 当提高使用压力时 要考虑壳体是否承受得了而和滤芯的耐压无关 2020 1 9 液压辅助元件 10 6 2过滤器 类型和结构特点 常用的过滤器有网式 线隙式 烧结式 纸芯式和磁性过滤器等类型 1 网式过滤器网式过滤器为周围开有很大窗口的金属或塑料圆筒 外面包着一层或两层方格孔眼的铜丝网 没有外壳 结构简单 通油能力大 但过滤效果差 通常用在液压泵的吸油口 过滤精度为80 180 m 网式过滤器线隙式过滤器1 上盖2 圆筒3 钢网4 下盖1 端盖2 芯架3 金属线 2 线隙式过滤器如图为线隙式过滤器 这种过滤器结构简单 通油能力强 过滤效果好 但不易清洗 一般用于低压系统液压泵的吸油口 过滤精度为30 100 m 2020 1 9 液压辅助元件 11 6 2过滤器 3 烧结式过滤器烧结式过滤器的滤芯一般由金属粉末 颗粒状的锡青铜粉末 压制后烧结而成 通过金属粉末颗粒间的孔隙过滤油液中的杂质 滤芯可制成板状 管状 杯状 碟状等 右上图所示为管状烧结式过滤器 油液从壳体2左侧A孔进入 经滤芯3过滤后 从底部B孔流出 烧结式滤油器强度高 耐高温 抗腐蚀性强 过滤效果好 可在压力较大的条件下工作 是一种使用广泛的精过滤器 其缺点是通油能力低 压力损失较大 堵塞后清洗比较困难 烧结颗粒容易脱落等 4 纸芯式过滤器下图为纸芯式过滤器的结构 它是利用微孔过滤纸滤除油液中杂质的 纸芯式过滤器过滤精度高 但通油能力低 易堵塞 不能清洗 纸芯需要经常更换 主要用于低压小流量的精过滤 5 磁性过滤器磁性过滤器用于过滤油液中的铁屑 简单的磁性过滤器可以用几块磁铁组成 烧结式过滤器1 顶盖2 壳体3 滤芯 纸芯式过滤器1 纸芯2 芯架 2020 1 9 液压辅助元件 12 6 2过滤器 过滤器的安装位置如图列出了液压系统中滤油器几种可能的安装位置 1 过滤器1安装在泵的吸入口 其作用如前文所述 2 过滤器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 过滤器3安装在回油管路上 属于回油管用过滤器 此滤油器的壳体耐压性可较低 4 过滤器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 过滤器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 2020 1 9 液压辅助元件 13 6 2过滤器 注意事项 1 按规定液流方向安装 否则会冲坏滤芯 造成系统污染 2 当过滤器的压差指示 发讯 装置发出信号时 应及时清洗或更换滤芯 3 清洗或更换滤芯时 要防止外界污染物侵入液压系统 4 金属编织方孔滤芯可用刷子在汽油中刷洗 烧结类滤芯可用超声波清洗或液流反向冲洗 纸质滤芯及化纤滤芯只能在清洗液中刷洗 2020 1 9 液压辅助元件 14 6 3油箱 功能 储存油液 散热以控制油温 阻止杂质进入 沉淀油中杂质 分离气泡等功能 分类 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 油箱的容量 油箱的容量必须保证 液压设备停止工作时 系统中的全部油液流回油箱时不会溢出 而且还有一定的预备空间 即油箱液面不超过油箱高度的80 液压设备管路系统内充满油液工作时 油箱内应有足够的油量 使液面不致太低 以防止液压泵吸油管处的滤油器吸入空气 通常油箱的有效容量为液压泵额定流量的2 6倍 一般 随着系统压力的升高 油箱的容量应适当增加 公式 V Kqn V 油箱的有效容积 qn 液压泵的额定流量 低压2 4K中压5 7高压10 12 2020 1 9 液压辅助元件 15 6 3油箱 为了保证油箱的功用 在结构上应注意以下几个方面 1 应便于清洗 油箱底部应有适当斜度 并在最低处设置放油塞 换油时可使油液和污物顺利排出 2 在易见的油箱侧壁上设置液位计 俗称油标 以指示油位高度 3 油箱加油口应装滤油网 口上应有带通气孔的盖 4 吸油管与回油管之间的距离要尽量远些 并采用多块隔板隔开 分成吸油区和回油区 隔板高度约为油面高度的3 4 5 吸油管口离油箱底面距离应大于2倍油管外径 离油箱箱边距离应大于3倍油管外径 吸油管和回油管的管端应切成450的斜口 回油管的斜口应朝向箱壁 2020 1 9 液压辅助元件 16 6 4热交换器 功用 保证系统在正常工作温度 300c 500c 下工作 分类 冷却器 