第5章 液压辅助元件

机床上常用的齿轮泵、叶片泵等均有足够的自吸能力，但 为了避免气蚀，一般规定液压泵吸油口距离油面高度不大 于0.5米。某些泵允许有更高的吸油高度，也有一些泵规
定吸油口必须低于油面，个别泵则无自吸能力需另配辅助 泵供油，对这些在使用时应加以注意。此外，使用时还必 须注意泵的转向及吸、排油口方向。安装使用应符合泵使 用说明书的要求。
单、寿命长，它主要用于大体积和大 流量。但因活塞有一定的惯性和O形密
封圈存在较大的摩擦力，所以反应不 够灵敏。
如右图所示为气囊式蓄能器，
气囊用耐油橡胶制成，固定在耐高 压的壳体的上部，气囊内充入惰性 气体，壳体下端的提升阀A由弹簧
加菌形阀构成，压力油由此通入， 并能在油液全部排出时，防止气囊 膨胀挤出油口。这种结构使气、液 密封可靠，并且因气囊惯性小而克 服了活塞式蓄能器响应慢的弱点， 因此，它的应用范围非常广泛，其 弱点是工艺性较差。
（2）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。
（3）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。
1、管道
液压系统中使用的管道有钢管、纯铜管、尼龙管、 塑料管和橡胶管等，须依其安装位置、工作条件和 工作压力来正确选用。各种常用管道的特点及使用 场合如表5-2-1所示。
①管道应尽量短，最好横平竖直，拐弯少。为避免 管道皱折，减少压力损失，管道装配的弯曲半径要 足够大，管道悬伸较长时应适当设置管夹及支架。
(2)不同的蓄能器各有其适用的工作范围，例如，气囊式蓄能 器的气囊强度不高，不能承受很大的压力波动，且只能在-20 ～70℃的温度范围内工作。
(3)气囊式蓄能器原则上应垂直安装(油口向下)，只有在空间位 置受限制时才允许倾斜或水平安装。
(4)装在管路上的蓄能器须用支板或支架固定。
(5)蓄能器与管路系统之间应安装截止阀，供充气、检修时使 用。蓄能器与液压泵之间应安装单向阀，防止液压泵停车时蓄 能器内储存的压力油液倒流。
充气式蓄能器利用压缩气体储存能量。按蓄能器结 构的不同可将其分为直接接触式和隔离式两类。隔 离式蓄能器又分为活塞式和皮囊式两种。
（1）活塞式蓄能器 活塞式蓄能器中的气体和油液由活塞隔开
（2）气囊式蓄能器 气囊式蓄能器中气体和油液用气囊隔开
如右图所示为活塞式蓄能器，活 塞1的上部为压缩空气，气体由阀3冲 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和释放而在 缸筒2内来回滑动。这种蓄能器结构简
过滤器的功用在于过滤混在液压油中的杂质， 使进入液压系统中的油 液的污染度降低， 保证系统正常地工作。一般对过滤器的基本要求是： （1）有足够的过虑精度。过滤精度是指过滤器滤芯滤去杂质的粒度大小， 以其直径d的公称尺寸（μm）表示。粒度越小，精度越高。 （2）有足够的的过滤能力。过滤能力即在一定压力降下允许通过过滤器的 最大流量，一般用过滤器的有效过滤面积（滤芯上能通过油液的总面积）来 表示。对过滤器过滤能力的要求，应结合过滤器在液压系统中的安装位置来 考虑，如过滤器安装在吸油管路上时，其过滤能力应为泵流量的两倍以上。 （3）过滤器应有一定的机械强度，不因液压力的作用而破坏。 （4）滤芯抗腐蚀性能好，并能在规定的温度下持久地工作。 （5）滤芯要利于清洗和更换，便于拆装和维护。
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 中不可容的污染物，使油液保 持清洁，保证液压系统正常工 作。
⑤)滤芯清洗或更换简便。
因此，滤油器应根据液压系统的技术要求，按过滤精度、 通流能力、工作压力、油液粘度、工作温度等条件选定其 型号。
①要装在泵的吸油口处
泵的吸油路上一般都安装有表面型滤油器，目的是滤 去较大的杂质微粒以保护液压泵。
②安装在泵的出口油路上
此处安装滤油器的目的是用来滤除可能侵入阀类等元 件的污染物。同时应安装安全阀以防滤油器堵塞。
按滤芯的材质和过滤方式，过滤器可分为网式、线隙式、 纸芯式、烧结式和磁性式等多种类型。各种过滤器的性能 见表5-3-2所示。
三、滤油器的选用及安装位置
（1）选用 选用滤油器时，要考虑下列几点： ①过滤精度应满足预定要求。
②能在较长时间内保持足够的通流能力。 ③滤芯具有足够的强度，不因液压的作用而损坏。 ④滤芯抗腐蚀性能好，能在规定的温度下持久地工作。
蓄能器在液压回路中的安放位置随其功用而不同：吸收液压冲 击或压力脉动时宜放在冲击源或脉动源近旁；补油保压时宜放 在尽可能接近有关的执行元件处。
