液压传动辅助元件

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1、 在液压系统中除液压泵、液压马达、液压缸和控制阀等基本元件外，还有许多辅助元件，如管道（油管）和管接头、油箱、冷却器和加热器、滤油器、蓄能器和密封件等。从液压传动的工作原理来看，这些元件是起辅助作用，但从保证液压系统完成传递力和运动的任务来看却是非常重要的。它们对系统的正常工作、工作效率、使用寿命等影响极大。因此，在设计、制造和使用液压设备时，对辅助元件必须予以足够的重视。 概述概述 第五章第五章 液压辅助元件液压辅助元件 1v 油管和管接头在液压系统中的作用是连接各液压元件，以保证工作介质的循环流动，并传递能量。因此要求管道在输油过程中压力损失小，无泄漏，且有足够的强度，装配维修方便等。v

2、为保证管道的压力损失较小，油管和管接头必须有足够的通流截面积，使油液在管道中的流动速度不致过大，且要求长度尽量短，管壁光滑，避免通流断面的突变及管道方向急剧变化。5.1 5.1 油管及管接头油管及管接头21）油管的材料 油管的种类有无缝钢管、有缝钢管、耐油橡胶软管、紫铜管、尼龙管、塑料管等。油管材料是依据液压系统各部位的压力、工作要求和各部件间的位置关系等选择的。 （1）无缝钢管：在中、高压系统中得到广泛应用。无缝钢管有冷拔和热轧两种。冷拔管的外径尺寸精确，质地均匀，强度高。一般多选用10号，15号冷拔无缝钢管。吸油管和回油管等低压管路，允许采用有缝钢管，其最高工作压力不大于10公斤/厘米2。

3、5.1 5.1 油管及管接头油管及管接头 1 1 油管油管 31）油管的材料 （2）橡胶软管：用于有相对运动的部件间的连接，能吸收液压系统的冲击和振动，装配方便。橡胶软管分为高压软管和低压软管两种，高压软管用夹有钢丝的耐油橡胶制成。钢丝有缠绕和交叉编织两种，一般有23层。钢丝层数越多，管径越小，耐压力越高，最高使用压力可达3540MPa。低压软管是由夹有帆布的耐油橡胶制成，适用于工作压力小于15公斤/厘米2（/15公斤力/1.5MPa）的场合。 （3）紫铜管：易弯曲成所需的形状，安装方便，且管壁光滑，摩擦阻力小。但耐压力低，抗振能力弱，只适于中、低压油路（不大于6.3MPa）。5.1 5.1

4、油管及管接头油管及管接头 1 1 油管油管 41）油管的材料 （4）耐油塑料管：价格便宜，装配方便，但耐压力低（不大于5公斤/厘米2）。可用于某些回油管和泄漏油管。 （5）尼龙管：国内已试制生产，可用于中、低压油路，有的使用压力可达80公斤/厘米2 2）油管内径d可根据通过的流量和允许流速来确定3）管壁厚度的确定：根据材料许可应力计算出尺寸后，应按照标准选取相应的油管。5.1 5.1 油管及管接头油管及管接头 1 1 油管油管 5 管接头是油管与油管、油管与液压件之间的可拆装连接件。它应满足拆装方便、连接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、压力损失小及工艺性好等要求。 管接头的种类很多，其

5、规格、品种可查阅有关技术手册。液压系统中油管与管接头的常见连接方式见表5.1-3。管路旋入用的连接螺纹采用国家标准米制锥螺纹（ZM）和普通细牙螺纹（M）。前者靠自身锥体旋紧并采用聚四氟乙烯密封，广泛应用与中压、低压液压系统；后者密封性能好，常用于高压系统，但要采用组合垫圈或O型密封圈进行端面密封，有时也可采用紫铜垫密封。 5.1 5.1 油管及管接头油管及管接头2 2 管接头管接头 6 管接头的型式以金属接头居多，常用的有扩口薄管接头、焊接式管接头、卡套式管接头、扣压式、插销式、快速接头等。 1)扩口薄管接头:如图所示。它由管接头体1、套筒2和螺母3组成。套筒2和管接头体1与油管4连接部位做成

