第6章液压辅助元件 液压辅助元件包括油管和管接头、密封件、过滤器、液压油箱、热交换器、蓄能器′ 它们是液压系统不可缺少的部分。辅助元件对系统的工作稳定性、可靠性、寿命、噪声、 温升甚至动态性能都有直接影响。其中,液压油箱一般根据系统的要求自行设计,其他辅 助元件都有标准化产品供选用 6.1管道和管接头 液压管道和管接头是连接液压元件、输送压力油的装置。设计液压系统时要认真选择 管道和管接头。管径过大,会使液压装置结构庞大,增加不必要的成本费用;管径太小, 又会使管内液体流速过高,不但会增大压力损失、降低系统效率,而且易引起振动和噪声, 影响系统的正常工作 61.1油管的种类和选用 液压系统中使用的油管有钢管、铜管、橡胶软管、塑料管和尼龙管等几种,一般是根 据液压系统的工作压力、工作环境和液压元件的安装位置等因素来选用。现代液压系统 般使用钢管和橡胶软管,很少使用铜管、塑料管和尼龙管 液压系统用钢管通常为无缝钢管,分为冷拔精密无缝钢管和热轧普通无缝钢管,材料 为10号或15号钢。高、中压和大通径情况下用15号钢。精密无缝钢管内壁光滑,通油能 力好,而且外径尺寸较精确,适宜采用卡套式管接头连接;普通无缝钢管适宜于采用焊接 式管接头连接。钢管壁厚与承压能力有关。无缝钢管的弯曲半径一般取钢管外径的5倍~8 倍,外径大时取大值 铜管有紫铜管和黄铜管。紫铜管的最大优点是装配时易弯曲成各种需要的形状,但承 压能力较低,一般不超过65MPa~l0MPa,抗振能力较差,易使油液氧化,且价格昂贵。 黄铜管可承受25MPa的压力,但不如紫铜管那样容易弯曲成形。现代液压系统已经很少使 用铜管 耐油橡胶软管安装连接方便,适用于有相对运动部件之间的管道连接,或弯曲形状复 杂的地方。橡胶软管分高压和低压两种:高压软管是钢丝编织或钢丝缠绕为骨架的软管 钢丝层数越多、管径越小,耐压能力越大;低压软管是麻线或棉纱编织体为骨架的胶管 使用高压软管时,要特别注意其弯曲半径的大小,一般取外径的7倍~10倍 尼龙管是一种新型的乳白色半透明管,承压能力因材料而异,约为25MPa~8MPa 般只在低压管道中使用。尼龙管加热后可以随意弯曲、变形,冷却后就固定成形,因此 便于安装。它兼有铜管和橡胶软管的优点 耐油塑料管价格便宜、装配方便,但耐压能力低,只适用于工作压力小于0.5MPa的回 油、泄油油路。塑料管使用时间较长后会变质老化
第 6 章 液压辅助元件 液压辅助元件包括油管和管接头、密封件、过滤器、液压油箱、热交换器、蓄能器等， 它们是液压系统不可缺少的部分。辅助元件对系统的工作稳定性、可靠性、寿命、噪声、 温升甚至动态性能都有直接影响。其中，液压油箱一般根据系统的要求自行设计，其他辅 助元件都有标准化产品供选用。 6.1 管道和管接头 液压管道和管接头是连接液压元件、输送压力油的装置。设计液压系统时要认真选择 管道和管接头。管径过大，会使液压装置结构庞大，增加不必要的成本费用；管径太小， 又会使管内液体流速过高，不但会增大压力损失、降低系统效率，而且易引起振动和噪声， 影响系统的正常工作。 6.1.1 油管的种类和选用 液压系统中使用的油管有钢管、铜管、橡胶软管、塑料管和尼龙管等几种，一般是根 据液压系统的工作压力、工作环境和液压元件的安装位置等因素来选用。现代液压系统一 般使用钢管和橡胶软管，很少使用铜管、塑料管和尼龙管。 液压系统用钢管通常为无缝钢管，分为冷拔精密无缝钢管和热轧普通无缝钢管，材料 为 10 号或 15 号钢。高、中压和大通径情况下用 15 号钢。精密无缝钢管内壁光滑，通油能 力好，而且外径尺寸较精确，适宜采用卡套式管接头连接；普通无缝钢管适宜于采用焊接 式管接头连接。钢管壁厚与承压能力有关。无缝钢管的弯曲半径一般取钢管外径的 5 倍～8 倍，外径大时取大值。 铜管有紫铜管和黄铜管。紫铜管的最大优点是装配时易弯曲成各种需要的形状，但承 压能力较低，一般不超过 6.5MPa～10MPa，抗振能力较差，易使油液氧化，且价格昂贵。 黄铜管可承受 25MPa 的压力，但不如紫铜管那样容易弯曲成形。现代液压系统已经很少使 用铜管。 耐油橡胶软管安装连接方便，适用于有相对运动部件之间的管道连接，或弯曲形状复 杂的地方。橡胶软管分高压和低压两种：高压软管是钢丝编织或钢丝缠绕为骨架的软管， 钢丝层数越多、管径越小，耐压能力越大；低压软管是麻线或棉纱编织体为骨架的胶管。 使用高压软管时，要特别注意其弯曲半径的大小，一般取外径的 7 倍～10 倍。 尼龙管是一种新型的乳白色半透明管，承压能力因材料而异，约为 2.5MPa～8MPa。 一般只在低压管道中使用。尼龙管加热后可以随意弯曲、变形，冷却后就固定成形，因此 便于安装。它兼有铜管和橡胶软管的优点。 耐油塑料管价格便宜、装配方便，但耐压能力低，只适用于工作压力小于 0.5MPa 的回 油、泄油油路。塑料管使用时间较长后会变质老化
