液压与气压传动 第5章液压辅助元件

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