液壓元件與系統(tǒng) 第4版 課件 第19-21章　液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)、工作介質(zhì)的污染控制與管理、液壓輔件

第十九章液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)第一節(jié)液壓系統(tǒng)對工作介質(zhì)的主要性能要求

第二節(jié)工作介質(zhì)的主要理化性能

第三節(jié)工作介質(zhì)的分類

第四節(jié)液壓油(液)的主要品種及技術(shù)性能

第五節(jié)液壓油(液)的選用

第六節(jié)液壓油(液)的合理使用和維護(hù)

第七節(jié)水液壓傳動的優(yōu)越性及使用要點(diǎn)工作介質(zhì)是液壓系統(tǒng)中十分重要的組成部分，如果說液壓泵是液壓系統(tǒng)的心臟，那么液壓介質(zhì)就相當(dāng)于液壓系統(tǒng)的血液，它在液壓系統(tǒng)中要完成如下一系列重要功能：1)有效地傳遞能量和信號。

2)潤滑運(yùn)動部件，減少摩擦和磨損。

3)在對偶運(yùn)動副中提供液壓支承。

4)吸收和傳送系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱量。

5)防止銹蝕。

6)傳輸、分離和沉淀系統(tǒng)中的非可溶性污染物質(zhì)。

7)為元件和系統(tǒng)的失效提供和傳遞診斷信息。第一節(jié)液壓系統(tǒng)對工作介質(zhì)的主要性能要求第一節(jié)液壓系統(tǒng)對工作介質(zhì)的主要性能要求(1)合適的粘度及良好的粘溫特性

(2)良好的氧化安定性和熱安定性

(3)良好的抗磨性(潤滑性)(4)良好的抗乳化性和水解安定性

(5)良好的抗泡性和空氣釋放性

(6)良好的緩蝕性(7)與密封材料的相容性

(8)良好的剪切安定性

(9)良好的過濾性第一節(jié)液壓系統(tǒng)對工作介質(zhì)的主要性能要求(10)與環(huán)境相容

(11)與產(chǎn)品相容

(12)良好的抗燃性

(13)其他第二節(jié)工作介質(zhì)的主要理化性能1.密度

2.壓縮性

3.粘度

4.潤滑性能

5.閃點(diǎn)、燃點(diǎn)和自燃溫度

6.傾點(diǎn)和凝點(diǎn)

7.中和值(又稱酸值)

8.腐蝕性1.密度

(19-1)(19-2)單位體積流體的質(zhì)量稱為密度，用ρ表示。即2.壓縮性(1)壓縮系數(shù)和體積彈性模量每增加單位壓力，液體體積所產(chǎn)生的相對壓縮量稱為壓縮系數(shù)，以β表示。

(2)油中混氣與有效體積彈性模量液壓系統(tǒng)在大氣環(huán)境下工作，其工作介質(zhì)中不可避免地要混入氣體。(1)壓縮系數(shù)和體積彈性模量(19-3)(19-4)每增加單位壓力，液體體積所產(chǎn)生的相對壓縮量稱為壓縮系數(shù)，以β表示。即(1)壓縮系數(shù)和體積彈性模量圖19-1礦物油在等溫壓縮過程中的體積彈性模量(2)油中混氣與有效體積彈性模量圖19-2不同油液中空氣的溶解量(2)油中混氣與有效體積彈性模量圖19-3液體的/隨壓力和空氣含量的變化3.粘度(1)粘度的定義及表示方法

(2)溫度對粘度的影響(3)粘度指數(shù)(VI)

(4)粘度與壓力的關(guān)系(1)粘度的定義及表示方法1)動力粘度(又稱絕對粘度)。

2)運(yùn)動粘度。

3)條件粘度(又稱相對粘度)。1)動力粘度(又稱絕對粘度)。根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律，流體作剪切流動時所產(chǎn)生的摩擦切應(yīng)力τ與流體的動力粘度及速度梯度dudy成正比。即(19-5)2)運(yùn)動粘度。運(yùn)動粘度是流體在同一溫度下的動力粘度μ與其密度ρ的比值，以ν表示。即(19-6)3)條件粘度(又稱相對粘度)。油液的粘度指數(shù)(VI)是目前國際上通用的表示油液粘度隨溫度變化特性的一個約定量值。粘度指數(shù)高，表明油液的粘度隨溫度變化較小。(2)溫度對粘度的影響圖19-4幾種液壓介質(zhì)的粘溫特性曲線(2)溫度對粘度的影響圖19-5水和空氣的粘溫特性曲線(2)溫度對粘度的影響圖19-6液壓油的粘度與溫度關(guān)系(3)粘度指數(shù)(VI)圖19-7計算粘度指數(shù)示意圖(使用ASTM圖紙)(3)粘度指數(shù)(VI)(19-8)(19-9)(19-10)(4)粘度與壓力的關(guān)系圖19-8在恒溫下壓力對幾種液壓介質(zhì)粘度的影響

1—礦物油型液壓油2—磷酸酯

3—磷酸酯為基礎(chǔ)的混合液體4—水-乙二醇(4)粘度與壓力的關(guān)系圖19-9礦物油的運(yùn)動粘度隨溫度和壓力的變化(4)粘度與壓力的關(guān)系圖19-10水的動力粘度隨壓力和溫度的變化4.潤滑性能液壓系統(tǒng)中的工作介質(zhì)同時也是系統(tǒng)中所有運(yùn)動部件的潤滑劑,為了減少摩擦與磨損,要求液壓油最好能像潤滑油一樣具有良好的潤滑性能,使對偶摩擦副在正常情況下處于液膜潤滑狀態(tài)，在臨界狀態(tài)下處于邊界膜潤滑狀態(tài)(詳見第二章第四節(jié))。5.閃點(diǎn)、燃點(diǎn)和自燃溫度閃點(diǎn)是指加熱時揮發(fā)的油液與空氣混合物在接觸明火時突然閃火的溫度。閃點(diǎn)與油液的揮發(fā)度關(guān)系極為密切。燃點(diǎn)是指當(dāng)火焰掠過油液表面時,油液將釋放出足夠的油氣,并能維持連續(xù)燃燒5s的溫度。6.傾點(diǎn)和凝點(diǎn)傾點(diǎn)是指油液在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，冷卻到能夠流動的最低溫度。測定液壓油傾點(diǎn)可按GB/T3535—2006中規(guī)定的內(nèi)容進(jìn)行。凝點(diǎn)是指油液冷卻到失去流動性的最高溫度。傾點(diǎn)一般比凝點(diǎn)高2～3℃。7.中和值(又稱酸值)中和值是中和1g液壓油中全部酸性物質(zhì)所需氫氧化鉀的毫克數(shù)，以mgKOH/g表示。中和值用GB/T4945—2002規(guī)定的顏色指示劑法測定。8.腐蝕性油液如果精制得不好，仍然會含有少量活性的含硫化合物和水溶性低分子有機(jī)酸。此外，油液受氧化后會產(chǎn)生氧化物，這些物質(zhì)對金屬都有腐蝕性。因此，液壓油必須通過腐蝕性試驗(yàn)。第三節(jié)工作介質(zhì)的分類一、按品種分類

二、按粘度分類

三、液壓油的代號一、按品種分類國內(nèi)外對于液壓介質(zhì)曾經(jīng)有不同的分類方法，例如按液壓系統(tǒng)的工作壓力、溫度、化學(xué)組成、用途以及易燃、難燃和不燃等進(jìn)行分類。這些分類均有一定的局限性，不能反映工作介質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系與區(qū)別。二、按粘度分類三、液壓油的代號液壓油(液)產(chǎn)品屬于潤滑劑類產(chǎn)品中的H組。在H組中有許多品種，每一種又有不同的粘度等級(或牌號)，其代號是按照GB498—1987和GB/T7631.2—2003規(guī)定的，其表示方法舉例如下：代號L-HM46：其中L-潤滑劑類，H—液壓油(液)組，M—抗磨型，46—粘度等級(40℃時運(yùn)動粘度約為46mm2/s)。其全名為46號抗磨液壓油，或簡稱46號HM油。第四節(jié)液壓油(液)的主要品種及技術(shù)性能一、礦物油型和合成烴型液壓油的主要品種及技術(shù)性能

二、難燃液的主要品種及技術(shù)性能一、礦物油型和合成烴型液壓油的主要品種及技術(shù)性能(1)L-HH液壓油

(2)L-HL液壓油

(3)L-HM液壓油

(4)L-HG液壓油

(5)L-HR液壓油(6)L-HV液壓油(7)L-HS液壓油(1)L-HH液壓油L-HH液壓油是一種不含(或含有少量)抗氧化劑和其他任何添加劑的精制礦物油。

(2)L-HL液壓油L-HL油是由深度精制的中性礦物油作為基礎(chǔ)油，加入能改善其緩蝕性和氧化安定性的添加劑，并輔以抗泡劑等而成的液壓油。L-HL油具有良好的緩蝕性及氧化安定性，其空氣釋放能力、抗泡性、抗乳化性等也較好。故L-HL油屬于緩蝕抗氧化(R&O)型液壓油。

(3)L-HM液壓油1)鋅型(有灰型)抗磨液壓油。

2)無灰型(非鋅型、硫磷型)抗磨液壓油。1)鋅型(有灰型)抗磨液壓油。這類液壓油中有抗磨、抗氧化、抗腐蝕劑二烷基二硫代磷酸鋅(ZDDP)，它燃燒后會殘留氧化鋅灰，故又稱為有灰型抗磨液壓油。2)無灰型(非鋅型、硫磷型)抗磨液壓油。這類液壓油中不加入二烷基二硫代磷酸鋅，也不加入含金屬元素的添加劑，只加入含硫、磷(或氮)的抗磨劑，因而燃燒后不殘留金屬氧化物灰分，故稱為無灰型。(4)L-HG液壓油很多機(jī)床為了簡化潤滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu),方便操作，將導(dǎo)軌潤滑系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)合并在一起，這就要求有一種油液既能滿足液壓系統(tǒng)的性能要求，又能滿足導(dǎo)軌系統(tǒng)的潤滑要求。

(5)L-HR液壓油L-HR油是在L-HL油基礎(chǔ)上添加粘度指數(shù)改進(jìn)劑而制成的。L-HR油除具有良好的緩蝕、抗氧化性能外，其粘度隨溫度的變化不大，適用于環(huán)境溫度變化較大和工作條件惡劣(如野外工程和遠(yuǎn)洋船舶等)的低壓液壓系統(tǒng)及低載荷機(jī)械的潤滑部位。L-HR油使用面窄、用量少，可用L-HV油代替，故未制訂統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

