第1页：第7章辅助元件封面
《液压传动》第7章封面，本章主题为液压传动系统辅助元件，包括蓄能器、滤油器、油箱以及管道与管接头等。
第2页：第7章目录
第7章 液压传动系统辅助元件章节目录：
- §7.1 蓄能器：功能、结构与性能；
- §7.2 滤油器：类型、性能、选用与安装位置；
- §7.3 油箱：功用、容量与结构设计要点；
- §7.4 管件：管道与管接头的种类、计算与安装。
第3页：蓄能器的功能
§7.1 蓄能器——1. 蓄能器的功能：
- 作辅助动力源：间歇工作或一个循环内速度差别大的系统，在不需要大流量时把泵输出的多余压力油储存在蓄能器内，需要时再快速释放给系统，因而可选用小流量液压泵；
- 维持系统压力：在液压泵停止向系统供油的情况下，由蓄能器将所存储的压力油供给系统；
- 吸收系统脉动、缓和液压冲击。
图7.1 为液压机液压系统（1—液压泵，2—单向阀，3—卸荷阀，4—蓄能器，5—换向阀，6—液压缸）：液压缸慢进和保压时泵的部分流量进入蓄能器储存，达到设定压力后卸荷阀3打开、泵卸荷；液压缸快速进退时蓄能器与泵一起向液压缸供油。
第4页：液压蓄能器的结构形式
2. 液压蓄能器的结构和性能：图7.2 列出各类蓄能器——1 重力式、2 弹簧式、3 活塞式、4 皮囊式、5 薄膜式。它们按隔离与储存压力能的方式不同分为重力式、弹簧式和气体加载式（活塞式、皮囊式、薄膜式）三大类，结构和性能各异，适用场合也不同。
第5页：活塞式液压蓄能器
活塞式液压蓄能器中气体和油液由活塞隔开（图7.3：1—活塞，2—缸筒，3—气阀）。活塞1上部为压缩空气，下部经油孔 a 通向液压系统。
- 结构简单、寿命长；
- 反应不够灵敏，因此适用于储存能量。
第6页：皮囊式液压蓄能器
皮囊式液压蓄能器中气体和油液由皮囊隔开（图7.4：1—壳体，2—皮囊，3—气阀）。
- 皮囊用耐油橡胶制成，固定在耐高压壳体内的上部，皮囊内充入惰性气体（一般为氮气）；
- 壳体下端的提升阀 A 是用弹簧加载的菌形阀，压力油由此通入，并能在油液全部排出时防止皮囊膨胀挤出油口；
- 气液密封可靠，皮囊惯性小、反应灵敏，应用广泛，但工艺性较差。
第7页：薄膜式与弹簧式蓄能器
- （3）薄膜式：利用薄膜的弹性来储存、释放压力能，主要用于小容量的场合，如用作减震器、缓冲器和用于控制油的循环等；
- （4）弹簧式：利用弹簧的压缩和伸长来储存、释放压力能。结构简单、反应灵敏，但容量小，可用于小容量、低压（p < 1~1.2 MPa）回路的缓冲，不适用于高压或高频的工作场合。
第8页：网式滤油器
§7.2 滤油器——1. 滤油器的主要类型及其性能：（1）网式滤油器（图7.5）在周围开有很多窗孔的塑料或金属筒形骨架1上，包着一层或两层铜丝网2。
- 过滤精度由网孔大小和层数决定，有 80、100、180 μm 三个等级；
- 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。
第9页：线隙式滤油器
（2）线隙式滤油器（图7.6：1—芯架，2—滤芯，3—壳体）：用铜线或铝线密绕在筒形芯架1的外部组成滤芯，并装在壳体3内（用于吸油管路上的滤油器无壳体）。
- 油液经线间间隙和芯架槽孔流入滤油器内，再从上部孔道流出；
- 结构简单、通油能力大、过滤效果好，可用作吸滤器或回流过滤器，但不易清洗。
第10页：纸芯式滤油器
（3）纸芯式滤油器结构与线隙式类同，只是滤芯为纸质（图7.7：1—堵塞状态发讯装置，2—滤芯外层，3—滤芯中层，4—滤芯里层，5—支承弹簧）。滤芯由三层组成：外层2为粗眼钢板网，中层3为折叠成星状的滤纸，里层4由金属丝网与滤纸折叠组成。
- 过滤精度高（5~30 μm），可在高压（38 MPa）下工作，结构紧凑、通油能力大；
- 缺点是无法清洗，需经常更换滤芯。
第11页：堵塞状态发讯装置
