液压传动电子课件5-辅助元件课件

第5章液压辅助元件第5章液压辅助元件

油箱5.1滤油器

5.2蓄能器5.3压力继电器、压力表、压力表开关5.4管件5.5密封装置5.65.1油箱5.1.1油箱的功用油箱的功用主要是储存油液，此外还起着散发油液中热量(在周围环境温度较低的情况下则是保持油液中热量)、释放出混在油液中的气体、沉淀油液中污物以及作为其它液压元件的安装平台等作用。液压系统中的油箱可分为开式结构和闭式结构两种，开式结构油箱中的油液具有与大气相同的自由液面，常用于各种固定设备；闭式结构油箱中的油液与大气是隔绝的，常应用于行走设备及车辆。开式结构的油箱又分为整体式和分离式。整体式油箱利用主机的底座内腔作为油箱，这种油箱结构紧凑，各处液压元件漏油易于回收，但增加了设计和制造的复杂性，维修不便，散热条件不好，且会使主机产生热变形。分离式油箱单独设置，与主机分开，减少了油箱发热和液压源振对主机工作精度的影响，因此得到了普遍的采用，特别是在精密机械上。5.1.2油箱的结构油箱通常用钢板焊接而成，常采用镀锌钢板或普通钢板内涂防锈的耐油涂料。油箱的典型结构如图所示。图6-12油箱1－吸油管2－滤油网3－盖4－回油管5－上盖6－油位计7、9－隔板8－放油阀

5.1.3油箱使用注意事项（1）箱体要有足够的强度和刚度。必要时可以加焊加强筋或者在其内部焊接角钢或槽钢；（2）液压泵的吸油管上应安装100～200目的网式过滤器，过滤器与箱底间的距离不应小于20mm，过滤器不允许露出油液面，防止泵卷吸空气产生噪声。系统的回油管必须插入油面以下，防止回油飞溅产生小气泡；（3）吸油管与回油管应隔开，二者间的距离尽量远些，其间应隔板隔开，以增加油液的循环距离，使油液中的污物和气泡充分沉淀或析出。隔板高度一般取液面高度的3/4；阀的泄油管应处于液面上方，以避免产生背压；5.1.3油箱使用注意事项（4）防污密封。为防止油液污染，盖板及窗口各连接处均需加密封垫，各油管通过的孔都要加密封圈；防止油箱出现负压而设置的通气孔上须装空气滤清器；油箱内回油集中部分及清污口附近宜装设一些磁性块，以去除油液中的铁屑和带磁性颗粒；（5）油箱底部应有坡度，箱底与地面间应有一定距离，箱底最低处要设置放油塞；（6）油箱内壁表面要做专门处理。为防止油箱内壁涂层脱落，新油箱内壁要经喷洗和表面清洗，然后可涂一层与工作液相容的塑料薄膜或耐油清漆。铸造的油箱内壁一般只进行喷砂处理，不涂漆；（7）外壁涂极薄的黑漆(厚度不超过0.025mm)，有很好的辐射冷却效果。5.1.4油箱常见故障和排除方法故障现象故障原因排除方法油箱温度升高①油箱离热源近、环境温度高②系统设计不合理、压力损失大③油箱散热面积不足④油液黏度选择不当①避开热源②正确设计系统、减小压力损失③加大油箱散热面积或强制冷却④正确选择油液黏度油液污染①油箱内有油漆剥落片、焊渣等②防尘措施差、杂质及粉尘进入油箱③水与油混合（冷却器破损）①采取合理的油箱表面处理工艺②采取措施防尘③检查漏水部位并排除油液空气难以分离油箱设计不合理合理设计油箱振动、有噪声①电机与泵同轴度差②液压泵吸油阻力大③油液温度偏高④油箱刚性太差①控制电机与泵同轴度②控制油液黏度，加大吸油管③控制油温，减少空气分离量④提高油箱刚性油箱的容量选择：一般低压系统油箱的有效容积为液压泵每分钟排油量的2～4倍，中压系统为5～7倍，高压系统为l0～12倍。设计要点：（1）有足够的刚度和强度。（2）吸排油管应尽量相距远些。（3）妥善密封，防止油液污染。（4）易于散热和维护保养。（5）便于对油温控制（15～68℃）。（6）油箱内壁要加工。5.1.5油箱的设计5.2过滤器5.2.1滤油器的作用和要求1．作用：净化油液中的杂质，控制油液的污染2．过滤器的基本要求(1)有足够的过滤精度；(2)有足够的过滤能力；(3)滤芯具有足够的强度；(4)滤芯抗腐蚀性能好；(5)滤芯清洗或更换简便5.2.2滤油器过滤精度过滤精度是指过滤器能够过滤污垢颗粒直径d的大小。