(6)L-HV液壓油L-HV油又稱低溫(或低凝)液壓油。它是用深度脫蠟精制的輕質(zhì)礦物油或用精制礦物油與α烯烴合成油混合的半合成油構(gòu)成的低傾點(diǎn)基礎(chǔ)油，加入粘度指數(shù)改進(jìn)劑、極壓抗磨劑、抗氧化劑、緩蝕劑、降凝劑等多種添加劑調(diào)制而成的。

(7)L-HS液壓油L-HS油又稱合成低溫液壓油。它是以低溫性能好的α烯烴合成油為基礎(chǔ)油，添加與L-HV油相同的添加劑，構(gòu)成其傾點(diǎn)可達(dá)-45℃的低溫液壓油，可用于嚴(yán)寒地區(qū)冬季在野外操作的低、中、高壓液壓系統(tǒng)。

二、難燃液的主要品種及技術(shù)性能(1)HFA液壓液

(2)HFB液壓液

(3)HFC液壓液

(4)HFDR液壓液(1)HFA液壓液1)HFAE。

2)HFAS。

3)HFAM。1)HFAE。HFAE又名高水基乳化液，或稱水包油乳化液。它由95%的水與5%由礦物油(或其他類型油類)及乳化劑、緩蝕劑、防霉劑等組成的濃縮液調(diào)制而成。2)HFAS。HFAS又名高水基合成液。其中不含油，由95%的水和5%含有多種水溶性(或半水溶性)添加劑的濃縮液調(diào)制而成，為透明狀。其潤滑性、過濾性能等均比HFAE好。3)HFAM。HFAM又名高水基微乳化液。它由95%的水與5%由礦物油(或其他類型油)及多種化學(xué)添加劑所組成的濃縮液調(diào)制而成。HFAM既非真正的溶解液，也非完全的乳化液。(2)HFB液壓液HFB又稱油包水乳化液。它由60%的礦物油、40%的水及多種添加劑借助乳化劑的作用形成相對穩(wěn)定的乳化混合體。水以分散顆粒的形式分布在作為連續(xù)相的油中，形成油包水乳化液。(3)HFC液壓液HFC又稱水-乙二醇,其含水量約為45%，其余為能溶于水的乙二醇、丙二醇或它們的聚合物，以及水溶性的增粘、抗磨、緩蝕、消泡等添加劑。HFC為透明的真溶液。

(4)HFDR液壓液HFDR又名磷酸酯液壓液。它是由無水磷酸酯作為基礎(chǔ)液再加入粘度指數(shù)改進(jìn)劑、抗氧緩蝕劑、抗泡劑等多種添加劑調(diào)制而成的。由于磷酸酯分子結(jié)構(gòu)的不同，所制液壓液的粘度指數(shù)、低溫性能等均有較大差別。

第五節(jié)液壓油(液)的選用一、液壓油的選用

二、液壓油粘度等級的選擇

三、難燃液壓液的選用一、液壓油的選用(1)根據(jù)工作環(huán)境和工況條件選擇液壓油

(2)根據(jù)液壓泵類型選擇液壓油

(3)檢查液壓油與材料的相容性(1)根據(jù)工作環(huán)境和工況條件選擇液壓油(2)根據(jù)液壓泵類型選擇液壓油液壓泵對油液抗磨性能要求高低的順序是葉片泵、柱塞泵、齒輪泵。對于以葉片泵為主泵的液壓系統(tǒng)，不管壓力高低,均應(yīng)選用L-HM油。

(3)檢查液壓油與材料的相容性初選液壓油以后，應(yīng)仔細(xì)檢查所選液壓油及其中的添加劑與液壓元件及系統(tǒng)中所有金屬材料、非金屬材料、密封材料、過濾材料及涂料等是否相容。如果發(fā)現(xiàn)有與液壓油不相容的材料，則應(yīng)改變材料或改選液壓油。二、液壓油粘度等級的選擇(1)根據(jù)液壓泵的要求選擇液壓油粘度

(2)檢查液壓系統(tǒng)許用的粘度極限

(3)根據(jù)工作溫度范圍選擇粘度等級

(4)液壓油粘溫性能的選擇(1)根據(jù)液壓泵的要求選擇液壓油粘度液壓泵(馬達(dá))是液壓系統(tǒng)中對工作介質(zhì)粘度最敏感的元件，每種液壓泵都有一個允許的最小和最大粘度及最佳粘度范圍，均由制造廠給出。

(2)檢查液壓系統(tǒng)許用的粘度極限液壓系統(tǒng)許用的最小粘度取決于液壓泵許用的最小粘度。

(3)根據(jù)工作溫度范圍選擇粘度等級(3)根據(jù)工作溫度范圍選擇粘度等級(3)根據(jù)工作溫度范圍選擇粘度等級(4)液壓油粘溫性能的選擇當(dāng)液壓油的品種及粘度等級初步確定以后，還應(yīng)根據(jù)液壓系統(tǒng)的實(shí)際工作溫度及環(huán)境溫度來檢查油液的粘溫特性是否滿足要求。

三、難燃液壓液的選用(1)液壓設(shè)備的環(huán)境條件

(2)液壓設(shè)備的工作條件

(3)使用成本

(4)廢液處理(1)液壓設(shè)備的環(huán)境條件如果環(huán)境溫度低(低于0℃)，用水-乙二醇較好，磷酸酯也可以選用。如果環(huán)境溫度高，用磷酸酯較好，或者選擇其他難燃液再加冷卻器。(2)液壓設(shè)備的工作條件考慮液壓設(shè)備的工作條件時，除考慮液壓介質(zhì)與金屬、密封材料、涂料等的相容性以及與液壓閥、液壓缸的適應(yīng)性以外，最主要的是要考慮液壓泵的適應(yīng)性。對于閥配流的臥式柱塞泵，與所有水基難燃液都是相適應(yīng)的；但對于軸向柱塞泵、齒輪泵及葉片泵而言，由于水基難燃液的潤滑性能差，對液壓泵的軸承壽命及摩擦副的磨損均有很大影響。

(3)使用成本使用成本主要應(yīng)從設(shè)備改造、介質(zhì)成本、維護(hù)監(jiān)測及系統(tǒng)效率等方面加以考慮。由于油包水乳化液、水-乙二醇及磷酸酯的粘度較大，原有液壓設(shè)備改用這些介質(zhì)時，除要更換不相容的材料及軸承外，其他變化不大。

(4)廢液處理難燃液對環(huán)境有強(qiáng)烈的污染作用，廢液不經(jīng)過處理不能排放。水-乙二醇完全溶于水，雖有生物降解作用，但其生化耗氧量(BOD)很高，對水中生物危害很大，因此其廢液必須單獨(dú)收集起來進(jìn)行氧化或分解處理后才能排放。第六節(jié)液壓油(液)的合理使用和維護(hù)一、合理使用的要點(diǎn)

二、礦物油型液壓油的更換

三、難燃液的合理使用及維護(hù)一、合理使用的要點(diǎn)(1)要驗(yàn)明油液的品種和牌號使用前，應(yīng)驗(yàn)明所選油液的品種、牌號和性能等均符合和滿足預(yù)先已正確選定，并且在技術(shù)文件中明確規(guī)定的要求后方能使用。

(2)使用前必須過濾新油并不清潔。

(3)灌液前液壓系統(tǒng)應(yīng)徹底清洗干凈新系統(tǒng)首次使用以及剛維修過的系統(tǒng)投入使用前，均需徹底清洗干凈，即便是更換油液時，也要用新?lián)Q的油液清洗1～2遍，直到清洗后油液的污染度達(dá)到規(guī)定的要求為止。

(4)油液不能隨意混用當(dāng)已選定某一牌號的油液后，必須單獨(dú)使用。

(5)嚴(yán)格進(jìn)行污染控制應(yīng)特別注意防止水分、空氣及固體雜質(zhì)等污染物侵入液壓系統(tǒng)。

一、合理使用的要點(diǎn)(6)按換油指標(biāo)及時換油應(yīng)對系統(tǒng)油液的性能進(jìn)行定期監(jiān)測，當(dāng)其超過換油指標(biāo)時，必須及時換油。(7)加入系統(tǒng)的油液量應(yīng)達(dá)到油箱最高油標(biāo)線位置加油的方法應(yīng)是先將油液加到油箱最高油標(biāo)線處，開動液壓泵，使液壓油流至系統(tǒng)各管路，再加油到油箱油標(biāo)線，然后再起動液壓泵。二、礦物油型液壓油的更換二、礦物油型液壓油的更換1)定期換油法。

2)目測換油法。

3)定期對油液進(jìn)行取樣化驗(yàn)1)定期換油法。按液壓設(shè)備的環(huán)境條件、工作條件和所用的油液，規(guī)定一定的換油周期，例如半年、一年或運(yùn)轉(zhuǎn)若干小時，到期就進(jìn)行換油。這種方法在國內(nèi)曾被一些液壓設(shè)備較多的企業(yè)所采用。2)目測換油法。操作人員定期從正在運(yùn)行的液壓系統(tǒng)中抽取油樣，通過與新油的對比或?yàn)V紙分析，檢測到一些油液常規(guī)狀態(tài)的變化，如油液變黑、發(fā)臭、變成乳白色等，或感覺到油已很臟，而決定換油。此法因檢測人員經(jīng)驗(yàn)和感覺不同，對于同一油樣可能得出不同的判斷，所以使用中有很大的局限性。3)定期對油液進(jìn)行取樣化驗(yàn)三、難燃液的合理使用及維護(hù)(1)一般要求

(2)HFA的維護(hù)

(3)HFB的維護(hù)

(4)HFC的維護(hù)

(5)HFD的維護(hù)(1)一般要求1)逐個檢查所用元件、輔件與所用介質(zhì)是否相適應(yīng)，不適應(yīng)者應(yīng)一律更換。

2)檢查系統(tǒng)中所有金屬與非金屬材料以及涂料等是否與所用介質(zhì)相容，不相容者必須更換。

3)徹底清洗掉所有元件、輔件及管路中的殘留油液，任何液壓油或油脂的混入會使難燃液的潤滑性能下降，元件產(chǎn)生異常磨損，形成懸浮物以及使難燃液使用壽命縮短。

4)清除油箱內(nèi)表面的油漆，一般情況下內(nèi)表面可以不涂漆。

5)估算一下液壓泵入口處的真空度。

6)檢查并緊固所有聯(lián)接件，更換已損壞或失效的密封件。

7)液箱容積應(yīng)足夠大,箱蓋應(yīng)注意密封,以防止HFA、HFB、HFC等類難燃液中水的蒸發(fā),并能減少污染。(2)HFA的維護(hù)1)泄漏控制。

