第6章 輔助元件

1、第6章 輔助元件應(yīng)該掌握的知識點(diǎn) 1. 液壓與氣壓傳動系統(tǒng)輔助元件的種類和類型； 2. 液壓與氣壓傳動系統(tǒng)輔助元件的工作原理； 3. 液壓與氣壓傳動系統(tǒng)輔助元件簡單計(jì)算； 4. 液壓與氣壓傳動系統(tǒng)輔助元件選用。學(xué)習(xí)建議 1. 著重了解液壓與氣壓傳動系統(tǒng)輔助元件的工作原理； 2. 著重了解液壓與氣壓傳動系統(tǒng)輔助元件應(yīng)用特點(diǎn)。課時(shí)安排 6.1節(jié)(1.5學(xué)時(shí)）；6.2節(jié)（1.5學(xué)時(shí)）；6.3節(jié)（1.5學(xué)時(shí)）；6.4節(jié)（0.5學(xué)時(shí)）；6.5節(jié)（0.5學(xué)時(shí)）；6.6節(jié)（0.5學(xué)時(shí)）；6.7節(jié)（0.5學(xué)時(shí)）；6.8節(jié)(0.5學(xué)時(shí)）。 課上課下學(xué)時(shí)按1：2配置。第6章 輔助元件 在液壓與氣壓傳動系統(tǒng)中，輔助

2、元件用來保證系統(tǒng)正常工作。液壓與氣壓傳動系統(tǒng)的輔助元件和其它元件一樣，都是系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。對系統(tǒng)的性能、溫升、噪聲和壽命等的影響很大。蓄能器過濾器油箱冷卻器密封件管件油水分離器油霧器消聲器6.1 蓄能器 在液壓與氣壓傳動系統(tǒng)中，蓄能器用來儲存和釋放流體的壓力能。它的基本作用是當(dāng)系統(tǒng)的壓力高于蓄能器內(nèi)流體的壓力時(shí)，系統(tǒng)中的流體充進(jìn)蓄能器中，直到蓄能器內(nèi)外壓力相等；反之，當(dāng)蓄能器內(nèi)流體的壓力高于系統(tǒng)的壓力時(shí)，蓄能器內(nèi)的流體流到系統(tǒng)中去，直到蓄能器內(nèi)外壓力平衡。因此，蓄能器可以在短時(shí)間內(nèi)向系統(tǒng)提供壓力流體，也可以吸收系統(tǒng)的壓力脈動和減小壓力沖擊。蓄能器的職能符號蓄能器一般符號充氣式重力式彈

3、簧式蓄能器的類型充氣式蓄能器1-充氣閥 2-殼體 3-氣囊 4-菌形閥 5-閥體總成 6-卡箍 7-螺母 8-墊片 9-O形圈1-單向閥 2-調(diào)節(jié)閥 3-壓縮空氣 4-氣腔 5-空氣活塞 6，9-密封圈 10-油腔 11-進(jìn)、排油口重力式蓄能器彈簧式蓄能器1-柱塞 2-重錘 3-缸體 4-油進(jìn)出口1-殼體 2-彈簧 3-活塞 4-液腔 5-蓋蓄能器的應(yīng)用保壓（動畫） 在液壓泵卸荷的情況下，用蓄能器使系統(tǒng)保持壓力。 油缸在工進(jìn)和停止時(shí)，蓄能器充油。當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到所需值時(shí)，通過壓力繼電器控制二位二通閥使液壓泵卸荷，系統(tǒng)壓力由蓄能器保持。吸收壓力脈動 （動畫） 在液壓系統(tǒng)中安裝蓄能器，可吸收與減小壓

