1、第第7 7章章 液压传动系统辅助元件液压传动系统辅助元件7.1 蓄能器蓄能器7.2 滤油器滤油器7.3 油箱油箱7.4 管件管件7.1 蓄能器蓄能器1.蓄能器的功能 （1）作辅助动力源。工作时间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液储存在液压蓄能器内，到需要时再由液压蓄能器快速释放给系统。这样就可以按液压系统循环周期内平均流量选用液压泵，以减小功率消耗，降低系统温升。图7.1所示为一液压机的液压传动系统。当液压缸慢进和保压时，液压泵的部分流量进入液压蓄能器4被储存起来，达到设定压力后，卸荷阀3打开，液压泵卸荷。当液压缸在快速进退时
2、，液压蓄能器与液压泵一起向液压缸供油。因此，在系统设计时可按平均流量选用较小流量规格的液压泵。图7.1 液压蓄能器作辅助动 力源的液压传动系统1液压泵；2单向阀；3卸荷阀；4液压蓄能器；5换向阀；6液压缸蓄能器的功能蓄能器的功能(2/2)（2）维持系统压力。在液压泵停止向系统提供油液的情况下，液压蓄能器将所存储的压力油液供给系统，补偿系统泄漏或充当应急能源，使系统在一段时间内维持系统压力。（3）吸收系统脉动，缓和液压冲击。液压蓄能器能吸收系统在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时所出现的液压冲击，也能吸收液压泵工作时的压力脉动，大大减小其幅值。2.液压蓄能器的结构
3、和性能 液压蓄能器有各种结构形状，如图7.2所示。重力式液压蓄能器由于体积庞大、结构笨重、反应迟钝，在液压传动系统中很少应用。在液压传动系统中主要应用有弹簧式和充气式两种。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液压蓄能器。它主要有活塞式和皮囊式两种。图7.2 液压蓄能器1重力式；2弹簧式；3活塞式；4皮囊式；5薄膜式蓄能器的类型蓄能器的类型(2/6)(1)活塞式液压蓄能器 活塞式液压蓄能器中的气体和油液由活塞隔开，其结构如图7.3所示。活塞1的上部为压缩空气，气体由气阀3充入，其下部经油孔a通向液压系统。活塞1随下部压力油的储存和释放而在缸筒2内来回滑动。为防止活塞上下两腔互
4、通而使气液混合，在活塞上装有O型密封圈。这种液压蓄能器结构简单、寿命长，它主要用于大容量蓄能器。但因活塞有一定的惯性和因O型密封圈的存在有较大的摩擦力，所以反应不够灵敏，因此适用于储存能量。另外，密封件磨损后，会使气液混合，影响系统的工作稳定性。图7.3 活塞式液压蓄能器1活塞；2缸筒；3气阀 蓄能器的类型蓄能器的类型(2/6)(2)皮囊式液压蓄能器 皮囊式液压蓄能器中气体和油液由皮囊隔开，其结构如图7.4所示。皮囊用耐油橡胶制成，固定在耐高压壳体内的上部。皮囊内充入惰性气体（一般为氮气）。壳体下端的提升阀A是一个用弹簧加载的菌形阀。压力油从此通入，并能在油液全部排出时，防止皮囊膨胀挤出油口。
5、这种结构使气液密封可靠，并且因皮囊惯性小，反应灵敏，克服了活塞式液压蓄能器的缺点，因此，它的应用广泛，但工艺性较差。图7.4 皮囊式液压蓄能器1壳体；2皮囊；3气阀蓄能器的类型蓄能器的类型(3/6)(3)薄膜式液压蓄能器 薄膜式液压蓄能器利用薄膜的弹性来储存、释放压力能。主要用于小容量的场合。如用作减震器、缓冲器和用于控制油的循环等。(4)弹簧式液压蓄能器 弹簧式液压蓄能器利用弹簧的压缩和伸长来储存、释放压力能。它的结构简单，反应灵敏，但容量小。可用于小容量、低压（p 1 1.2MPa）的回路缓冲；不适用于高压或高频的工作场合。蓄能器的类型蓄能器的类型(3/6)3.蓄能器的安装蓄能器的安装蓄能
6、器安装时应注意以下几点。(1)皮囊式蓄能器应垂直安装，使油口向下，充气阀朝上。(2)用于吸收冲击压力和脉动压力的蓄能器应尽可能安装在靠近振源处。(3)装在管路上的蓄能器必须用支撑板或支持架固定。(4)蓄能器与管路系统之间应安装截止阀，便于充气、检修；蓄能器与液压泵之间应安装单向阀，防止液压泵停转或卸荷时蓄能器储存的压力油倒流。7.2 滤油器滤油器1.滤油器的主要类型及其性能 (1)网式滤油器 图7.6所示为网式滤油器，在周围开有很多窗孔的塑料或金属筒形骨架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，有80、100、180 m三个等级。网式滤油器结构简单、清洗方便、通油能力大，但
