液压辅件课件.ppt

5 1液压油箱 5 2滤油器 5 3蓄能器 5 4密封装置 5 5热交换器 5 6其他辅件 液压辅件 结束 5 1液压油箱 油箱用以储存油液 以保证供给液压系统充分的工作油液 同时还具有散热 使渗入油液中的污物沉淀 逸出渗入油液中的空气等作用 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 开式油箱广泛用于一般的液压传动系统 闭式油箱则用于水下和高空无稳定气压或对于工作稳定性与噪声有严格要求的场合 本节仅介绍开式油箱 在初步设计油箱时 其有效容积可按下述经验公式确定 即 v mq式中 m 系数 低压系统时 取2 4 中压系统时 取5 7 中 高压或高压大功率系统时取6 12 q 液压泵的流量 对功率较大且连续工作的液压系统 必要时还应进行热平衡计算 以最后确定油箱容量 下面结合图1 5 1的油箱结构示意图 分述设计要点如下 为了在相同容量下得到最大散热面积 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以及阀的集成装置等 另外 最高油面只允许到箱高的80 油箱一般用2 5 4mm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150mm以上 以便散热 搬移和放油 油箱要有吊耳 以便吊装和运输 油箱应有足够的刚度 大容量且较高的油箱要采用骨架式结构 1 基本结构 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 吸油管应采用容易将过滤器从油箱内取走的连接方式 所安装过滤器的安装位置要在油面以下较深的部位 距油箱底面不得小于50mm 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45 斜口形状 并面向箱壁 离箱底距离要大于管径的2 3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 为防止油箱表面泄油落地 必要时要在油箱下面或顶盖四周设盛油盘 2 吸 回和泄油管的设置 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 分离回油带进来的气泡与杂质 利于散热和沉淀 一般设置一到二个隔板 高度约为油面的2 3或接近最大液面高 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 油箱底面应有适当的倾斜度 并在最低处设置放油塞 3 隔板的设置 空气滤清器的作用是使油箱与大气相通 保持泵的自吸能力 滤除空气中的灰尘杂物 兼作加油口用 它的容量大小可根据液压泵输出油量的大小进行选择 当油箱内的油面发生剧烈变化时 可保证油箱内不出现负压情况 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 故其窗口尺寸应能满足对最高与最低液位的观察 有的油箱要求是低油位报警 这些皆为标准件 可按需要选用 4 空气滤清器与液位计的设置 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污油 换油时为便于清洗油箱 大容量的油箱一般均在侧壁设置清洗窗 其位置安排应便于吸油过滤器的拆装 7 油温控制 6 防污密封 5 放油口与清洗窗的设置 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 油箱正常工作温度应在15 65 之间 必要时应安装温度计 温控器和热交换器 新油箱经喷丸 酸洗和表面清洁后 四壁可涂一层与工作液不相容的塑料薄膜或耐油清漆 如果油箱是用不锈钢钢板焊制 可不必涂层 9 较大的油箱应设置手孔或人孔 便于维护 8 油箱内壁加工 总结之 