液压辅助元件

（4）随着对油管材质、接头形式和连接方法上的研究，近来出现一种用特殊的镍钛合金制 造的管接头，它能使低温下受力后发生的变形在升温时消除，即把管接头放入液氮中用芯棒扩 大其内径，然后取出来迅速套装在管端上，便可使它在常温下得到牢固、紧密的结合。这种 “热缩”式的连接已在航空和其它一些加工行业中得到了应用，它能保证在40～55MPa的工作 压力下不出现泄漏。
油管的规格尺寸(管道内径和壁厚)可由式(6-1)、式(6-2)计算出d、δ后， 查阅有关标准选定。 (6-1) q d 2 v
pdn 2 b
(6-2)
式中：d为油管内径；q为管内流量；v为管中油液的流速，吸油管 取0.5～1.5m/s，高压管取2.5～5m/s(压力高的取大值，低的取小值)，回 油管取1.5～2.5m/s，短管及局部收缩处取5～7m/s；δ为油管壁厚；p为 管内工作压力；n为安全系数，对钢管来说，p＜7MPa时取n=8，7MPa＜ p＜17.5MPa时取n=6，p＞17.5MPa时取n=4；σb为管道材料的抗拉强度。
本章重点
6.1 油管及管接头 6.2 过滤器
6.3 蓄能器
6.4 压力计及压力计开关
6.5 油箱
6.1 油管及管接头
油管、管接头称为连接件，其作用是将分散的液压元件连接起来，构 成一个完整的液压系统。连接件的性能与结构对液压系统的工作状态有直 接的影响。
6.1.1 油管
液压系统中使用的油管种类很多，有钢管、铜管、尼龙管、塑料管、橡 胶管等。在选用时要考虑液压系统压力的高低、液压元件安装的位置、液压 设备工作的环境等因素。 油管的特点及其适用范围如表6-1所示。
(1)泵的吸油口处 (2)泵的出口油路上 (3)系统的回油路上 (4)系统分支油路上
(5)单独过滤系统
6.2.4 过滤器常见故障和排除方法
过滤器常见故障和排除方法，见表6-6
表6-6 过滤器常见故障和排除方法
故障现象 滤芯变形 烧结式滤油器滤芯颗粒脱落
故障原因 滤油器强度低并严重堵塞 滤芯质量不符合要求
管接头的种类很多，按接头的通路分有直通式、角通式、三通 式和四通式；按接头与阀体或阀板的连接方式分有螺纹式、法兰式 等；按油管与接头的连接方式分有扩口式、焊接式、卡套式、扣压 式、快换式等。具体的管接头规格品种可查阅有关手册。油管与管 接头的常见连接方式如表6-2所示。
表6-2 名称 结构简图
液压系统中常用的管接头 特点 利用环面进行密封,简单 可靠；连接牢固；采用 厚壁钢管,装拆不便 用卡套套住油管进行密封,轴 向尺寸要求不严,装拆简便； 对油管径向尺寸精度要求较 高,采用冷拔无缝钢管
排除方法 更换滤芯或更换油液 更换滤芯
6.3 蓄能器
6.3.1蓄能器功用
1.功用
蓄能器的功用主要是储存油液多余的压力能，并在需要时释放出来；还可以用作短时供油 和吸收系统的振动和冲击的液压元件。 (1)在短期内供应大量压力油液 如图6-2所示，实现周期性动作的液压系统，在系统不需大量油液时，可以把液压泵输出 的多余压力油液储存在蓄能器内，需要时再由蓄能器快速释放给系统。可使系统选用流量等于 循环周期内平均流量qm的液压泵，以减小电动机功率消耗，降低系统温升。
漏油
振动和噪声
①液压系统共振 ①合理控制振源 ②双泵双溢流阀调定压力太接近 ②控制压力差大于1MPa
6．2 过滤器
6.2.1 过滤器功用
1．功用
在液压系统中，由于系统内的生成或系统外的侵入，液压油中会存在污染物， 这些污染物的颗粒不仅会加速液压元件的磨损，堵塞阀件的小孔，卡住阀芯，划伤密 封件，使液压阀控制失灵，系统产生故障。因此，必须对液压油中的杂质和污染物颗 粒进行清理，目前，控制液压油洁净程度的最有效方法就是采用过滤器（滤油器）。 过滤器的功用是过滤液压油液中的杂质，控制液压油的洁净程度，降低进入系统中油 液的污染度，保证系统正常地工作。
充气式蓄能器是利用气体的压缩和膨胀来储存和释放能量的。为了安全，所充气体一般为 惰性气体或氮气。常用的充气式蓄能器有活塞式和气囊式两种，如图6-7所示。 （1）活塞式蓄能器 图6-7 (a)所示为活塞式结构。 （2）气囊式蓄能器 图6-7 (b)所示为气囊式蓄能器结构。