使用蓄能器须注意如下几点：
(1)充气式蓄能器中应使用惰性气体(一般为氮气)，允许工作压 力视蓄能器结构形式而定，例如，气囊式为3.5～32MPa。
③安装在系统的回油路上
这种安装起间接过滤作用。一般与过滤器并连安装一 背压阀，当过滤器堵塞达到一定压力值时，背压阀打 开。
④安装在系统分支油路上
⑤单独过滤系统
大型液压系统可专设一液压泵和滤油器组成独立过滤回路。
液压系统中除了整个系统所需的滤油器外，还常常在一些重 要元件Βιβλιοθήκη Baidu如伺服阀、精密节流阀等)的前面单独安装一个专用的 精滤油器来确保它们的正常工作。如图5-3-1所示。
油箱是液压系统中用来贮存油液、散发系统工作中产生的 热量、沉淀油中固体杂质，逸出油中气泡 的容器。按液 面是否与大气相通，分为开式油箱和闭式油箱。
开式油箱的液面与大气相通，在液压系统中广泛应用；闭 式油箱液面与大气隔离，有隔离式和充气式，用于水下设 备或气压不稳定的高空设备中。
油箱按布置方式分为总体式和分离式。总体式是利用机械 设备的机体空腔作为油箱，结构紧凑，体积小，维修不便 ，油液发热，液压系统振动影响设备精度。分离式油箱是 独立结构，与主机分开，减少了油箱发热和液压源振对主 机工作精度的影响，因此得到了普遍的采用，特别在精密 机械上。
（6）油箱正常工作温度应在15～66C之间，必要时应安装温度控制系统， 或设置加热器和冷却器。
（7）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。
管件包括管道、管接头和法兰等，其作用是保证油 路的连通，并便于拆卸、安装。对它的主要要求是 ：有足够的强度，密封性好，压力损失小。
（4）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。
（5）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。
油箱的典型结构如图5-1-1所示。由图可见，油箱 内部用隔板7、9将吸油管1与回油管4隔开。顶部 、侧部和底部分别装有滤油网2、液位计6和排放污 油的放油阀8。安装液压泵及其驱动电机的安装板5 则固定在油箱顶面上。
对油箱的设计要求是：
（1）油箱的有效容积(油面高度为油箱高度80%时的容积)应根据液压系统发 热、散热平衡的原则来计算，这项计算在系统负载较大、长期连续工作时是 必不可少的。
（2）维持系统压力
在液压泵停止向系统提供油液的情况下，蓄能器能把储存的压力油液 供给系统，补偿系统泄漏或充当应急能源，使系统在一段时间内维持 系统压力，避免停电或系统发生故障时油源突然中断所造成的机件损 坏。
减小液压冲击或压力脉动：蓄能器能吸收液压冲击或脉动，大大减小 其幅值。
蓄能器主要有弹簧式和充气式两大类，其中常用的 是充气式蓄能器。
蓄能器是用来储存和释放压力能的装置。由于油本身的可压缩性很小 ，必须依靠重锤或其他弹性元件来储存和释放能量。在液压系统中它 有如下几种用途：
（1）在短时间内供应大量压力油液
如果在液压系统的一个工作循环中，只在很短时间内需要大流量，便 可采用蓄能器来供油。这样，系统中可选用流量较小的液压泵和功率 较小的电动机，从而节约能耗和降低温升。
液压与气动技术
液压系统中的辅助元件，如蓄能器、滤油器、油 箱、热交换器、管件等，对系统的动态性能、工 作稳定性、工作寿命、噪声和温升等都有直接影 响，必须予以重视。其中油箱需根据系统要求自 行设计，其它辅助装置则做成标准件，供设计时 选用。
通常液压泵不希望（或不允许）承受径向载荷，故液压泵 常用电机直接通过弹性联轴节传动。安装时电机与液压泵 轴的不同心度不能过大，以免增加泵轴的额外负载并引起 噪音，必要时可采用皮带或齿轮传动，但应使液压泵轴卸 荷。
②管道尽量避免交叉，平行管间距要大于100mm ，以防接触振动，并便于安装管接头和管夹。
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。
管接头是管道之间、管道与液压元件之间的可拆式 管件。管接头在满足强度足够的前提下，应当装拆 方便，连接牢固，密封性好，外形尺寸小，压力损 失小以及工艺性好。
管接头的种类很多，其规格品种可查阅有关手册。 液压系统中常用的管接头如表5-2-2所示。管接头 的连接螺纹采用国家标准米制锥螺纹（ZM）和普 通细牙螺纹（M）。锥螺纹可依靠自身的锥体旋紧
和采用聚四氟乙烯生料带进行密封，广泛用于中、 低压系统；细牙螺纹常在采用组合垫圈或O型圈，
有时也采用紫铜垫圈进行端面密封后用于高压液压 系统。