液压辅件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,FPTCI WUST,武汉科技大学 机械自动化学院 流体传动及控制研究所,*,第四章,液压辅助元件,HYDRAULIC ACCESSORIES,本章提要,液压辅助元件有,滤油器(,Filter),、,蓄能器(,Accumulator),、,管件(,Pipe),、,密封件,、,油箱(,Reservoir),和,热交换器(,Heat Exchanger),等。,液压辅助元件和液压元件一样，都是液压系统中不可缺少的组成部分。,它们对系统的性能、效率、温升、噪声和寿命的影响不亚于液压元件本身。,通过学习，要求掌握液压辅件的结构原理，熟知其使用方法及适用场合。,2,本章教学内容,4.1,滤油器,4.2,蓄能器,4.3,油箱,4.4,管件和管接头,4.5,热交换器,本章小结,习 题,点击进入,相应章节,返回本页点击此,,yycd,.mech.,wust,.,edu,.,cn,/,引用本教案内容，请注明出处,3,4.1,滤油器,FILTERS,4,4.1.1,对过滤器的要求,Requirements for Filters,液压油中往往含有杂质，会造成液压元件相对运动表面的磨损、滑阀卡滞、节流孔口堵塞。在系统中安装一定精度的滤油器，是保证液压系统正常工作的必要手段。,过滤器的过滤精度是指滤芯能够滤除的最小杂质颗粒的大小，以直径,d,作为公称尺寸表示。按精度可分为,粗过滤器(,d,100,m)、,普通过滤器,(,d,10,m)、,精过滤器(,d,5,m)、,特精过滤器(,d,1,m)。,5,一般对过滤器的基本要求是：,(1)能满足液压系统对过滤精度要求，即能阻挡一定尺寸的杂质进入系统。,(2)滤芯应有足够强度，不会因压力而损坏。,(3)通流能力大，压力损失小。,(4)易于清洗或更换滤芯。,系统类别,润滑,传动系统,伺服,工作压力(,MPa,),02.5,14,1432,32,21,精度,d,(,m),100,2550,25,10,5,表4.1 各种液压系统的过滤精度要求,4.1.1,对过滤器的要求,(,过滤精度,filtration fineness),6,按滤芯的材料和结构形式，滤油器可分为,网式(,Mesh Filter)、,线隙式(,Wire-wound Filter)、,纸质滤芯式(,Pleated Paper Filter)、,烧结式滤油器(,Sintered Metal Filter),及磁性滤油器,等。按滤油器安放的位置不同，还可以分为吸滤器、压滤器和回油过滤器，考虑到泵的自吸性能，吸油滤油器多为粗滤器。,4.1.2,过滤器的类型及特点,The Type and Characteristics of Filter,7,滤芯以铜网为过滤材料，在周围开有很多孔的塑料或金属筒形骨架上，包着一层或两层铜丝网，其过滤精度取决于铜网层数和网孔的大小。这种滤油器一般用于液压泵的吸油口。,图4.1 网式滤油器,(1),网式滤油器,Wire Screen Filter(Strainer),8,图4.2 线隙式滤油器,(2),线隙式滤油器,Wire Wound Filter,线隙式滤油器如图4.2所示，用铜线或铝线密绕在筒形骨架的外部来组成滤芯，依靠铜丝间的微小间隙滤除混入液体中的杂质。其结构简单、通流能力大、过滤精度比网式滤油器高，但不易清洗。多为回油过滤器。,9,图4.3 纸质滤油器,(3),纸质滤油器,Paper Filter,滤芯为微孔滤纸制成的纸芯，将纸芯围绕在带孔的镀锡铁做成的骨架上，以增大强度。为增加过滤面积，纸芯一般做成折叠形。其过滤精度较高，一般用于油液的精过滤，但堵塞后无法清洗。,10,图4.4 烧结式滤油器,(4),烧结式滤油器,Sintered Metal Powder Filter,滤芯用金属粉末烧结而成，利用颗粒间的微孔来挡住油液中的杂质通过，其滤芯能承受高压差。,11,4.1.3,过滤器的安装部位,Filter Location,(,1,),泵入口,吸油粗滤器,Suction Filter,粗滤油器用来保护泵，使其不致吸入较大的机械杂质。为了不影响泵的吸油性能，防止发生气穴现象，滤油器的过滤能力应为泵流量的两倍以上，压力损失不得超过：0.010.035,MPa,。