液压传动及控制-第六章 辅助元件课件

1、 辅辅 助助 元元 件件 6.1 Accumulators 蓄蓄 能能 器器 6.2 Filters 滤滤 油油 器器 6.3 Reservoirs 油油 箱箱 6.4 Piping and Connectors 管道及接头管道及接头 6.1 Accumulators 蓄能器蓄能器 蓄能器用来蓄存系统多余的压力油液，并在需蓄能器用来蓄存系统多余的压力油液，并在需 要时释放出来，是液压系统中的储能元件。要时释放出来，是液压系统中的储能元件。 1. 作用作用 Pg. 186 187补油补油保压保压应急能源应急能源吸收压力脉动，缓和液压冲击吸收压力脉动，缓和液压冲击减小油液温升减小油液温升2. 类型

2、类型 Pg. 185Weight loaded accumulators 重力式重力式蓄压恒定不变，但结构庞大，反应慢。蓄压恒定不变，但结构庞大，反应慢。 Spring loaded accumulators 弹簧式弹簧式 结构简单，反应灵敏，但容量小，不适用结构简单，反应灵敏，但容量小，不适用于高压或高频的工作场合。于高压或高频的工作场合。 Charged gas accumulators 充气式充气式应用广泛。有活塞式、气囊式和隔膜式等形式应用广泛。有活塞式、气囊式和隔膜式等形式。 3. 气囊气囊式蓄能器式蓄能器（ Bladder type accumulators ） 结构结构 Fig.

3、 6 - - 1 Gas valve（充气阀充气阀） Bladder （气囊气囊） Steel shell（钢瓶壳体钢瓶壳体） Poppet valve（限位阀（限位阀 或或 提升阀提升阀） 工作原理工作原理 Fig. 6 - - 2 液压系统工作压力低于气体压力时，气囊膨液压系统工作压力低于气体压力时，气囊膨胀将液体排出。胀将液体排出。液压系统工作压力高于气体压力时，液体充液压系统工作压力高于气体压力时，液体充入钢瓶压缩气囊。入钢瓶压缩气囊。 图形符号图形符号p液液 p气气： 油液流入蓄能器储存；油液流入蓄能器储存；p液液 p气气： 气囊膨胀给系统供油；气囊膨胀给系统供油；p液液 p气气：

4、平衡状态，无液体交换。平衡状态，无液体交换。 蓄能器的容量计算蓄能器的容量计算蓄能器的工作状态蓄能器的工作状态 气囊式蓄能器有三种工作状态：气囊式蓄能器有三种工作状态：充液状态充液状态供油状态供油状态充气状态充气状态充气状态充气状态 充气压力为充气压力为 p0，气体的体积为，气体的体积为V0 。 （ V0即蓄能器的总容积）即蓄能器的总容积）充液状态充液状态 当气体压力上升至系统最高工作压力当气体压力上升至系统最高工作压力p2时，时，其体积为其体积为V2。供油状态供油状态 气体压力下降至系统最低工作压力气体压力下降至系统最低工作压力p1时，时，体积为体积为V1。 最高与最低工作压力最高与最低工作

5、压力p2、 p1由系统设计时确定。由系统设计时确定。 充气压力一般有：充气压力一般有： p190% （补油补油） p1100% （应急能源应急能源） p0 p160% （消除压力冲击消除压力冲击） p170% （消除脉动消除脉动） 充气状态充气状态充液状态充液状态供油状态供油状态 作辅助动力源时的计算公式作辅助动力源时的计算公式 根据玻义尔气体定律，有：根据玻义尔气体定律，有： p0V0n = p1V1n = p2V2n 式中式中p0 、p1、p2均为均为绝对压力绝对压力，指数，指数n =11.4。 蓄能器向系统提供的有效液体体积为：蓄能器向系统提供的有效液体体积为： 因此：因此：012001

6、1021)()(VppVppVVVnnnnppppVV1201100)()( 作吸收冲击用时的计算公式作吸收冲击用时的计算公式 缓冲最大冲击力所需的蓄能器最小容量缓冲最大冲击力所需的蓄能器最小容量V0为：为： 式中式中 q 阀口关闭前的流量（阀口关闭前的流量（L/ /min） pmax最大冲击压力（最大冲击压力（MPa) p 阀口关闭前管内压力（阀口关闭前管内压力（MPa) l 冲击管长（冲击管长（m） t 阀口关闭时间（阀口关闭时间（s） 实际选用时，一般要求所选蓄能器的额定实际选用时，一般要求所选蓄能器的额定容积至少应比计算值大容积至少应比计算值大5%。)()0164. 0(4maxmax

