第5章 液压辅助元件课件

第5章液压辅助元件

液压辅助元件有蓄能器、过滤器、油箱、热交换器、密封装置、管件和管接头、压力计等。从液压传动系统的工作原理来看这些元件起辅助作用，但从保证液压系统能够正常、可靠、有效地工作的观点出发，这些元件又是十分重要和必不可少的。

本章主要内容为：1第5章液压辅助元件5.1蓄能器5.1.1蓄能器的作用

蓄能器的作用是将液压系统中的能量储存起来，在需要时重新释放出来。

（1）作辅助动力源

某些液压系统的执行元件是间歇动作，总的工作时间很短，有些液压系统的执行元件虽然不是间歇动作，但在一个工作循环内（或一次行程内）速度差别很大。这些系统设置蓄能器后，在系统不需要大流量时，可以把液压泵输出的多余的压力油储存在蓄能器内，等到需要时再由蓄能器快速向系统释放，这样就可以减小液压泵的容量以及电动机的功率消耗。2第5章液压辅助元件3第5章液压辅助元件（2）补充泄漏和保持恒压

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；在液压泵卸荷停止向系统提供油液的情况下，蓄能器所存储的压力油液向系统补充，使系统在一段时间内保持一定的压力。4第5章液压辅助元件

液压系统在运行过程中，由于换向阀突然换向，液压泵突然停车，执行元件的运动突然停止，甚至人为的需要执行元件紧急制动等，都会使管路内液体流动发生急剧变化，而产生冲击压力。虽然系统设有安全阀，但仍然难免产生压力的短时剧增从而造成冲击。这种冲击压力往往引起系统中的仪表、元件和密封装置发生故障甚至损坏或者管道破裂，此外还会使系统产生明显的振动。若在控制阀或液压缸冲击源之前设置蓄能器，就可以吸收和缓和这种液压冲击。（3）吸收液压冲击5第5章液压辅助元件（4）作为紧急动力源某些工况要求液压系统在液压泵突然发生故障、或突然停电等导致液压系统不能向执行机构提供压力油时，执行元件仍需完成必要的动作或供应必要的压力油，例如，为了安全起见，液压缸的活塞缸必须内缩到缸体内。这种场合需要有适当容量的蓄能器作为紧急动力源。6第5章液压辅助元件（5）消除脉动、降低噪声

液压泵，尤其是柱塞泵和齿轮泵，当其柱塞或齿轮数较少时，其液压系统中的流量或压力脉动很大，以致影响执行机构运动速度的均匀性或使液压控制形同的性能变差。严重的压力脉动会引起振动、噪声和事故。若在泵出口安装蓄能器，则可使脉动降低到最小限度，从而使对振动敏感的仪表、管路接头、控制阀的事故减少，并降低噪声。7第5章液压辅助元件（6）作液体补充装置用在封闭的液压系统中，蓄能器可以有效地作为一个液体补充装置。例如，可以用蓄能器补充液压缸有杆端和无杆端之间体积之差。当液压缸的活塞杆被很大的外力驱动内缩时，无杆腔的油液经节流阀挤向液压缸有杆腔（采用节流阀是为了减慢活塞杆的运动，防止行程终点的冲击）。由于活塞两端有效作用面积不相等，活塞向下移动时，无杆腔排出的油液多于有杆腔需要的油液。设置蓄能器就可使多余的油液流入蓄能器并建立一定的压力。当外负载从活塞杆去掉后，蓄能器放出它所储存的能量而使活塞杆外伸。通过向系统放液，蓄能器液压缸无杆腔补油。

8第5章液压辅助元件（7）输送异性液体、有毒气体等利用蓄能器内的隔离件（隔膜、气囊或活塞）将被输送的异性液体隔开，通过隔离件的往复动作传递给异性液体。

9第5章液压辅助元件2蓄能器的分类图4.6蓄能器的结构形式a－重力式；b－弹簧式；c－活塞式；d－皮囊式；e－薄膜式10第5章液压辅助元件2蓄能器的分类11第5章液压辅助元件2蓄能器的分类12第5章液压辅助元件

