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1、第6章流体传动与控制系统辅助元件,6.1油箱及附属装置6.2管件6.3密封装置6.4过滤器6.5蓄能器6.6气动辅助元件,6.1油箱及附属装置6.1.1油箱1.功能油箱在液压系统中除了储油外，还起着散热以控制油温、分离油液中的气泡、沉淀杂质等作用。油箱中安装有很多辅件，如冷却器、加热器、空气滤清器及液位计等。油箱的容量不适过大也不宜过小。油箱容量如太小，油温容易上升；油箱容量如太大，油液不能充分利用，另外也增加了油箱的体积，增大了空间要求。油箱容量一般设计为泵每分钟流量的24倍；或当所有管路及元件均充满油时，油面需高出过滤器50100mm，而液面高度最高只允许占油箱高度的80。,2.结构液压系
2、统中的油箱有整体式和分离式两种。 整体式油箱利用主机的内腔作为油箱，这种油箱结构紧凑，各处漏油易于回收，但设计和制造的复杂性增加，维修不便，散热条件不好，而且会使主机产生热变形。分离式油箱单独设置，与主机分开，减少了油箱发热和液压源振动对主机工作精度的影响，因此得到了较普遍的应用，特别在精密机械中。油箱的典型结构如图61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、油位计6和排放污油的放油阀8。安装液压泵及其驱动电机的上盖5则固定在油箱顶面上。,图61油箱,3.油箱形式油箱的形式有开式和闭式两种。开式油箱的箱中液面与大气相通，在油箱盖上装有空气
3、滤清器。开式油箱结构简单，安装维护方便，液压系统普遍采用这种形式。闭式油箱一般用于压力油箱，内充一定压力的惰性气体。如果按油箱的形状来分，还可分为矩形油箱和圆罐形油箱。矩形油箱制造容易，箱上易于安放液压器件，所以被广泛采用；圆罐形油箱强度高，重量轻，易于清扫，但制造较难，占地空间较大，在大型冶金设备中经常采用。液压系统中大多采用开式油箱，以钢板焊接而成，如图62所示为工业上使用的典型焊接开式油箱。,图62焊接开式油箱,此外，近年来又出现了充气式的闭式油箱，它不同于图62所示的开式油箱，其油箱是整个封闭的，顶部有一充气管，可送入0.050.07MPa过滤纯净的压缩空气。空气或者直接与油液接触，或
4、者被输入到蓄能器式的皮囊内不与油液接触。这种油箱的优点是改善了液压泵的吸油条件，但要求系统中的回油管、泄油管承受背压。油箱本身还须配置安全阀、电接点压力表等元件以稳定充气压力，因此只适合在特殊场合下使用。,4.隔板及配管的安装位置隔板装在吸油侧和回油侧之间，如图63所示，通过如图所示隔板的安装位置可以达到沉淀杂质、分离气泡及散热的作用。,图63隔板的安装位置,吸油管道的直径应为其余供油管道直径的1.5倍，以免泵吸入不良，回油管道末端浸在液面下，且其末端切成45倾角并面向箱壁，使回流油液冲击箱壁形成回流利于冷却油液降低油温和进行杂质的沉淀。排泄管尽量单独接入油箱。各类控制阀的排泄管端部在液面以上
5、，以免产生背压；泵和马达的外泄管道其端部应在液面之下以避免吸入空气。,图64配管的安装和尺寸,1.热交换器液压系统的工作温度一般希望保持在3050的范围之内，最高不超过65，最低不低于15。液压系统如依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。1)冷却器液压系统中的冷却器最简单的是蛇形管冷却器，如图65所示。它直接装在油箱内，冷却水从蛇形管内部通过，带走油液中的热量。这种冷却器结构简单，但冷却效率低，耗水量大。,图65蛇形管冷却器,液压系统中用得较多的冷却器是强制对流式多管冷却器，如图66所示。油液从进油口5流入
6、，从出油口3流出；冷却水从进水口6流入，通过多根水管后由出水口1流出。油液在水管外部流动时，它的行进路线因冷却器内设置了隔板而加长，因而增加了热交换效果。 近年出现了一种翅片管式冷却器，水管外面增加了许多横向或纵向的散热翅片，扩大了散热面积和热交换效果。图67所示为翅片管式冷却器的一种形式，它是在圆管或椭圆管外嵌套上许多径向翅片，其散热面积可达光滑管的810倍。椭圆管的散热效果一般比圆管更好。,图66多管式冷却器,图67翅片管式冷却器,液压系统也可以用汽车上的风冷式散热器来进行冷却。这种用风扇鼓风带走流入散热器内油液热量的装置不需另设通水管路，因此结构简单、价格低廉，但冷却效果较水冷式差。冷却
