气囊式蓄能器与热交换器等.docx
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气囊式蓄能器与热交换器等
一气囊式蓄能器
气囊是通过一种能在提升阀端口安装或者移除的硫化真空阀装置来用作蓄能器。
当气囊完全被扩大时，提升阀收盘进囗。
这样的设计可以阻止气囊进入通路之内被挤压。
一个吸收震动的装置，使提升阀免于意外的震动，和急速的打开。
与其它蓄能器相比，该蓄能器的最大优势是气体与油液完全隔开。
气囊惯性小反应灵活，可以吸收冲击压力和脉动压力。
图7.21显示了一个气囊式蓄能器的运作。
液压泵提供油给蓄能器同时使气囊变形。
随着压力的增大，气流量减小。
这样就形成了液压储能这样的结果。
若液压系统需要增加液压油，则蓄能器在气体膨胀压力推动下将液压油排出以补充达到循环供应。
蓄能器的应用
从上述研究中，我们明白了液压系统中使用的各类蓄能器运作及其工作原理。
现在让我们从它们应用程序的角度来看。
蓄电池主要应用于：
●当作辅助动力来源
●当作漏泄补偿器
●当作液压减震器
当做辅助动力来源，是蓄能器最常见的应用之一。
在这个应用中，蓄能器的目的是存储在工作期间所发表的油循环泵。
蓄能器然后释放因需求而储存的石油，以完成循环，从而作为辅助动力源协助泵服务。
在这样的循环过程中，蓄能器的应用导致了泵容量的减小。
图7.22概述了这个程序的应用
蓄能器作为辅助动力源
在此应用中，一个四通阀配合使用蓄电池。
当四通阀手动驱动，从到蓄能器到空着的气缸。
这一直循环到了活塞的运作结束。
当气缸在一个完全伸展位置时，蓄能泵为其充电。
在四通阀，液压激活收回的气缸，油流量蓄能泵和气缸迅速收回。
这是蓄能器辅助动力源的运作过程。
蓄能器作为泄漏补偿器
这个应用程序如（图7.23）
蓄能器充当一个补偿器，是在由于内部或外泄漏而补偿损失，可能发生在一个延长一段时间内，是当系统被加压，而不是运作的时候。
蓄能泵为系统和蓄能器充电直到上的最大压力被施加到蓄能开关。
当系统不工作时，它需要保持必要的压力设定值，完成该蓄电池供应漏油在一段长时间的系统。
最后，当系统压力低于设定的最低要求的压力下降，泵启动，自动充电系统。
这样可以节省电力和降低了系统的散热。
蓄能器作为液压减震器
液压减震器蓄能器的最重要的工业应用之一是吸收液压冲击压力
和脉动压力。
液压冲击（通常被称为水锤）是由突然暂停或液压管道在相对较高的液体流动速度减慢而引起的。
这种液压冲击会造成在迅速关闭阀门的位置时的压缩波。
这波传播沿整个管道长度，直到其能量完全由摩擦消退。
由此产生的高压力脉动或高压力波动，最终可能损坏液压元件。
蓄能器安装在靠近迅速关闭阀门，如图7.24所示可以作为一个电泳抑制器，以抑制这些高压力脉动减小或激增。
二热交换器
热量是在液压系统产生的原因很简单，但不可能实现100％的转换效率。
热量的重要来源，包括液压泵，泄压阀，流量控制阀。
这可能引起在上述正常范围液压油温度上升。
只要不断地产生热量，从高压区向低压区的流体流动而不产生机械的工作。
过多的热量加速液压油的氧化，并降低其粘度。
这有助于密封和填料，加速液压元件的磨损，如阀门，泵和制动器等。
这就是为什么温度控制是液压系统中必须的。
流体的稳态温度取决于热产生率和热耗散率。
如果流体工作温度过高，这意味着，散热速度过慢。
假设该系统是合理有效的，解决的办法是增加了散热速度。
这是通过对'冷却器'，通常被称为换热器使用。
在某些应用中，需要加热液体，以实现对流体系统中所需的粘度。
例如，如果移动液压设备运行需要在零度的条件下，那么液体需要加热。
在这种情况下，热交换器被称为加热器。
衡量一个加热器要考虑的因素时，
●在温度下降所需的液压油
●系统中的液压油
●冷却液体需要的时间。
热交换器的散热主要类型：
1．风冷式换热器
2．水冷式热交换器。
风冷式换热器
图7.25显示了风冷式换热器。
液压油是通过翅片管在泵内被冷却。
当液压油通过管道流动，空气降低了它们的温度。
这样也带走了管道的热量。
液压驱动马达在热交换器中提供冷却空气的能量。
上面所说的换热器，使用含有特殊设备的管称为紊流器，其职能是为更好的进行较冷和较热液压的混合以
便于热传递的更好的进行。
风冷式换热器相关的优点是：
1.由于和水相比，使用空气冷却液油，使得成本大幅度的降低，
2.较低的安装成本
3.可能性的散逸热被回收
风冷式换热器的缺点是：
1．相对较大的尺寸
2．高分贝噪音
3．安装成本较高。
水冷式换热器
图7.26是一个水冷换热器的液压系统中常见的类型的例子。
水冷式热交换器是一个典型的管壳式换热器。
冷却水被抽入换热器在管束内流动。
要被冷却的液压油也流经管道。
当液压油在管道内
流动，这时会使自身的温度传递给水分从而降低其自身温度.
