液壓輔助元件解析課件

第六章液壓輔助元件第一節(jié)密封裝置一、密封裝置作用與基本要求密封裝置作用：防止液體泄漏(內(nèi)泄和外泄)或雜質(zhì)(灰塵、水等)從外部侵入液壓系統(tǒng)。密封裝置應(yīng)滿足基本要求：(1)在工作壓力下具有良好的密封性能，并隨著壓力的增大能自動(dòng)提高密封性能。(2)密封裝置對(duì)運(yùn)動(dòng)零件的摩擦阻力要小，摩擦因數(shù)要穩(wěn)定，以免出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)零件卡住或運(yùn)動(dòng)不均勻等現(xiàn)象。(3)耐磨性好、工作壽命長(zhǎng)。(4)制造簡(jiǎn)單、便于安裝和維修。2020年9月28日1

二、密封裝置類型根據(jù)密封部分的運(yùn)動(dòng)狀況，密封裝置有靜密封(密封部分固定不動(dòng))和動(dòng)密封(密封部分運(yùn)動(dòng))之分，動(dòng)密封又有往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)密封兩種。按照密封工作原理的不同，分為非接觸式密封裝置和接觸式密封裝置兩大類。第一節(jié)密封裝置1．非接觸式密封非接觸式密封即間隙式密封，它沒有專門的密封元件，是靠控制兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件表面間的微小間隙來實(shí)現(xiàn)密封的。常見有閥芯與閥套、柱塞(或活塞)與缸筒的圓柱面間隙密封，液壓泵配流盤平面的間隙密封等。2020年9月28日2第一節(jié)密封裝置圓柱面間隙密封性能的好壞與間隙大小、壓力差、配合表面長(zhǎng)度、直徑和加工質(zhì)量等因素有關(guān)，其中以間隙的大小和均勻性對(duì)密封性能影響最大。間隙大小可根據(jù)允許的泄漏量進(jìn)行計(jì)算，通常按經(jīng)驗(yàn)選取，一般推薦的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值是每2.5mm直徑上有0.001mm的間隙。間隙密封零件(如柱塞或活塞)的配合表面上常開幾條等距離的均壓槽，不僅可以大大減小作用于柱塞上的液壓卡緊力，而且可以提高柱塞與缸孔的同心度，保持密封間隙均勻，減少泄漏流量，提高其密封性能。間隙密封特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，摩擦阻力小，但不可避免有泄漏存在，而且長(zhǎng)期工作后，磨損會(huì)使間隙加大，密封性能降低。2020年9月28日3第一節(jié)密封裝置2．接觸式密封在需要密封的兩個(gè)零件配合表面間，加入彈性元件來實(shí)現(xiàn)的密封，稱為接觸式密封。接觸式密封效果好，且能在較大的壓力和溫度范圍內(nèi)可靠地工作，因此成為液壓元件密封中應(yīng)用最廣泛的密封裝置。接觸式密封所用的彈性元件，最常見的是O形密封圈和各種唇形密封圈以及活塞環(huán)等，此外還有液壓支架、液壓缸中使用的蕾形和鼓形密封圈。2020年9月28日4第一節(jié)密封裝置三、常用密封元件結(jié)構(gòu)和性能1．O形密封圈O形密封圈為斷面呈圓形的橡膠環(huán)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，應(yīng)用范圍最廣。當(dāng)壓力超過10MPa時(shí)，O形圈會(huì)被擠入低壓側(cè)的間隙中而損壞下，在低壓側(cè)加擋圈。如雙向均受壓力作用時(shí)，O形圈兩側(cè)均應(yīng)加擋圈。