課件液壓與氣壓傳動精美能源裝置及輔件精

SchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動圖2-1

單柱塞式液壓泵工作原理1—凸輪2—柱塞3—彈簧4—密封工作腔5—吸油閥6—壓油閥SchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動液壓泵吸油時，油箱的油液在大氣壓作用下使吸油閥開啟，而壓油閥在閥的彈簧作用下關閉；液壓泵輸油時，吸油閥在液壓和彈簧作用下關閉，而壓油閥在液壓作用下開啟。這種吸入和輸出油液的轉換，稱為配流。液壓泵的配流方式：

確定式配流（如葉片泵的配流盤、徑向柱塞泵的配流軸）

閥式配流（如逆止閥等）H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動液壓泵的密封工作腔處于吸油時稱為吸油腔，處于輸油時稱為壓油腔。吸油腔壓力取決于液壓泵吸油口至油箱液面高度和吸油管路壓力損失；壓油腔壓力決定于負載和壓油管路壓力損失。輸出的理論流量只決定于工作腔的幾何尺寸和柱塞的往復次數(shù)（或角速度），而與壓油腔壓力無關。液壓泵的基本原理吸油：密封容積增大，產生真空壓油：密封容積減小，油液被迫壓出容積式H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動構成液壓泵的基本條件（必要條件）1）形成密封工作腔；2）密封工作腔容積大小交替變化；（變大時與吸油口相通，變小時與壓油口相通）3）吸壓油腔隔開（配流裝置）。液壓泵的基本特點1）具有一個或若干個周期性變化的密封容積；2）具有配流裝置；3）油箱內液體的絕對壓力必須恒等于或大于大氣壓力。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動Part2.3

齒輪泵的結構和工作原理按結構分為：外嚙合齒輪泵內嚙合齒輪泵內嚙合齒輪泵外嚙合齒輪泵H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動Part2.3.1

外嚙合齒輪泵1.工作原理結構組成：圖2-4外嚙合齒輪泵

殼體,一對外嚙合齒輪,兩個端蓋，傳動軸。殼體、端蓋和齒輪的各個齒間槽組成許多密封工作腔。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動4.幾個突出問題泄漏困油現(xiàn)象及其消除措施徑向作用力不平衡H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動泄漏其中對泄漏影響最大的是端面間隙間隙，可占總泄漏量的75%~80%。它是影響齒輪泵壓力提高的首要因素。三個泄露途徑:

端面間隙泄漏：最大

嚙合間隙泄漏徑向間隙泄漏H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動困油現(xiàn)象及其消除措施

何謂困油現(xiàn)象產生原因引起結果消除困油的方法H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動

困油現(xiàn)象齒輪泵齒輪嚙合的重疊系數(shù)ε大于1?！邇蓪嘄X同時嚙合∴形成閉死容積就有一部分油液被圍困在兩對輪齒所形成的獨立的封閉腔內，這一封閉腔和泵的吸、壓油腔相互間不連通。當齒輪旋轉時，此封閉腔容積發(fā)生變化，使油液受壓縮或膨脹，這種現(xiàn)象稱為困油現(xiàn)象。

H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動

困油現(xiàn)象產生原因a→b容積逐漸減小

b→c容積逐漸增大

H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動

困油引起的后果a→b容積逐漸減小p↑

高壓油從一切可能泄漏的縫隙強行擠出，使軸和軸承受很大沖擊載荷，泵劇烈振動，同時無功損耗增大，油液發(fā)熱。b→c容積逐漸增大

p↓

形成局部真空，使溶于油液中的氣體析出，形成氣泡，產生氣穴，引起振動、噪聲、汽蝕等?？傊河捎诶в同F(xiàn)象，使泵工作性能不穩(wěn)定，產生振動、噪聲等，直接影響泵的工作壽命。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動

消除困油的辦法a→b密封容積減小，使之通壓油口(圖a)，避免壓力急劇升高b→c密封容積增大，使之通吸油口(圖c)，避免形成局部真空

b密封容積最小，隔開吸壓油方法：在兩側端蓋上分別開卸荷槽以消除困油。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動徑向作用力不平衡齒輪泵的徑向不平衡力

H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動徑向作用力不平衡改善措施：縮小壓油口，以減小壓力油作用面積。增大泵體內表面和齒頂間隙開壓力平衡槽，會使容積效率減小齒輪泵的壓力平衡槽1、2——壓力平衡槽

H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動5.提高外嚙合齒輪泵壓力的措施

原理：將壓力油引入軸套背面，使之緊貼齒輪端面，補償磨損，減小間隙。圖2-7

帶浮動軸套的齒輪泵H&P（1）采用浮動軸套，使端面間隙自動補償。SchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動（2）減小徑向不平衡力，如縮小壓油口。縮小壓油口并用擴大泵體內腔高壓區(qū)徑向間隙來實現(xiàn)徑向補償。

圖2-9擴大高壓區(qū)徑向間隙的齒輪泵H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動6.外嚙合齒輪泵的優(yōu)點結構簡單，制造方便，價格低廉結構緊湊，體積小，重量輕自吸性能好，對油污不敏感工作可靠，便于維護流量脈動大噪聲大排量不可調7.外嚙合齒輪泵的缺點H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動Part2.3.2

內嚙合齒輪泵內嚙合齒輪泵有漸開線齒輪泵擺線齒輪泵（又名轉子泵）H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動小齒輪、內齒輪和月牙形隔板等漸開線內嚙合齒輪泵結構組成：漸開線齒形內嚙合齒輪泵H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動擺線齒形內嚙合齒輪泵擺線齒形內嚙合齒輪泵H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動Part2.3.3

