液压辅助装置

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1、单元五辅助装置在液压系统中，蓄能器、过滤器、油箱、热交换器、管件等元件属于辅助元件。 这些元件结构比较简单，功能也较单一，但对于液压系统的工作性能、噪声、温升、 可靠性等，都有直接的影响。因此，应当对液压辅助元件引起足够的重视。在液压 辅助元件中，大部分元件都已标准化，并有专业厂家生产，设计时选用即可。只有 油箱等少量非标准件，品种较少，要求也有较大的差异，有时需要根据液压设备的 要求自行设计。学习要求1、重点掌握液压油的过滤和净化以及液压元件的密封2、了解密封的种类、密封的机理、密封件的特点与应用场合重重点、难点重点：液压油的过滤和净化以及液压元件的密封难点：蓄能器的有关的计算学习提示本节内

2、容比较简单，既没有繁琐的数学推导，也没有更深的理论推导，比较容 易掌握，在大纲中本章内容要求为自学为主，辅导为辅。第一节过滤器过滤器的作用及性能1 .过滤器的作用在液压系统中，由于液压系统内的形成或系统外的侵入，液压油中难免会存在 这样或那样的污染物，这些污染物的颗粒不仅会加速液压元件的磨损，而且会堵塞 阀件的小孔，卡住阀芯，划伤密封件，使液压阀失灵，系统产生故障。因此，必须 对液压油中的杂质和污染物的颗粒进行清理。目前，控制液压油洁净程度的最有效 的方法就是采用过滤器。过滤器的主要功用就是滤去油中杂质，维护油液清洁，防 止油液污染，保证系统正常工作。2 .过滤器的性能指标过滤器的主要性能指标

3、有过滤精度、通流能力、压力损失等，其中过滤精度为 主要指标。(1)过滤精度 过滤器的工作原理是用具有一定尺寸过滤孔的滤芯对污染物进 行过滤。过滤精度就是过滤器从液压油中所过滤掉的杂质颗粒的最大尺寸(以污染 物颗粒平均直径d表示)。过滤精度以滤去杂质颗粒的大小来衡量。不同液压系统对过滤器的过滤精度要 求见推荐表。d0.1mm为粗滤器；d0.01mm为普通滤器；d 0.005mm精滤器； d为0.001mm特精滤器。过滤器精度的选用原则是：使所过滤污物颗粒的尺寸要小于液压元件密封间隙 尺寸的一半。系统压力越高，液压件内相对运动零件的配合间隙越小，需要过滤器 的过滤精度也就越高。液压系统的过滤精度，

4、主要取决于系统的压力。表 5-1为过 滤精度选择的推荐值。表过滤器过谓精度推荐值系统类型润滑系统传动系统伺服系统压力小120-2.51414p2121过滤精度/um10025-5025105(2)通流能力 过滤器的通流能力一般用额定流量表示，它与过滤器滤芯的过 滤面积成正比。(3)压力损失 指过滤器在额定流量下的进出油口间的压差。一般过滤器的通 流能力越好，压力损失越小。(4)其他性能 过滤器的其他性能主要指滤芯强度、滤芯寿命、滤芯耐腐蚀性 等指标。不同的过滤器这些性能会有较大的差异，可以通过比较确定各自的优劣。 3.过滤器的典型结构按过滤机理，过滤器可以分为机械过滤器和磁性过滤器两类。前者是

5、使液压油 通过滤芯的孔隙时将污物的颗粒阻挡在滤芯的一侧；后者用磁性滤芯将所通过的液 压油内铁磁颗粒吸附在滤芯上。在一般液压系统中常用机械过滤器，在要求较高的 系统可将上述两类过滤器联合使用。在此着重介绍机械过滤器。(1)网式过滤器 图5-1为网式过滤器结构图。它是由上端盖 1、下端盖4之间 连接开有若干孔的简形塑料骨架(或金属骨架)组成，在骨架外包裹一层或几层过 滤网2。过滤工作时，液压油从过滤器外通过过滤网进入过滤器内部，再从上盖管 口处进入系统。此过滤器属于粗过滤器，其过滤精度为0.130.04mm,压力损失不超过0.025Mpa,这种过滤器的过滤精度与铜丝网的网孔大小，铜网的层数有关。网