使用擋圈后，可用于20MPa～30MPa壓力下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的密封。2020年9月28日5第一節(jié)密封裝置2．Y形密封圈Y形密封圈—般由丁腈橡膠制成，適用于工作壓力小于20MPa、溫度為-30℃～80℃的條件下工作，其密封性能可靠、摩擦力小，宜用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度較高的場(chǎng)合。使用時(shí)使唇邊對(duì)著壓力油側(cè)，當(dāng)壓力波動(dòng)較大、運(yùn)動(dòng)速度較快時(shí)，為防止密封圈產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)和扭曲，須用支撐環(huán)固定。在Y形圈基礎(chǔ)上制出Yx形密封圈，內(nèi)外兩個(gè)唇邊長(zhǎng)度不等，用于密封的唇邊較短，在工作時(shí)該唇邊不會(huì)被擠入密封間隙而損壞，工作時(shí)不會(huì)翻轉(zhuǎn)，也不需要另加支撐環(huán)，Yx形密封圈正逐步取代Y形密封圈。2020年9月28日6第一節(jié)密封裝置3．V形密封圈V形密封圈因其密封圈斷面呈V形而得名，由多層涂膠織物制成，并由支撐環(huán)1、密封圈2和壓圈3組成。使用時(shí)成組裝配，其中密封圈不得少于三個(gè)，工作壓力越高，密封圈的個(gè)數(shù)越多。安裝時(shí)其開口側(cè)應(yīng)朝向高壓側(cè)，并用螺紋壓蓋壓緊，V形密封圈密封性能好、耐高壓且工作可靠，可在壓力50MPa以上使用，但安裝空間較大，摩擦力也比較大。1-支撐環(huán)；2-密封圈；3-壓圈2020年9月28日7

4．鼓形密封圈為液壓支架研制的橡膠密封圈，大量應(yīng)用在我國(guó)自行設(shè)計(jì)液壓支架的液壓缸密封上。截面呈鼓形，芯部為橡膠1，外層為夾布橡膠2，用于介質(zhì)為乳化液、工作壓力為20MPa～60MPa的液壓缸活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封。當(dāng)壓力超過25MPa時(shí)，應(yīng)在兩側(cè)加由聚甲醛制成的L形活塞導(dǎo)向環(huán)。1-橡膠；2-夾布橡膠第一節(jié)密封裝置2020年9月28日8

5．蕾形密封圈蕾形密封圈也是為液壓支架液壓缸研制的密封件，適用于液壓支架的液壓缸缸口與活塞桿的密封。由橡膠1和夾布橡膠2兩部分壓制而成。使用工作壓力與鼓形密封圈相同，當(dāng)壓力超過25MPa時(shí)，應(yīng)加聚甲醛擋圈。1-橡膠；2-夾布橡膠第一節(jié)密封裝置2020年9月28日96．組合式密封裝置1-O形密封圈；2-滑環(huán)；3-被密封件O形密封圈與截面為矩形的聚四氟乙烯塑料滑環(huán)組成組合密封裝置。滑環(huán)2緊貼密封面，O形密封圈1為滑環(huán)提供彈性預(yù)壓力。密封間隙靠滑環(huán)，而不是O形圈，→摩擦阻力小且穩(wěn)定，用于40MPa高壓。往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封時(shí)，速度達(dá)15m/s；往復(fù)擺動(dòng)與螺旋運(yùn)動(dòng)密封時(shí)，速度達(dá)5m/s。矩形滑環(huán)組合密封缺點(diǎn)是抗側(cè)傾能力稍差，在高低壓交變場(chǎng)合下工作時(shí)易泄漏。第一節(jié)密封裝置2020年9月28日101-O形密封圈；2-滑環(huán)；3-被密封件滑環(huán)2和O形密封圈1組成軸用組合密封?；h(huán)2與被密封件3之間為線密封→工作原理類似唇邊密封?；h(huán)采用經(jīng)特別處理的合成材料，具有極高的耐磨性、低摩擦和保形性，工作壓力可達(dá)80MPa。第一節(jié)密封裝置2020年9月28日11第二節(jié)油箱油箱作用