7、器一般应安放在回油管或低压管路上，如溢流阀的出口、系统的主回流路上或单独的冷却系统中。冷却器所造成的压力损失一般为0.010.1MPa。,2)加热器液压系统的加热一般常采用结构简单、能按需要自动调节最高和最低温度的电加热器。这种加热器的安装方式是用法兰盘横装在箱壁上，发热部分全部浸在油液内。加热器应安装在箱内油液流动处，以有利于热量的交换。由于油液是热的不良导体，单个加热器的功率容量不能太大，以免其周围油液过度受热后发生变质现象。,2.空气滤清器空气滤清器是一种为了防止灰尘进入油箱的装置，通常在油箱的上方通气孔安装。有的油箱利用空气滤清器的通气孔做注油口，如图68所示为带注油口的空气滤清器。空
8、气滤清器由滤芯和壳体两部分组成。空气滤清器的主要要求是滤清效率高、流动阻力低、能较长时间连续使用而无需保养。空气滤清器的容量必须使液压系统即使达到最大负荷状态时，仍能保持大气压力的程度。,图68带注油口的空气滤清器,对空气滤清器的过滤要求有:（1）过滤精度高:滤出所有较大的颗粒（大于12m）；（2）过滤效率高:减少通过滤清器的颗粒数量；（3）防止发动机出现早期磨损,防止空气流量计损坏；（4）压差低，确保发动机有最佳的空燃比，降低过滤损失；（5）过滤面积大，容灰量高，使用寿命长，降低运营费用；（6）安装空间小，结构紧凑；（7）湿挺度高（即在湿度较高的环境下使用仍具有硬挺的形状保持能力），防止滤芯
9、出现吸瘪现象，造成滤芯被击穿；（8）阻燃；（9）密封性能可靠；（10）性价比高；（11）无金属结构，利于环保，可再利用，利于储藏。,3.其它附属装置温控装置是油箱的附属装置，为了检测油温，一般在油箱上安装温度计，温度计直接浸入油中。在油箱上亦安装有压力计，可用以指示泵的工作压力。为了监测液面，油箱侧壁应安装油面指示的液位计。,4.设计注意事项1）油箱的有效容积油箱的有效容积是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，该项计算在系统负载较大、长期连续工作时是必不可少的。但对于一般情况来说，油箱的有效容积可以按液压泵的额定流量qp(L/min)估计出来。例如，适用
10、于机床或其它一些固定式机械的估算式为,V=qp,(61),式中:V油箱的有效容积(L)；与系统压力有关的经验值，低压系统=24，中压系统=57，高压系统=1012。,2）管道及隔板安装吸油管和回油管应尽量距离远些，两管之间用隔板隔开，以增加油液循环距离，使油液有足够的时间分离气泡、沉淀杂质、散失热量。吸油管入口处要装粗滤油器，并且粗滤油器应没在油中，防止吸油时卷吸空气。精滤油器与回油管管端在油面最低时仍应没在油中，防止回油冲入油箱时搅动油面而混入气泡。,回油管管端宜斜切45，以增大出油口截面积，减慢出口处油流速度，此外，应使回油管斜切口面对箱壁，利于油液散热。当回油管排回的油量很大时，宜使其出
11、口处高出油面，向一个带孔或不带孔的斜槽(倾角为515)排油，使油流散开，一方面减慢流速，另一方面排走油液中的空气。减慢回油流速及减少回油的冲击搅拌作用，也可以采取让回油通过扩散室的办法来达到。泄油管管端亦可斜切并面对箱壁，但不可没入油中。隔板高度最好为箱内油面高度的3/4。管端与箱底、箱壁间距离均应大于或等于管径的3倍。粗过滤器距箱底不应小于20mm。,3）良好密封为了防止油液污染，油箱上各盖板、管口处都要进行良好密封。应在注油器上加滤油网；为防止油箱出现负压而设置的通气孔上需装空气滤清器，空气滤清器的容量至少应为液压泵额定流量的2倍；油箱内回油集中部分及清污口附近应该装设一些磁性块，以去除油
12、液中的铁屑和具有磁性的颗粒。4）利于搬移及维护保养为了易于散热和便于对油箱进行搬移及维护保养，按照GB376683规定，箱底离地至少应在150mm以上。箱底应适当倾斜，在最低的部位处设置堵塞或放油阀，以便排放污油。按照GB376683规定，箱体上注油口的近旁必须设置液位计。滤油器的安装位置应便于装拆。箱体内各处应便于清洗。,5）热交换器安装要适当油箱中如要安装热交换器，必须考虑好它的安装位置，以及测温、控制等措施。6）分离式油箱一般用2.54mm钢板焊成箱壁愈薄，散热愈快。有资料建议100L容量的油箱箱壁厚度取1.5mm，400L以下的取3mm，400L以上的取6mm，箱底厚度大于箱壁，箱盖厚
