《液压与气动技术》-项目六

学习任务一蓄能器一、蓄能器的功用蓄能器是液压系统中的储能元件，它是一种能把液压能贮存在耐压容器里，待需要时再将其释放出来的装置，其具体用途如下。1.作辅助动力源这是蓄能器最常见的用途，用于短时间内系统需要大量压力油的场合。

2.保持系统压力当执行元件停止运动的时间较长，并且需要保压时，为降低能耗，使泵卸荷，可以利用蓄能器贮存的液压油来补偿油路的泄漏损失，维持系统压力。下一页返回学习任务一蓄能器

3.缓冲和吸收压力脉动当阀门突然关闭或换向时，系统中产生的冲击压力可由安装在冲击源和脉动源附近的蓄能器来吸收，使液压冲击的峰值降低。4.应急动力源液压泵发生故障中断供油时，蓄能器能提供一定的油量作为应急动力源，使执行元件能继续完成必要的动作。二、蓄能器的类型及特点蓄能器按储能方式分，主要有重力加载式、弹簧加载式和气体加载式三种类型。上一页下一页返回学习任务一蓄能器其中重力加载式因体积大、结构笨重、反应迟钝，目前工业上已很少使用了。弹簧加载式虽结构较简单，反应较灵敏，但容量小，目前也已很少使用，只在个别低压系统中还能见到。因此本小节主要介绍气体加载式蓄能器。气体加载式蓄能器是利用压缩气体(通常为氮气)来储存能量的。它包括气瓶式、活塞式和气囊式几种形式，在此主要介绍气囊式蓄能器。如图6-1所示为气囊式蓄能器及其图形符号，它由充气阀1、壳体2、气囊3,提升阀4等部分组成。气囊用耐油橡胶制成，固定在壳体2的内部，囊内充入惰性气体(一般为氮气)。上一页下一页返回学习任务一蓄能器提升阀是一个用弹簧加载的具有菌形头部的阀，压力油由该阀通入。在液压油全部排出时，该阀能防止气囊膨胀挤出油口。这种蓄能器的优点是气囊惯性小，反应灵敏，且结构小、质量轻，容易维护次允气后能长时间的保存气体，充气也较方便，故在液压系统中得到广泛的应用。其缺点是容量较小，气囊和壳体的制造比较困难。三、蓄能器的使用与安装蓄能器在液压回路的安放位置随其功能的不同而不同，具体使用和安装时应注意以下事项。上一页下一页返回学习任务一蓄能器①气体加载式蓄能器应充惰性气体，允许的最高充气压力视蓄能器的结构形式而定，例如气囊式蓄能器的充气压力是3.5~32MPa。②气囊式蓄能器原则上应油口向下垂直安装，只有在空间位置受限制时才考虑倾斜后水平安装。这是因为倾斜或水平安装时气囊会受浮力而与壳体单边接触，妨碍其正常伸缩且加快其损坏。③吸收冲击压力和脉动压力的蓄能器应尽可能装在振源附近。④装在管路上的蓄能器必须用支撑板或支架固定。⑤蓄能器与管路系统之间应安装截止阀，以供充气或检修时使用。⑥蓄能器与液压泵之间应安装单向阀，以防止液压泵停山工作时蓄能器内储存的压力油倒流。上一页返回学习任务二滤油器一、滤油器的功用和要求1.滤油器的功用滤油器又称过滤器，其功用是清除油液中的各种杂质，以免其划伤、磨损、甚至卡死有相对运动的零件，或堵塞零件上的小孔及缝隙，影响系统的正常工作，降低液压元件的寿命。2.对滤油器的要求

(1)有适当的过滤精度过滤精度是指过滤器滤芯滤除杂质颗粒尺寸的大小，以其直径的公称尺寸来表示。粒度越小，精度越高。下一页返回学习任务二滤油器按所能过滤杂质颗粒直径的大小，过滤器可分为4种，如表6-1所示。不同液压系统对过滤精度的要求可参照表6-2选择。(2)有足够的过滤能力过滤能力是指在一定压降下允许通过过滤器的最大流量。过滤器的过滤能力应大于通过它的最大流量，允许的压力降一般为0.03~0.07MPa;,(3)有足够的强度过滤器的滤芯及壳体应有一定的机械强度，不因液压力的作用而破坏。

