第六章 液壓輔件

2023/2/5機(jī)械工程學(xué)院機(jī)自教研室1第六章液壓輔件《液壓傳動(dòng)及控制》

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蓄能器蓄能器的功用和分類

蓄能器的種類主要有彈簧式和充氣式兩種，它們的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖和特點(diǎn)于表6-1中，過(guò)去還有一種重力式蓄能器，因體積龐大，結(jié)構(gòu)笨重，靈敏度不高，現(xiàn)在已很少應(yīng)用。

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蓄能器蓄能器的功用和分類

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蓄能器蓄能器的功用和分類

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蓄能器蓄能器應(yīng)用

1.作輔助動(dòng)力源當(dāng)液壓缸保壓時(shí)，泵的流量進(jìn)入蓄能器4被儲(chǔ)存起來(lái)，達(dá)到設(shè)定壓力后卸荷閥3打開(kāi)，泵卸荷；當(dāng)液壓缸快速進(jìn)退時(shí)，蓄能器與泵一起向液壓缸供油，因此，在工作循環(huán)不同階段需要的流量變化很大時(shí)，常采用蓄能器和一個(gè)流量較小規(guī)格的泵組成油源。

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蓄能器蓄能器應(yīng)用

2.作緊急動(dòng)力源大型工程機(jī)械的轉(zhuǎn)向和制動(dòng)多采用液壓助力。當(dāng)轉(zhuǎn)向或制動(dòng)系統(tǒng)的液壓源出現(xiàn)故障時(shí),蓄能器可以幫助解決其應(yīng)急轉(zhuǎn)向或制動(dòng)的問(wèn)題。工廠突然停電,或發(fā)生故障,油泵中斷供油,蓄能器能提供一定的油量作為應(yīng)急動(dòng)力源,使執(zhí)行元件能繼續(xù)完成必要的動(dòng)作。如圖所示應(yīng)急動(dòng)力源，停電時(shí),二位四通閥下位接入,蓄能器放出油量經(jīng)單向閥進(jìn)入油缸有桿腔,使活塞桿縮回,達(dá)到安全目的。

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蓄能器蓄能器應(yīng)用3.保壓和補(bǔ)充泄漏需要較長(zhǎng)時(shí)間保壓而泵卸載時(shí)，可利用蓄能器釋放儲(chǔ)存的壓力油，補(bǔ)充系統(tǒng)泄漏，保持系統(tǒng)壓力。

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蓄能器蓄能器應(yīng)用4.吸收沖擊和消除壓力脈動(dòng)在壓力沖擊處和泵的出口安裝蓄能器可吸收壓力沖擊峰值和壓力脈動(dòng)，提高系統(tǒng)工作的平穩(wěn)性。

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蓄能器蓄能器的選用和安裝蓄能器主要依其容量和工作壓力來(lái)進(jìn)行選擇。安裝蓄能器時(shí)應(yīng)注意下述各點(diǎn)：（1）安裝位置隨其在液壓系統(tǒng)中的功用而異，用以吸收液壓沖擊或壓力脈動(dòng)的蓄能器宜安裝在沖擊源或脈動(dòng)源的附近；用作補(bǔ)油保壓的蓄能器應(yīng)盡可能靠近有關(guān)的執(zhí)行元件處。（2）氣囊式蓄能器應(yīng)垂直安裝，油口向下，以利于氣囊的正常伸縮；只有在空間位置受限制時(shí)才允許傾斜或水平安裝。（3）安裝在管路中的蓄能器須用支板或支架加以固定。（4）蓄能器與管路系統(tǒng)之間應(yīng)安裝截止閥，以利于蓄能器的充氣與檢修。蓄能器和液壓泵之間應(yīng)安裝單向閥，以防止液壓泵停轉(zhuǎn)或卸荷時(shí)，蓄能器內(nèi)的壓力油向液壓泵倒流。

