液压第七章幻灯片.ppt

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1、液压第七章第1页，共44页，编辑于2022年，星期日 蓄能器又称蓄压器、贮能器,它是一种能把液压能贮存在耐压容器里,待需要时再将其释放出来的装置。它在液压系统中起调节能量,均衡压力,减少设备容积,降低功耗及减少系统发热等作用。7-1 7-1 蓄能器蓄能器7.4.1 7.4.1 功用和分类功用和分类第2页，共44页，编辑于2022年，星期日1)1)贮存能量贮存能量 此为油压机液压系统原理图,当手动滑阀5在图示位置时,柱塞缸6的柱塞在重力作用下缩回,液压泵1通过单向阀2向蓄能器3供油。当油压升高到一定值时,卸荷阀4动作,液压泵1卸荷,单向阀2阻止蓄能器3的高压油返回油泵。当手动换向阀换向时,蓄能器

2、的高压油通过换向阀5进入柱塞缸,产生推力F并使柱塞上升,随着蓄能器内油液的减少,压力也降低,此时卸荷阀复位,液压泵重新向蓄能器供油。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。第3页，共44页，编辑于2022年，星期日 液压系统泄漏(内泄)时,蓄能器向系统中补油,使系统压力保持恒定。其常用于执行元件长时间不动作,并要求系统压力恒定的场合。2)2)保持恒压保持恒压 蓄能器常装在换向阀或油缸之前,可以吸收或缓和换向阀突然换向、油缸突然停止运动产生的冲击压力。3)3)缓冲和吸收压力脉动缓冲和吸收

3、压力脉动 突然停电或液压泵发生故障,油泵中断供油时,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。4)4)作应急动力源作应急动力源第4页，共44页，编辑于2022年，星期日盒式直通气囊式隔膜式蓄能器弹簧式充气式气瓶式皮囊式活塞式第5页，共44页，编辑于2022年，星期日 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。活塞式蓄能器（1）活塞式蓄能器）活塞式蓄能器第6页，共44页，编辑于2022年，星期日 皮囊式蓄能器中气体和油液用

4、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。皮囊式蓄能器 壳体 皮囊 充气阀 提升阀（2）皮囊式蓄能器）皮囊式蓄能器第7页，共44页，编辑于2022年，星期日 当蓄能器作辅助动力源时,其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7.1.2 7.1.2 容积计算容积计算p0皮囊充气压力；V0皮囊充气体积；p1系统最高工作压力,即泵对蓄能器充油结束时的压力；p2最低工作压力,即蓄能器向系统供油结束时的压力；n为指数。皮囊式蓄能器储存和释放能量的工作过程1.1.用于贮存和释放压力能时用于贮存和释放压力能时第8页，共

5、44页，编辑于2022年，星期日 由于工作中要求输出的油液体积VW=V1-V2，即可得到蓄能器的容积 皮囊式蓄能器储存和释放能量的工作过程充气压力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露，则应使p0p2,一般对折合型皮囊取p0=(0.80.85)p2,一般对波纹型型皮囊取p0=(0.60.65)p2。第9页，共44页，编辑于2022年，星期日 蓄能器用于吸收液压冲击时,蓄能器的容积V0可以近似地由其充气压力p0、系统中允许的最高工作压力p1和瞬时吸收的液体动能来确定。2.2.用于吸收液压冲击时用于吸收液压冲击时 假如当用蓄能器吸收管道突然关闭时的液体动能为 时,由

6、于气体在绝热过程中压缩所吸收的能量为：故有第10页，共44页，编辑于2022年，星期日 蓄能器在液压回路中的安放位置随其功用而不同，吸收液压冲击或压力脉动时宜放在冲击源或脉动源近旁；补油保压时宜放在尽可能接近有关的执行元件处。使用蓄能器须注意如下几点：(1)充气式蓄能器中应使用惰性气体(一般为氮气)，允许工作压力视蓄能器结构形式而定。(2)不同的蓄能器各有其适用的工作范围，例如，皮囊式蓄能器的皮囊强度不高，不能承受很大的压力波动，且只能在-2070的温度范围内工作。7.1.3 7.1.3 使用和安装使用和安装第11页，共44页，编辑于2022年，星期日(3)皮囊式蓄能器原则上应垂直安装(油口向