螺桿泵H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動Part2.4

葉片泵流量脈動率小。輸出流量均勻、運轉平穩(wěn)、噪聲?。粸橹袎罕?。葉片泵對油液污染敏感。葉片泵的特點

單作用葉片泵雙作用葉片泵葉片泵的種類H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院Part2.4.1

單作用葉片泵

轉子轉動時，葉片因離心力（或液壓力）向外伸出，緊貼在定子內表面上。2、工作原理：吸油過程；壓油過程組成：轉子1、定子2、葉片3、配油盤和端蓋等。特點：定子的內表面是圓柱形孔定子和轉子不同心，有偏心距e

轉子上開槽，葉片可以在轉子槽內靈活滑動配油盤上有2個腰形窗口密封工作腔圍成：由定子、轉子、兩相鄰葉片和

配油盤組成密封工作腔。1、結構圖2-12

單作用葉片泵工作原理

1—轉子2—定子3—葉片吸壓油腔隔開：配油盤上封油區(qū)和葉片H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院排量：由泵的結構決定。（2-11）式中:

b——轉子寬度；

e——轉子和定子間的偏心距；

D——定子內圓直徑。圖2-13

單作用葉片泵排量計算H&P流量：理論流量：

qt=Vn實際流量：

q=qtηvSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院e大小變化，流量大小變化方向變化，輸油方向變化單作用葉片泵常作為變量泵H&P（1）單作用葉片泵常作為變量泵：改變定子和轉子間的偏心距e的大小，就可用改變排量。3、單作用葉片泵的特點SchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院H&P（2）單作用葉片泵是單作用泵：泵軸每旋轉一周，密封工作腔容積增大和縮小各一次，完成一次吸油和壓油。稱為單作用。（3）流量有脈動，葉片取奇數(shù)13～15片，流量脈動率越小。奇數(shù)葉片泵的脈動率比偶數(shù)葉片泵的脈動率小。（4）轉子上受不平衡液壓力，軸承負載較大。SchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院（5）為了使葉片在離心力作用下可靠地壓緊在定子內圓表面上，可采用特殊溝槽使壓油一側的葉片底部和壓油腔相通，吸油腔一側的葉片底部和吸油腔相通。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院Part2.4.2

雙作用葉片泵與單作用的異同：相同點：結構組成與單作用相同

不同點：★定子內表面由兩段長半徑圓弧、兩段短半徑圓弧和四段過渡曲線組成（共8段）。

★定子和轉子同心。1、工作原理：圖2-14

雙作用葉片泵的工作原理H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院排量：（2-12）式中:

R、r——葉片泵定子內表面圓弧部分長、短半徑；

z——葉片數(shù)；

b——葉片寬度；θ——葉片傾角。圖2-15

雙作用葉片泵排量計算H&P流量：理論流量：

qt=Vn

實際流量：

q=qtηvSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院（1）雙作用葉片泵為定量泵；（2）它是雙作用泵：泵軸每轉一轉，完成吸油和壓油各兩次，故稱雙作用。（3）它是卸荷式液壓泵（平衡泵）：泵的吸油區(qū)和壓油區(qū)對稱布置，轉子所受徑向力是平衡的。（4）葉片數(shù)為偶數(shù)時，流量脈動小，一般取12或16片。雙作用葉片泵的流量脈動比單作用小。

H&P2、特點：SchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件Part2.4.3

限壓式變量葉片泵－－單作用葉片泵的一個實例

限壓式變量葉片泵是一種輸出流量隨工作壓力變化而變化的泵。壓力越大，流量越小。限壓式：當工作壓力大到泵所產生的流量全部用于補償泄漏時，泵的輸出流量為零，不管外負載再怎樣加大，泵的輸出壓力不會再升高。限壓式變量葉片泵的流量改變是利用壓力的反饋作用實現(xiàn)的，分為外反饋式和內反饋式兩種。其中，外反饋限壓式變量葉片泵能根據(jù)外負載（泵的工作壓力）的大小自動調節(jié)泵的排量。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院外反饋限壓式變量葉片泵工作原理圖中液壓泵的轉子1中心固定不動，定子3可左右移動。定子左側有一彈簧2，右側是一反饋柱塞5，它的油腔與泵的壓油腔相通。圖2-17

外反饋限壓式變量葉片泵1—轉子2—彈簧3—定子4—滑塊滾針支承5—反饋柱塞6—流量調節(jié)螺釘設彈簧剛度為ks，反饋柱塞面積為Ax，若忽略泵在滑塊滾針支承4處的摩擦力Ff，則泵的定子受彈簧力Fs=ksx0和反饋柱塞壓力的作用。當泵的轉子按逆時針方向旋轉時，轉子上部為壓油腔，下部為吸油腔。壓力油把定子向上壓在滑塊滾針支承上。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動當反饋柱塞的液壓力F（等于pAx）小于彈簧力Fs時，定子處于最右邊，偏心距最大，即e=emax，泵的輸出流量最大。若泵的輸出壓力因工作負載增大而增高，使F＞Fs時，反饋柱塞把定子向左推移x距離，偏心距減小到e=emax-x，輸出流量隨之減小。泵的工作壓力越高，定子與轉子間的偏心距越小，泵的輸出流量也越小。即泵的實際輸出流量隨著工作壓力的增高而減小。

H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動Part2.5

柱塞泵柱塞泵是依靠柱塞在缸體孔內作往復運動時產生的容積變化進行吸油和壓油的。特點：高壓泵(額定壓力32ＭＰa)分類：

徑向柱塞泵

軸向柱塞泵H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院Part2.5.1斜盤式軸向柱塞泵斜盤式軸向柱塞泵又名直軸式軸向柱塞泵。特征：柱塞中心線平行于缸體的軸心線。1.工作原理：缸體旋轉一周，每個柱塞往復運動一次，完成一次吸油和壓油動作。圖2-20