进行油箱设计时 应注意以下几点 1 应考虑清洗 换油方便 2 油箱应有足够的容量 3 吸油管及回油管应隔开 最好用一个或几个隔板隔开 以增加油液循环距离 使油液有充分时间沉淀污物 排出气泡和冷却 4 吸油管距离箱底距离h 2d 距离壁大于3d d为吸油管外径 油箱一般用2 5 4mm的钢板焊成 尺寸高大的油箱要加焊角铁和筋板 以增加刚性 要防止油液渗漏和污染 油箱应便于安装 吊装和维修 返回 5 2滤油器 一 滤油器的选用和过滤精度 二 滤油器的典型结构 三 滤油器的选用 四 滤油器的安装位置 返回 1 液压系统的油液中的各种污染物 外部污染物 切屑 锈垢 橡胶颗粒 漆片 棉丝 内部污染物 零件磨损的脱落物 油液因理化作用的生成物 一 滤油器的作用和过滤精度 滤油器的过滤精度通常用能被过滤掉的杂质颗粒的公称尺寸 m 大小来表示 一般要求系统过滤精度小于运动副间隙的一半 此外 压力越高 对过滤精度要求就越高 近年来 人们用另一个指标 过滤比 x x 滤油器入口尺寸大小x m 颗粒数滤油器出口处尺寸大小x m 的颗粒数 可见 x表示了滤油器过滤污染物的能力 2 过滤精度和过滤比 返回 滤油器的总类很多 主要类型有 机械式滤油器 网式滤油器 线隙式滤油器 片式滤油器 纸芯式滤油器 烧结式滤油器 磁性滤器 二 滤油器的典型结构 机械式滤油器主要靠过滤介质阻挡杂质 磁性滤油器则靠过滤介质的磁性吸出油液中的铁末 1 网式滤油器 网式滤油器结构如图 这种滤油器的过滤精度与铜丝网的网孔大小和层数有关 图示结构实际上只是一个滤芯 网式滤油器的优点是通油能力大压力损失小 容易清洗 但过滤精度不高主要用于泵吸油口 2 线隙式滤油器 线隙式滤油器结构如图所示 其滤芯采用绕在骨架上的铜丝来替代上图中的铜丝网 过滤精度决定于铜丝间的间隙 故称为线隙式滤油器 它常用于液压系统的压力管及内燃机的燃油过滤系统 3 纸芯式滤油器 纸芯式滤油器是以处理过的滤纸做过滤材料 为了增加过滤面积 纸芯上的纸呈波纹状 纸芯式滤油器性能可靠 是液压系统中广泛采用的一种滤油器 但纸芯强度较低 且堵塞后无法清理 所以必须经常更换纸芯 滤油器纸芯外形 4 烧结式滤油器 烧结式滤油器结构如图所示 滤芯是用颗粒状青铜粉压制烧结而成 属于深度型滤油器 烧结式滤芯强度较高 耐高温 性能稳定 抗腐蚀性能好 过滤精度高 是一种常用的精密滤芯 但其颗粒容易脱落 堵塞不易清洗 返回 三 滤油器的选用选用滤油器时应考虑一下三个问题 1 滤孔尺寸滤芯的滤孔尺寸可根据过滤精度或过滤比的要求来选取 2 通过能力滤芯应有足够的通流面积 通过的流量愈高 则要求通流面积愈大 一般可按要求通过的流量 由样本选用相应的规格的滤芯 3 耐压包括滤芯的耐压以及壳体的耐压 这主要靠设计时的滤芯有足够的通流面积 使滤芯上的压降足够小 以避免滤芯被破坏 当滤芯堵塞时 压降便增加 故要在滤油器上装置安全阀或发讯装置报警 必须注意滤芯的耐压与滤油器的使用压力是两回事 当提高使用压力时 只需考虑壳体 以及相应的密封装置 是否能承受 而与滤芯的耐压无关 返回 四 滤油器的安装位置1 滤油器安装于液压泵吸油口此位置可避免较大颗粒的杂质进入液压泵 但要求滤油器有很大的通油能力和较小的压力损失 一般采用过滤精度较低的网式滤油器 2 滤油器安装于液压泵压油口此位置可用以保护除液压泵以外的其它液压元件 要求滤油器能耐高压 3 滤油器安装于回油管路此位置使油液在流回油箱之前先经过过滤 使油箱中的油液得到净化 此种滤油器壳体的耐压性能可较低 4 滤油器安装在旁油路上此位置可使管路中大的油液不断净化 使油液的污染程度得到控制 5 独立的过滤系统这是将滤油器和泵组成一个独立于液压系统之外的过滤回路 它的作用也是不断净化系统中的油液 与将滤油器安装在旁路上的情况相似 它需要增加设备 泵 适用于大型机械的液压系统 返回 5 3蓄能器 一 蓄能器的类型 二 蓄能器的功用 三 充气式蓄能器的选用 返回 