液压与气压传动-第3章

3.1概述3.1.1工作原理及分类液压动力元件(即液压泵)是液压系统中的动力源，它将原动机(电动机、内燃机等)输出的机械能(转矩、转速)转换成油液的液压能，以压力、流量的形式输送到液压系统中去，为液压系统提供动力，驱动液压执行元件对外做功，是系统的核心元件。目前液压传动系统中使用的液压泵都是容积式的。图3-4所示为容积式泵的工作原理。偏心轮1旋转时，柱塞2在缸体内左右移动。右移时，缸体内密封工作腔4容积变大而产生真空，油液经单向阀5吸入;左移时，腔4容积变小将油液从单向阀6压出，完成整个吸油和压油的过程。由此可见，泵是靠密封工作腔的容积变化来工作的，而它的输出流量的大小是由密封工作腔的容积变化大小决定的。上一页下一页返回3.1概述液压泵按其排量是否可以改变而分为定量泵和变量泵。对于定量泵，只能采取改变主轴转速的方法来改变泵的流量。按其结构形式可以分为齿轮式、叶片式、柱塞式和螺杆式。其中齿轮泵、双作用叶片泵及螺杆泵均为定量泵。液压附件是组成液压系统必不可少的一部分。它包括过滤器、油箱、蓄能器、热交换器、液压管件及接头等，如图3-5~图3-8所示。虽然从液压系统的工作原理和各组成部分所起的作用来看，它们起到的是辅助作用，但它们在液压系统中数量最多、分布极广、影响很大，如果偶尔出现故障，就会对整个液压系统的性能产生影响，甚至破坏系统的正常工作。因此，在设计、制造和使用液压系统时，对所有的附件都必须给予足够的重视。上一页下一页返回3.1概述3.1.2液压泵的主要性能参数

1.压力液压泵的工作压力是指泵实际工作时的压力，也就是泵出口处的输出压力。工作压力取决于外负载的大小和排油管路中的压力损失，而与液压泵的流量无关。液压泵的额定压力是指泵在正常工作条件下按试验标准规定的连续运转的最高压力，超过此值就是过载。通常标注在铭牌上的压力就是额定压力，因此额定压力又称铭牌压力。

2.排量和流量理论排量V是指主轴每转一周，根据计算其密封容腔几何尺寸的变化而得到的排出的液体体积，数值上等于在无泄漏的情况下主轴转一周所能排出的液体体积。上一页下一页返回3.1概述液压泵的理论流量qt是指泵在单位时间内由其密封容腔几何尺寸变化计算而得的排出的液体体积，数值上等于在无泄漏情况下单位时间内所能排出的液体体积。当泵的转速为n时，泵的理论流量为液压泵的额定流量是指在正常工作条件下，按试验标准规定必须保证的流量，亦即在额定转速和额定压力下由泵输出的流量。因泵存在内泄漏，所以额定流量的值和理论流量是不同的。3.功率和效率液压泵一般是由电动机驱动，输入量是轴的转矩和转速，输出量是液体的压力和流量。如果不考虑液压泵在能量转换过程中的损失，则输出功率恰好等于输入功率，也就是说，理论功率是上一页下一页返回3.1概述实际上，液压泵在能量转换中存在能量损失。能量损失主要包括因泄漏而产生的容积损失以及因摩擦而产生的机械损失。下面用两个参数来表示容积损失和机械损失。容积效率式3-2表明:泵的输出压力越高，流量损失越大，或泵的排量越小，转速越低，则泵的容积效率也越低。机械效率上一页下一页返回3.1概述液压泵的总效率η是其输出功率和输入功率之比。由式3-1,3-2,3-3可得液压泵的总效率

