第六章 液压辅助元件.ppt

第6章 液压辅助元件,液压辅助元件包括油管和管接头、密封件、过滤器、液压油箱、热交换器、蓄能器等，它们是液压系统不可缺少的部分辅助元件对系统的工作稳定性、可靠性、寿命、噪声、温升甚至动态性能都有直接影响其中，液压油箱一般根据系统的要求自行设计，其他辅助元件都有标准化产品供选用6.1 管道和管接头,液压系统中使用的油管有钢管、铜管、橡胶软管、塑料管和尼龙管等几种，一般是根据液压系统的工作压力、工作环境和液压元件的安装位置等因素来选用现代液压系统一般使用钢管和橡胶软管，很少使用铜管、塑料管和尼龙管6.1.1 油管的种类和选用,6.1.2 管接头的种类和选用,1. 焊接式管接头,图6.1 焊接式管接头,l—接管 2—螺母 3—O形密封圈 4—接头体 5—组合垫圈,2. 卡套式管接头,图6.2 卡套式管接头,l—油管 2—卡套 3—螺母 4—接头体 5—组合垫圈,图6.2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3. 锥密封焊接式管接头,图6.3 锥密封焊接式管接头,l—组合垫圈 2—接头体 3—O形密封圈 4—螺母 5—接管,图6.3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点外，由于它的O形密封圈装在接管5的24°锥体上，使密封有调节的可能，密封更可靠工作压力为34.5MPa，工作温度为－25℃～＋80℃4. 扩口式管接头,图6.4 扩口式管接头,1—接头体 2—螺母 3—管套 4—油管,图6.4所示是扩口式管接头结构这种管接头有A型和B型两种结构形式 5. 胶管总成,图6.5 扣压式胶管总成,钢丝编织和钢丝缠绕胶管总成包括胶管和接头，有A，B，C，D，E，J，……型，其中A、B、C为标准型6. 快速接头,图6.6 快速接头结构图,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,快速接头是一种不需要使用工具就能够实现管路迅速连通或断开的接头快速接头有两种结构形式：两端开闭式和两端开放式6.2 密 封 件,(1) 在一定的压力、温度范围内具有良好的密封性能；(2) 有相对运动时，由密封件所引起的摩擦力应尽量小，摩擦系数应尽量稳定；(3) 耐腐蚀性、耐磨性好，不易老化，工作寿命长，磨损后能在一定程度上自动补偿；(4) 结构简单，装拆方便，成本低廉。

6.2.1 密封件的作用和分类,一般地，液压系统对密封件的主要要求是：,6.2.2 橡胶密封圈的种类和特点,1. O形密封圈,图6.7 橡胶密封圈,(a) O形密封圈,(b) Y形密封困,(c) V形密封圈,,2. Y形密封图,(a) 高唇结构,(b) 孔用结构,(c) 轴用结构,图6.8 Yx形密封圈,,V形密封圈由多层涂胶织物压制而成，其形状如图6.7(c)所示，由三种不同截面形状的压环、密封环、支承环组成压力小于10MPa时，使用一套三件已足够保证密封；压力更高时，可以增加中间密封环的个数这种密封圈安装时应使密封环唇口面对压力油作用方向V形密封圈的接触面较长，密封性能好，耐高压(可达50MPa)，寿命长，但摩擦力较大3. V形密封圈,,4. 同轴组合密封装置,图6.9 同轴组合密封装置,1—聚四氛乙烯滑环 2—橡胶环(O形圈),6.2.3 密封垫圈,1. 组合密封垫圈,图6.10 组合密封垫圈,1—橡胶环 2—金属环,2. 金属密封垫圈,金属密封垫圈是用纯铜或纯铝等硬度较低的材料制成的密封圈它在紧固力作用下产生变形，充填接触面的凹凸不平，从而实现密封金属密封垫圈适于在高温下长期使用。

