第6章液壓輔助元件

1、第六章 輔助元件,蓄能器濾油器油箱熱交換器管件密封裝置壓力表裝置,液壓輔件是系統(tǒng)的一個重要組成部分，它包括蓄能器、過濾器、油箱、熱交換器、管件、密封裝置、壓力表裝置等。液壓輔件的合理設(shè)計和選用在很大程度上影響液壓系統(tǒng)的效率、噪聲、溫升、工作可靠性等技術(shù)性能。,管件是用來連接液壓元件、輸送液壓油液的連接件。它應(yīng)保證有足夠的強度，沒有泄漏，密封性能好，壓力損失小，拆裝方便。它包括油管和管接頭。常用油管有鋼管、紫銅管、塑料管、尼

2、龍管、橡膠軟管。應(yīng)根據(jù)液壓裝置工作條件和壓力大小來選擇油管。油管內(nèi)徑d的選取應(yīng)以降低流速和減少壓力損失為前提；管壁厚δ不僅與工作壓力有關(guān)，還與管子材料有關(guān)。管接頭是油管與液壓元件、油管與油管之間可拆卸的的連接件。常用的管接頭有擴口式、焊接式、卡套式、橡膠軟管接頭、快速接頭。,§6-1管件,一.管路1、油管的總類,2、油管的特征尺寸 油管的特征尺寸為通徑，它代表在允許的壓力損失下油管的通流能力。有關(guān)的通經(jīng)即油管的名義

3、尺寸，單位為mm。 如32通經(jīng)的無縫鋼管的通流能力為250l/min，其外徑為42mm，而壁厚及實際內(nèi)經(jīng)則根據(jù)油管工作壓力而異。如工作壓力P≤32Mpa時，壁厚δ=5mm，內(nèi)徑d=32mm。,管路的類型可由用途及管路的優(yōu)缺點來選取。管路內(nèi)徑的選擇是以降低流動造成的壓力損失為前提的，液壓管路中液體的流動多為層流，壓力損失正比于液體在管道中的平均流速，因此根據(jù)流速確定管徑是常用的簡便方法。高壓鋼管的壁厚根據(jù)工作壓力選定。

4、,油管的內(nèi)經(jīng)可按下式確定,q-流經(jīng)油管的流量 -在允許的壓力損失下允許的液流速度壓油管道： 當(dāng)壓力p 16Mpa時，回油管道:吸油管道:,3.管路的裝配,1)管道應(yīng)盡量短，最好橫平豎直，轉(zhuǎn)彎少。為避免管道皺折，減少壓力損失，管道裝配時的彎曲半徑要足夠大,見下表。管道懸伸較長時要適當(dāng)設(shè)置管夾（也是標(biāo)準(zhǔn)件）。硬管裝配時允許的彎曲半徑,,2)管道盡量避免交叉，平行管間距要大于100 mm，以防接觸振動并便于安裝管接頭。 3)軟

5、管直線安裝時要有30%左右的余量，以適應(yīng)油溫變化、受拉和振動的需要。彎曲半徑要大于9倍軟管外徑，彎曲處到管接頭的距離至少等于6倍外徑。,二.管接頭,液壓系統(tǒng)中油液的泄漏多發(fā)生在管路的連接處，所以管接頭的重要性不容忽視，管接頭必須在強度足夠的條件下能在振動、壓力沖擊下保持管路的密封性。在高壓處不能向外泄漏，在有負(fù)壓的吸油管路上不允許空氣向內(nèi)滲入。常用的管接頭有以下幾種： （1）擴口管接頭（2） 焊接管接頭

6、 （4）膠管接頭 （3）卡套式管接頭 （5）快換管接頭,（1）擴口管接頭,如下圖所示，適用于銅，鋁管或薄壁鋼管，也可用來連接塑料管和尼龍管等低壓管道。它只適用于薄壁銅管，工作壓力不大于8MPa的場合。接管穿入導(dǎo)套后擴成喇叭口（約74?～90?），再用螺母把導(dǎo)套連同接管一起壓緊在接頭體的錐面上形成密封。,（2） 焊接管接頭,,如圖所示，它是把相連管子的一端與管接頭的接管焊接在一起，通過螺母將接管與接頭體壓緊。接管與接