2)監(jiān)測濃縮化。

3)監(jiān)測乳化穩(wěn)定性。

4)定期檢查霉菌生長情況及pH值。

5)廢液處理。1)泄漏控制。外漏多半發(fā)生在泵體的密封處、管接頭、閥安裝底板的O形圈密封處以及液壓缸活塞桿的密封處。為了防止外漏，應(yīng)該及時緊固松動了的接頭，更換損壞了的密封件，還要特別注意密封件材料是否與高水基介質(zhì)相容。經(jīng)驗(yàn)表明，只要加以注意，外漏是完全可以控制的。2)監(jiān)測濃縮化。高水基介質(zhì)中水的含量(體積分?jǐn)?shù))應(yīng)保持在90％～95％之間。如果水的含量太低，將增加介質(zhì)成本；如果含量太高，介質(zhì)性能變壞，元件壽命縮短。3)監(jiān)測乳化穩(wěn)定性。使用水包油乳化液時，必須經(jīng)常檢查乳化液是否穩(wěn)定。如果不穩(wěn)定，則作為分散相的油粒子的尺寸不斷增大。所以，通過檢查油粒子尺寸是否變化就可以判斷介質(zhì)的穩(wěn)定性。4)定期檢查霉菌生長情況及pH值。雖然在高水基介質(zhì)中加入了防霉劑，但很難知道其有效期，因此仍然需要注意監(jiān)視介質(zhì)中是否有霉菌、藻類或其他微生物存在，因?yàn)檫@些微生物的大量存在將堵塞過濾器或閥孔，還會引起介質(zhì)不穩(wěn)定，這種情況一旦發(fā)生就很難控制，因此必須立即更換介質(zhì)。目前尚無簡單的檢查方法，主要是抽樣進(jìn)行霉菌培養(yǎng)。5)廢液處理。有些合成液具有生物降解作用，且生化耗氧量(BOD)很低，可以直接排入下水道。對于乳化液，由于其中含有少量油液，應(yīng)將其破乳化后再進(jìn)行處理。(3)HFB的維護(hù)

圖19-11油包水乳化液及水-

乙二醇的粘度隨含水量的變化(4)HFC的維護(hù)對于水-乙二醇液壓液，應(yīng)主要監(jiān)測其含水量、粘度及pH值。

(5)HFD的維護(hù)對磷酸酯液壓液應(yīng)主要監(jiān)測其水分、酸值及粘度。磷酸酯中混入水分時會產(chǎn)生水解，生成磷酸，對金屬有腐蝕作用。因此，應(yīng)嚴(yán)格控制磷酸酯中水的含量不得多于0.3％。另外，磷酸酯的酸值應(yīng)低于1.0mgKOH/g，粘度的變化不得超過±15%。

第七節(jié)水液壓傳動的優(yōu)越性及使用要點(diǎn)一、水液壓傳動的突出優(yōu)越性

二、水液壓傳動系統(tǒng)的監(jiān)測和維護(hù)

三、水液壓系統(tǒng)中微生物膜的形成及防治

四、設(shè)計水液壓傳動系統(tǒng)的技術(shù)要點(diǎn)

五、安裝水液壓傳動系統(tǒng)的技術(shù)要點(diǎn)一、水液壓傳動的突出優(yōu)越性1)用水代替礦物油，避免了使用礦物型液壓油時所存在的污染、易燃、浪費(fèi)能源、維護(hù)困難、與環(huán)境及產(chǎn)品不相容、廢液處理困難等一系列嚴(yán)重問題。

2)水不會污染環(huán)境，能保證工作場所清潔。

3)水不燃，無著火危險。

4)水的價格低廉，來源廣泛，無需運(yùn)輸與倉儲。二、水液壓傳動系統(tǒng)的監(jiān)測和維護(hù)1)應(yīng)定期檢查系統(tǒng)中水的溫度、水的pH值、水的硬度及水中微生物繁殖情況，如果發(fā)現(xiàn)超過規(guī)定值或變化較大，則應(yīng)及時找出原因加以解決。

2)應(yīng)定期檢查水的污染度，如果水中的顆粒污染物超過規(guī)定值，要及時找出原因加以解決。

3)定期檢查管路接頭是否松動，是否有滲漏。

4)系統(tǒng)中水的更換周期為：①新系統(tǒng)的第一次換水。②定期換水周期一般為6～12個月。

5)水箱的清洗。每次換水時，都要對水箱進(jìn)行徹底清洗。

6)過濾器濾芯的更換。水液壓系統(tǒng)不允許在沒有充分過濾的情況下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，所以對過濾器要進(jìn)行監(jiān)測，在正常工作的情況下，對于吸水管路上的過濾網(wǎng)及回水管路上的過濾器濾芯，至少每6個月要沖洗或更換一次。三、水液壓系統(tǒng)中微生物膜的形成及防治(1)水液壓系統(tǒng)中微生物膜的形成

(2)微生物膜的識別

(3)微生物膜的清除(1)水液壓系統(tǒng)中微生物膜的形成圖19-12微生物膜形成示意圖(2)微生物膜的識別1)最容易產(chǎn)生微生物的地方是水箱內(nèi)壁。打開水箱，檢查水箱內(nèi)表面是否有粘滯液存在，觸摸水箱內(nèi)表面是否感到較粘。2)系統(tǒng)中是否存在膠狀沉積物。3)正常情況下，半透明塑料管是否變成混濁不清，并且內(nèi)表面比較粘滑。如果有上述癥狀出現(xiàn)，則表明系統(tǒng)中有微生物膜產(chǎn)生，而且有大量微生物正在繁殖。。(3)微生物膜的清除一旦水液壓系統(tǒng)中有微生物繁殖并形成微生物膜，就必須采用機(jī)械及化學(xué)方法，對系統(tǒng)進(jìn)行清洗和殺菌，徹底清除內(nèi)部的微生物膜。

四、設(shè)計水液壓傳動系統(tǒng)的技術(shù)要點(diǎn)(1)材料

(2)過濾器的選用

(3)過濾器的安裝位置及材料

(4)液壓泵的安裝位置

(5)溢流閥(1)材料對于水液壓元件和系統(tǒng)，其材料的正確選用是十分重要的。所用材料必須具有良好的緩蝕、抗磨損、抗流體沖蝕能力，必須與水相融。不銹鋼、耐蝕合金、工程塑料(如PEEK、PVC、POM等)、工程陶瓷以及與水相融的合成橡膠等已廣泛應(yīng)用于水液壓系統(tǒng)和元件中。(2)過濾器的選用由于水的粘度低，為了減少泄漏，所有水液壓元件中對偶摩擦副的間隙都很小。為了減少磨料磨損，必須在系統(tǒng)中配置精密過濾器，以便濾除各種微小的污染顆粒。對于水液壓系統(tǒng)而言，要求過濾器的絕對精度必須小于等于10μm，而且要求采用不帶旁通閥但帶有壓力發(fā)信裝置的過濾器。

(3)過濾器的安裝位置及材料過濾器最好安裝在回水管道上且接近水箱的位置。過濾器的材料必須與水相融。玻璃纖維是濾芯的常用材料，但要避免紙質(zhì)、有機(jī)物材料。過濾器殼體主要由不銹鋼制造。

(4)液壓泵的安裝位置液壓泵應(yīng)安裝在水箱之下，使液壓泵的入口低于水箱液面。最好使液壓泵的入口始終保持為正壓，系統(tǒng)工作時，水箱中的水對液壓泵的入口形成倒灌，這將有利于避免氣蝕，延長液壓泵的工作壽命。

(5)溢流閥安裝溢流閥時要注意兩點(diǎn)：一是溢流閥的溢流出口最好是垂直的；二是溢流口應(yīng)與回水管或水箱相連，絕不能與液壓泵的吸水管道相通。

五、安裝水液壓傳動系統(tǒng)的技術(shù)要點(diǎn)(1)安裝前徹底清洗在水液壓系統(tǒng)安裝之前，必須對所有管道、接頭、密封件及水箱等進(jìn)行徹底清洗，既要清除掉所有毛刺、銹蝕物、切屑、灰塵及其他所有顆粒污染物，同樣要徹底清洗掉其中的油脂、潤滑液及其他有機(jī)物等。

(2)聯(lián)接螺紋的密封水液壓系統(tǒng)中，所有螺紋聯(lián)接處的密封最好采用O形圈或組合墊圈，嚴(yán)禁使用聚四氟乙烯密封帶。

(3)盡量不用或少用潤滑脂在安裝密封圈或緊固聯(lián)接螺紋時，應(yīng)不用或盡量少用潤滑油脂，否則很容易導(dǎo)致系統(tǒng)中微生物的生長。

(4)聯(lián)軸器的安裝聯(lián)軸器與軸之間應(yīng)采用間隙配合，這樣比較容易進(jìn)行安裝。

(5)聯(lián)軸器法蘭間的間隙安裝聯(lián)軸器時，既要保證有很好的同心度，同時又要保證聯(lián)軸器兩個法蘭之間的間隙不小于3mm。五、安裝水液壓傳動系統(tǒng)的技術(shù)要點(diǎn)(6)確保電動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與液壓泵旋轉(zhuǎn)方向的一致性如果液壓泵的轉(zhuǎn)動方向不正確，起動時由于干摩擦，在幾分鐘內(nèi)就可能導(dǎo)致液壓泵的嚴(yán)重?fù)p壞。

(7)液壓泵起動前必須灌滿水系統(tǒng)安裝完畢，起動液壓泵之前，必須將整個系統(tǒng)灌滿水，以確保一定的潤滑和冷卻條件。第二十章工作介質(zhì)的污染控制與管理第一節(jié)污染物的種類、來源及危害

第二節(jié)油液污染度等級及其測定

第三節(jié)過濾原理、過濾器結(jié)構(gòu)及其性能參數(shù)

第四節(jié)過濾系統(tǒng)的設(shè)計

第五節(jié)液壓系統(tǒng)污染控制與管理第一節(jié)污染物的種類、來源及危害一、污染物的種類及來源

二、固體顆粒污染物及其危害

三、空氣侵入及其危害

四、水的侵入及其危害一、污染物的種類及來源(1)殘留的污染物

(2)侵入的污染物

(3)生成的污染物

(4)已被污染的新油(1)殘留的污染物新的液壓設(shè)備中往往包含一定數(shù)量的殘留污染物,包括元件和系統(tǒng)在加工、裝配、試驗(yàn)、包裝、儲存及運(yùn)輸過程中殘留下來但未被清除的污染物。典型的殘留污染物有毛刺、切屑、飛邊、土、灰塵、纖維、砂子、潮氣、管子密封膠、焊渣、油漆及沖洗液等。

