液压传动课件

图4.6 蓄能器的结构形式
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(1) 活塞式蓄能器 Piston Accumulator 活塞式蓄能器中的气体和油 液由活塞隔开。活塞1的上部为压 缩空气，活塞1随下部压力油的储 存和释放而在缸筒2内来回滑动。 这种蓄能器活塞有一定的惯性，O 形密封圈存在较大的摩擦力，所 以反应不够灵敏。
图4.7 活塞式蓄能器
(4.2)
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4.2.3.1 作辅助动力源时的容量计算 充气压力p0在理论上可与p2相等，但是为保证p2在时蓄能 器仍有能力补偿系统泄漏，则应使 p0<p2，取p0 =(0.8~0.85) p2
1 1/ n 1 1/ n 1 V V0 p0 / n p1 p2
图4.3 纸质滤油器
2 3 4
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(4) 烧结式滤油器
Sintered Metal Powder Filter
滤芯用金属粉末烧 结而成，利用颗粒间的 微孔来挡住油液中的杂 质通过，其滤芯能承受 高压差。
图4.4 烧结式滤油器
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4.1.3 过滤器的安装部位 Filter Location
(1)泵入口——吸油粗滤器 Suction Filter
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4.3.2 油箱的容积与结构
在初步设计时，油箱的有效容量可按下述经验公式确定
V mq p
(4.5)
式中： V
— 油箱的有效容量(Effective Volume)
低压系统：m=2~4 中压系统：m=5~7 m — 经验系数 (Empirical Coefficient) 中高压或高压系统：m=6~12 对功率较大且连续工作的液压系统，必要时还要进行热平 衡计算，以此确定油箱容量。
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图4.8 气囊式蓄能器
l——充气阀 2——气囊 3——壳体 4——提升阀 5——放气螺塞 6——油口
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(3) 薄膜式蓄能器 Diaphragm Accumulator (4) 弹簧式蓄能器 Spring Loaded Accumulator
(5) 重力式蓄能器 Weight Loaded Accumulator
过滤器 (d＜1 m) 。
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4.1.1 对过滤器的要求
(过滤精度 filtration fineness)
一般对过滤器的基本要求是：
(1) 能满足液压系统对过滤精度要求，即能阻挡一定尺寸
的杂质进入系统。 (2) 滤芯应有足够强度，不会因压力而损坏。
(3) 通流能力大，压力损失小。
(4) 易于清洗或更换滤芯。
当蓄能器用于吸收冲击时，一般按经验公式计算缓冲最 大冲击力时所需要的蓄能器最小容量，即
式中：
0.004qp1 (0.0164L t ) V0 p1 p2
(4.4)
p1 — 允许的最大冲击(MPa) p 2 — 阀口关闭前管内压力(MPa)
V0 — 用于冲击的蓄能器的最小容量(L)
L — 发生冲击的管长，即压力油源到阀口的管道长度(m) t — 阀口关闭的时间( s )，突然关闭时取t=0
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4.2.2蓄能器的结构形式 Construction of Accumulator
( a) ( b) ( c) ( d) ( e)
重力式
弹簧式
活塞式
皮囊式 Bladder Type
膜片式 Diaphragm Type
Weight Loaded Spring Loaded Piston Type
p0V0n p1V1n p2V2n
(4.1)
式中：
p0— 皮囊的充气压力(precharge pressure)
V0 — 皮囊充气体积，此时皮囊充满壳体内腔，故亦即蓄能器容量
p1 — 系统最高工作压力，即泵对蓄能器充油结束时的压力 V1 — 皮囊被压缩后相应于时的气体体积
p 2 — 系统最低工作压力，即蓄能器向系统供油结束时的压力
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4.1.3 过滤器的安装部位 Filter Location
