第五章液压辅件 本章重点:1.掌握蓄能器、过滤器、管件、油箱及密封件的功能 2.了解蓄能器、过滤器、管件、油箱及密封件的类型,做到正确选用 在一套完善的液压系统中,油箱、油管和过滤器等液压辅件是必不可少的,蓄能器和加热器、冷却 器能使液压系统更为合理。液压辅件的合理设计与使用对液压系统的性能有很大的影响。 第一节蓄能器 液压蓄能器是能量存贮装置,它在适当的时候把系统多余的压力油贮存起来,在需要时又释放出来 供给系统,此外还能缓和液压冲击及吸收压力脉动等 、嘗能器的种类 按贮存能量的方式不同,蓄能器有重力式、弹簧式和气液式 1.弹簧式蓄能器 弹簧式蓄能器是将液体的压力能转变成弹簧的弹性势能贮存 起来。图5-1为常用的弹簧式蓄能器结构及图形符号,用活塞3 将液体腔与弹簧腔隔开。该蓄能器结构简单,容量小,油压稳定 性差,用于低压、小流量系统的蓄能和缓冲。 2.气液式蓄能器 气液式蓄能器是将液体压力能转变成气体压力能贮存起来。 按气液隔离的方式不同,分为气液直接作用式、活塞式和气囊式。 图5-1弹簧式蓄能器 气液直接作用式一般采用乳化液。该结构容量大,反应灵敏,控 1—壳体2—弹簧3一活塞4一进油腔 制系统复杂,常用于大型水压机中 图5-2为活塞式蓄能器及图形符号,用活塞1将气液分开,气体经气门3给上腔充压缩空气,下腔 通系统压力油。该结构简单,寿命长,但缸体2内部需精加工,活塞质量大,动态响应慢,且有微量的 气液混合。 图5-3是气囊式蓄能器及图形符号,采用耐油橡校制成的气囊3将气、液分开,气囊固定在壳体2 的上部,由充气阀1给气囊内充入氮气。为了保护气囊不被挤出油口,在壳体下端设置了菌形阀4。该 蓄能器使气液完全隔开,重量轻,惯性小,反应灵敏,但工艺性稍差。该蓄能器现已得到广泛的应用。 軍 密 图5-2活塞式蓄能器 图5-3气囊式蓄能器 活塞2—缸筒3一气门 1一充气阀2一壳体3一气囊4一菌形阀
第五章 液压辅件 本章重点：1.掌握蓄能器、过滤器、管件、油箱及密封件的功能 2.了解蓄能器、过滤器、管件、油箱及密封件的类型，做到正确选用 在一套完善的液压系统中，油箱、油管和过滤器等液压辅件是必不可少的，蓄能器和加热器、冷却 器能使液压系统更为合理。液压辅件的合理设计与使用对液压系统的性能有很大的影响。 第一节 蓄能器 液压蓄能器是能量存贮装置，它在适当的时候把系统多余的压力油贮存起来，在需要时又释放出来 供给系统，此外还能缓和液压冲击及吸收压力脉动等。 图 5-1 弹簧式蓄能器 1—壳体 2—弹簧 3—活塞 4—进油腔 一、 蓄能器的种类 按贮存能量的方式不同，蓄能器有重力式、弹簧式和气液式。 1. 弹簧式蓄能器 弹簧式蓄能器是将液体的压力能转变成弹簧的弹性势能贮存 起来。图 5-1 为常用的弹簧式蓄能器结构及图形符号，用活塞 3 将液体腔与弹簧腔隔开。该蓄能器结构简单，容量小，油压稳定 性差，用于低压、小流量系统的蓄能和缓冲。 2. 气液式蓄能器 气液式蓄能器是将液体压力能转变成气体压力能贮存起来。 按气液隔离的方式不同，分为气液直接作用式、活塞式和气囊式。 气液直接作用式一般采用乳化液。该结构容量大，反应灵敏，控 制系统复杂，常用于大型水压机中。 