4-液压辅助元件.

ysu-20104液压辅助元件4.1滤油器4.2蓄能器4.3油箱4.4管件4.5热交换器ysu-20104液压辅助元件•液压辅助元件有滤油器、蓄能器、管件、密封件、油箱和热交换器等，除油箱通常需要自行设计外，其余皆为标准件。•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。•辅助装置处理不好，可导致系统工作性能不好，甚至使系统遭到破坏而无法工作。ysu-20104.1滤油器•液压系统的故障大多数是由于油液中杂质而造成的，油液中污染的杂质会使液压元件运动副的结合面磨损，堵塞阀口，卡死阀芯，使系统工作可靠性大为降低。在系统中安装滤油器，是保证液压系统正常工作的必要手段。•4.1.1滤油器的分类粗滤器细滤器•按滤芯的材料和结构形式，滤油器可分为网式、线隙式、纸质滤芯式、烧结式滤油器及磁性滤油器等。按滤油器安装的位置不同，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。ysu-20104.1.1.1网式滤芯•如图4.1所示，网式滤芯是在周围开有很多孔的金属筒形骨架1上，包着一层或两层铜丝网2，过滤精度由网孔大小和层数决定。•网式滤芯结构简单，清洗方便，通油能力大，过滤精度低，常作吸滤器。图4.1网式滤油器l-骨架，2-铜丝网孔ysu-20104.1.1.2线隙式滤芯•线隙式滤芯如图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，油液经线间间隙和筒形骨架槽孔流入滤芯内，再从上部孔道流出。这种滤油器结构简单，通油能力大，过滤效果好，多为回油过滤器。图4.2线隙式滤油器1-滤网；2-骨架；3-外壳ysu-20104.1.1.3纸制滤芯纸制滤芯结构类同于线隙式，只是滤芯为纸制，滤芯过滤精度可达5~30m，可在32MPa下工作。其结构紧凑，通油能力大，在配备壳体后用作压力油的过滤。其缺点是无法清洗，需经常更换滤芯。演示图4.3纸质滤油器1-压差报警器；2-粗眼钢板网；3-滤纸；4-金属丝网ysu-2010•保证滤油器能正常为了工作，不致因杂质逐渐聚积在滤芯上引起压差增大而损坏纸芯，滤油器顶部装有堵塞状态发讯装置1，当滤芯逐渐堵塞时，压差增大，感应活塞推动电气开关并接通电路，发出堵塞报警信号，提醒操作人员更换滤芯。图4.3纸质滤油器1-压差报警器；2-粗眼钢板网；3-滤纸；4-金属丝网ysu-20104.1.1.4烧结式滤芯•图4.4所示为金属烧结式滤芯。滤芯可按需要制成不同的形状，选择不同粒度的粉末烧结成不同厚度的滤芯，可以获得不同的过滤精度。•烧结式滤油器的过滤精度较高，滤芯的强度高，抗冲击性能好，能在较高温度下工作，有良好的抗腐蚀性，且制造简单，它可安装在不同的位置。图4.4烧结式滤油器ysu-20104.1.2滤油器的选用•滤油器按其过滤精度的不同，有粗过滤器、普通过滤器、精密过滤器和特精过滤器四种。•应根据其技术特点、过滤精度、使用压力及通油能力等条件来选择滤油器。在选用时应注意以下几点：•(1)有足够的过滤精度。过滤精度是指通过滤芯的最大尖硬颗粒的大小，以其直径d的公称尺寸表示。其颗粒越小，精度越高。不同的液压系统有不同的过滤精度要求。液压系统的滤油精度要求见表4.1。•表4.1各种液压系统的过滤精度要求系统类别润滑系统传动系统伺服系统工作压力(Mpa)精度d(μm)0~0.25≤100＜1425~5014~32≤25＞32≤10≤21≤5ysu-2010•近年来，有推广使用高精度滤油器的趋势。实践证明，采用高精度滤油器，液压泵、液压马达的寿命可延长4～10倍，可基本消除阀的污染、卡紧和堵塞故障，并可延长液压油和滤油器本身的寿命。•(2)有足够的通油能力。通油过滤能力是指在一定压降和过滤精度下允许通过滤油器的最大流量，不同类型的滤油器可通过的流量值有一定的限制，需要时可查阅有关样本和手册。•(3)滤芯便于清洗或更换。