流體傳動(dòng)與控制基礎(chǔ)（第3版）課件：液壓輔助元件

流體傳動(dòng)及控制基礎(chǔ)（

液壓輔助元件1）

液壓輔助元件2

液壓輔助元件6.1油箱及溫控裝置6.2過(guò)濾器6.3蓄能器6.4管件及管接頭6.5密封裝置液壓輔助元件的分類n

液壓系統(tǒng)的輔助元件包括油箱、溫控裝置、過(guò)濾器、蓄能器、密封件和管件等。它們是保證液壓元件和系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行和延長(zhǎng)使用壽命的重要輔助裝置。7896512346.1

油箱及溫控裝置n

液壓油源及油箱裝置n

也俗稱“泵站”液壓泵

排油管吸油管電機(jī)油箱5液壓泵站的作用液壓缸液壓缸液壓泵站液壓泵站66.1.1

油箱n

油箱主要功能n

盛放油液n

散發(fā)熱量n

逸出空氣n

沉淀雜質(zhì)n

分離水分n

安裝元件7油箱的結(jié)構(gòu)和容量n

通常用鋼板焊接成長(zhǎng)方六面體或立方體形狀，以得到最大散熱面積。n

地面小功率設(shè)備，油箱有效容積可為液壓泵每分鐘流量3～5倍；而行走機(jī)械上液壓系統(tǒng)，油箱容積可為液壓泵每1分鐘流量的1-2倍。對(duì)于連續(xù)工作、壓力超過(guò)中壓的液壓系統(tǒng)，其油箱容量應(yīng)按發(fā)熱量計(jì)算確定。8油箱的結(jié)構(gòu)圖形符號(hào)9油箱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)n

油箱應(yīng)完全密封，并在箱頂上安裝用于通氣的空氣濾清器；n

油箱底面適當(dāng)傾斜，設(shè)置放油塞；n

油箱側(cè)壁設(shè)有指示油位高、低液位計(jì)；n

油箱內(nèi)吸油區(qū)、回油區(qū)之間設(shè)有隔板；n

吸油管和回油管應(yīng)當(dāng)設(shè)置在最低油面以下。10油箱隔板的作用油繞過(guò)隔板回油通至液壓泵隔板油流回油箱油吸進(jìn)吸油管11小型油箱液壓泵站（圓柱形油箱）圓柱形油箱13液壓泵站（液壓泵在油箱之上）電機(jī)液壓泵過(guò)濾器油箱液位計(jì)14液壓泵站（液壓泵在油箱之下）油箱液位計(jì)電機(jī)液壓泵15液壓泵站（液壓泵在油箱側(cè)面）液位計(jì)油箱液壓泵清洗蓋電機(jī)16大型液壓泵站（5臺(tái)泵并聯(lián)）油箱吸油管17大型液壓泵站吸油過(guò)濾器吸油管186.1.2

溫控裝置n

液壓系統(tǒng)能量損失大部分轉(zhuǎn)換為熱量，除部分散發(fā)到周圍空間外，大部分使油液溫度升高。油溫升高，則油粘度降低，泄漏增加；而且，如果長(zhǎng)時(shí)間在較高溫度下工作，還會(huì)使油液氧化變質(zhì)、密封件老化，嚴(yán)重影響液壓系統(tǒng)的正常工作。液壓系統(tǒng)油液的冷卻n

當(dāng)液壓系統(tǒng)發(fā)熱較大時(shí)，僅靠油箱、管路表面自然散熱不能保證油溫在合適溫度范圍內(nèi)，這時(shí)應(yīng)采取強(qiáng)迫冷卻散熱措施。n

一般油箱中油液溫度在30～50℃內(nèi)比較合適；行走機(jī)械上液壓系統(tǒng)，油液溫度不宜大于60℃。n

油溫過(guò)低，油液粘度大，管路壓力損失大，使液壓泵吸油困難，這時(shí)應(yīng)采用加熱器把油溫升高到合適的溫度范圍。20水冷冷卻器和風(fēng)冷冷卻器n

水冷式采用強(qiáng)制對(duì)流(油和水反向流動(dòng))換熱方式，換熱效率高，在地面設(shè)備液壓系統(tǒng)油液的冷卻中應(yīng)用較廣。n

