第五章液压系统辅助元件

液压系统辅助元件有蓄能器，过滤器，油箱，热交换器，压力表及压力表辅件等。除油箱通常需要自行设计外，其余皆为标准件。液压系统辅助元件和其它所介绍过的元件一样，都是系统中不可缺少的组成部分。它们对系统的性能，效率，温升，噪声和寿命等的影响很大，应给予充分重视。第五章液压系统辅助元件6.1.1蓄能器的功能在液压传动系统中，蓄能器用来储存和释放液体的压力能。它的基本作用是，当系统的压力高于蓄能器内液体的压力时，系统中的液体充进蓄能器中，直到蓄能器内外压力相等；反之，当蓄能器内液体的压力高于系统的压力时，蓄能器内的液体流到系统中去，直到蓄能器内外压力平衡。因此，蓄能器可以在短时间内向系统提供压力液体，也可以吸收系统的压力脉动和减小压力冲击等。6.1蓄能器6.1.2蓄能器的类型1.重力式蓄能器2.弹簧式蓄能器3.充气式蓄能器（1）气瓶式（2）活塞式（3）气囊式4.薄膜式蓄能器5.蓄能器的职能符号蓄能器一般符号气体隔离式重力式弹簧式(a)(b)(c)(d)(e)图6.1各种形式的蓄能器（1）重力式蓄能器（2）活塞式蓄能器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。皮囊式蓄能器123壳体皮囊充气阀提升阀（3）皮囊式蓄能器气囊式蓄能器l—充气阀2—气囊；3—壳体；4—菌形阀；5—放气螺塞；6—油口6.1.4蓄能器的应用1.辅助动力源蓄能器和液压泵同时供给系统运动流量，油缸可实现快速运动。在油缸慢进和停止时，液压泵给蓄能器充油；当油缸快速进退时，蓄能器和液压泵同时供油。2.应急动力源由于液压泵或电源的故障，液压泵突然停止供油时,将会引起事故，因而需要蓄能器作为应急动力源，短时间供油。在正常工作时，给蓄能器充液达到饱和；液压泵突然停止供油时,蓄能器将储存的压力油放出，使系统继续在一段时间获得压力油。3.保压装置在液压泵卸荷的情况下，用蓄能器使系统保持压力。油缸在工进和停止时，蓄能器充油。当系统压力达到所需值时，通过压力继电器控制二位二通阀使液压泵卸荷，系统压力由蓄能器保持。4.吸收压力脉动和液压冲击在液压系统中安装蓄能器，可吸收与减小压力脉动峰值，这是防止振动与噪声的措施。液压与气压系统的大多数故障是由于介质中混有杂质而造成的，因此，保持工作介质清洁是系统正常工作的必要条件。油液中的污染物会使液压动力元件、液压执行元件和液压控制元件等内部相对运动部分的表面划伤，加速磨损或卡死运动件，堵塞阀口，腐蚀元件，使系统工作可靠性降低，寿命降低。因而，可在适当的部位上安装过滤器，截留油液中不可溶的污染物，使油液保持清洁，保证液压系统正常工作。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＜100μ）、普通过滤器(d＜10μ）、精过滤器（d＜5μ)特精过滤器（d＜1μ）。6.2过滤器网式滤油器线隙式滤油器按材料和结构形式：纸质滤芯式滤油器烧结式滤油器磁性滤油器6.2.1过滤器的类型和结构吸滤器按安放位置：压滤器回油过滤器考虑到泵的自吸性能，吸油滤油器多为粗滤器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。1.网式过滤器线隙式滤油器，用钢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。2.线隙式过滤器回流线隙式过滤器吸油线隙式过滤器3.金属烧结式过滤器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。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。4.纸质过滤器5.磁性过滤器工作原理：利用磁铁吸附油液中的铁质微粒。6.复式过滤器特征：用磁环与其它几种过滤器组合而成。性能特点：性能较以上过滤器更为完善，既可以过滤铁质微粒，又可以过滤普通杂质。7.过滤器发信装置过滤器长期工作，油液中的杂质积聚在滤芯表面，使得通流面积逐渐减小，通流阻力逐渐上升。为了保证过滤器能够正常工作，需要过滤器带有阻塞发信装置。1-接线柱2-活塞3-阀体4-永久磁铁5-弹簧6-感簧管8.过滤器的图形符号粗过滤器精过滤器带发信装置一般对过滤器的基本要求是：⑴能满足液压系统对过滤精度要求，即一定尺寸的杂质进入系统。⑵滤芯应有足够强度，不会因压力而损坏。⑶通流能力大，压力损失小。⑷易于清洗或更换滤芯。⑸在一定温度下，要有耐久性系统类别润滑传动系统伺服工作压力(MPa)0~2.51414~323221精度d(m)10025~50251056.2.2过滤器的选用6.2.3过滤器的安装（1）泵入口的吸油粗滤器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0.01~0.035MPa。（2）泵出口油路上的高压滤油器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10~15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0.35MPa，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。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。（3）系统回油路上的低压滤油器因回油路压力很低，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）安装在系统以外的旁路过滤系统一般滤油器只能单向使用，即进、出口不可互换。安装滤油器时应注意安装位置①储存油液②散掉系统累计的热量③促进油液中空气的分离④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。