图 5-2 为活塞式蓄能器及图形符号，用活塞 1 将气液分开，气体经气门 3 给上腔充压缩空气，下腔 通系统压力油。该结构简单，寿命长，但缸体 2 内部需精加工，活塞质量大，动态响应慢，且有微量的 气液混合。 图 5-3 是气囊式蓄能器及图形符号，采用耐油橡校制成的气囊 3 将气、液分开，气囊固定在壳体 2 的上部，由充气阀 1 给气囊内充入氮气。为了保护气囊不被挤出油口，在壳体下端设置了菌形阀 4。该 蓄能器使气液完全隔开，重量轻，惯性小，反应灵敏，但工艺性稍差。该蓄能器现已得到广泛的应用。 1 图 5-2 活塞式蓄能器 图 5-3 气囊式蓄能器 1—活塞 2—缸筒 3—气门 1—充气阀 2—壳体 3—气囊 4—菌形阀
二、嘗能器的主要功用 1.蓄存能量 2.缓和液压冲击及吸收压力脉动 、嘗能器的容量计算 1.工作容积Vw计算 在液压系统的一个工作循环中,液压泵的最大流量应略大于一个工作循环中的平均值,各阶段超过 液压泵的流量部分由蓄能器提供。蓄能器的工作容积是一个工作循环中需连续释放的液体最大体积V。 2.总容积的计算 气液式蓄能器的工作原理,符合气体定律,即 polo =p,Vi=p2v2=const 式中p—工作前充气压力 V—充气体积 p1—系统允许的最低工作压力 1—最低工作压力时的气体容积 P2—系统允许最高工作压力 2—最高工作压力时的气体容积 —指数,气体压缩和释放缓慢时按等温过程n=1;压缩和释放较快时按绝热过程n=14。 显然,蓄能器的工作容积为 Vn=1-12 将式(5-1)代入式(5-2),整理得 Po( (5-3) PI 蓄能器的总容积 =k (5-4) Pom P2 为了保证蓄能器压力在p1仍能够补偿系统泄漏,一般取p=(0.8-0.85)p。 四、酱能器的安装与使用 (1)皮囊式蓄能器一般须垂直安装,油口向下,以减小皮囊与壳体的磨损,但空间受限制时也可倾 斜或水平安装。 (2)蓄能器必须用支承板和支架(夹紧板)可靠固定 3)用于短期大量供油时,最高压力一般不要超过最低压力的三倍,否则迅速压缩时气体温升很高, 导致皮囊严重变形。 (4)蓄能器与管路系统之间应安装截止阀,便于充气、维修。它与泵之间应安装单向阀,防止蓄能 器中油液在泵不工作时向泵倒流
二、 蓄能器的主要功用 1. 蓄存能量 2. 缓和液压冲击及吸收压力脉动 三、 蓄能器的容量计算 1. 工作容积 Vw 计算 在液压系统的一个工作循环中，液压泵的最大流量应略大于一个工作循环中的平均值，各阶段超过 液压泵的流量部分由蓄能器提供。蓄能器的工作容积是一个工作循环中需连续释放的液体最大体积 V 。 2. 总容积的计算 气液式蓄能器的工作原理，符合气体定律，即 （5-1） 式中 p0— ——充气体积； p1——系统允许的最低工作压力； 积； 作压力； 时的气体容积； － （5-2） 将式（5-1）代入式（5-2） w —工作前充气压力； 0V0 p1 V1 p2V2 co V0 V1——最低工作压力时的气体容 p2——系统允许最高工 V2 ——最高工作压力 n——指数，气体压缩和释放缓慢时按等温过程 n=1；压缩和释放较快时按绝热过程 n=1.4。 