直軸式軸向柱塞泵的工作原理1—斜盤2—柱塞3—缸體4—配油盤

5—傳動軸dH&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院密封工作腔形成：柱塞、缸體、配流盤圍成吸壓油口隔開：配油盤上的封油區(qū)與腰形窗口．密封工作腔變化：缸體轉動，使柱塞往復運動使密封工作腔容積變化H&PdSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院2.排量（2-13）式中:

d——柱塞直徑；D——柱塞在缸體上的分布圓直徑；δ——斜盤傾角；z——柱塞數(shù)。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院大小變化，流量大小變化方向變化，輸油方向變化δ斜盤式軸向柱塞泵變量原理：斜盤傾角δ：斜盤與缸體中心線的夾角δ3、流量H&P理論流量：

qt=Vn實際流量：

q=qtηv雙向變量

改變斜盤傾角δ，就可改變軸向柱塞泵的排量，從而改變泵的輸出流量。SchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院4.流量脈動輸出流量是脈動的，當柱塞數(shù)z為單數(shù)時，脈動較小。常用的柱塞數(shù)，取7、9或11個。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動5.變量機構用來改變斜盤傾角δ的機械裝置稱為變量機構。

按控制方式分有手動控制、液壓伺服控制和手動伺服控制等；按控制目的分有恒壓控制、恒流量控制和恒功率控制等。

變量機構分類H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院手動變量機構工作原理圖2-21所示為手動變量機構原理圖。其由手輪1帶動螺桿2旋轉，使變量活塞4上下移動并通過銷軸5使斜盤6繞其回轉中心O擺動，從而改變傾角δ的大小，達到調節(jié)流量的目的。這種變量機構結構簡單，但操縱費力，僅適用于中小功率的液壓泵。圖2-21手動變量機構原理圖1—手輪2—螺桿3—螺母4—變量活塞5—銷軸6—斜盤H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院Part2.5.2

斜軸式軸向柱塞泵特征：斜軸式軸向柱塞泵的傳動軸中心線與缸體中心線傾斜一個角度γ。稱為缸體傾角γ1.工作原理圖2-22

無鉸斜軸式柱塞泵工作原理1—主軸2—連桿3—柱塞4—缸體5—配流盤當主軸1轉動時，通過連桿2的側面和柱塞3的內壁接觸帶動缸體4轉動。同時，柱塞在缸體的柱塞孔中作往復運動，實現(xiàn)吸油和壓油。

其排量公式與直軸式軸向柱塞泵相同，用缸體傾角γ代替公式中斜盤的傾角δ即可。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動2.特點斜軸式軸向柱塞泵與直軸式軸向柱塞泵相比，具有如下優(yōu)點：

1）柱塞的側向力小，因而由此引起的摩擦損失很?。?）主軸與缸體的軸線夾角較大，斜軸式泵一般為25°，最大達40°；而直軸式泵一般是15°，最大為20°，所以斜軸式泵變量范圍大；3）主軸不穿過配油盤，故其球面配油盤的分布圓直徑可設計得較小，在同樣工作壓力下摩擦副的比功率值（pv）較小，因此可提高泵的轉速；4）連桿球頭和主軸盤連接比較牢固，故自吸能力較強；5）轉動部件的轉動慣量小，起動特性好，起動效率高。斜軸式軸向柱塞泵的缺點：

結構中多處球面摩擦副的加工精度要求較高。

H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院Part2.5.3

徑向柱塞泵結構組成：

定子、轉子（缸體）、配油軸、襯套、柱塞（定子、配流軸固定不動．）1.工作原理圖2-23軸配油式徑向柱塞泵1—定子2—轉子3—配油軸4—襯套5—柱塞

a—吸油腔b—壓油腔轉子每轉一轉，柱塞在缸孔內吸油、壓油各一次。通過變量機構改變定子和轉子間的偏心距e，就可改變泵的排量。徑向柱塞變量泵一般都是將定子沿水平方向移動來調節(jié)偏心距e。

H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動徑向柱塞泵徑向尺寸大，結構較復雜，自吸能力差。但它的容積效率和機械效率都比較高。當轉子和定子間的偏心距為e時，轉子轉一整轉，柱塞在缸孔內的行程就為2e，柱塞數(shù)為z，則泵的排量為：（2-15）式中d——柱塞直徑。徑向柱塞泵的流量也是脈動的，情況與軸向柱塞泵類似。2.排量、流量H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動Part2.6

液壓泵的氣穴、噪聲液壓泵在吸油過程中，吸油腔中的絕對壓力會低于大氣壓。如果液壓泵離油面很高，吸油口處過濾器和管道的阻力過大，油液的粘度過大，則液壓泵吸油腔中的壓力很容易低于油液的空氣分離壓，出現(xiàn)氣穴現(xiàn)象，發(fā)出噪聲并引起振動，使泵的零件腐蝕損壞。液壓泵的氣穴現(xiàn)象Part2.6.1

液壓泵的氣穴H&PSchoolofMechanicalEngineeriH&PSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件Part2.6.1

液壓泵的氣穴圖2-25所示為液壓泵吸入管路，可用來計算液壓泵產生氣穴的條件。按伯努利方程，泵入口處能量為（取動能修正系數(shù)α=1）。（2-16）式中pa——大氣壓力；Hs——吸入高度；ps——泵吸入口壓力；

vs——泵吸入口處的流速；——吸入管道內的總損失。圖2-25

液壓泵的吸入管路H&PSchoolofMechanicalEngineSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院設油液的空氣分離壓為pg，式（2-16）中必須大于才不會產生氣穴。定義有效吸入壓頭NSPH為（2-17）如果在泵內由于油液加速或其他損失引起的壓力降為Δp，且在NSPH=