6、内、外圆锥面，将油管4端部扩大成喇叭口后，再和管接头连接，并用螺母3压紧。 扩口薄管接头用来连接薄壁钢管、铜管及塑料管等，其工作压力不大于5MPa。2 2 管接头管接头 5.1 5.1 油管及管接头油管及管接头72）焊接式管接头这种管接头的结构，如图所示。油管端部先焊上一个接管3，然后用螺母2将接管3和管接头体1连接起来。管接头尾部用锥螺纹或O形密封圈与其他液压元件连接。适用于管道尺寸精度要求不高，压力可达31.5MPa2 2 管接头管接头 5.1 5.1 油管及管接头油管及管接头83）高压卡套式管接头，结构如图所示。管接头由接头体2、卡套3和螺母4组成。螺母带有内锥面，在拧紧螺母时，此锥面使

7、卡套变形被压紧后，卡套其刃口便嵌入管壁而达到密封的目的。卡套中间部分因受压缩力而弯曲，起一种弹簧作用，从而保证管接头在受振动时不会松动。管接头尾部用螺纹与液压元件连接，靠密封垫圈1密封。2 2 管接头管接头 5.1 5.1 油管及管接头油管及管接头9 由于接头体2的形状不同，在液压元件标准中，高压卡套式管接头有直通、三通、直角、铰接等多种形式。其中绞接接头在连接时不受方向性限制，且允许连接管绕固定轴线摆动。104）扣压式管接头，管接头由接头外套和接头芯组成，软管装好后再用模具扣压，使软管得到一定的压缩量。此结构具有较好的抗拔脱和密封性能2 2 管接头管接头 5.1 5.1 油管及管接头油管及管

8、接头115）快速管接头： 在接头内装有两个单向阀，接头连接时两个单向阀被顶开接成通路；接头拆开时，单向阀自行关闭，截断通路，使管内液体不会流失。接头连接时，先将管芯插入管套内，再将外套推至左边压缩弹簧的位置。此时外套在弹簧的作用下压紧钢球，使管套与管芯卡死而被固定。当需要拆开接头时，把外套接至弹簧松开的位置（图示的位置），此时外套 不再压紧钢球，钢球松动， 管芯即可拉出而断开。快 速接头适用于经常拆卸的 场合。结构比较复杂，局 部阻力损失也较大。2 2 管接头管接头 5.1 5.1 油管及管接头油管及管接头126）插销式管接头 利用U形卡固定管子。U形卡起连接作用，密封圈起挤紧密封作用，拆装迅

9、速、方便、适用于经常拆卸的液压支架管路。2 2 管接头管接头 5.1 5.1 油管及管接头油管及管接头13油箱的用途主要是储油、散热、分离杂质、逸出空气等作用，所以油箱的容量和结构应满足以下要求：（1）具有足够容量，以满足液压系统对油量的要求，同时当系统工作时，油面应保持一定的高度；当系统停止工作或检修时，应容得下返回的工作油。（2）能分离出油中的空气和杂质，并能散发出液压系统工作过程中产生的热量，使油温不超过容许值。（3）油箱上部应适当地透气，以保证油泵正常吸油。（4）便于油箱中元件和附件的安装和更换。（5）便于装油和排油。其中，油箱的散热是决定油箱容量结构的主要因素。5.2 5.2 油油