13、度应为箱壁的4倍。大尺寸油箱要加焊角板、筋条，以增强刚性。当液压泵及其驱动电机和其它液压件安装在油箱上时，油箱顶盖要相应加厚。7）油箱内壁应涂上耐油防锈的涂料外壁涂上一层极薄的黑漆(厚度不超过0.025mm)，会有良好的辐射冷却效果。铸造的油箱内壁一般只进行喷砂处理，不涂漆。,6.2管件6.2.1管道液压系统中使用的油管种类很多，有钢管、铜管、尼龙管、塑料管、橡胶管等，须按照安装位置、工作环境和工作压力来正确选用。油管的种类特点及适用场合如表61所示。,表6-1液压系统中使用的油管,管路内径的选择主要考虑降低流动时的压力损失。对于高压管路，通常流速在34m/s左右；对于吸油管道，考虑泵的吸入性
14、和防止气穴，通常流速在0.61.5m/s左右。油管的规格尺寸包括管道内径和壁厚，可由式(62)、式(63)算出d、后，查阅有关的标准选定。,(62),(63),式中:d油管内径。q管内流量。v管中油液的流速，吸油管取0.51.5m/s，高压管取2.55m/s，压力高的取大值，低的取小值。例如:压力在6MPa以上的取5m/s，在36MPa的取4m/s，在3MPa以下的取2.53m/s；管道较长的取小值，较短的取大值；油液黏度大时取小值。回油管取1.52.5m/s，短管及局部收缩处取57m/s。油管壁厚。p管内工作压力。n安全系数，对钢管来说，p7MPa时取n=8，7MPap17.5MPa时取n=
15、6，p17.5MPa时取n=4。b管道材料的抗拉强度。,油管的管径不宜选得过大，以免使液压装置的结构庞大；但也不能选得过小，以免使管内液体流速加大，系统压力损失增加或产生振动和噪声，影响正常工作。在保证强度的情况下，管壁可尽量选得薄些。薄壁易于弯曲，规格较多，装接较易，可减少管系接头数目，有助于解决系统泄漏问题。管道材料主要有金属管或橡胶管，选用时由耐压、装配的难易决定。吸油管道和回油管道一般用低压的有缝钢管，也可使用橡胶和塑料软管；控制油路中流量小，多用小铜管；中、低压油路中常使用铜管；高压油路一般使用冷拔无缝钢管，必要时也采用价格较贵的高压软管。高压软管是由橡胶中间加一层或几层钢丝编织网制
16、成的。高压软管比硬管安装方便，可以吸收振动。在装配液压系统时，管道的弯曲半径不能过小，一般应为管道半径的35倍。尽量避免小于90弯管，平行或交叉的管道之间应有适当的间隔并用管夹固定，以防振动和碰撞。,6.2.2管接头管接头是油管与油管、油管与液压件之间的可拆式连接件，它必须具有装拆方便、连接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、压降小、工艺性好等各项条件。管接头的种类很多，其规格品种可查阅有关手册。管接头除了直通形式外，还有二通、三通、四通和铰接等数种形式，供不同情况下选用，具体可查阅有关手册。液压系统中的管接头常见的有焊接管接头、卡套式管接头、扩口管接头、扣压式管接头、快速管接头等几种形式
17、，由使用需要来决定采用何种形式。管路旋入端用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)。,1.焊接式管接头焊接式管接头如图69所示，它是把相连管子的一端与管接头的接管1焊接在一起，通过螺母2将接管1与接头体3压紧。接管与接头体间的密封方式有球面与锥面接触密封和平面加O形圈密封两种形式，前者有自立性，安装时位置要求不严格，但密封可靠性稍差，适用于工作压力不高的液压系统（约8MPa以下的系统）；后者可用于高压系统。,图69焊接管接头,接头体与液压件的连接有圆锥螺纹和圆柱螺纹两种形式。锥螺纹依靠自身的锥体旋紧和采用聚四氟乙烯等进行密封，广泛用于中、低压液压系统；细牙螺纹密封性好，常
18、用于高压系统，但要采用组合垫圈或O形圈进行端面密封，有时也可用紫铜垫圈。焊接式管接头焊接工艺必须保证质量。选用厚壁钢管时，装拆不便，但工艺简单，工作可靠，安装方便，对被连接的油管尺寸及表面精度要求不高，工作压力可达32MPa以上，是目前应用最广泛的一种形式。,2.卡套式管接头卡套式管接头如图610所示，它由三个基本零件即接头体、卡套和螺母组成。卡套是一个在内圆端部带有锋利刃口的金属环，刃口的作用是在装配时切入被连接的油管而起连接和密封作用。这种管接头轴向尺寸要求不严，装拆方便，不需焊接或扩口，但对油管的径向尺寸精度要求较高。油管采用冷拔无缝钢管，使用压力可达32MPa。油管的外径一般不超过42
19、mm。,图610卡套式管接头,3.扩口式管接头扩口式管接头如图611所示，它适用于铜、铝管或薄壁钢管，也可用来连接尼龙管等低压管道。接管穿入管套2后扩成嗽叭口（约7490），再用螺母3把导套连同接管一起压紧在接头体1的锥面上形成密封。,4.扣压式管接头扣压式管接头是胶管接头的一种。胶管接头有可拆式和扣压式两种，各有A、B、C三类。随着管径不同可用于工作压力为640MPa的系统。扣压式管接头是高压胶管接头的一种常用形式。图612所示为A型扣压式胶管接头，装配时须剥离外胶层，然后在专门的设备上扣压而成，它由接头外套和接头体组成。软管装好后再用模具扣压，使其具有较好的抗拔脱和密封性能。,图611扩口
