第六章 液压系统辅助元件

2020/2/912020/2/9机械工程学院机自教研室1第六章液压系统辅助元件《液压传动及控制》6.1蓄能器蓄能器的功用和分类蓄能器的种类主要有弹簧式和充气式两种，它们的结构简图和特点于表6-1中，过去还有一种重力式蓄能器，因体积庞大，结构笨重，灵敏度不高，现在已很少应用。6.1蓄能器蓄能器的功用和分类6.1蓄能器蓄能器应用1.作辅助动力源当液压缸保压时，泵的流量进入蓄能器4被储存起来，达到设定压力后卸荷阀3打开，泵卸荷；当液压缸快速进退时，蓄能器与泵一起向液压缸供油，因此，在工作循环不同阶段需要的流量变化很大时，常采用蓄能器和一个流量较小规格的泵组成油源。6.1蓄能器蓄能器应用2.作紧急动力源大型工程机械的转向和制动多采用液压助力。当转向或制动系统的液压源出现故障时,蓄能器可以帮助解决其应急转向或制动的问题。工厂突然停电,或发生故障,油泵中断供油,蓄能器能提供一定的油量作为应急动力源,使执行元件能继续完成必要的动作。如图所示应急动力源，停电时,二位四通阀下位接入,蓄能器放出油量经单向阀进入油缸有杆腔,使活塞杆缩回,达到安全目的。6.1蓄能器蓄能器应用3.保压和补充泄漏需要较长时间保压而泵卸载时，可利用蓄能器释放储存的压力油，补充系统泄漏，保持系统压力。6.1蓄能器蓄能器应用4.吸收冲击和消除压力脉动在压力冲击处和泵的出口安装蓄能器可吸收压力冲击峰值和压力脉动，提高系统工作的平稳性。6.2过滤器过滤器的功用和类型过滤器的功用：过滤混在油液中的杂质，把油液中杂质颗粒大小控制在能保证液压系统正常工作的范围内。过滤器的分类：表面型：网式过滤器（可滤去d＞0.08～0.18mm颗粒，压力损失不超过0.01MPa）、线隙式过滤器（可滤去d≥0.03～0.1mm颗粒，压力损失约为0.07～0.35MPa）。6.2过滤器过滤器的功用和类型过滤器的分类：深度型：纸芯式过滤器（可滤去d≥0.05～0.03mm颗粒，压力损失约为0.08～0.4MPa）、烧结式过滤器（可滤去d≥0.01～0.1mm颗粒，压力损失约为0.03～0.2MPa）。磁性过滤器：可将油液中对磁性敏感的金属颗粒吸附在上面。常与其它形式滤芯一起制成复合式过滤器。6.2过滤器过滤器的选用1、过滤精度应满足系统要求过滤精度以滤去杂质颗粒的大小来衡量。d≥0.1mm为粗滤器；d≥0.01mm为普通滤器；d≥0.005mm为精滤器；d≥0.001mm为特精滤器。2、要有足够的通油能力通流能力指在一定压力降下允许通过过滤器的最大流量，应结合过滤器在系统中的安装位置选取。要有一定的机械强度，不因液压力而破坏。3、要考虑一些特殊要求，如抗腐蚀、磁性、不停机更换滤芯等。4、要清洗更换方便。6.2过滤器过滤器的安装过滤器根据液压系统的不同要求，可以安装在不同的位置上。1）安装在液压泵吸油管路上，用于保护液压泵不使较大颗粒杂质进入。要求过滤器有很大的通流能力（要大于液压泵流量的两部）和较小的压力损失（不大于0.01~0.02MPa）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，用来保护液压泵以外的液压元件。要求过滤器外壳有一定的强度，承受工作压力和冲击，滤心的最大压力降不大于0.35MPa；为防止过滤器堵塞时引起液压泵过载，它应安装在溢流阀之后或与差压式安全阀并联，并应有堵塞发信器。3）安装在回油路上，用来过滤回油箱的油液，因此允许采用壳体刚度和强度较低的过滤器。为防止过滤器堵塞而造成事故，常并联一单向阀。