儲(chǔ)存液壓系統(tǒng)中的工作液體，并兼有散熱、沉淀雜質(zhì)、分離混入油液中的水和氣體以及為系統(tǒng)中元件提供安裝平臺(tái)等。油箱分類開式油箱和閉式油箱。開式油箱是油箱液面和大氣相通的油箱。閉式油箱是油箱液面和大氣隔絕，整體密封，在頂部有一充氣管，送入壓縮空氣。閉式油箱優(yōu)點(diǎn)是泵的吸油條件較好，但系統(tǒng)的回油管和泄油管要承受背壓。油箱還須設(shè)安全閥、壓力表等元件以穩(wěn)定充氣壓力，所以它只在特殊場(chǎng)合使用。2020年9月28日12開式油箱分為整體式和分離式油箱兩種結(jié)構(gòu)。整體式油箱通常是利用主機(jī)的內(nèi)腔或底座作為油箱，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、元件的漏油容易回收，但維護(hù)不便，散熱條件差，且易對(duì)主機(jī)的精度和性能產(chǎn)生影響。分離式油箱單獨(dú)設(shè)置一個(gè)供油泵站，與主機(jī)分開，維護(hù)方便，減少了油箱發(fā)熱和液壓源的振動(dòng)對(duì)主機(jī)精度及性能的影響，應(yīng)用較為廣泛。第二節(jié)油箱2020年9月28日13油箱設(shè)計(jì)要點(diǎn)(1)必須具有足夠的有效容積。有效容積指液面高度為油箱80％的油箱容積，一般推薦低壓系統(tǒng)為液壓泵額定流量的2～4倍，中壓系統(tǒng)為5～7倍，高壓系統(tǒng)為6～12倍。(2)液壓泵吸油管和系統(tǒng)回油管間的距離應(yīng)盡量遠(yuǎn)，應(yīng)當(dāng)用幾塊隔板隔開，以增加油液的循環(huán)距離，以便油液中的污物和氣泡充分沉淀或析出。隔板的高度不得低于液面高度四分之三。第二節(jié)油箱2020年9月28日14(3)液壓泵的吸油管應(yīng)安裝過濾器，過濾器與箱底的距離不應(yīng)小于20mm，過濾器不應(yīng)露出液面，防止液壓泵吸空產(chǎn)生噪聲?；赜凸芤迦胍好嬉韵拢苑揽諝饣烊?，且不能距箱底太近，其距離應(yīng)大于管徑的2倍。(4)為使油液清潔，在注液口應(yīng)設(shè)置過濾器。在箱內(nèi)最好安裝永久磁鐵，以吸附鐵屑。(5)油箱應(yīng)安裝液面高度計(jì)和溫度計(jì)，以觀察液體的數(shù)量和溫度。頂部應(yīng)設(shè)通氣孔和空氣濾清器，以防止系統(tǒng)工作時(shí)，油箱內(nèi)液面波動(dòng)造成壓力的變化。2020年9月28日15(6)油箱底部應(yīng)有坡度，箱底和地面間應(yīng)有一定距離，箱底最低處應(yīng)設(shè)置放油塞。(7)油箱焊接完后，對(duì)內(nèi)壁要進(jìn)行噴丸處理，并涂以耐油涂料。(8)為防止油液污染，蓋板及窗口各連接處均需要密封墊，各油管通過箱體的孔都要加密封圈。2020年9月28日16第三節(jié)油管和管接頭油管和管接頭主要功用：連接液壓元件和輸送液壓油。主要要求：有足夠的強(qiáng)度、密封性能好、壓力損失小和拆裝方便。