(4)滤芯要便于清洗和更换上一页下一页返回学习任务二滤油器二、滤油器的结构类型滤油器按过滤精度来分可分为粗过滤器和精过滤器两大类;按滤芯的结构可分为网式、线隙式、烧结式、纸芯式和磁性过滤器等。1.网式滤油器如图6-2(a)所示，网式滤油器由筒形骨架2上包一层或两层铜丝滤网3组成。其特点是结构简单，通油能力大，清洗方便，但过滤精度较低。常用于泵的吸油管路，对油液进行粗过滤。粗滤油器的图形符号如图6-2(b)所示。2.线隙式滤油器上一页下一页返回学习任务二滤油器线隙式过滤器是靠金属丝之间的缝隙过滤出油液中的杂质，分为吸油管路过滤器[图6-3(a)〕和压力管路过滤器[图6-3(b)]。压力管路过滤器主要由外壳1和滤芯2构成，滤芯由铜线或铝线绕在筒形骨架上而形成(骨架上有许多纵向槽和径向孔)。线隙式过滤器结构较简单，过滤精度比网式滤油器高，通油能力较好，其主要缺点是杂质不易清洗，滤芯材料强度较低。3.烧结式滤油器如图6-4(a)所示，烧结式滤油器的滤芯3通常由青铜等颗粒状金属烧结而成，工作时利用颗粒间的微孔进行过滤。上一页下一页返回学习任务二滤油器该滤油器的过滤精度高，适应精密过滤的要求，耐高温、抗腐蚀性强，滤芯强度大，但易堵塞，难于清洗，颗粒易脱落。图6-4(b)所示为精滤油器的图形符号。4.纸芯式滤油器如图6-5(a)所示为纸芯式滤油器，液压油从进油口a流入，在壳体3内自外向内穿过滤芯3而被过滤，然后从出油口b流出，滤芯由拉杆4和螺母5固定。滤芯如图6-5(b)所示，由微孔滤纸组成，滤纸制成折叠式，以增加过滤面积。滤纸用骨架7支撑，以增大滤芯强度。上一页下一页返回学习任务二滤油器过滤器工作时，杂质逐渐积聚在滤芯上，滤芯压差逐渐增大，为避免将滤芯破坏，防止未经过滤的油液进入液压系统，设置了堵塞状态的发信装置1，当压差超过0.3MPa时，发信装置发出信号。纸芯式滤油器过滤精度高，压力损失小，质量轻，成本低，但不能清洗，需定期更换滤芯，主要用于低压小流量的精过滤。

5.磁性滤油器如图6-6所示，磁性滤油器是利用永久磁铁来吸附油液中的铁屑、铸铁粉末等铁磁性物质。上一页下一页返回学习任务二滤油器过滤器也可以做成复式的，例如，液压挖掘机液压系统中的过滤器，在纸质过滤器的纸芯内放置一个圆柱形的永久磁铁，便于进行两种方式的过滤。三、滤油器的安装滤油器一般安装在液压泵的吸油口、压油口及重要元件的前面。通常，液压泵吸油口安装粗滤油器，压油口与重要元件前装精滤油器。