7、过滤精度低，常用于吸油管路作吸滤器，对油液进行粗滤。图7.6 网式滤油器1筒形骨架；2铜丝网滤油器的主要类型及其性能滤油器的主要类型及其性能(2/6)(2)线隙式滤油器 图7.7所示为线隙式滤油器。它用铜线或铝线密绕在筒形芯架1的外部来组成滤芯，并装在壳体3内（用于吸油管路上的滤油器无壳体）。油液经线间间隙和芯架槽孔流入滤油器内，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，可用作吸滤器或回流过滤器，但不易清洗。图7.7 线隙式滤油器 1芯架；2滤芯；3壳体 (3)纸芯式滤油器 纸芯式滤油器又称纸质滤油器，其结构类同于线隙式，只是滤芯为纸质。图7.8所示为纸质滤油器的结构，滤芯
8、由三层组成：外层2为粗眼钢板网，中层3为折叠成星状的滤纸，里层4由金属丝网与滤纸折叠组成。这样就提高了滤芯强度，延长了使用寿命。纸质滤油器的过滤精度高（5 30 m），可在高压（38 MPa）下工作，它结构紧凑、通油能力大，一般配备壳体后用作压滤器。其缺点是无法清洗，需经常更换滤芯。7.8 纸质滤油器1堵塞状态发讯装置；2滤芯外层；3滤芯中层；4滤芯里层；5支承弹簧滤油器的主要类型及其性能滤油器的主要类型及其性能(3/6)纸质滤油器的滤芯能承受的压力差较小（0.35 MPa），为了保证滤油器能正常工作，不致因杂质逐渐聚积在滤芯上引起压差增大而压破纸芯，故滤油器顶部装有堵塞状态发讯装置。发讯装置
9、与滤油器并联，其工作原理如图7.9所示。滤芯进油和出油的压差作用在活塞2上，与弹簧5的推力相平衡。当滤芯逐渐堵塞时，压差加大，推动活塞2和永久磁铁4右移，干簧管6受磁铁4作用吸合，接通电路，报警器7发出堵塞信号发亮或发声，提醒操作人员更换滤芯。电路上若增设延时继电器，还可在发讯一定时间后实现自动停机保护。图7.9 堵塞状态发讯装置1接线柱；2活塞；3阀体；4永磁铁；5弹簧；6感簧管；7报警器滤油器的主要类型及其性能滤油器的主要类型及其性能(4/6)(4)金属烧结式滤油器 图7.10所示为金属烧结式滤油器。滤芯可按需要制成不同的形状，油液经过金属颗粒间的无规则的微小孔道进入滤芯内。选择不同粒度的
10、粉末烧结成不同厚度的滤芯，可以获得不同的过滤精度（10 100 m之间）。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，它可用在不同的位置。缺点是：易堵塞，难清洗，烧结颗粒使用中可能会脱落，再次造成油液的污染。图7.10 金属粉末烧结式滤油器滤油器的主要类型及其性能滤油器的主要类型及其性能(5/6)(5)磁性滤油器 磁性滤油器的工作原理就是利用磁铁吸附油液中的铁质微粒。但一般结构的磁性滤油器对其他污染物不起作用，通常用作回流过滤器。它常被用作复式滤油器的一部分。(6)复式滤油器 复式滤油器即上述几类滤油器的组合。例如在图7.10所示的
11、滤芯中间，再套入一组磁环即成为磁性烧结式滤油器。复合滤油器性能更为完善，一般设有多种结构原理的堵塞状态发讯装置，有的还设有安全阀。当过滤杂质逐渐将滤芯堵塞时，滤芯进出油口的压力差增大，若超过所调定的发讯压力，发讯装置便会发出堵塞信号。如不及时清洗或更换滤芯，当压差达到所调定的安全压力时，类似于直动式溢流阀的安全阀便会打开，以保护滤芯免遭损坏。安装在回油路上的纸质磁性滤油器，适用于对铁质微粒要求去除干净的传动系统。滤油器的主要类型及其性能滤油器的主要类型及其性能(6/6)2.对滤油器的基本要求和选用 选用滤油器时，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，
