06 第6章 辅助元件.pptx

第1页：第六章 辅助元件

第6章辅助元件【教学目标】通过本章的学习，使读者能过掌握车辆液压传动系统中各种油箱、滤油器、蓄能器、密封件、油管的工作原理、基本参数和结构特性等方面的知识，并能合理设计和选用辅助元件。【教学要求】

第2页：导入案例：蓄能器的应用

【导入案例】在新一代的ZF公司8档自动变速器中将集成一个液压蓄能器。它可以提供车辆起步时变速器换档元件所需的液压油。配备起动/停止功能的车辆，其被关闭的发动机能更快速的启动。发动机启动后仅需350毫秒，车辆即可进行起步。有了支持起动/停止功能的液压蓄能器，可以使燃料消耗降低5%。图6.1蓄能器在汽车变速器中的应用液压系统中除液压泵、液压缸、液压马达、液压阀以外的其他各类组成元件，如油箱、滤油器、蓄能器、压力表、密封件、油管等，统称为辅助装置（元件）。它们是液压系统中不可缺少的组成部分。

第3页：蓄能器的应用

6.1蓄能器1.蓄能器的应用1）短期大量供油对于短时间内需要大量压力油的液压系统，采用蓄能器辅助供油可减小液压泵容量，从而可减少发动机功率消耗和系统发热。图6.2所示液压系统，当液压缸停止工作时，液压泵排出的压力油储存在蓄能器中；液压缸工作时，蓄能器和液压泵同时供油，使液压缸快速运动。2）维持系统压力图6.3所示是蓄能器用于夹紧油路中，当系统达到夹紧压力时液压泵卸荷，靠蓄能器补偿保持夹紧，图中单向阀用来防止蓄能器压力油向液压泵回油。3）吸收冲击压力图6.4所示蓄能器装在液压泵出口处，可吸收液压泵的脉动压力以及泵、阀等液压件突然启停、换向引起的液压冲击。4）作应急动力源图6.5中蓄能器作应急动力源用。工作时压力油推开液动二位二通阀，多余的压力油进入蓄能器被储存起来，当液压泵产生故障时靠蓄能器供油。这种作为能源用的蓄能器要有足够大的容量。

第4页：蓄能器应用回路图

图6.2蓄能器用于短期供油图6.3蓄能器用于夹紧系统6.4蓄能器用于吸收冲击压力图6.5蓄能器作应急动力源

第5页：油气悬挂系统

阅读材料6-1当车辆行驶在不平坦的道路或轨道上时,会产生机械冲击,损坏车身和底盘。蓄能器能吸收这些液压冲击。使用液-气式悬挂系统,可由液压缸将机械冲击转化为液压冲击。如图6.6所示。图6.6车辆油气悬架示意图使用液-气式悬挂系统的好处:—减少事故风险—延长使用寿命—允许运行于高速—保持载荷处于要求位置—减小材料负荷—降低运行费用

第6页：蓄能器的种类

2.蓄能器的种类蓄能器根据蓄能方式分为重力式、弹簧式、充气式等几种类型，应用最多的是弹簧式、充气式，这里仅介绍充气式蓄能器。1）活塞式蓄能器图6.7a活塞l的上腔中充有高压气体，下腔与液压系统管路相通。活塞随蓄能器中油压的增减在缸筒内移动。这种蓄能器结构简单，油气隔离，油液不易氧化又能防止气体进入，工作可靠，寿命长；缺点是活塞有一定惯量，并在密封处有摩擦阻力。主要用来吸收冲击压力，用来蓄压。2）气囊式蓄能器图6.7b气囊3用特殊耐油橡胶制成，固定在壳体2的上半部。气体从气门1充入，气囊外面为压力油。在蓄能器下部有一受弹簧力作用的提升阀，它的作用是防止油液全部排出时气囊胀出壳体之外。这种蓄能器的优点是气囊的惯性小，因而反应快，容易维护，质量轻，尺寸小，安装容易；缺点是气囊制造困难。3）气瓶式蓄能器图6.7c这是一种直接式接触式蓄能器。其结构如图。2腔内盛油液，l腔中充有高压气体。这种蓄能器容量大，体积小，惯性小，反应灵敏。缺点是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。