图6-7 充式蓄器 1－充气阀；2－气 囊；3－体；4－限 位阀
6.1.4 油管及管接头的选用及安装
管件的选用原则是要保证油管中油液做层流流动，管路应尽量短，以减小损失；要根据 工作压力、安装位置确定管材与连接结构；与泵、阀等连接的管件应由其接口尺寸决定管径。 液压系统中的泄漏现象大部分都出现在管系中的接头上，为此要特别注意：
（1）管道应尽量短，最好横平竖直，转弯少；为避免管道皱褶，减少压力损失，管道装 配时的弯曲半径要足够大（见表6-3）；
图6-2 液压系统中的流量供应情况 T－一个循环周期
(2)维持系统压力 如图6-3所示，在液压泵停止向系统提供油液的情况下，蓄能器能把储存的压力油液供给 系统，补偿系统泄漏或充当应急动力源，使系统在一段时间内维持系统压力，避免停电或系统 发生故障时油源突然中断所造成的机件损坏。
(3)减小液压冲击或压力脉动 如图6-4所示，动力元件输出的压力油存在压力脉动，执行元件在起动、停止或换向时容易 引起液压冲击，在系统中设置蓄能器能起缓冲作用。 另外，蓄能器还用作紧急动力源，热膨胀补偿器，以及用来改善压力补偿式变量泵的频率特性。
特点
过滤精度与铜丝网层数及网孔大小有关。在压力管路 上常用100、150、200目(每英寸长度上孔数)的铜丝网，在 液压泵吸油管路上常采用20～40目铜丝网。压力损失不超 过0.004MPa。 结构简单，通流能力大，清洗方便，但过滤精度低。 滤芯由绕在芯架上的一层金属线组成，依靠线间微小间隙来阻止 油液中杂质的通过。压力损失约为0.03～0.06MPa。 结构简单，通流能力大，过滤精度高，但滤芯材料强度低，不易清洗。 用于低压管道中，当用在液压泵吸油管上时，流量规格宜比泵大。
第六章 液压辅助元件
液压系统中的辅助装置是指那些既不直接参与能量转 换，也不直接参与方向、压力、流量等控制的在液压系统 中必不可少的元件或装置，对系统的动态性能、工作稳定 性、工作寿命、噪声和温升等有直接影响。主要包括油管、 管接头、过滤器、蓄能器、压力计及压力计开关、油箱等。 其中油箱需根据系统要求自行设计，其它辅助装置则已标 准化，由专业生产制造厂制造为标准件，可以直接选用。
焊接式管接头
卡套式管接头
扩口式管接头
用油管管端的扩口在管套的压紧下进行密封, 结构简单；适用于铜管、薄壁钢管、尼龙管和 塑料管等低压管道的连接
扣压式管接头
用来连接高压软管；在中、低压系统中应用 直角接头,优点是可以随意调整布管方向,安装方便, 占用空间小；接头与油管的连接方式有卡套式、焊 接式；中间有通孔的固定螺钉，把两个组合垫圈压 紧在接头体上进行密封
6.3.2蓄能器结构
蓄能器主要有重力式、弹簧式和充气式三类；其中充气式又包括气瓶式、活塞 式和皮囊式三种。重力式蓄能器因体积庞大，结构笨重，反应迟钝，现在工业上已 很少应用。
1.重锤式蓄能器
重锤式蓄能器的结构原理如图6-5所示。
2.弹簧式蓄能器
弹簧式蓄能器的结构原理如图6-6所示，
3.充气式蓄能器
尼龙管 软管 塑料管 橡胶管
乳白色半透明，加热后可以随意弯曲成形或扩口，冷却后又能定形不变， 承压能力因材质而异，2.5MPa～8MPa不等
质轻耐油，价格便宜，装配方便，但承压能力低，长期使用会变质老化， 只宜用作压力低于0.5MPa的回油管、泄油管等 高压管由耐油橡胶夹几层钢丝编织网制成，钢丝网层数越多，耐压越 高，价格昂贵，用作中、高压系统中两个相对运动件之间的压力管道； 低压管由耐油橡胶夹帆布制成，可用作回油管道
吸附型
磁性过滤器
滤芯由永久磁铁制成，能吸住油液中的铁屑、铁粉、可带磁性的 磨料。常与其它型式滤芯合起来制成复合式过滤器。 特别适用于加工钢铁件的机床液压系统。
6.2.3 过滤器选用和安装
1.选用
过滤器应根据液压系统的技术要求，按过滤精度、通流能力、工作压力、油液粘度、工作 温度等条件选定其型号。
2.安装 过滤器在液压系统中的安装位置通常有以下几种：
表面型
深度型
结构与线隙式相同，但滤芯为平纹或波纹的酚醛树脂或木浆 微孔滤纸制成的纸芯。为了增大过滤面积，纸芯常制成折叠形。 压力损失约为0.01～0.04MPa。过滤精度高，但堵塞后无法清洗， 必须更换纸芯。 常用于精过滤。