(2)侵入的污染物周圍環(huán)境中的污染物可能侵入液壓及潤滑系統(tǒng)中,侵入的主要途徑有油箱通氣口和液壓缸活塞桿。另外，還有注油和維修過程侵入的污染物。

(3)生成的污染物元件磨損產(chǎn)生的磨屑、管道內(nèi)的銹蝕剝落物、油液氧化和分解所產(chǎn)生的固體顆粒和膠狀物質(zhì)等均為生成污染物。其中磨屑是系統(tǒng)中最危險、最具破壞性的污染物。

(4)已被污染的新油新油污染的原因是多方面的,包括從煉制、分裝、運(yùn)輸和儲存等過程中產(chǎn)生的污染。另外,新油在長期儲存過程中,油液中的顆粒污染物有聚結(jié)成團(tuán)的趨勢。

二、固體顆粒污染物及其危害(1)元件的污染磨損固體顆粒進(jìn)入元件摩擦副間隙內(nèi),對元件表面產(chǎn)生磨料磨損及疲勞磨損。

(2)導(dǎo)致元件卡緊或堵塞固體顆粒進(jìn)入元件摩擦副間隙內(nèi),可能使摩擦副卡死而導(dǎo)致元件失效；進(jìn)入液壓缸內(nèi),可能使活塞桿拉傷。

(3)加速油液的性能劣化及變質(zhì)油液中的水、空氣及熱能是油液氧化的必要條件,而油液中的金屬微粒對油液氧化起著催化作用。三、空氣侵入及其危害1)降低油液的容積彈性模量,使系統(tǒng)的剛性和響應(yīng)特性變差。

2)導(dǎo)致氣蝕,加劇元件表面材料的剝蝕與損壞,并且引起強(qiáng)烈的振動和噪聲。

3)空氣中的氧將加速油液的氧化變質(zhì),使油液的潤滑性能下降,酸值和沉淀物增加。

4)油液中的氣泡破壞摩擦副之間的油膜,加劇元件的磨損。

5)由于氣泡的存在,使油液的可壓縮性增大,不僅在壓縮油液過程中要消耗能量,而且使油溫升高。四、水的侵入及其危害1)水與油液中某些添加劑和清潔劑的金屬硫化物或氯化物作用，產(chǎn)生酸性物質(zhì),對元件產(chǎn)生腐蝕作用。

2)水與油液中某些添加劑作用，產(chǎn)生沉淀物和膠質(zhì)等有害污染物,加速油液的劣化變質(zhì)。

3)水使油液乳化,降低油液的潤滑性能。

4)在低溫工作條件下,油液中的微小水珠可能結(jié)成冰粒,堵塞控制元件的間隙或小孔,導(dǎo)致元件或系統(tǒng)故障。第二節(jié)油液污染度等級及其測定一、固體顆粒污染等級的表示方法

二、顆粒污染度的測定方法1)質(zhì)量污染度。即單位體積油液中所含固體顆粒污染物的質(zhì)量,一般用mg/L表示。2)顆粒污染度。即單位體積油液中所含各種尺寸范圍的固體顆粒污染物的數(shù)量。顆粒尺寸范圍可以用區(qū)間表示，如5～15μm、15～25μm等；也可以用大于某一尺寸表示，如＞5μm、>15μm等。一、固體顆粒污染等級的表示方法一、固體顆粒污染等級的表示方法1.SAE749D污染度等級標(biāo)準(zhǔn)

2.NAS1638污染度等級標(biāo)準(zhǔn)

3.GB/T14039—2002《液壓傳動油液固體顆粒污染等級代號》1.SAE749D污染度等級標(biāo)準(zhǔn)2.NAS1638污染度等級標(biāo)準(zhǔn)3.GB/T14039—2002《液壓傳動油液固體顆粒污染等級代號》(1)代碼的確定(2)用自動顆粒計數(shù)器計數(shù)時，油液顆粒污染等級代號的確定

(3)用顯微鏡計數(shù)時，油液顆粒污染等級代號的確定(1)代碼的確定代碼是按照1mL油液中的顆粒數(shù)來確定的，共分30級，見表20-3。1mL樣液中顆粒數(shù)的上、下限之間，采用了通常為2的等比級差，代碼每增加一級，顆粒數(shù)一般增加一倍。(2)用自動顆粒計數(shù)器計數(shù)時，油液顆粒污染等級代號的確定1)應(yīng)使用按照GB/T18854—2002規(guī)定的方法校準(zhǔn)過的自動顆粒計數(shù)器，按照ISO11500或其他公認(rèn)的方法來進(jìn)行顆粒計數(shù)。

2)油液顆粒污染度用三個代碼來表示：第一個代碼按1mL油液中顆粒尺寸≥4μm的顆粒數(shù)來確定；第二個代碼按1mL油液中顆粒尺寸≥6μm的顆粒數(shù)來確定；第三個代碼按1mL油液中顆粒尺寸≥14μm的顆粒數(shù)來確定。

3)在應(yīng)用時，可用“*”(表示顆粒數(shù)太多而無法計數(shù))或“—”(表示不需要計數(shù))兩個符號來表示代碼。

4)當(dāng)其中一個尺寸范圍的原始顆粒計數(shù)值小于20時，該尺寸范圍的代碼前應(yīng)標(biāo)注“≥”符號。(3)用顯微鏡計數(shù)時，油液顆粒污染等級代號的確定1)應(yīng)按ISO4407：1991《用光學(xué)顯微鏡計數(shù)法測定顆粒污染》的方法進(jìn)行計數(shù)。

2)用顯微鏡計數(shù)時，油液顆粒污染物的等級代號由兩個代碼來表示：第一個代碼按1mL油液中顆粒尺寸≥5μm的顆粒數(shù)來確定，第二個代碼按1mL油液中顆粒尺寸≥15μm的顆粒數(shù)來確定。

3)為了與用自動顆粒計數(shù)器所得到的數(shù)據(jù)報告相一致，代號仍由三部分組成，但第一部分用符號“—”表示，例如—/18/13。

4)標(biāo)注說明。當(dāng)選擇使用本標(biāo)準(zhǔn)時，在試驗(yàn)報告、產(chǎn)品樣本及銷售文件中應(yīng)使用如下說明：油液的固體顆粒污染等級代號，符合GB/T14039—2002《液壓傳動油液固體顆粒污染等級代號》(ISO4406:1999，MOD)。二、顆粒污染度的測定方法1.質(zhì)量分析法

2.顯微鏡計數(shù)法

3.自動顆粒計數(shù)法圖20-1濾膜過濾裝置

1—漏斗2—濾膜夾持器3—真空瓶1.質(zhì)量分析法1.質(zhì)量分析法100mL樣液中所含固體顆粒污染物的質(zhì)量M的計算公式為(20-1)2.顯微鏡計數(shù)法用光學(xué)顯微鏡測定油液中顆粒污染物的尺寸分布與濃度,是一種應(yīng)用比較普遍的方法。ISO4407:2002《液壓傳動油液污染用光學(xué)顯微鏡計數(shù)法測定油液顆粒污染度》對顯微鏡計數(shù)法有詳細(xì)規(guī)定。3.自動顆粒計數(shù)法圖20-2遮光型顆粒計數(shù)器工作原理圖

1—光源2—平行光管3—平行光束

4—傳感區(qū)5—樣液6—透明窗口

7—光敏二極管8—前置放大器9—計數(shù)器3.自動顆粒計數(shù)法圖20-3遮光型傳感器工作原理圖

a)傳感器示意圖b)傳感器的輸出脈沖電壓第三節(jié)過濾原理、過濾器結(jié)構(gòu)及其性能參數(shù)一、油液的凈化方法

二、過濾原理及過濾介質(zhì)

三、過濾器的結(jié)構(gòu)

四、過濾器的性能參數(shù)一、油液的凈化方法二、過濾原理及過濾介質(zhì)二、過濾原理及過濾介質(zhì)圖20-4表面型過濾介質(zhì)過濾原理二、過濾原理及過濾介質(zhì)圖20-5深度型過濾介質(zhì)過濾原理二、過濾原理及過濾介質(zhì)圖20-6表面型與深度型過濾介質(zhì)的孔徑分布三、過濾器的結(jié)構(gòu)(1)濾芯

(2)殼體及內(nèi)裝閥件

(3)壓差指示器(發(fā)信裝置)圖20-7無殼體的吸油過濾器

1—內(nèi)筒2—端板3—濾芯4—出口側(cè)端板三、過濾器的結(jié)構(gòu)濾芯由實(shí)現(xiàn)過濾作用的過濾介質(zhì)和保護(hù)濾芯的支撐層所構(gòu)成。(1)濾芯圖20-8管路用帶安全閥及壓差指示器的過濾器1—內(nèi)筒2—?dú)んw3—濾芯4—密封圈5—發(fā)信裝置6—安全閥7—端板(2)殼體及內(nèi)裝閥件圖20-9磁鐵式壓差指示器原理圖

1—紅色指示帽2、4—磁鐵

3、6—彈簧5—活塞7—?dú)んw(3)壓差指示器(發(fā)信裝置)(3)壓差指示器(發(fā)信裝置)圖20-10電信號壓差發(fā)信裝置原理圖

1—磁鐵2—活塞3—彈簧4—干簧管四、過濾器的性能參數(shù)(1)過濾精度

(2)壓差特性

(3)納垢容量(1)過濾精度1)名義過濾精度。

2)絕對過濾精度。

3)過濾效率。

4)過濾比β。1)名義過濾精度。名義過濾精度的評定方法是用μm值表示。例如,名義精度為10留的污染物數(shù)量的增加,壓差增大,當(dāng)壓差達(dá)到規(guī)定的最大極限值時,濾芯使用壽命結(jié)束。2)絕對過濾精度。絕對過濾精度是指能夠通過過濾器的最大球形直徑，以чm表示。3)過濾效率。

是指被過濾器濾除的污染物數(shù)量與加入到過濾器上游的污染物的數(shù)量之比。4)過濾比β。

過濾器上游單位體積油液中大于某一給定尺寸的污染物顆粒數(shù)與下游單位體積中大于同一尺寸的顆粒數(shù)之比。即（20-2）(2)壓差特性圖20-11過濾器的壓差特性曲線(3)納垢容量

過濾器在工作過程中,隨著被截留的污染物數(shù)量的增加,壓差增大,當(dāng)壓差達(dá)到規(guī)定的最大極限值時,濾芯使用壽命結(jié)束。第四節(jié)過濾系統(tǒng)的設(shè)計一、液壓系統(tǒng)中過濾器的作用及安裝位置

