液压辅助元件资料

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,FPTCI WUST,武汉科技大学 机械自动化学院 流体传动及控制研究所,*,第四章,液压辅助元件,HYDRAULIC ACCESSORIES,1,本章提要,液压辅助元件有,滤油器(Filter),、,蓄能器(Accumulator),、,管件(Pipe),、,密封件,、,油箱(Reservoir),和,热交换器(Heat Exchanger),等。,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。,通过学习，要求掌握液压辅件的结构原理，熟知其使用方法及适用场合。,2,本章教学内容,4.1 滤油器,4.2 蓄能器,4.3 油箱,4.4 管件和管接头,4.5 热交换器,本章小结,习 题,点击进入,相应章节,返回本页点击此,http:/引用本教案内容，请注明出处,3,4.1 滤油器,FILTERS,4,4.1.1 对过滤器的要求,Requirements for Filters,液压油中往往含有杂质，会造成液压元件相对运动表面的磨损、滑阀卡滞、节流孔口堵塞。在系统中安装一定精度的滤油器，是保证液压系统正常工作的必要手段。,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,100,m)、普通过滤器(,d,10,m)、精过滤器(,d,5,m)、特精过滤器(,d,1,m)。,5,一般对过滤器的基本要求是：,(1)能满足液压系统对过滤精度要求，即能阻挡一定尺寸的杂质进入系统。,(2)滤芯应有足够强度，不会因压力而损坏。,(3)通流能力大，压力损失小。,(4)易于清洗或更换滤芯。,系统类别,润滑,传动系统,伺服,工作压力(MPa),02.5,14,1432,32,21,精度,d,(,m),100,2550,25,10,5,表4.1 各种液压系统的过滤精度要求,4.1.1 对过滤器的要求,(过滤精度 filtration fineness),6,按滤芯的材料和结构形式，滤油器可分为,网式(Mesh Filter)、线隙式(Wire-wound Filter)、纸质滤芯式(Pleated Paper Filter)、烧结式滤油器(Sintered Metal Filter)及磁性滤油器,等。按滤油器安放的位置不同，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。,4.1.2 过滤器的类型及特点,The Type and Characteristics of Filter,7,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。,图4.1 网式滤油器,(1)网式滤油器,Wire Screen Filter(Strainer),8,图4.2 线隙式滤油器,(2)线隙式滤油器,Wire Wound Filter,线隙式滤油器如图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，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。,9,图4.3 纸质滤油器,(3)纸质滤油器,Paper Filter,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。,10,图4.4 烧结式滤油器,(4)烧结式滤油器,Sintered Metal Powder Filter,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，其滤芯能承受高压差。,11,4.1.3 过滤器的安装部位,Filter Location,(1)泵入口,吸油粗滤器,Suction Filter,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：0.010.035MPa。,(2)泵出口油路上,高压滤油器,High Pressure Filter,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1015,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。,12,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。,一般滤油器只能单向使用，即进、出口不可互换。,(3)系统回油路上低压滤油器,Low Pressure Filter,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)安装在系统以外旁路过滤系统,Bypass Line Filter,4.1.3 过滤器的安装部位,Filter Location,13,4.2 蓄能器,Accumulator,14,4.2 蓄能器 Accumulators,4.2.1 蓄能器的作用,Function of Accumulators,(1)作辅助动力源,在间歇工作或周期性动作中，蓄能器可以把泵输出的多余压力油储存起来。当系统需要时，由蓄能器释放出来。这样可以减少液压泵的额定流量，从而减小电机功率消耗。,15,(2)系统保压或作紧急动力源,对于执行元件长时间不动作，而要保持恒定压力的系统，可用蓄能器来补偿泄漏，从而使压力恒定。对某些系统要求当泵发生故障或停电时，执行元件应继续完成必要的动作时，需要有适当容量的蓄能器作紧急动力源。,(3)吸收系统脉动，缓和液压冲击,4.2.1,蓄能器的作用,蓄能器能吸收系统压力突变时的冲击，也能吸收液压泵工作时的流量脉动所引起的压力脉动。