显然，蓄能器的工作容积为 Vw =V1 V2 斜或水平安装 ，整理得 Vw =V − n p n 1 1 ) ( 1 0 ( n p p 1 2 1 1 0 ) （4 蓄 止阀，便于充气、维 （5-3） 蓄能器的总容积 − = n n p n V V 0 0 ( ) ( ) 1 w 1 1 1 1 1 p1 p2 （5-4） 为了保 泄漏，一般取 p0=（0.8~0.85）p1。 四、 （ 安装，油口向下，以减小皮囊与壳体的磨损，但空间受限制时也可倾 。 （2）蓄能器必须用支承板和支架（夹紧板）可靠固定。 （ 般不要超过最低压力的三倍，否则迅速压缩时气体温升很高， 导致皮囊严重变形。 ） 能器与管路系统之间应安装截 修。它与泵之间应安装单向阀，防止蓄能 器中油液在泵不工作时向泵倒流。 p nst n n n = = = 证蓄能器压力在 p1 仍能够补偿系统 蓄能器的安装与使用 1）皮囊式蓄能器一般须垂直 3）用于短期大量供油时，最高压力一 2
第二节过滤器 过滤器的作用及过滤精度 过滤是控制污染最有效的方法之 过滤就是从油液中分离出非溶性固体微粒 的过程。在液压系统中一般采用过滤器和 过滤装置进行过滤 有资料显示,液压系统的故障有75% 图5-4过滤器的图形符号 以上是由于油液污染造成的。混在工作介 (a)一般符号(b)带磁性过滤器c)带污染指示过滤器 质中的颗粒污染物会划伤液压元件运动副 的结合面、加速液压元件的磨损、堵塞节流小孔、甚至使液压滑阀卡死。 过滤精度是过滤器的重要性能指标,是指过滤器对各种不同尺寸不溶性硬质粒子的滤除能力。按滤 除杂质颗粒大小不同分类,粗过滤器能滤出直径大于100μm的杂质普通过滤器滤出杂质直径为 10~10oμm;精密过滤器滤出杂质直径为5~10um:特精过滤器为1~5um。 图5-4为以下介绍的过滤器的图形符号。 、过滤器的类型及性能 过滤器的结构大同小异,主要有滤芯和壳体,油液从滤芯外部流入,穿过滤芯从内部流出,滤芯起 过滤作用。图5-5是带有压差发讯装置的纸质过滤器,发讯装置原理见图56。p1为滤芯上游压力,P2 是滤芯下游压力,该压力差作用在活塞2上与弹簧力平衡,压差变大时,活塞带动永久磁铁4右移,干 簧管5受磁铁作用吸合,接通报警电路,提醒操作人员及时维修 N器 p2 图5-5纸芯过滤器 5-6压差发讯装置 l一压差发讯装置2一—滤芯外层 1一接线柱2一活塞3一永久磁铁 3一滤芯内层4一壳体5一支承弹簧 4—弹簧5—千簧管 按滤芯的过滤机理,可分为表面型过滤器、深度型过滤器和磁性过滤器。 1.表面型过滤器 该类型过滤器有网式、缝隙式和片式等。 网式过滤器是将铜丝网包在周围开有窗孔的塑料或金属筒形骨架上,多为无壳体结构,安装在液压
第二节 过滤器 一、 过滤器的作用及过滤精度 过滤就是从油液中分离出非溶性固体微粒 的过程。在液压系统中一般采用过滤器和 过滤 有 75% 以上 质中 的结合面、加速液压元件的磨损、堵塞节流小孔、甚至使液压滑阀卡死。 除 器能滤出直径大于 100µm 的杂质普通过滤器滤出杂质直径为 10~100µm；精密过滤器滤出杂质直径为 5~10µm；特精过滤器为 1~5µm。 图 5-4 为以下介绍的过滤器的图形符 二、 过滤器的类型及性能 2 按滤芯的过滤机理，可分为表面型过滤器、深度型过滤器和磁性过滤器。 