20、式管接头,图612扣压式管接头,5.快速接头当系统中某一局部不需要经常供油或执行元件的连接管路要经常拆卸时，往往采用快速接头与高压软管配合使用。快速接头的结构如图613所示，各零件的位置为油路接通位置，外套4把钢球3压入槽底使接头体5和接头连接起来，单向阀2和6相互推挤使油路接通。当需要断开时，可用力将外套向左推，同时拉出接头体5，油路断开。这种接头在液压和气压系统中均有应用。,图613快速接头,液压系统中的泄漏问题大部分都出现在管系中的接头上，为此对管材的选用、接头形式的确定(包括接头设计、垫圈、密封、箍套、防漏涂料的选用等)、管系的设计(包括弯管设计、管道支承点和支承形式的选取等)以及管道
21、的安装(包括正确的运输、储存、清洗、组装等)都要慎重对待，以免影响整个液压系统的使用质量。国内外专家学者对管子材质、接头形式和连接方法的研究工作从未间断。最近出现了一种用特殊的镍钛合金制造的管接头，它能使低温下受力后发生的变形在升温时消除，即把管接头放入液氮中用芯棒扩大其内径，然后取出来迅速套装在管端上，便可使它在常温下得到牢固、紧密的结合。这种“热缩”式的连接已在航空和其它一些加工行业中得到了应用，它能保证在4055MPa的工作压力下不出现泄漏。这是一个十分值得注意的发展趋势。,6.2.3管道系统6.2.1和6.2.2节主要是针对液压传动管道和管接头的结构功能及使用情况进行的讲解，而气压传动
22、系统由于其工作特性有别于液压传动，所以其管道系统的应用也有其特点。气动系统的管道布置应遵循相关基本原则，力求合理安全、优化经济。1.管道系统布置原则1）按供气压力考虑在实际应用中，如果只有一种压力要求，则只需设计一种管道供气系统。如有多种压力要求，则其供气方式有以下三种:,（1）多种压力管道供气系统。它适用于气动设备有多种压力要求，且用气量都比较大的情况。应根据供气压力大小和使用设备的位置，设计几种不同压力的管道供气系统。（2）降压管道供气系统。它适用于气动设备有多种压力要求，但用气量都不大的情况。应根据最高供气压力设计管道供气系统，气动装置需要的低压，利用减压阀降压来得到。（3）管道供气与瓶
23、装供气相结合的供气系统。它适用于大多数气动装置都使用低压空气，部分气动装置需用气量不大的高压空气的情况。应根据对低压空气的要求设计管道供气系统，而气量不大的高压空气采用气瓶供气方式来解决。,2）按供气质量来考虑根据各气动装置对空气质量的不同要求，分别设计成一般供气系统和清洁供气系统。若一般供气量不大，为了减少投资，可用清洁供气代替。若清洁供气系统的用气量不大，可单独设置小型净化干燥装置来解决。3）按供气可靠性和经济性考虑从供气可靠性和经济性考虑可分为三种情况，分别是:供气系统简单，经济性好的单树枝状管网供气系统；系统供气可靠性高，压力稳定的单环状管网供气系统；可以保证所有气动装置不间断供气的双
24、树枝状管网供气系统。,2.管道布置注意事项管道布置时主要的注意事项如下:（1）供气管道应按现场实际情况布置，尽量与其它管线（如水管、煤气管、暖气管等）、电线等统一协调布置。管道进入用气车间，应根据气动装置对空气质量的要求设置配气容器、截止阀、气动三联件等。（2）车间内部压缩空气主干管道应沿墙或柱子架空铺设，其高度不应妨碍运行，又便于检修。管长超过5m，顺气流方向管道向下坡度为1%3%。为避免长管道产生挠度，应在适当部位安装托架。管道支撑不能与管道焊接。,（3）使用钢管时，一定要选用表面镀锌的管子。（4）在管路中容易积聚冷凝水的部位，如倾斜管末端、分支管下垂部、储气罐的底部、凹形管道部位等,必须
25、设置冷凝水的排放口或自动排水器。（5）主管道入口处应设置主过滤器，从分支管至各气动装置的供气都应设置独立的过滤、减压或油雾装置。典型的气动系统管路布置如图614所示。,图614管路布置,6.3密封装置,6.3.1对密封装置的要求对密封装置的主要要求如下:（1）在工作压力和一定的温度范围内，应具有良好的密封性能，并随着压力的增加能自动提高密封性能。（2）密封装置和运动件之间的摩擦力要小，摩擦系数要稳定。（3）抗腐蚀能力强，不易老化，工作寿命长，耐磨性好，磨损后在一定程度上可进行自动补偿。（4）结构简单，使用、维护方便，价格低廉。,6.3.2类型和特点1.间隙密封间隙密封是靠相对运动件配合面之间的
