液压辅助装置(详细).ppt

液压辅助装置,液压系统中的辅助装置有：蓄能器、过滤器、油箱、热交换器、管件及胶管等。,蓄能器,蓄能器是一种特殊的容器。当系统有多余能量时，有压油液以一定体积克服外力充入蓄能器。这些外力可以是重力、弹簧力或气体压力。当系统需要时，蓄能器又可释放出有压油液的一定体积。,蓄能器的作用储存油液的压力能。,蓄能器的类型及特点,蓄能器的类型,重力式,弹簧式,气体隔离式,活塞式,皮囊式,气瓶式,常用蓄能器的特点：,重力式（又称重锤式）,利用物体重力来储存、释放压力能；,它的输出压力决定于重物的重量和柱塞面积之比，为常数；,尺寸大、惯性大，反应迟钝；,适用于重型液压设备。,弹簧式,利用弹簧的伸缩来储存、释放压力能；,结构简单，反 应 灵敏；容量小；,供小容量、低压（,p,11.2,MPa,）,回路缓冲之用，不适用于高压或高频的工作场合。,气瓶式,利用气体的压缩和膨胀来储存、释放压力能，气体和油液在蓄能器中直接接触；,容量大，惯性小，反应灵敏，轮廓尺寸小；气体容易混入油内，影响系统工作平稳性；,适用于大流量的中、低压回路。,活塞式,利用气体的压缩和膨胀来储存、释放压力能，气体和油液在蓄能器中由活塞隔开；,结构简单，工作可靠，安装容易，维护方便。活塞惯性大，活塞和缸壁间有摩擦，反应不够灵敏，密封要求较高；,用于储存能量，或供中、高压系统吸收压力脉动之用。,皮囊式,利用气体的压缩和膨胀来储存、释放压力能气体和油液在蓄能器中由皮囊隔开；,结构简单，工作可靠，安装方便，维护容易。皮囊惯性小，反应灵敏，制造工艺较复杂；,工作压力3.535,MPa,，,容积0.1680,L，,气囊中一般充氮气。,蓄能器的功用,蓄能器的功用,短时间内大量供油,吸收液压冲击和压力脉动,维持系统压力,作应急动力源,蓄能器的使用和安装,蓄能器要设置在远离热源的地方垂直安放；,不能受震动和过大的应力，壳体上不准进行任何焊接和加工；,与管路之间应安装截止阀。泵出口应设置单向阀；,只允许氮气充入蓄能器，要在临近使用之前充气；,用于吸收液压冲击和压力脉动的蓄能器应尽可能安装在震源附近；,正常使用中每隔三年应检查蓄能器内部状态和壳体壁厚（严格执行国家,压力容器,管理制度）；,设备长时间不运行时应放气。,蓄能器的应用回路,保压补漏回路,当液压缸通过夹具将工件夹紧后，蓄能器的压力打开卸荷阀，泵卸荷。,夹紧压力由蓄能器保持，并补充少量泄漏。,当夹紧压力低于卸荷阀的调定值时，卸荷阀关闭，泵重新向油缸和蓄能器供油。,一旦泵发生故障，蓄能器起应急能源作用，使工件不致松脱。,利用蓄能器进行缓冲的回路,当三位四通换向阀突然切换到中位时，由于中位是“,O”,形机能，在系统中会产生很高的瞬时冲击压力，从而引起系统的震动和噪声，甚至会损坏元件或系统。,在尽可能靠近换向阀处，装一个反应灵敏的蓄能器，可吸收冲击压力,利用蓄能器油缸增速的回路,二位四通换向阀左位时：油液经液控单向阀向蓄能器充液，压力够高时，卸荷阀打开，油液经换向阀左位回油箱。,缸的活塞在自重和负载的作用下处于最下端。,二位四通换向阀右位时：油液进入缸的下腔，缸活塞上行。同时打开液控单向阀，蓄能器放出的油液在,A,点和泵排出的油液汇合进入缸的下腔使缸的活塞增速上行。,过滤器,过滤器的作用是过滤掉油液中的杂质，降低液压系统中油液污染度，保证系统正常工作。,过滤器,过滤器,过滤器,过滤器旁通,过滤器指示器,例如 4,bar,3,bar,过滤器指示器,过滤器指示器,过滤器指示器,6.2.1 对过滤器的要求,能满足液压系统对过滤精度要求，即能阻挡一定尺寸的机械杂质进入系统。,通流能力大，即全部流量通过时，不会引起过大的压力损失。,滤芯应有足够强度，不会因压力油的作用而损坏。