第六章液压传动

1、本章提要本章提要本章提要本章提要本章提要本章提要 液压辅助元件有管件管件、蓄能器蓄能器、滤油器、油滤油器、油箱箱、热交换器热交换器和密封件密封件等。 液压辅助元件和液压元件一样，都是液压系液压辅助元件和液压元件一样，都是液压系统中不可缺少的组成部分。统中不可缺少的组成部分。它们对系统的性能、效率、温升、噪声和寿命的影响不亚于液压元件本身。 通过学习，要求掌握液压辅件的结构原通过学习，要求掌握液压辅件的结构原理，理， 熟知其使用方法及适用场合。熟知其使用方法及适用场合。本章主要内容为本章主要内容为 ： 管件包括管道、管接头和法兰等。种类：钢管、紫铜管、橡胶管、塑料管等作用：连接各个液压元件选用：

2、 硬管：用于连接相对位置不变的固定元件。 钢管能承受高压，便宜，但弯曲困难；紫铜管、 铝管相反。 软管：用于元件相对位置变化的连接。 橡胶管分低压和高压，其它软管用于低压，如 回油路安装要求 管道应尽量短，最好横平竖直，拐弯少。为避免管道皱折，减少压力损失，管道装配的弯曲半径要足够大，弯曲角度避免小于90度，管道悬伸较长时要适当设置管夹。 管道尽量避免交叉，管距要大于100mm，以防接触振动，造成磨损。可采用下列两式计算，并需圆整为标准数值，即 2vQdv 允许流速；式中 ： n 安全系数 参数确定：Q 油管中的流量理论分析和使用经验，供设计参考： 吸油管道：v2m/s； 压油管道：v6m/s

3、； 回油管道：v1.52.5m/s；n一般取4可采用下式计算，并需圆整为标准数值，即 2bpdn式中 ： 管道材料的抗拉强度，可由材料手册查出。b n 安全系数 p 管内的最高压力1、分类 按通路分：直通、三通、四通等 按油管与管接头的连接方式分：焊接式、卡套式、扩口式，快速接头等 按油管接头与连接体的连接形式可分为：螺纹连接、法兰连接。螺纹有管螺纹，普通细牙螺纹，后者通常加密封垫圈。 按油管接头连接体的管路可分为：硬管接头、软管接头。 是油管与油管、油管与液压元件间的可拆式连接。液液压压系系统统中中常常用用的的管管接接头头 当旋紧螺帽当旋紧螺帽3时，通过套管时，通过套管2使被连接管使被连接管

4、1端部的扩口端部的扩口 压紧在接头体压紧在接头体4的锥面上。的锥面上。 被扩口的被扩口的 管子只能是薄管子只能是薄壁且塑性良好壁且塑性良好的管子如铜管。的管子如铜管。此种接头的工此种接头的工作压力不高于作压力不高于8MPa。 图图 扩口式管接头扩口式管接头 1管子；2一套管； 3一螺帽；4一接头本体 图图 卡套式管接头卡套式管接头 1一被连接管；2一螺帽；3一卡套； 4一接头本体拧紧接头螺母2后，卡套3发生弹性变形便将管子1夹紧。它对轴向尺寸要求不严，装拆方便，但对连接用管道的尺寸精度要求较高。 钢管和基体通过 焊接管接头连接。把接管2焊在被连接的钢管端部。接头体1用螺纹拧入某元件的基体。用组

5、合密封垫防止从元件中外漏。将O型密封圈放在接头体1的端面处，将螺帽3拧在接头体1上即完成连接。 图图 焊接式管接头焊接式管接头 1一接头体；2一接管；3螺帽； 4一密封圃；5一组合密封圈 图中的接管端部做成球面、螺帽拧紧在接头体上后，球面 和接头体的内锥面压紧而防止漏油。接头体的锥螺纹将拧入某 元件的基体。 焊接式管接头制作简单、工作可靠，对被连接的管件尺寸 精度要求不高，工作压力可达32MPa或更高。缺点是对焊接质 量要求较高。它是目前应用最多的一种管接头。快换接头123456789 6.2 蓄能器蓄能器 在间歇工作或周期性动作中，蓄能器可以把泵输出的多余压力油储存起来。当系统需要时，由蓄能

