第五章液压辅助元件

1、1 液压与液力传动 第五章 液压辅助元件 2 本章提要本章提要本章提要本章提要本章提要本章提要 液压辅助元件有滤油器滤油器、蓄能器蓄能器、管件管件、密密 封件封件、油箱油箱和热交换器热交换器等。 液压辅助元件和液压元件一样，都是液压系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。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，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。熟知其使用方法及适用场合。 本章主要内容为本章主要内容为 ： 3 4 5.1 滤油器滤油器 液压油中往

2、往含有杂质，会造成液压元件相对运动表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。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，以直径粒的大小，以直径d作为公称尺寸表示。按精度可分为作为公称尺寸表示。按精度可分为 粗过滤器（粗过滤器（d100 m ）、）、普通过滤器普通过滤器(d10 m ）、）、 精过滤器（精过滤器（d 5 m ）、）、特精

3、过滤器（特精过滤器（d1 m ）。）。 5 一般对过滤器的基本要求是：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）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。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。）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。）通流能力大，压力损失小。 （4）易于清洗或更换滤芯。）易于清洗或更换滤芯。 系统类别系统类别润滑润滑传动系统传动系统 伺服伺服 工作压力工作压力(MPa)02.5 141432 32 21 精度精度d( m) 1002550 25 10 5 表4.1

4、各种液压系统的过滤精度要求 6 按滤芯的材料和结构形式，滤油器可分为按滤芯的材料和结构形式，滤油器可分为 等。按滤油器安放等。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。虑到泵的自吸性能，吸油滤油器多为粗滤器。 7 滤芯以铜网为过滤材料，在周围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，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，其过滤精度取包着一层或两层铜丝网，其过滤精度取 决于铜网层数和网孔的大小。决于铜网层数和网孔的大小。这种滤油这种滤油

5、器一般用于液压泵的吸油口。器一般用于液压泵的吸油口。 图5.1网式滤油器 8 图图5.2 线隙式滤油器线隙式滤油器 线隙式滤油器如图线隙式滤油器如图 5.25.2所示，用铜线或铝线所示，用铜线或铝线 密绕在筒形骨架的外部来密绕在筒形骨架的外部来 组成滤芯，依靠铜丝间的组成滤芯，依靠铜丝间的 微小间隙滤除混入液体中微小间隙滤除混入液体中 的杂质。的杂质。其结构简单、通其结构简单、通 流能力大、过滤精度比网流能力大、过滤精度比网 式滤油器高，但不易清洗。式滤油器高，但不易清洗。 多为回油过滤器。多为回油过滤器。 9 滤芯为微孔滤纸滤芯为微孔滤纸 制成的纸芯，将纸芯制成的纸芯，将纸芯 围绕在带孔的镀

6、锡铁围绕在带孔的镀锡铁 做成的骨架上，以增做成的骨架上，以增 大强度。为增加过滤大强度。为增加过滤 面积，纸芯一般做成面积，纸芯一般做成 折叠形。折叠形。其过滤精度其过滤精度 较高，一般用于油液较高，一般用于油液 的精过滤，但堵塞后的精过滤，但堵塞后 无法清洗。无法清洗。 2 3 4 1 图5.3纸质滤油器 10 图5.4 烧结式滤油器 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 （1）泵入口的吸油粗滤器）泵入口的吸油粗滤器 粗滤油器用来保护泵，使其不致吸入较大的机械杂质。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，

7、防止发生气穴现象，滤油器的过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滤能力应为泵流量的2 2倍以上，压力损失不得超过倍以上，压力损失不得超过 0.010.035MPaMPa。 （2）泵出口油路上的高压滤油器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 滤精度滤精度1015 m的滤油器。它应能承受油路上的工作压力的滤油器。它应能承受油路上的工作压力 和冲击压力，其压力降应小于和冲击压力，其压力降应小于0.35MPa0.35MPa，并应有安全阀或，并应有安全阀或 堵塞状态发讯装置，以防泵过载和

8、滤芯损坏。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。子系统，滤除油液中的杂质，以保护主系统。 一般滤油器只能单向使用，即进、出口不可互换。一般滤油器只能单向使用，即进、出口不可互换。 （3）系统回油路上的低压滤油器）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，并允许滤油器有较大的压力降。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）安装在系统以外的旁路过滤系统