第7页：蓄能器容量计算（储存能量）

3.蓄能器容量计算1）储存能量时容量计算方法。由气体定律可知=常数（6-1）其中——蓄能器容量(供油前蓄能器气体体积)；——压力为p1时气体容积(即蓄能器充油后气体的体积)；——压力为P2时气体容积(即蓄能器排油后气体的体积)；——最高工作压力；——最低工作压力；——充气压力(供油前蓄能器充气压力)；——指数，当蓄能器用于保持系统压力、补偿泄漏时，它释放能量的速度缓慢，认为气体在等温下工作，取n=1；当蓄能器用来大量供应油液时，它释放能量速度是迅速的，可认为气体在绝热条件下工作，取n=1.4。

第8页：蓄能器排出油量与结构图

a）b）c）图6.7蓄能器a）活塞式蓄能器b）气囊式蓄能器c）气瓶式蓄能器从上面公式中可看出，当工作压力从p1降为p2时，蓄能器排出的油量为（6-2）

第9页：吸收冲击与脉动的容量计算

理论上p0=p2，由于系统中有泄漏，为了保证系统压力为p2时蓄能器还可能补偿泄漏，取p2=(0.8-0.85)p0。2）吸收液压冲击时蓄能器容量计算。常用下述经验计算公式：（6-3）其中——蓄能器容量；——阀口关闭前管内流量(L／min)；——阀口由开到关闭持续时间(s)；——阀口关闭前的工作压力(bar)；——阀口关闭后允许的最大冲击压力(bar)(一般可取p2=1.5p1)；L——发生冲击的管子长度，即液压油源到阀口的长度（m）。3）吸收液压泵脉动压力时蓄能器容量计算。常用以下经验公式（6-4）

第10页：吸收脉动容量公式参数

式中——泵的每转排量，L／r；——排量变化率，Δq是超过平均排量的过剩排出量L；——液压泵的压力脉动率( )；——液压泵的压力脉动(bar)；——液压泵的工作压力(bar)。

第11页：滤油器的要求与精度分级

灰尘、铁屑等脏物侵入油箱，以及零件磨损、装配残留物和油液氧化析出物混入系统，会导致零件划伤、磨损甚至卡死，或堵塞节流阀和管道小孔，所以必须对油液进行过滤。滤油器的过滤精度分为四级。

一般对过滤器的基本要求是：具有较好的过滤能力，通油性能好不致引起过大压力损失，过滤材料耐腐蚀且有足够耐久性，并具备足够机械强度、易于清洗和更换滤芯。

说明：原课件正文中“普通滤油器”一项写作“0.1～0.0lmm”，此处按液压传动通用分级标准修正为 0.1~0.01mm。

第12页：不同传动介质的过滤要求

阅读材料6-2滤油器是从流体中分离固态颗粒的设备。用于分离液体中的固态颗粒或气体中的尘埃的过滤器,是由纤维或细小过滤颗粒组成的。表6-1为不同传动介质的过滤要求。表6-1不同传动介质的过滤要求

第13页：滤油器的类型

1.滤油器的类型1）网式滤油器(见图6.8)这是一种铜丝网为过滤材料构成的，一般装在液压泵系统的吸油管路入口处，避免吸入较大的杂质，以保护液压泵。结构简单，通过性能好，但过滤精度低。也可以用较密的铜丝网或多层铜网做成过滤精度较高的过滤器，装在压油管路中使用，如用于调速阀的入口处。2）线隙式滤油器(见图6.9)线隙式滤油器是用铜线或铝线绕在筒形芯架上，利用线间缝隙过滤油液，主要用于压油管路中。若用于液压泵吸油口，则只允许通过它的额定流量的2／3～1／2，以免泵的吸油口压力损失过大。这种过滤器结构简单，过滤精度较高，但过滤材料强度较低，不易清洗。3）金属烧结式滤油器(见图6.10)烧结式滤油器的滤芯是用青铜粉压制后烧结而成，具有杯状、管状、碟状和板状等形状，靠其粉末颗粒间的间隙微孔滤油。选择不同粒度的粉末能得到不同的过滤精度，目前常用的过滤精度一般为0.01～0.1mm。这种过滤器的强度大，抗腐蚀性好，制造简单，适合做精过滤，是一种使用日趋广泛的精滤油器。缺点是清洗比较困难，如有颗粒脱落会影响过滤精度，最好与其他过滤器配合使用。

第14页：纸芯滤油器与磁性滤油器

4）纸芯滤油器(见图6.11)这种滤油器的滤芯一般采用机油微孔滤纸制成，如图6.11所示的形状。纸芯1做成折叠形是为了增加过滤面积。纸芯绕在带孔的镀锡铁皮骨架2上，以支撑纸芯免被压力油压破。这种滤油器的过滤精度超过0.005mm,是精滤油器。缺点是纸芯易堵塞，无法洗清，需经常换纸芯。图6.8网式滤油器图6.9线式隙滤油器图6.10金属烧结式滤油器

