《辅助元器》PPT课件.ppt

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1、第5章 液压与气压传动控制调节元件,5.1 概述,5.2 方向控制阀,5.3 压力控制阀,5.4 流量控制阀,5.5 插装阀,返回,5.6 电液数字控制阀,5.7 电液比例控制阀,5.8 液压阀的连接与安装方式,第6章 液压与气压传动系统辅助元件,6.1 蓄能器,6.2 过滤器,6.3 油箱、热交换器、压力表及压力表辅件,6.4 压缩空气净化设备的组成和布置,6.5 气压辅件,返回,6.6 管件,6.7 密封装置,6.8 其它辅助元件,6.1 蓄能器,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流体的压力能。它的基本作用是，当系统的压力高于蓄能器内流体的压力时，系统中的流体充进蓄能

2、器中，直到蓄能器内外压力相等；反之，当蓄能器内流体的压力高于系统的压力时，蓄能器内的流体流到系统中去，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流体，也可以吸收系统的压力脉动和减小压力冲击等。,2.蓄能器的类型,(1)重力式蓄能器 重力式蓄能器的结构如图6.2所示。它利用重物的势能来储存、释放液压能。当压力油充入蓄能器时，油液推动柱塞2上升，在重物1的作用下以一定压力储存起来。这种蓄能器的特点是结构简单，容量大，在释放压力能的过程中，压力稳定。但其结构尺寸大而笨重，运动惯性大，反应不灵敏，易漏油，有磨擦损失。因此，重力式蓄能器只供蓄能用，常用作大型固定设备的第二油源。,(

3、2)弹簧式蓄能器 弹簧式蓄能器的结构如图6.3所示。它利用弹簧的压缩和伸长来储存和释放压力能，弹簧2和压力油之间由活塞3隔开。它的结构简单，反应尚还灵敏。但容量小，易内泄并有压力损失，不适于高压和高频动作的场合，一般可用于小容量、低压（p 12 MPa）系统，用作蓄能和缓冲。,(3)充气式蓄能器 充气式蓄能器是利用密封气体的压缩膨胀来储存、释放能量的，主要有气瓶式、活塞式和气囊式三种。如图6.4所示。,（a）气瓶式蓄能器 如图6.4a所示，这种蓄能器又叫直接接触式蓄能器。气体1和油液2在蓄能器中是直接接触的。它的特点是容量大，但由于气体与油液接触，气体能够混入油液中，影响系统工作的平稳性，而且

4、耗气量大，需经常补气，因此仅适用于中、低压大流量的液压系统。（b）活塞式蓄能器 如图6.4b所示，蓄能器中的气体1与油液3由一个浮动的活塞2隔开，活塞的上部为压缩空气，气体由气阀充入，其下部经油孔通向系统。活塞随下部压力油的储存和释放而在缸筒内来回滑动。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。这种蓄能器结构简单，工作可靠、寿命长，它主要用于大流量。但因活塞有一定的惯性和O型密封圈存在有较大摩擦力，所以反应不够灵敏，因此只适用于储存能量，或在中、高压系统中吸收压力脉动。另外，密封件磨损后，会使气液混合，影响系统的工作稳定性。,（c）气囊式蓄能器 这种蓄能器目前应用得最为广泛，

5、其结构如图6.4c所示。它主要由充气阀1、壳体2、皮囊3和进油阀4组成。气体和油液由皮囊隔开，皮囊用耐油橡胶制成，固定在耐高压的壳体上部，皮囊内充入惰性气体（一般为氮气）。壳体下端的进油阀是一个用弹簧加载的菌形阀，它能使油液进出蓄能器时皮囊不会挤出油口。充气阀在蓄能器工作前为皮囊充气，充气完毕将自动关闭。另外，充气阀处可作检查皮囊内气压大小的接表口。这种蓄能器的结构保证了气液的密封可靠，其主要特点是皮囊惯性小，反应灵敏，结构尺寸小，安装容易，克服了活塞式蓄能器的缺点，因此，它的应用广泛，但工艺性较差。,(4)薄膜式蓄能器 薄膜式蓄能器利用薄膜的弹性来储存、释放压力能。主要用于小体积和小流量工作

6、情况。如用作减震器、缓冲器和用于控制油的循环等。(5)蓄能器的职能符号 蓄能器的职能符号如表6.1所示。,3.蓄能器的容量计算,(1)作辅助动力源时的容量计算 这时的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，即：（6.1）式中 p0 气囊的充气压力；V0 气囊的充气体积，即蓄能器容量，这时气囊充满 壳体内腔；p1 系统最高工作压力，即泵对蓄能器储油结束时的 压力；V1 气囊被压缩后相应于时的气体体积；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 气体膨胀后相应于时的气体体积。n 多变指数。,当蓄能器用于保压和补漏时，气体膨胀过