水冷式热交换器的优点:
1．它们轻巧经济有效
2．它们不制造噪音
3．它们在可以用在肮脏的环境。
水冷式热交换器的缺点：
1．水的成本可能很昂贵
2．石油和水混合可能造成破裂事件
3．定期维修的一定的矿物杂质。
三流体导体及液压管道和软管
从一个地方到另外一个地方的高效地传输是一个在设计评定液压系的关键因素。
这就是所谓的流体流动的进行。
流体导体包含被用于携带流体的液压系统的各种不同的元件。
这些流体导体包括类似于钢管材，钢管，液压软管。
在实际的液压系统中，流体经过这些进行储存流体和回收流体的分销网络管道和配件。
既然能量被发送整个网络管道，为了确保整个网络管道的运行，它需要极度高效的灵活性。
钢管道
从性能和成本来考虑钢管通常优于其他导体。
但为了防止管道泄漏需要对其进行焊接，以确保最大限度的保护，但是这样的操作进行起来是是有相当困难的。
另一个不可忽视的因素是，在启动过程中它们需要昂贵的冲洗以确保污染物释放的环境。
虽然钢管被标称指定外直径，但是其实际流通能力取决于它们的内线区域。
人们将管道系统分为两种类型：
1．金属管道
2．非金属管道。
对于管道系统中使用的类型，主要取决于其工作压力和流量。
此外，它也取决于环境条件，如流体的类型，作业温度和气候条件。
接下来让我们学习在液压系统中使用的管道及其各类配件。
金属管道
管道是一个用来输送液体从一个点到另外一个点同时不需要任何的物理运动的设备。
金属的管是以铁或钢为原物料制造。
为了有一个针对通用平台为指定管全世界，管大小被标定，常常用英寸或毫米表示。
通常大小的管道被给在条款它的外径或内径。
图7.27显示了一个管道以及与之相关的断面。
实用液压系统
衡量管子尺寸的大小有：
●外径
●内径
●壁厚
●长度
商业管道指定的内径是高达12英寸（305毫米），而高于12英寸
（305毫米）管径由被指定的外径。
根据不同金属的不同的特点，它们可以被制造成各种不同管道。
合金是由两种或两种以上的金属互相融合在一起时造成的。
同时一种金属与非金属融合在一起也可以形成合金，
说到金属通常会提铁或有色金属。
黑色金属是指含有铁，而有色金属是不含铁的。
管道通常是由锻铁，铸铁或钢制造出成。
三种黑色金属的区别主要是它们的碳含量。
除了常见的黑色和有色金属材料用于金属管道中，还有有一些在特殊专用的材料应用于金属管道。
铝管由于重量轻，耐腐蚀，虽然它们的强度随着温度的上升而下降。
铅管也被认为是具有高度耐腐蚀性的的流体导体。
可是由于特殊材料制成管道的价格比较贵所以不锈钢，黑色金属例如钢和铬合金是常见的金属管道类型，。
管表和代码
在过去，所有的管道系统都按制定的标准设计，特别坚固而且双倍加强。
系统不允许墙的厚度有任何变化。
此外，由于管道需求开始增加，指定的管道需要一个大的变化。
因此，现在的管道是按一个附表去分类的。
在实践中，最常见的附表编号为40，80，120和160。
由于管道直径是从1/8英寸（15毫米）到10英寸（250毫米）的，范围，标准钢管的尺寸符合标准40。
标准钢管对应附表40管壁的厚度为6毫米。
额外的加强钢管的尺寸与附表80是相同的，管道直径是15至200毫米。
由于附表的数字是从10到160，基本区别是墙的厚度。
当任何管壁厚尺寸增加时，管道内径就会减少.由于管路的需要的多样性和复杂性，一个工程协会和标准已制定法规，标准和规格，以迎合绝大多数的应用程序。
