6液压与气压传动系统辅助元件

北京科技大学第六章第六章 液压与气压传动系统辅助元件液压与气压传动系统辅助元件6.1.1蓄能器的功能蓄能器的功能 蓄能器用来存储和释放油液的压力能。蓄能器用来存储和释放油液的压力能。 当系统的压力高于蓄能器内油液压力时，蓄能器当系统的压力高于蓄能器内油液压力时，蓄能器存油；当蓄能器内压力高于系统压力时，蓄能器存油；当蓄能器内压力高于系统压力时，蓄能器放油。放油。 6.1.2蓄能器的分类蓄能器的分类 蓄能器分为三种类型：蓄能器分为三种类型：重力式重力式、充气式充气式和和弹簧式弹簧式。6.1蓄能器蓄能器北京科技大学1.1.重力式蓄能器重力式蓄能器 结构如图结构如图6.26.2所示。所示。 利用重物的势能来利用重物的势能来存储和释放液压能；存储和释放液压能；结构简单，容量大，结构简单，容量大，压力稳定；惯性大，压力稳定；惯性大，易漏油。常用作大易漏油。常用作大型固定设备的第二型固定设备的第二油源。油源。北京科技大学2.2.弹簧式蓄能器弹簧式蓄能器结构如图结构如图6.36.3所示。利用弹簧的压缩和伸长来存所示。利用弹簧的压缩和伸长来存储和释放压力能。结构简单，反应较灵敏；但容储和释放压力能。结构简单，反应较灵敏；但容量小，易内泄，不适于高压场合。多用于小容量、量小，易内泄，不适于高压场合。多用于小容量、低压系统。低压系统。北京科技大学3.3.充气式蓄能器充气式蓄能器利用密封气体的压缩和膨胀来存储和释放油液的压力能。主要有气瓶式、利用密封气体的压缩和膨胀来存储和释放油液的压力能。主要有气瓶式、活塞式和气囊式三种类型。活塞式和气囊式三种类型。(1)(1)气瓶式蓄能器气瓶式蓄能器如图如图6.4a6.4a所示。所示。气体和油液在蓄能器中直接接触气体和油液在蓄能器中直接接触，特点是：容量大，但高，特点是：容量大，但高压时气体容易混入油液中，影响系统的稳定性。适用于中、低压和大流量压时气体容易混入油液中，影响系统的稳定性。适用于中、低压和大流量的液压系统。的液压系统。(2)(2)活塞式蓄能器活塞式蓄能器如图如图6.4b6.4b所示。由浮动活塞所示。由浮动活塞2 2将气体与油液隔开。它的结构简单，工作可将气体与油液隔开。它的结构简单，工作可靠，主要用于大流量的场合。由于活塞上有靠，主要用于大流量的场合。由于活塞上有O O型密封圈型密封圈，磨擦力较大，反磨擦力较大，反应不太灵敏应不太灵敏。(3)(3)气囊式蓄能器气囊式蓄能器是目前应用的最为广泛的蓄能器，结构如图是目前应用的最为广泛的蓄能器，结构如图6.4c6.4c所示。主要由充气阀、壳所示。主要由充气阀、壳体、气囊和进油阀组成。体、气囊和进油阀组成。气体和油液由气囊隔开气体和油液由气囊隔开，气囊中充有惰性气体气囊中充有惰性气体（一般为氮气）（一般为氮气）。这种结构保证了气液的密封可靠。主要特点是：惯性小，。这种结构保证了气液的密封可靠。主要特点是：惯性小，反应灵敏，结构尺寸小，易安装。反应灵敏，结构尺寸小，易安装。北京科技大学北京科技大学1.1.辅助动力源辅助动力源 蓄能器最常见的用途是作蓄能器最常见的用途是作为辅助动力源。液压缸在慢进或为辅助动力源。液压缸在慢进或保压时，蓄能器存储压力油，达保压时，蓄能器存储压力油，达到设定压力后，卸荷阀打开，泵到设定压力后，卸荷阀打开，泵卸荷；在液压缸快进或快退时，卸荷；在液压缸快进或快退时，蓄能器与泵一起向液压缸供油。蓄能器与泵一起向液压缸供油。