散热器 加热器 2020 1 9 液压辅助元件 17 6 4 1冷却器 分类 按冷却介质可分为 风冷 水冷 氨冷水冷式冷却器的特点 蛇形管式冷却器效果较差 耗水量大 转费用高 但结构简单 多管式冷却器效果好 但结构复杂 翅片管式冷却器效果更好 但结构更复杂 安装 应安装在系统回油路或溢流阀溢流油路上 图形符号 蛇形管冷却器 多管冷却器 2020 1 9 液压辅助元件 18 6 4 1冷却器 冷却溢流阀流出来的油的回路冷却器装在回侧油的回路 独立冷却回路 2020 1 9 液压辅助元件 19 6 4 2加热器 分类 蛇形管式 电加热式 使用注意事项 1 水平安装于油箱侧面 2 加热部分全部侵入油内 3 功率不宜过高 以使油液老化 可在不同部位多装几个加热器 图形符号 电加热式加热器 2020 1 9 液压辅助元件 20 6 5管件 1 油管功能 传递工作液体 油管材料可用金属管或橡胶管 选用时由耐压 装配的难易来决定 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 控制油路中流量小 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 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 可以吸收振动 管路内径的选择主要考虑降低流动时的压力损失 对于高压管路 通常流速在3 4m s左右 对于吸油管路 考虑泵的吸入和防止气穴 通常流速在0 6 1 5m s左右 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3 5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 2020 1 9 液压辅助元件 21 6 5管件 2 管接头功用 连接油管与油管 元件 要求 连接牢固 密封可靠 装配方便 工艺性好 外形尺寸小 通油能力强 2020 1 9 液压辅助元件 22 6 6密封元件 功用 防止液压油的泄漏 要求 良好的密封性 耐磨性 经济性 形式 间隙密封和密封圈密封 2020 1 9 液压辅助元件 23 6 6 2间隙密封 密封原理 利用相对运动零件配合面之间的微小间隙来防止泄漏 特点应用 结构简单 摩擦阻力小 耐高温 但泄漏较大 并且随着时间的增加而增加 加工要求高 主要用于尺寸小 压力低 速度高的液压缸或各种阀 2020 1 9 液压辅助元件 24 6 6 1接触密封 分类 O型 Y形 V形 组合式密封圈等 1 O型密封圈密封原理 利用密封圈的安装变形来密封 特点 1 O型圈截面为圆形 结构简单 制造方便 密封性能好 摩擦力小 故一般安装在外圆或内圆上截面为矩形的沟槽内以实现密封 2 O型圈一般为橡胶制成运动密封 动 p 10Mpa时 应设置挡圈 塑料 尼龙 故压力高时固定密封 静 p 32Mpa 2020 1 9 液压辅助元件 25 6 6 1接触密封 2 Y型密封圈密封原理 密封圈受油压作用使两唇张开贴紧在轴或孔的表面实现密封 特点 1 Y型圈靠唇边张开后实现密封 故安装时唇边必须对着压力油腔 2 Y型圈密封可靠 摩擦力小 寿命长 故常用于速度较高的液压缸 2020 1 9 液压辅助元件 26 6 6 1接触密封 3 V型密封圈密封原理 当压紧环压紧密封环时 支承环使密封环产生变形而实现密封 结构 截面为V型 由支承环 密封环 压紧环叠合而成 开口面向高压侧 特点 V型密封圈是组合装置 密封效果良好 耐高压 寿命长 增加密封环可提高密封效果 但摩阻力增大 尺寸大 成本高 应用 常用于压力较高p 50Mp 温度为 400 800 运动速度较低的场合实现密封 2020 1 9 液压辅助元件 27 6 6 1接触密封 其它密封装置 2020 1 9 液压辅助元件 28 6 6 1接触密封 选用原则 1 密封的性质 是动密封 还是静密封 是平面密封 还是环行间隙密封 2 动密封是否要求静 动摩擦系数要小 运动是否平稳 同时考虑相对运动耦合面之间的运动速度 介质工作压力等因素 3 工作介质的种类和温度对密封件材质的要求 同时考虑制造和拆装是否方便 2020 1 9 液压辅助元件 29 6 6 1接触密封 考虑因素 1 当密封圈用于圆柱环行间隙密封时 若密封圈的安装沟槽开在轴上 取密封圈的公称外径与径相等 若密封