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第六章 液压辅助元件,第六章 液压辅助元件,61蓄能器结构及应用(保压回路) 62过滤器结构及安装 63油箱 64其它辅助元件 65液压辅件常见故障及其排除方法,液压辅助元件有蓄能器、滤油器、管件、密封件、油箱和热交换器等,除油箱通常需要自行设计外,其余皆为标准件。 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,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。 辅助装置处理不好,可导致系统工作性能不好,甚至使系统遭到破坏而无法工作。,第六章 液压辅助元件,61蓄能器结构及应用,蓄能器主要用于储存油液的压力能, 下面先介绍其功能。 (1)辅助动力源 工作周期较短的间歇工作系统或一个循环内速度差别很大的系统,在系统不需要大流量时,可以把液压泵输出的多余压力油储存在蓄能器内,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,从而降低系统温升。,如图所示为一液压机的液压系统,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,系统设计时可按平均流量选用较小流量规格的泵。,液压机液压系统 1-液压泵;2-单向阀;3-卸荷阀;4-蓄能器;5-换向阀;6-液压缸,61蓄能器结构及应用,(2)系统保压,在液压泵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,补偿系统泄漏或充当应急能源,使系统在一段时间内维持需要的压力。 避免系统在油源突然中断时所造成机件的损坏。,系统保压,61蓄能器结构及应用,蓄能器能吸收系统压力突变时的冲击,如液压泵突然启动或停止,液压阀突然关闭或开启,液压缸突然运动或停止。 也能吸收液压泵工作时的流量脉动所引起的压力脉动,相当于油路中的平滑滤波。,61蓄能器结构及应用,(3)吸收系统脉动,缓和背压冲击,蓄能器的结构形式,蓄能器通常有重力式、弹簧式和充气式(气体加载式)等几种。目前常用的是利用气体压缩和膨胀来储存、释放液压能的充气式蓄能器,下图是它的职能符号。,蓄能器职能符号,61蓄能器结构及应用,(1)重力式蓄能器,重力式蓄能器结构原理如图所示,它是利用重物的位置变化来储存、释放能量的。重物1通过柱塞2作用在油液3上。 主要用于冶金等大型液压系统的恒压供油,其特点是结构简单,压力稳定;缺点是反应慢,结构庞大。,(2)活塞式蓄能器,如图所示。这种蓄能器中的气室5与油室4用一浮动的活塞1隔开,因此气体不易混入油液中,油液不易氧化。 这种蓄能器结构简单,工作可靠,寿命长;主要用于大体积和大流量。 但由于活塞惯性和摩擦阻力的影响,反应不灵敏,容量较小,缸筒加工和活塞密封性能要求较高,宜用来储存能量或供中、高压系统吸收脉动之用。,1-活塞;2-壳体;3-充气阀; 4-油室;5-气室;6-油口,(3)气囊式蓄能器,这种蓄能器中气体和油液由皮囊3隔开。皮囊用耐油橡胶作原料与充气阀一起压制而成,囊内贮放惰性气体。 提升阀是用弹簧复位的菌形阀,它能使油液通过油口进入蓄能器而又防止皮囊经油口被挤出。充气阀只在蓄能器工作前为皮囊充气,蓄能器工作时始终关闭。 这种结构使气、液密封可靠,并且因皮囊惯性小而克服了活塞式蓄能器响应慢的弱点,因此,它的应用范围非常广泛,其缺点是工艺性较差。,1-充气阀;2-壳体; 3-皮囊;4-提升阀,4.2 过滤器,液压系统的故障大多数是由于油液中杂质而造成的,油液中污染的杂质会使液压元件运动副的结合面磨损,堵塞阀口,卡死阀芯,使系统工作可靠性大为降低。在系统中安装滤油器,是保证液压系统正常工作的必要手段。 4.2.1过滤器的典型结构,按滤芯的材料和结构形式,滤油器可分为网式、线隙式、纸质滤芯式、烧结式滤油器及磁性滤油器等。按滤油器安装的位置不同,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。,一, 网式滤芯,如图所示,网式滤芯是在周围开有很多孔的金属筒形骨架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,常作吸滤器。,二,线隙式滤芯,线隙式滤芯如图所示,用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流入滤芯内,再从上部孔道流出。这种滤油器结构简单,通油能力大,过滤效果好,多为回油过滤器。,线隙式滤油器 1-滤网;2-骨架;3-外壳,三, 纸制滤芯,纸制滤芯结构类同于线隙式,只是滤芯为纸制,滤芯过滤精度可达5 30 m,可在32 MPa下工作。 其结构紧凑,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。,纸质滤油器 1-压差报警器;2-粗眼钢板网;3-滤纸;4-金属丝网,保证滤油器能正常为了工作,不致因杂质逐渐聚积在滤芯上引起压差增大而损坏纸芯,滤油器顶部装有堵塞状态发讯装置1,当滤芯逐渐堵塞时,压差增大,感应活塞推动电气开关并接通电路,发出堵塞报警信号,提醒操作人员更换滤芯。,纸质滤油器 1-压差报警器;2-粗眼钢板网;3-滤纸;4-金属丝网,四,烧结式滤芯,如图所示为金属烧结式滤芯。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,可以获得不同的过滤精度。 烧结式滤油器的过滤精度较高,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,它可安装在不同的位置。,烧结式滤油器,4.2.2 过滤器的安装位置,(1)泵入口的吸油过滤器 这种滤油器用来保护液压泵,使其不至于吸入较大的机械杂质。 根据泵的要求,可选用粗过滤器,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。,吸油过滤器,(2)泵出口油路上的高压过滤器,该滤油器主要用来滤除进入液压系统的污染杂质。 