7、頭體間的密封方式有球面與錐面接觸密封和平面加O 形圈密封兩種形式，接頭體與液壓件的連接，有圓錐螺紋和圓柱螺紋兩種形式，后者要用組合墊圈加以密封。    焊接管接頭制造工藝簡單，工作可靠，擴裝方便，對被連接的油管尺寸及表面精度要求不高，工作壓力可達32MPa以上，是目前應(yīng)用最廣泛的一種形式。,（3）卡套式管接頭,如下圖所示由接頭體、卡套和螺母這三個基本零件組成?？ㄌ资且粋€在內(nèi)圓端部帶有鋒利刃口的金屬環(huán)，

8、刃口的作用是在裝配時切入被連接的油管而起連接和密封作用。這種管接頭軸向尺寸要求不嚴(yán)、拆裝方便，不須焊接或擴口。但對油管的徑向尺寸精度要求較高。采用冷拔無縫鋼管，使用壓力可達32 MPa。油管外徑一般不超過42 mm。,（4）膠管接頭,如右圖所示，膠管接頭有可拆式和扣壓式兩種，各有 A、B、C三種類型。隨管徑不同可用于工作壓力在6～40 MPa 的系統(tǒng)?？蹓菏焦芙宇^是高壓膠管接頭常用的一種形式。圖所示為A型扣壓式膠管接頭, 裝配時須剝離外

9、膠層，然后在專門設(shè)備上扣壓而成，它由接頭外套和接頭心組成。軟管裝好再用模具扣壓，使其具有較好的抗拔脫和密封性能。,A型扣壓式膠管接頭,（5）快換管接頭動畫,如下圖所示，當(dāng)系統(tǒng)中某一局部不需要經(jīng)常供油時，或是執(zhí)行元件的連接管路要經(jīng)常拆卸時，往往采用快速接頭與高壓軟管配合使用。圖中快速接頭各零件的位置為油路接通位置,外套6把鋼球8壓入槽底使接頭體10和2連接起來，單向閥4和11互相推擠使油路接通。1為擋圈，5為O型圈，9為彈簧卡圈。當(dāng)需要斷

10、開時, 可用力將外套向左推，同時拉出接頭體10，油路斷開。與此同時，單向閥閥心4和11在各自彈簧3和12的作用下外伸，頂在接頭體2和10的閥座上，使兩個管內(nèi)的油封閉在管中，彈簧7使外套6回位。這種接頭在液壓和氣壓系統(tǒng)中均有應(yīng)用。,一、蓄能器的分類按產(chǎn)生液體壓力的方式分重錘式、彈簧式和充氣式。常用充氣式，它利用氣體的壓縮和膨脹儲存、釋放壓力能。氣體和油液要隔開。充氣式蓄能器按隔離方式不同，又分為活塞式和皮囊式。,§6-2 蓄

11、能器,（1）重錘式動畫特點：在工作過程中，無論油液進出多少和快慢，均可獲得恒定的液體壓力，而且結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠。 缺點：體積大、慣性大，反應(yīng)不靈敏，有摩擦損失。重錘式蓄能器常用于固定設(shè)備（如軋鋼設(shè)備）中作蓄能用。,（2）彈簧式蓄能器彈簧式蓄能器利用彈簧的壓縮來儲存能量。這種蓄能器產(chǎn)生的壓力取決于彈簧的剛度和壓縮量。特點：結(jié)構(gòu)簡單、容量小。這種蓄能器一般用于小流量、低壓（p=1.2MPa）、循環(huán)頻率低的場合。,（3）充氣式蓄

12、能器充氣式蓄能器按氣體與液體是否接觸有兩種。直接接觸式蓄能器：由于壓縮空氣直接與液壓油接觸，氣體容易混入油液，影響工作的穩(wěn)定性。這種蓄能器適用于大流量的低壓回路中。隔離式蓄能器：有活塞式和氣囊式兩種。氣囊式蓄能器的特點是：體積小，重量輕，反應(yīng)靈敏，可吸收液力沖擊和脈動。,二、蓄能器的功用：,主要是儲存油液多余的壓力能，并在需要時釋放出來。（1）做輔助動力源：只在很短時間內(nèi)需要大流量，就可以采用蓄能器來供油。（2）系統(tǒng)保壓：某些

