1、液压与气压传动第第6 6章章 液压辅助元件液压辅助元件Auxiliary Components for Hydraulic SystemsAuxiliary Components for Hydraulic Systems湖南工程学院液压与气压传动6 液压辅助元件 液压辅件是系统液压辅件是系统的一个重要组成部分，的一个重要组成部分，它包括它包括蓄能器蓄能器、滤油滤油器器、油箱油箱、热交换器热交换器、管件管件、密封装置密封装置、压压力表装置力表装置等。液压辅等。液压辅件的合理设计和选用件的合理设计和选用在很大程度上影响液在很大程度上影响液压系统的效率、噪声、压系统的效率、噪声、温升、工作可靠性等
2、温升、工作可靠性等技术性能。技术性能。湖南工程学院液压与气压传动 1）短时间内大量供油）短时间内大量供油 （协助泵供油、作应急动力源）；（协助泵供油、作应急动力源）；2）吸收液压冲击和压力脉动；）吸收液压冲击和压力脉动；3）维持系统压力（保压补漏）。）维持系统压力（保压补漏）。蓄能器的结构形式主要有重力式、充气式和弹簧式蓄能器的结构形式主要有重力式、充气式和弹簧式三种类型。三种类型。(a)(b)(c)(d)(e)湖南工程学院液压与气压传动 1 1 重力式蓄能器重力式蓄能器 结构简单，反应尚还灵敏，但容量小，结构简单，反应尚还灵敏，但容量小，易内泄并有压力损失，不适于高压和高频易内泄并有压力损失
3、，不适于高压和高频动作的场合。一般可用于小容量、低压系动作的场合。一般可用于小容量、低压系统，用作蓄能和缓冲统，用作蓄能和缓冲。重力式蓄能器利用重物的位置变化重力式蓄能器利用重物的位置变化来储存和释放能量。这种蓄能器目前已来储存和释放能量。这种蓄能器目前已很少采用，只有在个别的低压系统中还很少采用，只有在个别的低压系统中还能见到。能见到。2 弹簧式蓄能器弹簧式蓄能器 湖南工程学院液压与气压传动 充气式蓄能器利用压缩气体储存能量。充气式蓄能器利用压缩气体储存能量。主要有主要有气瓶式气瓶式、活塞式活塞式和和气囊式气囊式。（1）气瓶式蓄能器）气瓶式蓄能器 是一种直是一种直接式接触式蓄能器接式接触式蓄
4、能器,是一个下半是一个下半部盛油液，上半部充压缩气体的气瓶。这种部盛油液，上半部充压缩气体的气瓶。这种蓄能器容量大，体积小，惯性小，反应灵敏。蓄能器容量大，体积小，惯性小，反应灵敏。但是气体容易混入油液中，使油液的可压缩但是气体容易混入油液中，使油液的可压缩性增加，并且耗气量大，必须经常补气。性增加，并且耗气量大，必须经常补气。3 充气式蓄能器充气式蓄能器 湖南工程学院液压与气压传动 活塞式蓄能器中的气体和油液活塞式蓄能器中的气体和油液由活塞隔开。活塞由活塞隔开。活塞1的上部为压缩的上部为压缩空气，活塞空气，活塞1随下部压力油的储存随下部压力油的储存和释放而在缸筒和释放而在缸筒2内来回滑动。这
5、内来回滑动。这种蓄能器活塞有一定的惯性，和种蓄能器活塞有一定的惯性，和O形密封圈存在较大的摩擦力，所以形密封圈存在较大的摩擦力，所以反应不够灵敏。反应不够灵敏。图6.4 活塞式蓄能器（2）活塞式蓄能器）活塞式蓄能器 湖南工程学院液压与气压传动 皮囊式蓄能器皮囊式蓄能器中气体和油液用中气体和油液用皮囊隔开。皮囊皮囊隔开。皮囊用耐油橡胶制成，用耐油橡胶制成，内充入惰性气体，内充入惰性气体，壳体下端的提升壳体下端的提升阀能防止皮囊膨阀能防止皮囊膨胀挤出油口。胀挤出油口。（3）皮囊式蓄能器）皮囊式蓄能器l充气阀 2气囊；3壳体；4菌形阀；5放气螺塞；6油口 图6.4 气囊式蓄能器 湖南工程学院液压与气