6.3 过 滤 器,固体颗粒污染等级代号由斜线隔开的两个标号组成：第一个标号表示1mL工作介质中大于5的颗粒数，第二个标号表示1mL工作介质中大于15的颗粒数颗粒数与其标号的关系见表6-1 工作介质固体颗粒污染等级代号的确定方法如下：按显微镜颗粒计数法或自动颗粒计数法取得颗粒计数依据，对大于5的颗粒数规定为第一个标号，对大于15的颗粒数规定为第二个标号，依次写出这两个标号并用斜线隔开例如代号18/13表示在1mL的给定工作介质中，大于5的颗粒有1300个～2500个，大于15的颗粒有40个～80个(见表6-1)6.3.1 液压油的污染度等级和污染度等级的测定,表6-1 工作液体中固体颗粒数与标号的对应关系(GB/T 14039—1993),6.3.2 过滤器的过滤精度,液压系统所要求的过滤精度应使杂质颗粒尺寸小于液压元件运动表面间的间隙或油膜厚度，以免卡住运动件或加剧零件磨损，同时也应使杂质颗粒尺寸小于系统中节流孔和节流间隙的最小开度，以免造成堵塞液压系统的功用不同，其工作压力不同，对油液的过滤精度要求也就不同，其推荐值见表6-2表6-2 过滤精度推荐值表,6.3.3 滤油器的典型结构,1. 各种形式的滤油器及其特点,1) 网式过滤器,图6.11 网式过滤器,(a) 管式,(b) 法兰式,1—法兰 2—上盖 3—滤网 4—下盖,网式过滤器结构如图6.11所示，它由上盖2、下盖4和几块不同形状的金属丝编织方孔网或金属编织的特种网3组成。

2) 线隙式过滤器,图6.12 XU型线隙式过滤器,l—端盖 2—壳体 3—芯架 4—铜线或铝线,线隙式过滤器结构如图6.12所示，它由端盖1、壳体2、带有孔眼的筒型芯架3和绕在芯架外部的铜线或铝线4组成过滤杂质的线隙是由每隔一定距离压扁一段的圆形截面铜线绕在芯架外部时形成的3) 纸芯式过滤器,图6.13 纸芯式过滤器,这种过滤器与线隙式过滤器的区别只在于它用纸质滤芯代替了线隙式滤芯，如图6.13所示为其结构纸芯部分是把平纹或波纹的酚醛树脂或木浆微孔滤纸绕在带孔的用镀锡铁片做成的骨架上4) 金属烧结式过滤器,图6.14 SU型烧结式过滤器,l—端盖 2—壳体3—滤芯 4—磁环,金属烧结式过滤器有多种结构形状如图6.14所示是SU型结构，由端盖1、壳体2、滤芯3等组成有些结构加有磁环4用来吸附油液中的铁质微粒，效果尤佳除了上述几种基本形式外，过滤器还有一些其他的形式磁性过滤器是利用永久磁铁来吸附油液中的铁屑和带磁性的磨料；微孔塑料过滤器已推广应用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，在纸芯式过滤器的纸芯内，装置一个圆柱形的永久磁铁，便于进行两种方式的过滤为了便于安装，还有SX型上置式吸油过滤器、SH型上置式回油过滤器和CX型侧置式吸油过滤器，在液压油箱盖板或侧板上开相应的孔就可以直接安装它们，维护非常方便。

5) 其他形式的过滤器,,2. 过滤器上的堵塞指示装置和发讯装置,图6.15 堵塞指示装置,带有指示装置的过滤器能指示出滤芯堵塞的情况，当堵塞超过规定状态时发讯装置便发出报警信号，报警方法是通过电气装置发出灯光或音响信号或切断液压系统的电气控制回路使系统停止工作6.3.4 过滤器的选用和安装,(1) 过滤精度应满足系统设计要求；(2) 具有足够大的通油能力，压力损失小，选择过滤器的流量规格时，一般应为实际通过流量的2倍以上；(3) 滤芯具有足够强度，不因压力油的作用而损坏；(4) 滤芯抗腐蚀性好，能在规定的温度下长期工作；(5) 滤芯的更换、清洗及维护方便1. 过滤器的选用,选用过滤器时，应考虑以下几点：,,2. 过滤器的安装位置,1) 安装在液压泵的吸油管路上,2) 安装在液压泵的压油管路上,图6.16 过滤器安装在吸油、压油管路上,(a) 安装在吸油管路上,(b) 安装在压油管路上,,3) 安装在回油管路上,图6.17 过滤器安装在回油路上,4) 安装在支管油路上,图6.18 局部过滤,(a) 节流过滤,(b) 溢流过滤,,5) 单独过滤系统,图6.19 单独过滤系统,6.4 热 交 换 器,液压系统在适宜的工作温度下保持热平衡，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。