二、過濾器精度的選擇

三、過濾器尺寸的確定

四、檢測并確認(rèn)目標(biāo)清潔度是否達(dá)到一、液壓系統(tǒng)中過濾器的作用及安裝位置(1)防止污染物侵入

(2)保持系統(tǒng)油液清潔度

(3)保護(hù)和隔離關(guān)鍵元件(1)防止污染物侵入1)油箱呼吸孔應(yīng)裝置空氣過濾器。

2)新油過濾。1)油箱呼吸孔應(yīng)裝置空氣過濾器。進(jìn)入油箱的所有空氣都必須經(jīng)過過濾。要保證油箱是完全密閉的，所有交換空氣都只經(jīng)過一個通氣口(對于大型系統(tǒng)可能有兩個通氣口)。2)新油過濾。過濾方式有：①利用輸油車上的輸油泵將油液灌入油箱中，但在泵的下游出口應(yīng)安裝過濾器；②通過回油管路過濾器將油液灌入系統(tǒng)中；③利用系統(tǒng)外過濾系統(tǒng)的循環(huán)泵作為灌油泵，用循環(huán)回路中的過濾器來凈化新油。(2)保持系統(tǒng)油液清潔度1)吸油路過濾。

2)壓力油路過濾。

3)回油路過濾。

4)主系統(tǒng)外過濾。1)吸油路過濾。2)壓力油路過濾。圖20-12壓力油路過濾器的安裝位置

a)過濾器安裝在溢流閥上游b)過濾器安裝在溢流閥下游3)回油路過濾。圖20-13回油路過濾系統(tǒng)4)主系統(tǒng)外過濾。圖20-14主系統(tǒng)外過濾系統(tǒng)(3)保護(hù)和隔離關(guān)鍵元件過濾器在液壓系統(tǒng)中另一個重要作用是保護(hù)和隔離系統(tǒng)中一些關(guān)鍵元件，防止可能發(fā)生的突發(fā)性故障。

二、過濾器精度的選擇1)確定系統(tǒng)中最敏感的元件。

2)根據(jù)元件生產(chǎn)廠家的推薦，按最敏感元件確定目標(biāo)清潔度(清潔度與污染度互為反義詞，采用同一等級標(biāo)準(zhǔn))。

3)按目標(biāo)清潔度選擇過濾器的精度。

4)參考液壓系統(tǒng)類型選擇過濾器的精度。二、過濾器精度的選擇

二、過濾器精度的選擇三、過濾器尺寸的確定1)根據(jù)環(huán)境污染狀況和對污染物的控制程度，按表20-10查出環(huán)境等級。

2)根據(jù)環(huán)境等級及所選過濾器的最大允許壓差，利用圖20-15(對壓力油路過濾)或圖20-16(對回油路過濾)所示的曲線，確定流量增大的倍數(shù)。

3)最后，將通過過濾器的實(shí)際流量(即液壓泵的最大流量，但回油路過濾器的實(shí)際流量等于液壓泵的最大流量乘以液壓缸兩端有效面積比)乘以流量放大倍數(shù)即得出計算流量。三、過濾器尺寸的確定圖20-15壓力油路過濾器流量放大倍數(shù)三、過濾器尺寸的確定三、過濾器尺寸的確定圖20-16回油路過濾器流量放大倍數(shù)四、檢測并確認(rèn)目標(biāo)清潔度是否達(dá)到1)如果目標(biāo)清潔度已達(dá)到，則系統(tǒng)應(yīng)轉(zhuǎn)入正常維護(hù)階段。其措施有：①檢查油箱上的空氣過濾器是否失靈；②檢查油箱上的入孔門是否完全密封；③檢查液壓缸活塞桿上的防塵密封圈是否失效；④檢查過濾器是否旁通；⑤檢查過濾器濾芯是否破裂；⑥檢查是否有元件嚴(yán)重磨損。

2)如果目標(biāo)清潔度沒有達(dá)到，則應(yīng)檢查過濾系統(tǒng)的設(shè)計是否合適，過濾器的選擇和質(zhì)量是否有問題，控制外界污染物侵入的防范措施是否有效。第五節(jié)液壓系統(tǒng)污染控制與管理一、污染控制平衡圖

二、污染源及控制措施

三、液壓元件和系統(tǒng)的清洗

四、液壓系統(tǒng)污染控制管理規(guī)范一、污染控制平衡圖圖20-17污染控制平衡圖二、污染源及控制措施二、污染源及控制措施三、液壓元件和系統(tǒng)的清洗1.液壓元件的清洗

2.液壓系統(tǒng)的清洗1.液壓元件的清洗1.液壓元件的清洗2.液壓系統(tǒng)的清洗液壓系統(tǒng)在組裝完畢后需要進(jìn)行全面的清洗，以清除在系統(tǒng)組裝過程中帶入的污染物。組裝后的系統(tǒng)采用流通法進(jìn)行清洗，可以利用液壓系統(tǒng)的油箱和液壓泵，也可采用專用的清洗裝置。清洗裝置應(yīng)具有很強(qiáng)的過濾凈化能力。四、液壓系統(tǒng)污染控制管理規(guī)范液壓系統(tǒng)污染控制的實(shí)施主要采取以下步驟：1)根據(jù)對系統(tǒng)工作可靠性和元件壽命的要求，確定系統(tǒng)油液的目標(biāo)清潔度等級(即必須控制的污染度等級)。

2)為達(dá)到系統(tǒng)目標(biāo)清潔度，應(yīng)采取有效的油液過濾凈化方法和防止污染物侵入的措施。

3)定期檢測系統(tǒng)油液污染度，一旦超限，及時采取糾正和改進(jìn)措施。第二十一章液壓輔件第一節(jié)液壓密封裝置

第二節(jié)蓄能器

第三節(jié)油箱

第四節(jié)冷卻器

第五節(jié)液壓管路及接頭

第一節(jié)液壓密封裝置一、密封件的分類和要求

二、O形密封圈

三、唇形密封圈

四、同軸密封圈(橡塑組合滑環(huán)密封)及支承環(huán)

五、油封及橡塑組合旋轉(zhuǎn)密封圈

六、機(jī)械密封

七、防塵圈一、密封件的分類和要求1.密封件的分類

2.對密封裝置的基本要求

3.常用密封件材料1.密封件的分類(1)靜密封相對靜止的結(jié)合面之間的密封稱為靜密封。靜密封一般不允許有泄漏。在液壓元件及系統(tǒng)中常用的靜密封件有O形圈、各種墊片以及密封帶、密封膠等。(2)動密封相對運(yùn)動的結(jié)合面之間的密封稱為動密封。按照運(yùn)動形式的不同，動密封可分為往復(fù)運(yùn)動密封和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動密封。1.密封件的分類1.密封件的分類2.對密封裝置的基本要求1)在一定的壓力和溫度范圍內(nèi)具有良好的密封性能。

2)為避免出現(xiàn)運(yùn)動件卡緊或運(yùn)動不均勻現(xiàn)象，要求密封裝置的摩擦阻力小，摩擦因數(shù)穩(wěn)定。

3)磨損少，工作壽命長，磨損后在一定程度上能自動補(bǔ)償。

4)結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便。

5)密封件材料必須與工作介質(zhì)相容，要求：①在介質(zhì)中具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，不溶脹，不收縮，不軟化，不硬化；②彈性和復(fù)原性好，永久變形小，硬度合適；③具有一定的力學(xué)性能，而且在介質(zhì)中力學(xué)性能變化幅度小；④耐熱、耐寒、耐磨且摩擦因數(shù)??；⑤與密封面貼合的柔軟性和彈性好；⑥加工性能好，價格低廉。3.常用密封件材料常用的密封件材料主要包括各類合成橡膠(如聚氨酯橡膠、丁腈橡膠、氟橡膠、乙丙橡膠、硅橡膠、氯丁橡膠等)、填充或改性的工程塑料(如聚四氟乙烯、聚酰胺、聚甲醛等)及皮革等。表19-5列出了部分密封件材料與液壓介質(zhì)的相容性情況。二、O形密封圈1.O形密封圈的特點(diǎn)及用途

2.O形密封圈尺寸的合理選擇

3.O形密封圈安裝溝槽的合理設(shè)計

4.安裝和使用中應(yīng)注意的問題

5.異形截面橡膠O形密封圈

6.非橡膠O形密封圈1.O形密封圈的特點(diǎn)及用途(1)O形密封圈的特點(diǎn)

(2)O形密封圈的用途(1)O形密封圈的特點(diǎn)O形密封圈是一種小截面的圓環(huán)形密封元件，常用的截面是圓形，特殊的也有星形、方形、T形等異形截面。一般O形密封圈是用合成橡膠制造的，專用的也有采用金屬或其他非橡膠材料制造的。

(2)O形密封圈的用途1)用于靜密封。只要選用合理，可以做到基本無泄漏。如采用特殊擋圈，密封壓力最高可達(dá)100MPa或更高。2)用于往復(fù)運(yùn)動密封。最大往復(fù)運(yùn)動速度達(dá)0.5m/s，但起動摩擦阻力大。從20世紀(jì)80年代以來，國內(nèi)外往復(fù)運(yùn)動密封大多采用橡塑組合同軸密封來代替橡膠O形密封圈或橡膠唇形密封圈。3)用于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動密封。最大旋轉(zhuǎn)運(yùn)動線速度可達(dá)2.0m/s。它適用于密封部位受限制、轉(zhuǎn)動不太頻繁的一般小直徑旋轉(zhuǎn)軸的密封。其工作壓力可比旋轉(zhuǎn)軸唇形密封高，其結(jié)構(gòu)比機(jī)械密封大為簡化。4)用于開關(guān)密封。在單向閥或錐閥的提升部件上安放O形密封圈，抗污染性能好，密封可靠。當(dāng)閥門關(guān)閉時，幾乎相當(dāng)于靜密封，可以達(dá)到無泄漏。這種密封方式的關(guān)鍵是要設(shè)法防止O形密封圈脫落。2.O形密封圈尺寸的合理選擇(1)O形密封圈截面尺寸的選擇原則

(2)O形密封圈內(nèi)徑和外徑的選擇(1)O形密封圈截面尺寸的選擇原則1)在可能選用多種截面O形密封圈的情況下，應(yīng)優(yōu)先選用較大截面的O形密封圈。

2)對于靜密封及往復(fù)運(yùn)動密封，前者可以選用較小截面的O形密封圈，后者應(yīng)選用較大截面的O形密封圈。

3)對于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動密封，O形密封圈的截徑取決于旋轉(zhuǎn)軸線速度的大小，表21-2可供參考。(1)O形密封圈截面尺寸的選擇原則圖21-1常用O形密封圈密封結(jié)構(gòu)

a)徑向安裝b)軸向安裝(2)O形密封圈內(nèi)徑和外徑的選擇(2)O形密封圈內(nèi)徑和外徑的選擇圖21-2端面倒角槽靜密封

a)光孔密封b)光軸密封3.O形密封圈安裝溝槽的合理設(shè)計3.O形密封圈安裝溝槽的合理設(shè)計3.O形密封圈安裝溝槽的合理設(shè)計1)預(yù)壓縮量。