纸质滤油器滤芯承受压力差较小（0.35 MPa），为保证不因杂质聚积使压差增大而破坏，滤油器顶部装有堵塞状态发讯装置（图7.8：1—接线柱，2—活塞，3—阀体，4—永磁铁，5—弹簧，6—感簧管，7—报警器）。
滤芯进油和出油的压差作用在活塞2上，与弹簧5推力平衡；滤芯堵塞时压差加大，推动活塞2和永久磁铁4右移，干簧管6受磁铁4作用吸合接通电路，报警器7发出信号——发亮或发声，提醒操作人员更换滤芯。
第12页：金属烧结式、磁性式与复式滤油器
- （4）金属烧结式（图7.9）：油液经金属颗粒间的微小孔道进入滤芯内，选不同粒度粉末烧结成不同厚度滤芯可获得不同过滤精度（10~100 μm）；过滤精度和滤芯强度高，抗冲击性能好，较高温度下抗腐蚀性良好，制造简单，可用在不同位置；缺点是易堵塞、难清洗，烧结颗粒使用中可能脱落而再次污染油液；
- （5）磁性滤油器：利用磁铁吸附油液中的铁质微粒；
- （6）复式滤油器：上述几类滤油器的组合。
第13页：滤油器的基本要求与选用
2. 对滤油器的基本要求和选用：
- （1）有足够的过滤精度：过滤精度指通过滤芯的最大尖硬颗粒的大小，以其直径 d 的公称尺寸表示，颗粒越小精度越高。分粗（d ≥ 100 μm）、普通（d ≥ 10~100 μm）、精（d ≥ 5~10 μm）和特精（d ≥ 1~5 μm）四个等级；
- （2）有足够的过滤能力：即一定压降下允许通过滤油器的最大流量，不同类型滤油器可通过的流量有一定限制，需要时可查阅样本和手册；
- （3）滤芯便于清洗更换。
第14页：过滤器的安装位置（一）
3. 过滤器的安装位置：
- （1）安装在泵的吸油路上：主要用来保护泵不致吸入较大的机械杂质，可用粗的或普通精度的滤油器；为不影响泵的吸油性能、防止气穴，过滤能力应为泵流量的 2 倍以上，压力损失不得超过 0.01~0.035 MPa，必要时泵的吸入口应置于油箱液面以下；
- （2）安装在泵的出口油路上：主要用来滤除可能侵入阀类元件的污染物，一般采用 10~15 μm 过滤精度的滤油器；应能承受油路上的工作压力和冲击压力，压力降应小于 0.35 MPa，并应有安全阀或堵塞状态发讯装置，以防泵过载和滤芯损坏。
第15页：过滤器的安装位置（二）
- （3）安装在系统的回油管路上：可滤去油液流回油箱以前的污染物，为液压泵提供清洁油液；可用滤芯强度不高的精滤油器，并允许有较大压力降；
- （4）安装在系统的分支油路上：泵流量较大时若装在上述油路上滤油器可能过大，可在只有泵流量 20%~30% 的支路上安装小规格滤油器；
- （5）安装在系统外的过滤回油路上：大型液压系统可专设一液压泵和滤油器滤除油液杂质以保护主系统，滤油车即可供此用；
- 安装时应注意：一般滤油器只能单向使用，进出油口不可反用，以利于滤芯清洗和安全，故不要安装在液流方向可能变换的油路上。
第16页：油箱的功用和分类
§7.3 油箱——1. 油箱的功用和分类：
- 主要功用：①储放系统工作用油；②散发系统工作中产生的热量；③分离油液中混入的空气；④沉淀污物；
- 分类：按油箱液面是否与大气相通，分为开式油箱与闭式油箱。开式油箱广泛用于一般液压传动系统；闭式油箱用于水下和高空无稳定气压、或对工作稳定性与噪声有严格要求处（空气混入油液是工作不稳定和产生噪声的主要原因）。
第17页：油箱容量的确定
2. 油箱的设计要点：初步设计时油箱的有效容量可按经验公式确定：
- V = m·q_p，其中 V 为油箱有效容量（L），q_p 为液压泵的流量（L/min）；
- 系数 m：低压系统 m = 2~4，中压系统 m = 5~7，中高压或高压大功率系统 m = 6~12；
- 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。
第18页：油箱结构示意图
