液壓與氣壓傳動(1)(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 箱上的電動機和泵使用 橡膠墊減振 ，安裝時電機軸和泵軸的同軸度要好，要采用彈性聯軸節。 4） 壓油管的某一段采用橡膠軟管，對泵和管路的連接進行 隔振 。 5） 防止氣穴現象 和油中滲混空氣現象。 Back School of Mechanical Engineering 上海電機學院機械學院 第二章 能源裝置及輔件 液壓與氣壓傳動 Part 液壓泵 的選用 設計液壓系統時，應根據所要求的工作情況合理選擇液壓泵，表 21所示為液壓系統中常用液壓泵的一些性能。 （ P85） 1） 一般在負載小、功率小的機械設備中，可用 齒輪泵 和 雙作用葉片泵 ； 2） 精度較高的機械設備（例如磨床）可用 螺桿泵 和 雙作用葉片泵 ； 3） 在負載較大并有快速和慢速行程的機械設備（例如組合機床）可用 限壓式變量葉片泵 ； 4） 負載大、功率大的機械設備可使用 柱塞泵 ； 5） 機械設備的輔助裝臵，如送料、夾料等要求不太高的地方，可使用價廉的 齒輪泵 。 [基本選用原則 ] 可靠 — 工作情況 合理 — 能量使用 實用 — 使用情況 經濟 — 價廉 選用原則 Back School of Mechanical Engineering 上海電機學院機械學院 第二章 能源裝置及輔件 液壓與氣壓傳動 Part 油箱 和 液壓輔件 油箱在液壓系統中的主要功用是： 1） 貯存供系統循環所需的油液； 2） 散發系統工作時所產生的熱量； 3） 釋出混在油液中的氣體； 4） 為系統中元件的安裝提供位臵。 油箱不應該是一個納污的地方，應及時去除油液中沉淀的污物，在油箱中的油液必須是符合液壓系統清潔度要求的油液，因而對油箱的設計、制造、使用和維護等各方面提出了更高的要求。 School of Mechanical Engineering 上海電機學院機械學院 第二章 能源裝置及輔件 液壓與氣壓傳動 Part 油箱的結構 液壓系統中的油箱有： 整體式油箱 、 分離式油箱 ； 開式油箱 、 閉式油箱 等之分。 ?整體式油箱 是利用主機的內腔作為油箱，結構緊湊，易于回收漏油，但維修不便，散熱條件不好，且會使主機產生熱變形。 ?分離式油箱 單獨設臵，與主機分開，減少了油箱發熱和液壓源的振動對主機工作精度的影響，應用較為廣泛。 ?開式油箱 是油箱液面和大氣相通的液箱，應用最廣。 ?閉式油箱 是油箱液面和大氣隔絕。油箱整個密封，在頂部有一充氣管，送入 ~。空氣或者直接和油液接觸，或者輸到皮囊內對油液施壓。這種油箱的 優點 在于泵的吸油條件較好，但系統的回油管、泄油管要承受背壓。油箱還須配臵安全閥、電接點壓力表等以穩定充氣壓力，所以它 只在特殊場合下使用 。 School of Mechanical Engineering 上海電機學院機械學院 第二章 能源裝置及輔件 液壓與氣壓傳動 圖 227 油箱 1— 回油管 2— 泄油管 3— 吸油管 4— 空氣過濾 /注油器 5— 安裝板 6— 密封襯墊 7— 隔板 8— 堵塞 9— 過濾器 10— 箱體 11—端蓋 12— 液位 /溫度計 圖 227所示為 油箱 的典型結構。油箱內部用 隔板 7將 吸油管 過濾器 9和 泄油管 回油管 1隔開。頂部、側面和底部分別裝有空氣過濾 /注油器 4和液位 /溫度計 12和排放污油的 堵塞 8。 液壓泵及其驅動電動機的安裝板固定在油箱頂面上。 School of Mechanical Engineering 上海電機學院機械學院 第二章 能源裝置及輔件 液壓與氣壓傳動 Part 油箱的容量 油箱的容量 ：油面高度為油箱高度 80%時的油箱有效容積。 油箱的容量 應根據液壓系統的 發熱、散熱平衡 的原則來計算。對于一般情況而言，油箱的容量可按液壓泵的 額定流量 估算出來。如對于機床和其他一些固定式裝臵，油箱的容量 V（單位為 L）可依下式估算 （ 219） pqV ??式中 qp—— 液壓泵的額定流量，單位為 L/min； ζ —— 與壓力有關的經驗數據；低壓系統 ζ =2~4，中壓系統 ζ =5~7，高壓系統 ζ =10~12。 