26、微小间隙来进行密封，常用于柱塞、活塞或阀的圆柱配合副中，一般在阀芯的外表面开有几条等距离的均压槽，槽的主要作用是使径向压力分布均匀，减少液压卡紧力，同时使阀芯在孔中对中性好，以减小间隙的方法来减少泄漏。同时槽所形成的阻力，对减少泄漏也有一定的作用。均压槽一般宽0.30.5mm，深为0.51.0mm。圆柱面配合间隙与直径大小有关，对于阀芯与阀孔一般取0.0050.017mm。这种密封的优点是摩擦力小，缺点是磨损后不能自动补偿。主要用于直径较小的圆柱面之间，如液压泵内的柱塞与缸体之间，滑阀的阀芯与阀孔之间的配合。,2.O形密封圈O形密封圈一般用耐油橡胶制成，其横截面呈圆形，它具有良好的密封性能，内
27、外侧和端面都能起密封作用，结构紧凑，运动件的摩擦阻力小，制造容易，装拆方便，成本低，且高低压均可以用，所以在液压系统中得到了广泛的应用。图615所示为O形密封圈的结构和工作情况。图615(a)为其外形圈；图615(b)为装入密封沟槽的情况，1、2为O形圈装配后的预压缩量，通常用压缩率W表示，即W=（d0-h)/d0100%，对于固定密封、往复运动密封和回转运动密封，应分别达到15%20%、10%20%和5%10%，才能取得满意的密封效果。当油液工作压力超过10MPa时，O形圈在往复运动中容易被油液压力挤入间隙而提早损坏（见图615(c)），为此要在它的侧面安放1.21.5mm厚的聚四氟乙烯挡圈
28、，单向受力时在受力侧的对面安放一个挡圈（见图615(d)），双向受力时在两侧各放一个挡圈（见图615(e)）。O形密封圈的安装沟槽除矩形外，还有V形、燕尾形、半圆形、三角形等，实际应用中可查阅有关手册及国家标准。,图615O形密封圈,3.唇形密封圈唇形密封圈根据截面的形状可分为Y形、V形、U形、L形等。其工作原理如图616所示。液压力将密封圈的两唇边h1压向形成间隙的两个零件的表面。这种密封作用的特点是能随着工作压力的变化自动调整密封性能，压力越高则唇边被压得越紧，密封性越好；当压力降低时唇边压紧程度也随之降低，从而减少了摩擦阻力和功率消耗，除此之外，还能自动补偿唇边的磨损，保持密封性能不降低
29、。目前，液压缸中普遍使用如图617所示的所谓小Y形密封圈作为活塞和活塞杆的密封。其中图617（a）所示为轴用密封圈，图617（b）所示为孔用密封圈。这种小Y形密封圈的特点是断面宽度和高度的比值大，增加了底部支承宽度，可以避免摩擦力造成的密封圈的翻转和扭曲。,图616唇形密封圈的工作原理,图617小Y形密封圈,在高压和超高压情况下(压力大于25MPa),V形密封圈也有应用。V形密封圈的形状如图618所示，它由多层涂胶织物压制而成，通常由压环、密封环和支承环三个圈叠在一起使用，此时已能保证良好的密封性，当压力更高时，可以增加中间密封环的数量。这种密封圈在安装时要预压紧，所以摩擦阻力较大。,图618
30、V形密封圈,4.组合式密封装置随着液压技术的应用日益广泛，系统对密封的要求越来越高，普通的密封圈单独使用已不能很好地满足密封性能，特别是使用寿命和可靠性方面的要求，因此，人们研究开发了由包括密封圈在内的两个以上元件组成的组合式密封装置。,图619(a)所示为O形密封圈与截面为矩形的聚四氟乙烯塑料滑环组成的组合密封装置。其中，滑环(支持环)2紧贴密封面，O形圈1为滑环提供弹性预压力，在介质压力等于零时构成密封，由于密封间隙滑环，而不是O形圈，因此摩擦阻力小且稳定，可以用于40MPa的高压；往复运动密封时，速度可达15m/s；往复摆动与螺旋运动密封时，速度可达5m/s。矩形滑环组合密封的缺点是抗侧
31、倾能力稍差，在高低压交变的场合下工作容易漏油。图619(b)为由支持环2和O形圈1组成的轴用组合密封，由于支持环与被密封件3之间为线密封，其工作原理类似于唇边密封。支持环采用一种经特别处理的化合物，具有优良的耐磨性、低摩擦和保形性，不存在橡胶密封低速时易产生的“爬行”现象。工作压力可达80MPa。,图619组合式密封装置,5.回转轴的密封装置回转轴的密封装置形式很多，图620所示是一种耐油橡胶制成的回转轴用密封圈，它的内部由直角形圆环铁骨架支撑，密封圈的内边围着一条螺旋弹簧，把内边收紧在轴上进行密封。这种密封圈主要用作液压泵、液压马达和回转式液压缸的伸出轴的密封，以防止油液漏到壳体外部，它的工