4、力脈動峰值，這是防止振動與噪聲的措施。 輔助動力源 （動畫） 蓄能器和液壓泵同時(shí)供給系統(tǒng)流量，油缸可實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動。 在油缸慢進(jìn)和停止時(shí)，液壓泵給蓄能器充油；當(dāng)油缸快速進(jìn)退時(shí)，蓄能器和液壓泵同時(shí)供油。 應(yīng)急動力源（動畫） 由于液壓泵或電源的故障，液壓泵突然停止供油時(shí)，將會引起事故，因而需要蓄能器作為應(yīng)急動力源，短時(shí)間供油。 在正常工作時(shí)，給蓄能器充液達(dá)到飽和；液壓泵突然停止供油時(shí)，蓄能器將儲存的壓力油放出，使系統(tǒng)繼續(xù)在一段時(shí)間內(nèi)獲得壓力油。6.2 過濾器過濾器的職能符號粗過濾器精過濾器帶發(fā)訊裝置液壓與氣壓系統(tǒng)的大多數(shù)故障是由于介質(zhì)中混有雜質(zhì)而造成的，因此，保持工作介質(zhì)清潔是系統(tǒng)正常工作的必要條件

5、。油液中的污染物會使液壓動力元件、液壓執(zhí)行元件和液壓控制元件等內(nèi)部相對運(yùn)動部分的表面劃傷，加速磨損或卡死運(yùn)動件，堵塞閥口，腐蝕元件，使系統(tǒng)工作可靠性降低，壽命降低。因而，可在適當(dāng)?shù)牟课簧习惭b過濾器，截留油液中不可容的污染物，使油液保持清潔，保證液壓系統(tǒng)正常工作。過濾器的類型和結(jié)構(gòu)網(wǎng)式過濾器線隙式過濾器1-發(fā)信裝置 2-端蓋 3-殼體 4-筒型芯架 5-銅線圈紙質(zhì)過濾器過濾器發(fā)訊裝置1-彈簧 2-濾芯 3-殼體 4-端蓋 5-發(fā)信裝置金屬燒結(jié)式過濾器過濾器發(fā)訊裝置1-端蓋 2-殼體 3-濾芯1-接線柱 2-活塞 3-閥體 4-永久磁鐵 5-彈簧 6-感簧管過濾器的安裝安裝在泵的吸油路上安裝在泵的

6、壓油路上安裝在回油路上安裝在系統(tǒng)的分支油路上單獨(dú)過濾系統(tǒng)過濾器的選用系統(tǒng)類別潤滑系統(tǒng)傳動系統(tǒng)伺服系統(tǒng)工作壓力(MPa)0253221過濾粘度(m)100255025105過濾器的職能符號 過濾器的類型和結(jié)構(gòu) 過濾器的安裝和選用6.3 油箱 油箱的用途是儲存油和散熱，此外還能沉淀油中的雜質(zhì)，分離油中的空氣等。1.基本結(jié)構(gòu)：為得到最大的散熱面積，油箱以立方體和長方體為主。最高油面為總高的80%。箱蓋的大小與上面放置的裝置有關(guān)。油箱用2.44mm的鋼板制成。大容量的油箱采用骨架式結(jié)構(gòu)。 2.吸回油管設(shè)置：泵的吸油管與系統(tǒng)的回油管管口之間應(yīng)盡量遠(yuǎn)，并且都應(yīng)插在最低油面之下。吸油管管口安裝過濾器。3.其

7、它：油箱中設(shè)置隔離板，將吸、回油隔開，使油液循環(huán)流動。空氣濾清器的作用是使油箱與大氣分離，并防止灰塵的污染。液位計(jì)用于監(jiān)測油面的高度。 6.4 冷卻器 液壓系統(tǒng)工作時(shí)，動力元件和執(zhí)行元件的容積損失和機(jī)械損失，控制調(diào)節(jié)元件和管路的壓力損失以及液體摩擦損失等消耗的能量幾乎全部轉(zhuǎn)化為熱量。這些熱量將使液壓系統(tǒng)油溫升高。如果油液溫度過高，將嚴(yán)重影響系統(tǒng)的正常工作，因而需使用冷卻器對油液進(jìn)行降溫。冷卻器根據(jù)冷卻介質(zhì)的不同可分為風(fēng)冷和水冷兩類，水冷式冷卻器分為蛇形管式、多管式等類型。多管式冷卻器蛇形管 6.5 密封圈對密封的要求： 1.具有良好的密封性能，有適宜的彈性，能補(bǔ)償誤差和磨損，隨壓力的升高能自動