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蓄能器蓄能器的選用和安裝另外，在使用蓄能器時(shí)還應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：（1）充氣式蓄能器應(yīng)使用惰性氣體，一般為氮?dú)?。允許的工作壓力視蓄能器的結(jié)構(gòu)形式而定，例如氣囊式的為3.5～32MPa。（2）不同的蓄能器各有其適用的工作范圍，例如，氣囊式蓄能器的皮囊因強(qiáng)度不高，故不能承受很大的壓力波動(dòng)，并只能在-20～70。C的溫度范圍內(nèi)工作。

6.2 過(guò)濾器濾油器的功用和類型

濾油器的功用是過(guò)濾混在油液中的雜質(zhì)，把油液中雜質(zhì)顆粒大小控制在能保證液壓系統(tǒng)正常工作的范圍內(nèi)。濾油器按其濾芯材料的過(guò)濾機(jī)制來(lái)分，有表面型、深度型和吸附型三種。（1）表面型濾油器過(guò)濾功能是由一個(gè)幾何面來(lái)實(shí)現(xiàn)的。濾芯材料具有均勻的標(biāo)定小孔，可以濾除比小孔尺寸大的雜質(zhì)。編網(wǎng)式濾芯、線隙式濾芯即屬于這種類型。（2）深度型濾油器濾芯由多孔可透性材料制成，內(nèi)部具有曲折迂回的通道。大于表面孔徑的雜質(zhì)積聚在外表面，較小的雜質(zhì)進(jìn)入濾材的內(nèi)部，撞到通道壁上被吸附。紙芯、毛氈、燒結(jié)金屬、陶瓷和各種纖維制品等屬于這種類型。（3）吸附型濾油器濾芯材料把油液中的有關(guān)雜質(zhì)吸附在其表面，如帶磁性的濾芯可吸附油液中的鐵屑。

6.2 過(guò)濾器濾油器的主要參數(shù)和特性1.過(guò)濾精度

過(guò)濾精度表示濾油器對(duì)各種不同尺寸的污染顆粒的濾除能力，用絕對(duì)過(guò)濾精度和過(guò)濾比等指標(biāo)來(lái)表征。

絕對(duì)過(guò)濾精度是指通過(guò)濾芯的最大硬球狀顆粒的尺寸，它反映了過(guò)濾材料中最大的通孔尺寸。它可以用試驗(yàn)的方法進(jìn)行確定。

過(guò)濾比是指濾油器上游油液?jiǎn)挝蝗莘e中大于某給定尺寸的顆粒數(shù)與下游油液?jiǎn)挝蝗莘e中大于同一尺寸的顆粒數(shù)之比，過(guò)濾比能確切地反映濾油器對(duì)不同尺寸顆粒污染物的過(guò)濾能力。

6.2 過(guò)濾器濾油器的主要參數(shù)和特性2.壓降特性濾油器是利用濾芯上的小孔和微小間隙來(lái)過(guò)濾油液中雜質(zhì)的，因此，油液流過(guò)濾芯時(shí)必然產(chǎn)生壓力降（即壓力損失）。一般說(shuō)來(lái)，在濾芯尺寸和流量一定的情況下，壓力降隨過(guò)濾精度提高而增加，隨油液黏度的增大而增加，隨過(guò)濾面積增大而下降。濾油器有一個(gè)最大允許壓力降值，以保護(hù)濾油器不受破壞或系統(tǒng)壓力不致過(guò)高。3.納垢容量納垢容量指濾油器在壓力降達(dá)到規(guī)定值之前可以濾除并容納的污染物數(shù)量，這項(xiàng)指標(biāo)可用多次通過(guò)性試驗(yàn)來(lái)確定。濾油器的納垢容量越大，它的使用壽命就越長(zhǎng)。一般說(shuō)來(lái)，濾芯尺寸越大，即過(guò)濾面積越大，納垢容量就越大。