風(fēng)冷式利用風(fēng)扇強(qiáng)制通風(fēng)來(lái)冷卻油液，與水冷式相比，不需要冷卻水，簡(jiǎn)單、成本低，但冷卻效率低。常用于行走機(jī)械設(shè)備上液壓系統(tǒng)油溫冷卻。水冷多管式冷卻器出油進(jìn)油出水進(jìn)水隔板列管殼體22水冷多管式冷卻器工作原理進(jìn)油出水進(jìn)水出油23水冷板式冷卻器冷卻器圖形符號(hào)24水冷板式冷卻器工作原理25水冷板式冷卻器水冷式冷卻器的特點(diǎn)n

冷卻水和油對(duì)流換熱n

換熱效率高n

水循環(huán)利用、成本高n

主要應(yīng)用于地面設(shè)備冷卻水26風(fēng)冷式冷卻器原理油路風(fēng)通道27風(fēng)冷式冷卻器風(fēng)冷式冷卻器風(fēng)冷式冷卻器的特點(diǎn)n

冷卻風(fēng)和油換熱n

換熱效率低風(fēng)冷冷卻器簡(jiǎn)單、方便油箱nn

成本低n

主要應(yīng)用于行走機(jī)械泵/電機(jī)組合29兩種風(fēng)冷式冷卻器電機(jī)―風(fēng)散30液壓馬達(dá)―風(fēng)散功率損失轉(zhuǎn)換為油液的溫升n

液壓系統(tǒng)的功率損失轉(zhuǎn)換為油液的溫升，可計(jì)算如下：換算單位計(jì)算舉例(1)計(jì)算舉例(2)加熱器當(dāng)油液溫度低時(shí)，油液粘度大、流動(dòng)阻力大，甚至液壓泵吸不上油液，因此，需要將油箱中油液加熱。n

在油溫較低時(shí)，系統(tǒng)開(kāi)始工作前，啟動(dòng)液壓泵，并使液壓泵輸出的全部油液通過(guò)溢流閥或安全閥流回油箱，即通過(guò)溢流壓力損失轉(zhuǎn)化為熱量進(jìn)行加熱。這種加熱方式簡(jiǎn)單、油液溫升均勻。n

在嚴(yán)寒條件下，

一般采用電加熱器把液壓油加熱到合適的溫度范圍，但是電加熱器使液壓油局部受熱溫度過(guò)高，加速油液氧化。加熱器一般水平安裝在油箱中，并置于系統(tǒng)工作中的最Theend35流體傳動(dòng)及控制基礎(chǔ)（

液壓輔助元件2）6.2

過(guò)濾器n

液壓油的污染控制液壓傳動(dòng)和控制系統(tǒng)是以液壓油作為工作介質(zhì)，系統(tǒng)中液壓油受到污染，將加速元件的磨損、縮短壽命、降低可靠性。因此，必須保證系統(tǒng)中的液壓油有一定的清潔度。保證液壓油的干凈、清潔，最主要的措施是采用過(guò)濾器濾除油液中的固體顆粒物。6.2.1

工作油液的污染度等級(jí)n

液壓油的清潔度常用污染度等級(jí)來(lái)評(píng)價(jià)。n

污染度是指單位體積油液中固體顆粒污染物的含量，即油液中所含固體顆粒污染物的濃度。n

油液污染程度標(biāo)準(zhǔn)n

ISO4406

油液污染度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)n

NAS1638

油液污染度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。濾芯液壓元件的耐污染等級(jí)范圍液壓系統(tǒng)過(guò)濾精度1－2.5

μ2.5－5μ5－10μISO對(duì)污染非常敏感的航空、航天液壓系統(tǒng)高可靠性、高性能的高壓液壓控制系統(tǒng)對(duì)性能和可靠性要求高的高壓液壓系統(tǒng)一般機(jī)械和行走機(jī)械中的中壓液壓系統(tǒng)低壓系統(tǒng)或?qū)煽?、壽命要求不高系統(tǒng)13/915/1116/1318/1419/1510－15μ15－20μ6.2.2

過(guò)濾器的濾材n

過(guò)濾器的功用是濾除油液中的各種固體顆粒雜質(zhì)，使油液保持一定的清潔度。n

過(guò)濾器的過(guò)濾效果取決于濾材，濾材可分為n

表面型n

深度型n

磁性型支撐架表面型濾材n

表面型濾材是采用金屬絲編織成具有均勻方目或斜紋細(xì)目小孔的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)油液通過(guò)金屬絲織網(wǎng)時(shí)，可絕對(duì)地過(guò)濾出所有大于其小孔尺寸的污染物。金屬絲n

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，篩孔大，流通阻力小，清洗方便，但過(guò)濾精度低,一般有80μm、100μm和120μm三個(gè)等級(jí)。表面型濾材過(guò)濾原理過(guò)濾后過(guò)濾前濾材三種表面型濾材n