,(2),泵出口油路上,高压滤油器,High Pressure Filter,主要用来滤除进入液压系统的污染杂质，一般采用过滤精度1015,m,的滤油器。它应能承受油路上的工作压力和冲击压力，其压力降应小于0.35,MPa,，,并应有安全阀或堵塞状态发讯装置，以防泵过载和滤芯损坏。,12,大型液压系统可专设一液压泵和滤油器构成的滤油子系统，滤除油液中的杂质，以保护主系统。,一般滤油器只能单向使用，即进、出口不可互换。,(,3,),系统回油路上低压滤油器,Low Pressure Filter,因回油路压力很低，可采用滤芯强度不高的精滤油器，并允许滤油器有较大的压力降。,(,4,),安装在系统以外旁路过滤系统,Bypass Line Filter,4.1.3,过滤器的安装部位,Filter Location,13,4.2,蓄能器,Accumulator,14,4.2,蓄能器,Accumulators,4.2.1,蓄能器的作用,Function of Accumulators,(1),作辅助动力源,在间歇工作或周期性动作中，蓄能器可以把泵输出的多余压力油储存起来。当系统需要时，由蓄能器释放出来。这样可以减少液压泵的额定流量，从而减小电机功率消耗。,15,(2),系统保压或作紧急动力源,对于执行元件长时间不动作，而要保持恒定压力的系统，可用蓄能器来补偿泄漏，从而使压力恒定。对某些系统要求当泵发生故障或停电时，执行元件应继续完成必要的动作时，需要有适当容量的蓄能器作紧急动力源。,(3),吸收系统脉动，缓和液压冲击,4.2.1,蓄能器的作用,蓄能器能吸收系统压力突变时的冲击，也能吸收液压泵工作时的流量脉动所引起的压力脉动。,16,4.2.2,蓄能器的结构形式,Construction of Accumulator,图4.6 蓄能器的结构形式,重力式,Weight Loaded,弹簧式,Spring Loaded,活塞式,Piston Type,皮囊式,Bladder Type,膜片式,Diaphragm Type,17,图4.7 活塞式蓄能器,活塞式蓄能器,Piston Accumulator,活塞式蓄能器中的气体和油液由活塞隔开。活塞1的上部为压缩空气，活塞1随下部压力油的储存和释放而在缸筒2内来回滑动。这种蓄能器活塞有一定的惯性，,O,形密封圈存在较大的摩擦力，所以反应不够灵敏。,18,图4.8 皮囊式蓄能器,壳体,Shell,皮囊,Bladder,充气阀,Gas Valve,提升阀,Poppet Valve,(,2,),皮囊式蓄能器,Bladder Accumulator,皮囊式蓄能器中气体和油液用皮囊隔开。皮囊用耐油橡胶制成，内充入惰性气体，壳体下端的提升阀能防止皮囊膨胀挤出油口。,19,图4.8 气囊式蓄能器,l,充气阀,2气囊3壳体,4提升阀5放气螺塞,6油口,20,(3),薄膜式蓄能器,Diaphragm Accumulator,(4),弹簧式蓄能器,Spring Loaded Accumulator,(5),重力式蓄能器,Weight Loaded Accumulator,重力式蓄能器主要用冶金等大型液压系统的恒压供油，其缺点是反应慢，结构庞大，现在已很少使用。,21,4.2.3,蓄能器的容量计算,Calculation of the Volume of Accumulators,V,-,可供液容积,又称工作容积,p,1,V,1,p,0,V,0,p,2,V,2,容量是选用蓄能器的依据，其大小视用途而异。现以皮囊式蓄能器为例加以说明。,22,4.2.3.1,作辅助动力源时的容量计算,Calculating the Volume of Accumulator Used as Auxiliary Power Source,当蓄能器作动力源时，蓄能器储存和释放的压力油容量和皮囊中气体体积的变化量相等，而气体状态的变化遵守玻义耳定律，即,(4.1),皮囊的充气压力(,precharge,pressure),皮囊充气体积，此时皮囊充满壳体内腔，故亦即蓄能器容量,系统最高工作压力，即泵对蓄能器充油结束时的压力,皮囊被压缩后相应于时的气体体积,系统最低工作压力，即蓄能器向系统供油结束时的压力,气体膨胀后相应于时的气体体积,式中：,23,体积差 为供给系统油液的有效体积，将它代入式(4.1)，使可求得蓄能器容量 ，即,由上式得,(4.2),4.2.3.1,作辅助动力源时的容量计算,(4.1),24,(4.3),用于保压,时，气体压缩过程缓慢，与外界热交换得以充分进行，可认为是,等温变化,过程，这时取,n,=1,；,作辅助或应急动力源,时，释放液体的时间短，热交换不充分，这时可视为,绝热过程,，取,n,=1.4,。