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。,高压过滤器,(3)系统回油路上的低压过滤器,可滤去油液流入油箱以前的污染物,为液压泵提供清洁的油液。因回油路压力很低,可采用耐压较低的精密滤油器,并允许滤油器有较大的压力降。 (4)安装在系统以外的旁路过滤系统 大型液压系统可专设由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。 研究表明,这种系统外的过滤回路不受压力和流量波动影响,故过滤效果较好。,回油路上的低压过滤器,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,便于拆卸滤芯清洗;最后,还应考虑滤油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,目前双向滤油器已经问世。,4.3 油 箱,4.3.1 油箱的基本功能 油箱的基本功能是:储存工作介质;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。 按油面是否与大气相通,可分为开式油箱与闭式油箱(充压式油箱)。 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。,(1)闭式式油箱 充压油箱,体积小,散热性差,需设置专门的冷却装置。一般用于行走机械。,7-主油泵;8-冷却油泵;9-冷却器,(2)开式油箱 图示为开式油箱。它与大气相通,散热条件较好。,4.4 热交换器,液压系统的工作温度一般希望保持在3050的范围之内,最高不超过65,最低不低于15,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,就需要安装冷却器;反之,如环境温度太低,无法使液压泵启动或正常运转时,就需安装加热器。,ysu-2010,4.4.1 冷却器,液压系统中用得较多的冷却器是强制对流式多管头冷却器,如图4.12所示,油液从进油口5流入,从出油口3流出,冷却水从进水口7流入,通过多根散热管6后,由出水口1流出,油液在水管外部流动时,它的行进路线因冷却器内设置了隔板4而加长,因而增加了散热效果。水管外面还附有许多横向或纵向散热翅片,以此扩大散热面积和热交换效果,其散热面积可达光滑管的810倍。,1-出水口;2-壳体;3-出油口;4-隔板;5-进油口;6-散热管;7-进水口,也有使用蛇形管冷却器,如图所示。 当液压系统散热量较大时,可使用化工行业中的水冷式板式换热器,它可及时地将油液中的热量散发出去,其参数及使用方法见相应的产品样本。,4.4.2 加热器,液压系统的加热一般采用结构简单、能按需要自动调节最高和最低温度的电加热器,这种加热器的安装方式如图所示,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,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,单个加热器的功率容量不能太大,以免其周围油液的温度过高而发生变质现象。,4.5 管 件,管件包括管道、管接头和法兰等,其作用是保证油路的连通,并便于拆卸、安装;根据工作压力、安装位置确定管件的连接结构;与泵、阀等连接的管件应由其接口尺寸决定管径。 4.5.1 管道 (1)管道特点、种类和适用场合 管道的特点和适用场合见表4.1。,表41 管道的种类和适用场合,(2)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,管道悬伸较长时应适当设置管夹及支架。 管道尽量避免交叉,平行管间距要大于100mm,以防接触振动,并便于安装管接头和管夹。 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。,4.5.2 管接头,管接头是管道与管道、管道与其它元件的可拆卸连接件,如泵、阀、集成块等的连接。 管接头与其它元件之间可采用普通细牙螺纹连接或锥螺纹连接,如图所示。,(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。,硬管接头的连接形式 1-接头体;2-接头螺母;3-衬管;4-卡套;5-接管;6-外接管;7-组合密封圈;8-O形圈,扩口式管接头,适用于紫铜管、薄钢管、尼龙管和塑料管等低压管道的连接,拧紧接头螺母,通过管套使管子压紧密封。 卡套式管接头,拧紧接头螺母后,卡套发生弹性变形便将管子夹紧,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。,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。,4.6 密封元件,4.6.1 密封与密封装置的功用 功用:防止工作介质的泄漏和外界灰尘、气体等的侵入 对密封装置的要求有: (1)在工作压力和一定的温度范围内,应具有良好的密封性能,并随着压力的增加能自动提高密封性能。 (2)密封装置和运动件之间的摩擦力要小摩擦系数要稳定。 (3)抗腐能力强,不易老化,寿命长,耐磨性好,磨损后在一定程度上能自动补偿。 (4)结构简单,使用维护方便,价廉。,4.6.2 密封装置的种类 1.O形密封圈,2.唇形密封圈 可分为Y形、V形、U形、L形等。其工作原 理如图所示。,唇形密封圈的工作原理,3.组合式密封装置 (1)图(a)所示为O形密封圈与截面为矩形的聚四氟乙烯塑料滑环组成的组合密封装置。 (2)图(b)为由支持环2和O形圈1组成的轴用组合密封。,(a),(b),返回,6.7液压辅助元件的故障分析及使用,一、蓄能器 1、原理、结构、作用 辅助动力源、保压、应急动力源、热膨胀补偿器、补充液体、吸收压力脉动和冲击 2、 蓄能器的正确使用 1)充气压力的确定 作辅助动力源:工作压力的8090% 吸收冲击压力:等于或稍低于工作压力 吸收脉动压力:取平均工作压力或最低工作压力 同时蓄能和吸收脉动冲击:平均工作压力的4080% 2)正确使用 介质选择;安装位置;泵出口单向
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