6、器释放出来。这样可以减少液压泵的额定流量，从而减小电机功率消耗。 蓄能器能吸收系统压力突变时的冲击，也能吸收液压泵工作时的流量脉动所引起的压力脉动。 对于执行元件长时间不动作，而要保持恒定压力的系统，可用蓄能器来补偿泄漏，从而使压力恒定。对某些系统要求当泵发生故障或停电时，执行元件应继续完成必要的动作时，需要有适当容量的蓄能器作紧急动力源。(a)(b)(c )(d)(e)图4.6蓄能器的结构形式 （1）活塞式蓄能器）活塞式蓄能器 活塞式蓄能器中的气体和油液由活塞隔开。活塞1的上部为压缩空气，活塞1随下部压力油的储存和释放而在缸筒2内来回滑动。这种蓄能器活塞有一定的惯性，和O形密封圈存在较大的摩

7、擦力，所以反应不够灵敏。图4.7活塞式蓄能器 （1）活塞式蓄能器）活塞式蓄能器 （2）皮囊式蓄能器）皮囊式蓄能器 皮囊式蓄能器中气体和油液用皮囊隔开。皮囊用耐油橡胶制成，内充入惰性气体，壳体下端的提升阀能防止皮囊膨胀挤出油口。 图4.8皮囊式蓄能器 123 壳体 皮囊 充气阀 提升阀 （2）皮囊式蓄能器）皮囊式蓄能器图4.8 气囊式蓄能器 l充气阀 2气囊；3壳体； 4菌形阀；5放气螺塞； 6油口 重力式蓄能器主要用冶金等大型液压系统的恒压供 油，其缺点是反应慢，结构庞大，现在已很少使用。（3）薄膜式蓄能器）薄膜式蓄能器 （4）弹簧式蓄能器）弹簧式蓄能器 （5）重力式蓄能器）重力式蓄能器 容量

8、是选用蓄能器的依据，其大小视用途而异。现以 皮囊式蓄能器为例加以说明。 当蓄能器作动力源时，蓄能器储存和释放的压力油容量和皮囊中气体体积的变化量相等，而气体状态的变化遵守玻义耳定律，即nnnVpVpVp221100（6.1）0p 皮囊的充气压力0V 皮囊充气体积，此时皮囊充满壳体内腔，故亦即蓄能器容量1p 系统最高工作压力，即泵对蓄能器充油结束时的压力1V 皮囊被压缩后相应于时的气体体积 2p 系统最低工作压力，即蓄能器向系统供油结束时的压力2V 气体膨胀后相应于时的气体体积 式中： VVppppVVppVppVnnnn0/ 102/ 1021/ 1022/ 102012VVV0V 体积差 为

9、供给系统油液的有效体积，将它代入式（6.1），使可求得蓄能器容量 ，即 由上式得nnppppVV/112/10201（6-2）2p0p2p2p0p0p2p 充气压力 在理论上可与 相等，但是为保证 在 时蓄能器仍有能力补偿系统泄漏，则应使 ，一般取 =（0.80.85） nnnpppVV/11/12/10011（6.3） 当时，气体压缩过程缓慢，与 外界热交换得以充分进行，可认为是过 程，这时取；而当时，释放液体的时间短，热交换不充分，这时可视 为，取。 当蓄能器用于时，即2110)0164. 0(004. 0pptLqpV（6.4）式中：1p 允许的最大冲击（MPa） 2p 阀口关闭前管内压