6、压传动湖南工程学院液压与气压传动 在液压系统工作循环中不同在液压系统工作循环中不同阶段需要的流量变化很大时，常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的泵采用蓄能器和一个流量较小的泵组成油源。当系统需要很小流量组成油源。当系统需要很小流量时，蓄能器将液压泵多余的流量时，蓄能器将液压泵多余的流量储存起来；当系统短时期需要较储存起来；当系统短时期需要较大流量时，蓄能器将储存的液压大流量时，蓄能器将储存的液压油释放出来与泵一起向系统供油。油释放出来与泵一起向系统供油。6.1.3 蓄能器的应用蓄能器的应用 湖南工程学院液压与气压传动 在某些特殊的场合：如驱动泵的原在某些特殊的场合：如驱动泵
7、的原动机发生故障，蓄能器可作应急能源紧动机发生故障，蓄能器可作应急能源紧急使用；如现场要求防火防爆，也可用急使用；如现场要求防火防爆，也可用蓄能器作为独立油源。蓄能器作为独立油源。有的液压系统需要较长时有的液压系统需要较长时间保压而液压泵卸荷，此时可间保压而液压泵卸荷，此时可利用蓄能器释放所储存的液压利用蓄能器释放所储存的液压油，补偿系统的泄漏，保持系油，补偿系统的泄漏，保持系统的压力。统的压力。湖南工程学院液压与气压传动 由于液压阀的突然关闭或换向，系统可能产生压力由于液压阀的突然关闭或换向，系统可能产生压力冲击，此时可在压力冲击处安装蓄能器起吸收作用，使冲击，此时可在压力冲击处安装蓄能器起
8、吸收作用，使压力冲击峰值降低。如在泵的出口处安装蓄能器，还可压力冲击峰值降低。如在泵的出口处安装蓄能器，还可以吸收泵的压力脉动，提高系统工作的平稳性。以吸收泵的压力脉动，提高系统工作的平稳性。湖南工程学院液压与气压传动1.气囊式蓄能器一般应垂直安装，使其进油口向下，以提高气囊式蓄能器一般应垂直安装，使其进油口向下，以提高使用寿命。使用寿命。2.吸收冲击压力和脉动压力的蓄能器，应尽可能安装在冲击吸收冲击压力和脉动压力的蓄能器，应尽可能安装在冲击源和振动源附近。源和振动源附近。3.装在管路上的蓄能器，承受着一个相当干入口面积与油液装在管路上的蓄能器，承受着一个相当干入口面积与油液压力乘积的液压作用
9、力，必须用支持板或支持架使之固定。压力乘积的液压作用力，必须用支持板或支持架使之固定。4.蓄能器管路系统之间应安装截止阀，供充气和检修时使用。蓄能器管路系统之间应安装截止阀，供充气和检修时使用。5.蓄能器与液压泵之间应安装单向阀，防止液压泵卸荷时蓄蓄能器与液压泵之间应安装单向阀，防止液压泵卸荷时蓄能器内储存的压力油倒流。能器内储存的压力油倒流。湖南工程学院液压与气压传动 按滤芯的材料和结构形式，滤油器可分为按滤芯的材料和结构形式，滤油器可分为网式网式、线隙式线隙式、纸质滤芯式纸质滤芯式、烧结式滤油器烧结式滤油器及及磁性滤油器磁性滤油器等。等。按滤油器安放的位置不同，还可以分为按滤油器安放的位置
10、不同，还可以分为吸滤器吸滤器、压滤器压滤器和和回油过滤器回油过滤器。湖南工程学院液压与气压传动图6.11 网式滤油器 滤芯以铜网为过滤材料，在周围开有很多孔的塑料或金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。一般用于液压泵的吸油口。铜网层数和网孔的大小。一般用于液压泵的吸油口。湖南工程学院液压与气压传动 用钢线或铝线密绕在用钢线或铝线密绕在筒形骨架的外部来组成滤筒形骨架的外部来组成滤芯，依靠铜丝间的微小间芯，依靠铜丝间的微小间隙滤除混入液体中的杂质。隙滤除混入液体
11、中的杂质。其结构简单、通流能力大、其结构简单、通流能力大、过滤精度比网式滤油器高，过滤精度比网式滤油器高，但不易清洗。多为回油滤但不易清洗。多为回油滤油器。油器。湖南工程学院液压与气压传动 图6.13 烧结式滤油器 滤芯用金属粉末烧结而成，利用颗粒间的微孔来挡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。住油液中的杂质通过，其滤芯能承受高压。湖南工程学院液压与气压传动 滤芯为微孔滤纸制成滤芯为微孔滤纸制成的纸芯，将纸芯围绕在带孔的纸芯，将纸芯围绕在带孔的镀锡铁做成的骨架上，以的镀锡铁做成的骨架上，以增大强度。为增加过滤面积，增大强度。为增加过滤面积，纸芯一般