7、程缓慢，与外界热交换得充分，可认为是等温变化过程，n=1；当蓄能器作辅助或应急动力源时，释放液体的时间短，气体快速膨胀，热交换不充分，这时可视为绝热过程，n=1.4。p V曲线图见图6.5所示。在实际工作中的状态变化在绝热过程和等温过程之间，因此1 n 1.4。,体积差V(=V2-V1)为供给系统的油液体积，代入式（6.1），便可求得蓄能器容量V0，即：由此得：（6.2）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p0p00.25p1。在实际选用时，蓄能器的总容积V0比理论计算值大5%倍为宜。如已知V0，也可反过来求出储能时的供油体积，即：（6.3）,

8、(2)作吸收冲击用时的容量计算 这时准确计算比较困难，因其与管路布置、液体流态、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，即：（6.4）式中 q 阀口关闭前管内流量；p2 系统允许的最大冲击压力，一般取 p2 1.5p1；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；p1 阀口开、闭前管内工作压力。本式只适用于在数值上t 0.016 4 L的情况下。,4.蓄能器的应用,(1)辅助动力源 蓄能器最常见的用途是作为辅助动力源。图6.6所示为压力机液压系统，在工作循环里，当液压缸慢进和保压时，蓄能器把液压泵

9、输出的压力油储存起来，到达设定压力后，卸荷阀打开，泵卸荷；当液压缸在快速进退时，蓄能器与泵一起向液压缸供油，完成一个循环。这里，蓄能器的容量要选成其提供的流量加上液压泵的流量能够满足工作循环的流量要求，并能在循环之间重新充够油液。因此，在系统设计时可按平均流量选用较小流量规格的泵。,(2)应急动力源 当液压系统工作时，由于泵或电源的故障，液压泵突然停止供油，这会引起事故。对于重要的系统，为了确保工作安全，就需用一适当容量的蓄能器作为应急动力源。图6.7所示为用蓄能器作应急动力源的液压系统，当液压泵突然停止供油时，蓄能器便将其储存的压力油放出，使系统继续在一段时间内获得压力油。,(3)保压装置

10、应用蓄能器使液压系统保持压力，从而使液压泵卸荷以降低功率的消耗。图6.8a和图6.8b所示为这种回路，系统的压力可由蓄能器来保持。当系统压力达到所需的数值时，通过压力继电器A使液压泵卸荷，或通过顺序阀C控制二位二通阀B和卸荷溢流阀使液压泵卸荷。,(4)吸收压力脉动与液压冲击 在液压系统中安装蓄能器，可以吸收与减小压力脉动峰值，这是防止振动与噪声的措施之一，图6.9所示即为吸收压力脉动用蓄能器回路。在高压、大流量管路内，若在靠近快速关闭的阀门的管路上安装蓄能器，能够使液体的流速变化率减小，冲击压力得到缓冲，从而消除系统中的管路和工作元件遭受损坏的危险。图6.10所示为另一装有作为吸收冲击用的蓄能

11、器回路。,6-2 过滤器,1.过滤器的类型和结构,(1)网式过滤器(短片)网式过滤器为粗过滤器，其结构如图6.11所示。其中6.11a和6.11b分别为不同安装方式的过滤器。在周围开有很多窗孔的塑料或金属筒形骨架上，包着一层或两层铜丝网。过滤精度由网孔大小和层数决定，有80 m、100 m和180 m三个等级。,由于网式过滤器阻力损失小，过滤精度不高，通常安装在液压泵的吸油口，以防止较大的杂质颗粒进入泵内。目前常用的网式过滤器网孔直径为0.880.18 mm时，其压力损失不超过0.25105 Pa；网孔直径为0.130.4 mm时，其压力损失不超过0.04105 Pa。应选择过滤器的过滤通流能

12、力是液压泵流量的2倍以上，以保证液压泵吸油充分，防止液压泵口吸油阻力过大而产生气蚀。网式过滤器结构简单、清洗方便、通油能力大，但过滤精度低，常用于吸油管路作吸滤器，对油液进行粗滤。,(2)线隙式过滤器 线隙式过滤器是一种普通过滤器。它用铜线或铝线密绕在筒形心架的外部来组成滤芯，并装在壳体内（用于吸油管路上的过滤器无壳体）。油液经线间间隙和芯架槽孔流入过滤器内，再从孔道流出。其过滤精度有0.3 mm和0.08 mm两种。图6.12a为其回流线隙式过滤器的结构图，它由端盖1、壳体2、筒型芯架3和绕在芯架外部的铜线圈4组成。当油液从孔a进入过滤器内，经过线间的缝隙进入滤芯内部再由孔b流出。6.12b