時泵內最低壓力達到pg，即產生氣穴現(xiàn)象。（2-18）該值表征了液壓泵產生氣穴的傾向。不產生氣穴現(xiàn)象的條件為：H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動液壓泵的NSPH值可從圖2-26求出。例如，泵的流量為38L/min，轉速為1800r/min時，由圖可求得：NSPH=1.58m液柱（絕對壓力）。圖2-26

液壓泵的NSPH值H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動

盡量降低吸入高度，采用通徑較大的吸油管并盡量少用彎頭，吸油管端采用容量較大的過濾器，以減小吸油阻力。

將液壓泵浸在油中以利吸油，或采用油箱高置（放在泵的上面）的方式，必要時還可增加輔助泵，將低壓油輸入到液壓泵的吸油口，也可采用加壓油箱（將油箱密封，在油箱內通入低壓壓縮空氣）等。避免產生氣穴現(xiàn)象的措施H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動Part2.6.2

液壓泵的噪聲產生噪聲的原因1）泵的流量脈動引起壓力脈動，這是造成泵振動的動力源。2）液壓泵在其工作過程中，當吸油容積突然和壓油腔接通，或壓油容積突然和吸油腔接通時，會產生流量和壓力的突變而產生噪聲。3）氣穴現(xiàn)象。4）泵內流量具有突然擴大或收縮、急拐彎、通道面積過小等而導致油液紊流、旋渦而產生噪聲。5）管道、支架、聯(lián)軸節(jié)等機械部分產生的噪聲。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動降低噪聲的措施1）吸收泵的流量和壓力脈動，在泵的出口處安裝蓄能器或消聲器。2）消除泵內液壓急劇變化，如在配油盤吸、壓油窗口開三角形阻尼槽。3）裝在油箱上的電動機和泵使用橡膠墊減振，安裝時電機軸和泵軸的同軸度要好，要采用彈性聯(lián)軸節(jié)。4）壓油管的某一段采用橡膠軟管，對泵和管路的連接進行隔振。5）防止氣穴現(xiàn)象和油中滲混空氣現(xiàn)象。H&PBackSchoolofMechanicalEngineeriH&PSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動Part2.7

液壓泵的選用設計液壓系統(tǒng)時，應根據(jù)所要求的工作情況合理選擇液壓泵，表2-1所示為液壓系統(tǒng)中常用液壓泵的一些性能。（P85）1）一般在負載小、功率小的機械設備中，可用齒輪泵和雙作用葉片泵；2）精度較高的機械設備（例如磨床）可用螺桿泵和雙作用葉片泵；3）在負載較大并有快速和慢速行程的機械設備（例如組合機床）可用限壓式變量葉片泵；4）負載大、功率大的機械設備可使用柱塞泵；5）機械設備的輔助裝置，如送料、夾料等要求不太高的地方，可使用價廉的齒輪泵。[基本選用原則]可靠—工作情況合理—能量使用實用—使用情況經濟—價廉選用原則BackH&PSchoolofMechanicalEngineSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動Part2.8

油箱和液壓輔件

油箱在液壓系統(tǒng)中的主要功用是：1）貯存供系統(tǒng)循環(huán)所需的油液；2）散發(fā)系統(tǒng)工作時所產生的熱量；3）釋出混在油液中的氣體；4）為系統(tǒng)中元件的安裝提供位置。油箱不應該是一個納污的地方，應及時去除油液中沉淀的污物，在油箱中的油液必須是符合液壓系統(tǒng)清潔度要求的油液，因而對油箱的設計、制造、使用和維護等各方面提出了更高的要求。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動Part2.8.1

油箱的結構液壓系統(tǒng)中的油箱有：整體式油箱、分離式油箱；開式油箱、閉式油箱等之分。整體式油箱是利用主機的內腔作為油箱，結構緊湊，易于回收漏油，但維修不便，散熱條件不好，且會使主機產生熱變形。分離式油箱單獨設置，與主機分開，減少了油箱發(fā)熱和液壓源的振動對主機工作精度的影響，應用較為廣泛。開式油箱是油箱液面和大氣相通的液箱，應用最廣。閉式油箱是油箱液面和大氣隔絕。油箱整個密封，在頂部有一充氣管，送入0.05~0.07MPa的純凈壓縮空氣?？諝饣蛘咧苯雍陀鸵航佑|，或者輸?shù)狡つ覂葘τ鸵菏?。這種油箱的優(yōu)點在于泵的吸油條件較好，但系統(tǒng)的回油管、泄油管要承受背壓。油箱還須配置安全閥、電接點壓力表等以穩(wěn)定充氣壓力，所以它只在特殊場合下使用。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動圖2-27

油箱1—回油管2—泄油管3—吸油管4—空氣過濾/注油器5—安裝板6—密封襯墊7—隔板8—堵塞9—過濾器10—箱體11—端蓋12—液位/溫度計圖2-27所示為油箱的典型結構。油箱內部用隔板7將吸油管3、過濾器9和泄油管2、回油管1隔開。頂部、側面和底部分別裝有空氣過濾/注油器4和液位/溫度計12和排放污油的堵塞8。液壓泵及其驅動電動機的安裝板固定在油箱頂面上。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動Part2.8.2

油箱的容量油箱的容量：油面高度為油箱高度80%時的油箱有效容積。油箱的容量應根據(jù)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱、散熱平衡的原則來計算。對于一般情況而言，油箱的容量可按液壓泵的額定流量估算出來。如對于機床和其他一些固定式裝置，油箱的容量V（單位為L）可依下式估算（2-19）式中

qp——液壓泵的額定流量，單位為L/min；ζ

——與壓力有關的經驗數(shù)據(jù)；低壓系統(tǒng)ζ

=2~4，中壓系統(tǒng)