精度n

方網(wǎng)格結(jié)構(gòu)n

精度n

精度n

線隙結(jié)構(gòu)n

編織結(jié)構(gòu)深度型濾材n

用金屬、聚酯或玻璃纖維等濾紙材料制成多孔可透性迷宮式構(gòu)造。具有曲折迂回通道，大于表面孔徑的顆粒被攔截在外表面，而較小顆粒進(jìn)入過(guò)濾材料內(nèi)部。濾芯吸附及迂回曲折通道有利于固體顆粒的沉積和截留。n

對(duì)細(xì)微顆粒有較高分離能力，過(guò)濾精度高，但濾芯清洗不便，適用于壓力或回油管路油液過(guò)濾。9深度型濾材的過(guò)濾原理過(guò)濾前過(guò)濾后濾材10兩種深度型濾材n

過(guò)慮精度

1～75μmn

不銹鋼金屬材料n

過(guò)慮精度3～20

μ

mn

玻璃纖維材料多層編織結(jié)構(gòu)的深度型濾材出油支撐架進(jìn)油磁性濾材n

磁性濾材采用永久磁性材料，將油液中對(duì)磁性敏感的金屬顆粒吸附在其上，從而起到過(guò)濾作用。簡(jiǎn)單的磁性過(guò)濾器可以是幾塊永久磁鐵，安放在油箱中，與其他過(guò)濾器配合使用。136.2.3過(guò)濾原理殼體濾芯圖形符號(hào)過(guò)濾器結(jié)構(gòu)及濾芯思考題：為什么油液從濾芯外表面流入，從濾芯中間孔流出？過(guò)濾器結(jié)構(gòu)濾材支撐架子濾芯堵塞的監(jiān)控帶旁通閥n

隨濾芯表面雜質(zhì)聚積增多，通流能力下降，濾芯內(nèi)、外壓差增大，導(dǎo)致濾芯損壞。因此，過(guò)濾器通常帶有堵塞指示、壓差發(fā)訊裝置或旁通閥。n

堵塞時(shí)，堵塞指示器給出目視指示信號(hào)；壓差發(fā)訊裝置發(fā)出報(bào)警電信號(hào)；帶旁通閥過(guò)濾器，則因壓降增大，旁通單向閥開(kāi)啟，油液繞過(guò)濾芯而經(jīng)單向閥流出，保護(hù)濾芯不被壓潰。帶壓差發(fā)訊、目視指示過(guò)濾器濾芯堵塞指示壓差發(fā)訊目視指示過(guò)濾器18空氣過(guò)濾器n

空氣過(guò)濾器可使油箱液面之上的氣體與大氣相通。n

空氣過(guò)濾器通常安裝在油箱頂蓋上，防止大氣中顆粒物進(jìn)入油箱。n

帶注油濾網(wǎng)的空氣過(guò)濾器，用于向油箱注油時(shí)，對(duì)油液粗過(guò)濾?？諝膺^(guò)濾器帶注油濾網(wǎng)的空氣過(guò)濾器4311濾網(wǎng)6720空氣過(guò)濾器的安裝位置電機(jī)液壓泵帶濾網(wǎng)空氣過(guò)濾器回油過(guò)濾器液位計(jì)油箱216.2.4

過(guò)濾器的分類n

根據(jù)安裝位置不同，分為n

壓力管路過(guò)濾器n

回油管路過(guò)濾器n

吸油管路過(guò)濾器n

還有濾除周圍大氣中顆粒物進(jìn)入油箱的空氣過(guò)濾器。6.2.4

過(guò)濾器的安裝和選用n

吸油管路過(guò)濾n

壓力管路過(guò)濾n

回油管路過(guò)濾n

獨(dú)立過(guò)濾系統(tǒng)n

注油過(guò)濾n

空氣過(guò)濾23液壓系統(tǒng)可能的污染途徑液壓缸過(guò)濾器過(guò)濾器控制閥液壓油液壓泵濾油小車油箱24過(guò)濾器的安裝位置過(guò)濾器的三種常見(jiàn)安裝位置排油過(guò)濾器回油過(guò)濾器吸油過(guò)濾器26過(guò)濾器在伺服閥前伺服閥伺服閥前過(guò)濾器獨(dú)立回路過(guò)濾器排油過(guò)濾器回油過(guò)濾器空氣過(guò)濾器過(guò)濾器的選用n

