氣囊式蓄能器和熱交換器等

1、一 氣囊式蓄能器 氣囊是通過一種能在提升閥端口安裝或者移除的硫化真空閥裝置來用作蓄能器。當(dāng)氣囊完全被擴(kuò)大時，提升閥收盤進(jìn)囗。這樣的設(shè)計可以阻止氣囊進(jìn)入通路之內(nèi)被擠壓。一個吸收震動的裝置，使提升閥免于意外的震動，和急速的打開。與其它蓄能器相比，該蓄能器的最大優(yōu)勢是氣體與油液完全隔開。氣囊慣性小反應(yīng)靈活，可以吸收沖擊壓力和脈動壓力。圖7.21顯示了一個氣囊式蓄能器的運作。液壓泵提供油給蓄能器同時使氣囊變形。隨著壓力的增大，氣流量減小。這樣就形成了液壓儲能這樣的結(jié)果。若液壓系統(tǒng)需要增加液壓油，則蓄能器在氣體膨脹壓力推動下將液壓油排出以補(bǔ)充達(dá)到循環(huán)供應(yīng)。蓄能器的應(yīng)用 從上述研究中，我們明白了液壓系統(tǒng)中

2、使用的各類蓄能器運作及其工作原理。現(xiàn)在讓我們從它們應(yīng)用程序的角度來看。蓄電池主要應(yīng)用于：l 當(dāng)作輔助動力來源l 當(dāng)作漏泄補(bǔ)償器l 當(dāng)作液壓減震器當(dāng)做輔助動力來源，是蓄能器最常見的應(yīng)用之一。在這個應(yīng)用中，蓄能器的目的是存儲在工作期間所發(fā)表的油循環(huán)泵。蓄能器然后釋放因需求而儲存的石油，以完成循環(huán)，從而作為輔助動力源協(xié)助泵服務(wù)。在這樣的循環(huán)過程中，蓄能器的應(yīng)用導(dǎo)致了泵容量的減小。圖7.22概述了這個程序的應(yīng)用蓄能器作為輔助動力源在此應(yīng)用中，一個四通閥配合使用蓄電池。當(dāng)四通閥手動驅(qū)動，從到蓄能器到 空著的氣缸。這一直循環(huán)到了活塞的運作結(jié)束。當(dāng)氣缸在一個完全伸展位置時，蓄能泵為其充電。在四通閥，液壓激活

3、收回的氣缸，油流量蓄能泵和氣缸迅速收回。這是蓄能器輔助動力源的運作過程。蓄能器作為泄漏補(bǔ)償器這個應(yīng)用程序如（圖7.23）蓄能器充當(dāng)一個補(bǔ)償器，是在由于內(nèi)部或外泄漏而補(bǔ)償損失，可能發(fā)生在一個延長一段時間內(nèi)，是當(dāng)系統(tǒng)被加壓，而不是運作的時候。蓄能泵為系統(tǒng)和蓄能器充電直到上的最大壓力被施加到蓄能開關(guān)。當(dāng)系統(tǒng)不工作時，它需要保持必要的壓力設(shè)定值，完成該蓄電池供應(yīng)漏油在一段長時間的系統(tǒng)。最后，當(dāng)系統(tǒng)壓力低于設(shè)定的最低要求的壓力下降，泵啟動，自動充電系統(tǒng)。這樣可以節(jié)省電力和降低了系統(tǒng)的散熱。蓄能器作為液壓減震器液壓減震器蓄能器的最重要的工業(yè)應(yīng)用之一是吸收液壓沖擊壓力和脈動壓力。液壓沖擊（通常被稱為水錘）是