8、提高密封性能； 2.具有良好的相容性。與液體和氣體介質(zhì)以及金屬材料相容； 3.摩擦力小，壽命長； 4.結(jié)構(gòu)簡單、制造使用、維修方便。 密封的分類： 按照被密封部分的運(yùn)動特性分為：固定連接件間的密封，簡稱定密封；相對運(yùn)動連接件間的密封，簡稱動密封。 按照密封的作用原理分為：非接觸式密封，如間隙密封和迷宮式密封；接觸式密封，采用各種形狀的密封圈。 密封圈的種類： 密封圈的種類很多，常用的有：O形密封圈，Y形密封圈，Yx形密封圈和V形密封圈等。“O”形密封圈作用機(jī)理： “O”形密封圈是一種雙向作用的密封元件，安裝時(shí)在徑向或軸向有初始壓縮。由系統(tǒng)壓力和初始密封力一起合成總密封力，隨系統(tǒng)的壓力提高而增大

9、。材料：主要采用以橡膠為基礎(chǔ)的各種彈性復(fù)合材料。 應(yīng)用范圍： “O”形密封圈可用作主要密封件，也可以用作復(fù)合密封結(jié)構(gòu)的應(yīng)力元件，應(yīng)用廣泛。在靜密封場合，顯示了突出的作用。動密封應(yīng)用較少。采用不同的密封材料，可適應(yīng)不同的液體和氣體?！癥”形密封圈作用機(jī)理： “Y”形密封圈因其橫截面的形狀類似英文字母Y而得名。Y型密封圈是單向作用密封元件。這種密封圈的密封效果來自于它本身的預(yù)加載荷，以及在安裝時(shí)密封唇的壓縮。在工作時(shí)，系統(tǒng)的壓力增大了密封徑向機(jī)械接觸力，密封效果更好，能補(bǔ)償磨損的影響。材料：大多數(shù)的這種密封圈采用耐油橡膠，或聚氨脂橡膠。 應(yīng)用范圍 在各種機(jī)械設(shè)備中采用，廣泛應(yīng)用于油缸活塞或活塞桿中

10、的密封，雙向密封時(shí)應(yīng)成對使用。適用于液體和氣體介質(zhì)?！癥x”形密封圈作用機(jī)理： “Yx”形密封圈是Y形密封圈的改進(jìn)形，它是在Y形密封圈的基礎(chǔ)上，增加了截面的高寬之比，故增加了支撐面積。Yx形密封圈的兩個(gè)唇邊為非對稱形，主唇的高度高于副唇的高度，因此Yx形密封圈在類形上有軸用和孔用之分。 材料：多數(shù)Yx形密封圈采用聚氨脂橡膠。應(yīng)用范圍 與Y形密封圈的應(yīng)用范圍一致，當(dāng)運(yùn)動速度高時(shí)，采用Yx形密封圈更優(yōu)。 “V”形密封圈作用機(jī)理： V形密封圈的截面呈V形，這種密封裝置是由V形密封圈、壓環(huán)和支撐環(huán)組成。它也屬于唇形密封裝置，對壓力的作用方向有嚴(yán)格的要求。作用的機(jī)理與Y形密封圈有類似之處，但由于它是成組

11、使用，可以通過調(diào)整壓環(huán)的位置來調(diào)整密封圈的預(yù)壓縮量，能有更好的密封效果。材料：V形密封圈的材料可以采用丁晴橡膠、夾織物丁晴橡膠以及塑料。但塑料現(xiàn)用的較少。應(yīng)用范圍 V形密封圈主要用于液壓缸活塞和活塞桿處的往復(fù)運(yùn)動密封。應(yīng)用中注意的是，這種密封裝置軸向尺寸較大，摩擦阻力大。根據(jù)使用壓力的高低，可組合成多個(gè)疊合使用。 管 件 管件包括管道和管接頭。管件的選用原則是要保證管中油液做層流流動，管路應(yīng)盡量短，以減小損失；要根據(jù)工作壓力、安裝位置確定管材與連接結(jié)構(gòu)；與泵、閥等連接的管件應(yīng)由其接口尺寸決定管徑。管道 液壓與氣壓傳動系統(tǒng)常用的管道分金屬管、橡膠軟管和尼龍PVC管三大類。金屬管包括無縫鋼管、紫銅