1.安装在泵的吸油口如图6-7(a)所示，泵的吸油路上一般都安装粗过滤器，并浸没在油箱液面以下，口的是滤去较大的杂质微粒以保护液压泵，并防止空气进人液压系统。上一页下一页返回学习任务二滤油器为不影响泵的吸油性能，防止气穴现象，过滤器的过滤能力应为泵流量的两倍以上，压力损失不得超过0.02MPa。因此，一般采用过滤精度较低的网式过滤器，并应经常进行清洗。2.安装在泵的出口油路上如图6-7(b)所示，在中、低压系统的压力油路上，常安装各种形式的精滤器，用以保护系统中的精密液压元件或防止小孔、缝隙堵塞。这样安装的过滤器应能承受油路上的工作压力和冲击压力，其压力降应小于0.35MPa，并应有安全阀和堵塞状态发信装置，以防泵过载和滤芯损坏。上一页下一页返回学习任务二滤油器3.安装在系统的回油路上如图6-7(c)所示，由于回油路压力低，可采用强度较低、刚度较小、体积和质量也较小的过滤器，用以对液压元件起间接保护作用。为防止过滤器堵塞，一般都与过滤器并联一安全阀，起旁通作用，该阀的开启压力应略高于滤油器的最大允许压差。4.安装在系统的分支油路上如图6-7(d)所示，当液压泵的流量较大时，若采用上述各种方式过滤，过滤器结构可能很大，为此可在只有泵流量20%一30%的支路上安装一小规格过滤器，进行局部过滤。上一页下一页返回学习任务二滤油器这种安装方式不会在主油路中造成压力损失，过滤器也不必承受系统工作压力，但是不能完全保证液压元件的安全，仅间接保护系统。5.单独过滤系统如图6-7(e)所示，大型液压系统可专设一液压泵和过滤器组成独立的过滤回路，专门用来清除系统中的杂质，还可与加热器、冷却器、排气器等配合使用。此外，安装过滤器还应注意，一般过滤器只能单向使用，即进出油口不可反用，以利于滤芯清洗和安全。因此，过滤器不要安装在液流方向可能变换的油路上。作为过滤器的新进展，目前双向过滤器也已问世。上一页返回学习任务三热交换器一、冷却器根据冷却介质的不同，可将液压传动系统的冷却器分为水冷式、风冷式和冷媒式三种。冷却器的图形符号见图6-8。1.水冷式冷却器最简单的水冷式冷却器是蛇形管式，如图6-9所示，它以一组或几组的形式，直接装在液压油箱内。冷却水从管内流过时，就将油液中的热量带走。这种冷却器的散热面积小，油的流动速度很低，冷却效率较低。2.风冷式冷却器下一页返回学习任务三热交换器在水源不方便的地方(如在行走设备上)可以用风冷式冷却器。图6-10所示是一种强制风冷板翅式冷却器，其优点是散热效率高、结构紧凑、体积小、强度大;缺点是易堵塞、清洗困难。图6-11所示为翅片管式(圆管、椭圆管)冷却器，其圆管外嵌入大量的散热翅片，翅片一般用厚度为0.2~0.3mm的铜片或铝片制成，散热面积可达光管的8~10倍，而且体积和质量相对较小。椭圆管因涡流区小，空气流动性好，散热系数高。二、加热器加热器的作用将油温升高到巧℃以上。上一页下一页返回学习任务三热交换器在液压试验设备中，用加热器和冷却器可一起进行油温的精确控制。加热器的图形符号如图6-12所示。液压系统中一般常用的是电加热器，其安装方式如图6-13所示。加热器2通过法兰固定在油箱1的侧壁上，其发热部分全部浸在油液内。由于油是热的不良导体，故单个加热器的功率不能太大，而且应装在油箱内油液流动处，以免周围油液因过热而老化变质。上一页返回学习任务四油箱一、油箱的功用及类型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的热量、分离油中的气体、沉淀油中的污物等作用。2.油箱的类型液压系统中的油箱按布置方式可分为总体式和分离式两种。总体式是利用机器设备机身内腔为油箱(如压铸机、注塑机等)，使其结构紧凑，体积小，回收漏油比较方便，但维修、清理不便，油液不易散热，液压系统振动还会影响主机工作精度。下一页返回学习任务四油箱分离式油箱是单独设置一个油箱，与主机分开，减少了油箱发热和液压振动对工作精度的影响，广泛用于组合机床、自动线和精密机械上。