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擦力，所以反应不够灵敏。5章动画\柱塞式蓄能器.avi图4.7活塞式蓄能器（1）活塞式蓄能器动画13第5章液压辅助元件

皮囊式蓄能器中气体和油液用气囊隔开。气囊用耐油橡胶制成，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。5章动画\皮囊式蓄能器.avi

图4.8皮囊式蓄能器

壳体

皮囊

充气阀

提升阀

（2）囊式蓄能器动画14第5章液压辅助元件

（3）重力式蓄能器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。（4）弹簧式蓄能器弹簧式蓄能器利用弹簧的弹性来储存、释放压力能，它的结构简单，反应灵敏，但容量小，可用于小容量、低压回路起缓冲作用，不适用于高压或高频的工作场合。

工程上广泛应用的是活塞式和气囊式两种蓄能器。15第5章液压辅助元件5.1.3蓄能器的参数计算与选择

蓄能器压力技术参数主要有充气压力p0、最高工作压力p2和最低工作压力p1。

（1）蓄能器最低工作压力的确定蓄能器的最低工作压力应能满足执行机构最大负载工作时所需压力。可按下式计算：16第5章液压辅助元件（2）蓄能器最高工作压力的确定蓄能器最高工作压力的确定，既要考虑到蓄能器寿命，还要考虑到能适当增加有效排油量；系统压力又不至于过高，且相对稳定。常用的经验公式为：17第5章液压辅助元件（3）蓄能器的充气压力的确定①用于蓄能的蓄能器（包括用作辅助动力源、泄漏补偿、紧急动力源等）充气压力的确定这种蓄能器充气压力的确定首先应考虑使蓄能器体积最小，而单位体积的蓄能器的储能量最大，然后考虑其寿命，尽量延长寿命期。目前常用的经验公式有：对于气囊式蓄能器：折合性气囊一般取：波纹行气囊一般取：18第5章液压辅助元件19第5章液压辅助元件

对于隔膜式蓄能器：或对于气液直接作用式蓄能器：

对于活塞式蓄能器：

20第5章液压辅助元件2)用于吸收液压冲击的蓄能器充气压力的确定这种蓄能器的充气压力应等于蓄能器设置点的工作压力（既蓄能器最低工作压力）。即：（5.9）3)用于消除液压泵脉动、降低噪声用的蓄能器充气压力的确定或（5.10）式中：pm是蓄能器设置点脉动的平均压力，21第5章液压辅助元件5.1.3.2容积的计算(1)作辅助动力源时的容量计算

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（5-11）—皮囊的充气压力—皮囊充气体积，此时皮囊充满壳体内腔，故亦即蓄能器容量—系统最低工作压力，即蓄能器向系统供油结束时的压力—气囊膨胀后相应于P1时的气体体积—系统最高工作压力，即泵对蓄能器充油结束时的压力—被压缩后相应于P2时的气体体积式中：22第5章液压辅助元件

体积差为供给系统油液的有效体积，将它代入式（5-11），使可求得蓄能器容量，即由式(5.12)，便可求得蓄能器容积V0

23第5章液压辅助元件

充气压力P0在理论上可与P2相等，但是为保证在P2时蓄能器仍有能力补偿系统泄漏，则应使p0<p1

，一般取P0=(0.8~0.85)p1。

当蓄能器用于保压时，气体压缩过程缓慢，与外界热交换得以充分进行，可认为是等温变化过程，这时取n=1；而当蓄能器作辅助或应急动力源时，释放液体的时间短，热交换不充分，这时可视为绝热过程，取n=1.4。24第5章液压辅助元件(2)用来吸收冲击用时的容量计算

