第五章辅助装置 液压系统中的辅助装置，如蓄能器、滤油器、油箱、热交换器、管件等，对系统的动态性能、 工作稳定性、工作寿命、噪声和温升等都有直接影响，必须予以重视。其中油箱需根据系统要求自 行设计，其它辅助装置则做成标准件，供设计时选用。 第一节蓄能器 一、功用和分类 功用蓄能器的功用主要是储存油液多余的压力能，并在需要时释放出来。在液压系统中蓄能器常 用来： 1.1. 图6-1液压系统中的流量供应情况T一一个循环周期 (1)在短时间内供应大量压力油液：实现周期性动作的液压系统（见图6-1），在系统不需大量 油液时，可以把液压泵输出的多余压力油液储存在蓄能器内，到需要时再由蓄能器快速释放给系统 这样就可使系统洗用流量等于循环周期内平均流量，的液压泵，以减小电动机功率消耗，降低系统 温升。 (②)维持系统压力：在液压泵停止向系统提供油液的情况下，蓄能器能把储存的压力油液供给 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，避免停电或系统发生故 障时油源突然中断所造成的机件损坏。 (3)减小液压冲击或压力脉动：蓄能器能吸收，大大减小其幅值。 2分类蓄能器主要有弹簧式和充气式两大类，其中充气式又包括气瓶式、活塞式和皮囊式 种，它们的结构简图和特点见表6-1。过去有一种重力式蓄能器，体积庞大，结构笨重，反应迟纯
第五章 辅助装置 液压系统中的辅助装置，如蓄能器、滤油器、油箱、热交换器、管件等，对系统的动态性能、 工作稳定性、工作寿命、噪声和温升等都有直接影响，必须予以重视。其中油箱需根据系统要求自 行设计，其它辅助装置则做成标准件，供设计时选用。 第一节 蓄 能 器 一、功用和分类 功用 蓄能器的功用主要是储存油液多余的压力能，并在需要时释放出来。在液压系统中蓄能器常 用来： 1. 1. 图 6-1 液压系统中的流量供应情况 T—一个循环周期 (1)在短时间内供应大量压力油液：实现周期性动作的液压系统(见图 6-1)，在系统不需大量 油液时，可以把液压泵输出的多余压力油液储存在蓄能器内，到需要时再由蓄能器快速释放给系统。 这样就可使系统选用流量等于循环周期内平均流量 qm 的液压泵，以减小电动机功率消耗，降低系统 温升。 (2)维持系统压力：在液压泵停止向系统提供油液的情况下，蓄能器能把储存的压力油液供给 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，避免停电或系统发生故 障时油源突然中断所造成的机件损坏。 (3)减小液压冲击或压力脉动：蓄能器能吸收，大大减小其幅值。 2.分类 蓄能器主要有弹簧式和充气式两大类，其中充气式又包括气瓶式、活塞式和皮囊式三 种，它们的结构简图和特点见表 6-1。过去有一种重力式蓄能器，体积庞大，结构笨重，反应迟钝
现在工业上己很少应用。 二、容量计算蓄能器容量的大小和它的用途有关。下面以皮囊式蓄能器为例进行说明。 蓄能器用于储存和释放压力能时（图6-2），蓄能器的容积儿是由其充气压力P、工作中要求输 出的油液体积V,、系统最高工作压力，和最低工作压力，决定的。由气体定律有 p.v 充气时 备能时 时 图6-2皮囊式蓄能器储存和释放能量的工作过程 嬲 0 活塞式：结 式： 功周
现在工业上已很少应用。 二、容量计算 蓄能器容量的大小和它的用途有关。下面以皮囊式蓄能器为例进行说明。 蓄能器用于储存和释放压力能时(图 6-2)，蓄能器的容积 VA 是由其充气压力 pA、工作中要求输 出的油液体积 VW、系统最高工作压力 p1 和最低工作压力 p2 决定的。由气体定律有 图 6-2 皮囊式蓄能器储存和释放能量的工作过程