過(guò)濾精度應(yīng)滿足系統(tǒng)使用要求。n

過(guò)濾器通流能力大，壓力損失小。n

過(guò)濾器耐壓能力應(yīng)滿足系統(tǒng)使用要求。n

根據(jù)要求，選帶差壓發(fā)訊裝置或堵塞指示過(guò)濾器，以便監(jiān)控濾芯堵塞情況【案例1】循環(huán)過(guò)濾冷卻系統(tǒng)n

某大型液壓泵站循環(huán)過(guò)濾冷卻系統(tǒng)通過(guò)單向閥使循環(huán)油路產(chǎn)生一定壓力，向主泵殼體沖洗口供油n

過(guò)濾精度3μmn

循環(huán)流量300L/min主泵供油n

主泵沖洗流量10L/min沖洗口單向閥問(wèn)題：?jiǎn)蜗蜷y壓力0.6MPa，使溢流閥產(chǎn)生溢流，增加油液溫升。溢流閥300L/min溢流閥作安全閥，其設(shè)定值不能再調(diào)高，如何減少溢流閥溢流？【案例2】過(guò)濾器損壞n

某液壓泵站A

Bn

工作壓力10MPan

流量60L/min電磁換向閥n

主閥三位四通O形機(jī)能換向閥問(wèn)題：系統(tǒng)停機(jī)，溢流閥卸荷時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)？并導(dǎo)致過(guò)濾器損壞？先導(dǎo)式溢流閥如何改進(jìn)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，解決過(guò)濾器損壞和電機(jī)反轉(zhuǎn)問(wèn)題？電磁溢流閥30Theend31流體傳動(dòng)及控制基礎(chǔ)（

液壓輔助元件3）6.3

蓄能器n

在液壓系統(tǒng)中，蓄能器既是儲(chǔ)存能量(油液壓力能)的裝置，又是液壓緩沖的裝置。2蓄能器的分類n

蓄能器按加載方式不同n

重錘式n

彈簧式n

氣體加載式重錘式彈簧式3氣體加載式氣體加載蓄能器一般充入氮?dú)猓妹芊鈿怏w的壓縮、膨脹來(lái)儲(chǔ)存和釋放油液的壓力能。思考題：為什么用氮?dú)?？皮囊式蓄能器活塞式蓄能?活塞式蓄能器結(jié)構(gòu)Gas5活塞式蓄能器1234n

容量大（可達(dá)1000L）n

溫度范圍寬n

慣性大、響應(yīng)慢n

活塞密封磨損后易漏氣6皮囊式蓄能器結(jié)構(gòu)皮囊閥Gasn

容量小n

慣性小、響應(yīng)快n

皮囊制造困難皮囊式蓄能器四個(gè)皮囊式蓄能器并聯(lián)安裝8皮囊式蓄能器的工作狀態(tài)n

P

充氣壓力與P

最低壓力如何選??？01Gasp2GasGasGasp1Gasp0放能至最小預(yù)充氮?dú)鈨?chǔ)能儲(chǔ)能至最大放能蓄能器的容量n

P0

充氣壓力緩慢釋放時(shí)：快速釋放時(shí)：nP1

最低壓力n

P2

最高壓力10蓄能器的充氣壓力n

蓄能器總?cè)莘e一定條件下，其有效容積越大越好。因此，充氣壓力

應(yīng)接近系統(tǒng)的最低工作壓力

，取同時(shí)，在最高工作壓力

下，皮囊收縮Gas后的體積不小于充氣壓力下的原始體積的四分之一，即有11蓄能器做輔助動(dòng)力源至系統(tǒng)n

系統(tǒng)壓力升高，則蓄液儲(chǔ)能n

系統(tǒng)壓力降低，則和液壓泵共同向系統(tǒng)供油蓄能器12【案例】某鋼廠中板軋機(jī)液壓AGC控制油缸直徑蓄能器缸筒外伸外伸速度所需流量輥縫采用液壓泵+蓄能器供油多個(gè)蓄能器并聯(lián)做輔助動(dòng)力源至系統(tǒng)GasGasGas14泵站組合(蓄能器做輔助動(dòng)力源)過(guò)慮器蓄能器組排油管油箱液壓泵電機(jī)吸油管15蓄能器做保壓和補(bǔ)充泄漏n

