第六章 液压辅助元件

第六章液压辅助元件目的任务：了解辅助元件的分类、结构掌握辅助元件功用、原理、符号辅助元件密封件蓄能器滤油器热交换器管件油箱密封分为：非接触式密封：又称间隙密封接触式密封：又称密封圈密封6.1密封件液压系统的泄漏内泄漏：由系统内的高压腔向低压腔泄漏外泄漏：由系统内向系统外泄漏间隙密封是靠控制间隙提高密封性的，特点是摩擦力小、体积小、寿命长、但泄漏量无法为零，主要用于各种阀、泵内零件间的动密封；密封装置的作用：阻止液压工作介质的泄漏；防止外界空气、灰尘、污垢与异物的侵入。O形圈：内、外侧及端部都能起密封作用。Y形圈：密封作用是依赖于它的唇边对偶合面的紧密接触，并在压力油作用下产生较大的接触压力，达到密封目的。V形密封装置：是由压环、V形圈和支承环组成的，使用时必须成套使用。密封圈密封是靠密封件的弹性变形实现密封的，特点是密封性好、无泄漏、有一定的磨损补偿功能，但体积较大，摩擦力较大、寿命不长。它广泛用于各种动、静密封。(1)在一定的压力、温度范围内必须具备良好的密封性能；(2)有相对运动时，因密封件所引起的摩擦力应尽量小，摩擦系数应尽量稳定；(3)密封件的材料和系统采用的工作介质要有相容性，即密封件的耐腐蚀性好；(4)耐磨性好，不易老化，寿命长，磨损后能在一定程度上自动补偿；(5)结构简单，装拆方便，成本低廉。液压系统对密封件的主要要求有以下几点：液压缸缸体与端盖、活塞与活塞杆的静密封选用0形密封圈；活塞与缸体间的动密封采用O形、Y形密封圈；活塞杆与端盖间的动密封可选用O形、V形密封圈；活塞与活塞杆的往复运动选V形密封圈蓄能器在液压系统中的功用：1.储存液压能2.系统保压及补偿泄漏3.吸收液压冲击，消除压力脉动4.可作为不同工作介质之间的压力传递器而又使两种介质不致相混前两项属辅助能源，后两项属减少压力冲击，改善性能的辅助装置。6.2蓄能器储存油液的压力能，并在需要时释放压力能。蓄能器的类型充气式蓄能器利用气体(常用氮气)压缩和膨胀贮存、释放液压能。*充气式：按液体与气体隔离的方式不同分类直接接触式蓄能器：下半部盛油液，上半部充压缩气体的气瓶。容量大，体积小，惯性小，反应灵敏、没有机械磨损。但充气压力有限；密封困难，气液相混的可能性，使油液的可压缩性增加，并且耗气量大，须经常补气。仅适用于中、低压大流量系统。（1）气瓶式蓄能器工作原理：气压<油压，气体受压，储蓄能量气压>油压气体膨胀，释放能量气体油液（2）活塞式蓄能器隔离式蓄能器：利用活塞使气与油液隔离，活塞和筒状蓄能器内壁之间有密封，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，结构简单，工作可靠，安装容易，维修方便，寿命长，但因有摩擦，反应不灵敏。一般用于蓄能。正逐渐被性能更完善的气囊式蓄能器代替。工作原理：气压<油压储油气压>油压释放能量（3）气囊式蓄能器隔离式蓄能器：外壳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。气囊出口上设充气阀，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。三、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)，允许工作压力视蓄能器结构形式而定，例如皮囊式为3.5～35MPa。(2)不同的蓄能器各有其适用的工作范围，例如，皮囊式蓄能器的皮囊强度不高，不能承受很大的压力波动，且只能在-10～+65℃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、充气阀向上)，只有在空间位置受限制时才允许倾斜或水平安装。(4)为方便充气和检修：蓄能器与管路系统之间应安装截止阀；为防止液压泵停车或卸载时蓄能器内油液倒流：蓄能器与液压泵之间应安装单向阀。6.3滤油器

一、滤油器的作用和过滤精度二、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2、过滤精度：通常用能被过滤掉的杂质颗粒的公称尺寸大小来表示。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。系

统

类

别润滑系统传

动

系

统伺服系统系统工作压力／MPa0～2.5<1414～32>3221过滤精度/μm<10025～50<25<10<5滤油器精度粗普通普通普通精作用是过滤混在液压油液中的杂质，降低进入系统中油液的污染度，保证系统正常地工作。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纸芯式滤油器烧结式滤油器磁性滤油器二、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。属于吸附型滤油器1.网式滤油器由上盖、下盖和铜丝网组成，过滤精度与铜丝网的网孔大小和层数有关，属于粗滤油器。优点: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，保护泵。2.线隙式滤油器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。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.金属烧结式滤油器烧结式滤油器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。三、滤油器的选用滤孔尺寸可根据过滤精度要求来选取：粗过滤用网式或线隙式过滤器，普通过滤用烧结式过滤器，精过滤用纸芯式过滤器，若需滤除磁性金属颗粒，则用磁性过滤器。过滤精度的选择是根据系统的工作压力、液压元件运动件的密封间隙和液压元件的重要程度。粗过滤器d≥0.1mm普通过滤器d≥0.01mm精过滤器d≥0.001mm特精过滤器d≥0.0001mm1、安装于液压泵吸油口：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，以防止泵产生空穴现象。一般采用过滤精度较低的网式滤油器。2、安装于液压泵出油口：可用以保护除液压泵以外的其它液压元件。应具有一定的机械强度，防止因高压而损坏。3、安装于回油管路：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、安装在旁油路上：可使管路中的油液不断净化，使油液的污染程度得到控制。5、独立的过滤系统：将滤油器和泵组成一个独立于液压系统之外的过滤回路。四、滤油器的安装位置