,易于清洗或更换滤芯，便于拆装和维护。,过滤器的,过滤精度,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,）,油液污染度的概念,油液污染度指单位容积油液中固体颗粒污染物的含量；,油液污染度是判断油液优劣的重要指标；,油液污染度的测量方法：,称重法,、,显微镜颗粒计数法,和,自动颗粒计数法,三种。,对液压系统的危害？,5,m,5,m,柱塞泵,液压系统故障,液压系统故障,70%90%的液压系统,故障都是由液压油污染引起的,其它问题,液压油污染问题,叶片泵转子的磨损,混入的污物,来自新液压油的污物,通过维护带入的污物,通过维护带入的污物,通过活塞杆带入的污物,液压系统本身产生的污物,清洁,污染,要求清洁度,实际清洁度,清洁度,液压油取样,1,m=,0.000001,m=,0.001,mm,污染测量,10,20,30,40,50,60,70,80,90,100,0,粉尘,颗粒,m,.,污染能见度,头发,污染计算,2,m,5,m,15,m,污染分类,Target Pro,The sample cylinder,contains some fluid.,Press FLUSH to drain,CO,2,颗粒计数器,Target Pro,The sample cylinder,contains some fluid.,Press FLUSH to drain,CO,2,sfjdslj,;,djg,djg,0adg,jg,i0dig,0d9ig 0d0g,00dg 099d=09,09 0ae9 00gi0,0d909,ierwEPO,D0009 099,EUGE0 0E9JKO,00 909iiidsjr,颗粒计数器,2,m,5,m,15,m,举例：,3250,860,122,每,ml,VICKERS,污染报告,被测设备：设备 1,日期：8.1.99,样品容积：30,ml,流量：50-25,ml/min,实测值：记数值/,ml,ISO：22/17/13,NAS：8,最小最大平均,2,m321432853250,5 m832887860,15 m119124122,25 m7129,50 m010,100 m000,污染报告,颗粒/1,ml,0.02,0.04,0.08,0.16,0.32,0.64,1.3,2.5,5,10,20,40,80,160,320,640,1300,2500,5000,10000,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,0.01,3250,122,860,ISO 4406,代码,19/17/14,ISO,清洁度代码,范围代码,元件清洁度,推荐,ISO,清洁度代码,液压工作液固体颗粒污染等级标准,过去国际上和我国都采用美国国家宇航学会提出的污染等级表（,NAS1638）,来衡量工作液污染度。分为 00、0、112 共14个等级，00级污染度最低，12 级污染度最高（最脏）,。,NAS1638,油液洁净度等级,（100,ml,液压油液中颗粒数）,ISO4406,油液清洁度等级,我国标准（与国际等效）工作液的污染度用一个分数,A/B,表示，分子,A,表示该工作液每毫升中颗粒尺寸大于5,m,的颗粒数，分母,B,表示该工作液每毫升中颗粒尺寸大于15,m,的颗粒数,。,A,和,B,的数码,越小,，工作液的污染程度,越小,（油越清洁）。