10、箱箱 1 1 功能功能 14 按油箱内液面是否与大气相通可分为： 开式油箱 闭式油箱（充气式） 按是否与整机合为一体可分为： 整体式（电机和液压泵多在油箱上部） 分离式5.2 5.2 油油 箱箱 2 2 分类分类 15常见开式油箱，由钢板焊接而成。根据使用要求，油箱结构设计时应注意以下几点：（1）吸油管和回油管距离应尽量远，吸油侧和回油侧要用隔板隔开，以增大油箱内油液循环的距离，利于油液冷却和气泡，并使杂质沉淀在回油管一侧。隔板的高度约为最低油面高度的2/3。吸油管离油箱底部的距离应不小于管径的2倍，距箱边应不小于管径的3倍，以使回、吸油畅通。回油管口管端切成45角、且必须浸入最低油面之下，以

11、避免回油将空气带入油液中。（2）油箱上的盖板及油管进、出口要加密封装置，注油口应有滤油网。密封的油箱应有通气孔，以使在通常情况下油箱内的压力保持为大气压。（3）油箱应便于维修和清洗。为了便于放油，油箱的底面应有适当斜度，并应设置放油塞或放油阀。在油箱侧壁易见处设置油位指示器。必要时还应设有温度计。（4）油箱内壁需用耐油涂料涂漆，用以防锈和防凝水。5.2 5.2 油油 箱箱 3 3 结构结构 1617 油箱的容积是根据液压系统的散热要求确定的，在不设冷却器的液压系统中。当油箱的尺寸比（长：宽：高）为1：1：1到1：2：3时，油箱的有效容积可按下式近似计算： 上式仅适用于油箱中的油面高度为油箱高度

12、的0.8倍的场合。油箱的设计容积应为计算容积的1.2倍。 一般油箱容积可按油泵每分种输油量的35倍来确定5.2 5.2 油油 箱箱 4 4 容积计算容积计算 18v当利用油箱散热不足以使油温保持在允许范围之内时，就应在系统中设置冷却器。v对冷却器性能的主要要求是： （1）要有足够的散热面积，以保持油温在允许范围之内。 （2）油通过时压力损失要小。 （3）在系统负荷变化时，容易控制油液保持恒定温度。 （4）有足够的强度。5.3 5.3 冷却器冷却器 1. 1.作用与性能作用与性能 19 按冷却介质不同，冷却器可分为水冷、风冷和媒冷式，其结构形式有多种。 管式冷却器：油从右侧上部的油孔c进入，从左

13、侧上部的油孔b流出。冷却水从右端盖4中部的孔d进入，经过多根水管3的内部，从左端盖1的孔a流出。油在水管外部流过，三块隔板2用来增加油的循环路线长度，以改善热交换的效果。为了提高散热性能，水管采用紫铜管为好，壁厚可为11.5毫米。 2. 2. 种类与特点种类与特点 5.3 5.3 冷却器冷却器20v 冷却器一般在安装在回油管路或低压管路中，必要时也可安装在液压泵（作辅助泵）的出油口，构成独立的冷却回路。（1）冷却器安装在主溢流阀溢流口 这种安装方式的特点是：溢流阀产生的热油直接获得冷却，不受系统冲击压力的影响，单向阀起保护作用，截至阀可在启动时使液压油液直接回油箱。5.3 5.3 冷却器冷却器

14、 3. 3. 安装安装 21（2）冷却器安装在主回油路上 这种安装方式的特点是：冷却器直接装在主回油路上，冷却速度快，但系统回路有冲击压力时，要求冷却器能承受较高压力。5.3 5.3 冷却器冷却器 3. 3. 安装安装 22（3）独立冷区回路 独立冷却回路的优点是：单独的液压泵将热的工作介质通入冷却器，冷却器不受液压冲击的影响。5.3 5.3 冷却器冷却器 3. 3. 安装安装 23 油液中含有杂质可引起运动零件表面划伤，加速零件的磨损使寿命降低，同时杂质还会堵塞节流口和阻尼孔等缝隙，以及引起滑阀卡死等，造成工作部件的运动不稳定、动作失调等故障 有足够的过滤精度，即能阻挡一定大小的杂质。 通油

