流体传动与控制基础（第3版）课件：液压辅助元件

流体传动及控制基础（

液压辅助元件1）

液压辅助元件2

液压辅助元件6.1油箱及温控装置6.2过滤器6.3蓄能器6.4管件及管接头6.5密封装置液压辅助元件的分类n

液压系统的辅助元件包括油箱、温控装置、过滤器、蓄能器、密封件和管件等。它们是保证液压元件和系统安全、可靠运行和延长使用寿命的重要辅助装置。7896512346.1

油箱及温控装置n

液压油源及油箱装置n

也俗称“泵站”液压泵

排油管吸油管电机油箱5液压泵站的作用液压缸液压缸液压泵站液压泵站66.1.1

油箱n

油箱主要功能n

盛放油液n

散发热量n

逸出空气n

沉淀杂质n

分离水分n

安装元件7油箱的结构和容量n

通常用钢板焊接成长方六面体或立方体形状，以得到最大散热面积。n

地面小功率设备，油箱有效容积可为液压泵每分钟流量3～5倍；而行走机械上液压系统，油箱容积可为液压泵每1分钟流量的1-2倍。对于连续工作、压力超过中压的液压系统，其油箱容量应按发热量计算确定。8油箱的结构图形符号9油箱的结构特点n

油箱应完全密封，并在箱顶上安装用于通气的空气滤清器；n

油箱底面适当倾斜，设置放油塞；n

油箱侧壁设有指示油位高、低液位计；n

油箱内吸油区、回油区之间设有隔板；n

吸油管和回油管应当设置在最低油面以下。10油箱隔板的作用油绕过隔板回油通至液压泵隔板油流回油箱油吸进吸油管11小型油箱液压泵站（圆柱形油箱）圆柱形油箱13液压泵站（液压泵在油箱之上）电机液压泵过滤器油箱液位计14液压泵站（液压泵在油箱之下）油箱液位计电机液压泵15液压泵站（液压泵在油箱侧面）液位计油箱液压泵清洗盖电机16大型液压泵站（5台泵并联）油箱吸油管17大型液压泵站吸油过滤器吸油管186.1.2

温控装置n

液压系统能量损失大部分转换为热量，除部分散发到周围空间外，大部分使油液温度升高。油温升高，则油粘度降低，泄漏增加；而且，如果长时间在较高温度下工作，还会使油液氧化变质、密封件老化，严重影响液压系统的正常工作。液压系统油液的冷却n

当液压系统发热较大时，仅靠油箱、管路表面自然散热不能保证油温在合适温度范围内，这时应采取强迫冷却散热措施。n

一般油箱中油液温度在30～50℃内比较合适；行走机械上液压系统，油液温度不宜大于60℃。n

油温过低，油液粘度大，管路压力损失大，使液压泵吸油困难，这时应采用加热器把油温升高到合适的温度范围。20水冷冷却器和风冷冷却器n

水冷式采用强制对流(油和水反向流动)换热方式，换热效率高，在地面设备液压系统油液的冷却中应用较广。n

风冷式利用风扇强制通风来冷却油液，与水冷式相比，不需要冷却水，简单、成本低，但冷却效率低。常用于行走机械设备上液压系统油温冷却。水冷多管式冷却器出油进油出水进水隔板列管壳体22水冷多管式冷却器工作原理进油出水进水出油23水冷板式冷却器冷却器图形符号24水冷板式冷却器工作原理25水冷板式冷却器水冷式冷却器的特点n

冷却水和油对流换热n

换热效率高n

水循环利用、成本高n

主要应用于地面设备冷却水26风冷式冷却器原理油路风通道27风冷式冷却器风冷式冷却器风冷式冷却器的特点n

冷却风和油换热n

换热效率低风冷冷却器简单、方便油箱nn

成本低n

主要应用于行走机械泵/电机组合29两种风冷式冷却器电机―风散30液压马达―风散功率损失转换为油液的温升n

液压系统的功率损失转换为油液的温升，可计算如下：换算单位计算举例(1)计算举例(2)加热器当油液温度低时，油液粘度大、流动阻力大，甚至液压泵吸不上油液，因此，需要将油箱中油液加热。n