第6章液压辅助元件 6.1.2管接头的种类和选用 管接头是油管与油管、油管与液压元件之间的可拆式连接件,它应满足装拆方便、连 接牢靠、密封可靠、外形尺寸小、通油能力大、压力损失小、加工工艺性好等要求, 按油管与管接头的连接方式,管接头主要有焊接式、卡套式、扩口式、扣压式等形式 每种形式的管接头中,按接头的通路数量和方向分有直通、直角、三通等类型;与机体的 连接方式有螺纹连接、法兰连接等方式。此外,还有一些满足特殊用途的管接头。 焊接式管接头 图6.1所示为焊接式直通管接头,主要由接头体4、螺母2和接管1组成,在接头体和 接管之间用O形密封圈3密封。当接头体拧入机体时,采用金属垫圈或组合垫圈5实现端 面密封。接管与管路系统中的钢管用焊接连接。焊接式管接头连接牢固、密封可靠,缺点 是装配时需焊接,因而必须采用厚壁钢管,且焊接工作量大 2.卡套式管接头 图62所示为卡套式管接头结构。这种管接头主要包括具有24°锥形孔的接头体4 带有尖锐内刃的卡套2,起压紧作用的压緊螺母3三个元件。旋紧螺母3时,卡套2被推 进24°锥孔,并随之变形,使卡套与接头体内锥面形成球面接触密封:同时,卡套的内刃 口嵌入油管1的外壁,在外壁上压出一个环形凹槽,从而起到可靠的密封作用。卡套式管 接头具有结构简单、性能良好、质量轻、体积小、使用方便、不用焊接、钢管轴向尺寸要求 不严等优点,且抗振性能好,工作压力可达31sMPa,是液压系统中较为理想的管路连接件 层 图6.1焊接式管接头 图62卡套式管接头 一接管:2一螺母:3-O形密封圈 一油管:2一卡套:3—螺母 4一接头体;5—组合垫圈 4一接头体:5—组合垫圈 3.锥密封焊接式管接头 图6、3所示为锥密封焊接式管接头结构。这种管接 头主要由接头体2、螺母4和接管5组成,除具有焊接 式管接头的优点外,由于它的O形密封圈装在接管5的 24°锥体上,使密封有调节的可能,密封更可靠。工作 压力为345MPa,工作温度为-25℃~80℃。这种管接 图6.3锥密封焊接式管接头 头的使用越来越多 一组合垫圈:2一接头体; 4.扩口式管接头 3—O形密封圈;4一螺母;5一接管 图64所示是扩口式管接头结构。这种管接头有A型和B型两种结构形式:A型由具
第 6 章 液压辅助元件 ·169· ·169· 6.1.2 管接头的种类和选用 管接头是油管与油管、油管与液压元件之间的可拆式连接件，它应满足装拆方便、连 接牢靠、密封可靠、外形尺寸小、通油能力大、压力损失小、加工工艺性好等要求。 按油管与管接头的连接方式，管接头主要有焊接式、卡套式、扩口式、扣压式等形式； 每种形式的管接头中，按接头的通路数量和方向分有直通、直角、三通等类型；与机体的 连接方式有螺纹连接、法兰连接等方式。此外，还有一些满足特殊用途的管接头。 1. 焊接式管接头 图 6.1 所示为焊接式直通管接头，主要由接头体 4、螺母 2 和接管 l 组成，在接头体和 接管之间用 O 形密封圈 3 密封。当接头体拧入机体时，采用金属垫圈或组合垫圈 5 实现端 面密封。接管与管路系统中的钢管用焊接连接。焊接式管接头连接牢固、密封可靠，缺点 是装配时需焊接，因而必须采用厚壁钢管，且焊接工作量大。 2. 卡套式管接头 图 6.2 所示为卡套式管接头结构。这种管接头主要包括具有 24°锥形孔的接头体 4， 带有尖锐内刃的卡套 2，起压紧作用的压紧螺母 3 三个元件。旋紧螺母 3 时，卡套 2 被推 进 24°锥孔，并随之变形，使卡套与接头体内锥面形成球面接触密封；同时，卡套的内刃 口嵌入油管 l 的外壁，在外壁上压出一个环形凹槽，从而起到可靠的密封作用。