4.效率特性液压泵的效率特性是指在一定转速和一定油液茹度下，其效率随工作压力变化的特性。当压力升高时，容积效率因泄漏增加而降低;对于设计良好的液压泵而言，因为内部摩擦副的润滑情况良好，摩擦损失一般不随压力的升高而增加，所以当压力升高、功率增大时，机械功率损失相对减少，故其机械效率反而增加。上一页返回3.2液压泵3.2.1液压泵的基本概念液压泵是液压系统的动力元件，其作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，它向整个液压系统提供动力。结构形式一般有齿轮泵、叶片泵、柱塞泵等。3.2.2齿轮泵在现代液压技术中，齿轮泵是产量和使用量最大的泵类元件。齿轮泵在结构上可分为外啮合式和内啮合式两类。1.外啮合齿轮泵的工作原理图3-9为外啮合齿轮泵的工作原理。在泵的壳体内有一对外啮合齿轮，齿轮两侧由端盖盖住(图中未示出)。下一页返回3.2液压泵壳体、端盖和齿轮的各个齿间槽组成了许多密封工作腔。当齿轮按照图示方向旋转时，右侧吸油腔由于相互啮合的轮齿逐渐脱开，密封工作腔容积逐渐增大，形成部分真空，油箱中的油液被吸进来。在压油区一侧，由于轮齿逐渐进入啮合，密封工作腔容积不断减少，油液便被挤出去。吸油区和压油区是由相互啮合的轮齿以及泵体和端盖分隔开的。2.外啮合齿轮泵的流量与排量计算齿轮泵的排量可以近似地等于其中一个齿轮的所有轮齿体积与齿间槽容积之和。即以齿顶圆为外圆，直径为D的圆为内圆的圆环为底以齿宽为高所形成的环形筒的体积。上一页下一页返回3.2液压泵当齿轮的模数为m，齿宽为B，齿数为Z时的排量为:实际上齿间槽的容积比轮齿的体积稍大，故通常取:

3.外啮合齿轮泵的结构特点和优缺点

(1)困油现象为了保证齿轮传动的平稳性及供油的连续性，齿轮的重合度必须大于1，也就是说，在前一对轮齿尚未脱开啮合之前，后一对轮齿已经进入啮合。上一页下一页返回3.2液压泵这就导致在两对轮齿所形成的封闭容腔之间，有一部分油液被困在内，如图3-10所示。这个封闭容腔先随着齿轮传动逐渐减小，后又逐渐增大。封闭容腔减小时，被困油液受到挤压而产生高压，迫使被困油液从缝隙中强行挤出，导致油液发热，给轴承和齿轮增加很大的不平衡负载。封闭容腔增大时，由于被困油液部分被挤出而得不到补充，造成局部真空，产生气穴现象，引起噪声、振动和气蚀。这种因封闭容腔大小发生变化而导致压力冲击和产生气蚀的现象称为困油现象。困油现象严重影响齿轮泵的工作平稳性和寿命，必须消除。消除困油的方法，通常是在两侧盖板上开卸荷槽(如图3-10所示)，使封闭腔容积减小时通过右边的卸荷槽与压油腔相通，容积增大时通过左边的卸荷槽与吸油腔相通，达到卸荷的目的。上一页下一页返回3.2液压泵

(2)径向不平衡力在齿轮泵中，作用在齿轮外圆上的压力是不相等的，在压油腔和吸油腔处齿轮外圆和齿廓表面承受着工作压力和吸油腔压力，在齿轮和壳体内孔的径向间隙中，可以认为压力由压油腔压力逐渐分级下降至吸油腔压力，这些液体压力综合作用的结果，相当于给齿轮一个径向的作用力(即不平衡力)，使齿轮和轴承受载，这就是径向不平衡力。工作压力越大，径向不平衡力也越大，甚至可以使轴发生弯曲，使齿顶和壳体内表面产生摩擦，同时加速轴承的磨损，降低轴承的寿命。通常采取缩小排油口的办法来减小径向不平衡力，使高压油仅作用在一个到两个齿的范围内。上一页下一页返回3.2液压泵

(3)泄漏容易发生泄漏的主要有三个部位:齿轮两侧面和两端盖间的轴向间隙、泵体内孔和齿顶圆间的径向间隙及齿轮啮合线处的间隙。泄漏的方向是从高压腔到低压腔。其中影响最大的是轴向间隙的泄漏，占总泄漏量的75%~80%。它是影响齿轮泵高压化的主要问题。内啮合齿轮泵工作原理与外啮合齿轮泵相同。3.2.3叶片泵叶片泵根据其转子每转一周的吸、压油次数不同，可分为单作用叶片泵和双作用叶片泵。单作用叶片泵为非平衡式叶片泵，主要为变量泵;双作用叶片泵又称为平衡式叶片泵，主要为定量泵。上一页下一页返回3.2液压泵叶片泵使用的广泛程度虽然不如齿轮泵和轴向柱塞泵，但由于叶片泵具有流量均匀、运动平稳、噪声低、体积小、质量轻等优点，使得它在机床、工程机械、船舶、压铸及冶金设备中得到了广泛的应用。但它的结构较为复杂，吸油特性不太好，对油液中的污染也比较敏感。1.单作用叶片泵(1)工作原理图3-11所示为单作用叶片泵的工作原理。它由转子1、定子2、叶片3和端盖等组成。定子不动，转子转动且它们之间存在着偏心。叶片在转子的槽内可灵活滑动，根部通压力油(吸油腔一侧叶片根部通吸油腔，压油腔一侧叶片根部通压油腔)。上一页下一页返回3.2液压泵当转子转动时，在离心力的作用下，叶片顶部紧贴在定子内表面上，于是在两相邻叶片、配油盘、定子和转子间便形成了若干密封的工作腔。在转子转动的过程中，随着叶片的伸出和缩回，工作腔的容积随之增大和减小。容积增大时产生真空将油液吸入，容积减小时将油液压出。这种泵在转子转一周的过程中，吸油压油各一次，故称为单作用泵;转子受到来自压油腔的单向液压作用力，使轴承上所受载荷较大，故又称非平衡式泵。改变定子和转子间的偏心的大小，便可改变泵的排量，故为变量泵。(2)排量计算单作用叶片泵的排量近似为上一页下一页返回3.2液压泵