32、作压力一般不超过0.1MPa，最大允许线速度为48m/s，须在有润滑情况下工作。,图620回转轴用密封圈,6.4过滤器6.4.1类型和结构1.过滤器的类型在液压系统中，常见的过滤器按滤芯的材料和结构形式的不同可分为网式、线隙式、纸芯式、烧结式及磁性过滤器等；按过滤器的连接方式可分为管式、法兰式和板式等；按过滤器安放的位置不同，还可以分为吸滤器、压滤器和回流过滤器。有的过滤器还带有污染堵塞的发信装置。,2.过滤器的结构过滤器一般由滤芯(或滤网)和壳体构成，由滤芯上无数个微小间隙或小孔构成通流面积。当混入油中的污染物（杂质）大于微小间隙或小孔时，杂质被阻隔而滤清出来。若滤芯使用磁性材料，可吸附油中
33、能被磁化的铁粉杂质。过滤器可以安装在油泵的吸管道路上或某些重要零件之前，也可安装在回管道路上。过滤器可分成液压管路中使用的和油箱中使用的两种。油箱内部使用的过滤器亦称为滤清器或粗滤器，用来过滤掉一些太大的，容易造成泵损坏的杂质（在0.1mm以上）。图621所示为壳装过滤器，装在泵和油箱吸管道路上。图622所示的无外壳过滤器安装在油箱内，其拆装不方便，但价格便宜。,图621壳装过滤器,图622无外壳过滤器,图623压力管用过滤器,6.4.2选用及安装过滤器的主要性能指标是过滤精度。过滤器的过滤精度是指其从油液中过滤掉的杂质颗粒尺寸大小。过滤器按过滤精度可以分为粗过滤、普通过滤和精过滤，它们能分别
34、过滤掉油液中尺寸为100m以上、10100m和10m以下的杂质颗粒，此三种颗粒尺寸即为粗过滤、普通过滤和精过滤对应的过滤掉的污染物尺寸。液压系统所要求的油液过滤精度是杂质的颗粒尺寸小于液压元件运动表面间隙，只有这样才能避免杂质颗粒使运动件卡住或者急剧磨损。另外，杂质颗粒尺寸应该小于液压系统中节流孔或缝隙的最小间隙，以免造成堵塞。,1.过滤器的选用合理选用过滤器将对整个流体传动系统的工作过程起到至关重要的作用，因此，选用过滤器时应考虑以下问题。1）足够的过滤精度原则上大于滤芯网目的污染物就不能通过滤芯。过滤器上的过滤精度常用能被过滤掉的杂质颗粒的公称尺寸大小来表示。系统压力越高，过滤精度越低。表
35、62为液压系统中建议采用的过滤精度，表63为不同液压系统的过滤精度要求。,表62不同使用场所建议采用的过滤精度,表63不同液压系统的过滤精度要求,2）良好的液压油通过能力液压油通过的流量大小和滤芯的通流面积有关。过滤能力即一定压降下允许通过过滤器的最大流量。不同类型的过滤器可通过的流量值有一定的限制，需要时可查阅有关手册。一般可根据要求通过的流量选用对应规格的过滤器。（为减低阻力，过滤器的容量为泵流量的2倍以上。）,3）具有一定的耐压性选用过滤器时尤须注意系统中冲击压力的发生。过滤器的耐压包含滤芯的耐压和壳体的耐压。一般滤芯的耐压为0.010.1MPa，这主要靠滤芯有足够的通流面积，使其压降小
36、，以避免滤芯被破坏。滤芯被堵塞，压降便增加。必须注意滤芯的耐压和过滤器的使用压力是不同的，当提高使用压力时，要考虑壳体是否承受得了，而这和滤芯的耐压无关。,2.过滤器的安装如图624所示为过滤器的安装位置图。,图624过滤器的安装位置,（1）过滤器1安装在泵的吸入口。这种安装方式主要用来保护泵不致吸入较大的机械杂质，一般都采用过滤精度较低的粗过滤器或普通精度过滤器。因为泵从油箱吸油，为了不影响泵的吸油性能，吸油阻力应尽可能小，否则将造成液压泵吸油不畅或出现空穴现象并产生噪声。此时，过滤器的通油能力应大于液压泵流量的2倍以上，压力损失不得超过0.010.035MPa。必要时，泵的吸入口应置于油箱
37、液面以下。,（2）过滤器2安装在泵出口。过滤器2安装在泵的压油路上，这种安装方式主要用来滤除可能侵入阀类元件的污染物，保护除泵以外的其它液压元件。一般采用1015m过滤精度的过滤器。过滤器在高压下工作，壳体应能承受系统工作压力和冲击压力。过滤阻力不应超过0.35MPa，以减小因过滤所引起的压力损失和滤芯所受的液压力，并应有安全阀或堵塞状态发信装置，以防泵过载和滤芯损坏。为了防止过滤器堵塞时引起液压泵过载或滤芯裂损，可在压力油路上设置一旁通阀，其阀的开启压力应略低于过滤器的最大允许压力。,（3）过滤器3安装在回油管路上。这种安装方式可滤去油液流入油箱以前的污染物，为泵提供较清洁的油液。回油路上压