7、下)，只有在空间位置受限制时才允许倾斜或水平安装。这是因为倾斜或水平安装时皮囊会受浮力而与壳体单边接触,妨碍其正常伸缩且加快其损坏。(4)装在管路上的蓄能器须用支板或支架固定。(5)蓄能器与管路系统之间应安装截止阀，供充气、检修时使用。(6)蓄能器与液压泵之间应安装单向阀,以防止液压泵停止工作时蓄能器内储存的压力油倒流。第12页，共44页，编辑于2022年，星期日7.2.1 7.2.1 功用和类型功用和类型7-2 7-2 过滤器过滤器 保持液压油的清洁,是保障液压系统正常工作的重要条件。由于外界尘埃、脏物、装配时元件内的残留物(砂子、铁屑、氧化皮)及油液变质析出物的混入,会使元件相对运动的表面

8、加速磨损、划伤甚至卡死或者堵塞细小通道(如阻尼孔),影响工作稳定性,使控制元件失灵。滤油器的功用是过滤混在液压油液中的杂质过滤混在液压油液中的杂质,降低进降低进入系统中油液的污染度入系统中油液的污染度,保证系统正常地工作保证系统正常地工作。第13页，共44页，编辑于2022年，星期日第14页，共44页，编辑于2022年，星期日过滤器表面型滤油器深度型滤油器吸附型滤油器由一个几何面来实现过滤,滤下的污染杂质被截留在滤心元件靠油液上游的一面。滤心材料有均匀的标定小孔,可以滤除比小孔尺寸大的杂质,包括编网式滤心、线隙式滤心滤心材料为多孔可透性材料，内部具有曲折迂回的通道。大于孔径的杂质被截留在外表面

9、,较小的杂质进入滤材内部,撞到通道壁上,由于吸附作用而得到滤除。包括纸心、毛毡、烧结金属、陶瓷和各种纤维制品。滤心材料把油液中的有关杂质吸附在其表面上,磁心属于此类。第15页，共44页，编辑于2022年，星期日 （1 1）网式滤油器）网式滤油器）网式滤油器）网式滤油器 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。这种滤油器一般用于液压泵的吸油口。网式滤油器 第16页，共44页，编辑于2022年，星期日 （2 2）线隙式滤油器线隙式滤油器线隙式滤油器线隙式滤油器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

10、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。线隙式滤油器第17页，共44页，编辑于2022年，星期日 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。（3 3）纸质滤油器）纸质滤油器）纸质滤油器）纸质滤油器纸质滤油器 第18页，共44页，编辑于2022年，星期日（4 4）烧结式滤油器）烧结式滤油器）烧结式滤油器）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。烧结式滤油器

11、第19页，共44页，编辑于2022年，星期日1.1.过滤精度过滤精度7.2.2 7.2.2 滤油器的主要性能指标滤油器的主要性能指标它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、过滤比和过滤效率等指标来评定。(1)绝对过滤精度绝对过滤精度(m)通过滤心的最大硬球状颗粒的尺寸(y)，它反映了过滤材料中最大通孔尺寸。(2)过滤比过滤比(x)滤油器上游油液单位容积中大于某给定尺寸的颗粒数Nu与下游油液单位容积中大于同一尺寸的颗粒数Nd之比。对于某一尺寸x的颗粒来说，其过滤比x的表达式为：第20页，共44页，编辑于2022年，星期日 x越大，过滤精度越高。过滤比能确切地反映滤油器对不

12、同尺寸颗粒污染物的过滤能力，它已被国际标准化组织采纳作为评定滤油器过滤精度的性能指标。压力越高，对过滤精度要求越高。(3)过滤效率过滤效率(Ec)可通过下式由过滤比x值换算出来：第21页，共44页，编辑于2022年，星期日 在滤心尺寸和流量一定的情况下,滤心的过过滤滤精精度度愈愈高高,压压力力降降愈愈大大；在流量一定的情况下,滤心的有有效效过过滤滤面面积积愈愈大大,压压力力降降愈愈小小；油液的粘度愈大粘度愈大,流经滤心的压力降也愈大压力降也愈大。滤心所允许的最大压力降,应以不致使滤心元件发生结构性破坏为原则。2.2.压降特性压降特性 滤油器在压力降达到其规定限值之前可以滤除并容纳的污染物数量。