13、系統(tǒng)中，要求液壓缸到達某一位置時保持一定的壓力，這時可使泵卸荷，用蓄能器提供液壓油來補償系統(tǒng)中的泄漏并保持一定的壓力，以節(jié)約能耗和降低溫升。,（3）應(yīng)急能源：在停電或原動機發(fā)生故障時應(yīng)用（4）緩和沖擊力：當(dāng)閥門突然關(guān)閉時，可能產(chǎn)生沖擊力，在產(chǎn)生沖擊力的部位安裝蓄能器（5）吸收脈動壓力：在泵的出口并接一蓄能器，可使泵的流量脈動以及因之而引起的的壓力脈動減小。,1）作輔助動力源或緊急動力源動畫 在工作循環(huán)不同階段需要的流量變化很大

14、時，常采用蓄能器和一個流量較小的泵組成油源。另外當(dāng)驅(qū)動泵的原動機發(fā)生故障時，蓄能器可作緊急動力源。,三、蓄能器的應(yīng)用,,,2）保壓和補充泄漏動畫 需要較長時間保壓而泵卸載時，可利用蓄能器釋放儲存的壓力油，補充系統(tǒng)泄漏，保持系統(tǒng)壓力。,,,3）吸收沖擊和消除壓力脈動動畫 在壓力沖擊處和泵的出口安裝蓄能器可吸收壓力沖擊峰值和壓力脈動，提高系統(tǒng)工作的平穩(wěn)性。,,四、蓄能器的安裝 氣囊式蓄能器應(yīng)垂直安裝，油口向下，以保證

15、氣囊的正常收縮。 蓄能器與管路之間應(yīng)安裝截止閥，以便充氣檢修；蓄能器與泵之間應(yīng)安裝單向閥，防止泵停車或卸載時，蓄能器的壓力油倒流向泵。 安裝在管路上的蓄能器必須用支架固定。 吸收沖擊和脈動的蓄能器應(yīng)盡可能安裝在振源附近。,一、過濾器的功用和分類 1、過濾器的功用 濾去油中雜質(zhì)，維護油液清潔，防止油液污染，保證系統(tǒng)正常工作。,§6-3 過濾器,2、過濾

16、器的分類 表面型：網(wǎng)式過濾器（可濾去d＞0.08～0.18mm顆粒，壓力損失不超過0.01MPa）、線隙式過濾器動畫（可濾去d≥0.03～0.1mm顆粒，壓力損失約為0.07～0.35MPa）。 深度型：紙芯式過濾器（可濾去d ≥ 0.05～0.03mm顆粒，壓力損失約為0.08～0.4MPa）、燒結(jié)式過濾器動畫（可濾去d ≥0.01～0.1mm顆粒，壓力損失約為0.03～0.2MPa）。 磁性過濾器：可將油液中對磁性敏感的金屬

17、顆粒吸附在上面。常與其它形式濾芯一起制成復(fù)合式過濾器。,2.分類,二、 過濾器的選用,過濾精度應(yīng)滿足系統(tǒng)要求 過濾精度以濾去雜質(zhì)顆粒的大小來衡量。不同液壓系統(tǒng)對過濾器的過濾精度要求見推薦表。d≥0.1mm為粗過濾器；d≥0.01mm為普通過濾器；d≥0.005mm為精過濾器；d≥0.001mm為特精過濾器。要有足夠的通油能力 通流能力指在一定壓力降下允許通過過濾器的最大流量，應(yīng)結(jié)合過濾器在系統(tǒng)中的安裝位置選取。要有一定的

18、機械強度，不因液壓力而破壞。 要考慮一些特殊要求，如抗腐蝕、磁性、發(fā)訊、不停機更換濾芯等。要清洗更換方便。,1.安裝在泵的吸油口 泵的吸油路上一般都安裝表面型過濾器，目的是濾去較大的雜質(zhì)微粒以保護液壓泵，為不影響泵的吸油性能，防止氣穴現(xiàn)象，過濾器的過濾能力應(yīng)為泵流量的兩倍以上，壓力損失不得超過 0.02MPa。必要時，泵的吸入口應(yīng)置于油箱液面以下，如右圖所示。,三、過濾器的安裝,2.安裝在泵的出口油路上,過濾器安裝

