液压与气压传动 第5章液压辅助元件

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1 p2
1/ n
1 p1
1
/
n
(6.3)
当蓄能器用于保压时,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;而当蓄能器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。
2. 作吸收冲击用时的容量计算
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
1 .冷却器
多管式冷却器
蛇形管冷却器
不论哪一类 的冷却器,都应安 装在压力很低或 压力为零的管路 上,这样可防止冷 却器承受高压且 冷却效果也较好.
2 .加热器
液压系统的加热一般采用电加热器,它用法兰盘水 平安装在油箱侧壁上,发热部分全部浸在油液内。
油箱 电加热器
加热器的安装
5.4 管 件
V1 — 皮囊被压缩后相应于 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 V V2 V1 为供给系统油液的有效体积,将 它代入式(6.1),使可求得蓄能器容量 V0 ,即
1
1
1
1
V0
P2 P0
n V2
P2 P0
V mq p
(5.5)
式中: V — 油箱的有效容量
q p — 液压泵的流量
m — 经验系数,低压系统:m=2~4,中压系统: m =5~7,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。
油箱设计注意事项:
(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。
5.1.2 蓄能器的类型
1.重力式蓄能器 2.弹簧式蓄能器 3.充气式蓄能器(1)气瓶式 (2)活塞式 (3)气囊式 4.薄膜式蓄能器 5.蓄能器的职能符号
蓄能器一般符号 气体隔离式 重力式
弹簧式
(1)重力式蓄能器
(2)活塞式蓄能器
(3)皮囊式蓄能器
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。
便之处 • 黄铜管—— 可承受较高的压力,但不如紫铜
管那样容易弯曲成形 • 尼龙管—— 有着广泛的使用前途 • 橡胶管—— 用于两个相对运动件之间的连接
1-接线柱 2-活塞 3-阀体 4-永久磁铁 5-弹簧 6-感簧管
8.过滤器的图形符号
过滤器有哪几种类型?分别有什么特点?
• 网式滤油器:结构简单,通油能力大,清洗方 便,但过滤精度较低。
• 线隙式滤油器:结构简单,通油能力大,过滤 精度比网式的高,但不易清洗,滤芯强度较低。
• 烧结式滤油器:过滤精度高,抗腐蚀,滤芯强 度大,能在较高油温下工作,但易堵塞,难于 清洗,颗粒易脱落。
(3) 设置空气滤清器与 液位计。空气滤清器的作 用是使油相箱与大气相 通,保证泵的自吸能力, 滤除空气中的灰尘杂物, 有时兼作加油口。它一般 布置在顶盖上靠近油箱边 缘处。
(4) 设置放油口与清洗窗口。将油箱底面做成斜面, 在最低处设放油口,平时用螺塞或放油阀堵住,换油时 将其打开放走油污。为了便于换油时清洗油箱,大容量 的油箱一般均在侧壁设清洗窗口。 (5) 油箱正常工作温度应在15-65C之间,必要时应 安装温度控制系统,或设置加热器和冷却器。
3
充气阀
2
皮囊
1
壳体
提升阀 皮囊式蓄能器
气囊式蓄能器 l——充气阀 2——气囊; 3——壳体; 4——菌形阀; 5——放气螺塞; 6——油口
5.1.3 蓄能器的容量计算
容量是选用蓄能器的依据,其大小视 用途而异。在选用蓄能器时,要根据液压 系统的最高工作压力,最低工作压力和执 行元件所需耗油量来确定。合理地选择蓄 能器将会提高其容积利用率。现以皮囊式 蓄能器为例加以说明。
5.1 蓄能器
5.1.1 蓄能器的功能
在液压传动系统中,蓄能器用来储存和释放液体的 压力能。它的基本作用是,当系统的压力高于蓄能器内 液体的压力时,系统中的液体充进蓄能器中,直到蓄能 器内外压力相等;反之,当蓄能器内液体的压力高于系 统的压力时,蓄能器内的液体流到系统中去,直到蓄能 器内外压力平衡。因此,蓄能器可以在短时间内向系统 提供压力液体,也可以吸收系统的压力脉动和减小压力 冲击等。
磁性滤油器
按安放位置:
吸滤器 压滤器
回油过滤器
考虑到泵的自吸性能,吸油滤油器多为粗滤器
1.网式过滤器
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。
2.线隙式过滤器
线隙式滤油器,用 钢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。
式中:
V0
0.004
qp2 (0.0164 p2 p1
L
t)
p1 — 允许的最大冲击(MPa)
(5.4)

p2 — 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 ),实然关闭时取t=0
5.1.4 蓄能器的应用
5.2 过滤器
液压与气压系统的大多数故障是由于介质中混有杂质而 造成的,因此,保持工作介质清洁是系统正常工作的必要条 件。油液中的污染物会使液压动力元件、液压执行元件和液 压控制元件等内部相对运动部分的表面划伤,加速磨损或卡 死运动件,堵塞阀口,腐蚀元件,使系统工作可靠性降低, 寿命降低。因而,可在适当的部位上安装过滤器,截留油液 中不可溶的污染物,使油液保持清洁,保证液压系统正常工 作。
n V1
V
P2 P0
n
P0 P1
n V0
V
由上式得
V0
V
p2 p0
1/ n
1/ n
1
p2 p1
(5.2)
充气压力
p0
在理论上可与
p
相等,但是为保
2
证在压力 p2时蓄能器仍有能力补偿系统泄漏,则
应使 p0 < p2 ,一般取 p0 =(0.8~0.85)p2
V
V0
p01/ n
1.作辅助动力源时的容量计算
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
p0V0n p1V1n p2V2n=常数
式中:
p0 — 皮囊的充气压力
(5.1)
V0 — 皮囊充气体积,此时皮囊充满壳体内腔
p1 — 系统最高工作压力,即泵对蓄能器充油结束时的压力
(3)系统回油路上的低压滤油器
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)安装在系统以外的旁路过滤系统
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。
安装滤油器时应注意
一般滤油器只能单向使用,即进、出口不可互换。
5.3 油箱、热交换器、压力表及 压力表辅件
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<100μ)、普通过滤器(d<10μ)、精过滤器(d<5μ)特 精过滤器(d<1μ)。
5.2.1 过滤器的类型和结构
按材料和结构形式:
网式滤油器 线隙式滤油器 纸质滤芯式滤油器
烧结式滤油器
(6) 最高油面只允许达到油箱高度的80%,油箱底 脚高度应在150mm以上,以便散热、搬移和放油, 油箱四周要有吊耳,以便起吊装运。
5.3.2 热交换器
液压系统的工作温度一般希望保持在30~50C 的范围之内,最高不超过65C,最低不低于15C.