一 蓄能器的类型 重锤式蓄能器原理见右图 它利用重锤的位置变化来储存和释放能量 重锤1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 1 重锤式蓄能器 2 弹簧式蓄能器 弹簧式蓄能器的原理和结构如图所示 3 充气式蓄能器 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 充气式蓄能器利用压缩气体储存能量 1 气瓶式蓄能器 2 活塞式蓄能器 这是一种隔离式蓄能器 其机构如图 它利用活塞使气油液隔离 以减少气体渗入油液的可能性 其容量大 常用于中 高压系统 但正逐渐被性能更完善的气囊式蓄能器所代替 3 气囊式蓄能器 气囊式蓄能器也是一种隔离式蓄能器 其结构如图 外壳2为两端成球形的圆柱体 壳体内有一个用耐油橡胶制成的气囊3 气囊出口上设充气阀1 充气阀只在为气囊充气时才打开 平时关闭 这种蓄能器中气体和液体完全隔离开 而且蓄能器的重量轻 惯性小 反应灵敏 是当前最广泛应用的一种蓄能器 返回 二 蓄能器的功用 蓄能器在液压系统中的功用主要有以下几个方面 1 短期大量供油 2 系统保压 3 应急能源 4 缓和冲击压力 5 吸收脉动压力 上述五项中 前三项属辅助能源 后二项属减少压力冲击 改善性能的辅助装置 使用蓄能器时应注意以下几点 气瓶式蓄能器需要垂直安装 气体在上部 油液处于下部 以避免气体随液体一起排出 装在管路上的蓄能器必须用支承架固定 蓄能器与管路系统之间应安装截止阀 以便在系统长期停止工作以及充气和检修时 将蓄能器与主油路切断 蓄能器与液压泵之间还应安装单向阀 以防止液压泵停转时蓄能器内的压力油倒流 返回 三 充气式蓄能器的选用 液压泵流量的计算 在一个工作循环内各阶段所需流量如图 液压泵的流量qp为 qp qi ti tqi 第i阶段所需流量 ti 第i阶段持续的时间 t 一个循环的总时间 n 一个循环的总阶段数 i 1 n 2 蓄能器工作容积vw的计算 这里vw指的是蓄能器所能储存油液的最大容积 在工作循环中 当所需流量大于泵流量时 蓄能器释放能量 而当所需流量小于泵的流量时 蓄能器储存能量 在各个工作阶段 蓄能器释放的油量为 vi qp qi titi为负值时 表示释放压力油 ti为正值时表示储存压力油 显然 vw至少应等于 vi中的最大值 极限情况下 3 蓄能器总容积v0的计算 气囊式蓄能器在使用前先充气 压缩气体使气囊占有了蓄能器的全部容积 此时气囊中气体的体积为v0 绝对压力为p0 在工作状态下 压力油进入蓄能器 使气囊受压缩 此时压力为p2 体积为v2 压力油释放后 气体压力降为p1 体积膨胀为v1 一般 p1 p0 由气体定律 p0v0n p1v1n p2v2n从而有 vw v0p01 n 1 p1 1 n 式中n 指数 返回 5 4密封装置 密封是保证液压和气压系统正常工作的最基本也是最重要的装置 密封装置主要用来防止液体或气体的泄漏 良好的密封是液压与气压系统能够传递动力 正常工作的保证 如果密封不好 将会造成系统和元件的泄漏加大 使系统压力和容积效率降低 浪费能量 严重时将导致系统不能正常工作 根据两个需要密封的耦合面间有无相对运动 可把密封分为动密封和静密封两大类 设计或选用密封装置的基本要求是具有良好的密封性能 并随压力的增加能自动提高密封性 摩擦阻力要小 抗腐蚀 耐磨 寿命长 制造简单 拆装方便 1 具有良好的密封性 即有适宜的弹性 能补偿所密封表面在制造上的误差与工作中的磨损 并随压力的增大自动地提高密封程度 2 具有良好的稳定性 即油液浸泡对其形状尺寸的变化影响要小 温度对其弹性和硬度的变化影响也要小 3 摩擦力小 运动灵活 工作寿命长 4 结构简单 制造 使用 维修简便 一 对密封装置的要求 常用的液压系统密封材料有以下几种 1 丁晴橡胶 这是一种最常用的耐油橡胶 具有良好的弹性和耐磨性 工作温度一般为 