4）安装在辅助泵输油管路上，以不断净化系统中的油液。5）安装在支油路上。系统工作时只须通过液压泵全部流量的20%~30%，因此可以采用小规格的过滤器。不会在主油路中造成压降，过滤器也不必承受系统的工作压力。6.2过滤器过滤器的安装注意：一般过滤器只能单向使用，进出口不能反用，以利于滤芯清洗和安全，因此过滤器不能安装在液流方向可能改变的油路上。6.2过滤器过滤器的安装可以将单向阀和过滤器组合构成双向过滤装置，如下图所示：6.7密封装置密封的作用及其意义在液压与气压传动系统及其元件中，安置密封装置和密封元件的作用，在于防止工作介质的泄漏及外界尘埃和异物的侵入。设置于密封装置中、起密封作用的元件称为密封件。液压与气压传动的工作介质，在系统及元件的容腔内流动或暂存时，由于压力、间歇、粘度等因素的变化，而导致少量工作介质越过容腔边界，由高压腔向低压腔或外界流出，这种“越界流出”现象称为泄漏。6.3密封装置密封的作用及其意义对于液压传动系统，内泄漏会引起系统容积效率的急剧下降，达不到所需的工作压力，使设备无法正常运作；外泄漏则造成工作介质浪费和污染环境，甚至引发设备操作失灵和人身事故。内泄漏指在系统或元件内部工作介质由高压腔向低压腔的泄漏；外泄漏则是由系统或元件内部向外界的泄漏。单位时间内泄漏的工作介质的体积称为泄漏量。泄漏分为内泄漏和外泄漏两类。6.3密封装置密封件的材料密封件材料应满足密封功能的要求。由于被密封的工作介质以及设备工作条件的不同，密封件材料应具有不同的适应性。密封材料的一般要求：1）材料密实，不易泄漏工作介质；2）对工作介质有良好的适应性和稳定性；3）有适当的机械强度和硬度，受工作介质的影响小；4）压缩性和复原性好，永久变形小；1.对密封件材料的要求6.3密封装置密封件的材料5）温度适应性好，高温下不软化、不分解；低温下不硬化、不脆裂；6）摩擦因数小，耐磨性好；7）抗腐蚀性能好，能在工作介质中长期工作，其体积和硬度变化小；8）与密封面贴合的柔软性和弹性好；9）耐臭氧性和耐老化性好，使用寿命长；10）加工性能好，价格低廉。6.3密封装置密封件的材料2.常用橡胶密封材料常用的橡胶密封材料主要是合成橡胶。由于合成橡胶的胶种较多，且各自的性能也各不相同。因此，在选用时除要求其必须满足上述使用要求外，还应根据不同胶种的特性和使用范围，参照密封件的工况条件，进行正确选择。常用橡胶密封材料所适应的介质和使用温度范围见表6-3。6.3密封装置密封件的材料6.3密封装置密封件的材料3.常用合成树脂密封材料常用合成树脂中，使用最多的是聚四氟乙烯树脂。在聚四氟乙烯中掺入不同的充填材料，可改善和提高其综合物理化学性能，从而扩大了它的使用范围。因此，聚四氟乙烯树脂密封材料可适用石油基液压油、水-油乳化液、水-乙二醇基液压液、磷酸脂基液压液等工作介质的密封。常用合成树脂密封材料的主要特点和应用范围见表6-4。6.3密封装置密封件的材料6.3密封装置密封件的材料金属密封材料主要用于静密封。常用金属密封材料的种类和应用范围见表6-5。4.常用金属密封材料6.3密封装置常用密封件除间隙密封外，密封都是利用密封件使偶合面间的间隙控制在工作介质能通过的最小间隙之下。该最小间隙取决于工作介质的压力、粘度、相对分子质量等。接触式动密封中的压型密封，是通过由预压缩力和介质压力产生的压紧力，在密封件与偶合面之间形成接触压力，介质压力愈高，接触压力愈大，使密封件与耦合面紧密贴合，以阻塞泄漏通道，达到自密封。而自封式自紧型密封，则是利用密封件自身变形所产生的反压力也随介质压力的增加而增大，从而达到自密封。