38、力低，因此安装在回油管路上的过滤器，其壳体耐压性可较低，采用强度和刚度较低但过滤精度较高的精过滤回油过滤器。与过滤器并联的溢流阀起旁通阀的作用，也可并联一单向阀作为安全阀，防止堵塞或低温启动时高黏度油液流过过滤器所引起的系统压力的升高。,（4）过滤器4安装在溢流阀的回油管道上。对溢流回油箱中的油液进行过滤，容量可较小，过滤效果更好（5）过滤器5为独立的过滤系统。独立的过滤系统是由专用液压泵和过滤器单独组成一个独立于液压系统之外的过滤回路，其作用是不断净化系统中的液压油，常用在大型的液压系统中。,6.5蓄能器6.5.1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。蓄能器的基本作用过程是
39、:当系统的压力高于蓄能器内液体的压力时，系统中的液体进入蓄能器中，直到蓄能器内外压力值相等；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，对系统进行流量和能量的补充，直到蓄能器内外压力平衡为止。因此，蓄能器可以在较短时间内向系统提供压力能，也可吸收系统的压力脉动和减小压力冲击等。,蓄能器在系统中的主要功能如下:(1)作辅助动力源或紧急动力源。在液压系统工作循环中不同阶段需要的流量变化很大，常采用蓄能器和一个流量较小的泵组成油源。当系统需要小流量时，蓄能器将泵多余的流量储存起来；当系统短时间需要较大流量时，蓄能器将储存的压力油释放出来与泵一起向系统供油。图625中，当正常
40、工作时泵出口处单向阀打开，二位二通液控换向阀控口有控制压力油进入右位工作，此时压力油进入蓄能器，储存压力能，一旦液压泵出现紧急情况无法正常提供压力油，泵出口处单向阀关闭，二位二通液控换向阀左位工作，此时蓄能器中的压力油通过另一单向阀向执行元件供油，起到了在短时间内紧急动力源的作用。,图625蓄能器作紧急动力源的液压系统,(2)保压和补充泄漏。某些液压系统需要较长时间保压而液压泵卸荷，此时可利用蓄能器释放所储存的压力油，补偿系统的泄漏，保持系统压力。在图626中，当活塞缸中活塞带动活塞杆及相应部件运动到右端实现夹紧后，换向阀2接通油路，液压泵开始卸荷，泵出口处的单向阀关闭防止油路中的油液倒流，这
41、时夹紧力的保持需要蓄能器释放的压力能来进行补充。,图626蓄能器补偿泄露和保持恒压的液压系统,(3)吸收压力冲击和消除压力脉动。液压阀突然关闭或换向，系统会产生压力冲击，在压力冲击处安装蓄能器即可吸收压力冲击作用，降低压力冲击峰值。如图627所示，在液压泵的出口处安装蓄能器，可以吸收泵的压力脉动，提高系统工作的平稳性。,图627蓄能器吸收系统的液压冲击,6.5.2类型及应用1.活塞式蓄能器图628所示为活塞式蓄能器，它利用在缸筒2中浮动的活塞1把缸中的液压油和气体隔开，活塞随着蓄能器中油压的增减在缸筒内移动。活塞式蓄能器安装和维修方便，寿命长，但由于活塞惯性和密封件的摩擦力影响，其动态响应较慢
42、。适用于压力低于20MPa的系统储能或吸收压力脉动。,2.皮囊式蓄能器图629所示为皮囊式蓄能器，它采用了耐油橡胶制成的皮囊，通过皮囊2内腔充入的一定压力的惰性气体实现储能。皮囊外部液压油经壳体1底部的限位阀4通入，限位阀还保护皮囊不被挤出容器之外。此蓄能器的气液完全隔开，皮囊受压缩储存压力能，其惯性小、动作灵敏，适用于储能和吸收压力冲击,工作压力可达32MPa。,图628活塞式蓄能器,图629皮囊式蓄能器,3.蓄能器的使用安装蓄能器应根据给定的工况包括压力条件、动作频率、脉动频率、最高工作压力和最低工作压力、系统一个工作循环内的供油量情况等进行计算选用，所选公称容积应大于计算容积，使用压力应
43、小于额定压力。4.液压蓄能器的维护对于皮囊式蓄能器而言，在充气之前，应从油口灌注少许液压油，以实现皮囊的自润滑。在使用过程中，必须定期对皮囊进行气密性检查，定期更换皮囊及密封件。一旦发现皮囊中充气压力低于规定的充气压力，要及时充(补)气，以使蓄能器经常处于最佳使用状态。,6.6气动辅助元件6.6.1气源净化装置1.后冷却器后冷却器安装在空气压缩机出口处的管道上。它的作用是将空气压缩机排出的压缩空气温度由140170降至4050。这样就可使压缩空气中的油雾和水汽迅速达到饱和，使其大部分析出并凝结成油滴和水滴，以便经油水分离器排出。后冷却器的结构形式有蛇形管式、列管式、散热片式和管套式四种，冷却方
44、式有水冷和气冷两种。蛇形管和列管式后冷却器的结构如图630所示。,图630后冷却器,2.油水分离器油水分离器安装在后冷却器出口管道上，它的作用是分离并排出压缩空气中凝聚的油分、水分和灰尘杂质等，使压缩空气得到初步净化。油水分离器的结构形式有环形回转式、撞击折回式、离心旋转式、水浴式以及以上形式的组合等。图631所示是撞击折回并回转式油水分离器的结构形式，它的工作原理是:当压缩空气由入口进入分离器壳体后，气流先受到隔板阻挡而被撞击折回向下(见图中箭头所示流向)；之后又上升产生环形回转，这样凝聚在压缩空气中的油滴、水滴等杂质受惯性力作用而分离析出，沉降于壳体底部，由放水阀定期排出。,图631撞击折