1. 表面型过滤器 该类型过滤器有网式、缝隙式和片式等。 网式过滤器是将铜丝网包在周围开有窗孔的塑料或金属筒形骨架上，多为无壳体结构，安装在液压 过滤是控制污染最有效的方法之一， 装置进行过滤。 有资料显示，液压系统的故障 是由于油液污染造成的。混在工作介 的颗粒污染物会划伤液压元件运动副 过滤精度是过滤器的重要性能指标，是指过滤器对各种不同尺寸不溶性硬质粒子的滤除能力。按滤 杂质颗粒大小不同分类，粗过滤 号。 过滤器的结构大同小异，主要有滤芯和壳体，油液从滤芯外部流入，穿过滤芯从内部流出，滤芯起 过滤作用。图 5-5 是带有压差发讯装置的纸质过滤器，发讯装置原理见图 5-6。p1 为滤芯上游压力，p 是滤 平衡，压差变大时，活塞带动永久磁铁 4 右移，干 醒操作人员及时维修。 芯下游压力，该压力差作用在活塞 2 上与弹簧力 簧管 5 受磁铁作用吸合，接通报警电路，提 图 5-5 纸芯过滤器 1—压差发讯装置 2—滤芯外层 3—滤芯内层 4—壳体 5—支承弹簧 图 5-6 压差发讯装置 1—接线柱 2—活塞 3—永久磁铁 4— 弹簧 5—干簧管 (a) (b) (c) 图 5-4 过滤器的图形符号 (a) 一般符号 (b) 带磁性过滤器 (c) 带污染指示过滤器 3
泵吸油口。结构简单,清洗方便,通油能力大,过滤精度低。 图5-7为线隙式过滤器,3是壳体,滤芯是用每隔一定距离压扁的铜线或铝线2密绕在筒形芯架 的外圆上,利用线间缝隙进行过滤。过滤精度为30-100μm。该过滤器结构简单,通油能力大,滤芯材 料强度低,不易清洗,常用于低压系统或泵吸油口。 2.深度型过滤器 深度型过滤器的滤芯为多孔可透性材料。这种过滤器过滤效果好,但清冼困难,有不锈钢烧结纤维 毡,烧结金属和陶瓷,纸类和纤维毡类等。 图5-5为纸芯过滤器,采用酚醛树脂或木桨微孔滤纸作滤芯,油液经过滤芯时,通过滤纸的微孔滤 去固体颗粒。为增大过滤面积,纸芯常制成折叠形。它的过滤精度为5~30μm,多用于精过滤,堵塞后 很难清洗,滤芯需经常更换。 图58为烧结式过滤器,由颗粒状锡青铜粉压制后烧结而成,过滤精度为10-100μm,制造简单,强 图5-7线隙式过滤器 图5-8烧结式过滤器 1一筒形芯架2—铝线3—壳体 1一端盖2—壳体3一滤芯 度高,耐冲击,抗腐蚀。金属颗粒有时脱落,堵塞后不易清冼。 金属纤维烧结毡是由长15~20mm、丝径为4-20pm的不锈钢纤维烧结而成。它的过滤精度为2~30um, 强度好,耐腐蚀,抗冲击,目前在世界各国得到广泛应用。 3.磁性过滤器 磁性过滤器是采用永磁性材料,将油液中的铁质微粒不断吸附到上面。它常与其它型式的滤芯一起 制成复合式过滤器,对加工钢铁件的机床液压系统特别适用 三、过滤器的选用与安装 过滤器的主要参数为过滤精度、压力损失、额定流量和额定压力。一般按系统的类型与压力选择, 当系统压力小于14MPa时,过滤精度为25μm;压力为14~32MPa时,过滤精度小于25um:压力大于 32MPa时,过滤精度小于loμm:液压伺服系统过滤精度小于5um 选择过滤器时应考虑以下三个问题 1.滤孔尺寸 2.通过能力 3.耐压 过滤器有以下几种安装位置 1.安装在泵的吸油口 2.泵的出口或精密液压元件前 3.安装在回油路 4.单独过滤系统 过滤器使用时应注意以下几