(3)结构特点1)可通过改变定子和转子间偏心距来方便地改变排量;2)由于叶片根部通压力油，此压力与叶片顶部径向力平衡，因此叶片仅靠离心力作用顶紧在定子内表面上;3)转子受不平衡的径向液压作用力。2.双作用叶片泵

(1)工作原理图3-12所示为双作用叶片泵的工作原理。它的定子和转子是同心的，靠定子曲线的特殊形状来实现封闭容腔体积的增大和缩小，从而实现吸油和压油。上一页下一页返回3.2液压泵转子每转一周，每个封闭容腔完成吸油和压油动作各两次，因此称为双作用叶片泵。由于泵的两个吸油窗口和两个压油窗口对称分布，因此作用在转子上的径向液压力是平衡的，也称为平衡式叶片泵。(2)排量计算双作用叶片泵的排量为(3)结构特点1)由于叶片有厚度及长、短半径圆弧不可能完全同心等原因，泵的瞬时流量会出现微小脉动。上一页下一页返回3.2液压泵但由于其结构上的特点，脉动率较其他形式的泵小得多，且叶片数为4的倍数时最小，一般取12片或16片。2)高、低压腔各自成对地对称分布，转子受到的径向力是平衡的，轴承受力情况好、工作寿命长。3)定子曲线直接影响泵的性能，如噪声、磨损、流量均匀性等。4)叶片不管处在吸油区还是压油区，其根部通的都是压油腔。这加剧了定子内表面的磨损，影响泵的寿命和额定压力的提高。为此，常采用子母叶片、阶梯叶片、柱销叶片等方式来改善叶片受力情况。3.限压式变量叶片泵

(1)工作原理上一页下一页返回3.2液压泵

图3-13所示为外反馈限压式变量叶片泵的工作原理。当油压较低，变量活塞对定子产生的推力不能克服调压弹簧2的作用力时，定子被弹簧推到最右边的位置上，此时偏心距最大，泵输出流量也最大。变量活塞5的一端紧贴定子，另一端则通高压油。变量活塞的推力随油压升高而加大，当它大于调压弹簧2的预紧力时，定子向左偏移，偏心距减小。因此，当输出压力大于弹簧预紧力时，泵便开始变量，随着油压的升高，输出流量减小。调节螺钉1可改变最大偏心距，从而改变泵的最大输出流量。

(2)结构特点上一页下一页返回3.2液压泵限压式变量叶片泵与定量叶片泵相比，结构复杂，相对运动机件多，泄漏和噪声较大，有径向不平衡力，容积效率和机械效率较低;但它能按负载压力自动调节流量，在功率使用上较为合理，可减少油液发热。因此，它多用在执行元件要求有快、慢速和保压阶段的液压系统。目前的高性能单作用叶片泵几乎毫无例外地采用外反馈式的变量控制方案。3.2.4柱塞泵柱塞泵是靠柱塞在缸体孔内的往复运动改变柱塞缸内的容积来实现吸油和压油的。但柱塞泵也存在着结构复杂、价格较高、对液压介质污染敏感等缺点。上一页下一页返回3.2液压泵按照柱塞在缸孔内的布置方式的不同，可将柱塞泵分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵。