液压系统能否正常工作与油液性能密切相关，而油液性能随温度的变化而明显变化。在适宜的工作温度下工作且保持热平衡，不仅是系统所必需的，而且有利于提高系统工作稳定性，有利于减小机械设备的热变形，提高工作精度。油温过低使液压泵吸油困难，油液流动的压力损失增加，工作效率降低；油温过高，油液粘度迅速变小，导致泄漏增加，容积效率低；当液压系统依靠自然冷却不能使油温控制在合理范围内，需要按照冷却器；当温度过低时，又需要安装加热器，提升系统油液温度。液压系统的加热和散热6.4热交换器包括冷却器和加热器，安装在油箱上或串接在油路中，对液压油进行冷却和加热，保证合适的工作温度。常见工作介质的工作温度范围，表6-3温度异常对液压元件的影响，表6-4典型液压设备的工作温度范围，表6-5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，可分为风冷式、水冷式、和冷媒式。主要采用前两种。安装在回油管，免受高压。冷却器水冷却式有盘管式、列管式、波纹管式风冷式冷却器由风扇和许多带散热片的管子组成。冷却器的安装一般安装在回油管或低压管路上加热器

作用是在液压泵起动时将油温升高到15o以上。在液压试验设备中，则加热器与冷却器一起进行油温的精确控制。

液压系统中油液的加热一般用电加热器，多装在油箱内，加热方式见下图。直接与加热器接触的油液温度可能很高，会加速油液老化，单个加热器的功率不能太大，且装在箱内油液流动处。种类特点和适用场合硬管钢管能承受高压，价格低廉，耐油，抗腐蚀，刚性好，但装配时不能任意弯曲；常在装拆方便处用作压力管道，中、高压用无缝管，低压用焊接管合紫铜管易弯曲成各种形状，但承压能力一般不超过6.5～10MPa，抗振能力较弱，又易使油液氧化；通常用在液压装置内配接不便之处，价格高软管尼龙管乳白色半透明，加热后可以随意弯曲成形或扩口，冷却后又能定形不变，承压能力因材质而异，自2.8MPa至8MPa不等塑料管质轻耐油，价格便宜，装配方便，但承压能力低，长期使用会变质老化，只宜用作压力低于0.5MPa的回油管、泄油管等橡胶管高压管由耐油橡胶夹几层钢丝编织网制成，钢丝网层数越多，耐压越高，价高，用作中、高压系统中两个相对运动件之间的压力管道低压管由耐油橡胶夹帆布制成，可用作回油管道6.5管件一、管道在配置液压系统管道时还应注意以下几点：尽量缩短管路，避免过多的交叉迂回；2.弯硬管时应使用弯管器，弯曲部分保持圆滑，防止皱折。3.金属管要留有胀缩余地。4.软管要防止受拉或受扭。油管的内径d：d=2.(q/2[v])1/2

(q=vA

)油管壁厚：=pdn/2[b]

根据计算所得油管的直径和壁厚，对照标准，选用相近的规格。二、管接头管接头是油管与油管、油管与液压元件的可拆装的连接件。它应该满足拆装方便，连接牢固，密封可靠，外尺寸小，通油能大，压力损失小以及工艺性好等要求。

根据所使用的管道的不同分为硬管接头和软管接头。硬管接头按连接方式又分为扩口式管接头、卡套式管接头和焊接式管接头等

硬管接头

1.

扩口式管接头

利用管子端部扩口进行密封，不需其他密封件。结构简单，适用于薄壁管件联接适用于油、气为介质的压力较低的管路系统2.

卡套式管接头利用卡套变形卡住管子并进行密封，结构先进，性能良好，重量轻，体积小，使用方便，广泛应用于液压系统中。工作压力可达31.5MPa，要求管子尺寸精度高，需用冷拔钢管。卡套精度亦高。适用于油、气及一般腐蚀性介质的管路系统3.

焊接式管接头利用接管与管子焊接。接头体和接管之间密封方式有球面、锥面接触密封和用O形密封圈端面密封。结构简单，易制造，密封性好，对管子尺寸精度要求不高。要求焊接质量高，装拆不便。O形密封圈密封适用于高压系统，工作压力可达31.5MPa，工作温度-25～80℃，适用于以油为介质的管路系统胶管接头解决钢丝编织的高压胶管和钢制接头的连接问题，分为可拆式和扣压式两种。扣压式使用时，必须剥离胶管的外胶层，用专门设备扣压而成。安装方便，但增加了一道收紧工序。胶管损坏后，接头外套不能重复使用，可与带O形圈密封的焊接管接头联接使用。随管径与所用胶管钢丝层数不同，工作压力在6-40Mpa.适用于油、水、气为介质的管路系统。介质温度：油：-30～80℃；空气，-30～50℃；水、80℃以下快速管接头只需手工就可快速拆装的管接头，适用于需经常拆卸的液压管路连接。分为自封式和开式结构，自封式在接头内设了单向阀芯，断开连接后，可自动将接头出油口封闭，防止油液外漏。开式结构比自封式少了用于封油的单向阀芯。适用于油、气为介质的管路系统，工作压力低于31.5MPa，介质温度-20～80℃1—挡圈2，10—接头体3—弹簧4—单向阀阀芯

5—O形圈6—外套7—弹簧8—钢球9—弹簧圈油箱功用：储存油液，散发或保持系统中累积的热量、促进油液中气体的分离、沉淀油液中的污物等。油箱分类：开式油箱，闭式油箱。开式油箱又分为整体式和分离式。整体式是指利用