12、管及鋁管；橡膠軟管有鋼絲編織纏繞橡膠軟管和綿繩編軋橡膠軟管兩種；尼龍PVC管一般只在氣壓系統(tǒng)中使用，其性質(zhì)柔軟宜于彎曲，布管方便。 管接頭 管接頭是管道和管道、管道和其它元件（如泵、閥和集成塊等）之間的可拆卸連接件。管接頭與其它元件之間可采用普通細(xì)牙螺紋連接或錐螺紋連接（多用于中低壓）。管接頭除端直通形式外，還有二通、三通、四通和鉸接等數(shù)種形式，供不同情況下選用，具體可查閱有關(guān)手冊。管 道 常用管道的用途及優(yōu)缺點(diǎn) 種 類用 途 優(yōu) 缺 點(diǎn)鋼 管 常在裝拆方便處用作壓力管道。中壓以上用無縫鋼管，常用的有10號、15號冷拔無縫鋼管，低壓用焊接鋼管。 能承受高壓、耐油、抗腐、不易氧化、剛性好，價(jià)格低

13、廉，但裝配時(shí)不易彎曲成形。紫銅管 在中、低壓液壓系統(tǒng)中采用，機(jī)床中應(yīng)用較多，常配以擴(kuò)口管接頭，可用于儀表和裝配不便處。 裝配時(shí)彎曲方便，價(jià)高、抗振能力差、易使液壓油氧化，但易彎曲成形 。尼龍管 液壓中、低壓和氣壓系統(tǒng)中使用，承壓能力因材料而異，其值為（2.8 8）MPa之間，最高耐壓可達(dá)16 MPa，目前氣壓系統(tǒng)常用。 乳白色半透明，可觀察流動情況。能代替部分紫銅管，價(jià)格低廉，加熱后可任意彎曲成形和擴(kuò)口，冷卻后即定形。但壽命較低 。塑料管 只用作氣壓系統(tǒng)或低于0.5 MPa的液壓回油管與泄油管。 耐油、價(jià)低、裝配方便，長期使用會老化。橡膠軟管 高壓軟管是由耐油橡膠夾以1 3層鋼絲編織網(wǎng)或鋼絲纏

14、繞層做成，適用于中高壓液壓系統(tǒng)。低壓膠管由耐油橡膠夾帆布制成，用于回油管路。 用于相對運(yùn)動間的連接，分高壓和低壓兩種。裝接方便，能減輕液 壓系統(tǒng)的沖擊，價(jià)貴，壽命安裝要求 1.管道應(yīng)盡量短，最好橫平豎直，轉(zhuǎn)彎少。為避免管道皺折，減少壓力損失，管道裝配時(shí)的彎曲半徑要足夠大,見 下表。管道懸伸較長時(shí)要適當(dāng)設(shè)置管夾（也是標(biāo)準(zhǔn)件）。硬管裝配時(shí)允許的彎曲半徑管子外徑D(mm) 101418222834425063彎曲半徑R(mm)5070758090100130150190 2.管道盡量避免交叉，平行管間距要大于100 mm，以防接觸振動并便于安裝管接頭。 30%左右的余量，以適應(yīng)油溫變化、受拉和振動的

15、需要。彎曲半徑要大于9倍軟管外徑，彎曲處到管接頭的距離至少等于6倍外徑。管接頭 硬 管接頭 擴(kuò)口式管接頭 適用于銅，鋁管或薄壁鋼管，也可用來連接塑料管和尼龍管等低壓管道。接管穿入導(dǎo)套后擴(kuò)成喇叭口（約7490），再用螺母把導(dǎo)套連同接管一起壓緊在接頭體的錐面上形成密封。1-接頭體;2-接管;3-螺母;4-導(dǎo)套擴(kuò)口式管接頭卡套式管接頭 由接頭體、卡套和螺母這三個(gè)基本零件組成?？ㄌ资且粋€(gè)在內(nèi)圓端部帶有鋒利刃口的金屬環(huán)，刃口的作用是在裝配時(shí)切入被連接的油管而起連接和密封作用。這種管接頭軸向尺寸要求不嚴(yán)、拆裝方便，不須焊接或擴(kuò)口。但對油管的徑向尺寸精度要求較高。采用冷拔無縫鋼管，使用壓力可達(dá)32 MPa。