School of Mechanical Engineering 上海電機學院機械學院 第二章 能源裝置及輔件 液壓與氣壓傳動 圖 228 油箱容量確定圖 School of Mechanical Engineering 上海電機學院機械學院 第二章 能源裝置及輔件 液壓與氣壓傳動 應注意：系統需要高峰流量時，油箱中液面正好下降到最低點，此時液面還應高于泵的吸油口 75mm或，二者之中取大值。液壓系統處于最大回油工況時，油箱液面處于最高位，此時油箱中還應有10%的儲備容量。 油箱的容量 依液壓系統的熱平衡的原則及油箱的允許溫升來確定時，可利用 圖 228所示的圖表。由油箱的允許溫升和系統的功率，即可查出油箱的所需容量。如允許溫升 35℃ 、功率 11kW，便可查得油箱容量為800L。 School of Mechanical Engineering 上海電機學院機械學院 第二章 能源裝置及輔件 液壓與氣壓傳動 Part 過濾器 液壓油液的污染是液壓系統發生故障的 主要原因 。關于液壓油液的污染及其控制，已在第一章中作了詳細的敘述，而控制油液污染最主要的措施就是使用油液的 過濾器 和 過濾裝臵 。 1. 過濾器的功用和類型 過濾器的功用： 過濾混在油液中的雜質，把油液中雜質顆粒大小控制在能保證液壓系統正常工作的范圍內。 School of Mechanical Engineering 上海電機學院機械學院 第二章 能源裝置及輔件 液壓與氣壓傳動 過濾器的類型： 過濾器依其 濾心材料的過濾機制 來分，有 表面型 、 深度型 和 吸附型 三種。 （ 1）表面型過濾器 過濾功能是由一個幾何面來實現的。濾心材料具有均勻的標定小孔，可以濾除比小孔尺寸大的雜質。編網式濾心、線隙式濾心屬于這種類型。 （ 2）深度型過濾器 濾心由多孔可透性材料制成，內部具有曲折迂回的通道。大于表面孔徑的雜質積聚在外表面，較小的雜質進入濾材的內部，撞到通道壁上被吸附。紙心、毛氈、燒結金屬、陶瓷和各種纖維制品等屬于這種類型。 （ 3）吸附型過濾器 濾心材料把油液中的有關雜質吸附在其表面，如磁心可吸附油液中的鐵屑。 School of Mechanical Engineering 上海電機學院機械學院 第二章 能源裝置及輔件 液壓與氣壓傳動 2. 過濾器的主要參數和特性 過濾精度 過濾精度 表示過濾器對各種不同尺寸的污染顆粒的濾除能力，用 絕對過濾精度 和 過濾比 等指標來表征。 絕對過濾精度 是指通過濾心的最大硬球狀顆粒的尺寸（ y）它反映了過濾材料中最大的通孔尺寸，以 μm表示。它可以用試驗的方法進行確定。 School of Mechanical Engineering 上海電機學院機械學院 第二章 能源裝置及輔件 液壓與氣壓傳動 （ 220） du NNx ??由式（ 220）可見， βx 越大，過濾精度越高。當 βx ≥75 時， x 即被認為是過濾器的過濾精度。 過濾比 能確切地反映過濾器對不同尺寸顆粒污染物的過濾能力。 過濾比 （ βx值）是指過濾器上游油液單位容積中大于某給定尺寸的顆粒數 Nu與下游油液單位容積中大于同一尺寸的顆粒數 Nd之比，即對某一尺寸 x（單位為 μm）的顆粒來說，其過濾比 βx的表達式為 School of Mechanical Engineering 上海電機學院機械學院 第二章 能源裝置及輔件 液壓與氣壓傳動 納垢容量 納垢容量 指過濾器在壓力降達到規定值之前可以濾除并容納的污染物數量，這項指標可用多次通過性試驗來確定。過濾器的納垢容量越大，它的使用壽命就越長。一般說來， 濾心尺寸 越大，即過濾面積 越大，納垢容量就越大。 壓降特性 過濾器 是利用濾心上的小孔和微小間隙來過濾油液中雜質的，因此，油液流過濾心時必然產生 壓力降 （即 壓力損失 ）。一般說來，在濾心尺寸和流量一定的情況下， 壓力降 隨 過濾精度 提高而增加，隨 油液粘度 的增大而增加，隨 過濾面積 增大而下降。過濾器有一個 最大允許壓力降值 ，以保護過濾器不受破壞或系統壓力不致過高。 