ζ

=5~7，高壓系統(tǒng)ζ

=10~12。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動圖2-28

油箱容量確定圖H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動應注意：系統(tǒng)需要高峰流量時，油箱中液面正好下降到最低點，此時液面還應高于泵的吸油口75mm或1.5倍管徑，二者之中取大值。液壓系統(tǒng)處于最大回油工況時，油箱液面處于最高位，此時油箱中還應有10%的儲備容量。油箱的容量依液壓系統(tǒng)的熱平衡的原則及油箱的允許溫升來確定時，可利用圖2-28所示的圖表。由油箱的允許溫升和系統(tǒng)的功率，即可查出油箱的所需容量。如允許溫升35℃、功率11kW，便可查得油箱容量為800L。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動Part2.8.3

過濾器

液壓油液的污染是液壓系統(tǒng)發(fā)生故障的主要原因。關于液壓油液的污染及其控制，已在第一章中作了詳細的敘述，而控制油液污染最主要的措施就是使用油液的過濾器和過濾裝置。1.過濾器的功用和類型

過濾器的功用：過濾混在油液中的雜質，把油液中雜質顆粒大小控制在能保證液壓系統(tǒng)正常工作的范圍內。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動過濾器的類型：過濾器依其濾心材料的過濾機制來分，有表面型、深度型和吸附型三種。（1）表面型過濾器過濾功能是由一個幾何面來實現(xiàn)的。濾心材料具有均勻的標定小孔，可以濾除比小孔尺寸大的雜質。編網式濾心、線隙式濾心屬于這種類型。（2）深度型過濾器濾心由多孔可透性材料制成，內部具有曲折迂回的通道。大于表面孔徑的雜質積聚在外表面，較小的雜質進入濾材的內部，撞到通道壁上被吸附。紙心、毛氈、燒結金屬、陶瓷和各種纖維制品等屬于這種類型。（3）吸附型過濾器濾心材料把油液中的有關雜質吸附在其表面，如磁心可吸附油液中的鐵屑。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動2.過濾器的主要參數(shù)和特性過濾精度

過濾精度表示過濾器對各種不同尺寸的污染顆粒的濾除能力，用絕對過濾精度和過濾比等指標來表征。絕對過濾精度是指通過濾心的最大硬球狀顆粒的尺寸（y）它反映了過濾材料中最大的通孔尺寸，以μm表示。它可以用試驗的方法進行確定。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動（2-20）由式（2-20）可見，βx越大，過濾精度越高。當βx≥75時，x即被認為是過濾器的過濾精度。過濾比能確切地反映過濾器對不同尺寸顆粒污染物的過濾能力。過濾比（βx值）是指過濾器上游油液單位容積中大于某給定尺寸的顆粒數(shù)Nu與下游油液單位容積中大于同一尺寸的顆粒數(shù)Nd之比，即對某一尺寸x（單位為μm）的顆粒來說，其過濾比βx的表達式為H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動納垢容量納垢容量指過濾器在壓力降達到規(guī)定值之前可以濾除并容納的污染物數(shù)量，這項指標可用多次通過性試驗來確定。過濾器的納垢容量越大，它的使用壽命就越長。一般說來，濾心尺寸越大，即過濾面積越大，納垢容量就越大。壓降特性

過濾器是利用濾心上的小孔和微小間隙來過濾油液中雜質的，因此，油液流過濾心時必然產生壓力降（即壓力損失）。一般說來，在濾心尺寸和流量一定的情況下，壓力降隨過濾精度提高而增加，隨油液粘度的增大而增加，隨過濾面積增大而下降。過濾器有一個最大允許壓力降值，以保護過濾器不受破壞或系統(tǒng)壓力不致過高。H&PSchoolofMechanicalEngineeriH&PSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動3.過濾器的結構

圖2-29

表面型過濾器a）網式過濾器b）線隙式過濾器1—細銅絲網2—筒形骨架3—銅絲或鋁線4—殼體圖2-29a所示為網式過濾器的結構，這是一種裝在液壓泵吸油管上的吸油用過濾器。它用細銅絲網1作過濾材料，包在周圍有很多窗孔的塑料或金屬筒形骨架2上。其過濾精度約為80~180μm，壓力損失不超過0.01MPa。圖2-29b所示為線隙式過濾器，4是殼體，濾心是用每隔一定距離沖扁的銅絲或鋁線3繞在筒形骨架的外圓上，利用線間縫隙進行過濾。吸油用線隙式過濾器的過濾精度約為80~100μm，壓力損失約為0.02MPa；回油用線隙式過濾器的過濾精度約為30~50μm，壓力損失約為0.07~0.35MPa。H&PSchoolofMechanicalEngineSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動圖2-30

紙心式過濾器1—筒殼2—濾心3—旁通閥4—濾殼頭部5—堵塞發(fā)信器圖2-30所示為紙心式過濾器。它用筒殼1、濾心2、堵塞發(fā)信器5和旁通閥3等組成。濾心由平紋或波紋的酚醛樹脂或木漿微孔濾紙制成。使用時，油流從外側進入濾心后流出。當濾心上、下游之間的壓差增大到接近允許的極限值時，堵塞發(fā)信器給出指示信號，提醒應更換濾心。若堵塞發(fā)信器報警后過濾器未能得到及時維護，當壓差繼續(xù)增大到旁通閥的設定值時，旁通閥開啟，以防止濾心破裂而污染整個系統(tǒng)。紙心式過濾器：過濾精度一般約為10~20μm，高精度的可達1μm，壓力損失在0.08~0.35MPa之間。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動4.過濾器的安裝