当蓄能器用于吸收冲击时，一般按经验公式计算缓冲最大冲击力时所需要的蓄能器最小容量，即（4.4）式中：—允许的最大冲击（MPa）—阀口关闭前管内压力（MPa）—用于冲击的蓄能器的最小容量(L)L—发生冲击的管长，即压力油源到阀口的管道长度()T—阀口关闭的时间()，实然关闭时取t=025第5章液压辅助元件26第5章液压辅助元件5.2过滤器5.2.1液压介质的污染组成液压系统的元件在制造、储存、安装、跑和、正常运行和维修过程会产生污染物。这些污染物可以分为以下五类：1.残留污染物液压元件在制造、储存、运输、安装过程中带入的砂粒、铁屑、磨料、焊渣、锈片和灰尘，虽经清洗，但可能未清洗干净而残留下来。2.生成污染物（1）液压油氧化变质析出物液压系统工作时,因压力损失而消耗的能量全部转化为热量，使系统温度升高。当液压油处于高温时，一方面空气中的氧分子引起油液氧化，生成有机酸，对金属表面起腐蚀作用；另一方面，油液氧化析出粘滞物和浸漆物。27第5章液压辅助元件

（2）液压油中混入水分和空气多数液压油中含有微量的水分，过多的含水量会使液压油乳浊化，使其润滑性能下降，对液压油的氧化起触媒作用，加剧污垢集积。同时，混入液压油的空气还会增加油液的氧化作用，并引起系统的振动、爬行和气蚀。（3）元件磨损、损坏生成的污染物液压元件工作时，运动件之间的金属与金属、金属与密封材料的磨损颗粒以及液流冲刷下的软管胶料、过滤材料脱落的颗粒和纤维、剥落的油漆皮生成污染物。28第5章液压辅助元件3.侵入污染物液压系统在工作时，周围环境中的污染物通过一切可能的侵入点，如外露的往复运动的活塞杆、油箱的进气孔、注油孔等侵入系统。4.微生物微生物也可能像其他微小颗粒一样侵入液压介质，如果不加以阻止，微生物将繁殖生长并表现为粘滞物，污染油液。5.逃脱污染物逃脱污染物指通过过滤器附近潜在的液流通道（如密封不严的溢流阀或旁通阀及滤材的裂口等），以及当被截留颗粒上的粘性拖曳力大于过滤器纤维表面的吸附力从而进入系统的污染物。29第5章液压辅助元件过滤器按过滤精度分为粗过滤器和精过滤器两大类，其职能符号如图5.5所示，其中精过滤器分为普通、精、特精三级。

5.2.2过滤器的种类30第5章液压辅助元件（1）网式过滤器如图5.6所示，网式滤芯是在周围开有很多孔的金属骨架1上，包着一层或两层铜丝网2，过滤精度由网孔大小和层数决定。网式滤芯结构简单，清洗方便，通油能力大，过滤精度低，常作为吸油过滤器。

1按滤芯的结构分类

31第5章液压辅助元件线隙式过滤器如图5.7所示，由铜线或铝线密绕在筒形骨架的外部来组成滤芯，油液经线间间隙和筒形骨架槽孔汇入滤芯内，再从上部孔道流出。这种过滤器结构简单，通油能力大，过滤效果好，多作为回油过滤器。

图4.2线隙式滤油器

（2）线隙式滤油器32第5章液压辅助元件3）纸质过滤器纸质滤芯，结构同于线隙式。纸质滤芯过滤精度可达5～30，可在32MPa的高压下工作。它结构紧凑，通油能力大，在配备壳体后用作压力油的过滤；其缺点是无法清洗，需经常更换滤芯。滤芯由三层组成，外层2为粗眼钢板网，中层3为折叠成星状的滤纸，里层4由金属丝网与滤纸折叠而成。为了保证过滤器能正常工作，不致因杂质逐渐聚集在滤芯上引起压差增大而损坏滤芯，过滤器顶部装有阻塞状态发讯装置1，当滤芯逐渐阻塞时，压差增大，感应活塞推动电气开关并接通电路，发出阻塞报警信号，提醒操作人更换滤芯。

33第5章液压辅助元件

图4.4烧结式滤油器（4）烧结式滤油器滤芯可按需要制成不同的形状，选择不同粒度的粉末烧结成不同厚度的滤芯，其过滤精度范围在10～100μm之间。过滤精度较高，滤芯的强度高，抗冲击性能好，能在较高温度下工作，有良好的抗腐蚀性，且制造简单，可以安装在不同的位置。