反之，工作液的污染程度越大（油越脏）,污染等级国家标准,每毫升工作液中的颗粒数,等级代号,每毫升工作液中的颗粒数,等级代号,5,X10,6,30,80,160,14,25,X10,5,50,X10,5,29,40,80,13,13,X10,5,2,5,X10,5,28,20,40,12,64,X10,4,130,X10,4,27,10,20,11,32,X10,4,64,X10,4,26,5,10,10,16,X10,4,32,X10,4,25,2.5,5,9,8,X10,4,16,X10,4,24,1.3,2.5,8,4,X10,4,8,X10,4,23,0.64,1.3,7,2,X10,4,4,X10,4,22,0.32,0.64,6,1,X10,4,2,X10,4,21,0.16,0.32,5,5,X10,3,10,X10,3,20,0.08,0.16,4,25,X10,2,50,X10,2,19,0.04,0.08,3,13,X10,2,25,X10,2,18,0.02,0.04,2,640,1300,17,0.01,0.02,1,320,640,16,0.01,0,160,320,15,例：,某种油品的污染度标号为20/17。,查上表：,该油品每毫升中大于5,m,的颗粒数为5,X10,3,10X10,3,。,该油品每毫升中大于15,m,的颗粒数为640,1300,。,典型液压系统使用油允许的污染度,污染等级,系统类型,12/9,13/10,14/11,15/12,16/13,17/14,18/15,19/16,20/17,21/18,22/19,对污染非常敏感的系统,伺服系统,高压系统,中压系统,低压系统,低敏感系统,数控机床液压系统,机床液压系统,一般机器液压系统,行走机械液压系统,重型设备液压系统,重型和行走机械传动系统,冶金轧钢设备液压系统,6.2.2 常用过滤器的种类及结构特点,网式过滤器,过滤精度与金属网层数及网孔大小有关。压力管道采用100、150、200目（每英寸长度上孔数）的铜丝网，吸油管路采用2040目；,压力损失0.004,MPa,;,结构简单，通流能力大，清洗方便，,过滤精度一般为130400,m,。,线隙过滤器,滤芯由绕在芯架上的一层金属线组成，依靠线隙挡住油液中杂质通过,压力损失约为,0.030.06MPa;,结构简单，通流能力大，但滤芯材料强度低，不易清洗，,过滤精度一般约为80200,m,纸芯式过滤器,结构与线隙式相同，但滤芯为用平纹或波纹的酚醛树脂或木浆微孔滤纸制成滤芯。,压力损失约为,0.010.04MPa;,滤芯堵塞后无法清洗，必须更换,过滤精度可达140,m，,常用于精过滤,烧结式过滤器,滤芯由金属粉末烧结而成。,压力损失约为,0.030.2MPa;,滤芯能承受高压，但金属颗粒易脱落，堵塞后不易清洗；,过滤精度可达230,m，,常用于精过滤,6.2.3 过滤器的安装,安装在液压泵的吸油路上,液压泵的吸油管路上一般安装网式或线隙式粗过滤器，目的是滤除较大颗粒的杂质，以保护液压泵。要求过滤器有很大的通流能力（大于液压泵流量的两倍）和较小的压力降。,安装在压力油路上,这种安装方式常将过滤器安装在对杂质敏感的调速阀、伺服阀等元件之前。由于过滤器在高压下工作，要求滤芯有足够的强度。为了防止过滤器堵塞，可并联一旁通阀或堵塞指示器。,安装,在回油路上,安装在回油路上的过滤器能使油液在流回油箱之前得到过滤，以控制,整个,液压系统的污染度。,4,、安装在系统的支路上,当泵的流量较大时，为避免使用过大的过滤器，在支路上安装小规格的过滤器。,5,、安装在独立的过滤系统中,通过不断循环专门滤去油箱中的污物。,安装过滤器注意：,过滤器只能单向使用。,滤油车,6.3 油箱,油箱的功用,：,储存油液；,散掉系统累计的热量；,促进油液中空气的分离；,沉淀油液中的污垢。,6.3.1 油箱的结构,油箱分类,开式油箱,闭式油箱,开式油箱,油箱内液面压力等于大气压的油箱。