13、为吸油线隙式过滤器的结构图。其过滤原理是由绕线间隙过滤掉油液中杂质。,这种过滤器结构简单、通油能力大、过滤精度适中，一般常用于压力低于2.5 MPa的回路或油泵吸油管路中。可用作吸滤器或回流过滤器，但不易清洗。,(3)金属烧结式过滤器 金属烧结式过滤器的结构形状较多，图6.13所示为其中一种。它由端盖1、壳体2和滤芯3等部件组成。油液从进油口进入过滤器，通过滤芯后从出油口流出。滤芯一般由颗粒状青铜压制、烧结而成。它是利用铜颗粒之间的微孔来过滤杂质的。选择不同粒度的粉末制成不同壁厚的滤芯就能获得不同精度的过滤效果。通常其过滤精度在 0.010.1 mm 之间。压力损失为 0.31052105 P

14、a。它的主要特点是滤芯可按需要烧结成各种不同的形状，如杯状、管状等，其强度高，承受热应力和抗冲击性能好，可以在较高温度下工作，有良好的抗腐蚀性，制造简单，过滤精度较高。它可用在不同的位置。缺点是易堵塞，难清洗，烧结颗粒使用中可能会脱落，再次造成油液的污染。,(4)纸质过滤器 纸质过滤器又称纸芯式过滤器，目前它应用得最为广泛，其结构如图6.14所示。它的结构与线隙式过滤器基本相同，只是滤芯采用了纸芯。纸芯由厚为0.350.7 mm的平纹或皱纹的酚醛树脂或木浆微孔滤纸组成。,为了增大滤芯强度，滤芯一般分为三层，外层采用粗眼钢板网，中层为纸质滤芯，折叠成图6.14b所示形状以增大过滤面积，里层由金属

15、丝网与滤纸一并折叠在一起。滤芯的中央还装有支承弹簧。这样就提高了滤芯强度，延长了寿命。纸质过滤器的过滤精度高（530 m），通常有0.1 mm和0.02 mm两种。其压力损失为0.11050.4105 Pa，可在高压（38 MPa）下工作。由于较小的壳体中可装入表面积很大的滤纸芯，因此，其结构紧凑、通油能力大，一般配备壳体后用作压滤器。其缺点是无法清洗，为一次性使用，需经常更换滤芯。纸质过滤器的滤芯能承受的压力差较小（0.35 MPa），为了保证过滤器能正常工作，不致因杂质逐渐聚积在滤芯上引起压差增大而压破纸芯，故过滤器顶部装有堵塞状态发信装置。,(5)磁性过滤器 磁性过滤器的工作原理就是利用

16、磁铁吸附油液中的铁质微粒。但一般结构的磁性过滤器对其它污染物不起作用，通常用作回流过滤器。它常被用作复式过滤器的一部分。(6)复式过滤器 复式过滤器即上述几类过滤器的组合。例如在图6.13所示的滤芯中间，再套入一组磁环即成为磁性烧结式过滤器。复合过滤器性能更为完善，一般设有多种结构原理的堵塞状态发信装置，有的还设有安全阀。当过滤杂质逐渐将滤芯堵塞时，滤芯进出油口的压力差增大，若超过所调定的发信压力，发信装置便会发出堵塞信号。如不及时清洗或更换滤芯，当压差达到所调定的安全压力时，类似于直动式溢流阀的安全阀便会打开，以保护滤芯免遭损坏。安装在回油路上的纸质磁性过滤器，适用于对铁质微粒要求去除干净的

17、传动系统。,(7)过滤器发信装置 过滤器长期工作，油液中的杂质集聚在滤芯表面，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，需要过滤器带有堵塞发信装置。过滤器发信装置与过滤器并联，其结构如图6.15所示。,它的工作原理是其P1口与过滤器进油口相通，P2口与出油口相通。过滤器进、出油口两端的压力差p（=p1p2）在发讯装置的活塞2上的作用力与弹簧5的弹簧力相平衡。当油液杂质逐渐堵塞过滤器，使p1压力上升，当压力差p达到一定数值时，压力差作用力大于弹簧力，推动活塞及永久磁铁4右移。这时，感簧管6受磁性作用吸合触点，接通电路，使接线柱1连接的电路报警，提醒操作人员更换滤芯。电路

18、上若增设延时继电器，还可在发讯一定时间后实现自动停机保护。通常，过滤器堵塞报警压力差值为0.3 MPa左右。,2.过滤器的选用,过滤器的选用应考虑下列因素：(1)有足够的过滤能力。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，需要时可查阅有关样本和手册。(2)能承受一定的工作压力。过滤器壳体耐压能力应能承受其所在管路的工作压力。液压系统中的管路工作压力各有不同，应根据工作压力选取相应的过滤器。(3)有足够的过滤精度。过滤精度是指通过滤芯的最大尖硬颗粒的大小，以其直径d的公称尺寸（单位m）表示。其颗粒越小，精度越高。精度分粗（d 100 m）、普通（d

19、 10100 m）、精（d 510 m）和特精（d 15 m）四个等级。(4)过滤器滤芯应易于清洗和更换。(5)在一定的温度下，过滤器应有足够的耐久性。,3.过滤器的安装,(1)安装在泵的吸油路上 如图6.16a所示，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的或普通精度过滤器。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强烈噪声。这时过滤器的通油能力应大于液压泵流量的两倍以上，压力损失不得超过0.010.035 MPa。必要时，泵的吸入口应置于油箱液面以下。,(2)安装在泵的压油路上 如图6