20 100 有一定的强度 摩擦系数较大 2 聚氨酯 它的耐油性能比丁晴橡胶好 既具有高强度又具有高弹性 拉断强度比一般橡胶高 它有很好的耐磨性 目前被广泛用作动密封的密封材料 适应温度范围 30 90 二 密封件的材料 间隙密封如下图所示 它依靠相对运动零件配合面间的极小间隙来防止泄漏 一般间隙为0 01 0 05mm 另外在活塞的外圆表面一般开几道宽0 3 0 5mm 深0 5 1mm 间距2 5mm的环形平衡槽 其作用是 1 使活塞 柱塞 四周都有压力油的作用 有利于活塞的对中以减少活塞移动时的摩擦力 2 增大了油液泄漏的阻力 减小了偏心量 提高了密封性能 3 储存油液 使活塞实现自润滑 三 常见的密封方法 一 间隙密封 间隙密封的特点 结构简单 摩擦力小 耐用 但对零件的加工精度要求高 且难以消除泄漏 故只适用于低压 小直径的快速液压缸中 二 活塞环密封 活塞环密封依靠装在活塞环形槽内的弹性金属环紧贴缸筒内壁实现密封 如右图所示 其密封效果较间隙密封好 适应的压力和温度范围很宽 能自动补偿磨损和温度变化的影响 能在高速中工作 摩擦力小 工作可靠 寿命长 但不能完全密封 活塞环的加工复杂 缸筒内表面加工精度要求高 一般用于高压 高速和高温场合 三 密封圈密封 密封圈密封是液压传动系统中应用最广的一种密封 有o形 v形 y形及组合式等几种 1 o形密封圈密封如右上图 主要用于静密封和动密封 转动密封较少用 其结构简单 密封可靠 摩擦阻力小 价格便宜 但要求缸筒内壁十分光滑 因此安装密封圈的沟槽尺寸和表面精度必须按照有关手册给出的数据严格保证 当使用场合油液压力较高时 此种密封的一侧或两侧需增加一个聚四氟乙烯或尼龙挡圈 如右下图 其厚度为1 25 2 5mm 在动密封中 当压力大于10mpa时 就要用挡圈 此时密封压力可达32mpa 在静密封中 当压力超过32mpa时 也要使用挡圈 此时最高密封压力可达70mpa 如上图 其密封性能 弹性和强度都比较好 属于唇形密封的一种 密封唇部富有弹性 能自封 磨损后能实现自动补偿 主要适用于往复运动的动密封 根据截面长宽比例的不同 y形圈可分为宽断面和窄断面两种形式 2 y形密封圈密封 y形圈安装时 唇口端应对着压力高的一侧 在压力变化较大 滑动速度较高的工况下使用时 要用支承环以固定密封圈 如右中图 窄断面y形圈如右下图 其截面的长宽比有两倍以上 因而不易翻转 稳定性好 它有等高唇和不等高唇两种 后者又有孔用和轴用之分 其短唇与密封面接触 长唇与非运动表面接触 窄断面y形圈一般适用于工作压力小于32mpa的场合 3 v形密封圈密封v形圈的截面为v形 v形密封装置是由压环 v形圈和支承环组成 当工作压力高于10mpa时 可增加v形圈的数量 提高密封效果 安装时 v形圈的开口应面向压力高的一侧 v形圈密封性能良好 耐压高 寿命长 通过调节压紧力 可获得最佳的密封效果 但v形密封装置的摩擦阻力及结构尺寸较大 主要用于活塞及活塞杆的往复运动密封 它适宜在工作压力小于50mpa 温度 40 c 80 c条件下工作 4 组合式密封上述各种形状的密封圈和各种不同的密封材料均有其各自的优点 新近出现的组合密封结构就是基于利用其各自优点而制成的 例如 聚四氟乙烯是一种新型塑料材料 它的摩擦系数极低 耐磨性好 但弹性差 而丁晴橡胶弹性好 将两者结合起来 就可以构成新式组合式密封 如书中图1 5 16 5 回转轴的密封装置 返回 如书中图1 5 17 液压系统中的功率损失几乎全部变成能量 使油液温度升高 要是散热面积不够 则需要采用冷却器 使油液的平衡温度降低到合适的范围内 按冷却介质分 冷却器可分为风冷 水冷 和氨冷等多种形式 一般液压系统中主要采用前两种 水冷却器有蛇形管式 多管式和翅片式等 风冷式冷却器由风扇和许多带散热片的管子组成 冷却器安装在回油管 避免受高压 1 冷却器 5 5油箱及热交换器 图为冷却器外形及安装位置 2 加热器 液