1.轴向柱塞泵轴向柱塞泵分为斜盘式(直轴式)和斜轴式两种，其中斜盘式应用较广，作重点介绍。

(1)斜盘式轴向柱塞泵1)工作原理图3-14所示为斜盘式轴向柱塞泵的工作原理。斜盘1和配油盘4不动，传动轴带动缸体3、柱塞2转动，柱塞可在柱塞孔内沿轴向移动并通过弹簧或低压油的作用紧紧压在斜盘上。上一页下一页返回3.2液压泵当传动轴按图示方向转动时，柱塞2在自下而上回转的半周内逐渐向外伸出，缸体内密封工作腔的容积不断增加而产生真空，从而将油液从配油盘4上的配油口a吸入;柱塞在自上而下回转的半周内又逐渐向内伸入，使工作腔内容积不断减小，将油液从配油口b压出。缸体每回转一周，每个柱塞往复运动一次，完成一次吸油、排油动作。改变斜盘倾角γ即可改变泵的排量。2)排量计算斜盘式轴向柱塞泵排量可按下式计算上一页下一页返回3.2液压泵斜盘式轴向柱塞泵的脉动较小，尤其当柱塞数为单数时，脉动更小。因此，一般常用的柱塞数为7,9或11.

(2)斜轴式轴向柱塞泵这种轴向柱塞泵缸体轴线与传动轴线相交成一定夹角，通常采用配流盘配流。铰式传动的斜轴泵已经基本上被淘汰，目前应用比较广泛的是无铰斜轴式柱塞泵。图3-15所示为该泵的工作原理。当主轴1转动时，通过连杆2的侧面和柱塞3的内壁接触带动缸体4转动。同时柱塞在缸体的柱塞孔中作往复运动，实现吸油和压油。其排量公式与斜盘式轴向柱塞泵相同。上一页下一页返回3.2液压泵该泵与斜盘式轴向柱塞泵相比，具有自吸能力强、摩擦损失小、变量范围大、起动特性好等优点;也存在着球面摩擦副加工精度要求高、动态响应慢、对油液污染较为敏感、轴承寿命短等缺点。因此，在相当长的一段时间内，对于中小排量的需求，斜盘泵占有优势;对于大排量的需求，则斜轴泵占有优势。

(3)变量控制机构对于轴向柱塞泵，只要改变斜盘倾角或缸体摆角即可改变其排量和输出流量，从而实现液压马达或液压缸的调速，这是轴向柱塞泵的重要特点。这种装置按控制方式分为手动控制、液压控制、电气控制等;按控制目的分为恒压控制、恒流量控制、恒功率控制等。上一页下一页返回3.2液压泵

1)手动控制图3-16所示为手动变量机构原理图。它是由手轮1带动螺杆2旋转，使变量活塞4上下移动并通过销轴5使斜盘6绕其回转中心0摆动，从而改变斜盘倾角的大小，达到调节流量的目的。2)恒压、恒流量、恒功率控制前述利用外力进行调节的泵，在其调节完成后就相当于定量泵。如果把泵本身的功率、压力、流量作为变量控制的指令信号反馈到泵的变量调节机构中去，并跟给定信号进行比较得出偏差量，以这个偏差量作为输入信号对泵进行调节，则可以得到预期的功率、压力和流量等工作参数。最常见的就是要求泵在工作中保持功率、压力、流量恒定不变，这就是所谓的恒功率变量泵、恒压变量泵和恒流量变量泵。上一页下一页返回3.2液压泵很明显，这些泵的控制变量机构本身构成了自动控制系统。各种控制方式见表3-1。2.径向柱塞泵径向柱塞泵按配油方式不同可分为阀配油式、轴配油式和轴/阀联合配油式三种。

(1)阀配油式径向柱塞泵实际上，图3-4所示便是最简单的阀配油式径向柱塞泵的工作原理，只不过只有一个柱塞而已。图中吸油阀5和压油阀6就是配油阀。为了增大泵的排量，减小流量脉动，在工业产品中柱塞数有2个、4个和6个。上一页下一页返回3.2液压泵在阀配油式径向柱塞泵中通常用滑阀作吸油阀，而用座阀作压油阀，因为后者密封性能更好。

