第五讲 辅助元件

液压与气压传动 主讲 孙清洲 第五讲液压系统辅助元件 液压辅件 液压辅件对系统性能 效率 温升 噪声和寿命均有影响 并且不亚于其它液压元件对系统的影响 什么是液压辅助元件 在液压系统中 除动力元件 执行元件 控制元件之外部分的总称 滤油器 蓄能器 油箱 管件 热交换器 密封装置等 液压辅件 蓄能器的分类 用于大型液压系统的恒压供油 用于小容量 低压回路起缓冲作用 用于低于20MPa系统储能或吸收脉动 用于低于32MPa系统储能和吸收脉动 利用存于薄膜内惰性有压气储存能量 第一节蓄能器定义 用于存储油液压力能的装置 液压辅件 蓄能器结构 活塞式蓄能器上腔通隋性气体 油液从油口4进入蓄能器 特点 结构简单 寿命长 但反应迟缓 适用于低于20MPa的系统储能或吸收压力脉动 液压辅件 蓄能器结构 皮曩式蓄能器皮曩内充入隋性气体 油从提升阀处引入并贮存在蓄能器中 当系统需要油液时从提升阀处排出 提升阀的作用是防止皮曩溢出 特点 用于低于32MPa系统的储能及吸压力冲击 液压辅件 蓄能器在液压系统中的作用 1 作辅助动力源 当系统油液用量不均衡或大部分时间需要小流量 而在短时间需要大流量油液时 这时可采用小流量泵和蓄能器结合供油 当需小流量时由油泵供油 多余的油液存入蓄能器 需要大流量时 由蓄能器和油泵同时供油 2 保压和补充泄漏 当液压系统需要长时间保压而油泵卸荷时 可用蓄能器保持系统的压力并补充泄漏 3 吸收压力冲击和消除系统压力脉动 当液压元件工作状态发生变化时可在系统引起压力冲击 由于油泵的结构引起的排油压力脉动均可以通过蓄能器来消除或降低 液压辅件 过滤器 第二节过滤器一 液压油的污染及其控制液压油的污染是引起液压系统故障的主要原因 占到总事故率的70 80 液压油的污染主要来自水分 空气 机械颗粒 油液的氧化产物 其它油品的混入等异物混入 一 污染的危害1 杂质的混入加快元件的磨损 破坏密封 降低元件的寿命 系统工作性能降低 2 油液中混入空气 容易产生气蚀 噪声 降低油的润滑性 油液易氧化 执行元件产生爬行等 3 油液中混入水分将加速油液的氧化 腐蚀金属并降低油液的润滑性 液压辅件 过滤器 4 油液的氧化将使油液变质 氧化产物将堵塞元件的阻尼孔或节流孔 加速元件的腐蚀 二 油液污染的控制1 防止外界杂质混入 安装前对元件等进行清洗 按装后对系统进行清洗 维修时应将元件清洗干净 防止污染物混入 2 合理设计液压系统并加强管理 3 对油液进行过滤 液压辅件 过滤器 二 过滤器的作用和类型过滤器的作用 滤去油液中的杂质 维持油液的清洁 保证液压系统的正常工作 滤油器的分类 按过滤原理分 表面型 深度型 磁性过滤器 一 表面型过滤器滤除的微粒污物截留在滤芯元件的上游一面 属这种类型的过滤器有网式和线隙式 液压辅件 网式滤芯滤油器 1 骨架2 铜丝网3 上盖4 下盖 结构特征 金属骨架上包有一层或多层铜丝网 油液流经滤网而被过滤 特点 结构简单 清洗方便 通油能力大 阻力低 一般压力损失为0 01MPa 过滤精度由过滤网网孔和层数决定 一般过滤杂质尺寸为0 08 0 18mm 过滤精度低 应用场合 常用作吸滤器 安装于油泵的吸油口上 保护油泵不被大颗粒杂质损坏 3 4 液压辅件 线隙式滤油器 结构特征 滤网是用细铜线 或铝线 缠绕在骨架上 线与线之间形成缝隙来实现滤油 过虑直径一般为0 03 0 1mm 压力损失为0 07 0 35MPa 特点 结构简单 通油能力大 过滤效果好 但不易清洗 应用场合 多用于中 低压系统装于回油路或吸油口上 液压辅件 深度型过滤器 二 深度型过滤器滤芯由多孔可透性材料制成 材料内部有曲折迂回的通道 大于表面孔径的粒子直接被拦截在滤芯的外表面上 而较小污染粒子进入过滤材料内部 撞到通道壁上 滤芯的吸附及迂回曲折通道有利于污染粒子的沉积和截留 这种过滤器的滤芯材料有纸芯 烧结金属 毛毡和各种纤维芯等 液压辅件 纸质滤芯滤油器 结构特征 滤芯为微孔滤纸 过滤直径一般为0 05 0 03mm 