液压传动与控制之辅助元件

p——管内的工作压力；
n——安全系数，对于钢管：p≤7MPa时，取n=8；
7MPa< p≤17.5MPa时，取n=6；p>17.5MPa时，取n=4；
σb——管材的抗拉强度，由材料手册查出
管道安装要求
1)管道应尽量短，最好横平竖直，转弯少。为避免 管道皱褶，减少压力损失，管道装配时的弯曲半径要 足够大。管道悬伸较长时要适当设置管夹(也是标准件)
阻尼情况及泄漏大小等因素有关
一般按经验公式计算缓和最大冲击压力时所需的
蓄能器最小容量
V0
0.004qp1(0.0164L p1 p2
t)
式中 q —— 阀口关闭前管内流量
p1—— 系统允许的最大冲击压力 L —— 发生冲击的管长，即压力油源到阀口的管道
长度
t —— 阀口由开到关的时间，突然关闭时取t = 0
(2)密封装置对运动零件的摩擦阻力要小，摩擦因 数要稳定，以免出现运动零件卡住或运动不均匀现象
(3)耐磨性好、工作寿命长 (4)制造简单、便于安装和维修
根据密封部分的运动状况，密封装置有静密封(密封 部分固定不动)和动密封(密封部分运动)之分
1. 动密封 允许密封处有相对运动，如活塞上的密封
2. 静密封 密封处无相对运动，如缸盖、泵盖和管道法兰等 的接合面
分类：硬管管接头和软管管接头 硬管接头
1－接头体； 2－接头螺母；
3－管套； 4－卡套； 5－接管； 6－管子； 7－组合密封垫圈； 8－O形密封圈
7.5 密封装置 作用：防止液体泄漏(内泄和外泄)或杂质(灰尘、水 等)从外部侵入液压系统，保证系统建立必要压力
密封装置基本要求：
(1)在工作压力下具有良好的密封性能，并随着压 力的增大能自动提高密封性能
4. 为避免脏物进入油箱，油箱应有箱盖，加油器应有 滤油网。油箱应有通气孔，使油面通大气压
5. 为便于清洗和放油，油箱底面应有适当坡度，并有 放油塞。油箱侧面应有油面高度指示器(油标)
1-回油管；2-泄油管；3-吸油管 4-空气滤清器；5-安装板
6-隔板；7-放油口；8-过滤器 9-清洗窗；10-液位计
7.4 管件
管件包括管道和管接头
管件选用原则： 保证管中油液作层流流动，管路尽量短，以减小损 失；根据工作压力、安装位置确定管材与连接结构； 与泵、阀等连接的管件由其接口尺寸决定管径
1. 管道 分类：硬管和软管
硬管：连接无相对运动的液压元件 无缝钢管、焊接钢管、铜管、尼龙管和硬塑料管… 低压(≤1.6MPa)系统可使用焊接钢管，高压系统多采 用无缝钢管
1. 作辅助动力源或紧急 动力源
在工作循环不同阶段需 要的流量变化很大时，常 采用蓄能器和一个流量较 小的泵组成油源
当驱动泵的原动机发生 故障时，蓄能器可作紧急 动力源
2. 保压和补充泄漏 需要较长时间保压而泵卸载时 ，可利用蓄能器释放储存的压力油，补充系统泄漏， 保持系统压力
3. 吸收冲击和消除压力脉动 在压力冲击处和泵 的出口安装蓄能器可吸收压力冲击峰值和压力脉动 ，提高系统工作的平稳性
(1)O形密封圈
圆形断面耐油橡胶环 结构简单、体积小，密封性和自封性好，阻力小， 制造使用方便
工作原理
O形密封圈安装好后，H<d0(图b)，在密封表面与 密封槽作用下压缩(图c)
油液压力较低，O形圈弹性变形力使O形圈与密 封表面及槽底形成密封；油液压力较高，O形圈被 挤向一侧，迫使O型圈更贴紧密封面(图d)
V
(
p2
1
)n
V0
1 (
p0
p2
)
1 n
p1
充气压力p0在理论上可与p2相等，但为保证在压 力p2时蓄能器仍有能力补偿系统泄漏，应使p0<p2， 一般取p0=(0.8~0.85)p2或>>0.25p1<p0<0.9p2
在实际选用时，蓄能器的总容积V0比理论计算值 大5%为宜
(2) 做吸收冲击用时的容量计算 准确计算比较困难，因其与管路布置、液体流态、
蓄能器分类
▪ 按产生液体压力的方式分弹簧式、重力式和充气式
常用充气式——利用气体的压缩和膨胀储存、释放 压力能。气体和油液隔开
重力式 弹簧式 活塞式 皮囊式 薄膜式
(1) 活塞式蓄能器
Байду номын сангаас