,闭式油箱,（加压油箱）油箱液面压力大于大气压的密闭油箱（充气式、活塞式）。,油箱结构（开式）,油箱的三种配置方式：,将泵固定在油箱上盖的安装板上,油箱放于泵侧,将油箱做成顶置式的,6.3.2 油箱的设计,一、油箱容积计算,油箱有效容积（油面高度为油箱高度 80时的容积）的计算通常采用经验估算法，必要时再进行热平衡验算。,1经验估算法,估算公式为,V,Kq,n,式中：,V,油箱的有效容积（,L）；,q,n,液压泵的额定流量（,Lmin）；,K,经验系数，低压系统,K24，,中压系统,K57，,高压系统,K1012。,2,热平衡,验算法,液压系统工作时，泵和执行元件的功率损失、溢流阀的溢流损失、流量阀的压力损失,、管道的沿程损失,等构成了液压系统总的能量损失，并转变为热能，使,油液温度升高,。,液压系统的功率损失为：,P=P（1,一,）,式中,p,液压泵的输人功率；,液压系统总效率（一般0.70.85）。,液压系统所产生的热量：,Q,H,k,A,t,式中:,A,散热面积（,m,2,）；,t,系统温升（），即系统达到热平衡后的油温(65)与环境温度之差；,k,散热系数（,k,W.m,-2,.,-1,）,当通风很差时,k,=,(,8,9,),x10,-3,；,通风良好时,k,=,(,1517)x10,-3,；,用风扇冷却时,k,23 x10,-3,；,用循环水冷却时,k,=(110,175)x10,-3,油,箱的散热面积,：,当油箱长、宽、高之比为：1:1:11:2:3 时，其散热面积可近似地用下式计算：,式中,A,油箱散热面积（,m,2,）；,V,油箱容积（,L）。,出油,回油,二、油箱结构设计,吸油管与回油管间距离应尽量远些。用隔板将吸油侧与回油侧分开，以增加油箱内油液的循环距离，有利于油液冷却和释放油中气泡，并使杂质多沉淀在回油管侧，隔板高度为油面高度 34。,吸油管,入,口处应装粗过滤器。在最低液面时，过滤器和回油管端均应没,入,油中，以免液压泵吸,入,空气或回油混,入,气泡。回油管端应切成45,o,切口，并面向箱壁。管端与箱底、壁面间距离均不宜小于管径的三倍。,为防止脏物进,入,油箱，油箱上各盖板、管口处都要妥善密封。注油器上要加滤网。通气孔上须设置空气过滤器。,为了更好地散热和便于维护，箱底与地面距离至少应在 150,mm,以上。箱底应适当倾斜，在最低部位设置放油阀。箱体上在注油口的附近须设液位计。,油箱一般用2.5,mm,4 mm,钢板焊成。大尺寸油箱要加焊角板、筋条，以增加刚性。当液压泵及其驱动电机和其它液压件都要装在油箱上时，油箱顶盖要相应加厚。大容量油箱的侧壁通常要开清洗窗口，清洗窗口平时用侧盖密封，清洗时再取下。,油箱中如果需要安装热交换器，必须考虑好它的安装位置，以及测温、控制等措施。,6.4 热交换器,液压系统中油液的工作温度一般以,40,60为宜，最高不超过,65,，最低不低于,15,。油温过高或过低都会影响系统正常工作。为控制油液温度，油箱上常安装冷却器和加热器。,热交换器的符号,冷却器,液压系统中的功率损失几乎全部都变成热量使油温升高，油温过高带来一系列不良后果：油液粘度下降、泄漏加大、容积效率降低、油液加速氧化、油液寿命缩短、密封件加速老化，综合的结果是设备精度降低。因此，在采取其它措施而不能满足热平衡要求时，要考虑在系统中加装冷却器。,冷却器的种类：,水冷式,、,风冷式,和,冷冻式,三种。,下,图所示为最简单的,水冷式,蛇形管冷却器，它直接安装在油箱内并浸人油液中，管内通冷却水。,这种冷却器的冷却效果不好，耗水量大。,液压系统中用得较多的,水冷式冷却器,是一种强制对流式多管冷却器，如图所示,：,水冷式冷却器温度差可以达到35,。