过滤器的分类及过滤精度

粗滤器：d＞100（μm）

普通过滤器：d=10～100精滤器：d=5～10

特精过滤器过滤精度：d=1～5

5.2.3过滤器结构1．表面型过滤器2．深度型过滤器3．吸附型过滤器常见的过滤器类型类型结构简图特点表面型过滤精度与铜丝网层数及网孔大小有关。在压力管路上常用100、150、200目(每英寸长度上孔数)的铜丝网，在液压泵吸油管路上常采用20～40目铜丝网。压力损失不超过0.004MPa。结构简单，通流能力大，清洗方便，但过滤精度低。滤芯由绕在芯架上的一层金属线组成，依靠线间微小间隙来阻止油液中杂质的通过。压力损失约为0.03～0.06MPa。结构简单，通流能力大，过滤精度高，但滤芯材料强度低，不易清洗。用于低压管道中，当用在液压泵吸油管上时，流量规格宜比泵大。滤芯由金属粉末烧结而成，利用金属颗粒间的微孔来挡住油中杂质通过。改变金属粉末的颗粒大小，制出不同过滤精度的滤芯。压力损失约为0.03～0.2MPa。过滤精度高，滤芯能承受高压，但金属颗粒易脱落，堵塞后不易清洗。适用于精过滤。结构与线隙式相同，但滤芯为平纹或波纹的酚醛树脂或木浆微孔滤纸制成的纸芯。为了增大过滤面积，纸芯常制成折叠形。压力损失约为0.01～0.04MPa。过滤精度高，但堵塞后无法清洗，必须更换纸芯。常用于精过滤。滤芯由永久磁铁制成，能吸住油液中的铁屑、铁粉、可带磁性的磨料。常与其它型式滤芯合起来制成复合式过滤器。特别适用于加工钢铁件的机床液压系统。磁性过滤器深度型吸附型5.2.4过滤器的安装（1）安装在液压泵吸油路上，可使系统中所有元件都得到保护，一般都采用过滤精度较低的网式过滤器。图(a)5.2.4过滤器的安装（2）安装在压油路上，可以保护除泵以外的其他精密液压元件或防止小孔、缝隙堵塞，为防止过滤器堵塞而使液压泵过载或引起滤芯破裂，应设置安全阀或堵塞指示器。图(b)、(c)5.2.4过滤器的安装（3）安装在回油路上，对系统的液压元件起间接保护作用。为防备滤油器堵塞，要并联安全阀。图(d)5.2.4过滤器的安装（4）单独过滤系统，用一个液压泵和一个过滤器组成一个独立于液压系统之外的过滤回路。它与主系统互不干扰，可以不断地清除系统中的杂质。需要增加单独的液压泵，适用于大型机械的液压系统。5.2.5过滤器常见故障和排除故障现象故障原因排除方法滤芯变形烧结式滤油器滤芯颗粒脱落滤油器强度低并严重堵塞滤芯质量不符合要求更换滤芯或更换油液更换滤芯5.3蓄能器5.3.1蓄能器的作用蓄能器的功用主要是储存油液多余的压力能，并在需要时释放出来；还可以用作短时供油和吸收系统的振动和冲击的液压元件。蓄能器的功用1.积蓄能量适用于间歇负荷的系统。2.保持系统压力当液压缸不运动系统须保持一定的工作压力时3.缓和冲击、吸收压力脉动当系统会产生冲击压力或液压泵压力脉动较大时4.作应急能源因停电或液压泵发生故障不能供油时，增设蓄能器可作为应急能源。5.3.2蓄能器的类型及结构特点蓄能器主要有重力式、弹簧式和充气式三类；其中充气式又包括气瓶式、活塞式和皮囊式三种。重力式蓄能器因体积庞大，结构笨重，反应迟钝，现在工业上已很少应用。5.3.2蓄能器的类型及结构特点1.重锤式蓄能器：如图6-5所示。2.弹簧式蓄能器：如图6-6所示，3.充气式蓄能器充气式蓄能器是利用气体的压缩和膨胀来储存和释放能量的。为了安全，所充气体一般为惰性气体或氮气。常用的充气式蓄能器有活塞式和气囊式两种。充式蓄器1－充气阀；2－气囊；3－体；4－限位阀5.3.3蓄能器应用1、维持系统压力：如图6-3所示，在液压泵停止向系统提供油液的情况下，蓄能器能把储存的压力油液供给系统，补偿系统泄漏或充当应急动力源，使系统在一段时间内维持系统压力，避免停电或系统发生故障时油源突然中断所造成的机件损坏。5.3.3蓄能器应用2、减小液压冲击或压力脉动：如图6-4所示，动力元件输出的压力油存在压力脉动，执行元件在起动、停止或换向时容易引起液压冲击，在系统中设置蓄能器能起缓冲作用。另外，蓄能器还用作紧急动力源，热膨胀补偿器，以及用来改善压力补偿式变量泵的频率特性。5.3.4蓄能器的安装(1)充气式蓄能器中应使用惰性气体(一般为氮气)，工作压力视蓄能器结构形式而定（皮囊式为3.5～32MPa）；(2)蓄能器各有其适用的工作范围，皮囊式蓄能器的皮囊强度不高，不能承受很大的压力波动，只能在-20～70℃的温度范围内工作；(3)皮囊式蓄能器原则上应垂直安装(油口向下)，只有在空间位置受限制时才允许倾斜或水平安装；否则使蓄能器的气囊与壳体磨损影响蓄能器的使用寿命；5.3.4蓄能器的安装(4)装在管路上的蓄能器须用支板或支架固定，以承受蓄能器蓄能或释放能量时所产生的反作用力；(5)蓄能器与管路系统之间应安装截止阀，供充气、检修时使用。(6)蓄能器安放位置视其功能来确定。(7)拆装及搬运蓄能器时应该先排出压缩气体。5.3.5蓄能器常见故障和排除故障现象故障原因排除方法供油不均压力升不起来活塞或气囊运动阻力不均①充气瓶无氮气或压力低②气阀泄漏③气瓶或蓄能器盖向外漏气检查活塞密封圈或气囊运动阻碍并排除①补充氮气②修理或更换已损零件③紧固密封或更换已损零件供油压力太低供油量不足①充气压力低②蓄能器漏气①充气压力低②系统工作压力范围小且压力过高③蓄能器容量偏小①及时充气②紧固密封或更换已损零件①及时充气②调整系统压力③查明原因，修复或更换不向外供油①充气压力低②蓄能器内部泄油③系统工作压力范围小且压力过高①及时充气②检查原因，修复或更换③调整系统压力系统工作不稳定①充气压力低②蓄能器漏气③活塞或气囊运动阻力不均①及时充气②紧固密封或更换已损零件③检查并排除5.4压力继电器、压力表、压力表开关5.4.1压力计及压力计开关的功用压力计可以观测液压系统和各局部回路的压力大小，以便调整和控制液压系统及各工作点的压力。在液压系统中，压力值主要是通过压力表测量。对于不同的压力(稳态压力或瞬态压力)测量，对压力表的测量要求也不同。压力计开关是一种小型的截止阀，主要用于接通或切断压力表与油路的连接，以测量油路的压力；压力表开关的阻尼作用可以减轻压力表的急剧跳动，从而起到保护压力表的作用。