6、 式过滤器的特点是：结构简单，通油能力强，压力损失小，清洗方便，但是过滤精 度低，一般安装在液压泵的吸油管口上用以保护液压泵。图5-1期式过痣器1 上端盖 工过滤网3 .骨架4 .下端盖(2)线隙式过滤器 图5-2为线隙式 过滤器结构图。它是由端盖1,壳体2, 带孔眼的筒形骨架，和绕在骨架3外的金 属绕线组成。工作时，油液从孔a进入过 滤器内，经线间的间隙，骨架上的孔眼进 入滤芯中再由孔b流出。这种过滤器利用 金属绕线间的间隙过滤，其过滤精度取决 于间隙的大小。过滤精度有 30代叫50 Mm 和80 Mm三种精度等级，其额定流量为 6250L/min ,在额定流量下，压力损失为 0.030.0

7、6 Mpa.o线隙式过滤器分为吸油 管用的和压油管用的两种。前者安装在液 压泵的吸油管道上，其过滤精度为 0.050.1mm,通过额定流量时损失小于 0.02 Mpa;后者用在液压系统的压力管道 上，过滤精度为0.030.08mm,压力损b 不小于0.06 Mpa.o这种过滤器的特点是： 结构简单，通油能力好，过滤精度高，所 以应用普遍；缺点是不易清洗，滤芯强度低，多用于中低压系统。(3)纸芯式过滤器此过滤器用滤纸为过滤材料，把厚度为 0.350.7mm的平纹或波纹的酚醛树 脂或木浆的微孔滤纸，环绕在带孔的 镀锡铁皮骨架上，制成滤纸芯(如图 5-3所示)。油液从滤芯外面经滤纸 进入滤芯内，然后

8、从孔道a流出。为 了增加滤纸1的过滤面积，纸芯一般 做成折叠式。这种过滤器的过滤精度 为0.01mm和0.02mm两种规格，压 力损失为0.010.04Mpa。其特点是过 滤精度高；缺点是堵塞后无法清洗，需 要定期更换纸芯，强度低，一般用于 精过滤系统。图5-3版芯式过港器1-痣纸2-骨架图卜4烧结式过港器1-端盖 2-壳体 3滤芯(4)烧结式过滤器图 5-4为烧结式过滤器结构图。 此过滤器是由端盖1,壳体2, 滤芯3组成，滤芯是由颗粒状 铜粉烧结而成。其过滤过程 是：压力油从a孔进入，经铜 颗粒之间的微孔进入滤芯的 内部，从b孔流出。烧结式过 滤器的过滤精度为 0.01mm0.001mm 之

9、间，压力 损失为0.030.2Mpa。其特点是强度大，可制 成各种形状，制造简单，过滤精度高；缺点难 清洗，金属颗粒易脱落，常用于需要精过滤 的场合。4.过滤器的选用选择过滤器的主要考虑因素有：(1)系统的工作压力 为选择过滤器的 主要依据之一。系统的压力越高，液压元件 的配合精度越高，所需要的过滤精度也就越 高。(2)系统的流量过滤器的通流能力是 根据系统的最大流量而确定的。一般，过滤 器的额定流量不能小于系统的流量， 否则过滤器的压力损失会增加， 过滤器易堵塞, 寿命也缩短。但过滤器的额定流量越大，其体积造价也越大，因此应选择合适的流 量。(3)滤芯的强度 过滤器的滤芯的强度是一重要指标。

10、不同的过滤器有不同的强度。在高压或冲击大的液压回路，应选用强度高的过滤器。5.过滤器的安装(1)安装在泵的吸油口 如图5-5a所示，用于保护泵，可选择粗滤器，但要求 有较大的通流能力，防止产生气穴现象。安装在泵的出口须选择精滤器，以保护泵以外的元件。要求能承受油路上的工作压力和压力冲击。安装在系统的回油路上滤去系统生成的污物，可采用滤芯强度低的过滤器。为防止过滤器阻塞，一般要并联 安全阀或安装发讯装置。(2)安装在液压泵的出油口上 如图5-5b,此安装方式可以有效的保护除泵以 外的其他液压元件，但是由于过滤器是在高压下工作，滤芯需要有较高的强度。为 了防止过滤器堵塞而引起液压泵过载或过滤器损坏

11、，常在过滤器旁设置一堵塞指示 器或旁路阀加以保护。(3)安装在回油路上 图5-5c所示、将过滤器安装在系统的回油路上。这种方 式可以把系统内油箱或管壁氧化层的脱落或液压元件磨损所产生的颗粒过滤掉，以 保证油箱内的液压油的清洁使泵及其他元件受到保护。由于回油压力较低，所需过 滤器强度不必过高。(4)安装在系统的支路上如图5-5d所示，当泵的流量较大时，为避免选用过大的过滤器，在支路上安装小规格的过滤器。(5)单独过滤 如图5-5e所示，用一个液压泵和过滤器单独组成一个独立于 系统之外的过滤回路，这样可以连续清除系统内的杂质，保证系统的清洁。一般用于大型 的液压系统。1Y5宫图5-6过滤器的安芨第

