液压与气压传动 第六章 液压辅助元件汇总.docx

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液压与气压传动第六章液压辅助元件汇总

课时授课计划

授课日期

班别

题目

第六章液压辅助元件

目

的

要

求

Ø掌握油箱的结构及功用

Ø掌握滤油器的结构及原理

Ø掌握蓄能器的原理

Ø掌握密封圈的功用及种类

重

点

滤油器的结构及原理

难

点

蓄能器的原理

教具

课本

教学方法

课堂教学

报

书

设

计

第六章液压辅助元件

第一节滤油器

第二节蓄能器

第三节油箱

第四节其他辅件

教学过程：

复习：

1、液压阀的分类及基本要求

2、方向控制阀的分类及各种方向控制阀的特性及原理

3、压力控制阀的分类及各种方向控制阀的特性及原理

4、流量控制阀的分类及各种方向控制阀的特性及原理

5、液压阀的选择与使用

新课：

第六章液压辅助元件

第一节滤油器

一、滤油器的功用及分类

1、液压油的污染度等级和污染度等级的测定

固体颗粒污染等级代号由斜线隔开的两个标号组成：

第一个标号表示1mL工作介质中大于5的颗粒数，第二个标号表示1mL工作介质中大于15的颗粒数。

颗粒数与其标号的关系见表6-1。

工作介质固体颗粒污染等级代号的确定方法如下：

按显微镜颗粒计数法或自动颗粒计数法取得颗粒计数依据，对大于5的颗粒数规定为第一个标号，对大于15的颗粒数规定为第二个标号，依次写出这两个标号并用斜线隔开。

例如代号18/13表示在1mL的给定工作介质中，大于5的颗粒有1300个～2500个，大于15的颗粒有40个～80个（见表6-1）。

液压系统所要求的过滤精度应使杂质颗粒尺寸小于液压元件运动表面间的间隙或油膜厚度，以免卡住运动件或加剧零件磨损，同时也应使杂质颗粒尺寸小于系统中节流孔和节流间隙的最小开度，以免造成堵塞。

液压系统的功用不同，其工作压力不同，对油液的过滤精度要求也就不同，其推荐值见表6-2。

2、滤油器的功用

滤油器在民航系统上也称油滤，它是保持有液清洁、滤除油液中一定尺寸和一定数量杂质的重要组件。

3、滤油器的分类

油滤按其过滤原理和采用的过滤介质不同，分为表面型、深度型和磁性三种。

表面型油滤的过滤元件的表面与油液接触，一般油液由外向内流动，过滤元件的表面起滤除杂质的作用，常见的形式有网状油滤、线隙式油滤等。

深度型油滤常见的形式有烧结式油滤、纸质油滤、毛毡油滤纤维编织物等，它的滤芯是具有一定厚度的介质，滤孔形状、尺寸大小不规则，不均匀，内部的通道错综复杂，曲曲弯弯，它的过滤作用不仅发生在过滤介质的表面，也发生在过滤介质的深处，所以称为深度型。