45、回并回转式油水分离器,3.储气罐储气罐的主要作用是:（1）储存一定数量的压缩空气，以备发生故障或临时需要应急使用；（2）消除由于空气压缩机断续排气而对系统引起的压力脉动，保证输出气流的连续性和平稳性；（3）进一步分离压缩空气中的油、水等杂质。储气罐一般采用焊接结构，以立式居多，其结构如图632所示。,图632储气罐结构图,4.干燥器经过后冷却器、油水分离器和储气罐后得到初步净化的压缩空气，已满足一般气压传动的需要。但压缩空气中仍含一定量的油、水以及少量的粉尘。如果用于精密的气动装置、气动仪表等，上述压缩空气还必须进行干燥处理。压缩空气的干燥方法主要有吸附法和冷却法两种。,吸附法是利用吸附剂(如
46、硅胶、铝胶或分子筛等)来吸附压缩空气中含有的水分，而使其干燥；冷却法是利用制冷设备使空气冷却到一定的露点温度，析出空气中超过饱和水蒸气部分的多余水分，从而达到所需的干燥度。吸附法是干燥处理方法中应用最为普遍的一种方法。吸附式干燥器的结构如图633所示。它的外壳呈筒形，其中分层设置栅板、吸附剂、滤网等。湿空气从进气管1进入干燥器，通过吸附剂层21、钢丝过滤网20、上栅板19和下部吸附剂层16后，因其中的水分被吸附剂吸收而变得很干燥。然后，再经过钢丝过滤网15、下栅板14和钢丝过滤网12，干燥、洁净的压缩空气便从输出管8排出。 ,图633 吸附式干燥器结构图,5.过滤器空气的过滤是气压传动系统中的
47、重要环节。不同的场合，对压缩空气的要求也不同。过滤器的作用是进一步滤除压缩空气中的杂质。常用的过滤器有一次性过滤器(也称简易过滤器，滤灰效率为5070)和二次过滤器(滤灰效率为7099)；在要求高的特殊场合，还可使用高效率的过滤器(滤灰效率大于99)。1）一次过滤器如图634所示为一次过滤器，气流由切线方向进入筒内，在离心力的作用下分离出液滴，然后气体由下而上通过多片钢板、毛毡、硅胶、焦炭、滤网等过滤吸附材料，干燥清洁的空气从筒顶输出。,图634一次过滤器结构图,2）分水滤气器分水滤气器滤灰能力较强，属于二次过滤器。它和减压阀、油雾器一起被称为气动三联件，是气动系统不可缺少的辅助元件。普通分水
48、滤气器的结构如图635所示，其工作原理为:压缩空气从输入口进入后，被引入旋风叶子l，旋风叶子上有很多小缺口，使空气沿切线反向产生强烈的旋转，这样夹杂在气体中的较大水滴、油滴、灰尘(主要是水滴)便获得较大的离心力，并高速与存水杯3内壁碰撞而从气体中分离出来，沉淀于存水杯3中，然后气体通过中间的滤芯2，部分灰尘、雾状水被滤芯2拦截而滤去，洁净的空气便从输出口输出。挡水板4是防止气体漩涡将杯中积存的污水卷起而破坏过滤作用。为保证分水滤气器正常工作，必须及时将存水杯中的污水通过排水阀5放掉。在某些人工排水不方便的场合，可采用自动排水式分水滤气器。,存水杯由透明材料制成，以便于观察工作情况、污水情况和滤
49、芯污染情况。滤芯目前采用铜粒烧结而成。发现油泥过多，可采用酒精清洗，干燥后再装上，可继续使用。但是这种过滤器只能滤除固体和液体杂质，因此，使用时应尽可能装在能使空气中的水分变成液态的部位或防止液体进入的部位，如气动设备的气源入口处。气压传动系统中，通常由分水滤气器、减压阀和油雾器共同组成气动三联件。有些电磁阀和气缸能够实现无油润滑（靠润滑脂实现润滑功能），便不需要使用油雾器。过滤精度一般为5075m，调压范围为0.510MPa，如过滤精度为510m、1020m、2540m，调压为0.050.3MPa、0.051MPa。三大件无管连接而成的组件称为三联件。,图635普通分水滤气器结构图,三联件是
50、多数气动系统中不可缺少的气源装置辅件，安装在用气设备的近处，是压缩空气质量的最后保证。三联件的安装顺序依进气方向分别为分水滤气器、减压阀和油雾器。分水滤气器和减压阀组合在一起可以称为气动二联件。还可以将分水滤气器和减压阀集装在一起，便成为过滤减压阀（功能与分水滤气器和减压阀结合起来使用相同）。有些场合不允许压缩空气中存在油雾，则需要使用油雾分离器将压缩空气中的油雾过滤掉。总之，这几个元件可以根据需要进行选择，并可以将它们组合起来使用。,6.6.2其它辅助元件1.油雾器油雾器是一种特殊的注油装置。它以空气为动力，将润滑油雾化后，注入空气流中，并随空气进入需要润滑的部件，达到润滑的目的。图636是