卡套式管 接头具有结构简单、性能良好、质量轻、体积小、使用方便、不用焊接、钢管轴向尺寸要求 不严等优点，且抗振性能好，工作压力可达 31.5MPa，是液压系统中较为理想的管路连接件。 图 6.1 焊接式管接头 图 6.2 卡套式管接头 l—接管；2—螺母；3—O 形密封圈； 4—接头体；5—组合垫圈 l—油管；2—卡套；3—螺母； 4—接头体；5—组合垫圈 3. 锥密封焊接式管接头 图 6.3 所示为锥密封焊接式管接头结构。这种管接 头主要由接头体 2、螺母 4 和接管 5 组成，除具有焊接 式管接头的优点外，由于它的 O 形密封圈装在接管 5 的 24°锥体上，使密封有调节的可能，密封更可靠。工作 压力为 34.5MPa，工作温度为－25℃～80℃。这种管接 头的使用越来越多。 4. 扩口式管接头 图 6.4 所示是扩口式管接头结构。这种管接头有 A 型和 B 型两种结构形式：A 型由具 图 6.3 锥密封焊接式管接头 l—组合垫圈；2—接头体； 3—O 形密封圈；4—螺母；5—接管
液压传动 有74°外锥面的管接头体1、起压紧作用的螺母2和带有60°内锥孔的管套3组成;B型 由具有90°外锥的接头体和带有90°内锥孔的螺母2组成。将已冲成喇叭口的管子置于 接头体的外锥面和管套(或B型螺母)舶的内锥孔之间,旋紧螺母使管子的喇叭口受压,挤贴 于接头体外锥面和管套(或B型的螺母)内锥孔所产生的间隙中,从而起到密封作用。 B型 图64扩口式管接头 l—接头体:2一螺母:3—管套:4—油管 扩口式管接头结构简单、性能良好、加工和使用方便,适用于以油、气为介质的中 低压管路系统,其工作压力取决于管材的许用压力,一般为35MPa~16MPa 5.胶管总成 钢丝编织和钢丝缠绕胶管总成包括胶管和接头,有A,B,C,D,E,J,…型,其中 A、B、C为标准型。A型用于与焊接式管接头连接,B型用于与卡套式管接头连接,C型 用于与扩口式管接头连接。图6.5所示是A、B型扣压式胶管总成。扣压式胶管接头主要由 接头外套和接头芯组成。接头外套的内壁有环形切槽,接头芯的外壁呈圆柱形,上有径向 切槽。当剥去胶管的外胶层,将其套入接头芯时,拧紧接头外套并在专用设备上扣压,以 紧密连接。 扣压长度 压长度 A型扣压式 B型扣压式 65扣压式胶管总成 6.快速接头 快速接头是一种不需要使用工具就能够实现管路迅速连通或断开的接头。快速接头有 两种结构形式:两端开闭式和两端开放式。如图66所示为两端开闭式快速接头的结构图 接头体2、10的内腔各有一个单向阀阀芯4,当两个接头体分离时,单向阀阀芯由弹簧3 推动,使阀芯紧压在接头体的锥形孔上,关闭两端通路,使介质不能流出。当两个接头体 连接时,两个单向阀阀芯前端的顶杄相碰,迫使阀芯后退并压缩弹簧,使通路打开。两个 接头体之间的连接,是利用接头体2上的6个(或8个)钢球落在接头体10上的V形槽内而 实现的。工作时,钢珠由外套6压住而无法退出,外套由弹簧7顶住,保持在右端位置
·170· 液压传动 ·170· 有 74°外锥面的管接头体 1、起压紧作用的螺母 2 和带有 60°内锥孔的管套 3 组成；B 型 由具有 90°外锥的接头体 l 和带有 90°内锥孔的螺母 2 组成。将已冲成喇叭口的管子置于 接头体的外锥面和管套(或 B 型螺母)的内锥孔之间，旋紧螺母使管子的喇叭口受压，挤贴 于接头体外锥面和管套(或 B 型的螺母)内锥孔所产生的间隙中，从而起到密封作用。 图 6.4 扩口式管接头 1—接头体；2—螺母；3—管套；4—油管 扩口式管接头结构简单、性能良好、加工和使用方便，适用于以油、气为介质的中、 低压管路系统，其工作压力取决于管材的许用压力，一般为 3.5MPa～16MPa。 5. 胶管总成 钢丝编织和钢丝缠绕胶管总成包括胶管和接头，有 A，B，C，D，E，J，…型，其中 A、B、C 为标准型。A 型用于与焊接式管接头连接，B 型用于与卡套式管接头连接，C 型 用于与扩口式管接头连接。图 6.5 所示是 A、B 型扣压式胶管总成。扣压式胶管接头主要由 接头外套和接头芯组成。接头外套的内壁有环形切槽，接头芯的外壁呈圆柱形，上有径向 切槽。当剥去胶管的外胶层，将其套入接头芯时，拧紧接头外套并在专用设备上扣压，以 紧密连接。 图 6.5 扣压式胶管总成 6. 