7、0mLpptlpqV4. 蓄能器的安装与使用蓄能器的安装与使用蓄能器应油口向下垂直安装蓄能器应油口向下垂直安装所充的气体应是氮气等惰性气体所充的气体应是氮气等惰性气体蓄能器与液压泵之间应设置单向阀蓄能器与液压泵之间应设置单向阀蓄能器与系统管路间设截止阀蓄能器与系统管路间设截止阀用于吸收冲击压力和脉动压力的蓄能器应尽量用于吸收冲击压力和脉动压力的蓄能器应尽量安装在靠近振源处安装在靠近振源处6.2 Filters 滤油器滤油器1. 作用作用 滤去混入液压油中的各种杂质，保持油液的滤去混入液压油中的各种杂质，保持油液的 清洁度清洁度。2. 对滤油器的要求对滤油器的要求 有足够的过滤精度有足够的过滤精

8、度 过滤精度：指滤油器所能滤去的最小杂质颗过滤精度：指滤油器所能滤去的最小杂质颗 粒的大小。粒的大小。 按过滤精度的不同分为：按过滤精度的不同分为： 粗滤油器粗滤油器 滤去的杂质颗粒公称尺寸滤去的杂质颗粒公称尺寸100m以上；以上； 图形符号图形符号普通滤油器普通滤油器 滤去的杂质颗粒公称尺寸滤去的杂质颗粒公称尺寸10 100m以上；以上；精滤油器精滤油器 滤去的杂质颗粒公称尺寸滤去的杂质颗粒公称尺寸5 10m以上；以上；特精滤油器特精滤油器 滤去的杂质颗粒公称尺寸滤去的杂质颗粒公称尺寸1 5m以上；以上； 图形符号图形符号有足够的机械强度有足够的机械强度 过滤材料在一定压力的作用下不致被过滤

9、材料在一定压力的作用下不致被破坏。破坏。 有足够的通流能力有足够的通流能力 通流能力指在一定的压降和过滤精度下，通流能力指在一定的压降和过滤精度下，允许通过滤油器的最大流量。允许通过滤油器的最大流量。3. 类型类型 Wire filter 网式滤油器网式滤油器 Fig. 6- -3 a） 油液流经滤油器时油液流经滤油器时由铜丝网上的小孔起滤由铜丝网上的小孔起滤清作用。清作用。 结构简单，清洗方结构简单，清洗方便，通油能力大，但过便，通油能力大，但过滤精度低滤精度低( (80 180m).). Pleated paper filter 纸芯式滤油器纸芯式滤油器 Fig. 6- -4 b） 由滤纸

10、上的微孔由滤纸上的微孔滤除混入油液中的杂滤除混入油液中的杂质。质。 通油能力大，过滤通油能力大，过滤精度高精度高( (5 30m) )，但易堵塞，不能清洗但易堵塞，不能清洗回用。回用。 Wire- -wound filter 线隙式滤油器线隙式滤油器 Fig. 6- -3 b） 滤芯由金属丝绕制滤芯由金属丝绕制而成，靠金属丝间的微而成，靠金属丝间的微小间隙来过滤杂质。小间隙来过滤杂质。 结构简单，过滤精结构简单，过滤精度中等度中等( (30100m) )，通，通流能力大，堵塞后清洗流能力大，堵塞后清洗较难。较难。 Sinter filter 烧结式滤油器烧结式滤油器 Fig. 6- -4 b）

11、 滤芯由金属粉滤芯由金属粉末经压制烧结而成，末经压制烧结而成，利用颗粒之间的微利用颗粒之间的微孔滤去混入油液中孔滤去混入油液中的杂质。的杂质。 滤芯强度大，抗腐蚀性好，制造容易，过滤滤芯强度大，抗腐蚀性好，制造容易，过滤精度较高（精度较高（10100m），但颗粒易脱落，堵塞），但颗粒易脱落，堵塞后只能更换。后只能更换。4. 安装位置安装位置 安装在泵的吸油管路上安装在泵的吸油管路上（吸油滤油器吸油滤油器） 保护液压泵不吸入较大的杂质。保护液压泵不吸入较大的杂质。 滤油器的通流能力应大于液压泵流量的滤油器的通流能力应大于液压泵流量的2倍。倍。 安装在压油管路上安装在压油管路上（管道滤油器）管道滤

12、油器） 用于滤除进入液压系统的杂质。用于滤除进入液压系统的杂质。 滤油器应能承受油路上的工作压力和冲击压力。滤油器应能承受油路上的工作压力和冲击压力。 安装在回油管路上安装在回油管路上（回油滤油器回油滤油器） 保证流回油箱的油液清洁。保证流回油箱的油液清洁。 可选耐压较低的滤油器，并允许有较大的压降。可选耐压较低的滤油器，并允许有较大的压降。6.3 Reservoirs 油箱油箱1. 功能功能储油储油 储油量：储油量：V =( (3 8) )qp （约为约为 3 至至 8 分钟的系统流量分钟的系统流量）分离、逸出油中的空气分离、逸出油中的空气沉淀污物沉淀污物散热散热2. 结构结构 Fig. 6