其优点是过滤精度高，使用寿命长。

缺点是过滤材料的容积较大，压力损失也较大。

在飞机上应用最多的是压制纸制成的纸质滤芯。

磁性油滤的过滤介质是由磁性材料组成，它能够把油液中的铁微粒吸附出来。

磁性油滤一般与表面型或深度型油滤组合使用。

二、滤油器的典型结构

1、网状油滤

网式过滤器结构如图6.11所示，它由上盖2、下盖4和几块不同形状的金属丝编织方孔网或金属编织的特种网3组成。

网式滤油器的过滤精度与铜丝网的网孔大小和层数有关。

网式滤油器的优点是通油能力大压力损失小，容易清洗，但过滤精度不高主要用于泵吸油口。

2、线隙式过滤器

线隙式过滤器结构如图6.12所示，它由端盖1、壳体2、带有孔眼的筒型芯架3和绕在芯架外部的铜线或铝线4组成。

过滤杂质的线隙是由每隔一定距离压扁一段的圆形截面铜线绕在芯架外部时形成的。

过滤精度决定于铜丝间的间隙，故称为线隙式滤油器。

它常用于液压系统的压力管及内燃机的燃油过滤系统。

3、纸芯式过滤器

这种过滤器与线隙式过滤器的区别只在于它用纸质滤芯代替了线隙式滤芯，如图6.13所示为其结构。

纸芯部分是把平纹或波纹的酚醛树脂或木浆微孔滤纸绕在带孔的用镀锡铁片做成的骨架上。

纸芯式滤油器是以处理过的滤纸做过滤材料。

为了增加过滤面积，纸芯上的纸呈波纹状。

纸芯式滤油器性能可靠，是液压系统中广泛采用的一种滤油器。

但纸芯强度较低，且堵塞后无法清理，所以必须经常更换纸芯。

4、金属烧结式过滤器

金属烧结式过滤器有多种结构形状。

如图6.14所示是SU型结构，由端盖1、壳体2、滤芯3等组成。

有些结构加有磁环4用来吸附油液中的铁质微粒，效果尤佳。

烧结式滤油器滤芯是用颗粒状青铜粉压制烧结而成，属于深度型滤油器。

烧结式滤芯强度较高，耐高温，性能稳定，抗腐蚀性能好，过滤精度高，是一种常用的精密滤芯。

但其颗粒容易脱落，堵塞不易清洗。

5、其他形式的过滤器

除了上述几种基本形式外，过滤器还有一些其他的形式。

磁性过滤器是利用永久磁铁来吸附油液中的铁屑和带磁性的磨料；微孔塑料过滤器已推广应用。

过滤器也可以做成复式的，例如液压挖掘机液压系统中的过滤器，在纸芯式过滤器的纸芯内，装置一个圆柱形的永久磁铁，便于进行两种方式的过滤。

为了便于安装，还有SX型上置式吸油过滤器、SH型上置式回油过滤器和CX型侧置式吸油过滤器，在液压油箱盖板或侧板上开相应的孔就可以直接安装它们，维护非常方便。

6、过滤器上的堵塞指示装置和发讯装置

带有指示装置的过滤器能指示出滤芯堵塞的情况，当堵塞超过规定状态时发讯装置便发出报警信号，报警方法是通过电气装置发出灯光或音响信号或切断液压系统的电气控制回路使系统停止工作。