这里介绍常用的O形、Y形和V形密封圈。6.3密封装置O型密封圈1.主要性能O形封圈是一种截面为圆形的橡胶圈，如图6.39所示。其材料主要为丁腈橡胶或氟橡胶。O形密封圈是液压与气压传动系统中使用最广泛的一种密封件。它主要用于静密封和往复运动密封。图6.38O形密封圈d1—O形圈内径d2—O形圈截面直径其使用速度范围一般为0.005～0.3m/s。用于旋转运动密封时，仅限于低速回转密封装置。如液压挖掘机的中央回转接头的分配阀动密封机构。一般O形密封圈在旋转运动密封装置中使用较少。6.3密封装置O型密封圈O形密封圈与其他形式密封圈比较，具有以下优点：1）结构小巧，装拆方便。2）静、动密封均可使用。3）动摩擦阻力比较小。4）使用单件O形密封圈，可对两个方向起密封作用。5）价格低廉。但是，当设备闲置时间过久而再次起动时，O形密封圈的摩擦阻力会因其与密封副耦合面的粘附而陡增，并出现蠕动现象。6.3密封装置O型密封圈应用O形密封圈一般安装在外圆或内圆上截面为矩形的沟槽内起密封作用，如图6.39所示。图6.39O形密封圈的安装a)在外圆的矩形槽内b)在内圆的矩形槽内6.3密封装置O型密封圈应用O形密封圈良好的密封效果很大程度上取决于O形密封圈尺寸与沟槽尽寸匹配的正确性，世界各国的标准对此都有较严格的规定。密封装置设计时若O形密封圈的压缩量选择过小，或加工沟槽时公差波动使压缩量趋小，装配后就会引起泄漏；如果压缩量选择过大，或加工沟槽时公差波动使压缩量趋大，则会导致O形密封圈橡胶应力松弛而形成泄漏。同样，若装配后O形密封圈拉伸过度，也会因其过早老化而引起密封装置泄漏。6.3密封装置Y型密封圈1.主要性能Y形密封圈的截面呈Y形，是一种典型的唇形密封圈。按其截面的高、宽比例不同，可分为宽型、窄型、Yx型等几类若按两唇的高度是否相等，则可分为轴、孔通用型的等高唇Y形密封圈和不等高唇的轴用Y形密封圈和孔用Y形密形圈,如图6.41所示。图6.41Y形密封圈a)等高唇b)不等高唇（Yx型）6.3密封装置Y型密封圈Y形密封圈广泛应用于往复动密封装置中，其使用寿命高于O形密封圈。Y形密封圈的适用工作压力不大于40MPa，工作温度为-30~+80℃。工作速度范围：采用丁腈橡胶制作时为0.01~0.6m/s；采用氟橡胶制作时，为0.05~0.3m/s；采用聚氨酯橡胶制作时，则为0.01~1m/s。Y形密封圈的密封性能、使用寿命及不用挡圈时的工作压力极限，都以聚氨酯橡胶材质为佳。Y形密封圈的性能特点：1）密封性能可靠；2）摩擦阻力小，运动平稳；3）耐压性好，适用压力范围广；4）结构简单，价格低廉；5）安装方便。6.3密封装置V型密封圈1.主要性能V形密封圈的截面呈现V形，也是一种典型的唇形密封圈。根据制作的材料不同，可分为纯橡胶V形密封圈和夹织物（夹布橡胶）V形密封圈等。V形密封圈的密封装置由压环、V形密封圈和支承环三部分组成，如图6.43所示。图6.43V形密形装置1—压环2—V形密封圈3—支承环6.3密封装置V形密封圈V形密封圈的性能特点：1）耐压性能好，使用寿命长；2）根据使用压力的高低，可以合理地选择V形密封圈的数量以满足密封要求；并可调整压紧力来获得最佳综合效果；3）根据密封装置不同的使用要求，可以交替安装不同材质的V形密封圈，以获得不同的密封特性和最佳综合效果；4）维修和更换密封圈方便；5）密封装置的轴向尺寸大，摩擦阻力大。将不同形状和不同密封材料的密封圈组合在一起，取长补短，达到良好的密封效果。6.3密封装置组合密封