9、13 5.2 蓄能器蓄能器 在间歇工作或周期性动作中，蓄能器可以把泵输出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。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。压泵工作时的流量脉动所引起的压力脉动。 对于执行元件长时间不动作，而要保持恒定压力的对于执行元件长时间不动作，而要保持恒定压力的

10、系统，可用蓄能器来补偿泄漏，从而使压力恒定。对某系统，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成必要的动作时，需要有适当容量的蓄能器作紧急动力 源。源。 15 16 活塞式蓄能器中的气活塞式蓄能器中的气 体和油液由活塞隔开。活体和油液由活塞隔开。活 塞塞1的上部为压缩空气，活的上部为压缩空气，活 塞塞1随下部压力油的储存和随下部压力油的储存和 释放而在缸筒释放而在缸筒2内来回滑动。内来回滑动。 这种蓄能器活塞有一定的这种蓄能器活塞有一定的 惯性，

11、和惯性，和O形密封圈存在较形密封圈存在较 大的摩擦力，所以反应不大的摩擦力，所以反应不 够灵敏。够灵敏。 图4.7活塞式蓄能器 （1）活塞式蓄能器）活塞式蓄能器 17 皮囊式蓄能器中气体皮囊式蓄能器中气体 和油液用皮囊隔开。皮和油液用皮囊隔开。皮 囊用耐油橡胶制成，内囊用耐油橡胶制成，内 充入惰性气体，壳体下充入惰性气体，壳体下 端的提升阀能防止皮囊端的提升阀能防止皮囊 膨胀挤出油口。膨胀挤出油口。 图5.8皮囊式蓄能器 1 2 3 壳体 皮囊 充气阀 提升阀 （2）气囊式蓄能器）气囊式蓄能器 18 图5.8 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

12、重力式蓄能器主要用冶金等大型液压系统的恒压供 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）薄膜式蓄能器 （4）弹簧式蓄能器）弹簧式蓄能器 （5）重力式蓄能器）重力式蓄能器 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 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 nnn VpVpVp 221100 （5.1） 0 p 皮囊的充气压力 0 V 皮囊充气体积，此时皮囊充满壳体内腔，故亦即蓄能器容量 1 p 系统最高工作压力，即泵对蓄能器充油结束时的压力 1 V 皮囊被

13、压缩后相应于P1时的气体体积 2 p 系统最低工作压力，即蓄能器向系统供油结束时的压力 2 V 气体膨胀后相应于P2时的气体体积 式中： 21 VV p p p p VV p p V p p V nnnn 0 / 1 0 2 / 1 0 2 1 / 1 0 2 2 / 1 0 2 0 12 VVV 0 V 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 由上式得 n n p p p p V V /1 1 2 /1 0 2 0 1 （5-2） 22 0 p 2 p 2 p 0 p 0 p 2 p 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

14、系统泄漏，则应使 ，一般 取 =（0.80.85） nn n pp pVV /1 1 /1 2 /1 00 11 （5.3） 当时，气体压缩过程缓慢，与 外界热交换得以充分进行，可认为是过程， 这时取；而当时， 释放液体的时间短，热交换不充分，这时可视为 ，取。 23 当蓄能器用于时， ，即 21 1 0 )0164. 0(004. 0 pp tLqp V （4.4） 式中： 1 p 允许的最大冲击（MPa） 2 p 阀口关闭前管内压力（MPa） 0 V 用于冲击的蓄能器的最小容量(L ) mL 发生冲击的管长，即压力油源到阀口的管道长度( ) sT 阀口关闭的时间( )，实然关闭时取t=0

15、24 储存油液储存油液 散掉系统累计的热量散掉系统累计的热量 促进油液中空气的分离促进油液中空气的分离 沉淀油液中的污垢沉淀油液中的污垢 油箱的基本功能是油箱的基本功能是： 按油面是否与大气相通，可分为开式油箱与闭式油箱。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的液压系统；闭式油箱则用于水下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，这里仅介绍开式油箱。和高空无稳定气压的场合，这里仅介绍开式油箱。 25 图图5.9 5.9 开式油箱开式油箱 1 1回油管回油管;2 ;2 泄油管泄油管;3 ;3 泵吸油管泵吸油管;4 ;4 空气滤清器