(3)系统回油路上——低压滤油器 Low Pressure Filter 因回油路压力很低，可采用滤芯强度不高的精滤油器，并 允许滤油器有较大的压力降。 (4)安装在系统以外——旁路过滤系统 Bypass Line Filter 大型液压系统可专设一液压泵和滤油器构成的滤油子系统， 滤除油液中的杂质，以保护主系统。
由上式得
1/ n
1/ n
p2 V1 V p 0
1/ n
p 1 / n 2 V0 V p0
p2 V p0 V0 1/ n p2 1 p1
1/ n
以减少液压泵的额定流量，从而减小电机功率消耗。
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4.2.1 蓄能器的作用
(2)系统保压或作紧急动力源 对于执行元件长时间不动作，而要保持恒定压力的系统， 可用蓄能器来补偿泄漏，从而使压力恒定。对某些系统要求当
泵发生故障或停电时，执行元件应继续完成必要的动作时，需
要有适当容量的蓄能器作紧急动力源。 (3)吸收系统脉动，缓和液压冲击 蓄能器能吸收系统压力突变时的冲击，也能吸收液压泵工 作时的流量脉动所引起的压力脉动。
线隙式滤油器如图4.2所 示，用铜线或铝线密绕在筒 形骨架的外部来组成滤芯， 依靠铜丝间的微小间隙滤除 混入液体中的杂质。其结构 简单、通流能力大、过滤精 度比网式滤油器高，但不易 清洗。多为回油过滤器。
图4.2 线隙式滤油器
9
1
(3) 纸质滤油器
Paper Filter
பைடு நூலகம்
滤芯为微孔滤纸制 成的纸芯，将纸芯围绕 在带孔的镀锡铁做成的 骨架上，以增大强度。 为增加过滤面积，纸芯 一般做成折叠形。其过 滤精度较高，一般用于 油液的精过滤，但堵塞 后无法清洗。
粗滤油器用来保护泵，使其不致吸入较大的机械杂质。为 了不影响泵的吸油性能，防止发生气穴现象，滤油器的过滤能 力应为泵流量的两倍以上，压力损失不得超过： 0.01~0.035MPa。
(2)泵出口油路上——高压滤油器 High Pressure Filter 主要用来滤除进入液压系统的污染杂质，一般采用过滤精 度10~15m的滤油器。它应能承受油路上的工作压力和冲击压 力，其压力降应小于0.35MPa，并应有安全阀或堵塞状态发讯 装置，以防泵过载和滤芯损坏。
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本章教学内容
4.1 滤油器 4.2 蓄能器 4.3 油箱 4.4 管件和管接头 4.5 热交换器 本章小结 习 题
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4.1 滤油器
FILTERS
4
4.1.1 对过滤器的要求 Requirements for Filters
V2 — 气体膨胀后相应于时的气体体积
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4.2.3.1 作辅助动力源时的容量计算
p0V0n p1V1n p2V2n (4.1)
体积差 V V2 V1 为供给系统油液的有效体积，将它代
入式(4.1)，使可求得蓄能器容量 V0 ，即
p2 p2 V0 V2 p p 0 0
一般滤油器只能单向使用，即进、出口不可互换。
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4.2 蓄能器
Accumulator
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4.2 蓄能器 Accumulators
4.2.1 蓄能器的作用 Function of Accumulators
(1) 作辅助动力源 在间歇工作或周期性动作中，蓄能器可以把泵输出的多余
压力油储存起来。当系统需要时，由蓄能器释放出来。这样可
液压油中往往含有杂质，会造成液压元件相对运动表面的
磨损、滑阀卡滞、节流孔口堵塞。在系统中安装一定精度的滤
油器，是保证液压系统正常工作的必要手段。 过滤器的过滤精度是指滤芯能够滤除的最小杂质颗粒的大 小，以直径d作为公称尺寸表示。按精度可分为粗过滤器 (d＜
100m)、普通过滤器(d＜10 m)、精过滤器 (d＜5 m)、特精
重力式蓄能器主要用冶金等大型液压系统的恒压供油，其 缺点是反应慢，结构庞大，现在已很少使用。
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4.2.3 蓄能器的容量计算
Calculation of the Volume of Accumulators 容量是选用蓄能器的依据，其大小视用途而异。现以皮囊 式蓄能器为例加以说明。
V -- 可供液容积