泵吸 2. 深度型过滤器 深度型过滤器的滤芯为多孔可透性材料。这种过滤器过滤效果好，但清冼困难，有不锈钢烧结纤维 毡，烧结金属和陶瓷，纸类和纤维毡类等。 图 5-5 为纸芯过滤器，采用酚醛树脂或木桨微孔滤纸作滤芯，油液经过滤芯时，通过滤纸的微孔滤 去固体颗粒。为增大过滤面积，纸芯常制成折叠形。它的过滤精度为 5~30µm，多用于精过滤，堵塞后 很难清洗，滤芯需经常更换。 图 5-8 为烧结式过滤器，由颗粒状锡青铜粉压制后烧结而成，过滤精度为 10~100µm，制造简单，强 塞后不易清冼。 适用。 三、 过滤器的选用与安装 、额定流量和额定压力。一般按系统的类型与压力选择， 当系 个问题： 1. 滤孔尺寸 2. 通过能力 3. 耐压 过滤器有以下几种安装位置： ⒈ 安装在泵的吸油口 ⒉ 泵的出口或精密液压元件前 ⒊ 安装在回油路 ⒋ 单独过滤系统 过滤器使用时应注意以下几点： 油口。结构简单，清洗方便，通油能力大，过滤精度低。 图 5-7 为线隙式过滤器，3 是壳体，滤芯是用每隔一定距离压扁的铜线或铝线 2 密绕在筒形芯架 1 的外圆上，利用线间缝隙进行过滤。过滤精度为 30~100µm。该过滤器结构简单，通油能力大，滤芯材 料强度低，不易清洗，常用于低压系统或泵吸油口。 图 5-7 线隙式过滤器 图 5-8 烧结式过滤器 1—筒形芯架 2—铝线 3—壳体 1—端盖 2—壳体 3—滤芯 度高，耐冲击，抗腐蚀。金属颗粒有时脱落，堵 金属纤维烧结毡是由长15~20mm、丝径为4~20µm的不锈钢纤维烧结而成。它的过滤精度为2~30µm， 强度好，耐腐蚀，抗冲击，目前在世界各国得到广泛应用。 3. 磁性过滤器 磁性过滤器是采用永磁性材料，将油液中的铁质微粒不断吸附到上面。它常与其它型式的滤芯一起 制成复合式过滤器，对加工钢铁件的机床液压系统特别 过滤器的主要参数为过滤精度、压力损失 统压力小于 14MPa 时，过滤精度为 25µm；压力为 14~32MPa 时，过滤精度小于 25µm；压力大于 32MPa 时，过滤精度小于 10µm；液压伺服系统过滤精度小于 5µm。 选择过滤器时应考虑以下三 4
(1)按规定液流方向安装,否则会冲坏滤芯,造成系统污染 (2)当过滤器的压差指示(发讯)装置发出信号时,应及时清洗或更换滤芯 (3)清洗或更换滤芯时,要防止外界污染物侵入液压系统。 4)金属编织方孔滤芯可用刷子在汽油中刷洗:烧结类滤芯可用超声波淸洗或液流反冋冲洗;纸质 滤芯及化纤滤芯只能在清洗液中刷洗。 第三节管件 油管的种类与选用 油管的种类 在液压系统中,常用的油管有钢管、铜管、尼龙管、橡胶管和塑料管等。主要按压力和工作环境选 择 无缝钢管能承受高压,价格低廉,但装配时弯曲困难,常用于中、高压系统中。 铜管不易生锈,易弯曲,但价格昂贵,耐压较低,抗振能力差。 橡胶软管常用在执行元件同油管一起运动的场合或很难装配之处。 低压胶管是以麻线或棉织品为骨架;高压胶管以钢丝编织品或钢丝缠绕体为骨架,按承受压力不同 分别有一层,二层或三层钢丝骨架。橡胶软管价格高,易老化。