快速接头 快速接头是一种不需要使用工具就能够实现管路迅速连通或断开的接头。快速接头有 两种结构形式：两端开闭式和两端开放式。如图 6.6 所示为两端开闭式快速接头的结构图。 接头体 2、10 的内腔各有一个单向阀阀芯 4，当两个接头体分离时，单向阀阀芯由弹簧 3 推动，使阀芯紧压在接头体的锥形孔上，关闭两端通路，使介质不能流出。当两个接头体 连接时，两个单向阀阀芯前端的顶杆相碰，迫使阀芯后退并压缩弹簧，使通路打开。两个 接头体之间的连接，是利用接头体 2 上的 6 个(或 8 个)钢球落在接头体 10 上的 V 形槽内而 实现的。工作时，钢珠由外套 6 压住而无法退出，外套由弹簧 7 顶住，保持在右端位置
第6章液压辅助元件 171· 正升 图66两端开闭式快速接头结构图 1一挡圈:2,10接头体:3一弹簧:4一单向阀阀芯 5-0形圈:6一外套:7一弹簧:8—钢球:9弹簧圈 62密封件 62.1密封件的作用和分类 在液压系统中,密封件的作用是防止工作介质的内、外泄漏,以及防止灰尘、金属屑 等异物侵入液压系统。能实现上述作用的装置称为密封装置,其中起密封作用的关键元件 称为密封件。 系统的内、外泄漏均会使液压系统容积效率下降,或达不到要求的工作压力,甚至使 液压系统不能正常工作。外泄漏还会造成工作介质的浪费,污染环境。异物的侵入会加剧 液压元件的磨损,或使液压元件堵塞、卡死甚至损坏,造成系统失灵。 密封分为间隙密封和非间隙密封,前者必须保证一定的配合间隙,后者则是利用密封 件的变形达到完全消除两个配合面的间隙或使间隙控制在需要密封的液体能通过的最小间 隙以下:最小间隙由工作介质的压力、黏度、工作温度、配合面相对运动速度等决定 液压系统中的密封装置有各种形式,如活塞环密封、机械密封、组合密封垫圈、金属 密封垫圈、橡胶垫片、橡胶密封圈等。 般地,液压系统对密封件的主要要求是 (1)在一定的压力、温度范围内具有良好的密封性能。 (2)有相对运动时,由密封件所引起的摩擦力应尽量小,摩擦系数应尽量稳定 (3)耐腐蚀性、耐磨性好,不易老化,工作寿命长,磨损后能在一定程度上自动补偿 (4)结构简单,装拆方便,成本低廉。 622橡胶密封圈的种类和特点 橡胶密封圈有O形、Y形、V形唇形及组合密封圈等数种。图6.7所示为O形、Y形 V形密封圈剖面形状图。 1.O形密封圈 O形密封圈是一种断面形状为圆形的耐油橡胶环,如图6.7a)所示。它是液压设备中使 用得最多、最广泛的一种密封件,可用于静密封和动密封。为减少或避免运动时O形圈发 生扭曲和变形,用于动密封的O形圈的断面直径较用于静密封的断面直径大。它既可以用 171
第 6 章 液压辅助元件 ·171· ·171· 图 6.6 两端开闭式快速接头结构图 1—挡圈；2，10—接头体；3—弹簧；4—单向阀阀芯； 5—O 形圈；6—外套；7—弹簧；8—钢球；9—弹簧圈 6.2 密 封 件 6.2.1 密封件的作用和分类 在液压系统中，密封件的作用是防止工作介质的内、外泄漏，以及防止灰尘、金属屑 等异物侵入液压系统。能实现上述作用的装置称为密封装置，其中起密封作用的关键元件 称为密封件。 系统的内、外泄漏均会使液压系统容积效率下降，或达不到要求的工作压力，甚至使 液压系统不能正常工作。外泄漏还会造成工作介质的浪费，污染环境。异物的侵入会加剧 液压元件的磨损，或使液压元件堵塞、卡死甚至损坏，造成系统失灵。 密封分为间隙密封和非间隙密封，前者必须保证一定的配合间隙，后者则是利用密封 件的变形达到完全消除两个配合面的间隙或使间隙控制在需要密封的液体能通过的最小间 隙以下；最小间隙由工作介质的压力、黏度、工作温度、配合面相对运动速度等决定。 液压系统中的密封装置有各种形式，如活塞环密封、机械密封、组合密封垫圈、金属 密封垫圈、橡胶垫片、橡胶密封圈等。 一般地，液压系统对密封件的主要要求是： (1) 在一定的压力、温度范围内具有良好的密封性能。 (2) 有相对运动时，由密封件所引起的摩擦力应尽量小，摩擦系数应尽量稳定。 (3) 耐腐蚀性、耐磨性好，不易老化，工作寿命长，磨损后能在一定程度上自动补偿。 (4) 结构简单，装拆方便，成本低廉。 6.2.2 橡胶密封圈的种类和特点 橡胶密封圈有 O 形、Y 形、V 形唇形及组合密封圈等数种。图 6.7 所示为 O 形、Y 形、 V 形密封圈剖面形状图。 1. O 形密封圈 O 形密封圈是一种断面形状为圆形的耐油橡胶环，如图 6.7(a)所示。它是液压设备中使 用得最多、最广泛的一种密封件，可用于静密封和动密封。为减少或避免运动时 O 形圈发 生扭曲和变形，用于动密封的 O 形圈的断面直径较用于静密封的断面直径大。它既可以用