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3
充气阀
Gas Valve
(2)皮囊式蓄能器 Bladder Accumulator 皮囊式蓄能器中气体和 油液用皮囊隔开。皮囊用耐 油橡胶制成，内充入惰性气 体，壳体下端的提升阀能防 止皮囊膨胀挤出油口。
1 2
皮囊
Bladder
壳体
Shell
提升阀
Poppet Valve
图4.8 皮囊式蓄能器
第四章 液压辅助元件
HYDRAULIC ACCESSORIES
本章提要
液压辅助元件有滤油器(Filter)、蓄能器(Accumulator)、管 件(Pipe)、密封件、油箱(Reservoir)和热交换器(Heat Exchanger) 等。 液压辅助元件和液压元件一样，都是液压系统中不可缺少 的组成部分。它们对系统的性能、效率、温升、噪声和寿命的 影响不亚于液压元件本身。 通过学习，要求掌握液压辅件的结构原理，熟知其使用方 法及适用场合。
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4.3 油箱 Reservoirs
4.3.1 油箱的基本功能 Basic Function of Reservoirs
① 储存油液
② 散掉系统累积的热量
③ 促进油液中空气的分离 ④ 沉淀油液中的污垢 按油面是否与大气相通，可分为开式油箱与闭式油箱。开 式油箱广泛用于一般的液压系统；闭式油箱则用于水下和高空 无稳定气压的场合，这里仅介绍开式油箱。
表4.1 各种液压系统的过滤精度要求 系统类别 润滑 传动系统 伺服
工作压力(MPa)
精度d(m)
0~2.5
100
14
25~50
14~32
25
32
10
21
5
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4.1.2 过滤器的类型及特点
The Type and Characteristics of Filter
按滤芯的材料和结构形式，滤油器可分为网式 (Mesh Filter)、线隙式(Wire-wound Filter)、纸质滤 芯式(Pleated Paper Filter)、烧结式滤油器(Sintered Metal Filter)及磁性滤油器等。按滤油器安放的位置 不同，还可以分为吸滤器、压滤器和回油过滤器，考 虑到泵的自吸性能，吸油滤油器多为粗滤器。
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q p — 液压泵的流量
下面根据教材中图4.9所示的油箱结构示意图分述设计要 点如下: (1) 泵的吸油管与系统回油管之间的距离应尽可能远些， 管口都应插于最低液面以下，但离油箱底要大于管径的2-3倍， 以免吸空和飞溅起泡。吸油管端部所安装的滤油器，离箱壁 要有3倍管径的距离，以便四面进油。回油管口应截成45斜 角，以增大回流截面，并使斜面对着箱壁，以利散热和沉淀 杂质。 (2) 在油箱中设置隔板，以便将吸、回油隔开，迫使油液 循环流动，利于散热和沉淀。
又称工作容积
p0, V0
p1, V1
p2, V2
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4.2.3.1 作辅助动力源时的容量计算
Calculating the Volume of Accumulator Used as Auxiliary Power Source
当蓄能器作动力源时，蓄能器储存和释放的压力油容量和 皮囊中气体体积的变化量相等，而气体状态的变化遵守玻义耳 定律，即
(4.3)
用于保压时，气体压缩过程缓慢，与外界热交换得以充分 进行，可认为是等温变化过程，这时取n=1； 作辅助或应急动力源时，释放液体的时间短，热交换不充 分，这时可视为绝热过程，取n=1.4。
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4.2.3.2 用来吸收冲击用时的容量计算
Calculating the Volume of Accumulator Used as Shock Absorber
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(1) 网式滤油器 Wire Screen Filter (Strainer)
滤芯以铜网为过滤材料，在 周围开有很多孔的塑料或金属筒 形骨架上，包着一层或两层铜丝
网，其过滤精度取决于铜网层数
和网孔的大小。这种滤油器一般
用于液压泵的吸油口。
图4.1 网式滤油器
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(2)线隙式滤油器
Wire Wound Filter