4、由突然暫?；蛞簤汗艿涝谙鄬^高的液體流動速度減慢而引起的。這種液壓沖擊會造成在迅速關(guān)閉閥門的位置時的壓縮波。這波傳播沿整個管道長度，直到其能量完全由摩擦消退。由此產(chǎn)生的高壓力脈動或高壓力波動，最終可能損壞液壓元件。 蓄能器安裝在靠近迅速關(guān)閉閥門，如圖7.24所示可以作為一個電泳抑制器，以抑制這些高壓力脈動減小或激增。 二 熱交換器 熱量是在液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的原因很簡單，但不可能實現(xiàn)100的轉(zhuǎn)換效率。熱量的重要來源，包括液壓泵，泄壓閥，流量控制閥。這可能引起在上述正常范圍液壓油溫度上升。只要不斷地產(chǎn)生熱量，從高壓區(qū)向低壓區(qū)的流體流動而不產(chǎn)生機(jī)械的工作。過多的熱量加速液壓油的氧化，并降低其粘度。這有助

5、于密封和填料，加速液壓元件的磨損，如閥門，泵和制動器等。這就是為什么溫度控制是液壓系統(tǒng)中必須的。流體的穩(wěn)態(tài)溫度取決于熱產(chǎn)生率和熱耗散率。如果流體工作溫度過高，這意味著，散熱速度過慢。假設(shè)該系統(tǒng)是合理有效的，解決的辦法是增加了散熱速度。這是通過對'冷卻器'，通常被稱為換熱器使用。在某些應(yīng)用中，需要加熱液體，以實現(xiàn)對流體系統(tǒng)中所需的粘度。例如，如果移動液壓設(shè)備運行需要在零度的條件下，那么液體需要加熱。在這種情況下，熱交換器被稱為加熱器。衡量一個加熱器要考慮的因素時，l 在溫度下降所需的液壓油l 系統(tǒng)中的液壓油l 冷卻液體需要的時間。熱交換器的散熱主要類型：1風(fēng)冷式換熱器 2水冷式熱

6、交換器。風(fēng)冷式換熱器圖7.25顯示了風(fēng)冷式換熱器。 液壓油是通過翅片管在泵內(nèi)被冷卻。當(dāng)液壓油通過管道流動，空氣降低了它們的溫度。這樣也帶走了管道的熱量。液壓驅(qū)動馬達(dá)在熱交換器中提供冷卻空氣的能量。上面所說的換熱器，使用含有特殊設(shè)備的管稱為紊流器，其職能是為更好的進(jìn)行較冷和較熱液壓的混合以便于熱傳遞的更好的進(jìn)行。風(fēng)冷式換熱器相關(guān)的優(yōu)點是：1. 由于和水相比，使用空氣冷卻液油，使得成本大幅度的降低，2. 較低的安裝成本3. 可能性的散逸熱被回收風(fēng)冷式換熱器的缺點是：1 相對較大的尺寸2 高分貝噪音3 安裝成本較高。水冷式換熱器圖7.26是一個水冷換熱器的液壓系統(tǒng)中常見的類型的例子。 水冷式熱交換器

7、是一個典型的管殼式換熱器。冷卻水被抽入換熱器在管束內(nèi)流動。要被冷卻的液壓油也流經(jīng)管道。當(dāng)液壓油在管道內(nèi)流動，這時會使自身的溫度傳遞給水分從而降低其自身溫度.水冷式熱交換器的優(yōu)點:1 它們輕巧經(jīng)濟(jì)有效2 它們不制造噪音3 它們在可以用在骯臟的環(huán)境。水冷式熱交換器的缺點：1水的成本可能很昂貴2石油和水混合可能造成破裂事件3定期維修的一定的礦物雜質(zhì)。三 流體導(dǎo)體及液壓管道和軟管 從一個地方到另外一個地方的高效地傳輸是一個在設(shè)計評定液壓系的關(guān)鍵因素。這就是所謂的流體流動的進(jìn)行。流體導(dǎo)體包含被用于攜帶流體的液壓系統(tǒng)的各種不同的元件。這些流體導(dǎo)體包括類似于鋼管材，鋼管，液壓軟管。在實際的液壓系統(tǒng)中，流體經(jīng)