12、以其直径d的公称尺寸（单位）表示。其颗粒越小，精度越高。精度分粗（d100m）、普通（d10100m）、精（d510m）和特精（d15m）四个等级。应该指出，近年来有一种推广使用高精度滤油器的观点。研究表明，液压元件相对运动表面的间隙大多在15 m范围内。因而工作中首先是这个尺寸范围内的污染颗粒进入运动间隙，引起磨损，扩大间隙，进而更大颗粒进入，造成表面磨损的一系列反应。因此，若能有效地控制15 m的污染颗粒，则这种系列反应就不会发生。试验和严格的检测证实了这种观点。实践证明，采用高精度滤油器，液压泵和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
13、身的使用寿命。对过滤器的基本要求和选用对过滤器的基本要求和选用(2/2)（2）有足够的过滤能力。过滤能力即一定压降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）滤芯便于清洗更换。3.过滤器的安装位置 (1)安装在泵的吸油路上 这种安装主要用来保护泵不致吸入较大的机械杂质。根据泵的要求，可用粗的或普通精度的滤油器。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2倍以上，压力损失不得超过0.01 0.035 MPa。必要时，泵的吸入口应置于油箱液面以下。(2)安装在泵的出口油路上 这种安装主要用来滤除可能侵入阀类元
14、件的污染物。一般采用10 15 m过滤精度的滤油器。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0.35 MPa，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。过滤器的安装位置过滤器的安装位置(2/3)(3)安装在系统的回油管路上 这种安装可滤去油液流回油箱以前的污染物，为液压泵提供清洁的油液。因回油路压力极低，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。滤油器也可简单地并联一单向阀作为安全阀，以防堵塞或低温启动时高粘度油液流过滤油器所引起的系统回油压力的升高。过滤器的安装位置过滤器的安装位置(2/3)(4)安装在系统的分支油路上 当泵流量较大时，若仍采用上述各种
15、油路过滤，滤油器可能过大。为此可在只有泵流量20%30%左右的支路上安装一小规格滤油器，对油液起滤清作用。这种安装方法不会在主油路中造成压力损失，过滤器也不必承受系统工作压力。其主要缺点是不能完全保证液压元件的安全，仅间接保护系统。过滤器的安装位置过滤器的安装位置(3/3)(5)安装在系统外的过滤回油路上 大型液压传动系统可专设一液压泵和滤油器，滤除油液中的杂质，以保护主系统。研究表明，在压力和流量波动下，滤油器的功能会大幅度降低。显然，前三种安装都有此影响，而系统外的过滤回路却没有，故过滤效果较好。安装滤油器时应注意，一般滤油器都只能单向使用，即进出油口不可反用，以利于滤芯清洗和安全。因此，
16、滤油器不要安装在液流方向可能变换的油路上。必要时可增设单向阀和滤油器，以保证双向过滤，作为滤油器的新进展，目前双向滤油器也已问世。7.3 油油 箱箱1.油箱的功用和分类 油箱的主要功用是：储放系统工作用油；散发系统工作中产生的热量；分离油液中混入的空气；沉淀污物。按油箱液面是否与大气相通，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传动系统；闭式油箱则用于水下和高空无稳定气压或对工作稳定性与噪声有严格要求处（空气混入油液是工作不稳定和产生噪声的主要原因）。这里仅介绍开式油箱。2.油箱的设计要点 初步设计时，油箱的有效容量可按下述经验公式确定，即 （7.5）式中 V 油箱的有效容量（L）