34第5章液压辅助元件按照过滤机理分表面型：网式、线隙式深度型：纸芯式、烧结式吸附型：磁性

磁性过滤器的工作原理就是利用磁铁吸附油液中的铁质微粒。但一般的磁性过滤器对其他非铁质污染物不起作用，通常作为回油过滤或辅助其他形式的过滤器滤除油液中的磁性颗粒污染物。（5）磁性滤油器35第5章液压辅助元件2按过滤器的安装位置分类（1）油箱加油口或通气口用过滤器（即空气滤清器）（2）吸油管路用过滤器（3）回油管路用过滤器（4）压油管路用过滤器这四类过滤器中第1类为粗过滤器，第3、4类过滤器为精过滤器，第2类可以是粗或精过滤器。36第5章液压辅助元件5.2.3过滤器的选择根据液压系统对过滤器的基本要求，选择过滤器时应考虑以下性能：（1）要有足够的过滤精度。过滤精度是指油液通过过滤器时滤芯能够滤除的杂质的最小颗粒的公称尺寸大小。这里需要补充的是，此最小颗粒的过滤效率应大于95%。不同结构形式的过滤器的过滤精度不同，选择过滤器时应根据液压系统的实际需要进行。过滤器对某一尺寸的颗粒（杂质）的过滤效率定义为：

37第5章液压辅助元件系统类别润滑传动系统伺服工作压力(MPa)0~2.5

1414~32

32

21精度d(

m)

10025~50

25

10

5表4.1 各种液压系统的过滤精度要求38第5章液压辅助元件（2）有足够的通流能力通流能力是指在一定压降和过滤精度下允许通过过滤器的最大流量。不同类型的过滤器可通过的流量有一定的限制，需要时可查阅相关样本和手册。（3）工作压力和允许压力降不同结构形式的过滤器允许的工作压力不同，因此选择过滤器时应考虑它的最高工作压力。由于过滤器是利用滤芯上的无数小孔和微小间隙来滤除混在液压油中的杂质，因此液压油通过滤芯时必然有压力降产生。压力降的大小与油液的流量和粘度及混入油液的杂质数量有关。当过滤器使用一段时间后，被过滤器阻挡的杂质将逐渐堵塞滤芯，从而使过滤器的压力降增大。为此，对过滤器都有一个最大允许压力降的限制值，以保证滤芯不受破坏或系统的压力损失不致过高。（4）滤芯便于清洗和更换39第5章液压辅助元件5.2.4过滤器的安装（1）泵入口的吸油过滤器

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0.01~0.035MPa。（2）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10~15

m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。40第5章液压辅助元件大型液压系统可专设由一液压泵和过滤器组成的滤油子系统，滤除油液中的杂质，保护主系统。研究表明，在压力和流量波动很大时，过滤器功能会大幅度降低，显然，前面的过滤器安装方式都会受到影响，而系统外的过滤回路却不受影响，故过滤效果较好。安装过滤器时应注意，一般过滤器只能单向使用，即进、出口不可互换；其次，便于滤芯清洗；最后，还应考虑过滤器及周围环境的安全。因此，过滤器不要安装在液流方向可能变换的油路上，必要时可增设流向调整板，以保证双向过滤。作为过滤器的新进展，目前双向过滤器已经问世。（3）系统回油路上的低压滤油器

这种过滤器可以滤除液压系统工作过程中产生的污染物，防止污染物流进油箱，为液压泵提供清洁的油液。因回油压力较低，可以采用耐压较低的精密过滤器，并允许过滤器有较大的压力降。（4）独立过滤系统

41第5章液压辅助元件42第5章液压辅助元件5.3油箱

油箱的基本功能有：储存工作介质（通常为液压油）；散发系统工作中产生的热量；分离油液中混入的空气；沉淀污染物及杂质；油箱外表面还可用以安装其他系统元件等。油箱设计的好坏直接影响液压系统的工作可靠性，尤其对液压泵的寿命有重要影响。因此，合理设计油箱是一个不可忽视的问题。4.3.1油箱的基本功能43第5章液压辅助元件44第5章液压辅助元件45第5章液压辅助元件