有些标准提供了确定最低管道尺寸和在一个给定应用程序中所使用的最小壁厚的公式。
有些代标准对管道材料，制造（无缝或焊接）方法提供的信息，ASTM（美国试验与材料协会）规格编号，以及可以在各种压力条件和温度条件下的管坡度。
通过参考这些标准，设计者可以准确地为一个特定应用程序类型确定规范标准。
根据这些标准去选择管道类似于一个汽车修理工根据提到运算和维护手册去决定采用哪一种滤油器将适合他所维修的车
管道常用的液压系统中使用的时间表是40，80和160。
我们已经做了的详细的分类根据其标称尺寸和进度号码。
ANSI（美国国家标准协会）已建立了一个标准鉴定管道。
此标准涉及题词，铭牌或标签和颜色的使用。
种代码包括图例、名牌或者标签和颜色的使用说明。
这种代码表明管道系统的各个部件的辨别应该通过一个标有他们名字的字母的图例以全写或者缩写形式给出。
所有的管道为了便于识别根据它们的容量而被赋予不同的编码的颜色。
如表所示，颜色的使用提对管道的类型进行一般性说明。
管件
在管道系统，用于连接各部分的管道，以改变水流方向的组成部分，被称为配件。
配件是由一些材料包括钢材，铜，铸铁，塑料和玻璃。
为了确保配件是由合适的材料造成，并能够处理设计时所面对的压力已经制定了标准。
配件的重要功能有：
●改变流动方向
●提供连接分路、
●更改行大小、
●关闭管路
●连接管路
为改变流动方向，通常使用的配件被称为肘管。
肘管一般来说可以用任何的角度，但常用的是45度和90度。
图7.28显示了2种在液压系统中常用的肘管
短和长半径肘管是一个大半径拟合的两个较为渐进曲线。
随着管道直径，肘管也指定从中心到面尺寸。
这是2者之间距离接头（A）和线面（D）从另一端（C）中心的距离。
在较大的半径肘管，中心面对面的距离始终是1.5倍的装修直径。
这种类型的肘管在应用中是一种临界状态同时受到空间的限制。
在短半径肘管中，中心面对面的距离等于管道内径。
改变了管道的大小的配件，
渐缩管的职能将让管道变成一个较小的尺寸。
这样做的理由之一是增加了系统的压力。
正如在肘管，我们从图7.29看出，为满足上述要求，有不同类型的配件可以应用于管道系统中，
。
管接头
管接头可以是螺纹式，折叠或焊接式。
这些产品广泛应用，它们都有各自的优点和缺点。
管道系统中使用的各种配件
减速器
螺纹接头是用线被加入到管道的。
该螺纹接头的主要优点是，管道长度可以很容易的量身定制。
作为螺纹接头由于其是金属对金属之间的两管螺纹配合零件的接触，泄漏的风险很高。
因此螺纹接头的密封就变得非常重要。
.传统的密封方法是在丝线封口处涂上粘合涂料。
近几年，聚四氟乙烯密封带发明已成为了有效的解决方案。
特富龙（即一德杜邦公司的注册商标）磁带可以简单地密封
法兰式的接头要么需要锻造接口要么铸造管接口。
法兰是连接管的另一端的一种边缘或在端环的装修管件。
管段与法兰边缘连接。
无论是由法兰螺栓连接在一起或者正在被焊接在一起。
再有法兰面的金属对金属的接触和适当密封，是两者之间的接触表面，以避免泄漏，垫圈通常是插入两个法兰之间，这使螺栓的表面连接在一起。
通常情况下，压缩石棉垫片可用于正常压力和温度条件下。
然而，当系统在较高压力和温度条件下运行，就需要使用高档次的垫片。
其它管材管件包括法兰连接的伸缩接头和振动缓冲器
伸缩接头有三个功能