8、過這些進(jìn)行儲存流體和回收流體的分銷網(wǎng)絡(luò)管道和配件。既然能量被發(fā)送整個網(wǎng)絡(luò)管道，為了確保整個網(wǎng)絡(luò)管道的運行，它需要極度高效的靈活性。鋼管道 從性能和成本來考慮鋼管通常優(yōu)于其他導(dǎo)體。但為了防止管道泄漏需要對其進(jìn)行焊接，以確保最大限度的保護(hù)，但是這樣的操作進(jìn)行起來是是有相當(dāng)困難的。另一個不可忽視的因素是，在啟動過程中它們需要昂貴的沖洗以確保污染物釋放的環(huán)境。雖然鋼管被標(biāo)稱指定外直徑，但是其實際流通能力取決于它們的內(nèi)線區(qū)域。 人們將管道系統(tǒng)分為兩種類型：1 金屬管道2 非金屬管道。對于管道系統(tǒng)中使用的類型，主要取決于其工作壓力和流量。此外，它也取決于環(huán)境條件，如流體的類型，作業(yè)溫度和氣候條件。接下來讓

9、我們學(xué)習(xí)在液壓系統(tǒng)中使用的管道及其各類配件。金屬管道 管道是一個用來輸送液體從一個點到另外一個點同時不需要任何的物理運動的設(shè)備。金屬的管是以鐵或鋼為原物料制造。為了有一個針對通用平臺為指定管全世界，管大小被標(biāo)定，常常用英寸或毫米表示。通常大小的管道被給在條款它的外徑或內(nèi)徑。圖7.27顯示了一個管道以及與之相關(guān)的斷面。實用液壓系統(tǒng) 衡量管子尺寸的大小有：l 外徑l 內(nèi)徑l 壁厚l 長度商業(yè)管道指定的內(nèi)徑是高達(dá)12英寸（305毫米），而高于12英寸（305毫米）管徑由被指定的外徑。根據(jù)不同金屬的不同的特點，它們可以被制造成各種不同管道。合金是由兩種或兩種以上的金屬互相融合在一起時造成的。同時一種金

10、屬與非金屬融合在一起也可以形成合金，說到金屬通常會提鐵或有色金屬。黑色金屬是指含有鐵，而有色金屬是不含鐵的。管道通常是由鍛鐵，鑄鐵或鋼制造出成。三種黑色金屬的區(qū)別主要是它們的碳含量。除了常見的黑色和有色金屬材料用于金屬管道中，還有有一些在特殊專用的材料應(yīng)用于金屬管道。鋁管由于重量輕，耐腐蝕，雖然它們的強(qiáng)度隨著溫度的上升而下降。鉛管也被認(rèn)為是具有高度耐腐蝕性的的流體導(dǎo)體?？墒怯捎谔厥獠牧现瞥晒艿赖膬r格比較貴所以不銹鋼，黑色金屬例如鋼和鉻合金是常見的金屬管道類型，。管表和代碼 在過去，所有的管道系統(tǒng)都按制定的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，特別堅固而且雙倍加強(qiáng)。系統(tǒng)不允許墻的厚度有任何變化。此外，由于管道需求開始增加，

11、指定的管道需要一個大的變化。因此，現(xiàn)在的管道是按一個附表去分類的。在實踐中，最常見的附表編號為40，80，120和160。由于管道直徑是從1 / 8英寸（15毫米）到10英寸（250毫米）的，范圍，標(biāo)準(zhǔn)鋼管的尺寸符合標(biāo)準(zhǔn)40。標(biāo)準(zhǔn)鋼管對應(yīng)附表40管壁的厚度為6毫米。額外的加強(qiáng)鋼管的尺寸與附表80是相同的，管道直徑是15至200毫米。 由于附表的數(shù)字是從10到160，基本區(qū)別是墻的厚度。當(dāng)任何管壁厚尺寸增加時，管道內(nèi)徑就會減少.由于管路的需要的多樣性和復(fù)雜性，一個工程協(xié)會和標(biāo)準(zhǔn)已制定法規(guī)，標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格，以迎合絕大多數(shù)的應(yīng)用程序。有些標(biāo)準(zhǔn)提供了確定最低管道尺寸和在一個給定應(yīng)用程序中所使用的最小壁厚的