各种液压油的正常工作温度参见表2.6为了使油温控制在最佳范围内，可经常使用冷却器强制冷却，使用加热器预热6.4.1 液压系统的发热和散热,6.4.2 冷却器的结构与选用,冷却器有水冷式、风冷式和冷媒式三种 最简单的水冷式冷却器是蛇形管式，如图6.20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，且因油液流动速度很低，因此冷却效率甚低图6.20 蛇形管冷却器,,图6.21 多管式冷却器,l—外壳 2—挡板 3—铜管 4—隔板,图6.22 波纹板式冷却器,l—角孔 2—双道密封 3—密封槽 4—信号孔,,图6.23 板翅式换热器,图6.24 翅片管式冷却器,6.4.3 加热器的结构和选用,在严寒地区使用液压设备，开始工作时油温低，启动困难，效率也低，所以必须将油箱中的液压油加热对于要求在恒温下工作的液压实验装置、精密机床等液压设备，也必须在开始工作之前，把油温提高到一定值加热的方法如下 (1) 用系统本身的液压泵加热，使全部油液通过溢流阀或安全阀回到油箱，使液压泵的驱动功率大部分转化为热量，从而油液升温。

(2) 用表面加热器加热，可以用蛇形管蒸汽加热，也可用电加热器加热为了不使油液局部高温导致烧焦，表面加热器的表面功率密度不应大于3W/cm2图6.25 电热器加热,6.5 液 压 油 箱,1. 开式油箱,图6.26 开式油箱结构示意图,1—油箱体 2—侧盖 3—排污堵塞 4—箱底 5—液位计 6—空气过滤器7—回油口 8，9—隔板 10—安装板 11—泵吸油口 12—过滤器,,2. 挠性隔离式油箱,图6.27 挠性隔离式油箱,l—气囊 2—气囊进排气口 3—液压装置 4—液面 5—油箱,,3. 压力油箱,图6.28 压力油箱,1—液压泵 2，9—滤油器 3—压力油箱 4—电接点压力表 5—安全阀 6—减压阀 7—分水滤清器 8—冷却器 10—电接点温度表,6.6 蓄 能 器,蓄能器是储存和释放液体压力能的装置，它储存高压油，在需要的场合和时间使用在液压系统中，蓄能器的主要用途如下6.6.1 蓄能器的作用,1. 作为辅助动力源，短期大量供油,2. 维持系统压力,3. 吸收冲击压力和脉动压力,6.6.2 蓄能器的类型,1. 重力加载式蓄能器,图6.29 重力加载式蓄能器,这种蓄能器的结构原理如图6.29所示，它利用重锤的位能变化来储存、释放能量。

重锤通过柱塞作用在油液上，蓄能器产生的压力取决于重锤的质量和柱塞的大小2. 弹簧加载式蓄能器,图6.30 弹簧加载式蓄能器,这种蓄能器的结构原理如图6.30所示，它利用弹簧的压缩能来储存能量，产生的压力取决于弹簧的刚度和压缩量3. 气体加载式蓄能器,(a) 气瓶式蓄能器,(b) 活塞式蓄能器,(c) 气囊式蓄能器,图6.31 气体加载式蓄能器,1—液压油 2—气体 3—活塞 4—充气阀 5—壳体 6—皮囊 7—进油阀,气体加载式蓄能器的工作原理建立在波义尔定理的基础上，利用压缩气体(通常为氮气)储存能量这种蓄能器有气瓶式、活塞式、气囊式等几种结构形式，如图6.31所示6.6.3 蓄能器的容量计算,在蓄能器的工作过程中，气体状态的变化规律符合理想气体状态方程1. 蓄能器用于储存和释放能量时的容量计算,,常数,当压力从pl降到p2时，蓄能器释放的油液体积就是气体体积的变化量ΔV，即,ΔV＝V2－Vl,,,,当液压系统中的换向阀突然关闭时，如果阀前管路中液体的质量为m，流速为v，其动能为mv2/2，这些动能由蓄能器吸收后将转变为气体的压力能，于是蓄能器内的气体就从原充气状态下的压力p0和体积V0转变为缓冲状态下的最高容许压力p1和其对应的体积V1，由于冲击是瞬时发生的，故可认为这个过程是绝热的，因此有,。