气体和油液由活塞隔开
活塞1的上部为压缩空气，
气体由气阀3充入，其下部经
油孔a通向液压系统
活塞1随下部压力油的储存
过滤精度等级 粗滤油器(＞100)，普通滤油器(10～100)，精滤油器 (5～10)和超精滤油器(1～5)
▪ 过滤器分类
▪ 表面型：网式过滤器(滤去d＞0.08～0.18mm颗粒
，压力损失≤0.01MPa)、线隙式过滤器(滤去d≥0.03
～0.1mm颗粒，压力损失约0.07～0.35MPa)
▪ 深度型：纸芯式过滤器(滤去d ≥ 0.005～0.03mm颗
▪吸收冲击和脉动的蓄能器应尽可能安装在振源附
近
7.2 过滤器
7.2.1 过滤器作用和过滤精度
作用：使系统中油液保持清洁，防止混入杂质使液 压元件中的相对滑动部分磨损加剧，使阀芯卡死，堵 塞节流小孔，加速密封材料磨损，缩短液压系统和元 件使用寿命
过滤精度(绝对精度)：过滤器能够滤过的最球形颗粒 尺寸，单位μm
粒，压力损失约0.08～0.4MPa)、烧结式过滤器(滤
去d ≥0.01～0.1mm颗粒，压力损失约0.03～0.2MPa)
▪ 磁性过滤器：将油液中对磁性敏感的金属颗粒吸
附在上面。常与其他形式滤芯制成复合式过滤器
▪ 过滤器选用
▪ 过滤精度应满足系统要求 过滤精度以滤去杂质
颗粒的大小来衡量。不同液压系统对过滤器的过 滤精度要求
▪ 安装在泵的出口 选择精滤器，以保护泵以外的元
件。要求能承受油路上的工作压力和压力冲击
▪ 安装在系统的回油路上 滤去系统生成的污物，可
采用滤芯强度低的过滤器。为防止过滤器阻塞，一 般要并联安全阀或安装发讯装置
▪安装在系统的支路上 当泵的流量较大时，为避免选
用过大的过滤器，在支路上安装小规格的过滤器
充满壳体内腔； p1——系统最高工作压力，即液压泵对液压蓄能器储
油结束时的压力；
V1—— 气囊被压缩后相应于p1时的气体体积； p2—— 系统最低工作压力，即液压蓄能器向系统供 油结束时的压力；
V2—— 气体膨胀后相应于p2时的气体体积
体积差ΔV=V2–V1为供给系统的油液体积，代入 相应公式，便可求得蓄能器容量V0
特点： 钢管价格便宜、承受压力高、装配时不能任意弯曲 铜管适用范围广，紫铜承受压力低(＜6.5～10MPa) ，黄铜管承受压力较高(达25MPa)
软管：连接有相对运动的液压元件 低压软管是中间夹有几层编织棉线或麻线的橡胶 管；高压软管是中间夹有几层钢丝编织层的橡胶管 常用高压软管的编织层多为1～2层 一层可承受6～20MPa压力(口径越小耐压越高) 二层钢丝软管耐压达60MPa 三到四层钢丝超高压软管
压力超过一定限度， O形圈变形过大挤入间隙c(图e)
压力大于10MPa(动密封)或压力大于32MPa(静密封) 时要加挡圈
单向受压，在非受压侧加一挡圈(图f) ；双向受压， 在两侧各加一挡圈(图g)
(2) Y形密封圈
Y形密封圈有一对与密封面接触的唇边，且唇口 向着压力高的一边，以使唇边张开增强密封性
和释放而在缸筒2内来回滑动
为防止活塞上下两腔互通
而使气液混合，在活塞上装
有O型密封圈
活塞式蓄能器 1－活塞；2－缸筒；3－气阀
(2) 皮囊式蓄能器
皮囊式液压蓄能器中气体
和油液由皮囊隔开
皮囊用耐油橡胶制成，固
定在耐高压壳体内的上部。
皮囊内充入惰性气体(一般
为氮气)
壳体下端的提升阀A是一
个用弹簧加载的菌形阀。压
p2 ——阀口关闭前管内压力 本式只适用于在数值t < 0.0164 L的情况
▪ 蓄能器安装
▪皮囊式蓄能器垂直安装，油口向下，以保证皮囊
的正常收缩
▪蓄能器与管路之间应安装截止阀，以便充气检修
；蓄能器与泵之间应安装单向阀，防止泵停车或 卸载时，蓄能器的压力油倒流向泵
▪安装在管路上的蓄能器必须用支架固定
管道尺寸计算 管道内径d和壁厚δ用式计算，并圆整为标准数值
q Av d 2v
d 2(q / v)1/ 2
4
pdn / 2 b
式中 q——管内的最大流量；
v——允许流速。推荐值：吸油管取0.5～1.5m/s，回
油管取1.5～2m/s，压力油管取2.5～5m/s(压力高时取大值)，