液壓閥、液壓缸的泄漏使系統(tǒng)壓力降低n

利用蓄能器存儲(chǔ)的液體壓力能補(bǔ)充泄漏以保壓蓄能器做吸收壓力沖擊n

換向閥關(guān)閉將引起閥前管路壓力急劇升高n

利用蓄能器存儲(chǔ)的液體壓力能吸收壓力沖擊蓄能器做應(yīng)急動(dòng)力源n

液壓泵因意外原因突然停止供油而靠蓄能器存儲(chǔ)的油液使液壓缸縮回?！景咐啃钅芷鲬?yīng)用n

航母阻攔索阻攔裝置艦載機(jī)降落時(shí),尾鉤會(huì)鉤住阻攔索使其急速向前運(yùn)動(dòng),阻攔索通過(guò)滑輪組帶動(dòng)柱塞對(duì)液壓缸進(jìn)行壓縮,將液壓油壓入蓄能器,液壓系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)吸收艦載機(jī)的動(dòng)能。從1949年美國(guó)海軍開(kāi)始大規(guī)模部署航母飛機(jī)到1988年，美國(guó)海軍和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)損失了近1.2萬(wàn)架飛機(jī)和8000多名飛行員?！景咐啃钅芷鲬?yīng)用n

航母阻攔索阻攔裝置2012年11月23日，我國(guó)“遼寧”號(hào)航母首次艦載機(jī)阻攔著艦試驗(yàn)已取得圓滿成功!從艦載機(jī)尾鉤與阻攔索“拉鉤”開(kāi)始到飛機(jī)停下全程時(shí)間只有2-3秒。6.4

管件和管接頭n

液壓系統(tǒng)中所有的元件，包括輔件在內(nèi)，靠管件和管接頭連接而成。n

管件和管接頭應(yīng)保證有足夠強(qiáng)度，密封性能良好，壓力損失小，拆裝方便，管子有充分的支撐和固定。6.4.1油管的種類n

油管的種類有：n

普通無(wú)縫鋼管n

不銹鋼無(wú)縫管n

純銅管n

塑料管n

橡膠軟管油管的尺寸n

油管內(nèi)徑d，可根據(jù)管子流量q和管內(nèi)的流速

確定如下n

由壓力

p和管徑

d，按下式計(jì)算壁厚油管內(nèi)液體的流速n

吸油管流速取

0.5～1.5m/sn

壓力管路流速取

2.5～5m/sn

回油管流速取

1.5～2m/sn

管路流速大小需要考慮哪些因素？鋼管的排管和安裝25各種橡膠軟管橡膠軟管類型2層鋼絲編織膠管4層鋼絲纏繞膠管n

規(guī)格選取，一般流速小于6m/sn

橡膠軟管的選用，壓力、材料兼容性、介質(zhì)和溫度等27橡膠軟管應(yīng)用n

膠管允許流速

≤6m/s。n

膠管內(nèi)徑要合適，減少壓力損失。n

最高壓力應(yīng)大于系統(tǒng)工作壓力。n

膠管應(yīng)與液壓油有良好化學(xué)兼容性6.4.2管接頭n

焊接式管接頭接頭體n

焊接式管接頭的特點(diǎn)？焊縫O形密封圈焊接接管

鋼管29卡套式管接頭的結(jié)構(gòu)接頭體鋼管卡套n

卡套式管接頭的特點(diǎn)？30擴(kuò)口式管接頭n

擴(kuò)口式管接頭的特點(diǎn)？接頭體31快速接頭612435n

快速接頭的特點(diǎn)？32法蘭連接密封圈n

法蘭接頭的特點(diǎn)？集成油路塊n

集成油路塊特點(diǎn)？6.5

密封裝置n

用來(lái)防止液壓元件和系統(tǒng)的內(nèi)、外泄漏及外界污染物侵入。n

泄漏使系統(tǒng)容積效率降低，嚴(yán)重時(shí)使系統(tǒng)建立不起壓力；外泄漏還污染環(huán)境。間隙密封n

泄漏有什么影響？O形密封圈密封37幾種不同尺寸的O形密封圈n

截面直徑n

內(nèi)徑O形密封圈的靜密封安裝O形密封圈的動(dòng)密封安裝加擋圈安裝一般安裝密封被擠入間隙40O形密封圈安裝O形密封圈安裝在環(huán)形槽41O形密封圈的密封原理O形密封圈受壓產(chǎn)生密封作用42O形密封圈擠入間隙壓力升高使密封圈擠入間隙43擋圈防止O形密封圈擠入間隙擋圈防止擠入間隙44O形密封圈的應(yīng)用O形圈O形圈防塵圈支撐環(huán)桿密封圈O形圈n

O形密封圈動(dòng)密封的特點(diǎn)？Y形密封圈Y形n

密封效果好n

工作壓力≦40MPa46活塞用Y形密封結(jié)構(gòu)