13、纳垢容量愈大，使用寿命愈长，所以它是反映滤油器寿命的重要指标。一般来说，滤心尺寸愈大滤心尺寸愈大，即过滤面积愈大即过滤面积愈大，纳垢容量就愈大纳垢容量就愈大。3.3.纳垢容量纳垢容量第22页，共44页，编辑于2022年，星期日1.1.选用选用7.2.3 7.2.3 选用和安装选用和安装 过滤器按过滤精度(滤去杂志颗粒的大小)可分为：粗过滤器(d100mm)、普通过滤器(d=10100mm)、精过滤器(d=510mm)和特精过滤器(d=15mm)。选择滤油器时，应注意：(1)过滤精度应满足预定要求。(2)能在较长时间内保持足够的通流能力。(3)滤心具有足够的强度，不因液压的作用而损坏。(4)滤心

14、抗腐蚀性能好，能在规定的温度下持久地工作。(5)滤心清洗或更换简便。在一定压降和过滤精度下允许通过过滤器的最大流量。第23页，共44页，编辑于2022年，星期日(1)泵吸油口处的吸油粗滤器 该处一般都安装有表面型滤油器，目的是滤去较大的杂质微粒以保护液压泵。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)泵出口油路处的高压滤油器 目的是用来滤除可能侵入阀类等元件的污染物。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，同时应安装安全阀以防滤油器堵塞。2.2.安

15、装安装第24页，共44页，编辑于2022年，星期日(3)系统的回油路上的低压滤油器 这种安装起间接过滤作用。一般与过滤器并联安装一背压阀，当过滤器堵塞达到一定压力值时，背压阀打开。(4)安装在系统分支油路上(5)单独过滤系统 大型液压系统可专设一液压泵和滤油器组成独立过滤回路。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。第25页，共44页，编辑于2022年，星期日 油箱是储存液压系统工作介质的容器,并能散发系统工作中所产生的部分或全部热量；分离混入工作介质中的气体,沉淀其中的污物；安放系统中的一些必备的附件等。液压系统中的油箱分为整体式整体式和分离式

16、分离式或开式开式和闭式闭式。整体式油箱利用主机的内腔作为油箱,结构紧凑,漏油易于回收,但增加了设计和制造的复杂性,维修不便,散热不好,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振动对主机工作精度的影响,因此得到了普遍的采用,特别在精密机械上使用更加广泛。7-3 7-3 油箱油箱7.3.1 7.3.1 功用和结构功用和结构第26页，共44页，编辑于2022年，星期日油箱内部用隔板7、9将吸油管1与回油管4隔开。顶部、侧部和底部分别装有滤油网2、液位计6和排放污油的放油阀8。安装液压泵及其驱动电机的安装板5则固定在油箱顶面上。1-吸油管 2-滤油网 3-盖 4-回

17、油管5-上盖 6-油位计 7、9-隔板 8-放油阀第27页，共44页，编辑于2022年，星期日7.3.27.3.2油箱的容积与结构油箱的容积与结构 油箱容量，即油面高度为油箱高度80%时的容积。应根据液压系统发热、散热平衡的原则来计算。在初步设计时，油箱的有效容量可按下述经验公式确定式中：油箱的有效容量 液压泵的流量 经验系数，低压系统：=24，中压系统；=5 7，中高压或高压系统；=6 12 对对对对功功功功率率率率较较较较大大大大且且且且连连连连续续续续工工工工作作作作的的的的液液液液压压压压系系系系统统统统，必必必必要要要要时时时时还还还还要要要要进进进进行行行行热热热热平平平平衡计算，

18、以此确定油箱容量。衡计算，以此确定油箱容量。衡计算，以此确定油箱容量。衡计算，以此确定油箱容量。pqVx=第28页，共44页，编辑于2022年，星期日7.3.3 7.3.3 设计时的注意事项设计时的注意事项1.吸油管和回油管应尽量相距远些 两管之间需用隔板隔开,以增加循环距离和改善散热效果。隔板高度一般不低于油面高度的3/4。吸油管入口处要装粗滤油器。粗滤油器与回油管管端在油面最低时仍应没在油中,防止吸油时卷吸空气或回油冲入油箱时搅动油面而混入气泡。回油管管端宜斜切45,以增大出油口截面积,减慢出口处油流速度,此外,应使回油管斜切口面对箱壁,以利油液散热。第29页，共44页，编辑于2022年，