蓄能器的容量在选择要满足条件：蓄能器的容量在选择要满足条件：提供的流量加上泵的流量要满足提供的流量加上泵的流量要满足工作循环中系统的流量要求，并工作循环中系统的流量要求，并能在循环中重新充满油液。能在循环中重新充满油液。6.1.2蓄能器的应用蓄能器的应用 辅助动力源、辅助动力源、紧急动力源紧急动力源、补充泄漏、系统保压、吸收压、补充泄漏、系统保压、吸收压力脉动和液压冲击等。力脉动和液压冲击等。北京科技大学2.2.紧急动力源紧急动力源 液压系统在工作过液压系统在工作过程中，由于泵或电源故程中，由于泵或电源故障，障，液压泵突然停止供液压泵突然停止供油，会引起事故油，会引起事故。对重。对重要的系统，需要用蓄能要的系统，需要用蓄能器作为紧急动力源。如器作为紧急动力源。如图图6.76.7所示。当液压泵突所示。当液压泵突然停止供油时，蓄能器然停止供油时，蓄能器可以将其存储的压力油可以将其存储的压力油释放，使系统在某一段释放，使系统在某一段时间内继续获得压力油。时间内继续获得压力油。左侧外控溢流阀在断电后蓄能器工作时仍左侧外控溢流阀在断电后蓄能器工作时仍能打开，换向阀在弹簧作用下复位时，其能打开，换向阀在弹簧作用下复位时，其右侧排油可卸掉。右侧溢流阀为安全阀。右侧排油可卸掉。右侧溢流阀为安全阀。北京科技大学3.3.系统保压系统保压 蓄能器保持液压系统压力，使液压泵卸荷，降低功蓄能器保持液压系统压力，使液压泵卸荷，降低功耗。耗。当系统压力达到所需的数值时当系统压力达到所需的数值时a)压力继电压力继电器器A使液压使液压泵卸荷泵卸荷; b)通过通过顺顺序阀序阀C控制控制二位二通二位二通阀阀B和卸荷和卸荷溢流阀使溢流阀使液压泵卸液压泵卸荷。荷。北京科技大学4.4.吸收压力脉动和液压冲击吸收压力脉动和液压冲击在液压系统中安装蓄能器，可以有效地减少压力脉动在液压系统中安装蓄能器，可以有效地减少压力脉动和液压冲击。图和液压冲击。图6.96.9所示为吸收压力脉动的蓄能器回所示为吸收压力脉动的蓄能器回路。高压、大流量回路中，路。高压、大流量回路中，在靠近快速关闭的阀门的在靠近快速关闭的阀门的管路上安装蓄能器，可以减小油液流速的变化，使压管路上安装蓄能器，可以减小油液流速的变化，使压力冲击得到缓冲力冲击得到缓冲。图。图6.106.10所示为装有作为吸收液压冲所示为装有作为吸收液压冲击用的蓄能器回路。击用的蓄能器回路。北京科技大学 6.2 6.2 过滤器过滤器 过滤器的主要性能指标是过滤精度。过滤器的过过滤器的主要性能指标是过滤精度。过滤器的过滤精度是指其能从油液中过滤掉的杂质颗粒尺寸滤精度是指其能从油液中过滤掉的杂质颗粒尺寸大小。过滤器按过滤精度可以分为大小。过滤器按过滤精度可以分为粗过滤器、普粗过滤器、普通过滤器和精过滤器通过滤器和精过滤器。它们分别能滤掉油液中尺。它们分别能滤掉油液中尺寸为寸为100m100m以上，以上，10-100m10-100m和和 10m10m以下的杂质以下的杂质颗粒。颗粒。 6 62 21 1过滤器的类型和结构过滤器的类型和结构 过滤器按滤芯材料和结构形式可分为：过滤器按滤芯材料和结构形式可分为：网式、线网式、线隙式、纸芯式、烧结式、磁性过滤器隙式、纸芯式、烧结式、磁性过滤器。过滤器按连接方式可分为：管式、法兰式、板等。过滤器按连接方式可分为：管式、法兰式、板等。过滤器按安放位置可分为：吸滤器、压滤器、回过滤器按安放位置可分为：吸滤器、压滤器、回流过滤器。流过滤器。北京科技大学1 1网式过滤器网式过滤器 北京科技大学2 2线隙式过滤器线隙式过滤器北京科技大学3 3金属烧结式过滤器金属烧结式过滤器北京科技大学4 4纸质过滤器纸质过滤器北京科技大学5 5磁性过滤器磁性过滤器6 6复式过滤器复式过滤器7. 