(2)轴配油式径向柱塞泵

1)工作原理图3-17所示为轴配油式径向柱塞泵的工作原理。衬套4紧靠在转子孔内，随转子2一起旋转，而配油轴3不动。由于定子和转子间有偏心距e，柱塞5转到上半周时，在离心力作用下逐渐向外伸出，缸孔内的工作容积逐渐增大，形成局部真空，将油液从配油轴上的上腔吸入;柱塞转到下半周时，逐渐向里推入，缸孔内的工作容积减小，将油从配油轴的下腔排出。转子每转一转，柱塞在缸孔内吸油、压油各一次。通过变量机构改变定子和转子间的偏心距e，就可以改变泵的排量。上一页下一页返回3.2液压泵径向柱塞泵径向尺寸大，结构较为复杂，自吸能力差。但它的容积效率和机械效率都比较高。2)排量计算当转子和定子间的偏心距为e时，转子每转一周，柱塞在缸孔内的行程就是2e，柱塞数为z，则泵的排量为径向柱塞泵的流量也是脉动的，情况和轴向柱塞泵类似。径向柱塞泵上也可以安装各种变量控制机构，其情况与轴向柱塞泵相似。上一页下一页返回3.2液压泵3.2.5液压泵选用选用液压泵时，应综合考虑主机工况、功率大小、系统要求、元件技术性能及可靠性等因素，合理选择其规格和结构形式，同时还要使泵的额定压力比系统压力高一些。表3-2所示为液压系统中常用液压泵的一些主要技术性能。齿轮泵结构简单、体积小、价格便宜、工作可靠、维修方便，可以适应多尘、高温和有剧烈冲击的恶劣使用条件。运输车辆和工程机械由于工作环境差，加上工作空间的限制，因而在低压系统中多选用双联或三联齿轮泵。齿轮泵的缺点是寿命短、流量较小以及不能变量。上一页下一页返回3.2液压泵叶片泵的输油量均匀，压力脉动较小，容积效率较高。但叶片泵的结构比较复杂，对油液污染比较敏感。目前仅在起重运输车辆、工程机械的液压系统中选用中、高压叶片泵。轴向柱塞泵结构紧凑，径向尺寸小，能在高压和高转速下工作，并具有较高的容积效率，因此在高压系统中应用较多。但这种泵结构复杂，价格较高。一般在起重运输机械上应用斜盘式轴向柱塞泵的较多。中、小型挖掘机中多选用斜轴式轴向柱塞泵。汽车柴油机中常用柱塞泵来输送高压燃油。上一页返回3.3油箱油箱用于储存油液，以保证供给液压系统充分的工作油液，同时还具有散发油液中的热量、释放出混在油液中的气体、沉淀油液中的污染物等作用。1.结构油箱可分为开式油箱和闭式油箱两种。开式油箱中油液的液面与大气相通，而闭式油箱中的油液的液面与大气隔开。液压系统多数采用开式油箱。开式油箱又分为整体式和分离式，整体式油箱是指利用主机的底座等作为油箱;而分离式油箱则与主机分离并与泵等组成一个独立的供油单元(泵站)。图3-18所示为油箱的典型结构。油箱内部用隔板将吸油管、过滤器和泄油管、回油管隔开。下一页返回3.3油箱顶部、侧面和底部分别装有空气过滤/注油器、液位/温度计和排放污染物的堵塞。液压泵及其驱动电动机的安装板固定在油箱顶面上。2.设计时的注意事项

(1)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，使油液有足够的时间分离气泡，沉淀杂质，消散热量。隔板高度最好为箱内油面高度的3/4。(2)吸油管入口处要装粗过滤器。粗过滤器与回油管管端在油面最低时仍应没在油中，防止吸油时卷吸空气或者回油冲入油箱时搅动油面而混入气泡。回油管管端宜斜切45°，以增大出油口截面积，减慢出油口处油流速度。此外，应使回油管斜切口面对箱壁，以利油液散热。管端与箱底、箱壁间距离均不宜小于管径的3倍。上一页下一页返回3.3油箱粗过滤器距箱底不应小于20mm。(3)为了防止油液污染，油箱上各盖板、管口处都要妥善密封。注油器上要加过滤油网。防止油箱出现负压而设置的通气孔上须安装空气滤清器。

(4)为了易于散热和便于对油箱进行搬移及维护保养，箱底离地应在150mm以上。箱底应适当倾斜，在最低部位设置堵塞或者放油阀，以便排放污油。箱体上的注油口的旁边必须设置液位计。过滤器的安装位置应便于装拆。(5)油箱一般用2.5~4mm厚的钢板焊成，尺寸高大的油箱要加焊角铁和肋板，以增加刚性。上一页下一页返回3.3油箱油箱上若固定电动机、液压元件，则安装板要有足够的刚度。(6)油箱应有足够的容量。在液压系统工作时，液面应保持一定的高度，以防止液压泵吸空。为保证当系统中的油液全部流回油箱时不致溢出，油箱液面不应超过油箱高度的80%。上一页返回3.4液压附件及选型液压附件是组成液压系统的辅助元件。它包括蓄能器、过滤器、油箱、热交换器、管件等。它们对系统的动态特性、工作稳定性、工作寿命、噪声和温升等都有直接影响，必须予以充分的重视。3.4.1蓄能器1.功能和作用蓄能器的功用主要是储存油液的压力能。在液压系统中常用在以下几种情况:(1)短时间内大量供油。在间歇工作或实现周期性动作循环的液压系统中，蓄能器可以把液压泵输出的多余的压力油储存起来。下一页返回3.4液压附件及选型当系统需要的时候，再由蓄能器释放出来，这样可以减少液压泵的额定流量，从而减小电动机的功率损耗，降低液压系统的温升。