三、过滤器的选用和安装

1、过滤器的选用

选用过滤器时，应考虑以下几点：

（1）过滤精度应满足系统设计要求；

（2）具有足够大的通油能力，压力损失小，选择过滤器的流量规格时，一般应为实际通过流量的2倍以上；

（3）滤芯具有足够强度，不因压力油的作用而损坏；

（4）滤芯抗腐蚀性好，能在规定的温度下长期工作；

（5）滤芯的更换、清洗及维护方便。

2、过滤器的安装位置

1）安装在液压泵的吸油管路上

2）安装在液压泵的压油管路上

3）安装在回油管路上

4）安装在支管油路上

5）单独过滤系统

第二节蓄能器

一、蓄能器的功用

蓄能器是储存和释放液体压力能的装置，它储存高压油，在需要的场合和时间使用。

在液压系统中，蓄能器的主要功用如下：

（1）贮存能量作能量源使用

（2）吸收冲击压力或脉动压力

（3）用来实现系统保压或作为停电时的应急油源

二、蓄能器的类型和构造

蓄能器的类型有活塞式、隔膜式、气囊式等几种形式。

1、活塞式蓄能器

这是一种隔离式蓄能器。

它利用活塞使气油液隔离，以减少气体渗入油液的可能性。

其容量大，常用于中、高压系统，但正逐渐被性能更完善的气囊式蓄能器所代替。

2、隔膜式蓄能器

隔膜式蓄能器如图所示，在金属球型壳体的中间由合成橡胶隔膜将其分为上下两腔。

上腔通过螺纹口与压力油相同，下腔装有充气阀在出油口出装有滤网，防止隔膜被压力油从出口压出。

在蓄能器工作期间，空气腔需要预充气（充气压力大约是系统最大压力的1/3）。

3、气囊式蓄能器

气囊式蓄能器也是一种隔离式蓄能器。

外壳为两端成球形的圆柱体，壳体内有一个用耐油橡胶制成的气囊。

气囊出口上设充气阀，充气阀只在为气囊充气时才打开，平时关闭。

这种蓄能器中气体和液体完全隔离开，而且蓄能器的重量轻，惯性小，反应灵敏，是当前最广泛应用的一种蓄能器。

三、蓄能器的容量计算

1、蓄能器用于储存和释放能量时的容量计算

在蓄能器的工作过程中，气体状态的变化规律符合理想气体状态方程。

当压力从pl降到p2时，蓄能器释放的油液体积就是气体体积的变化量ΔV，即

2、蓄能器用于吸收冲击压力时的容量计算

当液压系统中的换向阀突然关闭时，如果阀前管路中液体的质量为m，流速为v，其动能为mv2/2，这些动能由蓄能器吸收后将转变为气体的压力能，于是蓄能器内的气体就从原充气状态下的压力p0和体积V0转变为缓冲状态下的最高容许压力p1和其对应的体积V1，由于冲击是瞬时发生的，故可认为这个过程是绝热的，因此有

