北科大液压与气压传动课件06液压与气压传动系统辅助元件

北京科技大学6.1.1蓄能器的功能蓄能器用来存储和释放油液的压力能。当系统的压力高于蓄能器内油液压力时，蓄能器存油；当蓄能器内压力高于系统压力时，蓄能器放油。

6.1.2蓄能器的分类蓄能器分为三种类型：重力式、充气式和弹簧式。第六章液压与气压传动系统辅助元件6.1蓄能器北京科技大学1.重力式蓄能器结构如图6.2所示。利用重物的势能来存储和释放液压能；结构简单，容量大，压力稳定；惯性大，易漏油。常用作大型固定设备的第二油源。北京科技大学2.弹簧式蓄能器结构如图6.3所示。利用弹簧的压缩和伸长来存储和释放压力能。结构简单，反应较灵敏；但容量小，易内泄，不适于高压场合。多用于小容量、低压系统。北京科技大学3.充气式蓄能器利用密封气体的压缩和膨胀来存储和释放油液的压力能。主要有气瓶式、活塞式和气囊式三种类型。(1)气瓶式蓄能器如图6.4a所示。气体和油液在蓄能器中直接接触，特点是：容量大，但高压时气体容易混入油液中，影响系统的稳定性。适用于中、低压和大流量的液压系统。(2)活塞式蓄能器如图6.4b所示。由浮动活塞2将气体与油液隔开。它的结构简单，工作可靠，主要用于大流量的场合。由于活塞上有O型密封圈，磨擦力较大，反应不太灵敏。(3)气囊式蓄能器是目前应用的最为广泛的蓄能器，结构如图6.4c所示。主要由充气阀、壳体、气囊和进油阀组成。气体和油液由气囊隔开，气囊中充有惰性气体（一般为氮气）。这种结构保证了气液的密封可靠。主要特点是：惯性小，反应灵敏，结构尺寸小，易安装。北京科技大学北京科技大学蓄能器的应用：蓄能器在液压系统的应用主要有：辅助动力源、紧急动力源、补充泄漏、系统保压、吸收压力脉动和液压冲击等。北京科技大学1、辅助动力源蓄能器最常见的用途是作为辅助动力源。液压缸在慢进或保压时，蓄能器存储压力油，达到设定压力后，卸荷阀打开，泵卸荷；在液压缸快进或快退时，蓄能器与泵一起向液压缸供油。蓄能器的容量在选择要满足条件：提供的流量加上泵的流量要满足工作循环中系统的流量要求，并能在循环中重新充满油液。北京科技大学2、紧急动力源液压系统在工作过程中，由于泵或电源故障，液压泵突然停止供油，会引起事故。对重要的系统，需要用蓄能器作为紧急动力源。如图6.7所示。当液压泵突然停止供油时，蓄能器可以将其存储的压力油释放，使系统在某一段时间内继续获得压力油。北京科技大学3、系统保压蓄能器保持液压系统压力，使液压泵卸荷，降低功耗。当系统压力达到所需的数值时a)压力继电器A使液压泵卸荷;

b)通过顺序阀C控制二位二通阀B和卸荷溢流阀使液压泵卸荷。北京科技大学4、吸收压力脉动和液压冲击在液压系统中安装蓄能器，可以有效地减少压力脉动和液压冲击。图6.9所示为吸收压力脉动的蓄能器回路。高压、大流量回路中，在靠近快速关闭的阀门的管路上安装蓄能器，可以减小油液流速的变化，使压力冲击得到缓冲。图6.10所示为装有作为吸收液压冲击用的蓄能器回路。北京科技大学蓄能器的容量计算计算蓄能的容量，要根据其应用场合来决定，我们主要讨论蓄能器作为辅助动力源时的容量计算。（以气囊式蓄能器为例）计算系统的平均流量（泵的流量）假设系统的一个工作循环如下图：系统一个工作循环中有n个工作阶段，每一阶段系统所需的流量和持续的时间分别是Qi和△ti（i=1,2,…,n），则系统在整个工作循环中的平均流量Qm为：其中，Qm为系统一个工作循环中的平均流量，T为一个工作循环的时间周期。北京科技大学QtT△t1△t2△ti△tnQ1Q2QiQnQm北京科技大学计算蓄能器的工作容积蓄能器的工作容积△V指得是蓄能器存油结束时的体积和供油结束时的体积之差。在一个工作循环中，工作容积可以这样来计算：