5.4.2压力计根据压力计（压力表）工作原理分类，主要有弹簧式、液柱式和电气式压力表等。还有特殊用途的压力仪表，如为了测量试验系统中某处真空度的真空表以及由压力值控制触点开闭的电接点压力表。1.弹簧管压力计图示为弹簧管式压力计的结构。2.电接点压力表电接点压力表实际上是在弹簧管压力表的基础上增加电接触装置，电接触装置可以在系统压力达到最高或最低工作压力时接通或切断电路，使电接点压力表除了普通压力表测量压力作用外，还用来限制系统的最高和最低工作压力。3.压力计精度压力计有普通压力计和标准压力计，普通压力计用于一般压力测量，标准压力计用于精确测量或检验普通压力计的精度。最常用的压力计是弹簧弯管式压力计。5.4.3压力计开关根据压力表开关的结构及工作原理分类，有单点式、多点式、限压式以及卸荷式等。使用多点压力计开关，可以用一个压力计和液压系统多个被测油路相通，以分别测量几个油路的压力。根据连接方式分类，有直接连接和间接连接两种方式；前者压力表和开关直接连接，后者则是通过管道连接。根据安装方式分类，有管式和板式两种。1.单点式压力表开关图6-10所示为KF型单点式压力表开关的结构，其中图6-10(a)为直接连接式结构，即压力表开关能够与压力表直接连接形成一个整体。同时，观测者为了便于观测还可通过接头螺母4任意调整压力表的表盘方向。图6-10(b)为间接连接式结构，由于没有接头螺母需要通过另外的管件(管路与管接头)与压力表连接。图6-10KF型单点式压力表开关1－压力表接口2－阻尼孔3－进油腔4－接头螺母5－阀体6－阀杆7－手轮8－接头2.多点式压力表开关图6-11所示为K-6B型多点式压力表开关，此种类型的压力表开关采用转阀式结构，P1～P6是各测压口的接口，各测量点的压力靠间隙密封隔开。测压时，先拉出手柄7卸压后，转动手柄至相应测压点的位置，再推人测压。该类型的压力表开关的各测量点的压力在高压情况下很容易串通，一般只用于低压系统，如机床液压系统。图6-11K-6B型多点式压力表开关1－压力表接口2,4－测量点3－回油腔5－阀杆6－阀体7－手柄5.4.4常见故障和排除故障现象压力表指针剧烈跳动压力表指针摆动迟缓压力表的接口处有泄漏压力表开关无法关闭故障原因阻尼孔堵塞阻尼调节过大接口处的密封失效阀口磨损后导致内泄漏增大排除方法清洗或换油重新调节阻尼更换密封圈修复或更换被磨损的零件5.5管件5.5.1油管１.硬管硬管用于连接无相对运动的液压元件。常用的种类为无缝钢管和紫铜管。10号无缝钢管：压力小于8MPa；15号无缝钢管：压力大于8MPa；紫铜管：不超过10MPa。２.软管软管主要用于连接有相对运动的液压元件。常为耐油橡胶软管，分为高压和低压两种。油管使用场合5.5.2管接头１．金属管的接头（１）焊接式管接头图6-1（a）所示为采用密封垫圈密封图6-1（b）所示为依靠球面与锥面的环形接触线实现密封。（２）卡套式管接头结构如图6-2（a）所示，由接头体、压紧螺母、卡套三个基本零件组成。卡套形状如图6-2（b）所示。卡套式管接头的工作原理如图6-2（c）所示（3）扩口式管接头结构如图6-3所示。1—接头体2—金属油管3一螺母4—套管（4）铰接式管接头结构如图6-4所示。