15、性能好。当油液通过时，在产生一定压降的情况下，单位过滤面积通过的油量要大，一般安装在液压泵吸入口的滤网，其过滤能力应为液压泵容量的2倍以上； 过滤材料应有一定的机械强度，不致因受油的压力而损坏； 在一定的温度下，应有良好的抗腐蚀性和足够的寿命； 清洗维修方便，容易更换过滤材料。5.4 5.4 滤油器滤油器 1. 1. 功能与要求功能与要求 24v网式滤油器 滤芯为一层或两层方格铜丝网包在圆形支架上构成。标准产品无外壳，直接安装在油泵吸油管入口处，浸在油箱液面之下，能滤去杂质颗粒为0.130.4毫米，用以保护油泵。v线 隙 式 滤 油 器1）滤芯由绕在芯架上的一层金属线组成，依靠线间微小间隙来挡

16、住油液中杂质的通过；为了增加滤纸的过滤面积，纸芯作成折叠形。油液从滤芯外面进入滤芯，纸芯滤油器的过滤精度高，一般用作精过滤，但易堵塞，无法清洗，需常换纸芯2）用于低压管道中，当在液压泵吸油管上时，它的流量规格应选的比泵为大5.4 5.4 滤油器滤油器 2. 2. 种类种类 25v烧 结 式 滤 油 器1）滤芯由金属粉末烧结而成，利用金属颗粒间的微孔来挡住油中杂质通过。滤芯的形状可以做成杯状、管状、板状和碟状等形状。改变金属粉末的颗粒大小，就可以制成不同过滤精度的滤芯；2）过滤精度高，适用于精过滤；滤芯强度高，承受热应力和冲击性能好，能承受高压，能在较高温度下工作；有良好的抗腐蚀性；性能较稳定；

17、制造简单；再生性好。其主要缺点是：金属颗粒易脱落，易堵塞，堵塞后极难清洗，使用中烧结颗粒也易脱落等。5.4 5.4 滤油器滤油器 2. 2. 种类种类 26磁性滤油器 用于清除油液中的铁屑，铸铁粉末等铁磁性物质，其滤芯用永久性磁铁做成。当油液通过滤芯与壳体之间的环形空隙时，油中的铁屑、铸铁粉末便被磁性滤芯吸附在铁滤网上。也可用几块永久性磁铁放在油箱里回油管处，作为简易磁性滤油器。 2. 2. 种类种类 5.4 5.4 滤油器滤油器27v滤油器按其过滤精度不同可分为：粗滤油器、普通滤油器、精密滤油器和特精滤油器四种v选择滤油器时应满足预定要求（1）过滤精度满足预定要求（2）在较长时间内保持足够强

18、度；（3）滤芯有足够的强度；（4）滤芯抗腐蚀性能好；（5）滤芯更换与清洗方便。5.4 5.4 滤油器滤油器 4 4 选用选用 28（1）安装在液压泵吸油口 要求滤油器有较大的通流能力和较小的阻力（阻力不大于0.010.02MPa），为此一般采用过滤精度较低的网式滤油器，其通油能力至少是泵流量的两倍 主要用来保护液压泵，但液压泵产生的磨损生成物仍将进入系统 必须通过液压泵的全部流量5.4 5.4 滤油器滤油器 5 5 安装安装29（2）安装在液压泵出油口 可以保护除液压泵以外的其他液压元件 滤油器应能承受油路上的工作压力和冲击压力 过滤阻力不应超过0.35MPa，以减小因过滤所引起的压力损失和滤

19、芯所受的液压力 为了防止滤油器堵塞时引起液压泵过载或使滤芯损坏起见，压力油路上宜并联一旁通阀或串连一堵塞指示装置 必须通过液压泵的全部流量5.4 5.4 滤油器滤油器 5 5 安装安装30（3）安装在主溢流阀溢流口 系统工作时只需通过液压泵全部流量的2030，因此可以采用较小规格的滤油器 不会在主油路中造成压降，滤油器也不必承受系统的工作压力 必须通过液压泵的全部流量5.4 5.4 滤油器滤油器 5 5 安装安装31（4）安装在执行元件的回油路 可以滤掉液压元件磨损后生成的金属屑和橡胶颗粒，保护液压系统 允许采用滤芯强度和刚度较低的滤油器，允许滤油器有较大的压降 与滤油器并联的单向阀起旁通阀的