16、空气滤清器; ; 5 5 安装板安装板;6 ;6 隔板隔板;7 ;7 放油孔放油孔;8 ;8 粗滤油器粗滤油器;9 ;9 清洗窗侧板清洗窗侧板; ; 10 10 液位计窗口液位计窗口;11 ;11 注油口注油口;12 ;12 油箱上盖油箱上盖 26 在初步设计时，油箱的有效容量可按下述经验公式确定在初步设计时，油箱的有效容量可按下述经验公式确定 p mqV （5.5） 式中：式中： V 油箱的有效容量 p q 液压泵的流量 m m m m 经验系数，低压系统： =24，中压系统： =57，中高压或高压系统： =612 27 下面根据图下面根据图5.8所示的油箱结构示意图分述设计要点如下所示的油

17、箱结构示意图分述设计要点如下: （1 1） ，管口都应插于最低液面以下，但离油箱底要大于管，管口都应插于最低液面以下，但离油箱底要大于管 径的径的2-32-3倍，以免吸空和飞溅起泡。吸油管端部所安装的倍，以免吸空和飞溅起泡。吸油管端部所安装的 滤油器，离箱壁要有滤油器，离箱壁要有3 3倍管径的距离，以便四面进油。回倍管径的距离，以便四面进油。回 油管口应截成油管口应截成4545 斜角，以增大回流截面，并使斜面对着斜角，以增大回流截面，并使斜面对着 箱壁，以利散热和沉淀杂质。箱壁，以利散热和沉淀杂质。 （2 2） ，以便将吸、回油隔开，迫使，以便将吸、回油隔开，迫使 油液循环流动，利于散热和沉淀

18、。油液循环流动，利于散热和沉淀。 28 （3 3） 空气滤清器的作空气滤清器的作 用是使油相箱与大气相通，用是使油相箱与大气相通， 保证泵的自吸能力，滤除保证泵的自吸能力，滤除 空气中的灰尘杂物，有时空气中的灰尘杂物，有时 兼作加油口。它一般布置兼作加油口。它一般布置 在顶盖上靠近油箱边缘处。在顶盖上靠近油箱边缘处。 29 （5 5） ，必要时应，必要时应 安装温度控制系统，或设置加热器和冷却器。安装温度控制系统，或设置加热器和冷却器。 （6 6） 最高油面只允许达到油箱高度的最高油面只允许达到油箱高度的80%80%，油箱底脚，油箱底脚 高度应在高度应在150mm150mm以上，以便散热、搬移

19、和放油，油箱四周以上，以便散热、搬移和放油，油箱四周 要有吊耳，以便起吊装运。要有吊耳，以便起吊装运。 （4 4） 将油箱底面做成斜面，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。箱一般均在侧壁设清洗窗口。 30 管件包括管道、管接头和法兰等。 种类：钢管、紫铜管、橡胶管、塑料管 可采用下列两式计算，并需圆整为 标准数值，即 2 q d （5.6） 2 b pdn （5.7） 允许流速；式

20、中 ： 管道材料的抗拉强度，可由材料手册查出。 b n 安全系数 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。伸较长时要适当设置管夹。 管道尽量避免交叉，平行管距要大于管道尽量避免交叉，平行管距要大于100mm，以防接，以防接 触振动，并便于安装管接头。触振动，并便于安装管接头。 按管接头和管道的连接方式分，有 三种。 32 当旋紧螺帽当旋紧螺帽3时，通过套管时，通过套管2使被连接管使被连接管1端部的扩口端部的扩口 压紧在接头体压紧在接头体4的锥面上。的锥面上。 被扩口的被扩口的 管子只能是薄管子只能是薄 壁且塑性良好壁且塑性良好 的管子如铜管。的管子如铜管。 此种接头的工此种接头的工 作压力不高于作压力不高于 8MPa。 图图5.10(a)5.10(a)扩口式管接头扩口式管接头 1管子；2一套管； 3一螺帽；4一接头本体 33 图图5.