ysu-20104.1.3滤油器的安装位置•(1)泵入口的吸油滤油器•这种滤油器用来保护液压泵，使其不至于吸入较大的机械杂质。•根据泵的要求，可选用粗过滤器，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0.01~0.035MPa。吸油滤油器ysu-2010(2)泵出口油路上的高压滤油器•该滤油器主要用来滤除进入液压系统的污染杂质。•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0.35MPa，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。高压滤油器ysu-2010(3)系统回油路上的低压滤油器•可滤去油液流入油箱以前的污染物，为液压泵提供清洁的油液。因回油路压力很低，可采用耐压较低的精密滤油器，并允许滤油器有较大的压力降。(4)安装在系统以外的旁路过滤系统•大型液压系统可专设由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。•研究表明，这种系统外的过滤回路不受压力和流量波动影响，故过滤效果较好。回油路上的低压滤油器ysu-2010•安装滤油器时应注意：一般滤油器只能单向使用，即进、出口不可互换；其次，便于拆卸滤芯清洗；最后，还应考虑滤油器及周围环境的安全。•因此，滤油器不要安装在液流方向可能变换的油路上，必要时可增设流向调整板，以保证双向过滤。•作为滤油器的新进展，目前双向滤油器已经问世。ysu-20104.2蓄能器•4.2.1蓄能器的功能•蓄能器主要用于储存油液的压力能，下面先介绍其功能。•(1)辅助动力源•工作周期较短的间歇工作系统或一个循环内速度差别很大的系统，在系统不需要大流量时，可以把液压泵输出的多余压力油储存在蓄能器内，到需要时再由蓄能器快速向系统释放，这样就可以减小液压泵的容量以及电动机的功率消耗，从而降低系统温升。ysu-2010•如图所示为一液压机的液压系统，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，系统设计时可按平均流量选用较小流量规格的泵。•图4．5液压机液压系统1-液压泵；2-单向阀；3-卸荷阀；4-蓄能器；5-换向阀；6-液压缸ysu-2010(2)系统保压•在液压泵停止向系统提供油液的情况下，蓄能器所存储的压力油液向系统补充，补偿系统泄漏或充当应急能源，使系统在一段时间内维持需要的压力。•避免系统在油源突然中断时所造成机件的损坏。•(3)吸收系统脉动，缓和背压冲击•蓄能器能吸收系统压力突变时的冲击，如液压泵突然启动或停止，液压阀突然关闭或开启，液压缸突然运动或停止。•也能吸收液压泵工作时的流量脉动所引起的压力脉动，相当于油路中的平滑滤波。系统保压ysu-20104.2.2蓄能器的结构形式•蓄能器通常有重力式、弹簧式和充气式（气体加载式）等几种。目前常用的是利用气体压缩和膨胀来储存、释放液压能的充气式蓄能器。•蓄能器职能符号ysu-2010(1)重力式蓄能器•重力式蓄能器结构原理如图所示，它是利用重物的位置变化来储存、释放能量的。重物1通过柱塞2作用在油液3上。•主要用于冶金等大型液压系统的恒压供油，其特点是结构简单，压力稳定；缺点是反应慢，结构庞大。ysu-2010•如图所示，弹簧式蓄能器是利用液体3通过柱塞2压缩和释放弹簧1来储存和释放能量的。•这种蓄能器的特点是结构简单，反应较灵敏，但容量小。•不适用于高压或高频率的工作场合，只宜供小容量及低压（p≤10105~12105Pa）回路缓冲之用。（2）弹簧式蓄能器ysu-2010（3）活塞式蓄能器•如图所示。这种蓄能器中的气室5与油室4用一浮动的活塞1隔开，因此气体不易混入油液中，油液不易氧化。•这种蓄能器结构简单，工作可靠，寿命长；主要用于大体积和大流量。•但由于活塞惯性和摩擦阻力的影响，反应不灵敏，容量较小，缸筒加工和活塞密封性能要求较高，宜用来储存能量或供中、高压系统吸收脉动之用。