压力损失一般为0 08 0 4MPa 特点 结构紧凑 过滤精度高 通油能力小 易堵塞 无法清洗 需经常更换滤芯应用场合 常用于对油液要求较高场合 滤油器 烧结式滤芯滤油器 结构特征 滤芯用颗粒状青铜粉烧结而成 过滤精度一般为0 01 0 1mm 压力损失为0 03 0 2MPa 特点 过滤精度高 滤芯强度高 抗冲击性好 能在高压下工作 抗腐蚀 制造简单 但易堵塞 难清洗 应用场合 多用于排油或回油管路上 三 磁性过滤器滤芯采用永磁材料 将油液中对磁性敏感的金属颗粒吸附到上面 常和其它形式的滤芯制成复合式滤芯 三 过滤器的应用 液压辅件 过滤器 滤油器的安装位置 泵入口处的吸油过滤器泵出口油路上的高压滤油器系统回油路上的低压滤油器安装在系统以外的旁路滤油器 缺图115页 装在油泵的出油口 保护除液压泵之外的其他元件 多用于过滤精度要求高的液压系统或伺服阀调速阀之前 在回油路上 滤去油液回油箱前侵入系统或系统生成的污物 安装于独立的过滤系统中 通过不断循环提高油液的清洁度 在泵吸油口上 避免大的杂质进入油泵 要有较大的通油能力和较小的能量损失 可采用网式 线隙式过滤器 液压辅件 油箱 第三节油箱 热交换器及压力表辅件一 油箱存储工作介质 散发热量 分离油液中的空气 沉淀污物和杂质 分类 总体式油箱 油箱和机械设备机体做在一起 利用机体空腔部分作为油箱 分离式油箱 分离式油箱是一个单独的与主机分开的装置 液压辅件 油箱 外形一般为立方体或长方体 以便散热 最高油面只允许达到80 的高度 油箱底角高度应在150mm以上 以利于散热 搬动和放油 吸油管和回油管间的距离应远 滤油器的安装不要贴近箱壁 吸油管到箱壁应大于3D 到箱底应大于2D 回油管口截成45度角 以增大回流面积 回油管应插入油面之下 和箱底之间的距离大于2d 阀的卸油管口应在液面以上 以免增加背压 马达和泵的卸油口管应在液面以下 以免吸入空气 设置隔板 将吸回油隔开 迫使流动 以利于散热和沉淀 隔板高度为油面高度的3 4 空气滤清器的作用 通大气 利自吸 滤杂物 兼加油 放油口在底面最低处 设置密封装置 温度控制 正常工作温度在20 65 热交换器 冷却器 二 热交换器将油液控制在20 65 的工作温度下 从而保证系统正常工作 一 冷却器冷却器的作用 对油液进行冷却冷却器的分类 风冷式 利用通风进行冷却 常用在移动设备中 冷媒式 采用冷却介质 利用制冷机组进行油液的冷却 水冷式 采用冷却水进行冷却 属于常用的一种冷却方式 热交换器 冷却器 水冷冷却器分类 蛇管式 多管式多管式水冷冷却器工作原理 利用水和多管的对流换热进行冷却 冷却器一般安装在回油管路或低压管路上 热交换器 加热器 二 加热器加热器的作用 对油液进行加热分类 水加热 蒸汽加热 电加热 电加热器电加热器表面功率密度不得超过3W cm2 以免油液局部温度过高而变质 因此应设联锁控制装置 控制油液温度并且油液不漫过加热元件时 电加热器不能工作 管件 第四节管件管件的作用 连接液压元件并输送工作介质 分类 油管 管接头一 油管管道的材质及应用场合 钢管 强度高 工作可靠 用于主回路固定件间的连接 中压以上用无缝钢管 低压用焊接钢管 铜管 承压能力低 6 5 10MPa 抗冲击和振动能力差 但易弯曲 用于泄漏油路 控制油路 压力表或低压小流量油路中固定件间的连接 橡胶管 用于运动件之间的联接 高压管可用于工作回路 低压管用于回油路 尼龙管 乳白色透明 可观察油液的流动情况 安装方便 承压能力为2 5 8MPa 塑料管 装配方便 但承压能力低 易老化 仅用于压力低的回油路或泄漏油路中 管件 2 油管尺寸的确定 管道的直径d 壁厚 v 允许速度 推荐 吸油口为0 5 1 5m s 回油口为1 5 2m s 压力油管2 5 5m s 控制油口2 3m s 橡胶软管小于4m s n 安全系数 钢管 P 7MPa时 n 8 7MPa P 17 5MPa时 n 6 P 17 5MPa时 n 4 b 管道材料许用抗拉强度 