图7.10 为油箱结构示意图（1—回油管，2—泄油管，3—吸油管，4—空气滤清器，5—安装板，6—隔板，7—放油口，8—滤油器，9—清洗窗，10—液位计），下面结合该图分述设计要点。
第19页：油箱的基本结构
（1）基本结构：
- 为在相同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；
- 油箱内部油面高度为箱高的 80%；
- 油箱一般用厚度 2.5~4 mm 钢板焊成，顶盖适当加厚；
- 液压泵、电动机和阀的集成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橡胶板以缓和振动。
第20页：吸、回、泄油管的设置
（2）吸、回、泄油管的设置：
- 泵吸油管与系统回油管间距离应尽可能远些，管口都应插于最低油面之下，以免吸空和飞溅起泡；离箱底要大于管径的 2~3 倍；
- 回油管口截成 45° 斜角以增大通流截面积，并面向箱壁，以利散热和沉淀杂质；
- 吸油管端部安装的滤油器离箱壁有 3 倍管径距离，以便四面进油；
- 阀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。
第21页：隔板、空气滤清器与放油口的设置
- 3 隔板：目的是将吸、回油隔开，迫使油液循环流动，利于散热和沉淀；一般设置一到二个，高度可接近最大液面；为散热良好应使液流在油箱中有较长的流程，与四壁都接触效果更佳；
- 4 空气滤清器与液位计：空气滤清器使油箱与大气相通、保证泵的自吸能力并滤除空气中的灰尘杂物，兼作加油口，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，窗口尺寸应满足对最高与最低液位的观察；两者皆为标准件；
- 5 放油口与清洗窗：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；大容量油箱一般在侧壁设清洗窗，便于换油时清洗。
第22页：密封、油温控制与内壁处理
- 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 15~65℃ 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相容的塑料薄膜或耐油清漆。
第23页：管道的种类和适用场合
§7.4 管件——1. 管道：（1）种类和适用场合见表7.1。
管道的种类和适用场合（表7.1）| 种类 | 特点和适用范围 |
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| 钢管 | 价廉、耐油、抗腐、刚性好，但装配时不易弯曲成形，常在装拆方便处用作压力管道；中压以上用无缝钢管，低压用焊接钢管 |
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| 紫铜管 | 价高、抗振能力差、易使油液氧化，但易弯曲成形，只用于仪表和装配不便处 |
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| 尼龙管 | 乳白色半透明，可观察流动情况；加热后可任意弯曲成形和扩口，冷却后即定形；承压能力因材料而异，为 2.8~8 MPa |
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| 塑料管 | 耐油、价低、装配方便，长期使用会老化，只用作低于 0.5 MPa 的回油管与泄油管 |
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| 橡胶管 | 用于相对运动间的连接，分高压和低压两种；高压胶管由耐油橡胶夹钢丝编织网制成（层数越多耐压越高），价高，用于压力回路；低压胶管由耐油橡胶夹帆布制成，用于回油管路 |