液压传动 于外径或内径密封也可以用于端面密封。O形密封圈的特点是结构简单,单圈即可对两个 方向起密封作用,动摩擦阻力较小,对油液种类、压力和温度的适应性好。其缺点是,用 作动密封时,启动摩擦阻力较大,磨损后不能自动补偿,使用寿命短。 O形密封圈装入沟槽时的情况如图6.7(a)右部所示,图中δ和δ2为O形圈装配后的预 变形量,它是保证密封性能所必须具备的。预变形量的大小应选择适当,过小时会由于安 装部位的偏心、公差波动等而漏油,过大时对用于动密封的O形密封圈来说,摩擦阻力会 增加,所以静密封用O形圈的预变形量通常取大些,而动密封用O形圈的预变形量应取小 些。用于各种情况下的O形圈尺寸及其安装沟槽的形状、尺寸和加工精度等都可从液压工 程手册中查到。O形密封圈一般适用于工作压力10MPa以下的元件,当压力过高时,可设 置多道密封圈,并应该在密封槽内设置密封挡圈,以防止O形圈从密封槽的间隙中挤出 圈阕 (a)O形密封圈 (b)Y形密封困 (c)V形密封圈 图6.7橡胶密封圈 2Y形密封图 Y形密封圈一般用聚氨酯橡胶和丁腈橡胶制成,其截面形状呈Y形,如图67(b)所示 这种密封圈有一对与密封面接触的唇边,安装时唇口对着压力高的一边。油压低时,靠预 压缩密封:油压高时,受油压作用两唇张开,贴紧密封面,能主动补偿磨损量,油压越高 唇边贴得越紧。双向受力时要成对使用。这种密封圈摩擦力较小,启动阻力与停车时间长 短和油压大小关系不大,运动平稳,适用于高速(0.5m/s)、高压(可达32MPa)的动密封 图68所示是Yx形密封圈,图68(a)为等高唇结构,图68(b)为孔用结构,图68(c) 为轴用结构。它的内、外密封唇根据轴用、孔用的不同而制成不等高,是为了防止被运动 部件切伤。这种密封圈结构紧凑,在密封性、耐油性、耐磨性等方面都比Y形密封圈优越, 因而应用广泛。 (a)高唇结构 (b)孔用结构 (c)轴用结构 图68Yx形密封圈 3.V形密封圈 V形密封圈由多层涂胶织物压制而成,其形状如图67(c)所示,由三种不同截面形状的 压环、密封环、支承环组成。压力小于10MPa时,使用一套三件已足够保证密封;压力更高 时,可以增加中间密封环的个数。这种密封圈安装时应使密封环唇口面对压力油作用方向
·172· 液压传动 ·172· 于外径或内径密封也可以用于端面密封。O 形密封圈的特点是结构简单，单圈即可对两个 方向起密封作用，动摩擦阻力较小，对油液种类、压力和温度的适应性好。其缺点是，用 作动密封时，启动摩擦阻力较大，磨损后不能自动补偿，使用寿命短。 O 形密封圈装入沟槽时的情况如图 6.7(a)右部所示，图中 1 δ 和 2 δ 为 O 形圈装配后的预 变形量，它是保证密封性能所必须具备的。预变形量的大小应选择适当，过小时会由于安 装部位的偏心、公差波动等而漏油，过大时对用于动密封的 O 形密封圈来说，摩擦阻力会 增加，所以静密封用 O 形圈的预变形量通常取大些，而动密封用 O 形圈的预变形量应取小 些。用于各种情况下的 O 形圈尺寸及其安装沟槽的形状、尺寸和加工精度等都可从液压工 程手册中查到。O 形密封圈一般适用于工作压力 10MPa 以下的元件，当压力过高时，可设 置多道密封圈，并应该在密封槽内设置密封挡圈，以防止 O 形圈从密封槽的间隙中挤出。 (a) O 形密封圈 (b) Y 形密封困 (c) V 形密封圈 图 6.7 橡胶密封圈 2. Y 形密封图 Y 形密封圈一般用聚氨酯橡胶和丁腈橡胶制成，其截面形状呈 Y 形，如图 6.7 (b)所示。 这种密封圈有一对与密封面接触的唇边，安装时唇口对着压力高的一边。油压低时，靠预 压缩密封；油压高时，受油压作用两唇张开，贴紧密封面，能主动补偿磨损量，油压越高， 唇边贴得越紧。双向受力时要成对使用。这种密封圈摩擦力较小，启动阻力与停车时间长 短和油压大小关系不大，运动平稳，适用于高速(0.5m/s)、高压(可达 32MPa)的动密封。 