17、；m 系数，m值的选取：低压系统为m=2 4，中 压系统为m=5 7，中高压或高压大功率系统为m=6 12；qp液压泵的流量（L/min）。对功率较大且连续工作的液压传动系统，必要时还应进行热平衡计算，以最后确定油箱容量。pVmq油箱的设计要点油箱的设计要点(2/6)下面结合图7.12所示的油箱结构示意图，分述设计要点如下。图7.12 油箱结构示意图1回油管；2泄油管；3吸油管；4空气滤清器；5安装板；6隔板；7放油口；8滤油器；9清洗窗；10液位计 （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液压泵和电机（也有的置于油箱旁边或油
18、箱下面）以及阀的集成装置等，这基本决定了箱盖的尺寸；最高油面只允许达到箱高的80%。据此两点可决定油箱的三个方向上的尺寸。油箱一般用厚度为2.5 4 mm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。顶盖可以是整体的，也可分为几块。液压泵、电动机和阀的集成装置可直接固定在顶盖上，也可固定在图示安装板上，安装板与顶盖间应垫上橡胶板以缓和振动。油箱底脚高度应在150 mm 以上，以便散热、搬移和放油。油箱四周要有吊耳，以便起吊装运。油箱应有足够的刚度，大容量且较高的油箱要采用骨架式结构。油箱的设计要点油箱的设计要点(3/6)（2）吸、回、泄油管的设置 液压泵的吸油管与系统回油管之
19、间的距离应尽可能远些，管口都应插于最低油面之下，以免吸空和飞溅起泡，但离箱底要大于管径的2 3倍。回油管口应截成45斜角，以增大通流截面面积，并面向箱壁，以利散热和沉淀杂质。吸油管端部所安装的滤油器，离箱壁要有3倍管径的距离，以便四面进油。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。为防止油箱表面漏油污染现场环境，必要时要在油箱下面或顶盖四周装设盛油盘。油箱的设计要点油箱的设计要点(4/6)（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，利于散热和沉淀。一般设置一到二个隔板，高度可接近最大液面。为了使散热效果好，应
20、使液流在油箱中有较长的流程，如果与四壁都接触，效果更佳。（4）空气滤清器与液位计的设置 空气滤清器的作用是使油箱与大气相通，保证液压泵的自吸能力，滤除空气中的灰尘杂物；兼作加油口用。它一般布置在顶盖上靠近油箱边缘处。液位计用于监测油面高度，故其窗口尺寸应能满足对最高与最低液位的观察。两者皆为标准件，可按需要选用。油箱的设计要点油箱的设计要点(5/6)（5）放油口与清洗窗的设置 图7.12中油箱底面做成斜面，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污油。换油时为便于清洗油箱，大容量的油箱一般均在侧壁设清洗窗，其位置安排应便于吸油滤油器的装拆。（6）防污密封 油箱盖板和窗口连接
21、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）油温控制 油箱正常工作温度应在15 65之间，必要时应安装温度计、温控器和热交换器。（8）油箱内壁加工 新油箱经喷丸、酸洗和表面清洁后，四壁可涂一层与工作液相容的塑料薄膜或耐油清漆。油箱的设计要点油箱的设计要点(6/6)7.4 管道和管接头管道和管接头 液压管道和管接头是连接液压元件、输送压力油的装置。设计液压系统时要认真选择管道和管接头。管径过大，会使液压装置结构庞大，增加不必要的成本费用；管径太小，又会使管内液体流速过高，不但会增大压力损失、降低系统效率，而且易引起振动和噪声，影响系统的正常工作。7.4.1 油管（1）种类和选用
22、液压系统中使用的油管有钢管、铜管、橡胶软管、塑料管和尼龙管等几种，一般是根据液压系统的工作压力、工作环境和液压元件的安装位置等因素来选用。现代液压系统一般使用钢管和橡胶软管，很少使用铜管、塑料管和尼龙管。液压系统用钢管通常为无缝钢管，分为冷拔精密无缝钢管和热轧普通无缝钢管，材料为10号或15 号钢。高、中压和大通径情况下用15 号钢。精密无缝钢管内壁光滑，通油能力好，而且外径尺寸较精确，适宜采用卡套式管接头连接；普通无缝钢管适宜于采用焊接式管接头连接。钢管壁厚与承压能力有关。无缝钢管的弯曲半径一般取钢管外径的5 倍8倍，外径大时取大值。铜管有紫铜管和黄铜管。紫铜管的最大优点是装配时易弯曲成各种