12、二节蓄能器蓄能器是在液压系统中储存和释放压力能的元件。它还可以用作短时供油和吸 收系统的震动和冲击的液压元件。一、蓄能器的类型和典型结构蓄能器主要有重锤式，充气式和弹簧式三种类型。1 .重锤式蓄能器：重锤式蓄能器的结构原理图如图 5-6所示，它是利用重物的位置变化来储存和 释放能量的。重物1通过活塞2作用于液压油3上，使之产生压力。当存储能量时, 油液从a经单向阀进入蓄能器内，通过柱塞推动重物上升；释放能量时，柱塞同重 物一起下降，油液从b孔输出。这种蓄能器结构简单，压力稳定，但容量小，体积 大，反映不灵活，易产生泄露。目前只用于少数大型固定设备的液压系统。2 .弹簧式蓄目匕器:图5-7为弹簧

13、式蓄能器的结构原理图，它是利用弹簧的伸缩来储存和释放能量 的。弹簧1的力通过活塞2作用于液压油3上。液压油的压力取决于弹簧的预紧力 和活塞的面积。由于弹簧伸缩时弹簧力会发生变化，所形成的油压也会发生变化。 为减少这种变化，一般弹簧的刚度不可太大，弹簧的形成也不能过大，从而限制了 这种蓄能器的工作压力。这种蓄能器用于低压、小容量的系统，常用于液压系统的 缓冲。弹簧式蓄能器具有结构简单、反应较灵敏等特点，但容量较小、承压较低。图5-6重锤蓄能器I-重物立柱塞3 -液压油图行T弹黄式蓄能器I-弹蓄工括塞3-液压油3 .充气式蓄能器：充气式蓄能器是利用气体的压缩和膨胀来储存和释放能量。为安全起见，所充

14、 气体一般为惰性气体或氮气。 常用的充气式蓄能器有活塞式和气囊式两种，如图5-8所示。（1）活塞式蓄能器 图5-8a为活塞式蓄能器结构图。压力油从 a 口进入，推 动活塞，压缩活塞上腔的气体储存能量；当系统压力低于蓄能器压力时，气体推动 活塞，释放压力油，满足需要。这种蓄能器具有结构简单，工作可靠，维修方便等 特点，但由于缸体的加工精度高、活塞密封易磨损、活塞的惯性及摩擦力的影响， 使之存在造价高、易泄漏、反应灵敏度差等缺陷。（2）气囊式蓄能器图5-8b为气囊式蓄能器结构图。由图可知，气囊2安装在壳体3内，充气阀1为气囊充入氮气， 压力油从入口顶开菌形限位阀 4进入蓄能器压缩气囊，气囊内的气体

15、被压缩而储存 能量；当系统压力低于蓄能器压力时，气囊膨胀压力油输出，蓄能器释放能量。菌 形限位阀的作用是防止气囊膨胀时从蓄能器油口处凸出而损坏。这种蓄能器的特点 是气体与油液完全隔开，气囊惯性小、反应灵活、结构尺寸小、重量轻、安装方便， 是目前应用最为广泛的蓄能器之一。图ME充气式蓄能器A）活塞式菖能毒b）气赛式苕能器:一充气阀2-气囊3元仲4一限位阀二、蓄能器的容量计算图5-9气囊式蓄能器的工作状态蓄能器的容量是选用蓄能器的主要指标 之一。不同的蓄能器其容量的计算方法不同， 在此仅对应用最为广泛的气囊式蓄能器，用作 辅助能源时容量的计算方法作一简要的介绍。 气囊式蓄能器在工作前要先充气，当充气后气 囊会占据蓄能器壳体的全部体积， 假设此时气 囊内的体积为Vo,压力为Po;在工作状下压 力与进入蓄能器，使气囊受到压缩，此时气囊 内气体的体积为V1 ,压力为P1;如图5-9所 示。根据波义尔气体定律可知Po vo= Pi = p2 v2 =const (5-1)式中Po, Vo蓄能器没有压力油输入时，气囊内充气体的压力和体积；P1, V1 蓄能器在工作状态下气囊压缩后其内腔的压力和体积；P2, V2 蓄能器在释放能量后气囊内压力和体积；n由蓄能器工作状态所确定的指数：当蓄能器释放能量的速