,充气压力,p,0,在理论上可与,p,2,相等，但是为保证,p,2,在时蓄能器仍有能力补偿系统泄漏，则应使,p,0,p,2,，,取,p,0,=(0.80.85),p,2,4.2.3.1,作辅助动力源时的容量计算,25,4.2.3.2,用来吸收冲击用时的容量计算,Calculating the Volume of Accumulator Used as Shock Absorber,当蓄能器用于,吸收冲击,时，,一般按经验公式计算缓冲最大冲击力时所需要的蓄能器最小容量,，即,(4.4),式中：,允许的最大冲击(,MPa,),阀口关闭前管内压力(,MPa,),用于冲击的蓄能器的最小容量(,L),L,发生冲击的管长，即压力油源到阀口的管道长度(,m),t,阀口关闭的时间(,s)，,突然关闭时取,t,=0,26,储存油液,散掉系统累积的热量,促进油液中空气的分离,沉淀油液中的污垢,按油面是否与大气相通，可分为开式油箱与闭式油箱。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的场合，这里仅介绍开式油箱。,4.3.1,油箱的基本功能,Basic Function of Reservoirs,4.3,油箱,Reservoirs,27,系统部件,油箱,液压系统油箱,回油管路,（出口在液面之下）,隔板,排污阀,倾斜底板,加油口,（有滤网）,空气呼吸器,（带有过滤器）,隔网,吸油管路,（带有滤网）,28,29,30,4.3.2,油箱的容积与结构,在初步设计时，油箱的有效容量可按下述经验公式确定,(4.5),式中：,油箱的有效容量,(,Effective Volume),液压泵的流量,经验系数,(,Empirical Coefficient),对功率较大且连续工作的液压系统，必要时还要进行热平衡计算，以此确定油箱容量。,低压系统：,m,=24,中压系统：,m,=57,中高压或高压系统：,m,=612,31,(1),泵的吸油管与系统回油管之间的距离应尽可能远些，管口都应插于最低液面以下，但离油箱底要大于管径的2-3倍，以免吸空和飞溅起泡。吸油管端部所安装的滤油器，离箱壁要有3倍管径的距离，以便四面进油。回油管口应截成45,斜角，以增大回流截面，并使斜面对着箱壁，以利散热和沉淀杂质。,(2)在油箱中设置隔板，以便将吸、回油隔开，迫使油液循环流动，利于散热和沉淀。,下面根据教材中图4.9所示的油箱结构示意图分述设计要点如下:,32,(3),设置空气滤清器与液位计。,空气滤清器的作用是使油相箱与大气相通，保证泵的自吸能力，滤除空气中的灰尘杂物，有时兼作加油口。它一般布置在顶盖上靠近油箱边缘处。,33,(4),设置放油口与清洗窗口。,将油箱底面做成斜面，在最低处设放油口，平时用螺塞或放油阀堵住，换油时将其打开放走油污。为了便于换油时清洗油箱，大容量的油箱一般均在侧壁设清洗窗口。,(5),油箱正常工作温度应在15-65,C,之间,，必要时应安装温度控制系统，或设置加热器和冷却器。,(6)最高油面只允许达到油箱高度的80%，油箱底脚高度应在150,mm,以上，以便散热、搬移和放油，油箱四周要有吊耳，以便起吊装运。,34,4.4,管件和管接头,Pipes and Connectors,在液压系统中所有的元件，包括辅件在内，全靠管件和管接头连接而成、管道和管接头的重量约占液压系统总重量的1/3。它们的分布遍及整个系统。,35,4.4.1,管道,Pipes,种类：钢管、紫铜管、橡胶管,管道的内径,d,和壁厚,(需圆整为标准数值),(4.6),(4.7),允许流速；,式中,管道材料的抗拉强度，可由材料手册查出。,n,安全系数；,36,安装要求,管道应尽量短，最好横平竖直，拐弯少。为避免管道皱折，减少压力损失，管道装配的弯曲半径要足够大，管道悬伸较长时要适当设置管夹。,管道尽量避免交叉，平行管距要大于100,mm，,以防接触振动，并便于安装管接头。,37,4.4.2,管接头,Fittings and Connectors,(1),硬管接头,Rigid Connectors,按管接头和管道的连接方式分，有,扩口式管接头,Flared Fitting,卡套式管接头,Eremeto,-type Fitting,焊接式管接头,Welded Fitting,38,当旋紧螺帽3时，通过套管2使被连接管1端部的扩口压紧在接头体4的锥面上。