23、需要的形状，但承压能力较低，一般不超过6.5MPa10MPa，抗振能力较差，易使油液氧化，且价格昂贵。黄铜管可承受25MPa的压力，但不如紫铜管那样容易弯曲成形。现代液压系统已经很少使用铜管。耐油橡胶软管安装连接方便，适用于有相对运动部件之间的管道连接，或弯曲形状复杂的地方。橡胶软管分高压和低压两种：高压软管是钢丝编织或钢丝缠绕为骨架的软管，钢丝层数越多、管径越小，耐压能力越大；低压软管是麻线或棉纱编织体为骨架的胶管。使用高压软管时，要特别注意其弯曲半径的大小，一般取外径的7 倍10 倍。尼龙管是一种新型的乳白色半透明管，承压能力因材料而异，约为2.5MPa8MPa。一般只在低压管道中使用。尼
24、龙管加热后可以随意弯曲、变形，冷却后就固定成形，因此便于安装。它兼有铜管和橡胶软管的优点。耐油塑料管价格便宜、装配方便，但耐压能力低，只适用于工作压力小于0.5MPa的回油、泄油油路。塑料管使用时间较长后会变质老化。管道管道(2/3)(2)尺寸的计算 管道的内径d和壁厚 可用下列两式计算，并需圆整为标准数值，即（7.6）（7.7）式中 q管内的最大流量（m3/s）；允许流速（m/s）。推荐值为：吸油管取0.5 1.5m/s，回油管取1.5 2m/s，压力油管取2.5 5 m/s（压力高时取大值），控制油管取2 3m/s，橡胶软管应小于4 m/s；p管内的工作压力（MPa）；n安全系数。对于钢管
25、：pMPa时取n=8，7 MPaMPa时取n=4；b管材的抗拉强度（MPa），可由材料手册查出。dq 2pdnb2管道管道(3/3)(3)安装要求 （a）管道应尽量短，最好横平竖直，转弯少。为避免管道皱折，减少压力损失，管道装配时的弯曲半径要足够大。管道悬伸较长时要适当设置管夹（也是标准件）。（b）管道尽量避免交叉，平行管间距要大于100 mm，以防接触振动并便于安装管接头。（c）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倍软管外径，弯曲处到管接头的距离至少等于6倍外径。2.管接头 管接头是管道和管道、管道和其他元件（如泵、阀、集成块等）之间的可拆卸
26、连接件。管接头与其他元件之间可采用普通细牙螺纹连接或锥螺纹连接（多用于中低压），如图7.13所示。图7.13 硬管接头1接头体；2接头螺母；3管套；4卡套；5接管；6管子；7组合密封垫圈；8O形密封圈 (1)硬管接头 按管接头和管道的连接方式分，有扩口式管接头、卡套式管接头和焊接式管接头三种。图7.13（a）所示为扩口式管接头，它适用于紫铜管、薄钢管、尼龙管和塑料管等低压管道的连接。拧紧接头螺母，通过管套就使管子压紧密封。图7.13（b）所示为卡套式管接头。拧紧接头螺母，卡套发生弹性变形便将管子夹紧。它对轴向尺寸要求不严，装拆方便，但对管道连接用管子尺寸精度要求较高，需采用冷拔无缝钢管。可用于
27、高压系统。图7.13（c）和7.13（d）所示为焊接式管接头。接管与接头体之间的密封方式有球面与锥面接触密封（如图7.13（c）和平面加O形圈密封（如图7.13（d）两种。前者有自位性，安装时不很严格，但密封可靠性稍差，适用于工作压力不高的液压系统（约8 MPa以下的系统）；后者可用于高压系统。管接头管接头(2/4)管接头管接头(3/4)(2)胶管接头 胶管接头有可拆式和扣压式两种，各有A、B和C三种类型。随管径不同可用于工作压力在6 40MPa的系统。图7.14为A型扣压式胶管接头，装配时须剥离外胶层，然后在专门设备上扣压而成。图7.14 扣压式胶管接头管接头管接头(4/4)(3)快速接头