12、公式。有些代標(biāo)準(zhǔn)對管道材料，制造（無縫或焊接）方法提供的信息，ASTM（美國試驗與材料協(xié)會）規(guī)格編號，以及可以在各種壓力條件和溫度條件下的管坡度。通過參考這些標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計者可以準(zhǔn)確地為一個特定應(yīng)用程序類型確定規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)去選擇管道類似于一個汽車修理工根據(jù)提到運算和維護(hù)手冊去決定采用哪一種濾油器將適合他所維修的車管道常用的液壓系統(tǒng)中使用的時間表是40，80和160。我們已經(jīng)做了的詳細(xì)的分類根據(jù)其標(biāo)稱尺寸和進(jìn)度號碼。ANSI（美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會）已建立了一個標(biāo)準(zhǔn)鑒定管道。此標(biāo)準(zhǔn)涉及題詞，銘牌或標(biāo)簽和顏色的使用。種代碼包括圖例、名牌或者標(biāo)簽和顏色的使用說明。這種代碼表明管道系統(tǒng)的各個部件的辨別

13、應(yīng)該通過一個標(biāo)有他們名字的字母的圖例以全寫或者縮寫形式給出。所有的管道為了便于識別根據(jù)它們的容量而被賦予不同的編碼的顏色。如表所示，顏色的使用提對管道的類型進(jìn)行一般性說明。管件 在管道系統(tǒng)，用于連接各部分的管道，以改變水流方向的組成部分，被稱為配件。配件是由一些材料包括鋼材，銅，鑄鐵，塑料和玻璃。為了確保配件是由合適的材料造成，并能夠處理設(shè)計時所面對的壓力已經(jīng)制定了標(biāo)準(zhǔn)。配件的重要功能有：l 改變流動方向l 提供連接分路、l 更改行大小、l 關(guān)閉管路l 連接管路為改變流動方向，通常使用的配件被稱為肘管。肘管一般來說可以用任何的角度，但常用的是45度和90度。圖7.28顯示了2種在液壓系統(tǒng)中常用

14、的肘管短和長半徑肘管是一個大半徑擬合的兩個較為漸進(jìn)曲線。隨著管道直徑，肘管也指定從中心到面尺寸。這是2者之間距離接頭（A）和線面（D）從另一端（C）中心的距離。在較大的半徑肘管，中心面對面的距離始終是1.5倍的裝修直徑。這種類型的肘管在應(yīng)用中是一種臨界狀態(tài)同時受到空間的限制。在短半徑肘管中，中心面對面的距離等于管道內(nèi)徑。改變了管道的大小的配件，漸縮管的職能將讓管道變成一個較小的尺寸。這樣做的理由之一是增加了系統(tǒng)的壓力。正如在肘管，我們從圖7.29看出，為滿足上述要求，有不同類型的配件可以應(yīng)用于管道系統(tǒng)中，。管接頭 管接頭可以是螺紋式，折疊或焊接式。這些產(chǎn)品廣泛應(yīng)用，它們都有各自的優(yōu)點和缺點。管

15、道系統(tǒng)中使用的各種配件減速器 螺紋接頭是用線被加入到管道的。該螺紋接頭的主要優(yōu)點是，管道長度可以很容易的量身定制。作為螺紋接頭由于其是金屬對金屬之間的兩管螺紋配合零件的接觸，泄漏的風(fēng)險很高。因此螺紋接頭的密封就變得非常重要。.傳統(tǒng)的密封方法是在絲線封口處涂上粘合涂料。近幾年，聚四氟乙烯密封帶發(fā)明已成為了有效的解決方案。特富龍（即一德杜邦公司的注冊商標(biāo)）磁帶可以簡單地密封法蘭式的接頭要么需要鍛造接口要么鑄造管接口。法蘭是連接管的另一端的一種邊緣或在端環(huán)的裝修管件。管段與法蘭邊緣連接。無論是由法蘭螺栓連接在一起或者正在被焊接在一起。再有法蘭面的金屬對金屬的接觸和適當(dāng)密封，是兩者之間的接觸表面，以避