20、.16b所示，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1015 m过滤精度的过滤器。由于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0.35 MPa，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)安装在回油路上 如图6.16c所示，这种安装方式可滤去油液流入油箱以前的污染物，为泵提供清洁的油液。由于回油路上压力低，可采用强度和刚度较低但过滤精

21、度较高的精过滤器进行回油过滤，并允许过滤器有较大的压力降，保证油箱回油的清洁，间接地保护了系统。与过滤器并联的溢流阀起着旁通阀的作用，也可简单地并联一单向阀作为安全阀，以防堵塞或低温启动时高粘度油液流过过滤器所引起的系统压力的升高。(4)安装在系统的分支油路上 当泵流量较大时，若仍采用上述各种油路过滤，过滤器可能过大。为此可在只有泵流量20%30%左右的支路上安装一小规格过滤器，对油液起滤清作用。,(5)单独过滤系统 这种方式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，用于滤除油液中的杂质，以保护主系统。过滤系统连续运转，可以滤掉油箱中油液的杂质，适用于大型机械设备中的液压

22、系统，如图6.17所示的系统。滤油车也可起此作用。研究表明，在压力和流量波动下，过滤器的功能会大幅度降低，系统外的过滤回路不受系统压力的影响，故过滤效果较好。,6.3 油箱、热交换器、压力表及压力表辅件,1.油箱,油箱的作用主要是储油；此外，因为油箱有一定的表面积，能够散发油液工作时产生的热量，沉淀油液中的污物，逸出渗入油液中的空气，有时它兼作液压元件和阀块的安装台。按油箱液面是否与大气相通，可分为开式油箱和闭式油箱。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或对工作稳定性或噪声有严格要求的场合（空气混入油液是工作不稳定和产生噪声的主要原因）。这里仅介绍开式油箱。在初步

23、设计油箱时，其有效容量可按下述经验公式确定，即：（6.5）对功率较大且连续工作的液压系统，必要时还应进行热平衡计算，以最后确定油箱容量。,结合图6.18所示的油箱结构示意图，分述设计要点如下。,（1）基本结构 为了在相同的容量下得到最大的散热面积，油箱外形以立方体或长六面体为宜。油箱的顶盖上一般要安放泵和电机（也有的置于油箱旁边或油箱下面）以及阀的集成装置等，据此可基本决定箱盖的尺寸；另外，最高油面只允许达到箱高的80%。这样就可基本确定箱高的尺寸。油箱一般用厚度为2.54 mm的钢板焊成，顶盖要适当加厚并用螺钉通过焊在箱体上的角钢加以固定。顶盖可以是整体的，也可分为几块。泵、电动机和阀的集成

24、装置可直接固定在顶盖上，也可固定在安装板上，安装板与顶盖间应垫上橡胶板以缓和振动。油箱底脚高度应在150 mm以上，以便散热、搬移和放油。油箱四周要有吊耳，以便吊装和运输。油箱应有足够的刚度，大容量且较高的油箱要采用骨架式结构。,（2）吸、回和泄油管的设置 泵的吸油管与系统回油管管口之间的距离应尽可能远些，并且都应插在最低油面之下。吸油管应采用容易将过滤器从油箱内取出的连接方式，所安装过滤器的安装位置要在油面以下较深的部位，距油箱底面不得小于50 mm，这是因为油箱底部有沉淀物，安装太低时容易把杂质吸入泵内。吸油管离箱壁要有3倍管径的距离，以便四面进油；回油管口应加工成45斜口形状，以增大通流

25、截面，并面向箱壁，以利散热和沉淀杂质。回油管口在最低油面以下是以防止回油时带入空气，这样可使大流量油液返回油箱时不会剧烈地扰动油面，从而可以防止气泡混入油中，并能使高温油迅速流向易于散热的油箱四壁，但离箱底要大于管径的23倍，以免飞溅起泡。阀的泄油管口应在液面之上，以免产生背压；液压马达和液压泵的泄油管则应引入液面之下，以免吸入空气。为防止油箱表面泄油落地，必要时要在油箱下面或顶盖四周设盛油盘。,（3）隔板的设置 在油箱中设置隔板的目的是将吸、回油隔开，迫使油液循环流动，分离回油带进来的气泡与杂质，利于散热和沉淀。一般设置一到二个隔板，高度约为油面的2/3或接近最大液面高。为了使散热效果好，应