6.2 過(guò)濾器過(guò)濾器的功用和類型過(guò)濾器的功用：過(guò)濾混在油液中的雜質(zhì)，把油液中雜質(zhì)顆粒大小控制在能保證液壓系統(tǒng)正常工作的范圍內(nèi)。過(guò)濾器的分類：

表面型：網(wǎng)式過(guò)濾器（可濾去d＞0.08～0.18mm顆粒，壓力損失不超過(guò)0.01MPa）、線隙式過(guò)濾器（可濾去d≥0.03～0.1mm顆粒，壓力損失約為0.07～0.35MPa）。

6.2 過(guò)濾器過(guò)濾器的功用和類型過(guò)濾器的分類：

深度型：紙芯式過(guò)濾器（可濾去d≥0.05～0.03mm顆粒，壓力損失約為0.08～0.4MPa）、燒結(jié)式過(guò)濾器（可濾去d≥0.01～0.1mm顆粒，壓力損失約為0.03～0.2MPa）。磁性過(guò)濾器：可將油液中對(duì)磁性敏感的金屬顆粒吸附在上面。常與其它形式濾芯一起制成復(fù)合式過(guò)濾器。

6.2 過(guò)濾器過(guò)濾器的選用1、過(guò)濾精度應(yīng)滿足系統(tǒng)要求

過(guò)濾精度以濾去雜質(zhì)顆粒的大小來(lái)衡量。d≥0.1mm為粗濾器；d≥0.01mm為普通濾器；d≥0.005mm為精濾器；d≥0.001mm為特精濾器。2、要有足夠的通油能力

通流能力指在一定壓力降下允許通過(guò)過(guò)濾器的最大流量，應(yīng)結(jié)合過(guò)濾器在系統(tǒng)中的安裝位置選取。要有一定的機(jī)械強(qiáng)度，不因液壓力而破壞。3、要考慮一些特殊要求，如抗腐蝕、磁性、不停機(jī)更換濾芯等。4、要清洗更換方便。

6.2 過(guò)濾器過(guò)濾器的安裝過(guò)濾器根據(jù)液壓系統(tǒng)的不同要求，可以安裝在不同的位置上。1）安裝在液壓泵吸油管路上，用于保護(hù)液壓泵不使較大顆粒雜質(zhì)進(jìn)入。要求過(guò)濾器有很大的通流能力（要大于液壓泵流量的兩倍）和較小的壓力損失（不大于0.01~0.02MPa）一般采用過(guò)濾精度較低的網(wǎng)式過(guò)濾器。2）安裝在液壓泵的壓油管路上，用來(lái)保護(hù)液壓泵以外的液壓元件。要求過(guò)濾器外殼有一定的強(qiáng)度，承受工作壓力和沖擊，濾心的最大壓力降不大于0.35MPa；為防止過(guò)濾器堵塞時(shí)引起液壓泵過(guò)載，它應(yīng)安裝在溢流閥之后或與差壓式安全閥并聯(lián)，并應(yīng)有堵塞發(fā)信器。3）安裝在回油路上，用來(lái)過(guò)濾回油箱的油液，因此允許采用殼體剛度和強(qiáng)度較低的過(guò)濾器。為防止過(guò)濾器堵塞而造成事故，常并聯(lián)一單向閥。4）安裝在輔助泵輸油管路上，以不斷凈化系統(tǒng)中的油液。5）安裝在支油路上。系統(tǒng)工作時(shí)只須通過(guò)液壓泵全部流量的20%~30%，因此可以采用小規(guī)格的過(guò)濾器。不會(huì)在主油路中造成壓降，過(guò)濾器也不必承受系統(tǒng)的工作壓力。

6.2 過(guò)濾器過(guò)濾器的安裝注意：一般過(guò)濾器只能單向使用，進(jìn)出口不能反用，以利于濾芯清洗和安全，因此過(guò)濾器不能安裝在液流方向可能改變的油路上。