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第24页：管道尺寸的计算
（2）尺寸的计算：管道的内径 d 和壁厚 δ 可用下式计算，并需圆整为标准值：
- d = 2√（q/πυ）；δ = pdn/（2σ_b）；
- 式中 q 为管内最大流量（m³/s），υ 为允许流速（m/s）；推荐值：吸油管 0.5~1.5 m/s，回油管 1.5~2 m/s，压力油管 2.5~5 m/s（压力高时取大值），控制油管 2~3 m/s，橡胶软管应小于 4 m/s；
- p 为管内工作压力（MPa），n 为安全系数（钢管：p ≤ 7 MPa 时 n = 8，7 MPa < p ≤ 17.5 MPa 时 n = 6，p > 17.5 MPa 时 n = 4），σ_b 为管材抗拉强度（MPa）。
第25页：管道的安装要求
（3）安装要求：
- a. 管道应尽量短，最好横平竖直、转弯少；为避免皱折、减少压力损失，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（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；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。
第26页：管接头与硬管接头
2. 管接头：是管道与管道及其他元件（如泵、阀、集成块等）之间的可拆卸连接件。管接头与其他元件之间可采用普通细牙螺纹连接或锥螺纹连接（多用于中低压），如图7.11 所示（1—接头体，2—接头螺母，3—管套，4—卡套，5—接管，6—管子，7—组合密封垫圈，8—O形密封圈）。
第27页：扩口式与卡套式管接头
（1）硬管接头按管接头和管道连接方式分，有扩口式、卡套式和焊接式三种：
- 扩口式（图7.11a）：适用于紫铜管、薄钢管、尼龙管和塑料管等低压管道连接；拧紧接头螺母，通过管套使管子压紧密封；
- 卡套式（图7.11b）：拧紧接头螺母，卡套发生弹性变形便将管子夹紧；对轴向尺寸要求不严、装拆方便，但对管子尺寸精度要求较高，需采用冷拔无缝钢管，可用于高压系统。
第28页：焊接式管接头
图7.11（c）和（d）为焊接式管接头。接管与接头体之间的密封方式有两种：
- 球面与锥面接触密封（图7.11c）：有自位性，安装时不很严格，但密封可靠性稍差，用于工作压力不高的液压系统（约 8 MPa 以下）；
- 平面加 O 形圈密封（图7.11d）：可用于高压系统。
第29页：胶管接头
（2）胶管接头有可拆式和扣压式两种，各有 A、B 和 C 三种类型，随管径不同可用于工作压力在 6~40 MPa 的系统。
图7.12 为 A 型扣压式胶管接头，装配时须剥离外胶层，然后在专门设备上扣压而成。
第30页：快速接头
（3）快速接头全称快速装拆管接头，装拆无需工具，适用于需经常装拆处。图7.13 所示为油路接通的工作位置（1—卡环，2—插座，3、7、12—弹簧，4、11—单向阀，5—密封圈，6—外套，8—钢球，9—卡环，10—接头体）。
需要断开油路时，用力把外套6向左推，再拉出接头体10，钢球8（有 6~8 颗）即从接头体10的槽中退出；与此同时单向阀4、11的锥形阀芯分别在弹簧3、12的作用下将两个阀口关闭，油路即断开。
第31页：第7章思考作业题
本章思考作业题：
- 1. 一单杆液压缸活塞直径 D = 10 cm，活塞杆直径 d = 5.6 cm，行程 L = 50 cm，从有杆腔进油、无杆腔回油，问活塞正反向运动到端点时，使有效底面积为 2000 cm² 的油箱液面高度发生多大变化；
- 2. 一液压泵向系统供油，工作压力 6.3 MPa，流量 40 L/min，试选定供油管尺寸（查手册并计算）。
