第六章 液压辅件

2023/2/5机械工程学院机自教研室1第六章液压辅件《液压传动及控制》

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蓄能器蓄能器的功用和分类

蓄能器的种类主要有弹簧式和充气式两种，它们的结构简图和特点于表6-1中，过去还有一种重力式蓄能器，因体积庞大，结构笨重，灵敏度不高，现在已很少应用。

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蓄能器蓄能器的功用和分类

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蓄能器蓄能器的功用和分类

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蓄能器蓄能器应用

1.作辅助动力源当液压缸保压时，泵的流量进入蓄能器4被储存起来，达到设定压力后卸荷阀3打开，泵卸荷；当液压缸快速进退时，蓄能器与泵一起向液压缸供油，因此，在工作循环不同阶段需要的流量变化很大时，常采用蓄能器和一个流量较小规格的泵组成油源。

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蓄能器蓄能器应用

2.作紧急动力源大型工程机械的转向和制动多采用液压助力。当转向或制动系统的液压源出现故障时,蓄能器可以帮助解决其应急转向或制动的问题。工厂突然停电,或发生故障,油泵中断供油,蓄能器能提供一定的油量作为应急动力源,使执行元件能继续完成必要的动作。如图所示应急动力源，停电时,二位四通阀下位接入,蓄能器放出油量经单向阀进入油缸有杆腔,使活塞杆缩回,达到安全目的。

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蓄能器蓄能器应用3.保压和补充泄漏需要较长时间保压而泵卸载时，可利用蓄能器释放储存的压力油，补充系统泄漏，保持系统压力。

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蓄能器蓄能器应用4.吸收冲击和消除压力脉动在压力冲击处和泵的出口安装蓄能器可吸收压力冲击峰值和压力脉动，提高系统工作的平稳性。

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蓄能器蓄能器的选用和安装蓄能器主要依其容量和工作压力来进行选择。安装蓄能器时应注意下述各点：（1）安装位置随其在液压系统中的功用而异，用以吸收液压冲击或压力脉动的蓄能器宜安装在冲击源或脉动源的附近；用作补油保压的蓄能器应尽可能靠近有关的执行元件处。（2）气囊式蓄能器应垂直安装，油口向下，以利于气囊的正常伸缩；只有在空间位置受限制时才允许倾斜或水平安装。（3）安装在管路中的蓄能器须用支板或支架加以固定。（4）蓄能器与管路系统之间应安装截止阀，以利于蓄能器的充气与检修。蓄能器和液压泵之间应安装单向阀，以防止液压泵停转或卸荷时，蓄能器内的压力油向液压泵倒流。

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蓄能器蓄能器的选用和安装另外，在使用蓄能器时还应注意如下几点：（1）充气式蓄能器应使用惰性气体，一般为氮气。允许的工作压力视蓄能器的结构形式而定，例如气囊式的为3.5～32MPa。（2）不同的蓄能器各有其适用的工作范围，例如，气囊式蓄能器的皮囊因强度不高，故不能承受很大的压力波动，并只能在-20～70。C的温度范围内工作。

6.2 过滤器滤油器的功用和类型

滤油器的功用是过滤混在油液中的杂质，把油液中杂质颗粒大小控制在能保证液压系统正常工作的范围内。滤油器按其滤芯材料的过滤机制来分，有表面型、深度型和吸附型三种。（1）表面型滤油器过滤功能是由一个几何面来实现的。滤芯材料具有均匀的标定小孔，可以滤除比小孔尺寸大的杂质。编网式滤芯、线隙式滤芯即属于这种类型。（2）深度型滤油器滤芯由多孔可透性材料制成，内部具有曲折迂回的通道。大于表面孔径的杂质积聚在外表面，较小的杂质进入滤材的内部，撞到通道壁上被吸附。纸芯、毛毡、烧结金属、陶瓷和各种纤维制品等属于这种类型。（3）吸附型滤油器滤芯材料把油液中的有关杂质吸附在其表面，如带磁性的滤芯可吸附油液中的铁屑。