6.2 過(guò)濾器過(guò)濾器的安裝可以將單向閥和過(guò)濾器組合構(gòu)成雙向過(guò)濾裝置，如下圖所示：

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油箱油箱在液壓系統(tǒng)中的功用油箱在液壓系統(tǒng)中的主要功用是：（1）貯存供系統(tǒng)循環(huán)所需的油液。（2）散發(fā)系統(tǒng)工作時(shí)所產(chǎn)生的熱量。（3）釋出混在油液中的氣體。（4）為系統(tǒng)中元件的安裝提供位置。油箱不應(yīng)該是一個(gè)納污的地方，應(yīng)及時(shí)去除油液中沉淀的污物，在油箱中的油液必須是符合液壓系統(tǒng)清潔度要求的油液，因而對(duì)油箱的設(shè)計(jì)、制造、使用和維護(hù)等各方面提出了更高的要求。

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油箱油箱的結(jié)構(gòu)液壓系統(tǒng)中的油箱有整體式油箱、分離式油箱；開(kāi)式油箱、閉式油箱等之分。整體式油箱是利用主機(jī)的內(nèi)腔作為油箱，結(jié)構(gòu)緊湊，易于回收漏油，但維修不便，散熱條件不好，且會(huì)使主機(jī)產(chǎn)生熱變形。分離式油箱單獨(dú)設(shè)置，與主機(jī)分開(kāi)，減少了油箱發(fā)熱和液壓源的振動(dòng)對(duì)主機(jī)工作精度的影響，應(yīng)用較為廣泛。所謂開(kāi)式油箱是油箱液面和大氣相通的油箱，應(yīng)用最廣。而閉式油箱則是油箱液面和大氣隔絕。油箱整個(gè)密封，在頂部有一充氣管，送入0.05～0.07MPa的純凈壓縮空氣。空氣或者直接和油液接觸，或者輸?shù)狡つ覂?nèi)對(duì)油液施壓。這種油箱的優(yōu)點(diǎn)在于泵的吸油條件較好，但系統(tǒng)的回油管、泄油管要承受背壓。油箱還需配置安全閥、電接點(diǎn)壓力表等以穩(wěn)定充氣壓力，所以它只在特殊場(chǎng)合下使用。

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油箱油箱的結(jié)構(gòu)圖6.5所示為油箱的典型結(jié)構(gòu)。油箱內(nèi)部用隔板7將吸油管3濾油器9和泄油管2、回油管l隔開(kāi)。頂部、側(cè)面和底部分別裝有空氣過(guò)濾/注油器4和液位/溫度計(jì)12和排放污油的堵塞8。液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的安裝板固定在油箱頂面上。

6.4 密封裝置密封件的定義在液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)及其元件中，安置密封裝置和密封元件的作用，在于防止工作介質(zhì)的泄漏及外界塵埃和異物的侵入。設(shè)置于密封裝置中、起密封作用的元件稱為密封件。液壓與氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)，在系統(tǒng)及元件的容腔內(nèi)流動(dòng)或暫存時(shí)，由于壓力、間歇、粘度等因素的變化，而導(dǎo)致少量工作介質(zhì)越過(guò)容腔邊界，由高壓腔向低壓腔或外界流出，這種“越界流出”現(xiàn)象稱為泄漏。

6.4 密封裝置泄漏的分類對(duì)于液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，內(nèi)泄漏會(huì)引起系統(tǒng)容積效率的急劇下降，達(dá)不到所需的工作壓力，使設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)作；外泄漏則造成工作介質(zhì)浪費(fèi)和污染環(huán)境，甚至引發(fā)設(shè)備操作失靈和人身事故。內(nèi)泄漏指在系統(tǒng)或元件內(nèi)部工作介質(zhì)由高壓腔向低壓腔的泄漏；外泄漏則是由系統(tǒng)或元件內(nèi)部向外界的泄漏。