過濾器根據(jù)液壓系統(tǒng)的不同要求，可以安裝在不同的位置上。1）安裝在液壓泵吸油管路上，用于保護液壓泵不使較大顆粒雜質進入。要求過濾器有很大的通流能力（要大于液壓泵流量的兩部）和較小的壓力損失（不大于0.01~0.02MPa）一般采用過濾精度較低的網式過濾器。2）安裝在液壓泵的壓油管路上，用來保護液壓泵以外的液壓元件。要求過濾器外殼有一定的強度，承受工作壓力和沖擊，濾心的最大壓力降不大于

0.35MPa；為防止過濾器堵塞時引起液壓泵過載，它應安裝在溢流閥之后或與差壓式安全閥并聯(lián)，并應有堵塞發(fā)信器。3）安裝在回油路上，用來過濾回油箱的油液，因此允許采用殼體剛度和強度較低的過濾器。為防止過濾器堵塞而造成事故，常并聯(lián)一單向閥。4）安裝在輔助泵輸油管路上，以不斷凈化系統(tǒng)中的油液。5）安裝在支油路上。系統(tǒng)工作時只須通過液壓泵全部流量的20%~30%，因此可以采用小規(guī)格的過濾器。不會在主油路中造成壓降，過濾器也不必承受系統(tǒng)的工作壓力。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動Part2.8.4

熱交換器液壓系統(tǒng)在工作時的能量損失轉化為熱量，一部分通過油箱和裝置的表面向周圍空間發(fā)散，而大部分使油液的溫度升高。液壓系統(tǒng)的油溫一般希望保持在30~50℃范圍內，最高不超過65℃；如環(huán)境溫度低時，油溫最低不得低于15℃。因此，如液壓系統(tǒng)靠自然冷卻不能使油溫控制在上述范圍內時，系統(tǒng)就須要安裝冷卻器。相反，如油溫過低而無法起動液壓泵，或系統(tǒng)不能正常工作時，就須安裝加熱器。熱交換器就是冷卻器和加熱器的總稱。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動1.冷卻器圖2-31

多管式冷卻器

1—出水口2、6—端蓋3—出油口4—隔板5—進油口7—進水口圖2-32

翅片管式冷卻器液壓系統(tǒng)中用得較多的冷卻器是強制對流式冷卻器。圖2-31所示為多管式冷卻器的結構。油液從進口5流入，從出油口3流出；而冷卻水從進水口7流入，通過多根水管后由出水口1流出。冷卻器內設置了隔板4，在水管外部流動的油液的行進路線因隔板的上下布置變得迂回曲折，從而增強了熱交換效果。這種冷卻器的冷卻效果較好。翅片管式冷卻器是在冷卻水管的外表面上裝了許多橫向或縱向的散熱翅片，大大擴大了散熱面積和增強了熱交換效果。圖2-32所示的翅片管式冷卻器，是在圓管或橢圓管外嵌套了許多徑向翅片，它的散熱面積可比光滑管大8~10倍。橢圓管的散熱效果比圓管更好。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動液壓系統(tǒng)也可以用風冷卻，其中翅片式風冷卻器結構緊湊、體積小、強度高、效果好。如果用風扇鼓風，則冷卻效果更好。在要求較高的裝置上，可以采用冷媒式冷卻器。它是利用冷媒介質在壓縮機中絕熱壓縮后進入散熱器放熱，蒸發(fā)器吸熱的原理，帶走油中的熱量而使油冷卻。這種冷卻器冷卻效果好，但價格過于昂貴。液壓系統(tǒng)最好裝有油液的自動控溫裝置，以確保油液溫度準確地控制在要求的范圍內。冷卻器一般安放在回油管或低壓管路上，圖2-33示出了冷卻器在液壓系統(tǒng)中的各種安裝位置。油液流經冷卻器時的壓力損失一般約為0.01~0.1MPa。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動圖2-33

冷卻器在液壓系統(tǒng)中的各種安裝位置1—冷卻器裝在主溢流閥溢流口，溢流閥產生的熱油直接獲得冷卻，同時也不受系統(tǒng)沖擊壓力影響，單向閥起保護作用，截止閥可在起動時使液壓油液直接回油箱2—冷卻器直接裝在主回油路上，冷卻速度快，但系統(tǒng)回路有沖擊壓力時，要求冷卻器能承受較高的壓力3—單獨的液壓泵將熱的工作介質通入冷卻器，冷卻器不受液壓沖擊的影響H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動Part2.8.5

蓄能器1.蓄能器的功用和分類在液壓系統(tǒng)中，蓄能器主要用來儲存油液的壓力能，它的主要功用是：（1）作輔助動力源在某些實現(xiàn)周期性動作的液壓系統(tǒng)中，其動作循環(huán)的不同階段所需的流量變化很大時，可采用蓄能器。在系統(tǒng)不需要大量油液時，把液壓泵輸出的多余壓力油儲存在蓄能器內；而當系統(tǒng)需要大量油液時，蓄能器快速釋放儲存的油液，和液壓泵一起向系統(tǒng)輸油。這樣就可使系統(tǒng)選用流量等于循環(huán)周期內平均流量的較小的液壓泵，而不必按最大流量來選用泵。從而減小了電動機的功率消耗，降低了系統(tǒng)的溫升。另外，萬一在驅動液壓泵的原動機發(fā)生故障時，蓄能器作為應急動力源向系統(tǒng)輸油，避免不必要的意外事故的發(fā)生。（2）維持系統(tǒng)壓力在某些需要較長時間內保壓的液壓系統(tǒng)中，此時為節(jié)能，液壓泵停止運轉或進行卸荷，蓄能器能把儲存的壓力油供給系統(tǒng)，補償了系統(tǒng)的泄漏，并在一段時間內維持系統(tǒng)的壓力。（3）減小液壓沖擊或壓力脈動在液壓泵突然啟停、液壓閥突然開閉、液壓缸突然運動或停止時，系統(tǒng)會產生液壓沖擊。為此把蓄能器裝在發(fā)生液壓沖擊的地方，可有效地減小液壓沖擊的峰值。在液壓泵的出口處安裝蓄能器，可吸收液壓泵工作時的壓力脈動，有助于提高系統(tǒng)工作的平穩(wěn)性。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動蓄能器的種類主要有彈簧式和充氣式兩種，它們的結構簡圖和特點于表2-2中，過去還有一種重力式蓄能器，因體積龐大，結構笨重，靈敏度不高，現(xiàn)在已很少應用。表2-2