一、油管油管分硬管和軟管兩類，需要依據(jù)其安裝位置、工作條件和工作壓力來正確選用。硬管用于連接無相對(duì)運(yùn)動(dòng)的液壓元件，主要有鋼管、紫銅管等。鋼管承受壓力高，但裝配時(shí)不能任意彎曲，常在拆裝方便處用作壓力管道。在低壓系統(tǒng)中可使用焊接鋼管，在中高壓系統(tǒng)中多采用無縫鋼管。紫銅管易彎曲成各種形狀，但承受壓力一般不超過6.5～10MPa，抗震能力較差，又易使油液氧化，通常用在配接不便之處。2020年9月28日17軟管主要有尼龍管、塑料管和橡膠管等，用于連接有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的液壓元件。低壓軟管是中間夾有幾層編織棉線或麻線的橡膠管，而高壓軟管是中間夾有幾層鋼絲編織層的橡膠管。常用高壓軟管中的編織層多為1～2層。還有三～四層鋼絲的超高壓軟管，它們內(nèi)徑通常較小。鋼絲纏繞式軟管，耐壓能力更高。第三節(jié)油管和管接頭2020年9月28日18二、管接頭金屬管之間或金屬管與液壓元件的連接可采用焊接、法蘭連接和螺紋連接。橡膠軟管與金屬管或液壓元件的連接均采用橡膠管接頭連接。管接頭類型和規(guī)格已標(biāo)準(zhǔn)化，可根據(jù)需要選用。1．快速接頭在膠管接頭1的端部用O形密封圈2密封，用U形卡3把接頭和液壓元件的接口連接起來，即成快速接頭。U形卡快速接頭拆卸方便、密封性能好，作為液壓支架的膠管連接接頭大量使用。第三節(jié)油管和管接頭2020年9月28日192．卡套式管接頭由接頭體1、螺母3和卡套4等組成。油管2與接頭體間用卡套密封，接頭體與液壓件間靠組合密封墊圈密封?？ㄌ變?nèi)圓端部是帶鋒利刃口的合金環(huán)(圖b)，當(dāng)卡套被螺母壓緊時(shí)，卡套刃口便切入油管外表面，同時(shí)卡套產(chǎn)生變形而拱起與接頭體內(nèi)表面接觸，形成球面密封(圖c)?？ㄌ兹锌谇腥胗凸苁沁B接和密封的關(guān)鍵，卡套刃口應(yīng)鋒利并有足夠的彈性和強(qiáng)度，故加工和熱處理要求較高。管接頭可用于工作壓力為32MPa的場(chǎng)合。第三節(jié)油管和管接頭2020年9月28日202．橡膠軟管接頭橡膠軟管接頭有扣壓式和可拆式兩種?？蹓菏浇宇^(圖a)由接頭螺母1、接頭芯2、外套3和膠管4等組成。接頭工作可靠、耐沖擊和振動(dòng)、使用最廣，但在拆開后不能重復(fù)使用。可拆式膠管接頭(圖b)由接頭螺母1、接頭芯2、外套3和膠管4等組成。裝配時(shí)先將膠管外膠剝?nèi)ヒ欢?，將外套套在膠管上并用力擰入接頭芯，利用接頭芯的脹量和外套鋸齒形的內(nèi)錐面把膠管夾緊，此種接頭裝配時(shí)不需專門工具，裝配后可拆卸，但可靠性較差，僅用于小管徑膠管。第三節(jié)油管和管接頭2020年9月28日21第四節(jié)過濾器一、過濾器功用及類型功用：過濾混在油液中的雜質(zhì)，把雜質(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)。過濾器依其濾芯材料的過濾機(jī)制分表面型、深度型和吸附型三種。1．表面型過濾器表面型過濾器過濾功能是由一個(gè)幾何面來實(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)。網(wǎng)式過濾器、線隙式過濾器屬于這種類型的過濾器。2020年9月28日222．深度型過濾器深度型過濾器濾芯多由可透性材料制成，內(nèi)部具有曲折迂回通道。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，撞到通道上被吸附。紙芯式過濾器、燒結(jié)式過濾器、毛氈式過濾器等屬于這種類型的過濾器。3．吸附型過濾器吸附型過濾器濾芯材料把油液中的有關(guān)雜質(zhì)吸附在其表面，如磁芯可吸附油液中的鐵屑。第四節(jié)過濾器2020年9月28日23二、過濾器結(jié)構(gòu)網(wǎng)式過濾器(圖a)由細(xì)銅絲網(wǎng)1作過濾材料，包在周圍有很多窗孔的塑料或金屬筒形骨架上。