School of Mechanical Engineering 上海電機學院機械學院 第二章 能源裝置及輔件 液壓與氣壓傳動 3. 過濾器的結構 圖 229 表面型過濾器 a）網式過濾器 b）線隙式過濾器 1— 細銅絲網 2— 筒形骨架 3— 銅絲或鋁線 4— 殼體 圖 229a所示為 網式過濾器 的結構，這是一種裝在液壓泵吸油管上的 吸油用過濾器 。它用細銅絲網 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 2上。其過濾精度約為80~180μm，壓力損失不超過。 圖 229b所示為 線隙式過濾器 ， 4是殼體，濾心是用每隔一定距離沖扁的銅絲或鋁線 3繞在筒形骨架的外圓上，利用線間縫隙進行過濾。 ? 吸油用線隙式過濾器 的過濾精度約為 80~100μm， 壓力損失 約為； ? 回油用線隙式過濾器 的過濾精度約為 30~50μm， 壓力損失 約為~。 School of Mechanical Engineering 上海電機學院機械學院 第二章 能源裝置及輔件 液壓與氣壓傳動 圖 230 紙心式過濾器 1— 筒殼 2— 濾心 3— 旁通閥 4— 濾殼頭部 5— 堵塞發信器 圖 230所示為 紙心式過濾器 。它用 筒殼 濾心 堵塞發信器 5和 旁通閥 3等組成。 濾心 由平紋或波紋的酚醛樹脂或木漿微孔濾紙制成。使用時，油流從外側進入濾心后流出。當濾心上、下游之間的壓差增大到接近允許的極限值時，堵塞發信器給出指示信號，提醒應更換濾心。若堵塞發信器報警后過濾器未能得到及時維護，當壓差繼續增大到旁通閥的設定值時，旁通閥開啟，以防止濾心破裂而污染整個系統。 紙心式過濾器 ： 過濾精度 一般約為 10~20μm，高精度的可達 1μm， 壓力損失 在 ~。 School of Mechanical Engineering 上海電機學院機械學院 第二章 能源裝置及輔件 液壓與氣壓傳動 4. 過濾器的安裝 過濾器根據液壓系統的不同要求，可以安裝在不同的位臵上。 1）安裝在液壓泵吸油管路上，用于保護液壓泵不使較大顆粒雜質進入。 要求過 濾器有很大的通流能力（要大于液壓泵流量的兩部）和較小的壓力損失（不 大于 ~）一般采用過濾精度較低的網式過濾器。 2）安裝在液壓泵的壓油管路上，用來保護液壓泵以外的液壓元件。 要求過濾器 外殼有一定的強度，承受工作壓力和沖擊，濾心的最大壓力降不大于 ；為防止過濾器堵塞時引起液壓泵過載，它應安裝在溢流閥之后或 與差壓式安全閥并聯，并應有堵塞發信器。 3）安裝在回油路上，用來過濾回油箱的油液 ，因此允許采用殼體剛度和強度較 低的過濾器。為防止過濾器堵塞而造成事故，常并聯一單向閥。 4）安裝在輔助泵輸油管路上，以不斷凈化系統中的油液。 5）安裝在支油路上。 系統工作時只須通過液壓泵全部流量的 20%~30%，因此 可以采用小規格的過濾器。不會在主油路中造成壓降，過濾器也不必承受系 統的工作壓力。 School of Mechanical Engineering 上海電機學院機械學院 第二章 能源裝置及輔件 液壓與氣壓傳動 Part 熱交換器 液壓系統在工作時的能量損失轉化為熱量，一部分通過油箱和裝臵的表面向周圍空間發散，而大部分使油液的溫度升高。液壓系統的 油溫 一般希望保持在 30~50℃ 范圍內，最高不超過 65℃ ；如 環境溫度 低時，油溫最低不得低于 15℃ 。因此，如液壓系統靠自然冷卻不能使油溫控制在上述范圍內時，系統就須要安裝 冷卻器 。相反，如油溫過低而無法起動液壓泵，或系統不能正常工作時，就須安裝 加熱器 。 熱交換器 就是 冷卻器 和 加熱器 的總稱。 School of Mechanical Engineering 上海電機學院機械學院 第二章 能源裝置及輔件 液壓與氣壓傳動 1. 冷卻器 圖 231 多管式冷卻器 1— 出水口 6— 端蓋 3— 出油口 4— 隔板 5— 進油口 7— 進水口 圖 232 翅片管式冷卻器 液壓系統中用得較多的冷卻器是 強制對流式冷卻器 。 圖 231所示為 多管式冷卻器 的結構。油液從 進口