第六章 液压辅件(2011)

3. 蓄能器总容积V0的计算
蓄能器用于储存和释放压力能时，蓄能器的容积V0是由其充 气压力p0、工作中要求输出的油液体积VW、系统最高工作压 力p1和最低工作压力p2决定的。 由气体定律: p0Vn0=p1Vn1=p2Vn2=const (6-1)
皮囊式蓄能器储存和释放能量的工作过程
式中:V1和V2分别为气体在最高和最低压力下的体积；n为指数。n值由气体 工作条件决定：当蓄能器用来补偿泄漏、保持压力时，它释放能量的速度 是缓慢的，可以认为气体在等温条件下工作，n=1；当蓄能器用来大量提 供油液时，它释放能量的速度是很快的，可以认为气体在绝热条件下工作， n=1.4。
Dp
Druckdifferenz an einem Filter /e
二、滤油器的典型结构
滤油器按其滤心材料的过滤机制来分，有表面型滤油器、 深度型滤油器和吸附型滤油器三种。
机械式滤油器
（表面型滤油器 深度型滤油器）
网式滤油器； 线隙式滤油器； 片式滤油器； 纸芯式滤油器； 烧结式滤油器； 磁性滤器
气瓶式蓄能器 －气体 －液压瓶
4. 活塞式蓄能器 这是一种隔离式蓄能器。
其机构如图。它利用活塞使气 油液隔离，以减少气体渗入油 液的可能性。其容量大，常用 于中、 高压系统，但正逐渐 被性能更完善的气囊式蓄能器 所代替。
活塞式蓄能器 －气体 －活塞 －液压瓶
5. 气囊式蓄能器
气囊式蓄能器也是一种隔离
滤油器出口处尺寸大于x (m)的颗粒数
可见，x表示了滤油器过滤污染物的能力。
bx – 定义和分离效率
bx – 值: b =
x
N x, u N x, d
分离效率:
e x = N x, u
N x, d 1
N x, u
bx
= 1-
N x, u
N x, d
u d x Nx
上游 (过滤器前面) 下游 (过滤器后面) 粒度 [µm] 颗粒总数 > x µm / ml
例题1：蓄能器的容积为5L，预充气压为2.5MPa，当工作压力 从7MPa变化到4MPa时，蓄能器能释放出多少升油（按等温过 程）？ 解：按等温过程，气体压缩和释放过程缓慢，所以n=1 由已知条件：
V0 = 5L
p0 = 2.5MPa
p2 =4MPa
p1 = 7MPa
代入式6-2，则有：
1 1 n n 1 1 VW V0 p 0 p2 p1 1 n
网式滤油器 －上盖 －钢丝网 －骨架 －下盖
2. 线隙式滤油器
线隙式滤油器结构如图所示。其滤芯采用绕在 骨架上的铜丝来替代上图中的铜丝网。 过滤精度决定于铜丝 间的间隙，故称为线 隙式滤油器。它常用 于液压系统的压力管 及内燃机的燃油过滤 系统。
线隙式滤油器 －发讯装置 －端盖 －壳体 －骨架 －铜丝
第六章 液压辅件
滤油器 蓄能器 油箱及热交换器 其他辅件
§ 6－1 滤油器
• 一、滤油器的选用和过滤精度 • 二、滤油器的典型结构 • 三、滤油器的选用
• 四、滤油器的安装位置
一、滤油器的作用和过滤精度
滤油器的功用是过滤混在液压油液中的杂质，降低进 入系统中油液的污染度，保证系统正常地工作。
1、液压系统的油液中的各种污染物：
式蓄能器。其结构如图。外壳2为 两端成球形的圆柱体，壳体内有 一个用耐油橡胶制成的气囊3。气 囊出口上设充气阀1，充气阀只在 为气囊充气时才打开，平时关闭。 这种蓄能器中气体和液体完全隔离 开，而且蓄能器的重量轻，惯性 小，反应灵敏，是当前最广泛应 用的一种蓄能器。
－充气阀 气囊式蓄能器 －壳体 －气囊 －菌形阀
3.设计注意事项 （1）应考虑清洗，换油方便。 （2）油箱应有足够的容量。 （3）吸油管及回油管应隔开，最好用一个或几个隔板隔 开，以增加油液循环距离，使油液有充分时间沉淀污物， 排出气泡和冷却。 （4）吸油管距离箱底距离H >2D，距离侧壁大于3D（D为 吸油管外径）。
（5）油箱一般用2.5-4mm的钢板焊成，尺寸高大的油箱要加 焊角铁和筋板，以增加刚性。 （6）要防止油液渗漏和污染。 （7）油箱内壁应涂上耐油防锈的涂料。
使用蓄能器时应注意以下几点：
1. 气瓶式蓄能器需要垂直安装，气体在上部，油液处 于下部，以避免气体随液体一起排出。 2. 装在管路上的蓄能器必须用支承架固定。
3 蓄能器与管路系统之间应安装截至阀，以便在系统 长期停止工作以及充气和检修时，将蓄能器与主油 路切断。蓄能器与液压泵之间还应安装单向阀，以 防止液压泵停转时蓄能器内的压力油倒流。
三、充气式蓄能器的选用
1. 液压泵流量的计算
在一个工作循环内各阶段所需流量如图，液压泵的流 量Qp为： Qp=QiDti/T
i=1
n
Q Qmax Qp
T
Qi－第i 阶段所需流量； Dti－第i 阶段持续的时间； T－一个循环的总时间； n－一个循环的总阶段数。