表6-1 言能■的种类和种点 名称结构装题 作点和悦明 式 工作条合 和来糖存.释 玉力能（气体和在 之用 必 中用气 速事床来储存，再城压力气体情液在需 皮衡容量较大，可州来糖存能量：被纹型皮鼻适所于装化 p.V'=p.V=p:V=const (6-1) 式中：V和V:分别为气体在最高和最低压力下的体积：n为指数。n值由气体工作条件决定：当蓄能 器用来补偿泄漏、保持压力时，它释放能量的速度是缓慢的，可以认为气体在等温条件下工作，=1： 当蓄能器用来大量提供油液时，它释放能量的速度是很快的，可以认为气体在绝热条件下工作， n=1.4. 由于V,=V-V,因此由式(6-1)可得： V=- -两 (6-2) ,值理论上可与相等，但为了保证系统压力为一时蓄能器还有能力补偿泄漏，宜使，<，一般 对折合型皮囊取pu=(0.8~0.85)pa,波纹型皮囊取p=(0.6~0.65)p。此外，如能使皮囊工作时的 容腔在其充气容腔1/3至2/3的区段内变化，就可使它更为经久耐用 蓄能器用于吸收液压冲击时，蓄能器的容积V,可以近似地由其充气压力、系统中允许的最高 工作压力，和瞬时吸收的液体动能来确定。例如，当用蓄能器吸收管道突然关闭时的液体动能为 p1v2时，由于气体在绝热过程中压缩所吸收的能量为：
pAV n A=p1V n 1=p2V n 2=const (6-1) 式中:V1 和 V2 分别为气体在最高和最低压力下的体积；n 为指数。n 值由气体工作条件决定：当蓄能 器用来补偿泄漏、保持压力时，它释放能量的速度是缓慢的，可以认为气体在等温条件下工作，n=1； 当蓄能器用来大量提供油液时，它释放能量的速度是很快的，可以认为气体在绝热条件下工作， n=1.4。 由于 VW=V1-V2，因此由式(6-1)可得： 1 1 1 2 1 1 ( ) 1 1 [( ) ( ) ] n W A A n n V P V p p = − (6-2) pA 值理论上可与 p2 相等，但为了保证系统压力为 p2 时蓄能器还有能力补偿泄漏，宜使 pA＜p2，一般 对折合型皮囊取 pA=(0.8～0.85)p2，波纹型皮囊取 pA=(0.6～0.65)p2。此外，如能使皮囊工作时的 容腔在其充气容腔 1/3 至 2/3 的区段内变化，就可使它更为经久耐用。 蓄能器用于吸收液压冲击时，蓄能器的容积 VA 可以近似地由其充气压力 pA、系统中允许的最高 工作压力 p1 和瞬时吸收的液体动能来确定。例如，当用蓄能器吸收管道突然关闭时的液体动能为 ρAlυ2 /2 时，由于气体在绝热过程中压缩所吸收的能量为：
p=p.e,m)=-Pn/p.)2- 0.4 故得： 04 1 p. -1 L0s-1 (6-3) 上式未考虑油液压缩性和管道弹性，式中的值常取系统工作压力的9%。蓄能器用于吸收液 压泵压力脉动时，它的容积与蓄能器动态性能及相应管路的动态性能有关。 三、使用和安装 蓄能器在液压回路中的安放位置随其功用而不同：吸收液压冲击或压力脉动时宜放在冲击源或 脉动源近旁：补油保压时宜放在尽可能接近有关的执行元件处。 使用蓄能器须注意如下几点： (1)充气式蓄能器中应使用惰性气体（一般为氨气），允许工作压力视蓄能器结构形式而定，例 如，皮囊式为3.5~32Pa。 (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，且只能在-20~70℃的温度范用内工作。 (3)皮囊式蓄能器原则上应垂直安装（油口向下），只有在空间位置受限制时才允许倾斜或水平 安装。 (4)装在管路上的蓄能器须用支板或支架固定。 (⑤)蓄能器与管路系统之间应安装截止阀，供充气、检修时使用。蓄能器与液压泵之间应安装 单向阀，防止液压泵停车时蓄能器内储存的压力油液倒流。 第二节滤油器 一、功用和类型 1功用滤油器的功用是过滤混在液压油液中的杂质，降低进入系统中油液的污染度，保证系 统正常地工作。 2类型滤油器按其滤心材料的过滤机制来分，有表面型滤油器、深度型滤油器和吸附型滤油 器三种。 (1)表面型滤油器：整个过滤作用是由一个几何面来实现的。滤下的污染杂质被截留在滤心元 件靠油液上游的一面。在这里，滤心材料具有均匀的标定小孔，可以滤除比小孔尺寸大的杂质。由 于污染杂质积聚在滤心表面上，因此它很容易被阻塞住。编网式滤心、线隙式滤心属于这种类型。 (②)深度型滤油器：这种滤心材料为多孔可透性材料，内部具有曲折迂回的通道。大于表面孔 径的杂质直接被截留在外表面，较小的污染杂质进入滤材内部，撞到通道壁上，由于吸附作用而得 到滤除。滤材内部曲折的通道也有利于污染杂质的沉积。纸心、毛毡、烧结金属、陶瓷和各种纤维