油箱根据液面是否与大气相通，又分为开式油箱和闭式油箱。开式油箱通过空气滤清器与大气连通，油箱中的液体受到大气压的作用，在液压系统中应用广泛。闭式油箱完与大气隔绝，有隔离式和允气式两种)箱体内设置气囊或者弹簧活塞对箱中油液施加一定压力，适用于水下作业机械或海拔较高地区及飞行器的液压系统中。3.油箱的图形符号油箱的图形符号见表6-3。上一页下一页返回学习任务四油箱二、油箱的结构开式油箱如图6-14所示，一般由吸油管、回油管、滤清器、隔板、放油塞和箱盖等部分组成。为了保证油箱的功能，油箱在结构上应注意以下几个方面。①油箱底部应有适当斜度，并在最低处设置放油塞，换油时可使油液和污物顺利排出，以便于清洗。②在易见的油箱侧壁上设置液位计(俗称油标)，以指示油位高度。在开式油箱的上部通气孔上必须配置兼做注油口的空气滤清器，还应装温度计，以便随时观察系统油温的情况。上一页下一页返回学习任务四油箱③吸油管和回油管之间需用隔板隔开，以增加循环距离和改善散热效果。隔板高度一般不低于液面高度的3/4。④泵的进油管和系统的回油管应插入最低液面以下，以防吸入空气和回油冲溅产生气泡。吸油管口离油箱底面距离应大于2倍油管外径，离油箱箱边距离应大于3倍油管外径。吸油管和回油管的管端应切成45°的斜口，回油管的斜口应朝向箱壁。⑤阀的泄油管口应在液面之上，以免产生背压;液压马达和泵的泄油管则应引入液面之下，以免吸入空气。上一页下一页返回学习任务四油箱⑥油箱的有效容积(油面高度为油箱高度80%时的容积)一般按液压泵的额定流量估算。在低压系统中取额定流量的2~4倍，中压系统为5~7倍，高压系统为6~12倍。⑦油箱正常工作温度应在15℃~65℃，在环境温度变化较大的场合要安装热交换器。⑧箱壁应涂耐油防锈涂料。上一页返回学习任务五油管与管接头一、油管1.油管的功用与要求油管用于输送液压系统中油液。为了保证液压系统工作可靠、要求油管应有足够的强度和良好的密封性，并且要求压力损失小、拆装方便。2.油管的类型液压系统中油管有多种类型，常用的油管有钢管、紫铜管、橡胶软管、尼龙管、塑料管等。考虑到配管和工艺的方便，在高压系统中常用无缝钢管;中、低压系统一般用紫铜管;橡胶软管的主要优点是可用于两个相对运动件之间的连接;尼龙管和塑料管价格便宜，但承压能力差，可用于回油路、泄油路等处。下一页返回学习任务五油管与管接头二、管接头1.管接头的功用与要求管接头是油管与油管、油管与液压元件之间的可拆卸连接件。它必须具备装拆方便、连接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、压降小等特点。2.管接头的类型管接头的种类很多，图6-15所示为常用的几种类型:图6-15(a)所示为扩口式管接头，用油管管端的扩口在管套的压紧下进行密封，结构简单，适用于铜管、薄壁钢管等中、低压管道的连接。上一页下一页返回学习任务五油管与管接头图6-15(b)所示为焊接式管接头，连接牢固，简单可靠，但拆装不方便，用来连接管壁较厚的钢管。图6-15(c)所示为卡套式管接头，用卡套卡住油管进行密封，装拆方便，对轴向尺寸要求不严，对油管径向尺寸精度要求较高，适应于高压系统中无缝钢管的连接。图6-15(d)所示为扣压式管接头，用于中、低压系统软管的连接。上一页返回学习任务六密封装置一、密封的作用与要求在液压系统中，密封的作用不仅是防止液压油的泄漏，还要防止空气和尘埃进入液压系统。对密封装置的要求如下。①在一定压力、温度范围内具有良好的密封性能。②对运动表面产生的摩擦力小，磨损小，磨损后能自动补偿。③密封性能可靠，能抗腐蚀，不易老化，工作寿命长。④结构简单，便于制造和拆装。二、密封元件的种类及特点按工作状态的不同，密封分为静密封和动密封两种。下一页返回学习任务六密封装置静密封指正常工作时，无相对运动的配合表面间的密封;动密封指正常工作时，有相对运动的配合表面间的密封。按其工作原理不同，密封分为间隙密封和密封件密封两种。