6.2 过滤器滤油器的主要参数和特性1.过滤精度

过滤精度表示滤油器对各种不同尺寸的污染颗粒的滤除能力，用绝对过滤精度和过滤比等指标来表征。

绝对过滤精度是指通过滤芯的最大硬球状颗粒的尺寸，它反映了过滤材料中最大的通孔尺寸。它可以用试验的方法进行确定。

过滤比是指滤油器上游油液单位容积中大于某给定尺寸的颗粒数与下游油液单位容积中大于同一尺寸的颗粒数之比，过滤比能确切地反映滤油器对不同尺寸颗粒污染物的过滤能力。

6.2 过滤器滤油器的主要参数和特性2.压降特性滤油器是利用滤芯上的小孔和微小间隙来过滤油液中杂质的，因此，油液流过滤芯时必然产生压力降（即压力损失）。一般说来，在滤芯尺寸和流量一定的情况下，压力降随过滤精度提高而增加，随油液黏度的增大而增加，随过滤面积增大而下降。滤油器有一个最大允许压力降值，以保护滤油器不受破坏或系统压力不致过高。3.纳垢容量纳垢容量指滤油器在压力降达到规定值之前可以滤除并容纳的污染物数量，这项指标可用多次通过性试验来确定。滤油器的纳垢容量越大，它的使用寿命就越长。一般说来，滤芯尺寸越大，即过滤面积越大，纳垢容量就越大。

6.2 过滤器过滤器的功用和类型过滤器的功用：过滤混在油液中的杂质，把油液中杂质颗粒大小控制在能保证液压系统正常工作的范围内。过滤器的分类：

表面型：网式过滤器（可滤去d＞0.08～0.18mm颗粒，压力损失不超过0.01MPa）、线隙式过滤器（可滤去d≥0.03～0.1mm颗粒，压力损失约为0.07～0.35MPa）。

6.2 过滤器过滤器的功用和类型过滤器的分类：

深度型：纸芯式过滤器（可滤去d≥0.05～0.03mm颗粒，压力损失约为0.08～0.4MPa）、烧结式过滤器（可滤去d≥0.01～0.1mm颗粒，压力损失约为0.03～0.2MPa）。磁性过滤器：可将油液中对磁性敏感的金属颗粒吸附在上面。常与其它形式滤芯一起制成复合式过滤器。

6.2 过滤器过滤器的选用1、过滤精度应满足系统要求

过滤精度以滤去杂质颗粒的大小来衡量。d≥0.1mm为粗滤器；d≥0.01mm为普通滤器；d≥0.005mm为精滤器；d≥0.001mm为特精滤器。2、要有足够的通油能力

通流能力指在一定压力降下允许通过过滤器的最大流量，应结合过滤器在系统中的安装位置选取。要有一定的机械强度，不因液压力而破坏。3、要考虑一些特殊要求，如抗腐蚀、磁性、不停机更换滤芯等。4、要清洗更换方便。

6.2 过滤器过滤器的安装过滤器根据液压系统的不同要求，可以安装在不同的位置上。1）安装在液压泵吸油管路上，用于保护液压泵不使较大颗粒杂质进入。要求过滤器有很大的通流能力（要大于液压泵流量的两倍）和较小的压力损失（不大于0.01~0.02MPa）一般采用过滤精度较低的网式过滤器。2）安装在液压泵的压油管路上，用来保护液压泵以外的液压元件。要求过滤器外壳有一定的强度，承受工作压力和冲击，滤心的最大压力降不大于0.35MPa；为防止过滤器堵塞时引起液压泵过载，它应安装在溢流阀之后或与差压式安全阀并联，并应有堵塞发信器。3）安装在回油路上，用来过滤回油箱的油液，因此允许采用壳体刚度和强度较低的过滤器。为防止过滤器堵塞而造成事故，常并联一单向阀。4）安装在辅助泵输油管路上，以不断净化系统中的油液。5）安装在支油路上。系统工作时只须通过液压泵全部流量的20%~30%，因此可以采用小规格的过滤器。不会在主油路中造成压降，过滤器也不必承受系统的工作压力。

6.2 过滤器过滤器的安装注意：一般过滤器只能单向使用，进出口不能反用，以利于滤芯清洗和安全，因此过滤器不能安装在液流方向可能改变的油路上。

6.2 过滤器过滤器的安装可以将单向阀和过滤器组合构成双向过滤装置，如下图所示：

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油箱油箱在液压系统中的功用油箱在液压系统中的主要功用是：（1）贮存供系统循环所需的油液。（2）散发系统工作时所产生的热量。（3）释出混在油液中的气体。（4）为系统中元件的安装提供位置。油箱不应该是一个纳污的地方，应及时去除油液中沉淀的污物，在油箱中的油液必须是符合液压系统清洁度要求的油液，因而对油箱的设计、制造、使用和维护等各方面提出了更高的要求。