16、免泄漏，墊圈通常是插入兩個法蘭之間，這使螺栓的表面連接在一起。通常情況下，壓縮石棉墊片可用于正常壓力和溫度條件下。然而，當(dāng)系統(tǒng)在較高壓力和溫度條件下運行，就需要使用高檔次的墊片。其它管材管件包括法蘭連接的伸縮接頭和振動緩沖器伸縮接頭有三個功能1. 通過允許加入的剛性管擴(kuò)大或溫度變化來彌補(bǔ)管道長度的微小變化，2. 在管安裝之后，允許管從管道這邊到另外一邊的移動3. 在一定程度有助于上抑制振動，降低從遙遠(yuǎn)的管道和液壓泵運行中的噪音。一個典型的伸縮接頭縫見圖7.30。三通異徑肘管、異徑肘管、45度肘管、擴(kuò)展件伸縮接頭 它具有防漏管，延伸至孔和外表面的法蘭。使用天然或合成橡膠化合物取決于應(yīng)用程序的類型

17、。伸縮接頭的其他類型包括金屬波紋管（波紋型），螺旋纏繞類型和伸縮節(jié)類型。 振動緩沖器是專門設(shè)計用來吸收減緩震動，因為震動降低管道以及設(shè)備的壽命。它們還可以消除管道線路的噪音。 一個典型的振動阻尼器如圖7.31鋼管鋼管在液壓系統(tǒng)中使用時，嚴(yán)格的管路是必需的。因為它們更容易組裝，不需要焊接，就可以達(dá)到防漏連接。無縫鋼管是液壓系統(tǒng)中最廣泛使用的管類型，因為它擁有超過管道顯著的優(yōu)勢。該管道可以彎曲成任何形狀，從而減少了系統(tǒng)的配件數(shù)量。管是比較容易處理，可重復(fù)使用而無任何密封問題的后顧之憂。對于低容量系統(tǒng)，油管可以處理壓力，減少體積和重量與流量的需求。然而，從另一方面來看：管及其配件的比較昂貴。衡量鋼管

18、的外徑和壁厚都是額定的。管材等級和墻壁的壓力等級規(guī)格都是額定的。所示圖7.32，其中管件連接到另一個組件是通過一個管接頭用螺母加以緊固。往往是管管時常被預(yù)先搖曳到一個37度接受另外一37度搖曳連接器，如圖7.32所示.緊固螺母圖7.32鋼管安排 最常見的液壓系統(tǒng)中使用的管大小，有的已列下文。對鋼鐵管材使用最廣泛的材料是SAEIOIO極軟，冷拔剛。這種材料具有相當(dāng)高的拉伸強(qiáng)度，很容易被應(yīng)用。為了獲得較高的拉伸強(qiáng)度，管子都是AISI4130制成，只是供油管配件略有不同。 雖然配件的概念仍然是相同的，但加入和密封方法是不同的。密封管接頭采用的方法有幾個已經(jīng)在表7.33所示。液壓配件這些配件有些被認(rèn)為

19、是壓縮配件。他們與密封金屬對金屬聯(lián)系，可以是一個類型或耀斑爆發(fā)無類型。其他配件可以使用密封的目的O環(huán)。套筒內(nèi)的螺母，支持管，以抑制振動。當(dāng)液壓元件具有直螺紋連接埠，直螺紋O型環(huán)配件都可以使用。這種類型的密封壓力較高的理想，因為當(dāng)壓力增加了密封得更緊。油管支持超前的套管，接頭本體的。兩個套管管緊緊圍繞把握不會造成任何損壞管壁。幾乎沒有收縮的內(nèi)壁，確保最低流量限制。圖7.34顯示了扣壓管接頭，可以承受任何壓力，直至油管破裂強(qiáng)度無泄漏。這種類型的配件，可反復(fù)拆卸和。重新組裝.世偉洛克接頭的秘密是，所有的裝修行動沿管軸方向，而不是旋轉(zhuǎn)的。由于沒有從扭矩傳輸擬合管材，沒有形成初始應(yīng)變，可能削弱管子164