26、使液流在油箱中有较长的流程，如果与四壁都接触，效果更佳。油箱底面应有适当的倾斜度，并在最低处设置放油塞。（4）空气滤清器与液位计的设置 空气滤清器的作用是使油箱与大气相通，保证泵的自吸能力，滤除空气中的灰尘杂物；兼作加油口用，它的容量大小可根据液压泵输出油量的大小进行选择，当油箱内的油面发生剧烈变化时，可保证油箱内不出现负压情况。它一般布置在顶盖上靠近油箱边缘处。液位计用于监测油面高度，故其窗口尺寸应能满足对最高与最低液位的观察，有的油箱要求是低油位报警，这些皆为标准件，可按需要选用。,（5）放油口与清洗窗的设置 图6.18中油箱底面做成斜面，在最低处设放油口，平时用螺塞或放油阀堵住，换油时将

27、其打开放走污油。（6）防污密封 油箱盖板和窗口连接处均需加密封垫，各进、出油管通过的孔都需要装有密封垫。（7）油温控制 油箱正常工作温度应在1565 之间，必要时应安装温度计、温控器和热交换器。（8）油箱内壁加工 新油箱经喷丸、酸洗和表面清洁后，四壁可涂一层与工作液不相容的塑料薄膜或耐油清漆。如果油箱用不锈钢板焊制时，可不必涂层。（9）较大的油箱应设置手孔或人孔，便于维护。,3.热交换器,(1)冷却器 根据冷却介质的不同，冷却器分为水冷和风冷两类。（a）水冷式冷却器 水冷式冷却器分为蛇形管式、多管式和板式等型式。蛇形管冷却器 如图6.19所示，在油箱中安放水冷蛇形管式冷却器进行冷却是最简单的方

28、法。它制造容易、装设方便，但冷却效率低，耗水量大，故不常使用。,多管式冷却器 常见的多管式冷却器的结构如图6.20所示，它主要由外壳1、挡板2、铜管3和隔板4等部件组成。工作时，冷却水从管内通过，高温油从壳体内管间流过形成热交换。隔板将铜管束分成两部分，使冷却水每次只能从一部分管子通过，待流到一端后，再进入另一部分管子而流出，这样可以增大冷却水的流速，提高水的传热效率。为了增加油液在管间的流动速度，提高油的传热效率，使油液得到充分的冷却，还设置了适当数量的挡板，挡板与铜管垂直安装。这种冷却器由于采用强制对流的方式，散热效率较高、结构紧凑，因此应用较普遍。,（b）风冷式冷却器 风冷式冷却器适用于

29、缺水或不使用水的液压装置，如工程机械等。冷却方式可采用风扇强制吹风冷却，也可采用自然风冷却。风冷式冷却器有管式、板式、翅管式和翅片式等型式。这里仅介绍翅片式风冷却器。图6.21所示为翅片式风冷却器，每两层通油板之间设置波浪形的翅片板，因此可以大大提高传热系数。如果加上强制通风，冷却效果将更好。它的结构紧凑体积小，但易堵塞，难清洗。,冷却器通常安装在液压系统的回油路上，这样可以对已经发热的油在回油箱之前进行冷却。另外，也有单设一台泵仅供冷却器换热用的安装形式。,（c）冷却器的计算 冷却器的计算主要是根据热交换量确定需要的散热面积和冷却水量。散热面积 冷却器散热面积的确定应根据发热功率来计算。冷却

30、器必需的散热面积A为：（6.6）需要的冷却水量 为了平衡油温，冷却器冷却水的吸热量应等于液压油放出的热量，即：（6.8）因此需要的冷却水量：（6.9）,(2)加热器 加热器的作用在于低温启动时将油液温度升高到适当的值。目前，最常用的是电加热器，其安装形式如图6.22所示。电加热器的发热功率P可按下式估算：（6.10）,3.压力表及压力表辅件,(1)压力表 液压系统和各局部回路的压力大小可通过压力表观测，以便调整和控制液压系统各工作点的压力。常用的压力表是弹簧弯管式，结构如图6.23所示。它由弹簧弯管1、放大机构2、指针3、基座4等零件组成。当弹簧弯管受压力作用发生伸张变形后，通过放大机构的杠杆

31、、扇轮和小齿轮使指针偏转，压力愈高，指针偏转愈大。,压力表有各种精度等级，它的精度等级就是该表误差占量程的百分数。选用压力表应使它的量程大于系统的最高压力。在压力稳定的系统中，压力表量程一般为最高工作压力的1.5倍。压力波动较大系统的压力表量程应为最大工作压力的2倍，或者选用带油阻尼耐振压力表。,(2)压力表开关 压力表与系统的连接需要通过压力表开关。最常见的压力表开关为KF型，其结构如图6.24所示。旋转手轮3可打开或关闭压力表油路，也可适当调节手轮由针阀2调节油路开口，起到阻尼缓冲作用，使压力表指针动作平稳。,6.4 压缩空气净化设备的组成和布置,由空气压缩机产生的压缩空气，必须经过降温、