2)拉伸與壓縮。1)預(yù)壓縮量。圖21-3O形密封圈預(yù)壓縮量的允許范圍

a)液壓及氣動靜密封b)液壓動密封c)氣壓動密封2)拉伸與壓縮。O形密封圈安裝在溝槽內(nèi)，將受到拉伸或壓縮。若拉伸或壓縮量過大，將導(dǎo)致O形密封圈截面過度減小或增大，因?yàn)槔?%會相應(yīng)地使其截面直徑減小約0.5%。4.安裝和使用中應(yīng)注意的問題(1)防切

(2)防擠隙

(3)防擰扭

(4)防老化(1)防切圖21-4O形密封圈的安裝倒角

a)孔的倒角b)軸的倒角c)過渡孔的倒角(1)防切(2)防擠隙為了避免O形密封圈產(chǎn)生擠隙現(xiàn)象，除應(yīng)選用硬度合適的橡膠O形密封圈且按標(biāo)準(zhǔn)要求控制密封間隙外，在下列情況下要加裝保護(hù)擋圈：①壓力高于5～7MPa；②徑向間隙過大；③往復(fù)運(yùn)動頻率較大；④高溫；⑤溫度或壓力變化較大；⑥工作介質(zhì)污染較嚴(yán)重。

(3)防擰扭1)設(shè)計和加工溝槽時，務(wù)必使其同心度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的公差范圍內(nèi)。

2)安裝O形密封圈應(yīng)采用正確的安裝方法，防止它處于擰扭狀態(tài)。

3)如果活塞或活塞桿較重時，應(yīng)盡量減小孔軸配合間隙，必要時在溝槽附近加裝支承導(dǎo)套。

4)O形密封圈斷面尺寸應(yīng)均勻，不均勻差值應(yīng)小于截徑公差值的1/10。

5)最有效的方法是采用不易產(chǎn)生擰扭現(xiàn)象的星形等異形斷面密封圈代替圓形斷面O形密封圈。(4)防老化1)密封件經(jīng)常作為備件而儲存較長時間，為避免因外界因素而影響O形密封圈等橡膠密封件的物理化學(xué)性能

2)為防止老化，O形密封圈在使用過程中應(yīng)注意下列幾方面問題在儲存時應(yīng)注意下列原則：①儲存在干燥處；②儲存溫度在5～25℃之間，避免和熱源直接接觸；③避免在陽光或氖光燈下直接照射；④置于原始裝箱或氣密容器內(nèi)以防止氧化；⑤遠(yuǎn)離有害氣源(如臭氧)以防止其彈性受損。1)密封件經(jīng)常作為備件而儲存較長時間①包裝良好的O形密封圈，裝配時現(xiàn)拆現(xiàn)裝，無需清洗。②不管存放時間長短，在裝配前應(yīng)仔細(xì)檢查，如發(fā)現(xiàn)O形密封圈有變硬、變軟、表面龜裂、損傷、缺陷及其他變質(zhì)和失去彈性等老化現(xiàn)象，應(yīng)堅決報廢禁用。③橡膠O形密封圈在溝槽中使用一段時間后，會發(fā)生永久變形，但在液壓油中又會溶脹，這樣相互抵消，在一定時期內(nèi)仍能保持一定的壓縮量，尤其在靜密封中附著性甚佳，足以長期保持密封。2)為防止老化，O形密封圈在使用過程中應(yīng)注意下列幾方面問題5.異形截面橡膠O形密封圈5.異形截面橡膠O形密封圈5.異形截面橡膠O形密封圈它與圓截面O形密封圈相比，具有獨(dú)特的優(yōu)越性：1)星形密封圈在其密封唇間形成潤滑油腔，使其具有良好的潤滑性能及較小的摩擦阻力和起動摩擦力。

2)用于往復(fù)運(yùn)動時，不易產(chǎn)生擰扭和滾動。

3)由于它的分模面設(shè)在兩個唇邊之間，因此飛邊不會影響其密封作用，密封效果好。

圖21-5星形密封圈的安裝

a)徑向安裝b)軸向安裝5.異形截面橡膠O形密封圈星形密封圈在動密封及靜密封中的安裝實(shí)例如圖21-5所示。選用時應(yīng)注意下列幾點(diǎn)：1)用于光孔密封時，不論是靜密封還是往復(fù)運(yùn)動密封，星形密封圈的內(nèi)徑應(yīng)與安裝溝槽的直徑D相等或比溝槽直徑D小2%左右。

2)用于光軸密封時，不論是靜密封還是往復(fù)運(yùn)動密封，星形密封圈的內(nèi)徑應(yīng)等于或適當(dāng)大于軸的外徑尺寸0.2～0.3mm(或比軸的外徑d大1%左右)，這樣既便于安裝，又有利于延長其使用壽命。

3)用于旋轉(zhuǎn)密封時，星形密封圈的內(nèi)徑應(yīng)比被它密封的軸徑大2%～5%，這同樣是為了避免橡膠焦耳效應(yīng)的影響。4)一般而言，靜密封場合可以選擇截面較小的星形密封圈，動密封場合應(yīng)選擇截面較大的星形密封圈。5.異形截面橡膠O形密封圈5.異形截面橡膠O形密封圈

5)在壓力較高或間隙較大時，應(yīng)選用硬度較大的橡膠材料，特別是要加裝聚四氟乙烯擋圈，以免密封圈被擠入間隙。

6)星形密封圈用于靜密封時，不加擋圈的最大工作壓力為5MPa，加擋圈后可達(dá)40MPa；用于往復(fù)運(yùn)動密封時，允許最大線速度可達(dá)0.5m/s，加擋圈后最大工作壓力可達(dá)30MPa；用于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動密封時，允許最大線速度可達(dá)2.0m/s，加擋圈后最大工作壓力可達(dá)15MPa。6.非橡膠O形密封圈(1)聚四氟乙烯O形密封圈

(2)空心金屬O形密封圈(1)聚四氟乙烯O形密封圈它比橡膠O形密封圈耐寒、耐熱，其使用溫度范圍為-100～130℃，并具有耐一般濃酸、濃堿、有機(jī)溶劑和磷酸酯難燃液壓液等的性能，所以適用于這些介質(zhì)中。

(2)空心金屬O形密封圈空心金屬O形密封圈是用薄壁不銹鋼管或鎳合金管焊接而成的高精度環(huán)形圈。其密封特點(diǎn)是：1)適用溫度范圍廣(-250～540℃)。

2)適用壓力范圍廣，從10-12mm汞柱(133.322×10－12Pa)的超真空到300MPa以上的超高壓。

3)可以在橡膠O形密封圈不能使用的氣體和液體(例如有機(jī)溶劑)中使用。

(2)空心金屬O形密封圈圖21-6金屬O形密封圈

a)基本型b)開孔型c)充壓型金屬O形密封圈有下列三種類型(圖21-6)，可根據(jù)具體工作條件選用：1)基本型。

2)開孔型。

3)充氣型。(2)空心金屬O形密封圈1)基本型?？招膬?nèi)不充氣，在高壓流體作用下容易壓癟，只能在從真空到7MPa以下的壓力范圍內(nèi)使用。2)開孔型。在這種金屬O形密封圈的內(nèi)側(cè)或外側(cè)處鉆有小孔，壓力流體可通過這些小孔進(jìn)入金屬圈內(nèi)部，使內(nèi)外壓力平衡。這種金屬密封圈密封接觸處的壓力隨流體壓力的作用而增加，這就大大提高了密封效果。它適用于7MPa以上的高壓密封。3)充氣型。在管子焊接前，把固體二氧化碳放入管內(nèi)或者直接充以高壓惰性氣體。它適用于高溫密封，當(dāng)溫度上升時，氣體膨脹，在內(nèi)部起彈簧的作用，使之與被密封面緊密接觸。三、唇形密封圈1.V形密封圈

2.Y形密封圈

3.特殊形狀唇形密封圈1.V形密封圈(1)V形密封圈的主要特點(diǎn)

(2)結(jié)構(gòu)與安裝(1)V形密封圈的主要特點(diǎn)1)密封可靠。可根據(jù)工作壓力的高低，使用不同數(shù)量的V形密封圈。

2)當(dāng)活塞或活塞桿受偏心負(fù)荷或在偏心狀態(tài)下運(yùn)動時，V形密封圈有良好的跟蹤能力，仍能保持良好的密封效果。

3)使用一段時間后，由于密封圈變形或摩擦損傷而產(chǎn)生泄漏時，可用增加密封圈壓緊力的方法來消除泄漏。

4)對油液的污染不敏感。

5)主要缺點(diǎn)是摩擦阻力較大，安裝空間大，不適宜承受沖擊載荷。

6)往復(fù)運(yùn)動速度一般應(yīng)小于0.5m/s。(2)結(jié)構(gòu)與安裝1)結(jié)構(gòu)。

2)安裝注意事項1)結(jié)構(gòu)。

圖21-7V形密封裝置

a)裝配示意圖b)斷面2)安裝注意事項①安裝V形密封圈的入口處應(yīng)倒角或倒圓，使密封圈易于裝入，唇口也不易被劃傷。入口處也可做成階梯形，安裝時插入導(dǎo)向管，使其容易裝入。②當(dāng)不便于軸向裝拆時，可以切口(45°)裝配，但各個切口都要相互錯開90°。為保證可靠密封，最好比規(guī)定數(shù)多裝一個V形密封圈。③滑動面的表面粗糙度應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。當(dāng)采用純橡膠結(jié)構(gòu)時，滑動面的表面粗糙度Ra值應(yīng)為0.20μm；采用夾布橡膠時,Ra值應(yīng)為0.40μm。2.Y形密封圈圖21-8Y形密封圈

a)等高唇b)不等高唇(型)2.Y形密封圈(1)等高唇Y(jié)形密封圈

(2)不等高唇Y(jié)形密封圈(1)等高唇Y(jié)形密封圈圖21-9安裝支承環(huán)的Y形密封圈

a)單向受壓b)雙向受壓不等高唇Y(jié)形密封圈是對等高唇Y(jié)形密封圈進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計而成的，又稱為Yx型密封圈。它的兩個唇邊高度不等，其短邊為密封邊，與密封面接觸，滑動摩擦阻力小，長邊與非滑動表面接觸。(2)不等高唇Y(jié)形密封圈