1.通过允许加入的刚性管扩大或温度变化来弥补管道长度的微小变化，
2.在管安装之后，允许管从管道这边到另外一边的移动
3.在一定程度有助于上抑制振动，降低从遥远的管道和液压泵运行中的噪音。
一个典型的伸缩接头缝见图7.30。
三通异径肘管、异径肘管、45度肘管、扩展件
伸缩接头
它具有防漏管，延伸至孔和外表面的法兰。
使用天然或合成橡胶化合物取决于应用程序的类型。
伸缩接头的其他类型包括金属波纹管（波纹型），螺旋缠绕类型和伸缩节类型。
振动缓冲器是专门设计用来吸收减缓震动，因为震动降低管道以及设备的寿命。
它们还可以消除管道线路的噪音。
一个典型的振动阻尼器如图7.31
钢管
钢管在液压系统中使用时，严格的管路是必需的。
因为它们更容易组装，不需要焊接，就可以达到防漏连接。
无缝钢管是液压系统中最广泛使用的管类型，因为它拥有超过管道显着的优势。
该管道可以弯曲成任何形状，从而减少了系统的配件数量。
管是比较容易处理，可重复使用而无任何密封问题的后顾之忧。
对于低容量系统，油管可以处理压力，减少体积和重量与流量的需求。
然而，从另一方面来看：
管及其配件的比较昂贵。
衡量钢管的外径和壁厚都是额定的。
管材等级和墙壁的压力等级规格都是额定的。
所示图7.32，其中管件连接到另一个组件是通过一个管接头用螺母加以紧固。
往往是管管时常被预先摇曳到一个37度接受另外一37度摇曳连接器，如图7.32所示.
紧固螺母图7.32钢管安排最常见的液压系统中使用的管大小，有的已列下文。
对钢铁管材使用最广泛的材料是SAEIOIO极软，冷拔刚。
这种材料具有相当高的拉伸强度，很容易被应用。
为了获得较高的拉伸强度，管子都是AISI4130制成，只是供油管配件略有不同。
虽然配件的概念仍然是相同的，但加入和密封方法是不同的。
密封管接头采用的方法有几个已经在表7.33所示。
液压配件
这些配件有些被认为是压缩配件。
他们与密封金属对金属联系，可以是一个类型或耀斑爆发无类型。
其他配件可以使用密封的目的O环。
套筒内的螺母，支持管，以抑制振动。
当液压元件具有直螺纹连接埠，直螺纹O型环配件都可以使用。
这种类型的密封压力较高的理想，因为当压力增加了密封得更紧。
油管支持超前的套管，接头本体的。
两个套管管紧紧围绕把握不会造成任何损坏管壁。
几乎没有收缩的内壁，确保最低流量限制。
图7.34显示了扣压管接头，可以承受任何压力，直至油管破裂强度无泄漏。
这种类型的配件，可反复拆卸和
。
重新组装.
世伟洛克接头的秘密是，所有的装修行动沿管轴方向，而不是旋转的。
由于没有从扭矩传输拟合管材，没有形成初始应变，可能削弱管子164实用液压系统标准
（一）37倒喇叭配件
（二）45喇叭配件
（三）直螺纹O形圈连接器
（四）卡套压紧装置
（五）O形圈压缩器
（六）袖子压缩接头
软管
柔性软管是在液压系统中使用的最重要的配件之一。
它们被用在应用线路必须弯曲或在拐弯处或换句话说被用于当液压元件运作时，如遭遇突然制动。
软管制作的弹性体（合成橡胶）层和编织织物或编织线，它允许在高压情况使用。
通常，软管有其额定的运行安全系数。
被用的涂料和加固层的各种不同类型，决定了额定压力。
不像钢管和切管，在软管中流体流量和速度决定了软管尺寸，软管的内径是额定的。
一个典型的灵活的软管结构如图7.35。
●最外层是合成橡胶...
●第二层用于保护...