13、-5 吸油管吸油管 、回油管、回油管、空气滤清器、空气滤清器、隔、隔板板 、排油塞、排油塞 、清洗侧板、清洗侧板、 箱体箱体及液面及液面显示计显示计等等。 图形符号图形符号 电动机电动机 液压泵液压泵 输油管输油管 空气滤清器空气滤清器 回油管回油管 清洗侧板清洗侧板 排油塞排油塞 隔板隔板 吸油管吸油管 液面显示计液面显示计 1111 箱体箱体3. 设计注意事项设计注意事项油箱容量主要根据热平衡来确定。为防止油液溢油箱容量主要根据热平衡来确定。为防止油液溢出，油面应不超过油箱高度的出，油面应不超过油箱高度的 80%。油箱应完全封闭，以防脏物进入。油箱应完全封闭，以防脏物进入。液压系统对油温要

14、求较高时，应设置加热或冷却液压系统对油温要求较高时，应设置加热或冷却装置。装置。 对功率较大且连续工作的液压系统，必要时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，以此确定油箱的容量还应进行热平衡计算，以此确定油箱的容量。 液压系统液压系统热平衡计算热平衡计算 液压系统一个工作循环的平均发热量为各液压系统一个工作循环的平均发热量为各个工作阶段发热量的时均值：个工作阶段发热量的时均值： 式中：式中：T 工作循环周期；工作循环周期； Pii 第第 i 个工作阶段系统的输入功率；个工作阶段系统的输入功率； Poi 第第 i 个工作阶段系统的输出功率；个工作阶段系统的输出功率； ti 第

15、第 i 个工作阶段的持续时间；个工作阶段的持续时间； n 一个工作循环中总的工作阶段数。一个工作循环中总的工作阶段数。inioiiitPP1)(T1 油箱单位时间内的散热量：油箱单位时间内的散热量： 式中：式中：Kh 油箱散热系数（油箱散热系数（可查表确定可查表确定）；）； A 油箱散热面积；油箱散热面积； T 系统温升。系统温升。( ( T油温油温环境温度环境温度) ) 达到热平衡时有：达到热平衡时有： 得：得： 计算出的计算出的 T 加上环境温度应不超过油液的加上环境温度应不超过油液的 最高允许温度。最高允许温度。TAKhAKTh 6.4 Piping/ /Tubing and Conne

16、ctors 管道及接头管道及接头作用：作用：用于连接各液压元件，并输送液压油。用于连接各液压元件，并输送液压油。1. Oil piping 油管油管n Types and features 类型与特点类型与特点 Tab. 6- -1n Rigid tubes 硬管硬管 Steel tube 钢管钢管 耐油耐油，强度高刚性好强度高刚性好，工作可靠工作可靠，但装但装配时不便弯曲配时不便弯曲。常在拆装方便处用作压力管常在拆装方便处用作压力管道道。 Copper pipe 紫铜管紫铜管 价高，承载能力低（价高，承载能力低（10 MPa），抗冲击），抗冲击和振动能力低，易使油液氧化，但易弯曲成形。和振动

17、能力低，易使油液氧化，但易弯曲成形。用于仪表和装配不便处。用于仪表和装配不便处。l Flexible hoses 软管软管 l Plastic pipe 塑料管塑料管l 耐油，价低，装配方便，长期使用会老化。耐油，价低，装配方便，长期使用会老化。用作回油管与泄油管（油压用作回油管与泄油管（油压 0.5 MPa）。）。l Nylon pipe 尼龙管尼龙管l 乳白色半透明，价低，加热后可随意弯曲、乳白色半透明，价低，加热后可随意弯曲、扩口，冷却后定形，安装方便。承压能力与材料有扩口，冷却后定形，安装方便。承压能力与材料有关（关（2.5 8 MPa）。）。l Rubble pipe 橡胶管橡胶管l

18、 用于有相对运动间的连接用于有相对运动间的连接。分高压和低压两分高压和低压两种种。 高压胶管：耐油橡胶高压胶管：耐油橡胶夹钢丝编织网，价格较夹钢丝编织网，价格较 高，用于高，用于压力管路压力管路。 低压胶管：耐油橡胶低压胶管：耐油橡胶帆布，用于帆布，用于回油管路回油管路。n Computing size 尺寸计算尺寸计算n 油管尺寸主要包括内径油管尺寸主要包括内径 d 和壁厚和壁厚。n The inner diameter 油管内径油管内径 d n Large enough to prevent undue pressure loses。 足够的管子通径以减小压力损失足够的管子通径以减小压力损

19、失)196(2）（mvqdqflow-rate through pipe 管中流量管中流量 m3/ /svfluid velocity in pipe 管中流体速度管中流体速度m/ /sv =0.51.5 m/s suction lines 吸油管吸油管2.03.0 m/s return lines 回油管回油管4.0 m/s p20MPaPressure lines 压力油管压力油管nThe wall thickness 管壁厚度管壁厚度 Strong enough to bear on hydraulic shock pressure. 管壁厚度足以承受冲击压力管壁厚度足以承受冲击压力8, p7 MPa6, 7MPa 17.5 MPa n=nsafety coefficient for steel pipe 钢管安全系数钢管安全系数permitted stress 许用应力许用应力 =b/ /n，b : extension stre