Q2 Q1 o t1 t2
Q3
Q4
t3
吸附型滤油器
机械式滤油器主要靠过滤介质阻挡杂质；磁性滤油器 则靠过滤介质的磁性吸出油液中的铁末。
1. 网式滤油器
网式滤油器结构如图。这种滤油器的过滤精度 与铜丝网的网孔 大小和层数有关。图 示结构实际上只是一 个滤芯。网式滤油器 的优点是通油能力大 压力损失小，容易清 洗，但过滤精度不高 主要用于泵吸油口。
外部污染物:切屑、锈垢、橡胶颗粒、 漆片、棉丝 内部污染物：零件磨损的脱落物、 油液因理化作用的生成物
2、过滤精度和过滤比
过滤精度：它表示滤油器对各种不同尺寸的污染颗 粒的滤除能力，用绝对过滤精度、过滤比和过滤效 率等指标来评定。 滤油器的过滤精度通常用能被过滤掉的 杂质颗粒的公称尺寸(m)大小来表示。一般要求系 统过滤精度小于运动副间隙的一半。此外，压力越 高，对过滤精度要求就越高。 近年来，人们用另一个指标:过滤比x。 x＝ 滤油器入口尺寸大于x (m)颗粒数
3. 纸芯式滤油器
纸芯式滤油器是以处理过的滤纸做过滤材料。 为了增加过滤面积，纸芯上的纸呈波纹状。纸芯式滤 油器性能可靠，是液压系统中广泛采用的一种滤油器。 但纸芯强度较低， 且堵塞后无法清理， 所以必须经常更换 纸芯。
A－A
纸芯式滤油器的纸芯 －滤纸 －骨架
滤油器纸芯外形
4. 烧结式滤油器
烧结式滤油器结构如图所示，滤芯是用颗粒状 青铜粉压制烧结而 成，属于深度型滤油器。 烧结式滤芯强度较高， 耐高温，性能稳定，抗 腐蚀性能好，过滤精度 高，是一种常用的精密 滤芯。但其颗粒容易脱 落，堵塞不易清洗。 烧结式滤油器
由于VW=V1-V2，因此由式(6-1)可得：由气体定律:
V0
1 VW p0
1 n
1 n
1 1 p2 p1
1 n
(6-2)
p0值理论上可与p2相等，但为了保证系统压力为p2时蓄能器还有能力补偿 泄漏，宜使p0＜p2，一般对折合型皮囊取p0=(0.8～0.85)p2，波纹型皮囊 取p0=(0.6～0.65)p2。此外，如能使皮囊工作时的容腔在其充气容腔1/3 至2/3的区段内变化，就可使它更为经久耐用。
t4
t
流量时间循环图
2. 蓄能器工作容积Vw的计算
这里Vw指的是蓄能器所能储存油液的最大容积。 在工作循环中，当所需流量大于泵流量时，蓄能器释 放能量；而当所需流量小于泵的流量时，蓄能器储存 能量。在各个工作阶段，蓄能器释放的油量为：
DVi=(Qp-Qi) D ti
DVi为负值时，表示释放压力油；D Vi为正值时表示 储存压力油。显然， V0至少应等于DVi中的最大值。
（1）作辅助动力源或紧急动力源：在工作循环不同阶段需要 的流量变化很大时，常采用蓄能器和一个流量较小的泵组成 油源。另外当驱动泵的原动机发生故障时，蓄能器可作紧急 动力源。
2）保压和补充泄漏：需要较长时间保压而泵 卸载时，可利用蓄能器释放储存的压力油， 补充系统泄漏，保持系统压力。
3）吸收冲击和消除压力脉动：在压力冲击处 和泵的出口安装蓄能器可吸收压力冲击峰值 和压力脉动，提高系统工作的平稳性。
液压泵站的不同安装形式
（1）上置立式
（2）上置卧式 液压泵站的不同安装形式
（3）旁置式
二、热交换器
液压系统的工作温度一般希望保持在30～50℃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 液压系统中的功率损失几乎全部变成能量，使油液温度 升高。 要是散热面积不够，则需要采用冷却器，使油液的平 衡温度降低到合适的范围内。按冷却介质分，冷却器可分为风 冷、水冷、和氨冷等多种形式。一般液压系统中主要采用前两 种。 水冷却器有蛇形管式、多管式和翅片式等。风冷式冷却器 由风扇和许多带散热片的管子组成。冷却器安装在回油管，避 免受高压。
1－端盖 2－壳体 3－滤芯
三、滤油器的选用
选用滤油器时应考虑一下三个问题：
1、滤孔尺寸 滤芯的滤孔尺寸可根据过滤精度或过滤比的要求来选取。 2、通过能力 滤芯应有足够的通流面积。通过的流量愈高，则要求通流面 积愈大。一般可按要求通过的流量，由样本选用相应的规格 的滤芯。 3、耐压 包括滤芯的耐压以及壳体的耐压。这主要靠设计时的滤芯有足 够的通流面积，使滤芯上的压降足够小，以避免滤芯被破坏。 当滤芯堵塞时，压降便增加，故要在滤油器上装置安全阀或发 讯装置报警。
重鏙式蓄能器 －重鏙 －柱塞 －液压油
2. 弹簧式蓄能器 弹簧式蓄能器的原理和结构如图所示：
弹簧式蓄能器 －弹簧 －活塞 －液压油
3.气瓶式蓄能器
这是一种直接式接触式蓄 能器。其结构如图。它是一个 下半部盛油液，上半部充压缩 气体的气瓶。这种蓄能器容量 大，体积小，惯性小，反应灵 敏。但是气体容易混入油液中， 使油液的可压缩性增加，并且 耗气量大，必须经常补气。