第六章辅助装置 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 、功用和分类 职能 符号 溶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 结构活塞式:结构简单、容易安装,维修方便:但 密封性差,动作不够灵敏 气囊式:惯性小、反应灵敏、且结构小、重量 轻、容易充气,且气体保存时间长 蓄能器的功用主要是储存油液多余的压力能 功用并在需要时释放出来供给系统,作轴助动力 1.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 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。这样就可使系统选用流量等于循环周期内平均流量q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
第六章 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 1.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： 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,现在工业上已很少应用 表6.1蓄能器和种类和特点 害能一的种类和特点 1利用弹爱的压细和伸长来储存、释放压力能 2构简单,反虚测蚊,但容量小 3供小容量、低压(p≤1-1.2MP)回路冲之用,不适用于高压 1利用气体的压缩和影胀来储存、释放压力能(气体和油液在蓄能 器中直接接触) 2容量大惯性小,反应灵敏轮廓尺寸小,但气体春易混人油内 影喻系桃工作平稳性 3.只适用于大流量的中、低压回路 1利用气体的压缩和影胀来储存释放压力能(气体和油液在蓄需 器中由活塞隔开) 2结构简单,工作可靠安装容易维护方便,假性大活嘉 和缸壁之间有摩撫,反应不够灵敏密封要求较高 3用来储存能量戒供中、高压系统吸收压力脉动之用 式 1利用气体的压缩和膨胀来储存释放压力能(气体和油液在能 器中由皮囊隔开) 2带弹货的菌状进油凋使油液胞进人能器佴防止皮自口被 挤出,充气阀只在蓄能器工作前皮囊充气时打开,蓄能器工作时则关 3结构尺寸小,重量轻安装方使维护暮易皮画馓性小,厘皮灵 敏,但皮囊和壳体制造都较难 4.折合型皮囊容量较大,可用来情存能意:纹型皮囊适用于吸收 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 蓄能器用于储存和释放压力能时(图6-2),蓄能器的容积V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p1和最低工作压力p2决定的。由气体定律有 P, k 蓄能时 放能时 图6-2皮囊式蓄能器储存和释放能量的工作过程 paVFp1VrpaV2=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
反应迟钝，现在工业上已很少应用。 表 6.1 蓄能器和种类和特点 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 pA V 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V=V1-V2,因此由式(6-1)可得 YH)"" D值理论上可与p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 D<p2,一般对折合型皮囊取p=(0.8~0.85)p,波纹型皮囊取p=(0.6~0.65)pz。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pA、系统中允 许的最高工作压力p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ρA1υ2/2时,由于气体在绝热过程中压缩所吸收的能量为 Cpav=Pa(va/v)d Pave 04 /pn)9263-1 故得 ( palv- Pa(P1)0.286 上式未考虑油液压缩性和管道弹性,式中p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 、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
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： [( / ) 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 符号 结构滤迪器按其滤心材料的过滤机制来分,有表 类型 种。 功能 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 作用正常地工作 油箱上各盖板、管口处都要妥善密封,防止 油液污染: 安装容易散热和组护保养 油箱要进行油温控制 常见的滤油器式样及其特点示于表6-2中
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
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.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日(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 2.压力损失不超过0.004Ma 3.结构简单,通流能力大,清洗方便,但过 滤精度低 表面型 1.滤心由绕在心架上的一层金属线组成,依 靠线间微小间隙来挡住油液中杂质的通过 2.压力损失约为0.03~0.06MPa 3.结构简单,通流能力大,过滤精度高,但滤 心材料强度低,不易清洗 4用于低压管道中,当用在液压泵吸油管上 时,它的流量规格宜选得比泵大 1.结构与线隙式相同,但滤心为平纹或波纹 的酚醛树脂或木浆微孔滤纸制成的纸心。 为了增大过滤面积,纸心常制成折叠形 2.压力损失约为0.01~0.04Pa 3.过滤精度高,但堵塞后无法清洗,必须更 换纸心4.通常用于精过滤 深度型 1.滤心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。改变金属 粉末的颗粒大小,就可以制出不同过滤精 度的滤心 2.压力损失约为0.03~0.2MPa 3.过滤精度高,滤心能承受高压,但金属颗 粒易脱落,堵塞后不易清洗 4.适用于精过滤 1.滤心由永久磁铁制成,能吸住油液中的铁 屑、铁粉、可带磁性的磨料 吸附型 磁性滤油器 2.常与其它型式滤心合起来制成复合式滤 油器 3.对加工钢铁件的机床液压系统特别适用
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. 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. 压力损失不超过 0.004Mpa 3. 结构简单，通流能力大，清洗方便，但过 滤精度低 1. 滤心由绕在心架上的一层金属线组成，依 靠线间微小间隙来挡住油液中杂质的通过 2. 压力损失约为 0.03～0.06MPa 3.结构简单，通流能力大，过滤精度高，但滤 心材料强度低，不易清洗 4.用于低压管道中，当用在液压泵吸油管上 时，它的流量规格宜选得比泵大 深度型 1. 结构与线隙式相同，但滤心为平纹或波纹 的酚醛树脂或木浆微孔滤纸制成的纸心。 为了增大过滤面积，纸心常制成折叠形 2. 压力损失约为 0.01～0.04MPa 3. 过滤精度高，但堵塞后无法清洗，必须更 换纸心 4.通常用于精过滤 1. 滤心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。改变金属 粉末的颗粒大小，就可以制出不同过滤精 度的滤心 2. 压力损失约为 0.03～0.2MPa 3. 过滤精度高，滤心能承受高压，但金属颗 粒易脱落，堵塞后不易清洗 4. 适用于精过滤 吸附型 磁性滤油器 1. 滤心由永久磁铁制成，能吸住油液中的铁 屑、铁粉、可带磁性的磨料 2. 常与其它型式滤心合起来制成复合式滤 油器 3.对加工钢铁件的机床液压系统特别适用