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油箱油箱的结构液压系统中的油箱有整体式油箱、分离式油箱；开式油箱、闭式油箱等之分。整体式油箱是利用主机的内腔作为油箱，结构紧凑，易于回收漏油，但维修不便，散热条件不好，且会使主机产生热变形。分离式油箱单独设置，与主机分开，减少了油箱发热和液压源的振动对主机工作精度的影响，应用较为广泛。所谓开式油箱是油箱液面和大气相通的油箱，应用最广。而闭式油箱则是油箱液面和大气隔绝。油箱整个密封，在顶部有一充气管，送入0.05～0.07MPa的纯净压缩空气。空气或者直接和油液接触，或者输到皮囊内对油液施压。这种油箱的优点在于泵的吸油条件较好，但系统的回油管、泄油管要承受背压。油箱还需配置安全阀、电接点压力表等以稳定充气压力，所以它只在特殊场合下使用。

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油箱油箱的结构图6.5所示为油箱的典型结构。油箱内部用隔板7将吸油管3滤油器9和泄油管2、回油管l隔开。顶部、侧面和底部分别装有空气过滤/注油器4和液位/温度计12和排放污油的堵塞8。液压泵及其驱动电动机的安装板固定在油箱顶面上。

6.4 密封装置密封件的定义在液压与气压传动系统及其元件中，安置密封装置和密封元件的作用，在于防止工作介质的泄漏及外界尘埃和异物的侵入。设置于密封装置中、起密封作用的元件称为密封件。液压与气压传动的工作介质，在系统及元件的容腔内流动或暂存时，由于压力、间歇、粘度等因素的变化，而导致少量工作介质越过容腔边界，由高压腔向低压腔或外界流出，这种“越界流出”现象称为泄漏。

6.4 密封装置泄漏的分类对于液压传动系统，内泄漏会引起系统容积效率的急剧下降，达不到所需的工作压力，使设备无法正常运作；外泄漏则造成工作介质浪费和污染环境，甚至引发设备操作失灵和人身事故。内泄漏指在系统或元件内部工作介质由高压腔向低压腔的泄漏；外泄漏则是由系统或元件内部向外界的泄漏。

单位时间内泄漏的工作介质的体积称为泄漏量。泄漏分为内泄漏和外泄漏两类。

6.4 密封装置密封的分类根据被密封部位的耦合面在设备运转时有无相对运动，可将密封分为静密封和动密封两大类。另外按照密封件的制作材料、结构形式和密封机理等还可进一步细分。分类主要密封件静密封非金属静密封O形橡胶密封圈橡胶垫片聚四氟乙烯生料带橡胶-金属复合静密封组合密封垫圈金属静密封金属垫圈空心金属O形密封圈液态密封垫密封胶

6.4 密封装置密封的分类分类主要密封件动密封非接触式密封\间隙密封利用间隙\迷宫\阻尼等动密封接触式密封自封式压紧型密封O形橡胶密封圈同轴密封圈异形密封圈其他自封式自紧型密封(唇形密封)Y形密封圈V形密封圈组合式U形密封圈星形和复式唇密封圈带支承环组合双向密封圈其他活塞环金属活塞环旋转轴油封旋转骨架油封、高压油封、黄油封等液压缸导向支承件导向支承环液压缸防尘圈防尘圈其他其他

6.4 密封装置密封件的材料密封件材料应满足密封功能的要求。由于被密封的工作介质以及设备工作条件的不同，密封件材料应具有不同的适应性。密封材料的一般要求：1）材料密实，不易泄漏工作介质；2）对工作介质有良好的适应性和稳定性；3）有适当的机械强度和硬度，受工作介质的影响小；4）压缩性和复原性好，永久变形小；1.对密封件材料的要求

6.4 密封装置密封件的材料5）温度适应性好，高温下不软化、不分解；低温下不硬化、不脆裂；6）摩擦因数小，耐磨性好；7）抗腐蚀性能好，能在工作介质中长期工作，其体积和硬度变化小；8）与密封面贴合的柔软性和弹性好；9）耐臭氧性和耐老化性好，使用寿命长；10）加工性能好，价格低廉。