10、力（MPa） 0V 用于冲击的蓄能器的最小容量(L ) mL 发生冲击的管长，即压力油源到阀口的管道长度( ) sT 阀口关闭的时间( )，实然关闭时取t=0 6.3 滤油器滤油器 液压油中往往含有杂质，会造成液压元件相对运动表面的磨损、滑阀卡滞、节流孔口堵塞。在系统中安装一定精度的滤油器，是保证液压系统正常工作的必要手段。 过滤器的过滤精度是指滤芯能够滤除的最小杂质颗粒的大小，以直径d作为公称尺寸表示。按精度可分为粗过滤器（d100）、普通过滤器(d10）、精过滤器（d5）、特精过滤器（d1）。 一般对过滤器的基本要求是： （1）能满足液压系统对过滤精度要求，即能阻挡 一定尺寸的杂质进入系统

11、。 （2）滤芯应有足够强度，不会因压力而损坏。 （3）通流能力大，压力损失小。 （4）易于清洗或更换滤芯。 系统类别系统类别 润滑润滑 传动系统传动系统 伺服伺服 工作压力工作压力(MPa) 02.5 14 1432 32 21 精度精度d( m) 100 2550 25 10 5 表4.1 各种液压系统的过滤精度要求 按滤芯的材料和结构形式，滤油器可分为等。按滤油器 安放的位置不同，还可以分为吸滤器、压滤器和回油过滤 器，考虑到泵的自吸性能，吸油滤油器多为粗滤器。 滤芯以铜网为过滤材料，在周围 开有很多孔的塑料或金属筒形骨架上， 包着一层或两层铜丝网，其过滤精度取 决于铜网层数和网孔的大小。

12、这种滤油 器一般用于液压泵的吸油口。 图4.1网式滤油器 图4.2 线隙式滤油器 线隙式滤油器如图 4.2所示，用钢线或铝 线密绕在筒形骨架的外 部来组成滤芯，依靠铜 丝间的微小间隙滤除混 入液体中的杂质。其结构 简单、通流能力大、过 滤精度比网式滤油器 高，但不易清洗。多为 回油过滤器。 滤芯为微孔滤纸制成的纸芯，将纸芯围绕在带孔的镀锡铁做成的骨架上，以增大强度。为增加过滤面积，纸芯一般做成折叠形。其过滤精度较高，一般用于油液的精过滤，但堵塞后无法清洗。2341图4.3纸质滤油器 图4.4 烧结式滤油器 滤芯用金属粉末烧结而成，利用颗粒间的微孔来挡住油液中的杂质通过，其滤芯能承受高压。（1）

13、泵入口的吸油粗滤器）泵入口的吸油粗滤器 粗滤油器用来保护泵，使其不致吸入较大的机械杂质。为了不影响泵的吸油性能，防止发生气穴现象，滤油器 的过滤能力应为泵流量的两倍以上，压力损失不得超过0.010.035MPa。（2）泵出口油路上的高压滤油器泵出口油路上的高压滤油器 主要用来滤除进入液压系统的污染杂质，一般采用过 滤精度1015m的滤油器。它应能承受油路上的工作压力 和冲击压力，其压力降应小于0.35MPa，并应有安全阀或 堵塞状态发讯装置，以防泵过载和滤芯损坏。 （3）系统回油路上的低压滤油器）系统回油路上的低压滤油器 因回油路压力很低，可采用滤芯强度不高的精滤油器，并允许滤油器有较大的压力

14、降。 大型液压系统可专设一液压泵和滤油器构成的滤油子系统，滤除油液中的杂质，以保护主系统。 一般滤油器只能单向使用，即进、出口不可互换。一般滤油器只能单向使用，即进、出口不可互换。（4）安装在系统以外的旁路过滤系统）安装在系统以外的旁路过滤系统 储存油液 散掉系统累计的热量 促进油液中空气的分离 沉淀油液中的污垢 油箱的基本功能是油箱的基本功能是： 按油面是否与大气相通，可分为开式油箱与闭式油箱。开式油箱广泛用于一般的液压系统；闭式油箱则用于水下和高空无稳定气压的场合，这里仅介绍开式油箱。 图图 开式油箱开式油箱 1 1泵吸油管泵吸油管;2 ;2 空气滤清器空气滤清器;3 ;3 注油口注油口;