6.3.1油箱6.3油箱、热交换器、压力表及压力表辅件1—回油管;2—泄油管;3—泵吸油管;4—空气滤清器;5—安装板;6—隔板;7—放油孔;8—粗滤油器;9—清洗窗侧板;10—液位计窗口;11—注油口;12—油箱上盖油箱设计注意事项:(1)基本结构为了在相同的容量下得到最大的散热面积，油箱外形以立方体或长六面体为宜。油箱的顶盖上一般要安放泵和电动机(也有的置于油箱旁边或油箱下面)以及阀的集成装置等，据此可基本确定箱盖的尺寸；另外，最高油面只允许达到箱高的80％。油箱一般用厚度为2.5～4mm的钢板焊成，顶盖要适当加厚并用螺钉通过焊在箱体上的角钢加以固定。油箱底脚高度应在150mm以上，以便散热、搬移和放油。油箱要有吊耳，以便吊装和运输。(2)吸、回和泄油管的设置泵的吸油管与系统回油管管口之间的距离应尽可能远些，并且都应插在最低油面之下。安装过滤器的位置要在油面以下较深的部位，距油箱底面不得小于50mm。吸油管离箱壁要有3倍管径的距离，以便四面进油；回油管口应加工成45o斜口形状，并面向箱壁，以利散热和沉淀杂质。回油管口在最低油面以下以防止回油时带入空气。但离箱底要大于管径的2～3倍，以免飞溅起泡。阀的泄油管口应在液面之上，以免产生背压；液压马达和液压泵的泄油管则应引入液面之下，以免吸入空气。(3)隔板的设置在油箱中设置隔板的目的是将吸、回油隔开，迫使油液循环流动，分离回油带进来的气泡与杂质,利于散热和沉淀。其高度约为最低油面的2/3或接近最大液面高。（4）设置空气滤清器与液位计。空气滤清器的作用是使油箱与大气相通，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。(6)防污密封油箱盖板和窗口连接处均需加密封垫,各进、出油管通过的孔都需要装有密封垫。（7）油箱正常工作温度应在15-66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。(8)较大的油箱应设置手孔或人孔，便于维护。（5）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。6.3.2热交换器在液压系统中，热交换器包括冷却器和加热器。液压系统的工作温度一般希望保持在30～50℃的范围之内，最高不超过65℃，最低不低于15℃。液压系统如依靠自然冷却仍不能使油温控制在上述范围内时，需使用冷却器对油液进行降温。液压系统工作前，如果油液温度低于10℃，油液粘度较大，使液压泵吸油困难。为保证系统正常工作，必须设置加热器以提高油液温度。冷却器和加热器的作用在于控制液压系统油液的正常工作温度，保证液压系统的正常工作。1.冷却器根据冷却介质的不同，冷却器分为水冷、风冷和气冷三类。(1)水冷式冷却器水冷式冷却器分为蛇形管式、多管式和板式等型式。a.蛇形管冷却器如图6-19所示，在油箱中安放水冷蛇形管式冷却器进行冷却是最简单的方法。它制造容易、装设方便，但冷却效率低，耗水量大，故不常使用。图6-19蛇形管冷却器1.油箱；2.蛇形管；3.冷却水32b.多管式冷却器常见的多管式冷却器的结构如图6-20所示，工作时，冷却水从管内通过，高温油从壳体内管间流过形成热交换。隔板将铜管束分成两部分，使冷却水每次只能从一部分管子通过，待流到一端后，再进入另一部分管子流出，这样可以增大冷却水的流速，提高水的传热效率。(2)风冷式冷却器风冷式冷却器适用于缺水或不使用水的液压装置。冷却方式可采用风扇强制吹风冷却，也可采用自然风冷却。风冷式冷却器有管式、板式、翅管式和翅片式等型式。图6-22所示为翅片式风冷却器，每两层通油板之间设置波浪形的翅片板，因此可以大大提高传热系数。它的结构紧凑，体积小，但易堵塞，难清洗。图6-22翅片式风冷却器1.通油板；2.翅片34（3）气冷式油冷却器气冷式构造如下图所示，由风扇和许多带散热片的管子所构成。油在冷却管中流动，风扇使空气穿过管子和散热片表面，使液压油冷却。其冷却效率较水冷低，但如果冷却水取得不易或水冷式油却器不易安装的场所，必须采用气冷式，尤以行走机械的液压系统使用较多。油冷却器安装的场所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。如液压装置很大且运转的压力很高，此时使用独立的冷却系统，如图所示。为防止冷却器累积过多的水垢影响热交换效率，可在冷却器装一滤油器。冷却水要采用清洁的软水。2.加热器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。加热器的安装油箱电加热器管件包括管道、管接头和法兰等。6.4.1管道种类：钢管、紫铜管、橡胶管、尼龙管管道的内径d和壁厚可采用下列两式计算，并需圆整为标准数值，即:04vqd][2pd][0v—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6.4管件6.4管件管件包括管道和管接头。管件的选用原则是要保证油管中油液做层流流动，管路应尽量短，以减小损失；要根据工作压力、安装位置确定管材与连接结构；与泵、阀等连接的管件应由其接口尺寸决定管径。406.4.1管道1.管道的种类及用途液压传动系统常用的管道分金属管、橡胶软管两大类。金属管包括无缝钢管、紫铜管等；橡胶软管由钢丝编织缠绕橡胶制成管。表6-5硬管装配时允许的弯曲半径3.安装要求(1)管道应尽量短，最好横平竖直，转弯少。为避免管道皱褶，减少压力损失,管道装配时的弯曲半径要足够大(见表6-5)管道悬伸较长时要适当设置管夹(也是标准件)。(2)管道尽量避免交叉，平行管间距要大100mm，以防接触振动并便于安装管接头。(3)软管直线安装时要有30％左右的余量，以适应油温变化、受拉和振动的需要。弯曲半径要大于9倍的软管外径，弯曲处到管接头的距离至少等于6倍外径。426.4.2管接头1.硬管接头：硬管接头有扩口式管接头、卡套式管接头和焊接式管接头三种。(1)扩口式管接头