6.4 密封装置密封件的材料2.常用橡胶密封材料常用的橡胶密封材料主要是合成橡胶。由于合成橡胶的胶种较多，且各自的性能也各不相同。因此，在选用时除要求其必须满足上述使用要求外，还应根据不同胶种的特性和使用范围，参照密封件的工况条件，进行正确选择。常用橡胶密封材料所适应的介质和使用温度范围见表6-3。

6.4 密封装置密封件的材料

6.4 密封装置密封件的材料3.常用合成树脂密封材料常用合成树脂中，使用最多的是聚四氟乙烯树脂。在聚四氟乙烯中掺入不同的充填材料，可改善和提高其综合物理化学性能，从而扩大了它的使用范围。因此，聚四氟乙烯树脂密封材料可适用石油基液压油、水-油乳化液、水-乙二醇基液压液、磷酸脂基液压液等工作介质的密封。常用合成树脂密封材料的主要特点和应用范围见表6-4。

6.4 密封装置密封件的材料

6.4 密封装置密封件的材料金属密封材料主要用于静密封。常用金属密封材料的种类和应用范围见表6-5。4.常用金属密封材料6.4 密封装置常用密封件

除间隙密封外，密封都是利用密封件使偶合面间的间隙控制在工作介质能通过的最小间隙之下。该最小间隙取决于工作介质的压力、粘度、相对分子质量等。接触式动密封中的压型密封，是通过由预压缩力和介质压力产生的压紧力，在密封件与偶合面之间形成接触压力，介质压力愈高，接触压力愈大，使密封件与耦合面紧密贴合，以阻塞泄漏通道，达到自密封。而自封式自紧型密封，则是利用密封件自身变形所产生的反压力也随介质压力的增加而增大，从而达到自密封。这里介绍常用的O形、Y形和V形密封圈。

6.4 密封装置O型密封圈1.主要性能O形封圈是一种截面为圆形的橡胶圈，如图6.39所示。其材料主要为丁腈橡胶或氟橡胶。O形密封圈是液压与气压传动系统中使用最广泛的一种密封件。它主要用于静密封和往复运动密封。图6.38O形密封圈d1—O形圈内径

d2—O形圈截面直径其使用速度范围一般为0.005～0.3m/s。用于旋转运动密封时，仅限于低速回转密封装置。如液压挖掘机的中央回转接头的分配阀动密封机构。一般O形密封圈在旋转运动密封装置中使用较少。

6.4 密封装置O型密封圈O形密封圈与其他形式密封圈比较，具有以下优点：1）结构小巧，装拆方便。2）静、动密封均可使用。3）动摩擦阻力比较小。4）使用单件O形密封圈，可对两个方向起密封作用。5）价格低廉。但是，当设备闲置时间过久而再次起动时，O形密封圈的摩擦阻力会因其与密封副耦合面的粘附而陡增，并出现蠕动现象。

6.4 密封装置O型密封圈应用O形密封圈一般安装在外圆或内圆上截面为矩形的沟槽内起密封作用，如图6.39所示。图6.39O形密封圈的安装a)在外圆的矩形槽内

b)在内圆的矩形槽内

6.4 密封装置O型密封圈应用O形密封圈良好的密封效果很大程度上取决于O形密封圈尺寸与沟槽尽寸匹配的正确性，世界各国的标准对此都有较严格的规定。密封装置设计时若O形密封圈的压缩量选择过小，或加工沟槽时公差波动使压缩量趋小，装配后就会引起泄漏；如果压缩量选择过大，或加工沟槽时公差波动使压缩量趋大，则会导致O形密封圈橡胶应力松弛而形成泄漏。同样，若装配后O形密封圈拉伸过度，也会因其过早老化而引起密封装置泄漏。

6.4 密封装置Y型密封圈1.主要性能Y形密封圈的截面呈Y形，是一种典型的唇形密封圈。

按其截面的高、宽比例不同，可分为宽型、窄型、Yx型等几类若按两唇的高度是否相等，则可分为轴、孔通用型的等高唇Y形密封圈和不等高唇的轴用Y形密封圈和孔用Y形密形圈,如图6.41所示。

图6.41Y形密封圈a)等高唇b)不等高唇（Yx型）