20、作用，防止油液低温启动时，高粘度油通过滤芯或滤芯堵塞等引起的系统压力升高 必须通过液压泵的全部流量5.4 5.4 滤油器滤油器 5 5 安装安装32（5）独立过滤回路 独立过滤回路的特点是可以不间断地清除液压系统中的杂质，尤其适用于大型机械的液压系统。5.4 5.4 滤油器滤油器 5 5 安装安装33 蓄能器又称蓄压器，贮能器，是一种能把压力油的液压能贮存在耐压容器里，待需要时又将其释放出来的一种装置。它在液压系统中起到调节能量、均衡压力、减少设备容积、降低功率消耗及减少系统发热等作用。 蓄能器的主要用途是：贮蓄液压能，作为辅助或应急液压源；补充系统泄漏、保持系统恒压；缓冲、吸收压力脉动。5.

21、5 5.5 蓄能器蓄能器 1 1 作用及应用作用及应用34 蓄能器能分别地把液压能转变为重物、弹簧和气体的势能而贮存起来，在需要时势能又转变成液压能重新释放出来。1）重力式蓄能器：又称重锤式蓄能器，其结构原理如图所示，它是利用举升柱塞上的重物而贮存能量，就像是一个带有活塞杆的垂直油缸。它的结构尺寸较大，惯性较大，反应不灵敏，有摩擦损失。 故常用于固定的大型设备上。5.5 5.5 蓄能器蓄能器 2 2 种类种类352）弹簧式蓄能器：利用作用在蓄能器活塞上的弹簧力贮存液压能的装置，如图5-24。弹簧式蓄能器的特点是结构简单，反应尚较灵敏。但容量小，不适用于高压和循环频率较高的场合。5.5 5.5

22、蓄能器蓄能器 2 2 种类种类363）充气式蓄能器：根据气体与油液是否接触分为直接接触式和隔离式两种。 直接接触式蓄能器由于压缩气体直接与液压油接触，存在着气体混入油液、影响工作稳定性的缺点而很少用。5.5 5.5 蓄能器蓄能器 2 2 种类种类373）充气式蓄能器：隔离式蓄能器又根据结构不同分为隔膜式，活塞式和气囊式（1）隔膜式充气蓄能器。它利用橡胶隔膜将液压油与压缩气体分隔开。其外形呈球形。压力高、体积小，故常用于航空机械上。5.5 5.5 蓄能器蓄能器 2 2 种类种类383）充气式蓄能器：（2）活塞式蓄能器。这种蓄能器类似于没有活塞杆的油缸。活塞在油液与压缩空气中浮动把二者分隔开。活塞

23、行程决定于液入或流出蓄能器的液体量，利用气体的膨胀或压缩以平衡液体压力。活塞1的上部为气体，下部为高压油液，气体由气门3充入，液压油从下部进油口a进入。这种蓄能器的特点是：结构简单、尺寸小，容易安装，维修方便，寿命长。这种蓄能器主要供蓄能和吸收脉动用。5.5 5.5 蓄能器蓄能器 2 2 种类种类393）充气式蓄能器：（3）气囊式蓄能器，在柱形圆筒内装入充有压缩惰性气体的橡胶皮囊的隔离式蓄能器。外壳的一端装有充气阀，合成耐油橡胶制成的“梨形”皮囊装在蓄能器里。壳体底部用一带有油口的受弹簧力作用的提升阀总成堵起来。这种蓄能器的特点是漏气损失小、反应灵敏，可以吸收急速的压力冲击和脉动，重量轻和体积