尼龙管加热后可随意弯曲成型、扩口 冷却后保持形状不变,视材质不同,承压能力为0.5~08MPa,目前仅用于低压系统 塑料管价格便宜,装配方便,耐压低,易老化,一般只作回油管和泄油管。 2.油管的选用 油管管径一般按使用液压元件的接口选取,然后进行流量和压力校核。 、管接头 管接头是连接液压元件与油管之间的可 拆式元件。要求连接可靠,拆装方便,密封 性好。常用的管接头有卡套式、扩口式和焊 接式,还有软管接头和快速接头等。管接头 按通路数分直通、直角通、三通、四通等。 (b 图5-10(a)为焊接式管接头。 图5-10(b)为卡套式管接头。 图5-10(c)为扩口式管接头。 图5-10(d)为橡胶软管接头 一般软管与接头集成供应。软管的选用 (d 根据使用压力和流量大小确定。 图5-10管接头 a)焊接式(b)卡套式(c)扩口式(d)橡胶软 第四节油箱和热交换器 油箱 油箱是液压系统中用来贮存油液、散发系统工作中产生的热量、沉淀油中固体杂质,逸出油中气泡 的容器。按液面是否与大气相通,分为开式油箱和闭式油箱
（1） 按规定液流方向安装，否则会冲坏滤芯，造成系统污染。 （2） 当过滤器的压差指示（发讯）装置发出信号时，应及时清洗或更换滤芯。 （3） 清洗或更换滤芯时，要防止外界污染物侵入液压系统。 （4） 金属编织方孔滤芯可用刷子在汽油中刷洗；烧结类滤芯可用超声波清洗或液流反向冲洗；纸质 滤芯及化纤滤芯只能在清洗液中刷洗。 第三节 管件 一、 油管的种类与选用 1. 油管的种类 在 力和工作环境选 择。 无缝钢管能承受高压，价格低廉，但装配时弯曲困难，常用于中、高压系统中。 铜管不易生锈，易弯曲，但价格昂贵，耐压较低，抗振能力差。 橡胶软管常用在执行元件同油管一起运动的场合或很难装配之处。 低压胶管是以麻线或棉织品为骨架；高压胶管以钢丝编织品或钢丝缠绕体为骨架，按承受压力不同 分别有一层，二层或三层钢丝骨架。橡胶软管价格高，易老化。尼龙管加热后可随意弯曲成型、扩口， 冷却后保持形状不变，视材质不同，承压能力为 0.5~0.8MPa，目前仅用于低压系统。 塑料管价格便宜，装配方便，耐压低，易老化，一般只作回油管和泄油管。 油管管径一般按使用液压元件的接口选取，然后进行流量和压力校核。 拆式元件。要求连接可靠，拆装方便，密封 性好 有卡套式、扩口式和焊 接式，还有软管接头和快速接头等。管接头 按通路数分直通、直角通、三通、四通等。 图 （a）为焊接式管接头。 图 （b）为卡套式管接头。 图 （ ）为扩口式管接头。 图 （d）为橡胶软管接头 选用 根据使用压力和流量大小确定。 箱和热交换器 一、 油箱 油箱是液压系统中用来贮存油液、散发系统工作中产生的热量、沉淀油中固体杂质，逸出油中气泡 的容器。按液面是否与大气相通，分为开式油箱和闭式油箱。 液压系统中，常用的油管有钢管、铜管、尼龙管、橡胶管和塑料管等。主要按压 2. 油管的选用 图 5-10 管接头 (a)焊接式 (b)卡套式 (c) 扩口式 (d)橡胶软 (a (b (c (d 二、 管接头 管接头是连接液压元件与油管之间的可 。常用的管接头 5-10 5-10 5-10 c 5-10 一般软管与接头集成供应。软管的 第四节 油 5