7. 过滤器发信装置过滤器发信装置8 8过滤器的图形符号过滤器的图形符号根据国家标准，过滤器的图形符号见表根据国家标准，过滤器的图形符号见表6 62 2所示。所示。 北京科技大学6.2.6.2.2 2 过滤器的选用过滤器的选用 过滤器按其过滤精度（滤去杂质颗粒的大小）的不同，过滤器按其过滤精度（滤去杂质颗粒的大小）的不同，有粗有粗过滤器、普通过滤器、精密过滤器和特精过滤器四种过滤器、普通过滤器、精密过滤器和特精过滤器四种。不同。不同的液压系统有不同的过滤精度要求，具体要求见表的液压系统有不同的过滤精度要求，具体要求见表6 63 3。北京科技大学过滤器的选用应考虑下列因素：过滤器的选用应考虑下列因素：（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。（4 4）过滤器滤芯应易于清洗和更换。）过滤器滤芯应易于清洗和更换。（5 5）在一定的温度下，过滤器应有足够的耐久性。）在一定的温度下，过滤器应有足够的耐久性。北京科技大学6 62 23 3过滤器的安装过滤器的安装 在液压系统中，在液压系统中，过滤器的作用与其过滤器的作用与其在管路中的安装位在管路中的安装位置有关，通常有以置有关，通常有以下几种情况。下几种情况。1 1安装在泵的吸油安装在泵的吸油管路上，如图管路上，如图6.16a6.16a所示。所示。2 2安装在泵的压油安装在泵的压油管路上，如图管路上，如图6 616b16b所示。所示。北京科技大学3 3安装在回油管路上，如图安装在回油管路上，如图6 616c16c所示。所示。4.4.安装在系统的分支油管路上。安装在系统的分支油管路上。5 5单独过滤系统，如图单独过滤系统，如图6 61717所示。所示。北京科技大学6 6. .3 3 油箱、热交换器、压力表及压力表辅件油箱、热交换器、压力表及压力表辅件 631油箱油箱n 油箱的作用主要是储油；此外，油箱有一定的油箱的作用主要是储油；此外，油箱有一定的表面积，能够散发油液工作时产生的热量，沉表面积，能够散发油液工作时产生的热量，沉淀油液中的污物，逸出渗入油液中的空气，有淀油液中的污物，逸出渗入油液中的空气，有时它还兼作液压元件和阀块的安装台。时它还兼作液压元件和阀块的安装台。n 按油箱液面是否与大气相通，可分为开式油箱按油箱液面是否与大气相通，可分为开式油箱和闭式油箱。开式油箱广泛用于一般的液压系和闭式油箱。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及统。闭式油箱则用于水下和高空无稳定气压及对工作稳定性或噪声有严格要求的场合。对工作稳定性或噪声有严格要求的场合。北京科技大学在初步设计油箱时，其有效容量可按下述经验公式在初步设计油箱时，其有效容量可按下述经验公式确定，即：确定，即：pmqV 式中：式中：；时高压或高压大功率系统；中压系统时12675mm液压泵的流量。pq42m低压系统时对功率较大且连续工作的液压系统，必要时还应进对功率较大且连续工作的液压系统，必要时还应进行热平衡计算，以最后确定油箱容量。行热平衡计算，以最后确定油箱容量。北京科技大学较大的油箱应设置手孔或人孔，便于维护。较大的油箱应设置手孔或人孔，便于维护。北京科技大学6.3.2 6.3.2 热交换器热交换器在液压系统中，热交换器包括冷却器和加热器在液压系统中，热交换器包括冷却器和加热器1 1冷却器冷却器根据冷却介质的不同，冷却器分为水冷和风冷两类。