图4.9开式油箱1—回油管;2—泄油管;3—泵吸油管;4—空气滤清器;5—安装板;6—隔板;7—放油孔;8—粗滤油器;9—清洗窗侧板;10—液位计窗口;11—注油口;12—油箱上盖46第5章液压辅助元件5.3.1液压系统的温升和油箱容积1.液压系统的温升液压系统的各种能量损失，包括容积损失和机械损失，都转变为热能。热能除一部分通过液压元件和管路的外壁向空气散发外，大部分将使油温升高。升至某一温度后，散热量和发热量相等，系统油温不再升高，达到热平衡，此时的温度称为热平衡温度。事实上，在开式液压系统中主要用来散热的是油箱的四壁，因此合理选择油箱的容积可以降低系统的热平衡温度，使油液在正常温度下工作。液压系统的功率损失为47第5章液压辅助元件当只考虑油液温度上升所吸收的热量和油箱本身所散发的热量时，系统的温度T随运转时间t的变化如下48第5章液压辅助元件当时，系统的热平衡温度为49第5章液压辅助元件2.油箱容积一般用油箱的温度表示液压系统的温度，而不计系统的局部高温。如果令系统的最高允许温度为，则由公式（5.21）可得到油箱的最小散热面积50第5章液压辅助元件

如果考虑油箱依靠自然冷却使液压系统油温保持在最高允许温度以下，对长、宽、高之比为1:1:1或1:2:3的油箱，可求得油箱应有的散热面积。需要注意的是Tp

Tmax。51第5章液压辅助元件若取=15，则油箱自然散热的最小体积

油箱的容积确定还必须保证在设备停止运转时，液压系统的油液在自重作用下能全部返回油箱后油箱上部仍然留有一定的空间。为了很好的沉淀杂质和分离气泡，油箱的有效容积（液面高度只占油箱高度80%时的油箱容积）一般取为液压泵每分钟排出的油液体积的2~7倍；当系统为低压系统时取2～4倍；当系统为高压系统时取5～7倍；对行走机械一般取2倍。按照经验确定的油箱容积应大于或等于根据公式（5.24）求出的Vmin。52第5章液压辅助元件5.3.2油箱的结构按油面是否与大气相通,油箱可分为开式油箱和闭式油箱。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。53第5章液压辅助元件1.基本结构为了在相同的容量下得到最大的散热面积，油箱外形以立方体或长立方体为宜，油箱的顶盖上有时要安装泵和电机，阀的集成装置有时也安装在箱盖上，油箱一般用钢板焊接而成，顶盖可以是整体的，也可分为几块。油箱底板应距离地面在150mm以上，以便散热、搬移和放油；油箱侧壁要有吊耳，以便起吊装运。2.吸、回、泄油管的装置泵的吸油管和系统回油管之间的距离应尽可能远些，管口都应插于最低液面以下，但离油箱底要大于管径的2～4倍，以免吸空和飞溅起泡。吸油管端部所安装的吸油过滤器，离箱壁要有三倍管径的距离，以便四面进油。回油管端部应截成45°斜角，以增大回流截面，降低流速，并使斜面对着箱壁，以利于散热和沉淀杂质，系统的泄油管口应在液面以上，以免产生背压；液压马达和泵的泄油管应引入液面以下，以免吸入空气；为防止油箱上盖表面的泄油流落地到地面污染环境，一般在油箱上表面四周设泄油回收盘。54第5章液压辅助元件3.隔板的设置在油箱中设置隔板的目的是将吸、回油隔开，迫使油液循环流动的路程增大，利于散热和沉淀。一般设置一至两个隔板，高度可接近最大液面高。为了使散热效果好，应使液流在油箱中有较长的流程，如果流动路径与四壁都接触，效果更佳。4.空气滤清器与液位计的设置空气滤清器的作用是使油箱与大气相通，保证泵的自吸能力，滤除空气中的灰尘杂质，有时兼做加油口，它一般布置在顶盖上靠近油箱边缘处；液位计用于检测油面高度，其安装位置应使液位计窗口满足对油箱吸油区最高、最低液位的观察。两者皆为标准件，可按需要选用。55第5章液压辅助元件5放油口和清洗窗口的设置油箱底面可做成斜面，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置清洗窗口。6密封垫油箱盖板和窗口连接处均需加密封垫，各进、出油管通过的孔都需要装有密封垫，确保连接处严格密封。7油温控制油箱正常工作温度应在300C～50℃之间，必要时应安装温度控制系统，如设置加热器和冷却器。8油箱内壁加工新油箱经酸洗和表面清洗后，四壁可涂一层与工作液相容的耐油油漆。56第5章液压辅助元件5.4热交换器