蓄能器的種類和特點H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動1—外管2—多孔內管3—橡膠管4—氣腔5、7—端蓋6—充氣閥1—充氣閥2—蓋3—本體4—橡膠袋5—擋塊6—頸柱H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動2.蓄能器的容積計算蓄能器的總容積是指氣腔和液腔容積之和，它的大小和其用途有關。

用于貯存和釋放壓力能時

圖2-35

氣囊式蓄能器貯存和釋放能量的過程蓄能器的容積V0是由充氣壓力p0、工作中要求輸出的油液體積VW、系統(tǒng)的最高工作壓力p1和最低壓力p2決定的。由氣體狀態(tài)方程（2-21）H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動式中，V1和V2分別為氣體在最高和最低壓力下的體積；n為多變指數(shù)，其值由氣體工作條件所決定；當蓄能器用以補償泄漏、保持壓力時，它釋放能量過程很慢，可以認為氣體在等溫條件下工作，n=1；當蓄能器瞬時提供大量油液時，釋放能量速度很快，可以認為氣體在絕熱條件下工作，n=1.4。由于VW=V1-V2，故得式（2-21），并可得（2-22）p0值理論上可與p2相等，但為了保證系統(tǒng)的壓力為p2時蓄能器還有能力補償泄漏起見，宜使p0＜p2。一般對折合型氣囊，p0=（0.8~0.85）p2

波紋型氣囊，p0=（0.6~0.65）p2如能使氣囊工作時的容腔在其充氣容腔的1/3~2/3的區(qū)段內變化，則它可更加經久耐用。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動用于吸收因閥換向而在管路中產生的液壓沖擊時這時蓄能器的容積V0可以近似地由其充氣壓力p0、系統(tǒng)中允許的最高工作壓力p1和瞬時吸收的液體動能/2來確定。由于蓄能器中氣體在絕熱過程中壓縮所吸收的能量為（2-23）故得上式未考慮油液壓縮性和管道彈性，式中p0的值常取系統(tǒng)工作壓力的90%。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動在工程實際中，蓄能器的容積V0也可以采用下述經驗公式計算得到（2-24）式中q——閥口關閉前管道內流量，單位為L/min；

l——產生沖擊波的管道長度，單位為m；

p1——閥口開、閉前的工作壓力，單位為MPa；

p2——系統(tǒng)允許的最高沖擊壓力，單位為MPa一般取p2≈1.5p1；

t——閥口由開到關閉的特續(xù)時間，單位為s，t＜0.0164l。利用圖2-36，可迅速求出消除液壓沖擊所需的蓄能器容積V0，此圖是利用式（2-24）在t=0（即瞬間關閉）的條件下繪成的。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動圖2-36

用于消除液壓沖擊的蓄能器容積計算圖H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動3.蓄能器的選用和安裝蓄能器主要依其容量和工作壓力來進行選擇。安裝蓄能器時應注意下述各點：1）安裝位置隨其在液壓系統(tǒng)中的功用而異，用以吸收液壓沖擊或壓力脈動的蓄能器宜安裝在沖擊源或脈動源的附近；用作補油保壓的蓄能器應盡可能靠近有關的執(zhí)行元件處。2）氣囊式蓄能器應垂直安裝，油口向下，以利于氣囊的正常伸縮；只有在空間位置受限制時才允許傾斜或水平安裝。3）安裝在管路中的蓄能器須用支板或支架加以固定。4）蓄能器與管路系統(tǒng)之間應安裝截止閥，以利于蓄能器的充氣與檢修。蓄能器和液壓泵之間應安裝單向閥，以防止液壓泵停轉或卸荷時，蓄能器內的壓力油向液壓泵倒流。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動另外，在使用蓄能器時還應注意如下幾點：1）充氣式蓄能器應使用惰性氣體，一般為氮氣。允許的工作壓力視蓄能器的結構形式而定，例如氣囊式的為3.5~32MPa。2）不同的蓄能器各有其適用的工作范圍，例如，氣囊式蓄能器的皮囊因強度不高，故不能承受很大的壓力波動，并只能在

-20~70℃的溫度范圍內工作。H&PBackSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動Part2.9

氣源裝置及氣動輔件

Part2.9.1

氣源裝置氣源裝置是向氣動系統(tǒng)提供所需壓縮空氣的動力源。它包括空氣壓縮機（簡稱空壓機）和氣源處理系統(tǒng)兩部分。一般供氣量大于6~12m3/min時，應獨立設置空氣壓縮站（簡稱空壓站）；供氣量低于6m3/min時，可將空壓機直接與主機安裝在一起。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動Part2.9.1.1

空壓站空壓站主要由空壓機、后冷卻器和貯氣罐等組成，如圖2-37所示。圖2-37

空壓站的組成1—空壓機2—后冷卻器3—貯氣罐1.空壓機空壓機是氣壓發(fā)生裝置，是將機械能轉換為氣體壓力能的轉換裝置。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動⑴類型