(2)吸收液压冲击和压力脉动。蓄能器可用于吸收由于液流速度和方向急剧变化所产生的液压冲击，使其压力幅值大大减小，以避免造成元件损坏。在液压泵出口处安装蓄能器，可吸收液压泵的脉动压力。(3)维持系统压力。在液压系统中，当液压泵停止供油时，蓄能器可向系统提供压力油，补偿系统泄漏或充当应急能源，使系统在一段时间内维持压力，避免停电或系统故障等原因造成的油源突然中断而损坏机件。2.类型及特点上一页下一页返回3.4液压附件及选型蓄能器主要有弹簧加载式和气体加载式两种类型。目前，气体加载式应用比较广泛。

(1)弹簧加载式蓄能器如图3-19所示为这种蓄能器的结构原理。它利用弹簧的压缩能储存能量，产生的压力取决于弹簧的刚度和压缩量。一般在小容量或低压系统中作缓冲之用。(2)气体加载式蓄能器气体加载式蓄能器利用气体的压缩和膨胀来储存、释放压力能。常用的有气瓶式、活塞式和气囊式。图3-20(a)所示为气瓶式蓄能器结构原理图。上一页下一页返回3.4液压附件及选型这种蓄能器容量大、惯性小、反应灵敏、外形尺寸小，没有摩擦损失。但是气体容易在高压时溶于油液中，影响系统工作平稳性，而且耗气量较大，必须经常补充气体。因此它只能被用在中、低压大流量系统中。图3-20(b)所示为活塞式蓄能器。其特点是气液隔离、油液不易氧化、结构简单、工作可靠、寿命长、安装和维护方便。但其反应较为迟缓，容量较小，对缸筒加工和活塞密封性能要求较高。一般用来储能或供中、高压系统做吸收脉动之用。图3-20(c)所示为气囊式蓄能器。这种蓄能器主要由壳体5、皮囊6、进油阀7和充气阀4等构成。上一页下一页返回3.4液压附件及选型这种蓄能器具有惯性小、反应灵敏、尺寸小、质量轻、维护方便等优点。缺点是皮囊和壳体制造工艺要求较高。而且此种蓄能器只能在-20℃~70℃的温度范围内工作。3.容量计算设蓄能器的充气压力为p0，蓄能器的容量，即皮囊的充气容积为V0，工作要求释放的油液体积为V，系统的最高工作压力和最低工作压力为p1和p2，最高和最低压力下的皮囊容积为V1和V2，则由气体状态方程有上一页下一页返回3.4液压附件及选型蓄能器的容量4.使用和安装蓄能器在液压回路中的安放位置随其功用而不同:吸收液压冲击或压力脉动时宜放在冲击源或脉动源近旁;补油保压时宜放在接近有关的执行元件处。使用蓄能器需要注意以下几点:上一页下一页返回3.4液压附件及选型(1)气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;(2)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;(3)不同蓄能器各有其适用的工作范围。(4)装在管路上的蓄能器须用支板或支架固定;(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。蓄能器与液压泵之间应安装单向阀，防止液压泵停车时蓄能器内储存的压力油液倒流入泵。上一页下一页返回3.4液压附件及选型3.4.2过滤器