第15页：滤油器的选用

图6.11纸芯滤油器5）磁性滤油器磁性滤油器靠磁性材料把混在油中的铁屑、铸铁粉之类的杂质吸住，过滤效果好。这种滤油器常与其他种类的滤油器配合使用。2.滤油器的选用选用滤油器时应考虑以下三个问题：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。

第16页：滤油器安装在泵吸油路上

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。必须注意滤芯的耐压与滤油器的使用压力是两回事。当提高使用压力时，只需考虑壳体（以及相应的密封装置）是否能承受，而与滤芯的耐压无关。3.滤油器的安装1）安装在泵吸油路上如图6.12所示。在泵吸油路上安装滤油器可保护液压系统所有元件，但由于泵的吸油口一般不允许有较大阻力，因此只能安装网孔较大的滤油器，过滤精度低，而且液压泵磨损产生的颗粒仍将进入系统内，结果这种安装方式主要起保护液压泵的作用。近来也有在某些自吸能力强而要求较高的液压泵的吸油口处安装较细滤油器的趋势，从而在系统中其他地方可不必再安装滤油器。

第17页：滤油器的布置图

图6.12滤油器的布置

第18页：滤油器的其他安装位置

2）安装在压油路上这种安装方法对泵以外的元件都有保护作用，但是滤油器在压力作用下，必须有足够的强度，因而滤油器质量加大。可与滤油器并联一个旁通阀或堵塞指示器，以提高安全性。3）安装在回油路上这种安装方法可降低对滤油器的强度要求，但只能经常清除油中杂质，不能保证杂质不进入系统。4）安装在旁路上主要装在溢流阀的回油路上，这时不是所有的油量都通过滤油器，这样可降低滤油器的流量，但不能保证杂质不进入系统。在液压系统中为获得好的过滤效果，上述几种安装方法经常综合起来采用。特别是在一些重要元件(如伺服阀、节流阀)的前面，单独安装一个精滤油器来保证它们的正常工作。

第19页：油箱的作用与结构

6.3油箱油箱的作用是保证供给系统充分的工作油液，同时具有沉淀油液中的污物、逸出油中空气和散热作用。通常油箱的有效容积取为液压泵每分钟流量的3～6倍。油箱分总体式和分离式两种。总体式油箱利用设备内腔作油箱。总体式油箱结构紧凑，但散热不利。分离式油箱是设置一个与设备分开的油箱，这是常用的一种油箱。图6.13为分离式油箱的结构简图。图中1为吸油管，4为回油管，中间有两个隔板7和9，隔板7用作阻挡沉淀物进入吸油管，隔板9用来阻挡泡沫进入吸油管，油阀8为定期释放沉淀物用，滤油网2用作加油口，6是油面指示器。彻底清洗油箱时可将上盖5卸开。油箱的结构设计应注意几个问题：①油箱要有足够的刚度和强度。油箱一般用2.5～4mm的钢板焊接而成，尺寸高大的直油箱要加焊角板、筋条以增加刚度。泵和电机直立安装时，振动一般比横放安装时要好。

第20页：油箱结构设计要点

②吸油管和回油管之间的距离应尽量远些，最好用隔板隔开两管，以增加油液循环流动距离，使油液有足够长的时间放出气泡和沉淀杂质。隔板高度约为最低油面高度的2／3。图6.13油箱结构简图1—吸油管；2—滤油网；3—注油口；4—回油管；5—上盖；6—油面指示器；7，9—隔板；8—油阀；吸油管离油箱底面的距离应不小于管径的两倍，距油箱侧面应不小于管径的三倍，以使油流畅通。回油管应插入最低油面以下，以防回油冲入油液使油中混入气泡。回油管管端切成45°，以增大排油口面积，排油口应面向箱壁，利于散热。泄油管不应插入油中，以免增大元件泄漏腔处的背压。

第21页：吸油管与液压泵的安装

吸油管入口处最好装粗滤油器，它的额定通过流量应为液压泵流量的两倍以上。液压泵的安装要正确。液压泵轴通常不应该承受径向荷载，故液压泵常用电机直接通过弹性联轴节传动，不同心度不能过大，以免增加泵轴的额外荷载引起噪音。为了避免气蚀，一般规定液压泵吸油口距离油面高度不大于0.5m。使用时还必须注意泵的转向及吸、排油口方向。