控制油管取2～3m/s，橡胶软管应小于4m/s；
按照密封工作原理不同，分非接触式密封装置和接 触式密封装置两类
间隙密封(非接触密封) 利用相对运动零件配合表面间的微小间隙起密封 作用 滑阀的阀芯与阀体之间、柱塞与柱塞孔之间采用 间隙密封
间隙密封零件的配合表面上常开几条等距离的均压 槽，减小作用于柱塞上的液压卡紧力，提高柱塞与缸 孔的同心度，保持密封间隙均匀，提高密封性能
2. 吸油管离油箱底部的距离不小于管径的2倍，距箱 边不小于管径的3倍，以便油液流动畅通
吸油管入口处应安装网式粗滤油器
1-回油管；2-泄油管；3-吸油管 4-空气滤清器；5-安装板
6-隔板；7-放油口；8-过滤器 9-清洗窗；10-液位计
3. 回油管管口浸入最低油面以下，以避免回油时将空 气带入，回油管口距油箱底部距离不小于管径的3倍。 回油管切成45°斜口，以增大排油面积，回油口应面向 最近箱壁
▪ 有足够通油能力 通流能力指在一定压力降下允
许通过过滤器的最大流量，应结合过滤器在系统 中的安装位置选取
▪ 有一定的机械强度，不因液压力而破坏
▪ 考虑一些特殊要求，如抗腐蚀、磁性、不停机更
换滤芯…
▪ 清洗更换方便
▪ 过滤器安装
▪ 安装在泵的吸油口 用于保护泵，可选择粗滤器，
但要求有较大的通流能力，防止产生气穴现象
第7章 辅助元件
完整的液压系统除包括液压泵、液压马达、液压 缸及液压控制阀等主要元件以外，还包括辅助元件 ，如密封装置、油管及管接头、蓄能器、过滤器、 油箱、热交换器…
液压辅件的合理设计和选用在很大程度上影响液压 系统的效率、噪声、温升、工作可靠性等技术性能
7.1 蓄能器
功用 液压系统中储存油液压力能的装置
力油从此通入，并能在油液
全部排出时，防止皮囊膨胀
挤出油口
皮囊式蓄能器
1－壳体；2－皮囊；3－气阀
3.液压蓄能器的容量计算
(1)做辅助动力源时的容量计算 液压蓄能器储存和释放压力油的容量和气囊中气体
体积的变化量相等，而气体状态的变化应符合玻义耳
定律
p0V0n p1V1n p2V2n
式中 p0—— 气囊的充气压力； V0—— 气囊的充气体积，即蓄能器容量，这时气囊
按油箱液面是否与大气相通，分为开式油箱与闭 式油箱。开式油箱广泛用于一般的液压传动系统
▪ 油箱容积V 确定
通常取液压泵流量q 估算
低压系统V =(2~4)q ；中压系统V =(5~7)q ； 中高压系统V =(6~12)q
▪ 设计油箱时应注意问题
1. 吸油管和回油管距离尽可能远，吸油侧和回油侧用 隔板隔开，以增加油箱内油液的循环距离，有利于油液 冷却和气泡逸出，并使杂质多沉淀在回油侧，不易重新 进入系统。隔板高度不低于油面到箱底高度的3/4
2．接触式密封 在需要密封的两个零件配合表面间，加入弹性元件 来实现的密封 接触式密封效果好，且能在较大的压力和温度范围 内可靠工作 接触式密封所用弹性元件，最常见O形密封圈和各 种唇形密封圈以及活塞环等，此外还有液压支架、液 压缸中使用的蕾形和鼓形密封圈 常用密封： 间隙密封 O型密封圈 唇型密封(Y 型、Yx型、V 型…) 组合密封装置(组合密封垫圈、橡塑组合密封装置)
2)管道尽量避免交叉，平行管间距要大于100mm， 以防接触振动并便于安装管接头
3)软管直线安装时要有30％左右的余量，以适应油 温变化、受拉和振动的需要。弯曲半径要大于9倍软管 外径，弯曲处到管接头的距离至少等于6倍外径
2. 管接头
管接头是管道和管道、管道和其他元件(如泵、阀、 集成块等)之间的可拆卸连接件。管接头与其他元件之 间可采用普通细牙螺纹连接或锥螺纹连接(中压系统)
▪安装在独立的过滤系统中 通过不断循环，专门滤去
油箱中的污物
▪安装过滤器注意：过滤器只能单向使用
7.3 油箱
油箱功用 储存系统所需的足够油液； 散发油液中的热量； 逸出溶解在油液中的空气； 沉淀油液中的污物； 对中小型液压系统，泵装置及一些液压元件还安 装在油箱顶板上
油箱结构 总体式结构 利用设备机体空腔作油箱，散热性 不好，维修不方便 分离式结构 布置灵活，维修保养方便。通常用 钢板焊接而成