32、净化、减压和稳压等一系列处理，才能供给控制元件（阀、逻辑元件等）及执行元件（缸、马达等）使用。1.后冷却器 后冷却器的作用是将空气压缩机排出的压缩空气温度由140170 降到4050，促使其中水气和油气大部分凝聚成水滴和油滴，以便经油水份离器析出。后冷却器一般使用水冷换热器。其结构形式有：列管式、散热片式、套管式和蛇形管式等。最常用的是蛇形管式和列管式后冷却器，其结构与液压冷却器类似，热的压缩空气由管内流过，冷却水从管外水套中流动以进行冷却。,2.油水分离器 油水分离器的作用是分离压缩空气中凝聚的水分和油分等杂质，使压缩空气得到初步净化。其结构形式有环形回转式、撞击并折回式、离心旋转式、水浴式

33、以及以上形式组合式等。主要是利用回转离心、撞击、水洗等方法使水滴、油滴等其它杂质颗粒从压缩空气中分离出来。图6.25为撞击折回并环形回转式油水分离器；图6.26为水浴并旋转离心串联式油水分离器。,在图6.25所示的油水分离器中，气流回转后上升速度应缓慢，油水分离效果才好。一般上升速度不超过0.30.5m/s。选用或设计这种分离器时，其内径应满足：（6.11）式中：d 气体入口管道直径；气体在入口管道内的流速。一般油水分离器的高度应设计或选为：H=（3.54）D（6.12）,3.储气罐 储气罐的作用是：消除压力波动；保证输出气流的连续性；储存一定数量的压缩空气，调节用气量或以备发生故障和临时需要

34、应急使用；进一步分离压缩空气中的水分和油分。贮气罐一般采用焊接结构，以立式居多。一般来讲储气罐进气口在下，出气口在上，两气口距离尽可能加大，罐上应设有安全阀、压力表、清洗用孔或工具操作孔及排放油水的管阀。选择储气罐容积VC时，若以消除压力波动为目的，可根据空气压缩机的自由空气排气量q，参考以下经验选取：q 6 m3/min时 VC=0.200 m3 q=630 m3/min时 VC=0.215 m3 q 30 m3/min时 VC=0.100 m3 若以储存压缩空气、调节用气量为目的，VC则应按实际所需储存和调气量来设计。储气罐的高度可为内径的23倍。,4.干燥器 压缩空气经后冷却器，油水分离

35、器后，储气罐的初步净化已满足一般气压传动系统的需要，对于某些要求较高的气压仪表、射流装置等，还必须经过干燥、过滤等装置进一步净化。目前使用的干燥方法主要是吸附法和冷冻法。吸附法是利用硅胶、铝胶、分子筛、焦炭等吸附剂吸收空气中的水分，使压缩空气得到干燥的方法。吸附法除水效果很好。采用焦炭做吸附剂相对效果较差，但成本低，还可以吸附油分。冷冻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汽压部分的水分，降低其含湿量，增加空气的干燥程度。吸附法应用较为普遍。,图6.27所示为吸附式干燥器的一种。其工作原理是使压缩空气通过栅板、干燥吸附剂（如焦炭、硅胶、铝胶和分子筛等）滤网等，使之达

36、到干燥、过滤的目的。气源装置中的后冷却器、油水分离器、贮气罐、干燥器及过滤器等，均属受压容器。为确保安全，需按有关标准作水压实验。一般试验压力pt 1.5p（工作压力）。,6.5 气压辅件,1.分水滤气器,常见的分水滤气器的结构如图6.28所示。其工作原理是压缩空气从输入口进入后，被引入旋风叶子1，旋风叶子上有许多成一定角度的缺口，迫使空气沿切线方向产生强烈旋转，这样夹杂在空气中的较大水滴、油滴灰尘等便获得较大的离心力，其高速运动与水杯2内壁碰撞，从气体中分离出来，沉淀落于存水杯底部，然后，气体通过中间的滤芯4，部分杂质、灰尘被拦截而滤掉，洁净的空气便从输出口输出。,为防止气体旋转的旋涡将存水

37、杯中积存的污水卷起，往往在其滤芯下装设挡水板。为保证分水滤气器正常工作，必须及时将存在水杯中的污水通过排水阀放掉。图6.28所示分水滤气器采用手动排水阀。为能保证及时排水，可采用自动排水式分水滤气器。自动排水式分水滤气器的分水、过滤部分的结构与上述普通型分水滤气器相同，不同的是在存水杯下部装有自动排水阀。其原理是积水增加到一定高度时，利用浮筒打开放水阀，排出积水；存水不多时，气压作用于膜片，使放水阀关闭。自动排水阀常备有手动装置，必要时可手动排水。,存水杯由透明材料制成，便于观察其工作情况、污水高度和滤芯污染程度。分水滤气器的滤芯可用多种材料制成。目前多采用铜颗粒烧结成形，如发现油泥过多，可拆