第22页：油管

6.4管道元件及密封1.油管液压系统中使用的油管，有钢管、铜管、尼龙管、橡胶软管和塑料管等。钢管、铜管和尼龙管属硬管，用于连接相对位置不变的固定元件。钢管能承受高压，但不能任意弯曲，常用于装配方便的压力管道处。铜管弯曲方便，便于装配，但不能承受高压。尼龙管耐压可达2.5MPa，在油中加热到160～170℃后可任意弯曲，常用作回油路。橡胶管、塑料管属软管，用于两个相对运动元件之间的连接。橡胶管分高压和低压两种。高压橡胶管是在橡胶管中间加一层或几层编织钢丝而成。低压橡胶管则以编织棉、麻线代替编织钢丝，多用于低压回油管道。软管弯曲半径应大于9倍外径，至少应在离接头6倍直径处弯曲，因此软管所占空间大。在液压缸和调速阀间不宜接软管，否则运动部件容易产生爬行。软管长度一般应有富裕，接上后应避免油管受拉或扭，如图6.14a、b所示；接头处应避免油管受弯，如图6.14c、d所示；可将油管缚在一个可弯曲的薄钢板上，使油管质量由钢板承受，如图6.14e所示。

第23页：软管连接图

图6.14软管连接

第24页：管接头

2.管接头管接头种类很多，按接头的通路分：有直通、角通和四通等；按管接头与液压件连接方式分：有螺纹式、法兰式等；按油管与管接头的连接方式分：有焊接式、卡套式、扩口式、快换式等。焊接式管接头如图6.15a所示，它用于钢管连接中。这种管接头结构简单，连接牢固。缺点是装配时球形接头1需与油管焊接。卡套式管接头如图6.15b所示，也用在钢管连接中，利用卡套2卡住油管1进行密封，轴向尺寸要求不严，装拆简便，不需要事先焊接或扩口。要用精度高的冷拔无缝钢管作油管。扩口式管接头如图6.15c所示，适用于铜管和薄壁钢管。它利用油管l管端的扩口在管套2的压紧下进行密封，结构简单，装拆方便，但承压能力较低。快换式管接头如图6.15d所示。这种管接头能快速装拆，适用于经常装拆的地方。图中为油路接通时的情况，外套6把钢球8压入槽底使件10和件2连接起来。单向阀阀芯4和11互相挤紧顶开，使油路接通。当需拆开时，可用力把外套向左推，同时拉出接头体10，管路就断开了。与此同时，单向阀阀芯4和11分别在各自的弹簧3和12的作用下外伸，顶在件2和件10的阀底上，使两边管子内的油封闭在管中不致流出。

第25页：管接头结构图

图6.15管接头

第26页：固定件间的密封

3.密封液压系统的漏油问题是一个十分严重的问题。液压系统漏油污染环境，使系统不能很好工作。解决密封是一个很重要的问题。需要密封的地方可以分为三种情况：相接的固定件、直线移动件、转动件。这里仅介绍固定件间的密封，如管接头；元件的端盖；元件与连接板间的密封。1）纸垫两个平面接触由于微观的不平度影响，即使两个面压得很紧，压力油也会从接触面渗出。如在两个平面间增加一张纸垫，可以改善密封性能。纸垫可用描图纸或绘图纸。纸垫一般只适合于低压。2）铜垫或铝垫这种密封只要保证有足够均匀的压紧力，便能承受很高的压力。铜垫第二次使用时要经过回火。3）密封胶管螺纹等连接要用密封胶，它可自由成型，能在复杂形状表面上成型，因此可降低零件的加工精度。涂胶前先要除去零件上的油、水、灰尘和铁锈，一般两边各涂0.06～0.1mm左右，然后经过一段时间干燥再紧固。4）“O”形圈接口为圆孔时，可采用橡胶件“O”形圈密封。采用“O”形圈密封要注意“O”形圈槽的尺寸，要保证一定的压缩量(固定密封时最佳初始压缩量取15%～20%)。这种密封装置作用可靠，适用范围广，非圆形孔也可采用“O”形圈密封。

第27页：本章小结与思考题

【本章小结】本章主要介绍了油箱、滤油器、蓄能器、密封件、油管的工作原理、特性和参数计算方法。【思考题】1.液压系统中常用的辅助装置有哪些？各起什么作用?2.常见的密封形式有几种？常用的密封件有哪些？应用在什么场合？3.密封件应满足哪些基本要求?4.滤油器分为哪些种类？绘图说明滤油器一般安装在液压系统中的什么位置？5.蓄能器的类型有哪些？各有何特点？6.怎样确定油箱的容积？