在油温较低时，系统开始工作前，启动液压泵，并使液压泵输出的全部油液通过溢流阀或安全阀流回油箱，即通过溢流压力损失转化为热量进行加热。这种加热方式简单、油液温升均匀。n

在严寒条件下，

一般采用电加热器把液压油加热到合适的温度范围，但是电加热器使液压油局部受热温度过高，加速油液氧化。加热器一般水平安装在油箱中，并置于系统工作中的最Theend35流体传动及控制基础（

液压辅助元件2）6.2

过滤器n

液压油的污染控制液压传动和控制系统是以液压油作为工作介质，系统中液压油受到污染，将加速元件的磨损、缩短寿命、降低可靠性。因此，必须保证系统中的液压油有一定的清洁度。保证液压油的干净、清洁，最主要的措施是采用过滤器滤除油液中的固体颗粒物。6.2.1

工作油液的污染度等级n

液压油的清洁度常用污染度等级来评价。n

污染度是指单位体积油液中固体颗粒污染物的含量，即油液中所含固体颗粒污染物的浓度。n

油液污染程度标准n

ISO4406

油液污染度等级标准n

NAS1638

油液污染度等级标准。滤芯液压元件的耐污染等级范围液压系统过滤精度1－2.5

μ2.5－5μ5－10μISO对污染非常敏感的航空、航天液压系统高可靠性、高性能的高压液压控制系统对性能和可靠性要求高的高压液压系统一般机械和行走机械中的中压液压系统低压系统或对可靠、寿命要求不高系统13/915/1116/1318/1419/1510－15μ15－20μ6.2.2

过滤器的滤材n

过滤器的功用是滤除油液中的各种固体颗粒杂质，使油液保持一定的清洁度。n

过滤器的过滤效果取决于滤材，滤材可分为n

表面型n

深度型n

磁性型支撑架表面型滤材n

表面型滤材是采用金属丝编织成具有均匀方目或斜纹细目小孔的网状结构，当油液通过金属丝织网时，可绝对地过滤出所有大于其小孔尺寸的污染物。金属丝n

结构简单，筛孔大，流通阻力小，清洗方便，但过滤精度低,一般有80μm、100μm和120μm三个等级。表面型滤材过滤原理过滤后过滤前滤材三种表面型滤材n

精度n

方网格结构n

精度n

精度n

线隙结构n

编织结构深度型滤材n

用金属、聚酯或玻璃纤维等滤纸材料制成多孔可透性迷宫式构造。具有曲折迂回通道，大于表面孔径的颗粒被拦截在外表面，而较小颗粒进入过滤材料内部。滤芯吸附及迂回曲折通道有利于固体颗粒的沉积和截留。n

对细微颗粒有较高分离能力，过滤精度高，但滤芯清洗不便，适用于压力或回油管路油液过滤。9深度型滤材的过滤原理过滤前过滤后滤材10两种深度型滤材n

过虑精度

1～75μmn

不锈钢金属材料n

过虑精度3～20

μ

mn

玻璃纤维材料多层编织结构的深度型滤材出油支撑架进油磁性滤材n

磁性滤材采用永久磁性材料，将油液中对磁性敏感的金属颗粒吸附在其上，从而起到过滤作用。简单的磁性过滤器可以是几块永久磁铁，安放在油箱中，与其他过滤器配合使用。136.2.3过滤原理壳体滤芯图形符号过滤器结构及滤芯思考题：为什么油液从滤芯外表面流入，从滤芯中间孔流出？过滤器结构滤材支撑架子滤芯堵塞的监控带旁通阀n

随滤芯表面杂质聚积增多，通流能力下降，滤芯内、外压差增大，导致滤芯损坏。因此，过滤器通常带有堵塞指示、压差发讯装置或旁通阀。n

堵塞时，堵塞指示器给出目视指示信号；压差发讯装置发出报警电信号；带旁通阀过滤器，则因压降增大，旁通单向阀开启，油液绕过滤芯而经单向阀流出，保护滤芯不被压溃。带压差发讯、目视指示过滤器滤芯堵塞指示压差发讯目视指示过滤器18空气过滤器n