28、快速接头的全称为快速装拆管接头，它的装拆无需工具，适用于需经常装拆处。图7.15所示为油路接通的工作位置。需要断开油路时，可用力把外套6向左推，再拉出接头体10，钢球8（有6 8颗）即从接头体10的槽中退出；与此同时，单向阀4、11的锥形阀芯，分别在弹簧3、12的作用下将两个阀口关闭，油路即断开。图7.15 快速接头1卡环；2插座；3、7、12弹簧；4、11单向阀；5密封圈；6外套；8钢球；9卡环；10接头体7.5 密封密封 件件 7.5.1 密封件的作用和分类 在液压系统中，密封件的作用是防止工作介质的内、外泄漏，以及防止灰尘、金属屑等异物侵入液压系统。能实现上述作用的装置称为密封装置，其中
29、起密封作用的关键元件称为密封件。密封分为间隙密封和非间隙密封，前者必须保证一定的配合间隙，后者则是利用密封件的变形达到完全消除两个配合面的间隙或使间隙控制在需要密封的液体能通过的最小间隙以下；最小间隙由工作介质的压力、黏度、工作温度、配合面相对运动速度等决定。液压系统中的密封装置有各种形式，如活塞环密封、机械密封、组合密封垫圈、金属密封垫圈、橡胶垫片、橡胶密封圈等。一般地，液压系统对密封件的主要要求是：(1)在一定的压力、温度范围内具有良好的密封性能。(2)有相对运动时，由密封件所引起的摩擦力应尽量小，摩擦系数应尽量稳定。(3)耐腐蚀性、耐磨性好，不易老化，工作寿命长，磨损后能在一定程度上自动
30、补偿。(4)结构简单，装拆方便，成本低廉。7.5.2 橡胶密封圈的种类和特点橡胶密封圈的种类和特点 橡胶密封圈有O 形、Y 形、V 形唇形及组合密封圈等数种。图6.7所示为O形、Y 形、V 形密封圈剖面形状图。1.O 形密封圈形密封圈 O 形密封圈是一种断面形状为圆形的耐油橡胶环。它是液压设备中使用得最多、最广泛的一种密封件，可用于静密封和动密封。为减少或避免运动时O形圈发生扭曲和变形，用于动密封的O形圈的断面直径较用于静密封的断面直径大。它既可以用于外径或内径密封也可以用于端面密封。O 形密封圈的特点是结构简单，单圈即可对两个方向起密封作用，动摩擦阻力较小，对油液种类、压力和温度的适应性好。
31、其缺点是，用作动密封时，启动摩擦阻力较大，磨损后不能自动补偿，使用寿命短。O 形密封圈装入沟槽时的情况如图所示，图中1 和 2 为O 形圈装配后的预变形量，它是保证密封性能所必须具备的。预变形量的大小应选择适当，过小时会由于安装部位的偏心、公差波动等而漏油，过大时对用于动密封的O 形密封圈来说，摩擦阻力会增加，所以静密封用O 形圈的预变形量通常取大些，而动密封用O 形圈的预变形量应取小些。用于各种情况下的O 形圈尺寸及其安装沟槽的形状、尺寸和加工精度等都可从液压工程手册中查到。O 形密封圈一般适用于工作压力10MPa以下的元件，当压力过高时，可设置多道密封圈，并应该在密封槽内设置密封挡圈，以防
32、止O 形圈从密封槽的间隙中挤出。2.Y 形密封图形密封图 Y 形密封圈一般用聚氨酯橡胶和丁腈橡胶制成，其截面形状呈Y 形，如图6.7(b)所示。这种密封圈有一对与密封面接触的唇边，安装时唇口对着压力高的一边。油压低时，靠预压缩密封；油压高时，受油压作用两唇张开，贴紧密封面，能主动补偿磨损量，油压越高，唇边贴得越紧。双向受力时要成对使用。这种密封圈摩擦力较小，启动阻力与停车时间长短和油压大小关系不大，运动平稳，适用于高速(0.5m/s)、高压(可达32MPa)的动密封。3.V 形密封圈形密封圈 V 形密封圈由多层涂胶织物压制而成，其形状如图6.7(c)所示，由三种不同截面形状的压环、密封环、支承
33、环组成。压力小于10MPa时，使用一套三件已足够保证密封；压力更高时，可以增加中间密封环的个数。这种密封圈安装时应使密封环唇口面对压力油作用方向。V形密封圈的接触面较长，密封性能好，耐高压(可达50MPa)，寿命长，但摩擦力较大。4.同轴组合密封装置同轴组合密封装置 同轴组合密封装置是由加了填充材料的改性聚四氟乙烯滑环和充当弹性体的橡胶环(如O 形圈、矩形圈或X 形圈)组成，如图6.9 所示。聚四氟乙烯滑环自润滑性好，摩擦阻力小，但缺乏弹性，通常将其与弹性体的橡胶环同轴组合使用，利用橡胶环的弹性施加压紧力，二者取长补短，能产生良好的密封效果。7.6 热交热交 换换 器器 7.6.1 液压系统的