根据冷却介质的不同，冷却器分为水冷和风冷两类。（1 1）水冷式冷却器）水冷式冷却器1 1）蛇形管冷却器，如图）蛇形管冷却器，如图6 61919所示。所示。2 2）多管式冷却器，如图）多管式冷却器，如图6 62020所示。所示。北京科技大学（2 2）风冷式冷却器）风冷式冷却器北京科技大学2 2加热器加热器 加热器的作用在于低温启动时将油液温度升高加热器的作用在于低温启动时将油液温度升高到适当的值。目前，到适当的值。目前， 最常用的是电加热器，安最常用的是电加热器，安装形式如图装形式如图6 62222所示。所示。电加热器的发热功率电加热器的发热功率P P可按下式估算：可按下式估算： TtVcP（6.10）式中：。热效率，一般取加热时间；油液温升；油箱的容积；油液的密度，）；（油液的比热容，8 . 06 . 0/900/209316753TtVmkgKkgJcc北京科技大学6.3.3 6.3.3 压力表及压力表辅件压力表及压力表辅件1 1压力表压力表 常用的压力表是弹簧弯管式，结构如图常用的压力表是弹簧弯管式，结构如图6 62323所示。所示。2 2压力表开关压力表开关 常见的压力表开关为常见的压力表开关为KFKF型，结构如图型，结构如图6 62424所示。所示。北京科技大学压力表压力表的构造的构造 断面扁平断面扁平C形、金属内、開口固定形、金属内、開口固定端測定圧力導入、圧力応曲率変化、密閉端測定圧力導入、圧力応曲率変化、密閉自由端（管先）変位。金属考案自由端（管先）変位。金属考案、管。管先拡大機構指針回転、管。管先拡大機構指針回転、位置目盛板上目盛測定圧力。位置目盛板上目盛測定圧力。北京科技大学北京科技大学北京科技大学北京科技大学北京科技大学 6 64 4 压缩空气净化设备的组成和布置压缩空气净化设备的组成和布置 1 1后冷却器后冷却器2 2油水分离器油水分离器北京科技大学图图6 62525所示为撞击折回并环形回转式油水所示为撞击折回并环形回转式油水分离器分离器. .图图6 62626所示为水浴并旋转离心串联式油水所示为水浴并旋转离心串联式油水分离器。分离器。北京科技大学3 3储气罐储气罐4 4干燥器干燥器吸附法应用较为普吸附法应用较为普遍。图遍。图6.26.2所示为吸所示为吸附式干燥器的一种。附式干燥器的一种。北京科技大学6 65 5 气压辅件气压辅件6 6、5 5、1 1分水滤气器分水滤气器常见的分水滤气器的常见的分水滤气器的结构如图结构如图6.286.28所示。所示。北京科技大学6 65 52 2油雾器油雾器1 1油雾器产生油雾的原理如图油雾器产生油雾的原理如图6 62929所示。所示。北京科技大学2 2油雾器的原理、性能及使用油雾器的原理、性能及使用北京科技大学特殊单向阀的工作情况特殊单向阀的工作情况北京科技大学6 65 53 3消声器消声器 消声器就是通过阻尼或增加排气面积消声器就是通过阻尼或增加排气面积等方法降低排气速度和功率，达到降低噪等方法降低排气速度和功率，达到降低噪声的目的。常用的消声器有三种型式：吸声的目的。常用的消声器有三种型式：吸收型、膨胀干涉型和膨胀干涉吸收型。收型、膨胀干涉型和膨胀干涉吸收型。 通常来讲，分水滤气器与减压阀、油通常来讲，分水滤气器与减压阀、油雾器一起被称为气压三大件，它们依次无雾器一起被称为气压三大件，它们依次无管化连成组件一般称为三联件，是多数气管化连成组件一般称为三联件，是多数气压设备中必不可少的装置。压设备中必不可少的装置。 