線隙式過濾器(圖b)中4是殼體，濾芯是每隔一定距離沖扁的銅絲或鋁絲3繞在筒形骨架2的外圓上，利用線間縫隙進(jìn)行過濾。第四節(jié)過濾器2020年9月28日24紙芯式過濾器(圖a)由平紋或波紋微孔濾紙制成的紙芯1包在由鐵皮制成的骨架2上而形成。油液從外側(cè)進(jìn)入濾芯后流出。燒結(jié)式過濾器(圖b)中杯狀濾芯3由金屬粉末燒結(jié)而成，油液從左側(cè)油孔進(jìn)入，經(jīng)紙芯過濾后，從下部油孔流出。第四節(jié)過濾器2020年9月28日25過濾器是根據(jù)系統(tǒng)的工作要求和元件的精度來限制油液中所允許的固體污粒的大小和含量。過濾精度是指濾油器對(duì)各種不同尺寸雜質(zhì)顆粒的濾除能力。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織將過濾比作為評(píng)定過濾器過濾精度的指標(biāo)。過濾比是指過濾器上游油液?jiǎn)挝蝗莘e中大于某一給定尺寸的顆粒與能夠下游油液?jiǎn)挝蝗莘e中大于同一尺寸的顆粒數(shù)之比。我國(guó)目前仍按絕對(duì)過濾精度(能通過濾芯的最大球形顆粒的尺寸，單位μm)將過濾器分為粗過濾器(≥100)，普通過濾器(10～100)，精過濾器(5～10)和特精過濾器(1～5)四個(gè)等級(jí)。三、過濾器選用第四節(jié)過濾器2020年9月28日26四、過濾器安裝1．安裝在液壓泵的吸油口2．安裝在液壓泵的出油口3．安裝在回油路上4．安裝在支路上5．單獨(dú)過濾第四節(jié)過濾器2020年9月28日27第五節(jié)蓄能器和熱交換器一、蓄能器蓄能器主要用來儲(chǔ)存油液的壓力能，主要功用是：(1)作輔助動(dòng)力源。(2)維持系統(tǒng)壓力。(3)減小液壓沖擊或壓力脈動(dòng)。1．蓄能器類型和結(jié)構(gòu)蓄能器主要有重錘式、充氣式和彈簧式三種類型。充氣式蓄能器是利用氣體的壓縮和膨脹來儲(chǔ)存和釋放能量。為安全起見，所充氣體一般為惰性氣體或氮?dú)?。常用的充氣式蓄能器有活塞式和氣囊式兩種。2020年9月28日28(1)活塞式蓄能器壓力油從a口進(jìn)人，推動(dòng)活塞，壓縮活塞上腔的氣體儲(chǔ)存能量。當(dāng)系統(tǒng)壓力低于蓄能器內(nèi)壓力時(shí)，氣體推動(dòng)活塞，釋放壓力油，滿足系統(tǒng)需要。(2)氣囊式蓄能器氣囊2安裝在殼體3內(nèi)，充氣閥1為氣囊充入氮?dú)猓瑝毫τ蛷娜肟陧旈_限位閥4進(jìn)入蓄能器壓縮氣囊，氣囊內(nèi)的氣體被壓縮而儲(chǔ)存能量。當(dāng)系統(tǒng)壓力低于蓄能器壓力時(shí)，氣囊膨脹使壓力油輸出，蓄能器釋放能量。第五節(jié)蓄能器和熱交換器2020年9月28日29

2．蓄能器選用和安裝蓄能器主要依其容量和工作壓力來進(jìn)行選擇。安裝蓄能器時(shí)注意：(1)安裝位置隨其在液壓系統(tǒng)中的功能而異，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，以利用氣囊的正常伸縮；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。2020年9月28日30使用蓄能器時(shí)注意：(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)型式而定，如氣囊式的為3.5MPa～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℃的溫度范圍內(nèi)工作。第五節(jié)蓄能器和熱交換器2020年