單位時(shí)間內(nèi)泄漏的工作介質(zhì)的體積稱為泄漏量。泄漏分為內(nèi)泄漏和外泄漏兩類。

6.4 密封裝置密封的分類根據(jù)被密封部位的耦合面在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可將密封分為靜密封和動(dòng)密封兩大類。另外按照密封件的制作材料、結(jié)構(gòu)形式和密封機(jī)理等還可進(jìn)一步細(xì)分。分類主要密封件靜密封非金屬靜密封O形橡膠密封圈橡膠墊片聚四氟乙烯生料帶橡膠-金屬?gòu)?fù)合靜密封組合密封墊圈金屬靜密封金屬墊圈空心金屬O形密封圈液態(tài)密封墊密封膠

6.4 密封裝置密封的分類分類主要密封件動(dòng)密封非接觸式密封\間隙密封利用間隙\迷宮\阻尼等動(dòng)密封接觸式密封自封式壓緊型密封O形橡膠密封圈同軸密封圈異形密封圈其他自封式自緊型密封(唇形密封)Y形密封圈V形密封圈組合式U形密封圈星形和復(fù)式唇密封圈帶支承環(huán)組合雙向密封圈其他活塞環(huán)金屬活塞環(huán)旋轉(zhuǎn)軸油封旋轉(zhuǎn)骨架油封、高壓油封、黃油封等液壓缸導(dǎo)向支承件導(dǎo)向支承環(huán)液壓缸防塵圈防塵圈其他其他

6.4 密封裝置密封件的材料密封件材料應(yīng)滿足密封功能的要求。由于被密封的工作介質(zhì)以及設(shè)備工作條件的不同，密封件材料應(yīng)具有不同的適應(yīng)性。密封材料的一般要求：1）材料密實(shí)，不易泄漏工作介質(zhì)；2）對(duì)工作介質(zhì)有良好的適應(yīng)性和穩(wěn)定性；3）有適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度和硬度，受工作介質(zhì)的影響?。?）壓縮性和復(fù)原性好，永久變形??；1.對(duì)密封件材料的要求

6.4 密封裝置密封件的材料5）溫度適應(yīng)性好，高溫下不軟化、不分解；低溫下不硬化、不脆裂；6）摩擦因數(shù)小，耐磨性好；7）抗腐蝕性能好，能在工作介質(zhì)中長(zhǎng)期工作，其體積和硬度變化??；8）與密封面貼合的柔軟性和彈性好；9）耐臭氧性和耐老化性好，使用壽命長(zhǎng)；10）加工性能好，價(jià)格低廉。

6.4 密封裝置密封件的材料2.常用橡膠密封材料常用的橡膠密封材料主要是合成橡膠。由于合成橡膠的膠種較多，且各自的性能也各不相同。因此，在選用時(shí)除要求其必須滿足上述使用要求外，還應(yīng)根據(jù)不同膠種的特性和使用范圍，參照密封件的工況條件，進(jìn)行正確選擇。常用橡膠密封材料所適應(yīng)的介質(zhì)和使用溫度范圍見(jiàn)表6-3。

6.4 密封裝置密封件的材料

6.4 密封裝置密封件的材料3.常用合成樹(shù)脂密封材料常用合成樹(shù)脂中，使用最多的是聚四氟乙烯樹(shù)脂。在聚四氟乙烯中摻入不同的充填材料，可改善和提高其綜合物理化學(xué)性能，從而擴(kuò)大了它的使用范圍。因此，聚四氟乙烯樹(shù)脂密封材料可適用石油基液壓油、水-油乳化液、水-乙二醇基液壓液、磷酸脂基液壓液等工作介質(zhì)的密封。常用合成樹(shù)脂密封材料的主要特點(diǎn)和應(yīng)用范圍見(jiàn)表6-4。

6.4 密封裝置密封件的材料

6.4 密封裝置密封件的材料金屬密封材料主要用于靜密封。常用金屬密封材料的種類和應(yīng)用范圍見(jiàn)表6-5。4.常用金屬密封材料6.4 密封裝置常用密封件