1.作用及主要性能指标过滤器的作用是过滤掉油液中的杂质，净化油液，使其污染程度控制在允许的范围内，保证液压系统能够正常工作。过滤器的主要性能指标有:过滤精度、允许压降、纳垢容量、过滤能力及工作压力。过滤精度。过滤精度也称绝对过滤精度，是指油液通过过滤器的球形污染物的最大直径，单位为μm。过滤器按过滤精度分为粗过滤器(能滤掉100μm以上的颗粒)、普通过滤器(能滤掉10~100μm的颗粒)、精过滤器(能滤掉5~10μm的颗粒)以及特精过滤器(能滤掉5μm的颗粒)。上一页下一页返回3.4液压附件及选型允许压降。油液经过过滤器时，要产生压降，其值与油液的质量、茹度和混入油液的杂质数量有关。为了保证滤芯不被破坏或系统的压力损失不致过大，要限制过滤器最大允许压降。过滤器的最大允许压降取决于滤芯的强度。纳垢容量。纳垢容量是指过滤器在压降达到规定值之前，可以滤除并容纳的污染物数量。过滤器的纳垢容量越大，使用寿命也就越长。一般来说，过滤面积越大，其纳垢容量也就越大。过滤能力。过滤能力也称通油能力，是指在一定压差下允许通过过滤器的最大流量。工作压力。不同结构形式的过滤器允许的工作压力也各不相同，选择过滤器时应考虑允许的最高工作压力。上一页下一页返回3.4液压附件及选型2.类型及结构特点过滤器按其滤芯材料的过滤机理分，有表面型过滤器、深度型过滤器和吸附性过滤器三种。网式过滤器。如图3-21所示为网式过滤器的结构。这种过滤器的过滤精度与铜丝网的网孔大小和层数有关，过滤精度为80~400μm。网式过滤器通油能力强，压力损失小，容易清洗，但过滤精度不高，主要用于泵的吸油口。线隙式过滤器。如图3-22所示为线隙式过滤器的结构。其滤芯采用绕在骨架上的铜丝(或铝丝)来代替网式过滤器中的铜丝网。过滤精度取决于铜丝间的间隙，故称之为线隙式过滤器。上一页下一页返回3.4液压附件及选型常用的线隙式过滤器的过滤精度为100~200μm，精密的可达20μm，但相应的压力损失也略大。纸芯式过滤器。如图3-23所示为纸芯式过滤器的结构，它以处理过的滤纸作为过滤材料，为了增加过滤面积，滤芯上的纸呈波浪状。过滤精度为5~30μm。纸芯式过滤器性能可靠，是液压系统中广泛采用的一种过滤器，但纸芯强度较低，且堵塞后不能清洗，必须更换纸芯。3.选用和安装(1)过滤器的选用选用过滤器时，应考虑以下几点:上一页下一页返回3.4液压附件及选型1)过滤精度应满足预定要求;2)能在较长时间内保持足够的通流能力;3)滤芯具有足够的强度，不因液压的作用而损坏;4)滤芯抗腐蚀性能好，能在规定的温度下持久地工作;

5)滤芯清洗或更换简便。因此，过滤器应根据液压系统的技术要求，按过滤精度、通流能力、工作压力、工作温度等条件来选定其型号。

(2)过滤器的安装过滤器在液压系统中有下列几种安装方式:1)安装在液压泵的吸油管路上上一页下一页返回3.4液压附件及选型如图3-24(a)所示，过滤器1安装在液压泵的吸油管路上，保护液压泵。这种方式要求过滤器有很大的通流能力和较小的压力损失，否则将造成液压泵吸油不畅，产生气穴现象和强烈的噪声。一般采用过滤精度较低的网式过滤器。

2)安装在液压泵的压油管路上如图3-24(b)所示，过滤器2安装在液压泵的出口，这种方式可以保护除液压泵以外的全部元件。过滤器应能承受系统工作压力和冲击压力，压力损失不应超过0.35Mpa。为避免过滤器堵塞，过滤器必须放在安全阀之后或与一压力阀并联，此压力阀的开启压力应略低于过滤器的最大允许压差。采用带指示装置的过滤器也是一种方法。上一页下一页返回3.4液压附件及选型

3)安装在回油管路上如图3-25所示，这种安装方式不能直接防止杂质进入液压泵及系统中的其他元件，对系统起间接保护作用。为避免过滤器堵塞引起系统背压力过高，应设置旁路阀。4)安装在支管油路上如图3-26所示，安装在液压泵的吸油、压油或系统回油管路上的过滤器流量规格大，体积也较大。若把过滤器安装在经常只通过泵20%~30%流量的支管油路上，这种方式称为局部过滤。局部过滤的方法有很多种，如节流过滤、溢流过滤等。这种安装方法不会在主油路中造成压力损失，但其主要缺点是不能完全保证液压元件的安全，仅间接保护系统。上一页下一页返回3.4液压附件及选型3.4.3热交换器液压系统中常用油液的工作温度以40℃~60℃为宜，最高不大于60℃，最低不小于15℃。温度过高将使油液迅速变质，同时使液压泵的容积效率下降;温度过低使液压泵吸油困难。为控制油液温度，油箱通常配有冷却器和加热器。