(1)计算每一个工作阶段蓄能所存储（或释放）油液的体积，注意当平均流量大量系统所需流量时，蓄能器存储油液；反之，当平均流量小于系统所需流量时，蓄能器释放油液。

(2)在系统的工作循环中，如果蓄能器在每个工作阶段存、放油是交替进行的，则其工作容积取所有工作阶段中存储（或释放）油液体积的最大值，注意取绝对值。即

(3)如果蓄能器在某些工作阶段连续的存储（或释放）油液，先要计算这些阶段连续存储（或释放）油液体积之和的绝对值。然后其工作容积取这些值中的最大值。比较（2）、（3）两种情况，选取值较大的一个作为蓄能器的工作容积。北京科技大学3.计算蓄能器的总容积如图所示是蓄能器的三种工作状态。a)是蓄能器的充气状态，充气压力为P0，气体体积为V0，V0就是蓄能器的总容积；b)是蓄能器的充液状态，气体的压力升到最大值P1，体积为V1；c)是蓄能器的供油状态，供油压力达到系统的最低工作压力P2，气体体积为V2。北京科技大学根据气体定律，这些参数具有如下关系：式中，P0、P1、P2

——气体的绝对压力（Pa）

V0、V1、V2

——在相应压力

P0、P1、P2下——气体的体积（L）

n——指数蓄能器的工作容积为由以上两式可以得出：

即为蓄能器的总容积。指数n的取值规则是：当蓄能器排油时间大于3分钟，其中的气体变化规律为等温过程，n＝1；当蓄能器供油速度很快，小于1分钟时，其中气体的变化规律相当于绝热过程，n=1.4。北京科技大学另外，充气压力P0与系统最低工作压力P2的比值可按如下规则取值：对波纹型气囊，P0/P2=0.6～0.65；对折合型气囊，P0/P2=0.8～0.95；最后，根据总容积选择蓄能器时，一般实际总容积应比计算值稍大一些。北京科技大学6．2过滤器

过滤器的主要性能指标是过滤精度。过滤器的过滤精度是指其能从油液中过滤掉的杂质颗粒尺寸大小。过滤器按过滤精度可以分为粗过滤器、普通过滤器和精过滤器。它们分别能滤掉油液中尺寸为100μm以上，10-100μm和10μm以下的杂质颗粒。

6．2．1过滤器的类型和结构过滤器按滤芯材料和结构形式可分为：网式、线隙式、纸芯式、烧结式、磁性过滤器。过滤器按连接方式可分为：管式、法兰式、板等。过滤器按安放位置可分为：吸滤器、压滤器、回流过滤器。北京科技大学1．网式过滤器

其结构如图6．11所示。网式过滤器为粗过滤器，

北京科技大学2．线隙式过滤器

线隙式过滤器是一种普通过滤器。图6．12a所示为回流线隙式过滤器的结构图。图6．12b所示为吸油线隙式过滤器的结构图。北京科技大学3．金属烧结式过滤器金属烧结式过滤器的结构形状较多，图6．13所示为其中一种。北京科技大学4．纸质过滤器纸质过滤器又称纸芯式过滤器，目前它应用得最为广泛，其结构如图6．14所示。北京科技大学5．磁性过滤器

6．复式过滤器

7.过滤器发信装置

8．过滤器的图形符号根据国家标准，过滤器的图形符号见表6．2所示。北京科技大学6．2．2过滤器的选用

过滤器按其过滤精度（滤去杂质颗粒的大小）的不同，有粗过滤器、普通过滤器、精密过滤器和特精过滤器四种。不同的液压系统有不同的过滤精度要求，具体要求见表6．3。北京科技大学过滤器的选用应考虑下列因素：（1）有足够的过滤能力。（2）能承受一定的工作压力。（3）有足够的过滤精度。（4）过滤器滤芯应易于清洗和更换。（5）在一定的温度下，过滤器应有足够的耐久性。北京科技大学6．2．3过滤器的安装在液压系统中，过滤器的作用与其在管路中的安装位置有关，通常有以下几种情况。1．安装在泵的吸油管路上，如图6.16a所示。2．安装在泵的压油管路上，如图6．16b所示。北京科技大学3．安装在回油管路上，如图6．16c所示。4.安装在系统的分支油管路上。5．单独过滤系统，如图6．17所示。北京科技大学6．3油箱、热交换器、压力表及压力表辅件6．3．1油箱油箱的作用主要是储油；此外，油箱有一定的表面积，能够散发油液工作时产生的热量，沉淀油液中的污物，逸出渗入油液中的空气，有时它还兼作液压元件和阀块的安装台。按油箱液面是否与大气相通，可分为开式油箱和闭式油箱。开式油箱广泛用于一般的液压系统。闭式油箱则用于水下和高空无稳定气压及对工作稳定性或噪声有严格要求的场合。北京科技大学在初步设计油箱时，其有效容量可按下述经验公式确定，即：式中：（6.5）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，以最后确定油箱容量。北京科技大学（9）较大的油箱应设置手孔或人孔，便于维护。北京科技大学6．3．2热交换器在液压系统中，热交换器包括冷却器和加热器1．冷却器根据冷却介质的不同，冷却器分为水冷和风冷两类。（1）水冷式冷却器1）蛇形管冷却器，如图6．19所示。2）多管式冷却器，如图6．20所示。北京科技大学（2）风冷式冷却器图6．21所示为翅片式风冷却器。北京科技大学（3）冷却器的计算冷却器的计算主要是根据热交换量确定需要的散热面积和冷却水量。1）散热面积冷却器散热面积的确定应根据发热功率来计算。式中：北京科技大学（6.6）式中：（6.7）式中：冷却器必需的散热面积A为：北京科技大学2）需要的冷却水量