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30~50

C的范围之内，最高不超过65C，最低不低于15C。57第5章液压辅助元件58第5章液压辅助元件5.4.1冷却器1.冷却器的要求：冷却器除通过管道表面直接散发油液中的热量外，还使油液产生紊流，通过破坏边界层来增加油液的传热系数。对冷却器的基本要求是：在保证散热面积足够大、散热效率高和压力损失小的前提下，要求结构紧凑、坚固、体积小、重量轻。59第5章液压辅助元件2.冷却器的种类与基本结构

（1）水冷式冷却器主要形式有多管式、板式和翅片式图4.11对流式多管头冷却器

60第5章液压辅助元件61第5章液压辅助元件62第5章液压辅助元件（2）风冷式冷却器风冷式冷却器适用于缺水或不便使用水冷却的液压设备如工程机械等。冷却方式除采用风扇强制吹风冷却外，也有采用自然通风冷却，但不如强制通风冷却效果好。自然通风的冷却器有管式、板式、翅管式和翅片式等形式。图5.15为工程机械采用的一种翅管式风冷却器的翅管，它是将翅片绕在光管上焊接而成。其传热系数比一般光管式冷却器高2倍以上。（3）63第5章液压辅助元件冷却器的安装位置

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。一般冷却器的最高工作压力在1.6MPa以内，使用时应安装在回油管路或低压管路上。所造成的压力损失一般为0.01~0.1MPa。

64第5章液压辅助元件5.4.2加热器液压系统的加热一般采用结构简单、能按需要调节最高或最低温度的电加热器。如图5.16所示，它用法兰盘水平安装在油箱侧壁上，发热部分全部浸入油液内，加热器应安装在油液流动处，以利于热量的交换。由于油液是热的不良导体，单个加热器的功率不能太大，以防止其周围的油液温度过高而变质。

图4.12加热器的安装65第5章液压辅助元件5.5密封装置密封是解决液压系统泄漏问题最重要、最有效的手段。液压系统如果密封不良，可能出现不允许的外泄漏，外漏的油液将会污染环境；还可能使空气进入系统，影响液压泵的工作性能和液压执行元件运动的平稳性(爬行)；泄漏严重时，系统容积效率过低，甚至工作压力达不到要求值。若密封过度，虽可防止泄漏，但会造成密封部分的剧烈磨损，缩短密封件的使用寿命，增大液压元件内部的运动部分摩擦阻力，降低系统的机械效率。因此，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。实践表明：在许多情况下，液压系统的损坏或故障的第一个迹象显示为密封处的泄漏。因此，必须合理的选用和设计密封装置，即在保证液压系统工作可靠的前提下，具有较高的效率和较长的寿命。66第5章液压辅助元件5.5.1密封件的分类及特点密封件一般指用于接触式密封的装置。密封件依靠装配时的预压缩力和工作时的油液压力的作用产生弹性变形，通过弹性力紧压密封表面实现接触密封。密封能力随压力的升高而提高，在磨损后具有一定的补偿能力。按密封面之间有无相对运动，密封件分为静密封件（O形橡胶密封圈、纸垫、石棉橡胶垫等）和动密封件（唇形密封圈、活塞环等）两大类。密封件的材料一般要求与所选用的工作介质有很好的“相容性”；弹性好，永久变形小，具有适当的机械强度；耐热性好；耐磨损，摩擦系数小。目前常用的材料有丁腈橡胶、聚氨酯橡胶、聚氯橡胶、聚四氟乙烯等。其中，以丁腈橡胶为代表的橡胶密封材料用来制作成形密封圈，如O形、Y性、U形、Ｊ性、L性等；以聚四氟乙烯为代表的塑料密封材料用来制作成形密封圈的辅件，与成形密封圈组成组合式密封圈。67第5章液压辅助元件1.O形密封圈