,优点：,效率高，无干扰噪声,缺点：,费用高，存在（冷却液）污染和腐蚀。,右图为风冷式冷却器，温度差可以达到25。,优点：,费用少，安装简便。,缺点：,有干扰噪声。,冷却器的连接方式,冷却器一般都安装在回油路及低压管路上，,右,图是冷却器常用的一种连接方式。,加热器,环境温度很低的液压系统，因油的粘度大起动困难。要使系统升温后，才能投入正常工作。,通常可使用带有温度控制装置的电加热器，能按需要自动控制油液的温度，从而满足系统要求。下图为电加热器安装示意图：,加热器的安装要求,单个加热器的功率不能太大，且油流过加热器时要有一定流速，以防止加热器周围油液过热而变质；,最好水平放置，且应完全没入油面，和油面应保持一定淹没深度，以防止油面降低时，加热器露出油面。,密封装置,在液压元件和系统中，密封装置用来防止工作介质的泄漏和外界空气、灰尘的侵入。其中起密封作用的元件称,密封件,。,密封件作用？,密封件可以防止内漏,密封件还可防止外漏,密封件还可防止空气和灰尘以及其它污染物侵入系统,对密封的要求：,密封效果与摩擦是相互制约的。提高密封性能会带来摩擦力的增加，加速密封件的磨损，运动件的机械效率降低。,在工作压力下，应具有良好的密封性能；,密封件的材料和系统采用的工作介质要有相容性；,动密封件的摩擦阻力要小；,密封件的磨损要小，寿命长；,制造简单、装拆方便，成本廉价。,O,形密封圈,O,形,密封圈截面为圆形，如,右,图所示。它的特点是结构简单、安装尺寸小、使用方便，摩擦阻力小、价格低故应用十分广泛。,O,型密封圈在板式连接液压阀上的应用,O,型密封圈在板式连接液压阀上的应用,O,形密封圈的工作原理,O,形,密封圈通常装在外圆或内孔的密封槽内，它的截面直径在装人槽后一般压缩 825，如,上,图,（,b）,所示。该压缩量使,O,形,圈在工作介质没有压力或压力很低时，依靠自身弹性变形力密封接触面，如,上,图（,c）,所示。当工作介质压力较高时,O,形,圈被油液压力压向沟槽另一侧，如,上,图(,d),所,示。如果工作压力超过一定值，,O,形圈将从密封槽的间隙中被挤出而受到破坏，如上图,(,e,）,所示。,为避免出现挤出现象，当系统工作压力超过10,MPa,时，应在,O,形圈侧面安放挡圈。如,下,图所示。当,O,形圈单向受压时，挡圈加在非受压侧，如,下,图(,a),所示,；,O,形圈双向受压，两侧同时加挡圈，如,图,(,b),所示。挡圈材料常用聚四氟乙烯、尼龙等。,O,形密封圈的选用,O,形密封圈一般为橡胶制品，由专业橡胶厂制造。,国标,GB/T3452.1-92,规定了“液压气动用,O,形橡胶密封圈尺寸系列和公差”和标注方法；,d,D,d,0,例：,O,形密封圈内经,d,=50mm，,截面直径,d,0,=1.8 mm,。,标注方法:,O,形密封圈 50,X 1.8,GB/T3452.1-92,同时，,GB/T3452.3-88,规定了“液压气动用,O,形橡胶密封圈沟槽尺寸、公差及表面粗糙度”,唇形密封圈,是用密封圈的唇边进行密封的。,工作时唇口对着有压力的一边，当工作介质压力等于零或很低时，靠预压缩密封，压力高时由介质压力的作用将唇边紧贴密封面密封。按其截面形状可分为,Y,形,、,Yx,形,、,V,形、,U,形,、,L,形和,J,形等,。,主要用于,进行往复直线运动的,密封,。,结构复杂、体积大、摩擦阻力大，但能用于,高压密封,。,唇形密封圈,一、,Y,形密封圈,Y,形密封圈摩擦力小、寿命长、密封可靠、磨损后能自动补偿，适用于运动速度较高,（,0.5m/s,）,的场合，工作压力可达20,MPa,。,工作压力超过,20,MPa,时，应加挡圈。工作压力波动大时要加支承环。