空气过滤器可使油箱液面之上的气体与大气相通。n

空气过滤器通常安装在油箱顶盖上，防止大气中颗粒物进入油箱。n

带注油滤网的空气过滤器，用于向油箱注油时，对油液粗过滤。空气过滤器带注油滤网的空气过滤器4311滤网6720空气过滤器的安装位置电机液压泵带滤网空气过滤器回油过滤器液位计油箱216.2.4

过滤器的分类n

根据安装位置不同，分为n

压力管路过滤器n

回油管路过滤器n

吸油管路过滤器n

还有滤除周围大气中颗粒物进入油箱的空气过滤器。6.2.4

过滤器的安装和选用n

吸油管路过滤n

压力管路过滤n

回油管路过滤n

独立过滤系统n

注油过滤n

空气过滤23液压系统可能的污染途径液压缸过滤器过滤器控制阀液压油液压泵滤油小车油箱24过滤器的安装位置过滤器的三种常见安装位置排油过滤器回油过滤器吸油过滤器26过滤器在伺服阀前伺服阀伺服阀前过滤器独立回路过滤器排油过滤器回油过滤器空气过滤器过滤器的选用n

过滤精度应满足系统使用要求。n

过滤器通流能力大，压力损失小。n

过滤器耐压能力应满足系统使用要求。n

根据要求，选带差压发讯装置或堵塞指示过滤器，以便监控滤芯堵塞情况【案例1】循环过滤冷却系统n

某大型液压泵站循环过滤冷却系统通过单向阀使循环油路产生一定压力，向主泵壳体冲洗口供油n

过滤精度3μmn

循环流量300L/min主泵供油n

主泵冲洗流量10L/min冲洗口单向阀问题：单向阀压力0.6MPa，使溢流阀产生溢流，增加油液温升。溢流阀300L/min溢流阀作安全阀，其设定值不能再调高，如何减少溢流阀溢流？【案例2】过滤器损坏n

某液压泵站A

Bn

工作压力10MPan

流量60L/min电磁换向阀n

主阀三位四通O形机能换向阀问题：系统停机，溢流阀卸荷时，电机反转？并导致过滤器损坏？先导式溢流阀如何改进液压系统设计，解决过滤器损坏和电机反转问题？电磁溢流阀30Theend31流体传动及控制基础（

液压辅助元件3）6.3

蓄能器n

在液压系统中，蓄能器既是储存能量(油液压力能)的装置，又是液压缓冲的装置。2蓄能器的分类n

蓄能器按加载方式不同n

重锤式n

弹簧式n

气体加载式重锤式弹簧式3气体加载式气体加载蓄能器一般充入氮气，利用密封气体的压缩、膨胀来储存和释放油液的压力能。思考题：为什么用氮气？皮囊式蓄能器活塞式蓄能器4活塞式蓄能器结构Gas5活塞式蓄能器1234n

容量大（可达1000L）n

温度范围宽n

惯性大、响应慢n

活塞密封磨损后易漏气6皮囊式蓄能器结构皮囊阀Gasn

容量小n

惯性小、响应快n

皮囊制造困难皮囊式蓄能器四个皮囊式蓄能器并联安装8皮囊式蓄能器的工作状态n

P

充气压力与P

最低压力如何选取？01Gasp2GasGasGasp1Gasp0放能至最小预充氮气储能储能至最大放能蓄能器的容量n

P0

充气压力缓慢释放时：快速释放时：nP1

最低压力n

P2

最高压力10蓄能器的充气压力n

蓄能器总容积一定条件下，其有效容积越大越好。因此，充气压力

应接近系统的最低工作压力

，取同时，在最高工作压力

下，皮囊收缩Gas后的体积不小于充气压力下的原始体积的四分之一，即有11蓄能器做辅助动力源至系统n

系统压力升高，则蓄液储能n

系统压力降低，则和液压泵共同向系统供油蓄能器12【案例】某钢厂中板轧机液压AGC控制油缸直径蓄能器缸筒外伸外伸速度所需流量辊缝采用液压泵+蓄能器供油多个蓄能器并联做辅助动力源至系统GasGasGas14泵站组合(蓄能器做辅助动力源)过虑器蓄能器组排油管油箱液压泵电机吸油管15蓄能器做保压和补充泄漏n