24、小。在采煤机械上大部分用这种蓄能器。 5.5 5.5 蓄能器蓄能器 2 2 种类种类40 蓄能器在液压回路中的安装位置随其功能而不同：吸收液压冲击或压力脉动时宜放在冲击源或脉动源附近；补油保压时宜尽可能接近有关的执行元件处。使用蓄能器需注意以下几点：(1) 充气式蓄能器应使用惰性气体（一般为氮气）。(2) 不同的蓄能器各有其适用的工作范围，例如，皮囊式蓄能器的皮囊强度不高，不能承受很大的压力波动。(3) 皮囊式蓄能器原则上应垂直安装（油口向下。(4) 装在管路上的蓄能器须用支板或支架固定。(5) 蓄能器与管路之间应安装截止阀，供充气检修时使用；与液压泵之间应装单向阀，防止泵停车时蓄能器内储存压

25、力油液倒流。5.5 5.5 蓄能器蓄能器4 4 安装使用安装使用41 漏油是液压系统常见现象，密封是防止漏油的最主要的方法。密封效果的优劣，对液压机械的工作好坏有直接影响。密封不好会使内漏超过允许值，从而降低了系统的容积效率。 密封装置除必须具有可靠的密封性外，还要有较长的使用寿命和小的摩擦损失。密封的方法和形式很多，根据密封的原理可分为间隙密封（非接触密封）和接触密封两大类。1）在一定的压力、温度范围内具有良好的密封性能；2）密封装置和运动件之间的摩擦力要小，摩擦系数要稳定；3）抗腐蚀能力强，不易老化，工作寿命长，耐磨性好；4）结构简单，使用、维护方便，价格低廉。5.6 5.6 密封装置密封

26、装置1 1 要求要求421）间隙密封（非接触式密封） 间隙密封是利用运动件之间的微小间隙处的油膜进行密封的，其密封效果取决于间隙的大小和压力差、密封长度和零件表面质量。所以对零件的几何形状和表面光洁度有较高的要求。2）接触式密封（1）O型密封圈：用耐油橡胶制成，可以作为固定连接表面间、相对运动表面间的密封，密封面可以是密封圈的内径、外径、侧面。O型密封圈装配后的预变形量的大小表示其密封效果。预压缩量太小则密封性不好，预压缩量过大又增加摩擦力和密封圈的磨损。5.6 5.6 密封装置密封装置2 2 密封形式密封形式43 当压力比较低时，O型密封圈依靠本身的预变形量进行密封。压力提高后密封圈产生挤压

27、变形，从而依靠其变形的反弹力进行密封，因此其密封性能还能随着油压力的提高而增强。 2 2 密封形式密封形式5.6 5.6 密封装置密封装置44 在油压超过10MPa的往复运动中，密封圈容易在高压油作用下嵌入间隙内而损坏，故密封圈的侧面要安放挡圈。当O型密封圈只承受一个方向压力时可用一个挡圈，如果承受双向压力时，要每边各用一个挡圈。 为保证密封性能，安置密封圈的沟槽尺寸和表面光洁度应符合要求。 由于O型密封圈具有结构简单、密封性能好、摩擦力小、容易制造等优点，所以在液压元件中应用很广。2 2 密封形式密封形式5.6 5.6 密封装置密封装置45（2）Y型密封圈:也用耐油橡胶制成，Y型密封圈在工作时因油压作用使两唇张开，各自贴紧在轴和孔的表面而起密封作用，所以装配时唇边要面对有压力的油腔。 Yx型密封圈，又称小Y型密封圈,材料为聚氨脂，具有很好的抗腐蚀性和良好的机械性能。其内外唇长短不等，固定面唇边长，增大支撑；滑动面唇边短，减小摩擦，防止运动件切伤密封唇。具有截面小、结构简单、耐磨性好、密封可靠等优点。5.6 5.6 密封装置密封装置2 2 密封形式密封形式46