O形密封圈的横截面为圆形，主要用于静密封和速度较低的滑动密封。O形密封圈安装方便，价格便宜，但与唇形密封圈相比，启动阻力较大，作运动密封时容易产生扭转。O形圈密封的原理如图5.1(a)所示。在无液压力时，靠O形圈受压变形后的弹力对接触面产生预接触压力，当密封腔充入压力油后，O形圈挤向槽一侧，密封面上的接触压力上升，提高了密封效果。在动密封中，当工作压力大于10MPa时，O形圈容易被挤入间隙中而损坏，为此需在O形圈低压侧安放1.2~2.5mm厚的聚四氟乙烯或尼龙制成的挡圈。双向受高压时，两侧都要安装挡圈(如图5.2(b))。68第5章液压辅助元件2.唇形密封圈唇形密封圈是将密封圈的受压面制成某种唇形的密封件。安装时唇口对着有压力的一边，当介质压力等于零或很低时，靠预压缩密封；压力高时由液压力的作用将唇边紧贴密封面密封，压力越高贴的越紧。唇形密封圈按其断面形状又分为Y形、Yx形、U形、Ｊ形、L形等，主要用于往复运动密封。69第5章液压辅助元件（1）Y形橡胶密封圈Y形密封圈的截面为Y形，属唇形密封圈。按两唇高度是否相等，可分为等高Y形密封圈和不等高唇Y形密封圈，后者又称为Yx形密封圈Y形圈主要用于往复运动的密封。Y形圈安装时，唇口端面应对着液压力高的一侧。油压低时，靠预压缩密封；当液压力升高时，受油压作用两唇张大，能主动补偿磨损量，油压越高，唇边贴得越紧。双向受力时，要成对使用。当压力变化较大，滑动速度较高时，要使用支承环，以固定密封圈.70第5章液压辅助元件如图5.18所示为活塞与缸筒内壁处使用的Y形密封圈。Y形圈具有摩擦力较小、运动平稳、安装简便等特点。缺点是在速度高、压力变化大的场合易产生“翻转”现象。当压力变化较大，滑动速度较高时，要使用支承环，以固定密封圈.71第5章液压辅助元件（2）Yx形密封圈

Yx形密封圈不易产生“翻转”现象，其断面的高与宽之比等于或大于2，分为轴用和孔用两种，图5.19所示为轴用。短边为密封边，与密封面接触，避免被腔体间隙咬伤，同时便于工作流体进入，使唇边张开，保持良好的密封性能。长边起支承作用，防止在运动中扭转72第5章液压辅助元件（3）U形密封圈分为U形橡胶密封圈和U形夹织物密封圈两种，U形夹织物密封圈由多层涂胶织物压制而成，工作压力不大于31.5Mpa。可用于内径或外径密封。

U形密封圈不适用于快速运动。可用于往复运动和缓慢运动。（4）Ｊ性和L性密封圈均由耐油橡胶制成，工作压力不大于10MPa，一般用于防尘和低压密封。73第5章液压辅助元件3.组合式密封装置随着液压技术的应用日渐广泛，系统对密封的要求越来越高，普通密封圈（O形、唇形等）单独使用已不能很好地满足密封性能，特别是使用寿命和可靠性方面的要求。因此，开发和研制了组合式密封装置。组合式密封装置由包括密封圈在内的两个以上的元件组成，比较典型的组合式密封装置有滑环式O形组合密封装置（由O形密封圈和截面为矩形的聚四氟乙烯塑料滑环组成）、支持环式O形组合密封装置（由支持环和O形圈组成）等。组合式密封装置由于充分发挥了橡胶密封圈和滑环（支持环）的长处，因此不仅工作可靠，摩擦力低而稳定，而且使用寿命比普通橡胶密封圈提高近百倍，在工程上的应用日益广泛。同轴密封圈（橡塑组合滑环密封）74第5章液压辅助元件4.防尘圈活塞杆处污染物在运动中易被带进液压缸，通常在活塞杆处加装防尘圈。75第5章液压辅助元件5.6管路及管接头