图 6.8 所示是 Yx 形密封圈，图 6.8(a)为等高唇结构，图 6.8(b)为孔用结构，图 6.8(c) 为轴用结构。它的内、外密封唇根据轴用、孔用的不同而制成不等高，是为了防止被运动 部件切伤。这种密封圈结构紧凑，在密封性、耐油性、耐磨性等方面都比 Y 形密封圈优越， 因而应用广泛。 (a) 高唇结构 (b) 孔用结构 (c) 轴用结构 图 6.8 Yx 形密封圈 3. V 形密封圈 V 形密封圈由多层涂胶织物压制而成，其形状如图 6.7(c)所示，由三种不同截面形状的 压环、密封环、支承环组成。压力小于 10MPa 时，使用一套三件已足够保证密封；压力更高 时，可以增加中间密封环的个数。这种密封圈安装时应使密封环唇口面对压力油作用方向
第6章液压辅助元件 Ⅴ形密封圈的接触面较长,密封性能好,耐高压(可达50MPa),寿命长,但摩擦力较大。 4.同轴组合密封装置 同轴组合密封装置是由加了填充材料的改性聚四氟乙烯滑环和充当弹性体的橡胶环 (如O形圈、矩形圈或ⅹ形圈)組成,如图69所示。聚四氟乙烯滑环自润滑性好,摩擦阻 力小,但缺乏弹性,通常将其与弹性体的橡胶环同轴组合使用,利用橡胶环的弹性施加压 紧力,二者取长补短,能产生良好的密封效果 图69同轴组合密封装置 一聚四氟乙烯滑环:2一橡胶环(O形圈) 623密封垫圈 密封垫圈用于管接头与液压元件连接处的端面密封。 1.组合密封垫圈 图6.10所示为组合密封垫圈的结构,它由软质密封环和金属环胶合而成,前部分起密 封作用,后部分起支承作用。组合密封垫圈的特点是密封性能好,连接时压紧力小,承压 高,适用于工作压力≤40MPa,温度-20℃~80℃情况下的静密封 小于0.15 图6.10组合密封垫圈 l一橡胶环:2一金属环 2.金属密封垫圈 金属密封垫圈是用纯铜或纯铝等硬度较低的材料制成的密封圈。它在緊固力作用下产 生变形,充填接触面的凹凸不平,从而实现密封。金属密封垫圈适于在高温下长期使用。 63过滤器 631液压油的污染度等级和污染度等级的测定 当液压系统油液中混有杂质微粒时,会卡住滑阀,堵塞小孔,加剧零件的磨损,缩短 173
第 6 章 液压辅助元件 ·173· ·173· V 形密封圈的接触面较长，密封性能好，耐高压(可达 50MPa)，寿命长，但摩擦力较大。 4. 同轴组合密封装置 同轴组合密封装置是由加了填充材料的改性聚四氟乙烯滑环和充当弹性体的橡胶环 (如 O 形圈、矩形圈或 X 形圈)组成，如图 6.9 所示。聚四氟乙烯滑环自润滑性好，摩擦阻 力小，但缺乏弹性，通常将其与弹性体的橡胶环同轴组合使用，利用橡胶环的弹性施加压 紧力，二者取长补短，能产生良好的密封效果。 图 6.9 同轴组合密封装置 1—聚四氟乙烯滑环；2—橡胶环(O 形圈) 6.2.3 密封垫圈 密封垫圈用于管接头与液压元件连接处的端面密封。 1. 组合密封垫圈 图 6.10 所示为组合密封垫圈的结构，它由软质密封环和金属环胶合而成，前部分起密 封作用，后部分起支承作用。组合密封垫圈的特点是密封性能好，连接时压紧力小，承压 高，适用于工作压力≤40MPa，温度―20℃～80℃情况下的静密封。 图 6.10 组合密封垫圈 1—橡胶环；2—金属环 2. 金属密封垫圈 金属密封垫圈是用纯铜或纯铝等硬度较低的材料制成的密封圈。它在紧固力作用下产 生变形，充填接触面的凹凸不平，从而实现密封。金属密封垫圈适于在高温下长期使用。 6.3 过 滤 器 6.3.1 液压油的污染度等级和污染度等级的测定 当液压系统油液中混有杂质微粒时，会卡住滑阀，堵塞小孔，加剧零件的磨损，缩短