12、做成折叠形。其过纸芯一般做成折叠形。其过滤精度较高，一般用于油液滤精度较高，一般用于油液的精过滤，但堵塞后无法清的精过滤，但堵塞后无法清洗。洗。2341图6.14 纸质滤油器 工作原理：利用磁铁吸附油液工作原理：利用磁铁吸附油液中的铁质微粒。中的铁质微粒。湖南工程学院液压与气压传动 特征：用磁环与其它几种滤油特征：用磁环与其它几种滤油器组合而成。器组合而成。性能特点：性能较以上滤油器性能特点：性能较以上滤油器更为完善，既可以过滤铁质微粒，更为完善，既可以过滤铁质微粒，又可以过滤普通杂质。又可以过滤普通杂质。湖南工程学院液压与气压传动 选用滤油器时应考虑一下以下问题：选用滤油器时应考虑一下以下问
13、题：（1 1）有足够的过滤能力）有足够的过滤能力 （2 2）能承受一定的工作压力）能承受一定的工作压力 （3 3）有足够的过滤精度）有足够的过滤精度 过滤精度过滤精度表示滤油器对各种不同尺寸污染颗粒的滤表示滤油器对各种不同尺寸污染颗粒的滤除能力。滤芯所能滤除最小颗粒度的大小。除能力。滤芯所能滤除最小颗粒度的大小。（4 4）滤油器滤芯应易于清洗和更换）滤油器滤芯应易于清洗和更换 （5 5）在一定的温度下，滤油器应有足够的耐久性）在一定的温度下，滤油器应有足够的耐久性湖南工程学院液压与气压传动 粗滤油器用来保护泵，使其不致吸入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较大
14、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，压力损失不得力应为泵流量的两倍以上，压力损失不得超过超过0.010.035MPa。湖南工程学院液压与气压传动 主要用来滤除进入液压系统的污染杂质，一般采用过主要用来滤除进入液压系统的污染杂质，一般采用过滤精度滤精度1015 m的滤油器。它应能承受油路上的工作压力和的滤油器。它应能承受油路上的工作压力和冲冲击压力，其压力降应小于击压力，其压力降应小于0.35MPa，并，并应有安全阀或堵塞状态发讯装置，以防应有安全阀或堵塞状态发讯装置，以防泵过载和滤芯损坏。泵过载和滤芯损
15、坏。因回油路压力低，因回油路压力低，可采用滤芯强度不高可采用滤芯强度不高的精滤油器，并允许的精滤油器，并允许滤油器有较大的压力滤油器有较大的压力降。降。湖南工程学院液压与气压传动 大型液压系统可专设大型液压系统可专设一液压泵和滤油器构成的一液压泵和滤油器构成的滤油子系统，滤除油液中滤油子系统，滤除油液中的杂质，以保护主系统。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。一般滤油器只能单向使用，即进、出口不可互换。湖南工程学院液压与气压传动 油箱的基本功能是油箱的基本功能是：油箱可分为油箱可分为开式开式油箱和油箱和闭式闭式油箱两种。油箱两种。开式油箱中的油液的液面与大气相通，
16、而闭式油箱中油开式油箱中的油液的液面与大气相通，而闭式油箱中油液的液面与大气隔绝。开式油箱又分为液的液面与大气隔绝。开式油箱又分为整体式整体式和和分离式分离式。所。所谓整体式是指利用主机的底座等作为油箱。而分离式油箱则谓整体式是指利用主机的底座等作为油箱。而分离式油箱则与三机分离并与泵组成一个独立的供油单元（泵站）。与三机分离并与泵组成一个独立的供油单元（泵站）。湖南工程学院液压与气压传动 图图6.18 6.18 开式油箱开式油箱 1 1回油管回油管;2;2 泄油管泄油管;3;3 泵吸油管泵吸油管;4;4 空气滤清器空气滤清器;5 5 安装板安装板;6;6 隔板隔板;7;7 放油孔放油孔;8;