16、油管外徑一般不超過42 mm。1-接頭體;2-接管;3-螺母;4-導(dǎo)套;5-組合墊圈卡套式管接頭焊接式管接頭 它是把相連管子的一端與管接頭的接管焊接在一起，通過螺母將接管與接頭體壓緊。接管與接頭體間的密封方式有球面與錐面接觸密封和平面加O形圈密封兩種形式，前者有自位性，安裝時(shí)不很嚴(yán)格，但密封可靠性稍差，適用于工作壓力不高的液壓系統(tǒng)（約8 MPa以下的系統(tǒng)）；后者可用于高壓系統(tǒng)。接頭體與液壓件的連接，有圓錐螺紋和圓柱螺紋兩種形式，后者要用組合墊圈加以密封。 焊接管接頭制造工藝簡單，工作可靠，擴(kuò)裝方便，對被連接的油管尺寸及表面精度要求不高，工作壓力可達(dá)32 MPa以上，是目前應(yīng)用最廣泛的一種形式。

17、1-接頭體;2-接管;3-螺母;4-O形圈;5-組合墊圈焊接式管接頭插入快換接頭 插入快換式接頭是氣壓管路專用接頭。它用于微型氣壓元件，邏輯元件小直徑軟管連接。其結(jié)構(gòu)如圖所示。使用時(shí)將軟管插入接頭體，管子插到頭后向外拉動，卡頭即把管子卡緊，這樣就可實(shí)現(xiàn)管子的快速連接。當(dāng)需要拆下管子時(shí)，向里推動卡頭，同時(shí)向外拉管子可將管子拔出。1-軟管；2-卡頭；3-接頭體插入快換式接頭膠 管接頭 膠管接頭有可拆式和扣壓式兩種，各有A、B、C三種類型。隨管徑不同可用于工作壓力在640 MPa的系統(tǒng)。扣壓式管接頭是高壓膠管接頭常用的一種形式。圖所示為A型扣壓式膠管接頭，裝配時(shí)須剝離外膠層，然后在專門設(shè)備上扣壓而成

18、，它由接頭外套和接頭心組成。軟管裝好再用模具扣壓，使其具有較好的抗拔脫和密封性能。扣壓式管接頭快 換接頭 當(dāng)系統(tǒng)中某一局部不需要經(jīng)常供油時(shí)，或是執(zhí)行元件的連接管路要經(jīng)常拆卸時(shí)，往往采用快速接頭與高壓軟管配合使用。途中快速接頭各零件的位置為油路接通位置，外套6把鋼球8壓入槽底使接頭體10和2連接起來，單向閥4和11互相推擠使油路接通。1為擋圈，5為O型圈，9為彈簧卡圈。當(dāng)需要斷開時(shí)，可用力將外套向左推，同時(shí)拉出接頭體10，油路斷開。與此同時(shí)，單向閥閥心4和11在各自彈簧3和12的作用下外伸，頂在接頭體2和10的閥座上，使兩個(gè)管內(nèi)的油封閉在管中，彈簧7使外套6回位。這種接頭在液壓和氣壓系統(tǒng)中均有應(yīng)

19、用。1-擋圈；2，10-接頭體；3，12-彈簧；4，11-單向閥5-O形圈；6-外套；7-彈簧；8-鋼球；9-彈簧卡圈快速接頭 分水濾氣器1-旋風(fēng)葉子 2-存水杯 3-擋水板 4-濾芯 5-手動排水閥工作原理和作用： 分水濾氣器是氣動系統(tǒng)不可缺少的輔助元件，其作用原理是用來分離壓縮空氣中含有的水分。從輸入口進(jìn)入的壓縮空氣，經(jīng)過葉刪導(dǎo)向后，被沿存水杯的圓周向下作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，把氣體中的水滴、油滴和雜質(zhì)分離出來，并沉淀于水杯底部。然后壓縮空氣在經(jīng)過過濾器，將其中的微粉進(jìn)一步過濾，最后經(jīng)過輸出口輸出純凈的壓縮空氣，供氣動系統(tǒng)使用。分水濾氣器的性能指標(biāo) 過濾精度 常用的過濾精度有510、