北京科技大学6 66 6 管件管件 管件包括管道和管接头。管件的选用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、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。阀等连接的管件应由其接口尺寸决定管径。北京科技大学6 66 61 1管道管道1 1管道的种类及用途管道的种类及用途 液压与气压传动系统常用的管道分金属液压与气压传动系统常用的管道分金属管、橡胶软管和尼龙管等三大类。管、橡胶软管和尼龙管等三大类。 金属管包括无缝钢管、紫铜管及铝管。金属管包括无缝钢管、紫铜管及铝管。 橡胶软管有钢丝编织缠绕橡胶软管和绵绳橡胶软管有钢丝编织缠绕橡胶软管和绵绳编轧橡胶软管两种。编轧橡胶软管两种。 尼龙管一般只在气压系统中使用，其性质尼龙管一般只在气压系统中使用，其性质柔软宜于弯曲，布管方便。柔软宜于弯曲，布管方便。北京科技大学2 2管道尺寸的确定管道尺寸的确定（1 1）液压管道尺寸的确定）液压管道尺寸的确定 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。内径和壁厚。 1 1. .液压油管内径的确定液压油管内径的确定 油管的内径是根据管内允许流速和所通过的流油管的内径是根据管内允许流速和所通过的流量来确定，即：量来确定，即：04vqd油管中允许流速。通过油管的流量；0vqsmv/5 .10北京科技大学由计算所得的油管内径，应按标准管径尺寸相近的油管进行圆整。由计算所得的油管内径，应按标准管径尺寸相近的油管进行圆整。 2 2、液压油管壁厚的计算、液压油管壁厚的计算 管子的壁厚可按下式计算：管子的壁厚可按下式计算：选择管子壁厚时，还应考虑到加工螺纹对强度的影响。2pd许用应力。油管内径力；管内油液的最大工作压;dpnbMPapnMPapnb5 .1787；时，取安全系数；当材料抗拉强度；。时，取；时，取45 .176nMPapnMPa25北京科技大学 (2)(2)气压管道尺寸的确定气压管道尺寸的确定 气压管道主要根据流量和流速要求及允许的压力损失确定管气压管道主要根据流量和流速要求及允许的压力损失确定管径，管壁可按薄壁容器强度公式确定。径，管壁可按薄壁容器强度公式确定。 （1 1）管道内径）管道内径)3600(4vqd式中：流速。计算管段内的压缩空气流量；计算管段内的压缩空气vq 一般压缩空气在厂区管道流速采用一般压缩空气在厂区管道流速采用810m/s810m/s，用汽车间流速可，用汽车间流速可用用1015m/s1015m/s。为避免过大的压力损失，限定压缩空气管内流速在。为避免过大的压力损失，限定压缩空气管内流速在25m/s25m/s以下，最大不得超过以下，最大不得超过30m/s30m/s。 （2）管道壁厚可按薄壁容器强度公式来确定：nb式中：。安全系数，一般取材料的抗拉强度；86nnb北京科技大学3 3安装要求安装要求（1 1）管道应尽量短，最好横平竖直，转弯少。为避免）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（见表够大（见表6.56.5）。管道悬伸较长时要适当设置管夹）。管道悬伸较长时要适当设置管夹（也是标准件）。（也是标准件）。（2 2）管道尽量避免交叉，平行管间距要大于）管道尽量避免交叉，平行管间距要大于100 mm100 mm，以防接触振动并便于安装管接头。以防接触振动并便于安装管接头。