19、在泵的出口油路上其目的是用來濾除可能侵入閥類等元件的污染物。一般采用10-15?m過濾精度的過濾器，它應(yīng)能承受油路上的工作壓力和沖擊壓力，其壓力降應(yīng)小于0.35MPa，并應(yīng)有安全閥和堵塞狀態(tài)發(fā)訊裝置，以防泵過載和濾芯損壞，如右圖所示。,3.安裝在系統(tǒng)的回油路上,這種安裝方式只能間接地過濾。由于回油路壓力低，可采用強度低的過濾器，其壓力降對系統(tǒng)也影響不大。一般都與過濾器并聯(lián)一單向閥，起旁通作用，當(dāng)過濾器堵塞達到一定壓力損失時，單向閥打開，

20、如右圖所示。,4.安裝在系統(tǒng)的分支油路上,當(dāng)液壓泵的流量較大時，若采用上述各種方式過濾，過濾器結(jié)構(gòu)可能很大。為此可在只有泵流量20％～30％左右的支路上安裝一小規(guī)格過濾器，對油液起濾清作用，如右圖所示。,5.單獨過濾系統(tǒng),大型液壓系統(tǒng)可專設(shè)一液壓泵和過濾器組成獨立的過濾回路，專門用來清除系統(tǒng)中的雜質(zhì)，還可與加熱器、冷卻器、排氣器等配合使用。濾油車即為單獨過濾系統(tǒng)，如右圖所示。,密封裝置用來防止系統(tǒng)油液的內(nèi)外泄漏，以及外界灰塵和異物的侵入

21、，保證系統(tǒng)建立必要壓力。對密封裝置的要求在一定的工作壓力和溫度范圍內(nèi)具有良好的密封性能；與運動件之間摩擦系數(shù)要??；壽命長，不易老化，抗腐蝕能力強；制造容易，維護使用方便，價格低廉。,§6-4 密封裝置,常用的密封有間隙密封O 型密封圈唇型密封（Y 型、Yx型、V 型）組合密封裝置（組合密封墊圈、橡塑組合密封裝置）,1.間隙密封 間隙密封是靠相對運動件配合面之間的微小間隙來進行密封的,常用于柱塞、活塞或

22、閥的圓柱配合副中 ，一般在閥芯的外表面開有幾條等距離的均壓槽，它的主要作用是使徑向壓力分布均勻，減小液壓卡緊力，,同時使閥芯在孔中對中性好，以減小間隙的方法來減小泄漏。同時，槽所形成的阻力，對減小泄漏也有一定的作用。,2. O形密封圈,當(dāng)靜密封壓力P>32MPa或動密封壓力p>10MPa時，O型密封圈有可能被壓力油擠入間隙而損壞，為此在O型密封圈低壓側(cè)安置聚四氟乙烯擋圈。,3．唇型密封圈,唇型密封圈是依靠密封圈的唇口受液壓力

23、作用下變形，使唇邊貼緊密封面而進行密封的。液壓力越高，唇邊貼得越緊，密封效果越好，并且磨損后有自動補償?shù)哪芰?。唇型密封圈屬于單向密封件，在裝配唇型密封圈時，唇口一定要對著壓力高的一側(cè)。這類密封一般用于往復(fù)運動密封，如活塞和缸筒之間的密封、活塞桿和缸端蓋之間的密封等。常見的有Y型、Yx型、V型等。,1） Y形密封圈,2） YX形密封圈,4.組合密封墊圈,組合密封裝置是由二個以上元件組成的密封裝置。最簡單、最常見的是由鋼和耐油橡膠壓制成的組