38、卸下来用酒精清洗，干燥后装好，继续使用。分水滤气器的选用主要依据气压系统所需要的过滤精度和所用空气流量选择相应过滤芯和通径的产品。分水滤气器必须以垂直位置安装，并将放水阀朝下，壳体上箭头所示为气流方向，不可装反。分水滤气器可以单独使用。大多数情况下是与减压阀、油雾器组合使用。若组合使用时，其安装次序从进气方向起应是分水滤气器在前，减压阀居中，油雾器在后，设置在每台气压设备的近处。,2.油雾器,(1)油雾器产生油雾的原理 引射原理是从喷管喷出一股流体，由于质点的相互摩擦、碰撞，使它具有卷吸周围静止流体的作用（如图6.29a所示），主射流将自身的一部分能量传给周围流体，从而夹带着周围一部分流体一起

39、向前运动。如果在喷管外部套一个比喷管尺寸大的管道，如图6.29b所示，这样便限制了射流与外界的接触。这时，由喷管出来的射流，还是要卷吸一部分周围流体向前运动，于是在射流的周围形成低压区，套管中流体便被卷吸进来，与喷管喷出的流体混合后，经出口流出。这种利用一股较高速度的流体射流将另一股流体（静止或低速的流体）吸入并相互混合后一起流动的现象称之为引射现象。,当射流从油杯中将油引射出来时，气流绕过油滴（球体），油滴表面压力分布不匀，出现局部低压区（相对来流压力），此低压力的作用正好与油滴表面张力相反，低压力的作用使油滴膨胀，表面张力的作用使油滴紧缩，当低压力的作用大于油滴表面张力时，油滴膨胀并被撕裂

40、成许多大颗粒油球，油球表面压力分布，也存在低压区，同样道理，大颗粒油球又再被撕裂成更小油珠。这样便使油发生雾化。由上述分析可见，当引射流体的速度（即来流速度）越高，则油滴表面形成负压越厉害，越易将油滴撕裂，即越易油雾化。雾化过程是在油滴被引入高速气流后的瞬间完成的，气流的速度和压力越高，雾化的油粒越小。,(2)油雾器的原理、性能及使用 图6.30所示为QIU型普通一次油雾器。压缩空气从输入口进入，在油雾器的气流通道中有一个立杆1，立杆1有两个通道口，上面背向气流的是喷油口B，下面正对气流的是油面加压通道口A。一小部分进入油面加压通道口A的气流经过加压通道到截止阀2（见图6.31），在压缩空气刚

41、进入时，钢球被压在阀座上，但钢球与阀座密封不严，有点漏气，可使储油杯上腔的压力逐渐升高，将截止阀2打开，使杯内油面受压，迫使储油杯内的油液经吸油管4、单向阀5和调节针阀6滴入透明的视油器7内，然后从喷油口B被主气道中的气流引射出来，在气流的气压力和油粘性力对油滴的作用下，雾化后随气流从输出口流出。视油器上部可调针阀用来调节滴油量，滴油量为0200滴/分。关闭针阀即停止滴油喷雾。,这种油雾器可以在不停气的情况下加油。当没有气流输入时，截止阀2中的弹簧把钢球顶起，封住加压通道，阀处于截止状态，见图6.31a。正常工作时，压力气体推开钢球进入油杯，油杯内气体的压力加上弹簧的弹力使钢球处于中间位置，截

42、止阀处于打开状态，见图3.31b。当进行不停气加油时，松开加油孔的油塞8，储油杯中的气压降至大气压，输入的气体把钢珠压到下限位置，使截止阀处于反关闭状态，见图6.31c。这样便封住了油杯的进气道，保证在不停气的情况下可以从油孔加油。油塞8的螺纹部分开有半截小孔，当拧开油塞加油时，不等油塞全部旋开小孔已先与大气相通，油杯中的压缩空气通过小孔逐渐排空，这样不致造成油、气从加油孔冲出来。,二次油雾器是使油滴在油雾器中进行两次雾化，使油雾粒度更小（约5 m），更均匀，输送距离更远。用于气压轴承、气马达等润滑。油雾器的选用主要根据气压系统所需气体流量（选定通径）及油雾粒径大小来确定。一次油雾器的油雾粒径

43、约为2035 m，二次油雾器油雾粒径约达5 m。油雾器一般安装在分水滤水器，减压阀之后，尽量靠近换向阀，与阀的距离不应超过5 m。油雾器和换向阀之间的管道容积应为气缸行程容积的80%以下；当通道中有节流装置时上述容积比例应减半。安装时注意进、出口不能接错，垂直设置，不可倒置或倾斜。保持正常油面，不应过高或过低。油雾器供油量根据使用条件的不同而不同，一般以10 m3自由空气（标准状态下）供给1 mL的油量为基准，在使用中，可根据实际情况适当调节滴油量。,3.消声器,气缸、气马达及气阀等排出的气体速度较高，气体直接排入大气，气体体积急剧膨胀，引起气体振动，产生强烈的排气噪声，排气速度和功率越大，产