,被扩口的管子只能是薄壁且塑性良好的管子如铜管。此种接头的工作压力不高于8,MPa,。,图4.10(,a),扩口式管接头,1,管子；2,套管；3,螺帽；4,接头本体,扩口式管接头,Flared Fitting,(1),硬管接头,39,图4.10(,b),卡套式管接头,1一被连接管；2一螺帽；3一卡套；,4一接头本体,拧紧接头螺母 2后，卡套 3发生弹性变形便将管子1夹紧。它对轴向尺寸要求不严，装拆方便，但对连接用管道的尺寸精度要求较高。,卡套式管接头,Eremeto,-type Fitting,(1),硬管接头,40,钢管和基体通过焊接管接头连接。把接管2焊在被连接的钢管端部。接头体1用螺纹拧入某元件的基体。用组合密封垫防止从元件中外漏。将,O,型密封圈放在接头体1的端面处，将螺帽3拧在接头体1上即完成连接。,焊接式管接头,Welded Fitting,图4.10(,c),焊接式管接头,1,接头体；2,接管；3,螺帽；4,密封,圈,；5,组合密封圈,(1),硬管接头,41,图中的接管端部做成球面、螺帽拧紧在接头体上后，球面和接头体的内锥面压紧而防止漏油。接头体的锥螺纹将拧入某元件的基体。,焊接式管接头制作简单、工作可靠，对被连接的管件尺寸精度要求不高，工作压力可达32,MPa,或更高。缺点是对焊接质量要求较高。它是目前应用最多的一种管接头。,焊接式管接头,Welded Fitting,(1),硬管接头,Rigid Connectors,42,扣压式胶管接头,Flexible-hose Connectors,图4.11,(2),软管接头,Flexible Hose,43,4.5,热交换器,Heat Exchanger,44,4.5,热交换器,Heat Exchanger,如果液压系统靠自然冷却仍不能使油温控制在上述范围内时，就须安装冷却器；反之，如环境温度太低，无法使液压泵启动或正常运转时，就须安装加热器。,液压系统的工作温度一般希望保持在3050,C,的范围之内,，,最高不超过65,C，,最低不低于15,C。,45,4.5.1,冷却器,Coolers,图4.11 对流式多管头冷却器,冷却器图形符号,46,冷却器的安装位置,不论哪一类的冷却器,都应安装在压力很低或压力为零的管路上,这样可防止冷却器承受高压且冷却效果也较好。,47,4.5.2,加热器,Heater,图4.12 加热器的安装,液压系统的加热一般采用电加热器，它用法兰盘水平安装在油箱侧壁上，发热部分全部浸在油液内。,图形符号,48,油温自动控制回路,此种回路见图6.4-7。溢流阀排出的油和系统回油均经过冷却器1回油箱,温度传感器2检测到温度信号后和温度调定值比较,再经放大和处理控制水阀3的开度,从而改变水的流量。当油温达到调定值时,水阀3保持一定开度。由于其它原因油温,偏,离调定值时,水阀3可自动加大或减小开度,使泊温基本上保持调定值。若将水阀3关死,则控制系统不起作用,可用人工操纵水阀4控制油温。,49,小 结,滤油器,是液压传动系统最重要的保护元件，通过过滤油液中的杂质来确保液压元件及系统不受污染物的侵袭。从使用场合上可分为高压滤油器和低压滤油器；从过滤精度可分为粗滤器和精滤器，过滤器材料也多种多样。,本章介绍了纸质、网式、线隙式及烧结式滤油器的结构。,小 结,蓄能器,在大型及高精度液压系统占有重要的地位，通常用于吸收脉动、冲击及作为液压系统的辅助油源，在结构上有：,皮囊式、膜片式、重力式、弹簧式及活塞式。,蓄能器在工作时基本上是处于动态工况，往往关心的也是其动态特性。,热交换器,包括加热器和冷却器，它们的功能是使液压传动介质处在设定的温度范围内，提高传动质量。,油箱,作为一非标辅件，根据不同情况进行设计，主要用于传动介质的储存、供应、回收、沉淀、散热等。,习题,4.1,滤油器分为哪些种类？安装时要注意什么？,4.2 根据哪些原则选用滤油器？,4.3 在液压缸活塞上安装,O,形密封圈时，为什么在其侧面安放挡圈？怎样确定用一个或两个挡圈？,4.4 举例说明油箱的典型结构及各部分的作用。,4.5,设蓄能器的充气压力为6,MPa,，,求在压力为13,MPa,和7,MPa,之间时可供2,L,油液的蓄能器的容积，按等温充油绝热放油和等温过程两种情况计算。,