●自持编织对于更高的压力，，
●编织层是用管道是一个与液压流体相容的。
灵活的软管结构最外层是一般是合成橡胶，旨在保护编织层。
软管可以有少至三层（其中之一是编织层）。
当多个层时，它们可能与合成橡胶层或钢丝层备用，可直接放置在彼此。
软管建设已经由美国汽车工程师学会SAE规范，也被称为R系列17（R4的一个例子是100），其中包括建设应用阳离子和压力等级的描述。
下表列出了典型的软管尺寸从一个单一的编织层和双丝编织层的设计和尺寸。
实用液压系统
尺寸规格的单丝编织软管表示与其具有相同的油管内径软管是在一个一英寸的标准管外径十六分。
例如，一个大小为8单丝编织胶管将有一个内径英寸标准的油管接近8/16或1/2。
当流体和软管材料兼容时应当注意改变流体的流量。
当安装了软管，适量的松弛是始终需得到保证的，这将有助于减轻压力。
虽然软管可以持续使用很长一段时间，但它们没有像金属导体耐用因为较长的一段时间后由于接触如溶剂，阳光，热，水等各种物质橡胶趋于腐化。
软管布线及安装
以下是一些在安装软管时候要考虑的重要的因素.
在压力条件下，软管可能改变它的长度。
这种变化范围在4%和2％之间。
如前所述，软管应在安装过程中总是有一些松懈。
这就需要弥补任何收缩或扩张。
然而，松懈过量可能导致失败的安装。
如果软管与一个按钮一起安装，高度的压力往往迫使它理顺。
这可以放松软管接头，还会使其濒临软管爆的最大应变点。
因此，这种情况必须避免。
当软管线越过排气歧管，或任何其他热源，它必须由耐热绝缘引导或金属挡板隔绝。
在有弯的地方，软管长度应足够长以使它能够形成一个广泛的半径曲线。
过小的弯曲能捏住软管和限制流量，这种情况也需要加以避免。
四液压油
读完本节后，学生将能够理解和解释的液压油的主要职能、详述水力流体的各种特性、列出不同类型和类别所用的液压油、了解液压油所遇到的问题、比较不同类型的液压油的共同属性。
工作流体是任何液压系统的一个最重要的组成部分。
它作为一个润滑剂，传热介质，密封胶，而最重要的是，能量转移的手段。
这些流体功能在所示的图表的帮助下可以清楚地被了解。
流体的特征是决定设备的性能和寿命的关键部分。
液压油在本质上，基本上都不可压缩的，因此可以以任何容器的形状出现。
这种趋势使得流体在液压系统的传输中展现一定的优势。
使用干净，高品质的流体，是实现液压系统的有效运作的必要前提。
虽然早期的液压系统采用水作为液压传输能量的介质，但是却它有很大的限制，例如：
●它有相对较高的凝固点（水结成冰的温度是0或压力为大气压是32时）
●它冻结时的扩大趋势
●它的腐蚀性质
●其润滑性能差
●其能溶解更多的氧气而导致腐蚀的现象。
现代流体专门设计用于应用于工业液压系统，是一个必要的发展，随后有一个关于现代流体详细的讨论。
尽管实用液压系统液压油根据不同的应用有的类型，四种常见的类型有：
●以石油为基础的液体，这是最常见的类型和所有的流体广泛使用而耐火性的要求不高。
●水乙二醇液体在应用中需要很好的耐火性和非导电性。
●合成液体在使用中需要很好耐火性和不导电性。
●绿色环境的液体，在泄露中对环境造成最小的影响。
如前文所述，液压油具有四个主要的功能：
动力传动，散热，润滑和密封，要一起实现这四个功能，他们应具备以下特性主要功能：
1．理想的粘度
2．良好的润滑性
3．低挥发性
4．无毒
5．低密度
6．环境稳定性与化学稳定性
7．高度的不可压缩性
8．耐火性
9．良好的传热性能
10．最重要的泡沫阻力
11．实用性和成本效益。
很显然，没有一种流体能满足所有上述要求，因此，至关重要的是只有最能满足这些大部分要求的液体就能被选择在这个特殊的应用中。
液压流体的不同属性决定了系统的性能和效率。
氧化是油与空气中的氧气所产生的化学反应的过程。
这一过程可以彻底的减少液压机的液体的寿命。
石油特别容易受到氧化的影响，因为氧气容易与碳分子和氢分子结合。
大部分的被氧化的产品都是可以溶于在自然界得油以及酸中的，并可以通过腐蚀引起对系统部件的严重伤害。
被氧化的产品包括牙龈、污泥和清漆,而且这些一般都增加石油的粘度。
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