除間隙密封外，密封都是利用密封件使偶合面間的間隙控制在工作介質(zhì)能通過(guò)的最小間隙之下。該最小間隙取決于工作介質(zhì)的壓力、粘度、相對(duì)分子質(zhì)量等。接觸式動(dòng)密封中的壓型密封，是通過(guò)由預(yù)壓縮力和介質(zhì)壓力產(chǎn)生的壓緊力，在密封件與偶合面之間形成接觸壓力，介質(zhì)壓力愈高，接觸壓力愈大，使密封件與耦合面緊密貼合，以阻塞泄漏通道，達(dá)到自密封。而自封式自緊型密封，則是利用密封件自身變形所產(chǎn)生的反壓力也隨介質(zhì)壓力的增加而增大，從而達(dá)到自密封。這里介紹常用的O形、Y形和V形密封圈。

6.4 密封裝置O型密封圈1.主要性能O形封圈是一種截面為圓形的橡膠圈，如圖6.39所示。其材料主要為丁腈橡膠或氟橡膠。O形密封圈是液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中使用最廣泛的一種密封件。它主要用于靜密封和往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封。圖6.38O形密封圈d1—O形圈內(nèi)徑

d2—O形圈截面直徑其使用速度范圍一般為0.005～0.3m/s。用于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)密封時(shí)，僅限于低速回轉(zhuǎn)密封裝置。如液壓挖掘機(jī)的中央回轉(zhuǎn)接頭的分配閥動(dòng)密封機(jī)構(gòu)。一般O形密封圈在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)密封裝置中使用較少。

6.4 密封裝置O型密封圈O形密封圈與其他形式密封圈比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)小巧，裝拆方便。2）靜、動(dòng)密封均可使用。3）動(dòng)摩擦阻力比較小。4）使用單件O形密封圈，可對(duì)兩個(gè)方向起密封作用。5）價(jià)格低廉。但是，當(dāng)設(shè)備閑置時(shí)間過(guò)久而再次起動(dòng)時(shí)，O形密封圈的摩擦阻力會(huì)因其與密封副耦合面的粘附而陡增，并出現(xiàn)蠕動(dòng)現(xiàn)象。

6.4 密封裝置O型密封圈應(yīng)用O形密封圈一般安裝在外圓或內(nèi)圓上截面為矩形的溝槽內(nèi)起密封作用，如圖6.39所示。圖6.39O形密封圈的安裝a)在外圓的矩形槽內(nèi)

b)在內(nèi)圓的矩形槽內(nèi)

6.4 密封裝置O型密封圈應(yīng)用O形密封圈良好的密封效果很大程度上取決于O形密封圈尺寸與溝槽盡寸匹配的正確性，世界各國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)此都有較嚴(yán)格的規(guī)定。密封裝置設(shè)計(jì)時(shí)若O形密封圈的壓縮量選擇過(guò)小，或加工溝槽時(shí)公差波動(dòng)使壓縮量趨小，裝配后就會(huì)引起泄漏；如果壓縮量選擇過(guò)大，或加工溝槽時(shí)公差波動(dòng)使壓縮量趨大，則會(huì)導(dǎo)致O形密封圈橡膠應(yīng)力松弛而形成泄漏。同樣，若裝配后O形密封圈拉伸過(guò)度，也會(huì)因其過(guò)早老化而引起密封裝置泄漏。

6.4 密封裝置Y型密封圈1.主要性能Y形密封圈的截面呈Y形，是一種典型的唇形密封圈。

按其截面的高、寬比例不同，可分為寬型、窄型、Yx型等幾類若按兩唇的高度是否相等，則可分為軸、孔通用型的等高唇Y(jié)形密封圈和不等高唇的軸用Y形密封圈和孔用Y形密形圈,如圖6.41所示。

圖6.41Y形密封圈a)等高唇b)不等高唇（Yx型）