图4.7活塞式蓄能器1-活塞；2-壳体；3-充气阀；4-油室；5-气室；6-油口ysu-2010（4）气囊式蓄能器这种蓄能器中气体和油液由皮囊3隔开。皮囊用耐油橡胶作原料与充气阀一起压制而成，囊内贮放惰性气体。提升阀是用弹簧复位的菌形阀，它能使油液通过油口进入蓄能器而又防止皮囊经油口被挤出。充气阀只在蓄能器工作前为皮囊充气，蓄能器工作时始终关闭。这种结构使气、液密封可靠，并且因皮囊惯性小而克服了活塞式蓄能器响应慢的弱点，因此，它的应用范围非常广泛，其缺点是工艺性较差。1-充气阀；2-壳体；3-皮囊；4-提升阀ysu-2010•薄膜式蓄能器如图所示，隔膜上部充压缩空气，下部接液压油路。•利用薄膜的弹性来储存、释放压力能，主要用于体积和流量较小的情况，如用作减震器、缓冲器等。•由于其重量容积比最小，而广泛用于航空上。(5)隔膜式蓄能器ysu-20104.2.3蓄能器的容量计算•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。•4.2.3.1作辅助动力源时的容量计算•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•式中p0——皮囊的充气压力(Pa)，•V0——皮囊充气的体积，由于此时皮囊充满壳体内腔，故V0亦即蓄能器容量(m3)；)1.4(221100nnnVpVpVpysu-2010•pl——系统最高工作压力，即泵对蓄能器充油结束时的压力(Pa)；•Vl——皮囊被压缩后相应于pl时的气体体积(m3)•p2——系统最低工作压力，即蓄能器向系统供油结束时的压力(Pa)，•V2——气体膨胀后相应于p2时的气体体积(m3)。•体积差ΔV=V2－V1为供给系统油液的有效体积，将它代入上式，便可求得蓄能器容量V0，即VVppppVVppVppVnnnn0/110/1021/1022/1020)(ysu-2010•充气压力p0在理论上可与p2相等，但是为保证在p2时蓄能器仍有能力补偿系统泄漏，则应使p0p2，一般取p0=(0.8～0.85)p2，如已知V0，也可反过来求出储能器的供油体积ΔV，即由上式得nnppppVV/112/10201nnnpppVV/11/12/10011ysu-2010•在以上各式中，n是与气体变化过程有关的指数。•当蓄能器用于保压和补充泄漏时，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;•而当蓄能器作辅助或应急动力源时，释放液体的时间短，气体快速膨胀，热交换不充分，这时可视为绝热过程，取n=1.4。•在实际工作中，气体状态的变化在绝热过程和等温过程之间，因此，n=1~1.4ysu-20104.2.3.2作吸收冲击用时的容量计算•当蓄能器用于吸收冲击时，其容量的计算与管路布置、液体流态，阻尼及泄漏大小等因素有关，准确计算比较困难。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2110)0164.0(004.0pptLqpV•式中pl——允许的最大冲击力；(MPa)；•p2——阀口关闭前管内压力(MPa)，•V0——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)。ysu-2010•蓄能器安装时应注意下列事项：（1）皮囊式蓄能器原则上应垂直安装（油口向下），只有在空间位置受限制时才考虑倾斜或水平安装。因为倾斜或水平安装时皮囊会受浮力而与壳体单边接触，妨碍其正常伸缩且加快其损坏。（2）吸收冲击压力和脉动压力的蓄能器应尽可能装在振源附近。（3）装在管路上的蓄能器，承受着一个相当于其入口面积和油液压力乘积的力，必须用支持板或支持架使之固定。（4）蓄能器与管路系统之间应安装截止阀，供充气、检修时使用。蓄能器与液压泵之间应安装单向阀，防止液压泵停车时