液压阀、液压缸的泄漏使系统压力降低n

利用蓄能器存储的液体压力能补充泄漏以保压蓄能器做吸收压力冲击n

换向阀关闭将引起阀前管路压力急剧升高n

利用蓄能器存储的液体压力能吸收压力冲击蓄能器做应急动力源n

液压泵因意外原因突然停止供油而靠蓄能器存储的油液使液压缸缩回。【案例】蓄能器应用n

航母阻拦索阻拦装置舰载机降落时,尾钩会钩住阻拦索使其急速向前运动,阻拦索通过滑轮组带动柱塞对液压缸进行压缩,将液压油压入蓄能器,液压系统在短时间内吸收舰载机的动能。从1949年美国海军开始大规模部署航母飞机到1988年，美国海军和海军陆战队损失了近1.2万架飞机和8000多名飞行员。【案例】蓄能器应用n

航母阻拦索阻拦装置2012年11月23日，我国“辽宁”号航母首次舰载机阻拦着舰试验已取得圆满成功!从舰载机尾钩与阻拦索“拉钩”开始到飞机停下全程时间只有2-3秒。6.4

管件和管接头n

液压系统中所有的元件，包括辅件在内，靠管件和管接头连接而成。n

管件和管接头应保证有足够强度，密封性能良好，压力损失小，拆装方便，管子有充分的支撑和固定。6.4.1油管的种类n

油管的种类有：n

普通无缝钢管n

不锈钢无缝管n

纯铜管n

塑料管n

橡胶软管油管的尺寸n

油管内径d，可根据管子流量q和管内的流速

确定如下n

由压力

p和管径

d，按下式计算壁厚油管内液体的流速n

吸油管流速取

0.5～1.5m/sn

压力管路流速取

2.5～5m/sn

回油管流速取

1.5～2m/sn

管路流速大小需要考虑哪些因素？钢管的排管和安装25各种橡胶软管橡胶软管类型2层钢丝编织胶管4层钢丝缠绕胶管n

规格选取，一般流速小于6m/sn

橡胶软管的选用，压力、材料兼容性、介质和温度等27橡胶软管应用n

胶管允许流速

≤6m/s。n

胶管内径要合适，减少压力损失。n

最高压力应大于系统工作压力。n

胶管应与液压油有良好化学兼容性6.4.2管接头n

焊接式管接头接头体n

焊接式管接头的特点？焊缝O形密封圈焊接接管

钢管29卡套式管接头的结构接头体钢管卡套n

卡套式管接头的特点？30扩口式管接头n

扩口式管接头的特点？接头体31快速接头612435n

快速接头的特点？32法兰连接密封圈n

法兰接头的特点？集成油路块n

集成油路块特点？6.5

密封装置n

用来防止液压元件和系统的内、外泄漏及外界污染物侵入。n

泄漏使系统容积效率降低，严重时使系统建立不起压力；外泄漏还污染环境。间隙密封n

泄漏有什么影响？O形密封圈密封37几种不同尺寸的O形密封圈n

截面直径n

内径O形密封圈的静密封安装O形密封圈的动密封安装加挡圈安装一般安装密封被挤入间隙40O形密封圈安装O形密封圈安装在环形槽41O形密封圈的密封原理O形密封圈受压产生密封作用42O形密封圈挤入间隙压力升高使密封圈挤入间隙43挡圈防止O形密封圈挤入间隙挡圈防止挤入间隙44O形密封圈的应用O形圈O形圈防尘圈支撑环杆密封圈O形圈n

O形密封圈动密封的特点？Y形密封圈Y形n

密封效果好n

工作压力≦40MPa46活塞用Y形密封结构