19、星期日3.油箱要进行油温控制 油箱中如要安装热交换器,必须考虑好它的安装位置,以及测温、控制等措施。2.防止油液污染 为了防止油液污染，油箱上各盖板、管口处都要妥善密封。注油器上要加滤油网。防止油箱出现负压而设置的通气孔上须装空气滤清器。第30页，共44页，编辑于2022年，星期日4.设置空气滤清器 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物，有时兼作加油口。它一般布置在顶盖上靠近油箱边缘处。第31页，共44页，编辑于2022年，星期日5.易于散热和维护保养 油箱箱底离地至少应在150mm以上，箱底适当倾斜，在最低部位处设置堵塞或放油阀，以便排放污油。箱体上注油

20、口近旁设置液位计。6.油箱应有足够的强度和刚度 分离式油箱一般用2.54mm钢板焊成。箱壁愈薄，散热愈快。大尺寸油箱要加焊角板、筋条，以增加刚性。当液压泵及其驱动电机和其它液压件都要装在油箱上时，油箱顶盖要相应地加厚。第32页，共44页，编辑于2022年，星期日7.油箱内壁应加工 油箱内壁应涂上耐油防锈的涂料。外壁如涂上一层极薄的黑漆(不超过0.025mm厚度)，会有很好的辐射冷却效果。铸造的油箱内壁一般只进行喷砂处理，不涂漆。第33页，共44页，编辑于2022年，星期日 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。液压系统如依靠自然冷却仍不能使油温控制

21、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。7-4 7-4 热交换器热交换器第34页，共44页，编辑于2022年，星期日直接装在油箱内,冷却水从蛇形管内部通过,带走油液中热量。结构简单,但冷却效率低,耗水量大。7.4.1 7.4.1 冷却器冷却器蛇形管冷却器翅片管式冷却器油液从5流入,从3流出；冷却水从7流入,通过多根水管后由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而加长,增加了热交换效果。在圆管或椭圆管外嵌套上许多径向翅片,其散热面积可达光滑管的810倍。强制对流式多管冷却器第35页，共44页，编辑于2022年，星期

22、日冷却器的安装位置冷却器的安装位置冷却器的安装位置冷却器的安装位置 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。冷却器一般应安放在回油管或低压管路上。如溢流阀的出口，系统的主回流路上。第36页，共44页，编辑于2022年，星期日 液压系统的加热一般常采用结构简单、能按需要自动调节最高和最低温度的电加热器。7.4.2 7.4.2 加热器加热器液压系统中常用的电加热器2通过法兰固定在油箱的侧壁上,其发热部分全部浸在油液内。由于油是热的不良导体,故单个加热器的功率不能太大,而且应装在油箱内油液流动处,以免周围油液因过热而老化变质。第37页，共4

23、4页，编辑于2022年，星期日 液压系统中使用的油管种类很多，有钢管、铜管、尼龙管、塑料管、橡胶管等，须按照安装位置、工作环境和工作压力来正确选用。7-5 7-5 管件管件7.5.1 7.5.1 油管油管第38页，共44页，编辑于2022年，星期日油管管道内径和壁厚可按下式计算 油管的管径不宜选得过大,以免使液压装置的结构庞大；但也不能选得过小,以免使管内液体流速加大,系统压力损失增加或产生振动和噪声,影响正常工作。在保证强度的情况下,管壁可尽量选得薄些。薄壁易于弯曲,规格较多,装接较易,采用它可减少管系接头数目,有助于解决系统泄漏问题。第39页，共44页，编辑于2022年，星期日 管接头是油

24、管与油管、油管与液压件之间的可拆式连接件，它必须具有装拆方便、连接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、压降小、工艺性好等各项条件。7.5.2 7.5.2 管接头管接头第40页，共44页，编辑于2022年，星期日 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。焊接式管接头焊接式管接头焊接式管接头焊接式管接头 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；5一组合密封圈第41页，共44页，编辑于2022年，星期日 图中的接管端部做

25、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。第42页，共44页，编辑于2022年，星期日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 卡套式管接头：卡套式管接头：卡套式管接头：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。第43页，共44页，编辑于2022年，星期日 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。扩口式管接头扩口式管接头 1管子；2一套管；3一螺帽；4一接头本体扩口式管接头扩口式管接头扩口式管接头扩口式管接头第44页，共44页，编辑于2022年，星期日