3.特殊形狀唇形密封圈(1)蕾形橡膠密封圈(圖21-10a)蕾形橡膠密封圈是在夾布橡膠Y形密封圈中填充類似于O形密封圈的彈性橡膠體，其唇為蕾形。

(2)T形橡膠密封圈(圖21-10b)T形密封圈是一種自緊密封件，它可隨壓力變化自動調(diào)節(jié)密封接觸面積。(1)蕾形橡膠密封圈(圖21-10a)

圖21-10特殊形狀唇形密封圈

a)蕾形b)T形(2)T形橡膠密封圈(圖21-10b)T形密封圈是一種自緊密封件，它可隨壓力變化自動調(diào)節(jié)密封接觸面積。四、同軸密封圈(橡塑組合滑環(huán)密封)及支承環(huán)1.同軸密封圈(橡塑組合滑環(huán)密封)

2.支承環(huán)1.同軸密封圈(橡塑組合滑環(huán)密封)圖21-11軸用同軸密封圈

a)斯特圈(StepSeal)b)雷姆圈(RimSeal)

c)雙三角密封圈(DoubleDeltaSeal)d)格來圈(GlydRing)1.同軸密封圈(橡塑組合滑環(huán)密封)圖21-12孔用同軸密封圈

a)斯特圈(StepSeal)b)格來圈(GlydRing)

c)雙三角密封圈(DoubleDeltaSeal)d)AQ密封圈(AQSeal)1.同軸密封圈(橡塑組合滑環(huán)密封)圖21-13同軸密封系統(tǒng)的應(yīng)用1.同軸密封圈(橡塑組合滑環(huán)密封)1)摩擦阻力低，而且靜、動態(tài)摩擦因數(shù)變化較小，因此，運(yùn)動平穩(wěn)，低速性好，不易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。

2)具有良好的自潤滑性能，有潤滑劑和無潤滑劑時，抗磨性能均較好，所以使用壽命長，選用不同材質(zhì)能適用不同介質(zhì)的使用要求。

3)動態(tài)及靜態(tài)的密封性能均較好。

4)作為彈性體的O形密封圈不與密封偶合面直接接觸，不存在一般O形密封圈及Y形密封圈易產(chǎn)生扭曲、翻轉(zhuǎn)、擠隙等方面的問題，所以工作可靠。

5)可滿足高壓、高速的使用要求，最高工作壓力允許達(dá)到60MPa或更高，最大往復(fù)運(yùn)動速度允許達(dá)到15m/s。

6)適用的溫度范圍可以達(dá)到-45～200℃(大于100℃時，O形密封圈材料由丁腈橡膠改為氟橡膠)。

7)與唇形密封相比，滑移時和靜止時其密封性稍差。2.支承環(huán)圖21-14支承環(huán)的切口形式

a)斜切口b)直切口c)Z形切口五、油封及橡塑組合旋轉(zhuǎn)密封圈1.油封(旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈)

2.橡塑組合旋轉(zhuǎn)密封圈1.油封(旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈)圖21-15骨架型油封及其在旋轉(zhuǎn)軸上的安裝

1—骨架2—油封3—彈簧1.油封(旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈)(1)壓力

(2)圓周速度

(3)油溫

(4)與密封介質(zhì)的相容性

(5)關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸及腔體密封溝槽的設(shè)計與加工(1)壓力一般油封的承壓能力較差，但不同類型的油封，其承壓能力不同。如果被密封腔壓力為零時，可選用無彈簧骨架型油封或V形防塵環(huán)(參見圖21-20)；壓力小于0.05MPa時，可選用常壓型油封；壓力大于0.05MPa而小于0.1MPa時，可選用耐壓型油封。如果壓力更高，則不宜用油封，應(yīng)該選用機(jī)械密封或橡塑組合高壓旋轉(zhuǎn)密封圈。

(2)圓周速度軸的圓周速度是影響油封壽命的重要因素。在一定的接觸應(yīng)力下，相對運(yùn)動的速度越高，摩擦引起的溫升越快，越易造成油封橡膠的老化和唇邊燒傷。

(3)油溫油溫也是影響油封壽命的另一重要因素。不同類型的橡膠材料，允許的工作溫度范圍是不同的，例如，丁腈橡膠允許的工作溫度范圍為-40～120℃，硅橡膠為-70～200℃，氟橡膠為-40～200℃。(4)與密封介質(zhì)的相容性與選用其他密封件一樣，選用油封時也必須考慮它與密封介質(zhì)的相容性，既要考慮橡膠材料的相容性，也要考慮彈簧材料及骨架材料的相容性。

(5)關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸及腔體密封溝槽的設(shè)計與加工1)軸的接觸表面硬度直接影響旋轉(zhuǎn)油封的使用壽命，通常當(dāng)線速度為3～4m/s時，軸的硬度應(yīng)約為45HRC；速度再高時，建議將表面硬度提高到55HRC。

2)軸的表面粗糙度Ra值應(yīng)為0.2～0.5μm。

3)密封唇邊內(nèi)徑的過盈量與旋轉(zhuǎn)軸的偏心量應(yīng)盡量控制在表21-6所規(guī)定的范圍內(nèi)。(5)關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸及腔體密封溝槽的設(shè)計與加工2.橡塑組合旋轉(zhuǎn)密封圈1)安裝空間小。

2)在密封面上開了環(huán)形潤滑槽，摩擦力小，無粘滯和爬行現(xiàn)象。

3)可用作有旋轉(zhuǎn)或擺動運(yùn)動的軸、活塞桿、活塞、旋轉(zhuǎn)接頭等處的動密封。

4)能承受較大的工作壓力，但摩擦阻力比骨架型油封大，故不宜作高速旋轉(zhuǎn)密封。

5)工作溫度范圍取決于O形密封圈的材質(zhì)。2.橡塑組合旋轉(zhuǎn)密封圈圖21-16橡塑組合旋轉(zhuǎn)密封圈

a)孔用密封b)軸用密封

1—O形密封圈2—滑動密封環(huán)六、機(jī)械密封圖21-17機(jī)械密封的基本結(jié)構(gòu)

1—動環(huán)2—靜環(huán)3—彈簧

4—彈簧座5—O形密封圈

6—靜環(huán)密封圈7—旋轉(zhuǎn)軸8—外殼七、防塵圈1.普通型防塵圈

2.橡塑組合防塵圈

3.旋轉(zhuǎn)軸用防塵圈——V形防塵環(huán)1.普通型防塵圈圖21-18普通橡膠防塵圈

a)A型b)B型c)C型2.橡塑組合防塵圈圖21-19橡塑組合防塵圈的

截面形狀及應(yīng)力分布

1—防塵圈2—O形密封圈3.旋轉(zhuǎn)軸用防塵圈——V形防塵環(huán)

圖21-20V形防塵環(huán)第二節(jié)蓄能器一、蓄能器的功用和分類

二、充氣式蓄能器的工作過程

三、蓄能器應(yīng)用的設(shè)計計算

四、蓄能器的選擇、安裝及使用一、蓄能器的功用和分類1.蓄能器的功用

2.蓄能器的分類1.蓄能器的功用(1)作輔助能源

(2)補(bǔ)償泄漏、保持恒壓

(3)作應(yīng)急動力源

(4)消除壓力脈動、降低噪聲

(5)吸收液壓沖擊(6)在節(jié)能回路中儲存回收能量

(7)用來輸送異性液體、有毒液體等

(8)補(bǔ)償熱膨脹

(9)作液壓空氣彈簧(1)作輔助能源對于間歇運(yùn)行的液壓系統(tǒng)，或在一個工作循環(huán)內(nèi)速度差別很大的系統(tǒng)，系統(tǒng)對液壓泵供油量的要求差別很大。如果在這樣的液壓系統(tǒng)中設(shè)置蓄能器作為輔助動力源，當(dāng)需要供油量小時，讓蓄能器蓄能；而當(dāng)系統(tǒng)需要大量油液時，蓄能器快速釋放儲存在內(nèi)的油液，和液壓泵一起向系統(tǒng)供油。(2)補(bǔ)償泄漏、保持恒壓某些液壓執(zhí)行元件在工作中，要求在一定工作壓力下長時間保持不動(如夾緊)，這時如果起動液壓泵來補(bǔ)充泄漏以保持恒壓是不經(jīng)濟(jì)的，而采用蓄能器則是最經(jīng)濟(jì)有效的。(3)作應(yīng)急動力源

圖21-21應(yīng)急動力源(4)消除壓力脈動、降低噪聲液壓泵的流量脈動將導(dǎo)致系統(tǒng)的壓力脈動，以致影響執(zhí)行元件的運(yùn)動平穩(wěn)性。為了減輕或消除壓力脈動的影響，通常的做法是在不變更原設(shè)備液壓元件的情況下,在液壓泵附近設(shè)置蓄能器，以吸收壓力脈動。

(5)吸收液壓沖擊。由于換向閥突然換向、液壓泵突然停車、執(zhí)行元件突然停止運(yùn)動或緊急制動等原因，使得液流速度和方向急劇變化，產(chǎn)生液壓沖擊，其值可高達(dá)正常壓力的幾倍以上，這時溢流閥(或安全閥)來不及動作，往往造成系統(tǒng)強(qiáng)烈振動，儀表、元件等損壞，甚至導(dǎo)致管道破裂。若在控制閥或沖擊源前裝設(shè)蓄能器，可吸收或緩和這種液壓沖擊。(6)在節(jié)能回路中儲存回收能量利用蓄能器回收能量是目前研究較多的一個課題。因?yàn)樾钅芷骺梢杂脕頃捍婺芰浚虼丝梢杂盟鼇砘厥斩喾N動能、位置勢能，例如回收車輛制動能量、回收工程機(jī)械動臂機(jī)構(gòu)位能、回收液壓挖掘機(jī)轉(zhuǎn)臺制動勢能及回收電梯下行重力勢能等。

(7)用來輸送異性液體、有毒液體等

圖21-22利用蓄能器輸送異性液體原理圖

1—壓力繼電器2—蓄能器(8)補(bǔ)償熱膨脹在封閉的液壓系統(tǒng)中，當(dāng)系統(tǒng)溫度上升時，油液體積膨脹。如果油液膨脹很大，很可能導(dǎo)致故障?？捎眯钅芷鱽砦张蛎浻鸵骸?/p>

(9)作液壓空氣彈簧采用液壓蓄能器和過載傳感器，可使車輛在行駛中遇到坑洼時主動地將車輪抬高或降低，以保持車身處于水平狀態(tài)。

2.蓄能器的分類(1)囊隔式蓄能器(圖21-23a)

(2)活塞式蓄能器(圖21-23b)