17、8 粗滤油器粗滤油器;9;9 清洗窗侧板清洗窗侧板;10 10 液位计窗口液位计窗口;11;11 注油口注油口;12;12 油箱上盖油箱上盖湖南工程学院液压与气压传动 在初步设计时，油箱的有效容量可按下述经验公式确定在初步设计时，油箱的有效容量可按下述经验公式确定pmqV（6.5）式中：式中：V 油箱的有效容量油箱的有效容量pq 液压泵的流量液压泵的流量mmmm 经验系数，低压系统：经验系数，低压系统：=24，中压系统：，中压系统：=57，中高压或高压系统：，中高压或高压系统：=612 湖南工程学院液压与气压传动6.3.3 油箱的设计油箱的设计（1 1），管口都应插于最低液管口都应插于最低液面
18、以下，但离油箱底要大于面以下，但离油箱底要大于管径的管径的2-32-3倍，以免吸空和倍，以免吸空和飞溅起泡。吸油管端部所安飞溅起泡。吸油管端部所安装的滤油器，离箱壁要有装的滤油器，离箱壁要有3 3倍管径的距离，以便四面进倍管径的距离，以便四面进油。回油管口应截成油。回油管口应截成4545 斜斜角，以增大回流截面，并使角，以增大回流截面，并使斜面对着箱壁，以利散热和斜面对着箱壁，以利散热和沉淀杂质。沉淀杂质。图6.18 开式油箱 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 油箱上盖湖南工
19、程学院液压与气压传动（2 2），以便将吸、回油隔开，迫使以便将吸、回油隔开，迫使 油液循环流动，利于散热和油液循环流动，利于散热和沉淀沉淀。图6.18 开式油箱 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 空气滤清器的作用是使油空气滤清器的作用是使油相箱与大气相通，保证泵的自相箱与大气相通，保证泵的自吸能力，滤除空气中的灰尘杂吸能力，滤除空气中的灰尘杂物，有时兼作加油口。它一般物，有时兼作加油口。它一般布置在顶盖上靠近油箱边缘处。布置在顶盖上靠近油箱边缘处。（3 3）湖南工程
20、学院液压与气压传动 图6.18 开式油箱 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 将油箱底面做成斜面，在将油箱底面做成斜面，在最低处设放油口，平时用螺塞最低处设放油口，平时用螺塞或放油阀堵住，换油时将其打或放油阀堵住，换油时将其打开放走油污。为了便于换油时开放走油污。为了便于换油时清洗油箱，大容量的油箱一般清洗油箱，大容量的油箱一般均在侧壁设清洗窗口。均在侧壁设清洗窗口。湖南工程学院液压与气压传动 图6.18 开式油箱 1回油管;2 泄油管;3 泵吸油管;4 空气滤清器;
21、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 必要时应安装温度控制必要时应安装温度控制系统，或设置加热器和冷却系统，或设置加热器和冷却器。器。，油箱底脚高度应，油箱底脚高度应在在150mm150mm以上，以便散热、搬移以上，以便散热、搬移和放油，油箱四周要有吊耳，和放油，油箱四周要有吊耳，以便起吊装运。以便起吊装运。湖南工程学院液压与气压传动管件包括管道、管接头和法兰等。管件包括管道、管接头和法兰等。1 管道的种类及用途管道的种类及用途功用：管道功用：管道传递工作液体；传递工作液体；管接头管接头连接油管与油管或元件。连接油管与油
22、管或元件。要求：足够的强度，良好的密封、较小的压力损失、方要求：足够的强度，良好的密封、较小的压力损失、方 便的装拆性。便的装拆性。液压系统中使用的管道分为硬管和软管两类。硬管有无液压系统中使用的管道分为硬管和软管两类。硬管有无缝钢管、有缝钢管和铜管等；软管则有橡胶管和尼龙管等。缝钢管、有缝钢管和铜管等；软管则有橡胶管和尼龙管等。湖南工程学院液压与气压传动硬管软管2 管道尺寸的确定管道尺寸的确定液压系统油管的选择与计算主要是计算管子的内径和壁厚。液压系统油管的选择与计算主要是计算管子的内径和壁厚。湖南工程学院液压与气压传动可采用下列两式计算，并需圆整为可采用下列两式计算，并需圆整为标准数值，即