24、合密封墊圈。特點:安裝方便、密封可靠。,5.橡塑組合密封裝置,1.油箱的功用(1)儲存系統(tǒng)所需的足夠油液；(2)散發(fā)油液中的熱量；(3)逸出溶解在油液中的空氣；(4)沉淀油液中的污物；對中小型液壓系統(tǒng)，泵裝置及一些液壓元件還安裝在油箱頂板上。,1-吸油管 2-空氣濾清器 3-回油管 4-箱蓋 5-油面指示器 8-放油塞 7、9-隔板,§6-5 油箱,2.油箱的結(jié)構(gòu)總體式結(jié)構(gòu) 利用設(shè)備機體空腔作油箱，散熱

25、性不好，維修不方便。分離式結(jié)構(gòu) 布置靈活，維修保養(yǎng)方便。通常用2.5～5mm 鋼板焊接而成。,3.油箱容積V 的確定 通常取液壓泵每分鐘流量q 的3～8 倍估算。 低壓系統(tǒng)V =（2-4）q ； 中壓系統(tǒng)V =（5-7）q ； 高壓系統(tǒng)V =（6-12 ）q,4.設(shè)計油箱時應(yīng)注意的問題,油箱容積主要根據(jù)熱平衡來確定。為使系統(tǒng)回油不致

26、溢出油箱，油面高度不超過油箱高度的0.8 倍。 油箱中應(yīng)設(shè)吸油過濾器，為方便清洗過濾器，油箱結(jié)構(gòu)要考慮拆卸方便。 油箱底部應(yīng)做成適當(dāng)斜度，并設(shè)置放油塞。油箱箱蓋上應(yīng)安裝空氣濾清器，其通氣流量不小于泵流量的1.5倍。大油箱還應(yīng)在側(cè)面設(shè)計清洗窗口。 油箱側(cè)壁要安裝油位指示計，以指示最高、最低油位。新油箱要做防銹、防凝水處理。,吸油管與回油管要用隔板分開，增加油液循環(huán)的距離，使油液有足夠的時間分離氣泡，沉淀雜質(zhì)。隔板高

27、度一般取油面高度的3/4。吸油管距油箱底面距離H≥2D，距箱壁不小于3D?；赜凸軕?yīng)插入油面以下，為防止回油帶入空氣，回油管距箱底h≥2d，且排油口切成45°，以增大通流面積。泄油管則應(yīng)在油面以上。 大、中型油箱應(yīng)設(shè)起吊鉤或起吊孔。,6-6熱交換器,系統(tǒng)能量損失轉(zhuǎn)換為熱量以后，會使油液溫度升高。若長時間油溫過高，油液粘度下降，泄漏增加，密封老化，油液氧化，嚴(yán)重影響系統(tǒng)正常工作。為保證正常工作溫度在30～50℃ ，最高不超

28、過65 ℃ ，最低不低于15 ℃ 。需要在系統(tǒng)中安裝冷卻器。相反，油溫過低，油液粘度過大，設(shè)備啟動困難，壓力損失加大并引起過大的振動。此種情況下系統(tǒng)應(yīng)安裝加熱器，將油液溫度升高到適合的溫度。,1 冷卻器的類型與結(jié)構(gòu)（1）蛇形管冷卻器直接裝在油箱內(nèi)，蛇形管內(nèi)通以冷卻水，用以帶走油液中的熱量。這種冷卻器的結(jié)構(gòu)簡單，但冷卻效率太低，耗水量又大。,（一） 冷卻器 要求有足夠的散熱面積，散熱效率高，壓力損失小。根據(jù)冷卻介質(zhì)不同有風(fēng)冷

29、式、水冷式和冷媒式三種。,（2）強制對流式冷卻器（動畫）強制對流式冷卻器散熱效率較高，但體積大，重量重。,（3）翅片管式冷卻器在冷卻水管的外表面上裝了許多橫向或縱向的散熱翅片。,（4）風(fēng)冷式冷卻器用風(fēng)扇鼓風(fēng)帶走在散熱器內(nèi)流動的油液熱量，不必另設(shè)通水管路，結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，特別是用于行走設(shè)備的液壓系統(tǒng)中。但冷卻效果較差，噪聲也較大。,2 冷卻器的安裝冷卻器一般裝在回油管或低壓管路上，油液流經(jīng)冷卻器的壓力損失一般為0.01-0.1