[( / ) 1] 0.4 ( / ) 0.268 1 1.4 1 1 = = − − a a a v v a a v v p p p v pdv p v v dv a a 故得： 2 2 a alv v = 1 0.286 0.4 1 ( )[( )] A ( ) 1 A p p p − (6-3) 上式未考虑油液压缩性和管道弹性，式中 pA 的值常取系统工作压力的 90%。蓄能器用于吸收液 压泵压力脉动时，它的容积与蓄能器动态性能及相应管路的动态性能有关。 三、使用和安装 蓄能器在液压回路中的安放位置随其功用而不同：吸收液压冲击或压力脉动时宜放在冲击源或 脉动源近旁；补油保压时宜放在尽可能接近有关的执行元件处。 使用蓄能器须注意如下几点： (1)充气式蓄能器中应使用惰性气体(一般为氮气)，允许工作压力视蓄能器结构形式而定，例 如，皮囊式为 3.5～32MPa。 (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，且只能在-20～70℃的温度范围内工作。 (3)皮囊式蓄能器原则上应垂直安装(油口向下)，只有在空间位置受限制时才允许倾斜或水平 安装。 (4)装在管路上的蓄能器须用支板或支架固定。 (5)蓄能器与管路系统之间应安装截止阀，供充气、检修时使用。蓄能器与液压泵之间应安装 单向阀，防止液压泵停车时蓄能器内储存的压力油液倒流。 第二节 滤 油 器 一、功用和类型 1.功用 滤油器的功用是过滤混在液压油液中的杂质，降低进入系统中油液的污染度，保证系 统正常地工作。 2.类型 滤油器按其滤心材料的过滤机制来分，有表面型滤油器、深度型滤油器和吸附型滤油 器三种。 (1)表面型滤油器：整个过滤作用是由一个几何面来实现的。滤下的污染杂质被截留在滤心元 件靠油液上游的一面。在这里，滤心材料具有均匀的标定小孔，可以滤除比小孔尺寸大的杂质。由 于污染杂质积聚在滤心表面上，因此它很容易被阻塞住。编网式滤心、线隙式滤心属于这种类型。 (2)深度型滤油器：这种滤心材料为多孔可透性材料，内部具有曲折迂回的通道。大于表面孔 径的杂质直接被截留在外表面，较小的污染杂质进入滤材内部，撞到通道壁上，由于吸附作用而得 到滤除。滤材内部曲折的通道也有利于污染杂质的沉积。纸心、毛毡、烧结金属、陶瓷和各种纤维
制品等属于这种类型。 (3)吸附型滤油器：这种滤心材料把油液中的有关杂质吸附在其表面上。磁心即属于此类。 常见的滤油器式样及其特点示于表6-2中， 二、泌油器的主要性能指标 1过滤精度它表示滤油器对各种不同尺寸的污染颗粒的滤除能力，用绝对过滤精度、过滤比 和过滤效率等指标来评定。 绝对过滤精度是指通过滤心的最大坚硬球状颗粒的尺寸(y),它反映了过滤材料中最大 表6-2 常见的滤油器及其特点 类型 名称及结构简图 特点说明 1.1.过滤精度与铜丝 网层数及网孔大小有 关。在压力管路上常用 100、150、200目（每英 寸长度上孔数)的铜丝 网，在液压泵吸油管路 表面型 上常采用20一40目铜 丝网 2.2.2.压力损失不超 过0.004Wpa 3.3.3.结构简单，通流 能力大，清洗方便，但 过滤精度低
制品等属于这种类型。 (3)吸附型滤油器：这种滤心材料把油液中的有关杂质吸附在其表面上。磁心即属于此类。 常见的滤油器式样及其特点示于表 6-2 中。 二、滤油器的主要性能指标 1.过滤精度 它表示滤油器对各种不同尺寸的污染颗粒的滤除能力，用绝对过滤精度、过滤比 和过滤效率等指标来评定。 绝对过滤精度是指通过滤心的最大坚硬球状颗粒的尺寸(y)，它反映了过滤材料中最大 表 6-2 常见的滤油器及其特点 类型 名称及结构简图 特点说明 表面型 1. 1. 过滤精度与铜丝 网层数及网孔大小有 关。在压力管路上常用 100、150、200 目(每英 寸长度上孔数)的铜丝 网，在液压泵吸油管路 上常采用 20～40 目铜 丝网 2. 2. 2.压力损失不超 过 0.004Mpa 3. 3. 3.结构简单，通流 能力大，清洗方便，但 过滤精度低