如果液压系统靠自然冷却仍不能使油温控制 在上述范围内时,就须安装冷却器;反之,如环 境温度太低,无法使液压泵启动或正常运转时, 就须安装加热器。
回流线隙式过滤器
吸油线隙式过滤器
3. 金属烧结式过滤器
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.
4.纸质过滤器
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。
5.磁性过滤器
工作原理:利用磁铁吸附油液中的铁质微粒。
6.复式过滤器
特征:用磁环与其它几种过滤器组合而成。 性能特点:性能较以上过滤器更为完善,既 可以过滤铁质微粒,又可以过滤普通杂质。
7.过滤器发信装置
过滤器长期工作,油液中的杂质积聚在滤芯表 面,使得通流面积逐渐减小,通流阻力逐渐上升。 为了保证过滤器能够正常工作,需要过滤器带有阻 塞发信装置。
3.保压装置
在液压泵卸荷的 情况下,用蓄能器使 系统保持压力。油缸 在工进和停止时,蓄 能器充油。当系统压 力达到所需值时,通 过压力继电器控制二 位二通阀使液压泵卸 荷,系统压力由蓄能 器保持。
4.吸收压力脉动和液压冲击
在液压系统中安装蓄能器,可吸收与减小压力脉 动峰值,这是防止振动与噪声的措施。
管件包括管道和管接头。 5.4.1 管道
种类:钢管、紫铜管、橡胶管、尼龙管
管道的内径d和壁厚可采用下列两式计算,并需圆整为标准数值, 即:
d 4q
v0
pd 2[ ]
式中 : [v0 ] — 允许流速;n — 安全系数 [ ] — 管道材料的抗拉强度,可由材料手册查出。
油管的用途:
• 钢管—— 多用于中、高压系统的压力管道 • 紫铜管 —— 一般只用在液压装置内部配接不
• 纸芯式滤油器:过滤精度高,压力损失小,重 量轻,成本低,但不能清洗,需定期更换滤芯。
5.2.2 过滤器的选用
系统类别
润滑
传动系统
伺服
工作压力(MPa) 0~2.5
14
14~32
32
21
精度d(m)
100
25~50
25
10
5
一般对过滤器的基本要求是: ⑴能满足液压系统对过滤精度要求,即一定尺寸的杂质进入系统。 ⑵滤芯应有足够强度,不会因压力而损坏。 ⑶通流能力大,压力损失小。 ⑷易于清洗或更换滤芯。 ⑸在一定温度下,要有耐久性
5.2.3 过滤器的安装
(1)泵入口的吸油粗滤器
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)泵出口油路上的高压滤油器
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。
第5章 液压系统辅助元件
• 蓄能器 • 过滤器 • 油箱 • 热交换器 • 压力继电器、压力表及压力表辅件 • 管件 • 密封装置
第5章 液压系统辅助元件
液压系统辅助元件有蓄能器,过滤器, 油箱,热交换器,压力表及压力表辅件等。 除油箱通常需要自行设计外,其余皆为标准 件。液压系统辅助元件和其它所介绍过的元 件一样,都是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 命等的影响很大,应给予充分重视。
1.辅助动力源
蓄能器和液压 泵同时供给系统运 动流量,油缸可实 现快速运动。在油 缸慢进和停止时, 液压泵给蓄能器充 油;当油缸快速进 退时,蓄能器和液 压泵同时供油。
2.应急动力源
由于液压泵或 电源的故障,液压 泵突然停止供油时, 将会引起事故,因 而需要蓄能器作为 应急动力源,短时 间供油。在正常工 作时,给蓄能器充 液达到饱和;液压 泵突然停止供油时, 蓄能器将储存的压 力油放出,使系统 继续在一段时间获 得压力油。
5.3.1 油箱
①储存油液 ②散掉系统累计的热量 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。
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
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