20、1025、2550、5075m四種規(guī)格。特殊情況下，可用05m的精過濾器。分水效率 分水效率是分水的能力，即在規(guī)定的壓力和流量下，壓縮空氣中被分離的水量和與輸入的水分量之比。規(guī)定的分水效率不小于65%。 壓力降流量特性 壓力降流量特性又稱流量特性，用壓力降流量特性曲線表示。它表明了在給定的壓力下，壓力降壓縮空氣的流量的變化情況。隨著流量的增加，壓力降也隨之增加。 分水濾氣器的應(yīng)用 分水濾氣器應(yīng)盡量安裝在氣動設(shè)備附近，但離空氣壓縮機(jī)要有足夠的距離。否則因壓縮狀態(tài)的氣體中含有霧狀的水分多，不易濾凈。分水濾氣器必須垂直安裝，并應(yīng)安裝在減壓閥、油霧器之前。根據(jù)所用空氣流量，選用相應(yīng)通徑的分水濾氣器。

21、油霧器 油霧器是氣動系統(tǒng)中的重要的氣動附件，是用來給氣動系統(tǒng)提供潤滑油的。油霧器產(chǎn)生油霧原理 引射原理是從噴管噴出一股流體，由于質(zhì)點(diǎn)的相互摩擦、碰撞使它具有卷吸周圍靜止流體的作用，如上圖所示，主射流將自身的一部分能量傳給周圍流體，從而夾帶著周圍一部分流體一起向前運(yùn)動。 油霧器是靠引射現(xiàn)象進(jìn)行工作的，在產(chǎn)生引射現(xiàn)象時(shí)，氣流繞過球體，其表面壓力分布不等，當(dāng)射流從油杯中將油引射出來時(shí)，油滴表面壓力分布不勻，出現(xiàn)局部低壓區(qū)（相對來流壓力），此低壓力的作用正好與油滴表面張力相反，低壓力的作用使油滴膨脹，表面張力的作用使油滴緊縮，當(dāng)?shù)蛪毫Φ淖饔么笥谟偷伪砻鎻埩r(shí)，油滴膨脹并被撕裂成許多大顆粒油球，油球表面

22、壓力分布，也存在低壓區(qū)，同樣道理，大顆粒油球又再被撕裂成更小油珠。這樣便使油發(fā)生霧化。由上述分析可見，當(dāng)引射流體的速度（即來流速度）越高，則油滴表面形成負(fù)壓越厲害，越易將油滴撕裂，即越易油霧化。 油霧器原理 油霧器的使用油霧器原理1-立桿 2-截止閥 3-儲油杯 4-吸油管 5-單向閥 6-調(diào)節(jié)針閥 7-視油器 8-油塞 9-螺母 油霧器有一次油霧器（普通油霧器）和二次油霧器，常用的是一次油霧器，一次油霧器的應(yīng)用很廣，潤滑油在油霧器中只經(jīng)過一次霧化，油霧粒徑2035 m左右，一次輸送距離在5 m以內(nèi)，適于一般氣壓元件的潤滑。 QIU型普通一次油霧器，壓縮空氣從輸入口進(jìn)入，在油霧器的氣流通道中有一個(gè)立桿1，立桿1有兩個(gè)通道口，上面背向氣流的是噴油口B，下面正對氣流的是油面加壓通道口A。一小部分進(jìn)入油面加壓通道口A的氣流經(jīng)過加壓通道到截止閥2，在壓縮空氣剛進(jìn)入時(shí)，鋼球被壓在閥座上，但鋼球與閥座密封不嚴(yán)，有點(diǎn)漏氣，可使儲油杯上腔的壓力逐漸升高，將截止閥2打開，使杯內(nèi)油面受壓，迫使儲油杯內(nèi)的油液經(jīng)吸油管4、單向閥5和調(diào)節(jié)針閥6滴入透明的視油器7內(nèi)，然后從噴油口B被主氣道中的氣流引射出來，在氣流的氣壓力和油粘性力對油滴的作用下，霧化后隨氣流從輸出口流出。視油器上部可調(diào)針閥用來調(diào)節(jié)滴