44、生的噪声也越大，有时可达100120 dB。噪声是一种公害，为了保护人体健康，噪声高于90 dB时必须设法降低。消声器就是通过阻尼或增加排气面积等方法降低排气速度和功率，达到降低噪声的目的。常用的消声器有三种型式：吸收型、膨胀干涉型和膨胀干涉吸收型。吸收型消声器，这种消声器是依靠吸声材料来消声的。吸声材料有玻璃纤维、毛毡、泡沫塑料、烧结材料等。将这些材料装设于消声器体内，使气流通过时受到阻力，声波被吸收一部分转化为热能，可使气流噪声降低约20 dB，主要用于消除中、高频噪声。在气压装置中广为应用。,膨胀干涉型消声器，这种消声器的结构很简单，相当一段比排气孔口径大的管件。当气流通过时，让气流在其

45、内部扩散、膨胀、碰壁撞击、反射、互相干涉而消声。主要用于消除中、低频噪声，尤其是低频噪声。膨胀干涉吸收型消声器，它是上述两种消声器的组合，也称混合型消声器。气流由斜孔引入，气流束互相冲撞、干涉，进一步减速，再通过敷设在消声器内壁的吸声材料排向大气。此种消声器消声效果好，低频可消声20 dB，高频可消声约45 dB。消声器的选择主要依据是排气孔口直径的大小及噪声频率范围。通常来讲，分水滤气器与减压阀、油雾器一起被称为气压三大件，它们依次无管化连成组件一般称为三联件，是多数气压设备中必不可少的装置。,6.6 管件,1.管道,(1)管道的种类及用途 液压和气压传动系统常用的管道分金属管、橡胶软管和尼

46、龙管三大类。金属管包括无缝钢管、紫铜管及铝管；橡胶软管有钢丝编织缠绕橡胶软管和绵绳编轧橡胶软管两种；尼龙PVC管一般只在气压系统中使用，其性质柔软宜于弯曲，布管方便。,(2)管道尺寸的确定（a）液压管道尺寸的确定 液压系统油管的选择与计算主要是计算管子的内径和壁厚。液压油管内径的确定 油管的内径是根据管内允许流速和所通过的流量来确定，即：（6.13）液压油管壁厚的计算 管子的壁厚可按下式计算：（6.14）,（b）气压管道尺寸的确定 气压管道主要根据流量和流速要求及允许的压力损失确定管径，管壁可按薄壁容器强度公式确定。管道内径（6.15）式中：q 计算管道内的压缩空气流量；计算管道内的压缩空气流

47、速。一般压缩空气在厂区管道流速采用 810 m/s，用气车间流速可用1015 m/s。为避免过大的压力损失，限定压缩空气管内流速在25 m/s以下，最大不得超过30 m/s。管道壁厚 可按薄壁容器强度公式来确定：（6.16）式中：b 材料抗拉强度；n 安全系数，一般取n=68。,(3)安装要求（a）管道应尽量短，最好横平竖直，转弯少。为避免管道皱折，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）。（b）管道尽量避免交叉，平行管间距要大于100 mm，以防接触振动并便于安装管接头。（c）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。

48、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,(1)硬管接头 按管接头和管道的连接方式分类，硬管接头有扩口式管接头、卡套式管接头和焊接式管接头三种。（a）扩口式管接头 扩口式管接头如图6.32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2穿入导套4后扩成喇叭口（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。,（b）卡套式管接头 卡套式管接头如图6.33所示，它由接头体1、卡套4和螺母3这三个基本零件组成。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联接和密封作用。这种管接

49、头轴向尺寸要求不严、拆装方便，不须焊接或扩口；但对油管的径向尺寸精度要求较高。采用冷拔无缝钢管，使用压力可达32 MPa。油管外径一般不超过42 mm。,（c）焊接式管接头 焊接式管接头如图6.34所示，它是把相连管子的一端与管接头的接管2焊接在一起，通过螺母3将接管2与接头体1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4密封两种形式，前者有自位性，安装时位置要求不很严格，但密封可靠性稍差，适用于工作压力不高的液压系统（约8 MPa以下的系统）；后者可用于高压系统。接头体与液压件的连接，有圆锥螺纹和圆柱螺纹两种形式，后者要用组合垫圈5加以密封。焊接管接头制造工艺简单，工作

50、可靠，扩装方便，对被连接的油管尺寸及表面精度要求不高，工作压力可达32 MPa以上，是目前应用最广泛的一种形式。,(2)插入快换式接头 插入快换式接头是气压管路专用接头。它用于微型气压元件，逻辑元件的小直径软管联接。其结构如图6.35所示。使用时将软管1插入接头体3，管子插到头后向外拉动，卡头2即把管子卡紧，这样就可实现管子的快速联接。当需要拆下管子时，向里推动卡头，同时向外拉管子可将管子拔出。,(3)胶管接头 胶管接头有可拆式和扣压式两种，各有A、B、C三种类型。随管径不同可用于工作压力在640 MPa的系统。扣压式管接头是高压胶管接头常用的一种形式。图6.36所示为A型扣压式胶管接头，装配