,二、,V,形密封圈,V,形密封圈是由压环、密封环和支承环组成的，如图所示。,V,形密封圈必需成套使用，在一个组合套中包括：1个支承环，几个,V,形圈（6个）和一个压环。压环和支承环不起密封作用。,当工作压力高于,10,MPa,时，可增加密封环的数量，安装时开口应面向高压侧。,此种密封耐高压，但密封处摩擦阻力大，适用于相对运动速度不高的场合。,油 封,油封是旋转轴用密封装置,。它的作用是防止油液经旋转轴和孔形成的环状缝隙外流，形成泄漏。,按其结构可分为骨架式和无骨架式两类。,右,图为骨架式油封的结构图，由橡胶油封体1金属加强环2、自紧螺旋弹簧3组成。,油封的内径,d,比被密封的轴径略小，油封装到轴上对轴产生一定的抱紧力。,油封常用于液压泵和液压马达的转轴密封。,常用的密封材料及其性能,合成橡胶材料：,丁腈橡胶（液压常用的材料）,加氢腈橡胶（耐热老化）,氟橡胶（耐热、耐油）,聚胺酯（耐磨、耐压、热塑性合成橡胶）,合成树脂材料：,聚四氟乙烯（,PTFE,）,聚铣胺树脂（,PA,）,超高分子量聚乙烯树脂（,UHMWPE,）,聚甲醛树脂（,POM,）,油管与管接头,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。只要系统中任一根管件或任一个管接头损坏，都可能导致系统出现故障。因此，管件和接头虽然结构简单，但在系统中也起着不可缺少的作用。,油 管,液压系统中常用油管种类,硬 管,钢 管,紫铜管,软 管,尼龙管,塑料管,橡胶管,液压系统中应尽量采用硬管。因硬管耐高压、压力损失小、相同压力下比软管体积小、成本低、管道布局整齐。,无缝钢管,无缝钢管耐高压、耐高温、刚性好、耐油且抗腐蚀性较好。,安装时不易弯曲，但装配后能保持布局原形。,一般常用10号或15号冷拔无缝钢管。,紫铜管,紫铜管容易弯曲、安装方便、管壁光滑、压力损失小。,耐压能力低、抗振能力差，铜材比重大，可促进油的氧化，价格较贵，承压压力一般不超过 6.5 10MPa,。,橡胶软管,软管的应用：,管子和两个相对运动的液压件相连；,金属硬管无法安装、无法弯曲的场合；,用橡胶软管吸收压力脉动和压力冲击；,用软管补偿管子热膨胀伸长或安装变形。,软管的构造：,橡胶软管一般是由许多层材料通过复合组合而成。,管芯：合成橡胶、四氯乙烯、绝缘塑料弹性体，丁腈橡胶或氯丁橡胶组成；,承压层：钢丝、聚酯或者人造丝做成的网状薄层；,外表覆盖物：耐磨橡胶，例如聚酯弹性体或者特殊材料。,高压软管的承压能力可达 35,MPa,。,工作温度在 -,55+150。,使用软管时的注意事项,：,管内流速应小于10,m/s；,软管和油液要有相容性；,软管能承受的往复加压次数，称做软管寿命若,工作压力等于钢丝层破坏应力的 1/4 1/5,，则软管的使用寿命比较长；,使用温度，应在允许的工作温度范围内,。,超温度使用橡胶软管内表面容易硬化，金属接头易漏油甚至脱落；,油管的内径和壁厚的确定,内径,d:,壁厚,:,油管的内径和壁厚的确定,式中,:,d,油管内径；,q,管内流量；,v,管中油液流速，吸油管取 0.5,ms 1.5 ms，,压油管取 2.5,ms 5 ms，,回油管取1.5,ms 2.5 ms；,油管壁厚；,p,管内工作压力；,n,安全系数，对钢管来说：,p7MPa,时:取,n8,;,7 MPaP17.5,MPa,时:取,n=6，,p17.5,MPa,时:取,n=4；,b,管道材料的抗拉强度。,管 接 头,管接头是油管与油管、油管与液压件之间的可拆式连接件。,它应具有装拆方便，连接牢固。密封可靠、外形尺寸小、通流能力大等特点。,液压系统中常用的管接头,液压系统中常用的管接头,END,Thank you!,