174 液压传动 元件的使用寿命。油液污染越严重,系统工作性能越差、可靠性越低,甚至会造成故障。 油液污染是液压系统发生故障、液压元件过早磨损、损坏的重要原因。经验表明,液压系 统80%以上的故障是由于油液污染造成的。 液压油的污染程度可用污染度等级来评定。国际标准化组织制定了ISO4406标准:《液 压系统工作介质固体颗粒污染等级》:我国也制定了相应的国家标准GB/T14039-1993 《液压系统工作介质固体颗粒污染等级代号》。 固体颗粒污染等级代号由斜线隔开的两个标号组成:第一个标号表示1mL工作介质中 大于5μm的颗粒数,第二个标号表示1mL工作介质中大于15μm的颗粒数。颗粒数与其标 号的关系见表6-1 工作介质固体颗粒污染等级代号的确定方法如下:按显微镜颗粒计数法或自动颗粒计 数法取得颗粒计数依据,对大于5μm的颗粒数规定为第一个标号,对大于15m的颗粒数 规定为第二个标号,依次写出这两个标号并用斜线隔开。例如代号8/13表示在1mL的给 定工作介质中,大于5μm的颗粒有1300个~2500个,大于15μm的颗粒有40个~80个 (见表6-1)。 表6-1工作液体中固体颗粒数与标号的对应关系(GB/T14039-1993) lmL工作液体中 lmL工作液体中 lmL工作液体中 固体颗粒数个标号 标号 标号 固体颗粒数/个 固体颗粒数/个 >80000~160000 >160~320 >0.32~0.64 0.16~0.32 0000~40000 >40~80 13 >0.08~0.16 >20~40 004~0.08 >5000~10000 10~20 >5~10 >1300~2500 098 ~0.01 >1.3~2.5 00025~0.005 >320~640 >0.64~1.3 测定污染度的方法很多,主要有:人工计数法、计算机辅助计数法、自动颗粒计数法 光谱分析法、ⅹ射线能谱或波谱分析法、铁谱分析法、颗粒浓度分析法等。 632过滤器的过滤精度 为了保持油液清洁,一方面应尽可能防止或减少油液污染,另一方面要把已污染的油 液净化。在液压系统中,一般采用过滤器来滤除外部混入或系统工作中内部产生在液压油 中的固体杂质,保持液压油的清洁,延长液压元件使用寿命,保证液压系统的工作可靠性。 过滤是指从液压油中分离非溶性固体微粒的过程。它是在压力差的作用下,迫使液压 油通过多孔介质(过滤介质),液压油中的固体微粒被截留在过滤介质上,从而达到从液压 油中分离固体微粒的目的。液压系统使用的过滤器,按其采用的过滤材料,可分为表面型
·174· 液压传动 ·174· 元件的使用寿命。油液污染越严重，系统工作性能越差、可靠性越低，甚至会造成故障。 油液污染是液压系统发生故障、液压元件过早磨损、损坏的重要原因。经验表明，液压系 统 80%以上的故障是由于油液污染造成的。 液压油的污染程度可用污染度等级来评定。国际标准化组织制定了 ISO 4406 标准：《液 压系统工作介质固体颗粒污染等级》；我国也制定了相应的国家标准 GB/T 14039—1993： 《液压系统工作介质固体颗粒污染等级代号》。 固体颗粒污染等级代号由斜线隔开的两个标号组成：第一个标号表示 1mL 工作介质中 大于 5 µm的颗粒数，第二个标号表示 1mL 工作介质中大于 15 µm的颗粒数。颗粒数与其标 号的关系见表 6-1。 工作介质固体颗粒污染等级代号的确定方法如下：按显微镜颗粒计数法或自动颗粒计 数法取得颗粒计数依据，对大于 5 µm的颗粒数规定为第一个标号，对大于 15 µm 的颗粒数 规定为第二个标号，依次写出这两个标号并用斜线隔开。例如代号 18/13 表示在 1mL 的给 定工作介质中，大于 5 µm的颗粒有 1 300 个～2 500 个，大于 15 µm的颗粒有 40 个～80 个 (见表 6-1)。 表 6-1 工作液体中固体颗粒数与标号的对应关系(GB/T 14039—1993) 1mL 工作液体中 固体颗粒数/个 标 号 1mL 工作液体中 固体颗粒数/个 标 号 1mL 工作液体中 固体颗粒数/个 标 号 >80000～160000 24 >160～320 15 >0.32～0.64 6 >40000～80000 23 >80～160 14 >0.16～0.32 5 >20000～40000 22 >40～80 13 >0.08～0.16 4 >10000～20000 21 >20～40 12 >0.04～0.08 3 >5000～10000 20 >10～20 11 >0.02～0.04 2 >2500～5000 19 >5～10 10 >0.01～0.02 1 >1300～2500 18 >2.5～5 9 >0.005～0.01 0 >640～1300 17 >1.3～2.5 8 >0.0025～0.005 00 >320～640 16 >0.64～1.3 7 测定污染度的方法很多，主要有：人工计数法、计算机辅助计数法、自动颗粒计数法、 光谱分析法、X 射线能谱或波谱分析法、铁谱分析法、颗粒浓度分析法等。 