空壓機的種類很多，可按工作原理、結構形式及性能參數(shù)分類。①按工作原理可分為容積型空壓機和速度型空壓機。容積型空壓機的工作原理是壓縮空氣的體積，使單位體積內空氣分子的密度增加以提高壓縮空氣的壓力。速度型空壓機的工作原理提高氣體分子的運動速度以增加氣體的動能，然后將分子動能轉化為壓力能以提高壓縮空氣的壓力。②按結構形式其分類如表2-3所示。表2-3

空壓機的結構類型H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動③按輸出壓力大小可分為：低壓空壓機

0.2~1.0MPa；中壓空壓機

1.0~10MPa；高壓空壓機

10~100MPa；超高壓空壓機＞100MPa。④按輸出流量可分為：微型＜1m3/min；小型

1~10m3/min；中型

10~100m3/min；大型＞100m3/min。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動⑵工作原理下面介紹常見的活塞式空壓機、葉片式空壓機和螺桿式空壓機?；钊娇諌簷C

圖2-38所示為活塞式空壓機，它的工作原理和本章圖2-1所示的單柱塞式液壓泵工作的原理相仿，故不再贅述。 在這里，活塞的往復運動由電動機帶動曲柄滑塊機構形成，曲柄7的旋轉運動轉換為滑塊5和活塞3的往復運動。圖2-38

活塞式空壓機工作原理圖

1—排氣閥2—氣缸

3—活塞4—活塞桿5—滑塊6—連桿7—曲柄8—吸氣閥9—閥門彈簧活塞式空壓機的優(yōu)點是結構簡單，使用壽命長，并且容易實現(xiàn)大容量的高壓輸出，缺點是振動大、噪聲大，且輸出有脈沖，需要設置貯氣罐。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動葉片式空壓機

圖2-39所示為葉片式空壓機的工作原理。它的結構和工作原理與葉片液壓泵類似，在回轉過程中不需要活塞式空壓機中具有的吸氣閥和排氣閥。在轉子的每一次回轉中，進行多次吸氣、壓縮和排氣，所以輸出壓力的脈動小。圖2-39

葉片式空壓機工作原理圖1—機體2—轉子3—葉片H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動通常情況下，葉片式空壓機需采用潤滑油對葉片3、轉子2和機體1內部進行潤滑、冷卻和密封，所以排出的壓縮空氣中含有大量的油分。因此在排氣口需要安裝油分離器和冷卻器。在進氣口設置流量調節(jié)閥，根據(jù)排出氣體壓力的變化自動調節(jié)流量，使輸出壓力保持恒定。優(yōu)點：能連續(xù)排出脈動小的壓縮空氣，所以一般無需設置貯氣罐，并且結構簡單、制造容易，操作維修方便，運轉噪聲小。缺點：葉片、轉子和機體之間機械摩擦較大，產生較高的能量損失，因而效率也較低。葉片式空壓機

H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動③螺桿式空壓機螺桿式空壓機的工作原理如圖2-40所示。它的結構和工作原理和螺桿液壓泵類似，這里所舉的結構螺桿數(shù)為兩根。圖2-40

螺桿式空壓機工作原理a）吸氣b）壓縮c）排氣螺桿式空壓機與葉片式空壓機一樣，也需要加油進行冷卻、潤滑及密封，所以在出口處也要設置油分離器。螺桿式空壓機的優(yōu)點是排氣壓力脈動小，輸出流量大，無需設置貯氣罐，結構中無易損件，壽命長，效率高。缺點是制造精度要求高，運轉噪聲大，且由于結構剛度的限制，只適合于中低壓范圍使用。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動2.后冷卻器后冷卻器的作用是使溫度高達120~150℃的空壓機排出的氣體冷卻到40~50℃，并使其中的水蒸氣和被高溫氧化變質的油霧冷凝成水滴和油滴，以便對壓縮空氣實施進一步凈化處理。后冷卻器有風冷式和水冷式兩大類。風冷式是靠風扇產生的冷空氣吹向帶散熱片的熱空氣管道。經風冷后的壓縮空氣出口溫度大約比環(huán)境溫度高15℃左右。水冷式是通過強迫冷卻水與壓縮空氣反方向流動來進行冷卻，如圖2-41所示。壓縮空氣出口溫度大約比環(huán)境溫度高10℃左右。圖2-41

后冷卻器后冷卻器上應裝有自動排水器，以排除冷凝水和油滴等雜質。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動3.貯氣罐貯氣罐的作用是：1）貯存一定的壓縮空氣，保證連續(xù)供氣；2）當空壓機停機、突然停電等意外事故發(fā)生時，可用貯氣罐中貯存的壓縮空氣實施應急處理，保證安全；3）減小空壓機輸出氣流的脈動，穩(wěn)定輸出；4）降低空氣溫度，分離壓縮空氣中的部分水分和油分。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動確定貯氣罐容積時，應考慮以下兩方面因素：1）當空壓機或外部管網突然停止供氣后，貯氣罐中貯存的壓縮空氣應保證氣動系統(tǒng)工作一定時間。貯氣罐容積V（單位為m3）由下式計算：（2-25）式中pa—大氣絕對壓力，單位為MPa；

p1—突然停電時氣罐內的初始絕對壓力，單位為MPa；

p2—氣動系統(tǒng)的最低工作絕對壓力，單位為MPa；

t—停電后氣罐應維持的供氣時間，單位為min；

qmax—氣動系統(tǒng)的最大耗氣流量，單位為m3/min(ANR)

。H&PSchoolofMechanicalEngineeriSchoolofMechanicalEngineering上海電機學院機械學院第二章能源裝置及輔件液壓與氣壓傳動2）當氣動系統(tǒng)用氣量大于空壓機的排量時，應按下式計算貯氣罐容積V（單位為m3）（2-26）式中V0—氣動系統(tǒng)在工作周期t內所消耗的自由空氣體積，單位為m3

；

qv—空壓機或