,16,蓄能器的结构形式,Construction of Accumulator,图4.6 蓄能器的结构形式,重力式,Weight Loaded,弹簧式,Spring Loaded,活塞式,Piston Type,皮囊式,Bladder Type,膜片式,Diaphragm Type,17,图4.7 活塞式蓄能器,活塞式蓄能器 Piston Accumulator,活塞式蓄能器中的气体和油液由活塞隔开。活塞1的上部为压缩空气，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。这种蓄能器活塞有一定的惯性，O形密封圈存在较大的摩擦力，所以反应不够灵敏。,18,图4.8 皮囊式蓄能器,壳体,Shell,皮囊,Bladder,充气阀,Gas Valve,提升阀,Poppet Valve,(2)皮囊式蓄能器,Bladder Accumulator,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。,19,图4.8 气囊式蓄能器,l充气阀,2气囊3壳体,4提升阀5放气螺塞,6油口,20,(3)薄膜式蓄能器 Diaphragm Accumulator,(4)弹簧式蓄能器 Spring Loaded Accumulator,(5)重力式蓄能器 Weight Loaded Accumulator,重力式蓄能器主要用冶金等大型液压系统的恒压供油，其缺点是反应慢，结构庞大，现在已很少使用。,21,4.2.3 蓄能器的容量计算,Calculation of the Volume of Accumulators,V,-,可供液容积,又称工作容积,p,1,V,1,p,0,V,0,p,2,V,2,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。,22,4.2.3.1,作辅助动力源时的容量计算,Calculating the Volume of Accumulator Used as Auxiliary Power Source,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,(4.1),皮囊的充气压力(precharge pressure),皮囊充气体积，此时皮囊充满壳体内腔，故亦即蓄能器容量,系统最高工作压力，即泵对蓄能器充油结束时的压力,皮囊被压缩后相应于时的气体体积,系统最低工作压力，即蓄能器向系统供油结束时的压力,气体膨胀后相应于时的气体体积,式中：,23,体积差 为供给系统油液的有效体积，将它代入式(4.1)，使可求得蓄能器容量 ，即,由上式得,(4.2),4.2.3.1,作辅助动力源时的容量计算,(4.1),24,(4.3),用于保压,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,；,作辅助或应急动力源,时，释放液体的时间短，热交换不充分，这时可视为,绝热过程,，取,n,=1.4,。,充气压力,p,0,在理论上可与,p,2,相等，但是为保证,p,2,在时蓄能器仍有能力补偿系统泄漏，则应使,p,0,p,2,，取,p,0,=(0.80.85),p,2,4.2.3.1,作辅助动力源时的容量计算,25,4.2.3.2,用来吸收冲击用时的容量计算,Calculating the Volume of Accumulator Used as Shock Absorber,当蓄能器用于,吸收冲击,时，,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,(4.4),式中：,允许的最大冲击(MPa),阀口关闭前管内压力(MPa),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)，突然关闭时取,t,=0,26,储存油液,散掉系统累积的热量,促进油液中空气的分离,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。,4.3.1 油箱的基本功能,Basic Function of Reservoirs,4.3 油箱 Reservoirs,27,4.3.2 油箱的容积与结构,在初步设计时，油箱的有效容量可按下述经验公式确定,(4.5),式中：,油箱的有效容量(Effective Volume),液压泵的流量,经验系数,(Empirical Coefficient),对功率较大且连续工作的液压系统，必要时还要进行热平衡计算，以此确定油箱容量。,低压系统：,m,=24,中压系统：,m,=57,中高压或高压系统：,m,=612,28,(1)泵的吸油管与系统回油管之间的距离应尽可能远些，管口都应插于最低液面以下，但离油箱底要大于管径的2-3倍，以免吸空和飞溅起泡。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。回油管口应截成45,斜角，以增大回流截面，并使斜面对着箱壁，以利散热和沉淀杂质。,(2)在油箱中设置隔板，以便将吸、回油隔开，迫使油液循环流动，利于散热和沉淀。,下面根据教材中图4.9所示的油箱结构示意图分述设计要点如下:,29,(3),设置空气滤清器与液位计。,空气滤清器的作用是使油相箱与大气相通，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。,30,(4),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。,(5),油箱正常工作温度应在15-65,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。,(6)最高