管件包括管道、管接头和法兰等。5.6.1管路1.种类钢管、紫铜管、橡胶管等。2.油管的尺寸管道的内径d和壁厚可采用下列两式计算，并需圆整为标准数值，即（4.6）（4.7）—允许流速；式中：

—管道材料的抗拉强度，可由材料手册查出。n—安全系数76第5章液压辅助元件种类特点及适用范围钢管价廉、耐油、抗腐、刚性好，但装配时不易弯曲成型，常在拆装方便处用作压力管道，中压以上用无缝钢管，低压时也可采用焊接钢管铜管价格高，抗震能力差，易使油液氧化，但易弯曲成型，用于仪表和装配不便处尼龙管半透明材料，可观察流动情况。加热后可任意弯曲成型和扩口，冷却后即定型，承压能力较低，一般在2.8～8Mpa塑料管价廉、耐油、装配方便，长期使用会老化，只用于压力低于0.5Mpa的回油或泄油管路橡胶管用耐油橡胶和钢丝编织层制成，多用于高压管路；还有一种用耐油橡胶和帆布制成，用于回油管路77第5章液压辅助元件3.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，管道悬伸较长时要适当设置管夹。

管道尽量避免交叉，平行管距要大于100mm，以防接触振动，并便于安装管接头。软管直线安装时要有30%左右的余量，以适应油温变化、受拉和振动的需要。弯曲半径要大于9倍软管外径，弯曲处到管接头的距离至少等于6倍外径。5.6.2管接头

（1）硬管接头

按管接头和管道的连接方式分，有扩口式管接头，卡套式管接头和焊接式管接头三种。其基本型有七种：端直通管接头、直通管接头、端直角管接头、直角管接头、端三通管接头、三通管接头、四通管接头。78第5章液压辅助元件

5.6.2管接头管接头与其他元件之间可采用普通细牙螺纹连接或锥螺纹连接，如图5.20所示。

（1）硬管接头

按管接头和管道的连接方式分，有扩口式管接头，卡套式管接头和焊接式管接头三种。其基本型有七种：端直通管接头、直通管接头、端直角管接头、直角管接头、端三通管接头、三通管接头、四通管接头。79第5章液压辅助元件

当旋紧螺帽3时，通过套管2使被连接管1端部的扩口压紧在接头体4的锥面上。

被扩口的管子只能是薄壁且塑性良好的管子如铜管。此种接头的工作压力不高于8MPa。

图4.10(a)扩口式管接头

1—管子；2一套管；3一螺帽；4一接头体扩口式管接头80第5章液压辅助元件扩口式直通管接头81第5章液压辅助元件

图4.10（b)卡套式管接头1一被连接管；2一螺帽；3一卡套；4一接头体

卡套式管接头：

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。82第5章液压辅助元件卡套式铰接管接头卡套式直通管接头卡套式锥螺纹端直通管接头卡套式端直角管接头卡套式锥螺纹弯通管接头卡套式锥螺纹直通管接头

83第5章液压辅助元件

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4.10（c)焊接式管接头

1一接头体；2一接管；3一螺帽；

4一密封圈；5一组合密封圈焊接式端直通管接头焊接式管接头84第5章液压辅助元件

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，接管与接头体之间的密封方式有球面、锥面接触密封和平面加O形圈密封两种，前两者有自位性，安装要求低，耐高温，但密封可靠性稍差，适用于工作压力不高的液压系统；后者密封性好，可用于高压系统。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。焊接式管接头85第5章液压辅助元件扣压式胶管接头图4.112.胶管接头胶管接头有扩口式和扣压式两种，随胶管钢丝层数的不同，工作压力在6～