34、发热和散热 当液压系统工作时，液压泵、液压马达和液压缸的容积损失和机械损失，液压控制装置及管路的压力损失，工作介质的黏性摩擦等会引起能量损失。系统损耗的能量全部转化为热能，且大部分被液压油吸收，使得系统工作介质温度升高。油温升高会降低油液的黏性和润滑性，增加泄漏。若油温过高(80)易使油液变质污染，析出沥青状物，它们一旦进入元件的滑动表面和配合间隙，就会引起种种故障，缩短元件工作寿命，直接影响系统的正常工作。在高寒地区，因工作环境温度过低(15)，会造成系统启动、吸油困难，产生空穴，也会影响系统的正常工作。液压系统在适宜的工作温度下保持热平衡，不仅是系统所必需的，而且有利于提高系统工作稳定性，
35、有利于减小机械设备的热变形，提高工作精度。为了使油温控制在最佳范围内，可经常使用冷却器强制冷却，使用加热器预热。液压系统中的热量一般可以通过热传导、热辐射、热对流三种基本方式自然散发，热量在一定温度下会自动达到热平衡。如果热平衡温度超过了液压系统允许的最高温度，或是对温度有特殊要求，则应安装冷却器强制冷却；反之，如果环境温度太低，油泵无法正常启动或对油温有要求时，则应安装加热器提高油温。7.6.2 冷却器的结构与选用冷却器的结构与选用 冷却器有水冷式、风冷式和冷媒式三种。（1）水冷式）水冷式.最简单的水冷式冷却器是蛇形管式，如图6.20所示，它以一组或几组的形式，直接装在液压油箱内。冷却水从管
36、内流过时，就将油液中的热量带走。这种冷却器的散热面积小，且因油液流动速度很低，因此冷却效率甚低。大功率液压系统一般采用多管式冷却器，其结构如图6.21 所示，它是一种强制对流式冷却器。冷却水从管内流过，油液从筒体中的管间流过，中间隔板使油流折流，从而增加油液的循环路线长度，以强化热交换效果。（2）风冷式）风冷式 在水源不方便的地方，如在行走设备上，可以用风冷式冷却器。如图6.23 所示为板翅式二次表面换热器的结构示意图。油液从带有板翅散热片的盘管中通过，正面用风扇送风冷却。这种冷却器结构简单紧凑、散热面积大、散热效率高、适应性好、运转费用较低。（3）冷媒式）冷媒式 冷媒式是利用冷媒介质(如氟里
37、昂)在压缩机内做绝热压缩，使散热器散热，蒸发器吸热的原理，把热油的热量带走，使油液冷却。此种方式冷却效果最好，但价格昂贵，常用于精密机床等设备。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。冷却器选择冷却器选择 在选择冷却器时，一般根据系统的工作环境、技术要求、经济性、可靠性和寿命等方面的要求进行选择，以适应系统的工作要求。系统的工作环境包括环境温度和安装条件，如可提供的冷却介质的种类及温度(即冷却器冷却介质的入口温度)，若用水冷却，要了解水质情况以及可供冷却器占用的空间等；技术要求包括液压系统的工作液体进入冷却器的温度，冷却器必须带走的热
38、量，通过冷却器油液的流量和压力；经济性包括购置费用和维护费用等。7.6.3 加热器的结构和选用加热器的结构和选用 在严寒地区使用液压设备，开始工作时油温低，启动困难，效率也低，所以必须将油箱中的液压油加热。对于要求在恒温下工作的液压实验装置、精密机床等液压设备，也必须在开始工作之前，把油温提高到一定值。加热的方法如下。(1)用系统本身的液压泵加热，使全部油液通过溢流阀或安全阀回到油箱，使液压泵的驱动功率大部分转化为热量，从而油液升温。(2)用表面加热器加热，可以用蛇形管蒸汽加热，也可用电加热器加热。为了不使油液局部高温导致烧焦，表面加热器的表面功率密度不应大于3W/cm2。在油箱中设置蛇形管，用通入热水或蒸汽来加热的方法比较麻烦，效果也差。因此一般都采用电热器加热，如图6.25 所示。这种加热器结构简单，可根据最高和最低使用油温实现自动控制。电加热器的加热部分必须全部浸入油中，最好横向水平安装在油箱侧壁上，以避免油面降低时加热器表面露出油面。由于油液是热的不良导体，所以应注意油的对流。加热器最好设置在油箱回油管一侧，以便加速热量的扩散，必要时可设置搅拌装置。单个加热器的功率不宜太大，以免周围温度过高使油液变质污染，必要时可多装几个小功率加热器 图4.12 加热器的安装油 箱电 加 热 器