（3 3）软管直线安装时要有）软管直线安装时要有3030左右的余量，以适应油左右的余量，以适应油温变化、受拉和振动的需要。弯曲半径要大于温变化、受拉和振动的需要。弯曲半径要大于9 9倍的软倍的软管外径，弯曲处到管接头的距离至少等于管外径，弯曲处到管接头的距离至少等于6 6倍外径。倍外径。北京科技大学6 66 62 2管接头管接头l l硬管接头硬管接头（1 1）扩口式管接头，如图）扩口式管接头，如图6 63232所示。所示。（2 2）卡套式管接头，如图）卡套式管接头，如图6 63333所示。所示。北京科技大学（3 3）焊接式管接头，如图）焊接式管接头，如图6 63434所示所示2 2插入快换式接头，如图插入快换式接头，如图6 63535所示。所示。北京科技大学3 3胶管接头，如图胶管接头，如图6 63636所示所示4 4快速接头，如图快速接头，如图6 63737所示。所示。北京科技大学6 67 7 密封装置密封装置 6 67 71 1对密封装置的要求对密封装置的要求（l l）具有良好的密封性，即有适宜的弹性，能补偿）具有良好的密封性，即有适宜的弹性，能补偿所密封表面在制造上的误差与工作中则损，并所密封表面在制造上的误差与工作中则损，并随压随压力的增大自动地提高密封程度力的增大自动地提高密封程度。（2 2）具有良好的）具有良好的安定性安定性，即油液浸泡对其形状尺寸，即油液浸泡对其形状尺寸的变化影响要小，温度对其弹性和硬刚变化影响也的变化影响要小，温度对其弹性和硬刚变化影响也要小。要小。（3 3）摩擦力小，运动灵活，工作寿命长。）摩擦力小，运动灵活，工作寿命长。（4 4）结构简单，制造、使用、维修简便。）结构简单，制造、使用、维修简便。 北京科技大学6 67 72 2密封件的材料密封件的材料 （1 1）丁腈橡胶。）丁腈橡胶。 （2 2）聚氨酯。）聚氨酯。6 67 73 3常见的密封方法常见的密封方法1 1间隙密封间隙密封2 2活塞环密封。活塞环密封。3 3密封圈密封密封圈密封北京科技大学北京科技大学6 67 74 4密封件的类型密封件的类型1 1O O形密封圈形密封圈 O O形圈密封原理如图形圈密封原理如图6 63939和图和图6 64040所示所示6 67 73 3常见的密封方法常见的密封方法北京科技大学1 12. Y2. Y形密封圈形密封圈宽截面宽截面Y Y形密封圈如图形密封圈如图6 64141所示。所示。窄截面窄截面Y Y形密封圈如图形密封圈如图6 64242所示。所示。北京科技大学3 3V V形密封圈形密封圈 如图如图6 64343所示的所示的V V形密封圈截面形状为形密封圈截面形状为V V形，形，它有夹织物橡胶和聚氯乙烯两种制品它有夹织物橡胶和聚氯乙烯两种制品北京科技大学 4 4组合式密封组合式密封组合密封结构基于利用组合密封结构基于利用各自优点而制成的。各自优点而制成的。聚四氟乙烯是一种新型聚四氟乙烯是一种新型塑料材料，它的摩擦系塑料材料，它的摩擦系数极低，耐磨性好，但数极低，耐磨性好，但是弹性差；而丁睛橡胶是弹性差；而丁睛橡胶弹性很好。弹性很好。将两者结合起来，互相将两者结合起来，互相取长补短，构成新式的取长补短，构成新式的组合式密封。组合式密封。北京科技大学6 68 8 其它辅助元件其它辅助元件6 68 81 1测压排气装置测压排气装置 图图6 64545所示为测压排气阻结构图。所示为测压排气阻结构图。6 68 82 2液压管夹液压管夹 液压管夹结构如图液压管夹结构如图6.466.46所示。所示。