根据热力学第一定律，可求得气体的压缩能为

由于液体的动能应与气体的压缩能的绝对值相等，所以

故可以推得

四、蓄能器的安装及使用

（1）在充气前首先把少量的工作油（约容积的10%）灌入壳体以便润滑，然后再冲入一定压力的气体。

若不灌油，在充气后往往会使胶囊损坏。

（2）所充气体应是氮气等惰性气体，绝对不能使用氧气等易爆炸气体。

（3）蓄能器原则上应该油口向下垂直安装，当倾斜或卧式安装时，皮囊因受浮力而与壳体单边接触，妨碍正常工作，加快磨损。

（4）蓄能器与泵之间应设置单向阀，当泵停止工作时，防止蓄能器中的压力油倒流。

蓄能器与管路系统之间应设截止阀，供充气和检修时使用。

（5）用作缓冲和消除压力脉动时，蓄能器安装位置应尽可能靠近发生冲击和振动的地方。

（6）安装于管路上的蓄能器，作用着一个相当于它的入口面积和管道油压相乘的力，因此必须用支持板和托架牢固地将蓄能器主体固定。

（7）在正常工作情况下，每隔六个月要检查一次充气压力，使之保持所定的预压力。

（8）在搬运、安装、拆卸之前，应预先把内部的气体及液压油完全放掉。

第三节油箱

油箱的主要用途是储存足够的、一定温度和压力范围的清洁油液以满足液压系统正常工作的需要，同时还具有沉淀油液中的污物、逸出油液中的空气和散热等作用。

一、典型油箱结构

1、基本结构。

最高油面为油箱高度的80％。

2、吸、回、泄油管的设置

3、隔板的设置

4、空气滤清器与液位计的设置

5、放油口与清洗窗口的设置

6、密封装置

7、油温控制

8、油箱内壁加工

职能符号：

第四节其他辅件

一、管道和管接头

1、油管的种类和选用

液压系统中使用的油管有钢管、铜管、橡胶软管、塑料管和尼龙管等几种，一般是根据液压系统的工作压力、工作环境和液压元件的安装位置等因素来选用。

现代液压系统一般使用钢管和橡胶软管，很少使用铜管、塑料管和尼龙管。

飞机上常用的导管为不锈钢管（回油管路中偶尔用到铝管）。

2、管接头的种类和选用

（1）焊接式管接头

（2）卡套式管接头

图6.2所示为卡套式管接头结构。

这种管接头主要包括具有24°锥形孔的接头体4，带有尖锐内刃的卡套2，起压紧作用的压紧螺母3三个元件。

（3）锥密封焊接式管接头

图6.3所示为锥密封焊接式管接头结构。

这种管接头主要由接头体2、螺母4和接管5组成，除具有焊接式管接头的优点外，由于它的O形密封圈装在接管5的24°锥体上，使密封有调节的可能，密封更可靠。

工作压力为34.5MPa，工作温度为－25℃～＋80℃。

（4）扩口式管接头

图6.4所示是扩口式管接头结构。

这种管接头有A型和B型两种结构形式。

（5）胶管总成

钢丝编织和钢丝缠绕胶管总成包括胶管和接头，有A，B，C，D，E，J，……型，其中A、B、C为标准型。

（6）快速接头

快速接头是一种不需要使用工具就能够实现管路迅速连通或断开的接头。

快速接头有两种结构形式：

两端开闭式和两端开放式。

二、密封件

1、密封件的作用和分类

一般地，液压系统对密封件的主要要求是：

（1）在一定的压力、温度范围内具有良好的密封性能；

（2）有相对运动时，由密封件所引起的摩擦力应尽量小，摩擦系数应尽量稳定；

（3）耐腐蚀性、耐磨性好，不易老化，工作寿命长，磨损后能在一定程度上自动补偿；

（4）结构简单，装拆方便，成本低廉。

2、橡胶密封圈的种类和特点

（1）O形密封圈

（2）Y形密封图

（3）V形密封圈

V形密封圈由多层涂胶织物压制而成，其形状如图6.7（c）所示，由三种不同截面形状的压环、密封环、支承环组成。

压力小于10MPa时，使用一套三件已足够保证密封；压力更高时，可以增加中间密封环的个数。

这种密封圈安装时应使密封环唇口面对压力油作用方向。

V形密封圈的接触面较长，密封性能好，耐高压（可达50MPa），寿命长，但摩擦力较大。

（4）同轴组合密封装置

3、密封垫圈

（1）组合密封垫圈

（2）金属密封垫圈

金属密封垫圈是用纯铜或纯铝等硬度较低的材料制成的密封圈。

它在紧固力作用下产生变形，充填接触面的凹凸不平，从而实现密封。

金属密封垫圈适于在高温下长期使用。

三、热交换器

1、液压系统的发热和散热

液压系统在适宜的工作温度下保持热平衡，不仅是系统所必需的，而且有利于提高系统工作稳定性，有利于减小机械设备的热变形，提高工作精度。

各种液压油的正常工作温度参见表2.6。

为了使油温控制在最佳范围内，可经常使用冷却器强制冷却，使用加热器预热。

2、冷却器的结构与选用

冷却器有水冷式、风冷式和冷媒式三种。

最简单的水冷式冷却器是蛇形管式，如图6.20所示，它以一组或几组的形式，直接装在液压油箱内。

冷却水从管内流过时，就将油液中的热量带走。

这种冷却器的散热面积小，且因油液流动速度很低，因此冷却效率甚低。

3、加热器的结构和选用

在严寒地区使用液压设备，开始工作时油温低，启动困难，效率也低，所以必须将油箱中的液压油加热。

对于要求在恒温下工作的液压实验装置、精密机床等液压设备，也必须在开始工作之前，把油温提高到一定值。

加热的方法如下。

（1）用系统本身的液压泵加热，使全部油液通过溢流阀或安全阀回到油箱，使液压泵的驱动功率大部分转化为热量，从而油液升温。

（2）用表面加热器加热，可以用蛇形管蒸汽加热，也可用电加热器加热。

为了不使油液局部高温导致烧焦，表面加热器的表面功率密度不应大于3W/cm2。

小结：

1、滤油器的结构及功能

2、蓄能器的功能

3、油箱的结构

4、管路、接头、热交换器的种类。

课后作业：

复习本节课所授内容。