1.间隙密封如图6-16所示，间隙密封是利用运动件之间的微小间隙(0.02~0.05mm)起密封作用，是最简单的一种密封形式，其密封的效果取决于间隙的大小、压力差、密封长度和零件表面质量。为增加泄漏油的阻力，减少泄漏量，通常还在圆柱面上开几条等距环形槽。上一页下一页返回学习任务六密封装置由于配合零件间有间隙，所以摩擦力小，发热少，寿命长，结构简单紧凑。间隙密封一般都用于动密封，如泵和马达的柱塞与柱塞孔之间的密封，配油盘与缸体之间的密封;液压控制阀阀体与阀芯之间的密封等。间隙密封的缺点是不可能完全达到无泄漏，不能用于严禁外泄的地方。2.密封件密封在零件配合面之间装上密封元件，达到密封效果的方式称密封件密封。密封件通常指各种橡胶密封圈和密封垫。其中，密封圈密封是液压系统中应用最广泛的一种密封方法。上一页下一页返回学习任务六密封装置按密封圈的组成及断面的形状，可将密封圈分为O形密封圈、唇形密封圈、旋转轴密封圈和组合密封圈等。(1)O形密封圈如图6-17所示，

O形密封圈是一种断面形状为圆形的耐油橡胶环，它是液压设备中使用得最多、最广泛的一种密封件，既可以用于外径或内径密封，又可以用于端面密封;既可用于静密封，又可用于动密封。如图6-18所示，

O形密封圈在安装时要有合理的预压缩量δ1和δ2，当油液压力超过10MPa时，O形密封圈在往复运动中容易被油液压力挤入间隙而提早损坏，为此，要在它的低压侧设置1.2~1.5mm厚的挡环。双向受力时则在两侧各放一个挡环。上一页下一页返回学习任务六密封装置O形密封圈的特点是结构简单、制造容易、成本低、拆卸方便、动摩擦阻力小，对油液、压力和温度的适应性好。其缺点是动密封时，静摩擦系数大，摩擦产生的热量不易散去，易引起橡胶老化，使密封失效，密封圈磨损后不能自动补偿。(2)唇形密封圈按截面形状唇形密封圈分为Y形、V形、U形、L形等，主要用于动密封，安装时将唇口对着高压腔。其工作原理如图6-19所示，是依靠密封圈的唇边受液压力作用而变形，使唇边贴紧密封面而密封的。这里主要介绍Y形和V形密封圈两种。上一页下一页返回学习任务六密封装置①Y形密封圈。如图6-20所示为Y形密封圈，分为普通Y形和Y、形两种。如图6-20(a)所示，普通Y形的截面呈Y形，用耐油橡胶制成。Y形密封圈结构简单，适用性很广，密封效果好，常用于活塞和液压缸之间、活塞杆与液压缸端盖之间的密封。一般情况下，Y形密封圈可直接装入沟槽使用，但在压力变动较大、运动速度较高时易翻转而损坏，应使用支承环固定Y形密封圈，如图6-21所示。YX形密封圈是由Y形密封圈改进而成，内、外唇不相等，如图6-20(b),(c)所示，分孔用和轴用两种，由聚氨酯橡胶制成，它可以避免摩擦力造成的密封圈的翻转和扭曲，比普通Y形适用于更高的压力和更高的温度。上一页下一页返回学习任务六密封装置②V形密封圈。如图6-22所示为V形密封圈，由形状不同的支撑环1、密封环2，压环3组成。当压力小于10MPa