23、标准数值，即 2vqd（6.13）2pd（6.14）v 允许流速；式中：许用应力，可由材料手册查出。n 安全系数 nb对钢管 材料抗拉强度，可由材料手册查出。b式中：对钢管MPab25湖南工程学院液压与气压传动安装要求 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。伸较长时要适当设置管夹。管道尽量避免交叉，平行管距要大于管道尽量避免交叉，平行管距要大于100mm，以防接，以防接 触振动，并便于安装管接头。触振动，并便于
24、安装管接头。管接头是油管与油管、油管与液压元件的可拆装的连接管接头是油管与油管、油管与液压元件的可拆装的连接件。它应该满足拆装方便，连接牢固，密封可靠，外尺寸小，件。它应该满足拆装方便，连接牢固，密封可靠，外尺寸小，通油能大，压力损失小以及工艺性好等要求。管接头的种类通油能大，压力损失小以及工艺性好等要求。管接头的种类很多，按接管接头的通路数量和流向可分为直通、弯管、三很多，按接管接头的通路数量和流向可分为直通、弯管、三通、和四通等。通、和四通等。湖南工程学院液压与气压传动 按管接头和管道的连接方式分，有按管接头和管道的连接方式分，有和和三种。三种。当旋紧螺帽当旋紧螺帽3时，通过套管时，通过套
25、管2使被连接管使被连接管1端部的扩口端部的扩口 压紧在接头体压紧在接头体4的锥面上。的锥面上。被扩口的被扩口的 管子只管子只能是薄壁且塑性良好能是薄壁且塑性良好的管子如铜管。此种的管子如铜管。此种接头的工作压力不高接头的工作压力不高于于8MPa。图图6.32 6.32 扩口式管接头扩口式管接头 1管子；2一套管；3一螺帽；4一接头体湖南工程学院液压与气压传动 图图4.104.10（b)b)卡套式管接头卡套式管接头 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拧紧接头螺母2后，卡套后，卡套3发生弹性变形便将管子发生弹性变形便将管子1夹紧。它对轴向尺寸要夹紧。它对轴向尺寸要求不严，装
26、拆方便，但求不严，装拆方便，但对连接用管道的尺寸精对连接用管道的尺寸精度要求较高。度要求较高。湖南工程学院液压与气压传动 钢管和基体通过钢管和基体通过 焊接管接头连接。把焊接管接头连接。把接管接管2焊在被连接的焊在被连接的钢管端部。接头体钢管端部。接头体1用螺纹拧入某元件的用螺纹拧入某元件的基体。用组合密封垫基体。用组合密封垫防止从元件中外漏。防止从元件中外漏。将将O型密封圈放在接型密封圈放在接头体头体1的端面处，将的端面处，将螺帽螺帽3拧在接头体拧在接头体1上上即完成连接。即完成连接。图图6.34 6.34 焊接式管接头焊接式管接头 1一接头体；2一接管；3螺帽；4一密封圃；5一组合密封圈
27、湖南工程学院液压与气压传动 图中的接管端部做成球面、螺帽拧紧在接头体上后，球面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。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，工作压力可达精度要求不高，工作压力可达32MPa或更高。缺点是对焊接质或更高。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。量要求较高。它是目前应用最多的一种管接头。湖南工程学院液压与气压传动 胶管接头有可拆式和扣压胶管接头有可拆式和扣压式两种，各有式两种，各有A、B、C三种三种类型。类型。2 插入快换式接头插入快换式接头3 胶管接头胶管接头湖南工程学院液压与气压传动 无须装拆工具，适用于需经常装拆处。无须装拆工具，适用于需经常装拆处。4 快换接头快换接头湖南工程学院液压与气压传动Take a Break