２.软管的管接头（1）螺纹连接的软管接头

（2）快速接头1，7—弹簧；2，6—阀芯；3—钢球4—套；5—接头体

5.5.3油管及管接头的选用及安装管件的选用原则是要保证油管中油液做层流流动，管路应尽量短，以减小损失；要根据工作压力、安装位置确定管材与连接结构；与泵、阀等连接的管件应由其接口尺寸决定管径。液压系统中的泄漏现象大部分都出现在管系中的接头上，为此要特别注意：5.5.3油管及管接头的选用及安装（1）管道应尽量短，最好横平竖直，转弯少；为避免管道皱褶，减少压力损失，管道装配时的弯曲半径要足够大（见表6-3）；表6-3硬管装配时允许的弯曲半径管子外径D/mm弯曲半径R/mm10501470187522802890341004213050150631905.5.3油管及管接头的选用及安装（2）吸油管和回油管应尽量相距远些，两管之间要用隔板隔开，以增加油液循环距离。吸油管入口处要装粗滤油器。（3）油管的管径不宜选得过大，以免使液压装置的结构庞大；选得过小，会造成管内液体流速加大，系统压力损失增加或产生振动和噪声，影响正常工作。（4）随着对油管材质、接头形式和连接方法上的研究，近来出现一种用特殊的镍钛合金制造的管接头，它