20、實用液壓系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)（一）37倒喇叭配件（二）45喇叭配件（三）直螺紋O形圈連接器（四）卡套壓緊裝置（五）O形圈壓縮器（六）袖子壓縮接頭軟管 柔性軟管是在液壓系統(tǒng)中使用的最重要的配件之一。它們被用在應(yīng)用線路必須彎曲或在拐彎處或換句話說被用于當(dāng)液壓元件運作時，如遭遇突然制動。軟管制作的彈性體（合成橡膠）層和編織織物或編織線，它允許在高壓情況使用。通常，軟管有其額定的運行安全系數(shù)。被用的涂料和加固層的各種不同類型，決定了額定壓力。不像鋼管和切管，在軟管中流體流量和速度決定了軟管尺寸，軟管的內(nèi)徑是額定的。 一個典型的靈活的軟管結(jié)構(gòu)如圖7.35。l 最外層是合成橡膠.l 第二層用于保護(hù).l 自持編織對于更

21、高的壓力，l 編織層是用管道是一個與液壓流體相容的。靈活的軟管結(jié)構(gòu)最外層是一般是合成橡膠，旨在保護(hù)編織層。軟管可以有少至三層（其中之一是編織層）。當(dāng)多個層時，它們可能與合成橡膠層或鋼絲層備用，可直接放置在彼此。軟管建設(shè)已經(jīng)由美國汽車工程師學(xué)會SAE規(guī)范，也被稱為R系列17（R4的一個例子是100），其中包括建設(shè)應(yīng)用陽離子和壓力等級的描述。下表列出了典型的軟管尺寸從一個單一的編織層和雙絲編織層的設(shè)計和尺寸。實用液壓系統(tǒng) 尺寸規(guī)格的單絲編織軟管表示與其具有相同的油管內(nèi)徑軟管是在一個一英寸的標(biāo)準(zhǔn)管外徑十六分。例如，一個大小為8單絲編織膠管將有一個內(nèi)徑英寸標(biāo)準(zhǔn)的油管接近8 /16或1/ 2。當(dāng)流體和軟

22、管材料兼容時應(yīng)當(dāng)注意改變流體的流量。當(dāng)安裝了軟管，適量的松弛是始終需得到保證的，這將有助于減輕壓力。雖然軟管可以持續(xù)使用很長一段時間，但它們沒有像金屬導(dǎo)體耐用因為較長的一段時間后由于接觸如溶劑，陽光，熱，水等各種物質(zhì)橡膠趨于腐化。軟管布線及安裝以下是一些在安裝軟管時候要考慮的重要的因素.在壓力條件下，軟管可能改變它的長度。這種變化范圍在4%和2之間。如前所述，軟管應(yīng)在安裝過程中總是有一些松懈。這就需要彌補(bǔ)任何收縮或擴(kuò)張。然而，松懈過量可能導(dǎo)致失敗的安裝。如果軟管與一個按鈕一起安裝，高度的壓力往往迫使它理順。這可以放松軟管接頭，還會使其瀕臨軟管爆的最大應(yīng)變點。因此，這種情況必須避免。當(dāng)軟管線越過

23、排氣歧管，或任何其他熱源，它必須由耐熱絕緣引導(dǎo)或金屬擋板隔絕。在有彎的地方，軟管長度應(yīng)足夠長以使它能夠形成一個廣泛的半徑曲線。過小的彎曲能捏住軟管和限制流量，這種情況也需要加以避免。四 液壓油 讀完本節(jié)后，學(xué)生將能夠理解和解釋的液壓油的主要職能、詳述水力流體的各種特性、列出不同類型和類別所用的液壓油、了解液壓油所遇到的問題、比較不同類型的液壓油的共同屬性。工作流體是任何液壓系統(tǒng)的一個最重要的組成部分。它作為一個潤滑劑，傳熱介質(zhì)，密封膠，而最重要的是，能量轉(zhuǎn)移的手段。這些流體功能在所示的圖表的幫助下可以清楚地被了解。流體的特征是決定設(shè)備的性能和壽命的關(guān)鍵部分。液壓油在本質(zhì)上，基本上都不可壓縮的，因