滤芯由金属粉末烧结而成，利用金属颗粒间的微孔来挡住油中杂 质通过。改变金属粉末的颗粒大小，制出不同过滤精度的滤芯。压力 损失约为0.03～0.2MPa。过滤精度高，滤芯能承受高压，但金属颗 粒易脱落，堵塞后不易清洗。 适用于精过滤。
2．过滤器的基本要求
(1)有足够的过滤精度； (2)有足够的过滤能力； (3)滤芯具有足够的强度； (4)滤芯抗腐蚀性能好； (5)滤芯清洗或更换简便。
6.2.2 过滤器结构
1．表面型过滤器
2．深度型过滤器
3．吸附型过滤器
常见的过滤器类型及其特点见表6-5中。
表6-5 常见的过滤器特点
类型
结构简图
6.3.3蓄能器的使用和安装
(1)充气式蓄能器中应使用惰性气体(一般为氮气)，工作压力视蓄能器结构形 式而定（皮囊式为3.5～32MPa）； (2)蓄能器各有其适用的工作范围，皮囊式蓄能器的皮囊强度不高，不能承受很大 的压力波动，只能在-20～70℃的温度范围内工作； (3)皮囊式蓄能器原则上应垂直安装(油口向下)，只有在空间位置受限制时才 允许倾斜或水平安装；否则使蓄能器的气囊与壳体磨损影响蓄能器的使用寿命； (4)装在管路上的蓄能器须用支板或支架固定，以承受蓄能器蓄能或释放能量 时所产生的反作用力； (5)蓄能器与管路系统之间应安装截止阀，供充气、检修时使用。 (6)蓄能器安放位置视其功能来确定。 (7)拆装及搬运蓄能器时应该先排出压缩气体。
表6-3
硬管装配时允许的弯曲半径
管子外径 D/mm 弯曲半径 R/mm
10 50
14 70
18 75
Baidu Nhomakorabea
22 80
28 90
34 100
42 130
50 150
63 190
（2）吸油管和回油管应尽量相距远些，两管之间要用隔板隔开，以增加油液循环距离。 吸油管入口处要装粗滤油器。
（3）油管的管径不宜选得过大，以免使液压装置的结构庞大；选得过小，会造成管内液体 流速加大，系统压力损失增加或产生振动和噪声，影响正常工作。
表6-1 种类 硬管 钢管 紫铜管 液压系统中使用的油管 特点和适用场
能承受高压，价格低廉，耐油，抗腐蚀，刚性好，但装配时不能任意弯曲； 在装拆方便处常用作压力管道；中、高压用无缝管，低压用焊接管
易弯曲成各种形状，承压能力一般不超过4.5～10MPa，抗振能力较弱，又易使 油液氧化；常用在液压装置内配接不便之处
6.1.5 油管及管接头常见故障和排除方法
油管及管接头常见故障和排除方法，见表6-4。
表6-4 油管及管接头常见故障和排除方法
故障现象
故障原因
①油管破裂漏油 ②油管与接头连接处密封不良 ③卡套式结合面差 ④螺纹连接处未拧紧或拧得太紧 ⑤螺纹牙型不一致
排除方法
①更换油管、采用正确的连接方式 ②连接部位用力均匀，注意表面质量 ③更换卡套 ④螺纹连接处用力均匀拧紧 ⑤螺纹牙型要一致
固定铰接管接头
6.1.3 软管及管接头
选取软管时，用户应选取样本中软管所标明的最大推荐工作压力不小于最大 系统压力的软管，否则会降低软管的使用寿命，甚至损坏软管。
对于冲击特别频繁的液压系统，建议使用耐脉冲压力的软管。 应该在软管质量规范允计的温度范围内使用软管。 工作环境的温度长期过高或过低的系统，建议采用软管护套。 软管在使用的过程当中，如果经常与硬物接触或摩擦，建议在软管外部加弹簧护套。 内径要适当，管径过小会加大管路内介质的流速，使系统发热，降低效率，产生过大的压 力降，从而影响整个系统的性能。 如果软管采用管夹或软管穿过钢板等间隔物时，应注意软管的外径尺寸。
6.1.2 油管接头
管接头是油管与油管、油管与液压件之间的可拆式连接件，它必须 具有装拆方便、连接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、压降 小、工艺性好等各项条件。
图6-1所示为快换式管接头。
图6-1 快换式管接头
1—密封圈；2—接头；3、7、9、12—弹簧；4、11—阀芯；5—填料；6—外套； 8—钢球；10—接头芯