1.冷却器液压系统用得较多的冷却器是强制对流式冷却器。图3-27所示为多管式冷却器的结构。冷却水从管内流过，油液从筒体中的管间流过，中间隔板使油流折流，从而强化热交换效果。上一页下一页返回3.4液压附件及选型翅片管式冷却器是在冷却水管的外表面上装了许多横向或纵向的散热翅片，大大扩大了散热面积和增强了热交换的效果。如图3-28所示为翅片管式冷却器，在圆管或椭圆管外嵌套了许多径向翅片，它的散热面积可比光滑管大8~10倍。椭圆管的散热效果比圆管好。液压系统也可以用风冷却，其中翅片式风冷却器结构紧凑、体积小、强度高、效果好。如果用风扇鼓风，则冷却效果更好。液压系统最好装有油液的自动控温装置，以确保油液温度准确地控制在要求的范围内。冷却器一般安放在回油管或低压管路上。2.加热器油液可用热水或蒸汽来加热，也可用电加热。上一页下一页返回3.4液压附件及选型电加热因为结构简单，使用方便，能根据需要自动调节温度，因而得到了广泛的应用。如图3-29所示，电加热器用法兰安装在油箱壁上，发热部分全部浸在油液内。加热器应安装在箱内油液流动处，以利于热量的交换。同时，单个电加热器的功率容量也不能太大，一般不超过3W/cm2，以免其周围油液因局部过度受热而变质。在电路上应设置联锁保护装置，当油液没有完全包围加热元件，或没有足够的油液进行循环时，加热器应不能工作。3.4.4管件液压管件包括管道和管接头，它的主要功能是连接液压元件和输送油液。对它的主要要求是:足够的强度、密封性好、压力损失小和装拆方便。上一页下一页返回3.4液压附件及选型

1.管道液压系统中使用的管道有钢管、纯铜管、尼龙管、塑料管和橡胶管等，须依照其安装位置、工作条件和工作压力来使用。下面简单介绍各种管道的特点及适用场合。(1)钢管。能承受高压，价格低廉，耐油、抗腐蚀和刚性均较好。但其缺点是装配时不能任意弯曲。常在装拆方便处用作压力管道(中高压时用无缝管，低压时用焊接管)。(2)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的地方。上一页下一页返回3.4液压附件及选型

(3)尼龙管。加热后可以随意弯曲成形或扩口，冷却后又能定型不变，承压能力因材质而异，自2.5MPa至8MPa不等，最高可达16Mpa.(4)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。(5)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，价格越贵。用作中、高压系统中两个相对运动件之间的压力管道。

(6)油管的直径不宜选得过大，以免使液压装置的结构过于庞大;但也不能选得过小，以免使管内液体流速过大，系统压力损失增加或产生振动和噪声，影响正常工作。在保证强度的情况下，管壁可尽量选得薄一些。上一页下一页返回3.4液压附件及选型

2.管接头管接头是管道之间、管道与元件之间的可拆式连接件。管接头在满足强度足够的前提下，应该装拆方便、连接牢固、密封性好、外形尺寸小、压力损失小以及工艺性好。按油管与管接头的连接方式，管接头主要有焊接式、卡套式、扩口式、扣压式等形式;每种形式的管接头中，按接头的通路数量和方向分有直通、直角、三通等类型;与机体的连接方式有螺纹连接、法兰连接等方式。此外，还有一些满足特殊用途的管接头。

(1)焊接式管接头上一页下一页返回3.4液压附件及选型如图3-30所示为焊接式直通管接头，主要由接头体4,螺母2和接管1组成，在接头体和接管之间用O形密封圈3密封焊接式管接头，其优点为连接牢固、密封可靠，缺点是装配时需焊接，因而必须采用厚壁钢管，且焊接工作量大。

(2)卡套式管接头如图3-31所示为卡套式管接头结构。这种管接头主要包括具有24°锥形孔的接头体4，带有尖锐内刃的卡套2，起压紧作用的压紧螺母3三个元件。旋紧螺母3时，卡套2被推进24°锥孔，并随之变形，使卡套与接头体内锥面形成球面接触密封;同时，卡套的内刃口嵌入油管1的外壁，在外壁上压出一个环形凹槽，从而起到可靠的密封作用。上一页下一页返回3.4液压附件及选型卡套式管接头具有结构简单、性能良好、质量轻、体积小、使用方便、不用焊接、钢管轴向尺寸要求不严等优点，且抗振性能好，工作压力可达31.5MPa，是液压系统中较为理想的管路连接件。(3)锥密封焊接式管接头图3-32所示为锥密封焊接式管接头结构。这种管接头主要由接头体2,螺母4和接管5组成，除具有焊接式管接头的优