15、4;4回油管回油管; 5 5 油箱上盖油箱上盖;6 ;6 液位计窗口液位计窗口;7 ;7 隔板隔板; 8 ; 8 放油孔放油孔;9 ;9 挡板挡板 在初步设计时，油箱的有效容量可按下述经验公式确定pmQV 式中：V 油箱的有效容量pQ 液压泵的流量mmmm 经验系数，低压系统： =24，中压系统： =57，中高压或高压系统： =612 下面根据油箱结构示意图分述设计要点如下:（1 1） ，管口都应插于最低液面以下，但离油箱底要大于管，管口都应插于最低液面以下，但离油箱底要大于管径的径的2-32-3倍，以免吸空和飞溅起泡。吸油管端部所安装的倍，以免吸空和飞溅起泡。吸油管端部所安装的滤油器，离箱壁

16、要有滤油器，离箱壁要有3 3倍管径的距离，以便四面进油。回倍管径的距离，以便四面进油。回油管口应截成油管口应截成4545 斜角，以增大回流截面，并使斜面对着斜角，以增大回流截面，并使斜面对着箱壁，以利散热和沉淀杂质。箱壁，以利散热和沉淀杂质。 （2 2） ，以便将吸、回油隔开，迫使，以便将吸、回油隔开，迫使 油液循环流动，利于散热和沉淀。油液循环流动，利于散热和沉淀。 （3 3） 空气滤清器的作空气滤清器的作 用是使油相箱与大气相用是使油相箱与大气相 通，保证泵的自吸能力，通，保证泵的自吸能力， 滤除空气中的灰尘杂物，滤除空气中的灰尘杂物， 有时兼作加油口。它一般有时兼作加油口。它一般 布置在

17、顶盖上靠近油箱边布置在顶盖上靠近油箱边 缘处。缘处。（5 5） ，必要时应，必要时应 安装温度控制系统，或设置加热器和冷却器。安装温度控制系统，或设置加热器和冷却器。 （6） 最高油面只允许达到油箱高度的80%，油箱底脚 高度应在150mm以上，以便散热、搬移和放油，油箱四 周要有吊耳，以便起吊装运。 （4 4） 将油箱底面做成斜面，将油箱底面做成斜面，在最低处设放油口，平时用螺塞或放油阀堵住，换油时将在最低处设放油口，平时用螺塞或放油阀堵住，换油时将其打开放走油污。为了便于换油时清洗油箱，大容量的油其打开放走油污。为了便于换油时清洗油箱，大容量的油箱一般均在侧壁设清洗窗口。箱一般均在侧壁设清

18、洗窗口。 如果液压系统靠自然冷却仍不能使油温控制在上述范围内时，就须安装冷却器；反之，如环境温度太低，无法使液压泵启动或正常运转时，就须安装加热器。液压系统的工作温度一般希望保持在3050C的范围之内，图4.11 对流式多管头冷却器 不论哪一类的 冷却器,都应安装在压力很低或压力为零的管路上,这样可防止冷却器承受高压且冷却效果也较好。 液压系统的加热一般采用电加热器，它用法兰盘水平安装在油箱侧壁上，发热部分全部浸在油液内。 图4.12 加热器的安装 油箱电加热器6.6压力表及压力开关 6.6.1 压力表 6.6.1 压力表开关接压力表被测压力油箱ba 密封是解决液压系统泄漏问题最重要、最有效的手段。合理地选用和设计密封装置在液压系统的设计中十分重要。 密封按其工作原理来分可分为非接触式密封和接触式密封。前者主要指间隙密封，后者指密封件密封。 6.7.1 间隙密封间隙密封 这种密封的优点是摩擦力小，缺点是磨损后不能自动补偿，主要用于直径较小的圆柱面之间，如液压泵内的柱塞与缸体之间，滑阀的阀芯与阀孔之间的配合。6.7.2 接触密封接触密封 接触密封常用的密封件是密封圈。接触密封常用的密封件是