(3)非隔離式(氣瓶式)蓄能器(圖21-23c)

(4)隔膜式蓄能器(圖21-24)(1)囊隔式蓄能器(圖21-23a)圖21-23蓄能器結(jié)構(gòu)簡圖

a)囊隔式蓄能器b)活塞式蓄能器c)非隔離式(氣瓶式)蓄能器(2)活塞式蓄能器(圖21-23b)氣體和油液在蓄能器中被活塞隔開。應(yīng)充惰性氣體，如氮?dú)?，不得填充氧氣、壓縮空氣或其他易燃?xì)怏w。安裝方式應(yīng)為立式，充氣閥端應(yīng)向上，并注意遠(yuǎn)離熱源。(3)非隔離式(氣瓶式)蓄能器(圖21-23c)這類蓄能器容積大，慣性小，反應(yīng)靈敏，尺寸小，無機(jī)械磨損。但由于氣液直接接觸，氣體很容易溶入油液中，影響系統(tǒng)的工作平穩(wěn)性。僅適用于中、低壓液壓系統(tǒng)，可用作儲能和吸收壓力脈動。(4)隔膜式蓄能器(圖21-24)

圖21-24隔膜式蓄能器結(jié)構(gòu)簡圖二、充氣式蓄能器的工作過程1.工作過程

2.充氣腔的狀態(tài)變化1.工作過程1)充液階段(儲能階段)。

2)排液階段(釋能階段)。1.工作過程圖21-25充氣式蓄能器壓力與容積關(guān)系圖

a)充氣后b)充液后c)排液后1)充液階段(儲能階段)。蓄能器參與系統(tǒng)工作后，系統(tǒng)中的工作介質(zhì)進(jìn)入蓄能器隔層下部。當(dāng)系統(tǒng)壓力增高時，蓄能器下部工作介質(zhì)的壓力也隨之增高，破壞了原來的平衡狀態(tài)，在力的作用下，隔層上移，系統(tǒng)中的工作介質(zhì)不斷進(jìn)入蓄能器，使隔層下部液腔體積增加，上部氣體腔的體積減小，直到達(dá)到新的平衡狀態(tài)(圖21-25b)，此時氣體腔中的壓力為p2，體積為V2。此階段蓄能器內(nèi)儲存了一定壓力(p2)和體積(V0-V2)的工作介質(zhì)，稱為充液階段。2)排液階段(釋能階段)。當(dāng)系統(tǒng)壓力小于蓄能器中工作介質(zhì)的壓力時，在氣體壓力的作用下，隔層下移(氣囊膨脹)，蓄能器中工作介質(zhì)向系統(tǒng)排放，直到新的平衡狀態(tài)，此時氣體腔壓力為p1，體積為V1(圖21-25c)。2.充氣腔的狀態(tài)變化圖21-26蓄能器狀態(tài)參數(shù)變化曲線2.充氣腔的狀態(tài)變化(21-2)(21-3)(21-4)(21-5)三、蓄能器應(yīng)用的設(shè)計計算1.蓄能器充氣壓力p0的確定

2.蓄能器最低工作壓力p1和最高工作壓力p2的確定

3.蓄能器應(yīng)用的設(shè)計計算方法

4.蓄能器有效工作容積的驗(yàn)算1.蓄能器充氣壓力p0的確定(1)用于蓄能用的蓄能器(包括用作輔助動力源、泄漏補(bǔ)償、緊急動力源等)充氣壓力的確定

(2)用于吸收液壓沖擊的蓄能器充氣壓力p0的確定

(3)用于消除液壓泵脈動、降低噪聲的蓄能器充氣壓力p0的確定

(4)作為熱膨脹補(bǔ)償用的蓄能器充氣壓力p0的確定(1)用于蓄能用的蓄能器(包括用作輔助動力源、泄漏補(bǔ)償、緊急動力源等)充氣壓力的確定1)使蓄能器總?cè)莘eV0最小，在單位容積儲存能量最大的條件下，絕熱過程時(氣體壓縮或膨脹的時間<1min)取p0=0.471p2，等溫過程時(氣體壓縮或膨脹的時間>1min)取p0=0.5p2。

2)使蓄能器質(zhì)量最小時,取p0=(0.65～0.75)p2。

3)在保護(hù)氣囊、延長其使用壽命的條件下，對于折合形氣囊，一般取p0≈(0.8～0.85)p1；對于波紋形氣囊，一般取p0≈(0.6～0.65)p1；對于隔膜式蓄能器,一般取p0≥0.25p2，p1≥0.3p2；對于氣液直接作用式蓄能器,一般取p0=(0.75～0.85)p1；對于活塞式蓄能器,一般取p0≈(0.8～0.9)p1。(2)用于吸收液壓沖擊的蓄能器充氣壓力p0的確定這種蓄能器的充氣壓力應(yīng)等于蓄能器設(shè)置點(diǎn)的工作壓力(即蓄能器最低工作壓力)。即

(3)用于消除液壓泵脈動、降低噪聲的蓄能器充氣壓力p0的確定其充氣壓力p0為

(4)作為熱膨脹補(bǔ)償用的蓄能器充氣壓力p0的確定這種蓄能器的充氣壓力p0應(yīng)等于液壓系統(tǒng)封閉回路中的最低工作壓力p1。

即

2.蓄能器最低工作壓力p1和最高工作壓力p2的確定作為輔助動力源時，蓄能器的最低工作壓力p1應(yīng)滿足（21-6）3.蓄能器應(yīng)用的設(shè)計計算方法(1)蓄能用蓄能器的計算

(2)用作液體補(bǔ)充裝置的蓄能器的計算

(3)用作消除脈動、降低噪聲的蓄能器的計算

(4)用作吸收液壓沖擊的蓄能器的計算(1)蓄能用蓄能器的計算1)確定液壓泵的流量qm。

2)確定蓄能器的有效工作容積ΔV。

3)計算蓄能器的總?cè)莘eV0。圖21-27流量-時間關(guān)系圖1)確定液壓泵的流量qm。1)確定液壓泵的流量qm。這種系統(tǒng)設(shè)置蓄能器以后，其液壓泵的流量要根據(jù)系統(tǒng)在一個工作循環(huán)周期中的平均流量qm(單位為L/min)來選取。即2)確定蓄能器的有效工作容積ΔV。對于作輔助動力源的蓄能器，其有效工作容積(單位為L)的計算公式為

②對于作應(yīng)急動力源的蓄能器，其有效工作容積取決于各執(zhí)行元件動作一次所需耗油量之和。即

③用圖解法求解蓄能器的有效工作容積。若為絕熱過程(n=1.4)，如已知p1、p2、p0及V0，則可以利用圖21-28所示的蓄能器有效容積計算圖，用圖解法求其有效工作容積ΔV。（21-8）（21-9）圖21-28絕熱過程中蓄能器有效工作容積ΔV的計算圖解從圖21-28中過p2=7MPa的垂線與p0=3MPa的曲線的交點(diǎn)向左作水平線，與V0=10L的垂線相交，得V2=5L;過p1=4MPa的垂線與p0=3MPa的曲線的交點(diǎn)向左作水平線，與V0=10L的垂線相交，得V1=7.5L，所以，蓄能器的有效工作容積為ΔV=V1－V2=(7.5－5)L=2.5L。（21-11）（21-12）（21-13）（21-14）3)計算蓄能器的總?cè)莘eV0。(2)用作液體補(bǔ)充裝置的蓄能器的計算1)計算有效工作容積(即有效排油量)ΔV。

2)計算總?cè)莘eV0。1)計算有效工作容積(即有效排油量)ΔV。為了完全吸收液壓沖擊，蓄能器總?cè)莘eV0(m3)的計算公式為2)計算總?cè)莘eV0。V0可按式(21-13)或式(21-14)進(jìn)行計算。(3)用作消除脈動、降低噪聲的蓄能器的計算由于式(21-14)中ΔV的準(zhǔn)確計算十分困難，如果蓄能器是用來消除柱塞泵的脈動，常推薦采用下列經(jīng)驗(yàn)公式直接計算蓄能器的總?cè)莘eV0。即

（21-16）(4)用作吸收液壓沖擊的蓄能器的計算1)計算公式。

2)經(jīng)驗(yàn)公式。1)計算公式。為了完全吸收液壓沖擊，蓄能器總?cè)莘eV0(m3)的計算公式為：（21-17）2)經(jīng)驗(yàn)公式。在實(shí)際工作中，常采用下面的經(jīng)驗(yàn)公式計算蓄能器的總?cè)莘eV0(L)。即（21-17）4.蓄能器有效工作容積的驗(yàn)算(1)確定液壓泵—蓄能器工作制度

(2)驗(yàn)算有效工作容積(1)確定液壓泵—蓄能器工作制度1)按蓄能器壓力變化，利用壓力控制元件(如電接點(diǎn)壓力表、壓力繼電器等)來配制液壓泵—蓄能器工作制度。

2)按蓄能器內(nèi)液面變化，利用液位控制元件(如干簧管、繼電器等)來配制液壓泵—蓄能器工作制度。(2)驗(yàn)算有效工作容積對于蓄能器有效工作容積，通常根據(jù)生產(chǎn)過程的工作循環(huán)周期進(jìn)行驗(yàn)算，并最終確認(rèn)工作制度是否符合要求。各工序蓄能器耗油量的計算公式為

（21-19）四、蓄能器的選擇、安裝及使用1.蓄能器的選擇

2.蓄能器的安裝

3.蓄能器的使用1.蓄能器的選擇蓄能器的選擇應(yīng)考慮如下因素：工作壓力及耐壓、公稱容積及允許的吸(排)液量或氣體腔容積、允許使用的工作介質(zhì)及介質(zhì)溫度等。其次，還應(yīng)考慮蓄能器的質(zhì)量及所占用的空間，價格、品質(zhì)及使用壽命，安裝維修的方便性及生產(chǎn)廠家的貨源情況等。2.蓄能器的安裝蓄能器應(yīng)安裝在便于檢查、維修的位置，并遠(yuǎn)離熱源。用于降低噪聲、吸收脈動和液壓沖擊的蓄能器，應(yīng)盡可能靠近振動源。蓄能器的銘牌應(yīng)置于醒目的位置。3.蓄能器的使用不能在蓄能器上進(jìn)行焊接、鉚焊及機(jī)械加工。蓄能器絕對禁止充氧氣，以免引起爆炸。不能在充油狀態(tài)下拆卸蓄能器。非隔離式蓄能器不能放空油液，以免氣體進(jìn)入管路中。使用壓力不宜過高，防止過多氣體溶入油中。第三節(jié)油箱一、油箱的功用及類型

二、油箱容積的確定

三、油箱的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)