为了平衡油温，冷却器冷却水的吸热量应等于液压油放出的热量，即式中：（6.8）因此需要的冷却水量：（6.9）冷却水再冷却器内的流速应不超过1.2m/s，压力损失在0.05~0.05MPa之间。北京科技大学2．加热器

加热器的作用在于低温启动时将油液温度升高到适当的值。目前，最常用的是电加热器，安装形式如图6．22所示。电加热器的发热功率P可按下式估算：

（6.10）式中：北京科技大学6．3．3压力表及压力表辅件1．压力表常用的压力表是弹簧弯管式，结构如图6．23所示。。2．压力表开关常见的压力表开关为KF型，结构如图6．24所示。北京科技大学6．4压缩空气净化设备的组成和布置1．后冷却器2．油水分离器北京科技大学图6．25所示为撞击折回并环形回转式油水分离器.

图6．26所示为水浴并旋转离心串联式油水分离器。北京科技大学3．储气罐4．干燥器吸附法应用较为普遍。图6.2所示为吸附式干燥器的一种。北京科技大学结束北京科技大学6．5气压辅件6、5、1分水滤气器常见的分水滤气器的结构如图6.28所示。北京科技大学6．5．2油雾器

1．油雾器产生油雾的原理如图6．29所示。北京科技大学2．油雾器的原理、性能及使用北京科技大学特殊单向阀的工作情况北京科技大学6．5．3消声器

消声器就是通过阻尼或增加排气面积等方法降低排气速度和功率，达到降低噪声的目的。常用的消声器有三种型式：吸收型、膨胀干涉型和膨胀干涉吸收型。通常来讲，分水滤气器与减压阀、油雾器一起被称为气压三大件，它们依次无管化连成组件一般称为三联件，是多数气压设备中必不可少的装置。

北京科技大学结束北京科技大学6．6管件管件包括管道和管接头。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。北京科技大学6．6．1管道

1．管道的种类及用途液压与气压传动系统常用的管道分金属管、橡胶软管和尼龙管等三大类。金属管包括无缝钢管、紫铜管及铝管。橡胶软管有钢丝编织缠绕橡胶软管和绵绳编轧橡胶软管两种。尼龙管一般只在气压系统中使用，其性质柔软宜于弯曲，布管方便。北京科技大学2．管道尺寸的确定（1）液压管道尺寸的确定液压系统油管的选择与计算主要是计算管子的内径和壁厚。

1。液压油管内径的确定油管的内径是根据管内允许流速和所通过的流量来确定，即：（6.13）式中：在吸油管道内液体的流速取，在压力管道内的流速取v0=5m/s左右为宜。北京科技大学

由计算所得的油管内径，应按标准管径尺寸相近的油管进行圆整。

2、液压油管壁厚的计算管子的壁厚可按下式计算：选择管子壁厚时，还应考虑到加工螺纹对强度的影响。（6.14）式中：对钢管：式中：对铜管：北京科技大学(2)气压管道尺寸的确定气压管道主要根据流量和流速要求及允许的压力损失确定管径，管壁可按薄壁容器强度公式确定。（1）管道内径（6.15）式中：

一般压缩空气在厂区管道流速采用8~10m/s，用汽车间流速可用10~15m/s。为避免过大的压力损失，限定压缩空气管内流速在25m/s以下，最大不得超过30m/s。

（2）管道壁厚δ可按薄壁容器强度公式来确定：（6.16）式中：北京科技大学3．安装要求（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6.5）。管道悬伸较长时要适当设置管夹（也是标准件）。（2）管道尽量避免交叉，平行管间距要大于100mm，以防接触振动并便于安装管接头。（3）软管直线安装时要有30％左右的余量，以适应油温变化、受拉和振动的需要。弯曲半径要大于9倍的软管外径，弯曲处到管接头的距离至少等于6倍外径。北京科技大学6．6．2管接头

l．硬管接头（1）扩口式管接头，如图6．32所示。（2）卡套式管接头，如图6．33所示。北京科技大学（3）焊接式管接头，如图6．34所示2．插入快换式接头，如图6．35所示。北京科技大学3．胶管接头，如图6．36所示4．快速接头，如图6．37所示。北京科技大学结束北京科技大学6