软管直接按承受压力选取 不需计算壁厚 管接头 硬管接头 二 管接头管接头 油管与液压元件 油管与油管之间可折卸的连接件 管接头和其它元件采用国家标准米制锥螺纹或普通细牙螺纹连接 一 扩口式管接头 密封方式 导套使管子压紧接头体密封 适用场合 用于紫铜管 薄钢管 尼龙管和塑料管等低压管道的连接 一般工作压力不超过8MPa 管接头 硬管接头 二 卡套式管接头密封方式 卡套发生弹性变形将管子夹紧 并在接头体和管子之间形成密封适用场合 工作压力可达32MPa 一般用于无缝钢管的连接 管接头 硬管接头 三 焊接式管接头密封方式 端面O形圈密封适用场合 用于钢管的连接 工作压力可达32MPa或更高 管接头 软管接头 四 橡胶软管接头分类 可拆式 扣压式1 可拆式 在橡胶管上剥去一段外层胶 将六角形接头外套装在橡胶管上 再将锥形接头体拧入 将胶管扣紧 管接头 软管接头 2 扣压式 装配工序同可拆式 和可拆式的主要区别 外套为圆形 将橡胶管扣压后用专用模具在专用挤压机上将外套挤压收缩 使外套变形后紧紧地与橡胶管和接头体连成一体 工作压力为6 40MPa 管接头 软管接头 五 快速管接头工作原理 图示位置为工作位置 钢球压在右半接头体的槽内 当需要打开时 向左移动件6 钢球弹出 同时两单向阀关闭 应用场合 用于橡胶软管连接 适宜用于经常接通或断开处 按液压辅件 密封装置 第五节密封装置密封装置的作用是防止液压系统油液的内外泄漏以及外界灰尘和异物的侵入 密封装置的分类及特点按密封装置是否和密封件接触分 接触式密封 非接触式密封 非接触式密封 间隙密封 1 间隙密封结构特征 利用结合面处的微小间隙进行密封 在活塞表面开环形槽 平衡槽 使活塞有自位性 同心环缝的泄露小于偏心环缝 自润滑作用 减小摩擦 缺点是磨损后不能自动补偿 应用场合 一般用于低压或者是其它密封方式不易实现密封场合的动密封 接触式密封 形密封圈 1 O形密封圈结构特征 用耐油橡胶压制而成 断面呈圆形密封原理 利用密封圈和被密封件之间的预压缩消除配合间隙 实现密封 受压后对密封性有所提高 接触式密封 形密封圈 特点 结构紧凑 安装方便 价格便宜 磨损后有一定的自补偿功能 用于动密封时阻力大 寿命短 应用 1 一般用于 40 120 以下2 用于相对静止件间的密封或用于运动速度为0 05 0 3m s的较低速度的动密封 3 当用于压力大于10MPa的动密封或压力大于32MPa的静密封时 在承压面的背面加挡圈 聚四氟乙烯 接触式密封 V形密封圈 结构特征 断面呈V形 由多层涂胶织物压制而成 由压环 中间环和支撑环组合成套使用 特点 耐高压 寿命长 结构尺寸大 摩擦大 可通过增加中间环的数量增加密封性 应用场合 40 80 P 50MPa的往复运动件间的动密封 当P 10MPa时可增加中间环 2 V形密封圈 接触式密封 Y形密封圈 3 Y形密封圈结构特征 断面呈Y形 由耐油橡胶压制而成 开口面向油液安装 靠油液对密封唇口的压力 使密封件紧贴在密封表面上而实现密封 接触式密封 Y形密封圈 特点 密封性好 阻力小 寿命长 密损后可自动补偿 应用场合 用于往复运动件的密封 当工作压力大于14MPa或压力波动较大 滑动速度较高时 为防止密封圈的翻转 应加支承环固定密封圈 一般用于工作温度 30 100 P 20MPa V 0 5m s的场合 接触式密封 YX形密封圈 结构特征 YX形密封圈是在Y形密封圈的基础上经改进设计 由聚氨脂材料压制而成 其断面高度和宽度之比大于2 特点 其短边为密封边和密封面接触 滑动摩擦阻力小 长边和非滑动表面接触 压缩量大 摩擦阻力大 工作时不易窜动 应用场合 温度 30 100 P 32MPa 4 YX形密封圈 接触式密封 组合密封 组合密封 由两个以上元件组成的密封装置 用于满足液压系统对耐高压 高温 高速 低摩擦系数 长寿命的要求1 组合密封垫圈 由钢圈和耐油橡胶组合而成 钢圈和被密封面接触 橡胶圈被压缩而起到密封作用 应用场合 用于油管接头或油塞的断面密封 特点 安装方便 密