6.3.2 过滤器的过滤精度 为了保持油液清洁，一方面应尽可能防止或减少油液污染，另一方面要把已污染的油 液净化。在液压系统中，一般采用过滤器来滤除外部混入或系统工作中内部产生在液压油 中的固体杂质，保持液压油的清洁，延长液压元件使用寿命，保证液压系统的工作可靠性。 过滤是指从液压油中分离非溶性固体微粒的过程。它是在压力差的作用下，迫使液压 油通过多孔介质(过滤介质)，液压油中的固体微粒被截留在过滤介质上，从而达到从液压 油中分离固体微粒的目的。液压系统使用的过滤器，按其采用的过滤材料，可分为表面型
第6章液压辅助元件 过滤器、深度型过滤器和磁性过滤器。表面型过滤器的过滤材料表面分布着大小相同均匀 的几何形通孔,油液通过时,以直接拦截的方式来滤除污物颗粒:深度型过滤器的过滤材 料为多孔可透性材料,内部具有曲折迁回的通道,如滤纸、化纤、玻璃纤维等纤维毡制品 等都属于这类过滤材料。除表面孔直接拦截颗粒污物外,还可以通过多孔可透性材料内曲 折迂回的通道以吸附、死角沉淀、阻截等方式来滤除颗粒;磁性过滤器中设置高磁能永久 磁铁,以吸附、分离油液中对磁性敏感的金属颗粒,一般与深度型过滤器和表面型过滤器 结合使用 过滤器的主要性能参数有过滤精度、过滤效率、压降特性、纳垢容量,另外还有工作 压力、工作温度等。这里主要介绍过滤精度,其他性能参数可参阅产品使用说明。 在选用过滤器时,过滤精度是首先要考虑的一项重要性能指标,它直接关系到液压系 统中油液的清洁度等级。过滤精度是指过滤器对各种不同尺寸的固体颗粒的滤除能力,通 常用被过滤掉的杂质颗粒的公称尺寸(μm)直接来度量。过滤器按过滤精度可以分为粗过滤 器、普通过滤器、精过滤器和特精过滤器4种,它们分别能滤去公称尺寸为100μm以上 10m≈100um、5pm~10pum和5m以下的杂质颗粒。 液压系统所要求的过滤精度应使杂质颗粒尺寸小于液压元件运动表面间的间隙或油膜 厚度,以免卡住运动件或加剧零件磨损,同时也应使杂质颗粒尺寸小于系统中节流孔和节 流间隙的最小开度,以免造成堵塞。液压系统的功用不同,其工作压力不同,对油液的过 滤精度要求也就不同,其推荐值见表6-2。 表6-2过滤精度推荐值表 系统类别 润滑系统 传动系统 伺服系统 系统工作压力MPa 0~2.5 <14 14~3232 过滤精度/ <100 25~50 <10 滤油器精度 633滤油器的典型结构 液压系统中常用的过滤器,按滤芯形式分,有网式、线隙式、纸芯式、烧结式、磁式 等;按连接方式又可分为管式、板式、法兰式和进油口用四种 1.各种形式的滤油器及其特点 1)网式过滤器 网式过滤器结构如图6.11所示,它由上盖2、下盖4和几块不同形状的金属丝编织方 孔网或金属编织的特种网3组成。为使过滤器具有一定的机槭强度,金属丝编织方孔网或 特种网包在四周都开有圆形窗口的金属或塑料圆筒芯架上。标准产品的过滤精度只有 um、100μm、180μm三种,压力损失小于0.01MPa,最大流量可达630Lmin。网式过 滤器属于粗过滤器,一般安装在液压泵吸油路上,用来保护液压泵。它具有结构简单、通 油能力大、阻力小、易清洗等特点。 175
第 6 章 液压辅助元件 ·175· ·175· 过滤器、深度型过滤器和磁性过滤器。表面型过滤器的过滤材料表面分布着大小相同均匀 的几何形通孔，油液通过时，以直接拦截的方式来滤除污物颗粒；深度型过滤器的过滤材 料为多孔可透性材料，内部具有曲折迂回的通道，如滤纸、化纤、玻璃纤维等纤维毡制品 等都属于这类过滤材料。除表面孔直接拦截颗粒污物外，还可以通过多孔可透性材料内曲 折迂回的通道以吸附、死角沉淀、阻截等方式来滤除颗粒；磁性过滤器中设置高磁能永久 磁铁，以吸附、分离油液中对磁性敏感的金属颗粒，一般与深度型过滤器和表面型过滤器 结合使用。 过滤器的主要性能参数有过滤精度、过滤效率、压降特性、纳垢容量，另外还有工作 压力、工作温度等。这里主要介绍过滤精度，其他性能参数可参阅产品使用说明。 在选用过滤器时，过滤精度是首先要考虑的一项重要性能指标，它直接关系到液压系 统中油液的清洁度等级。过滤精度是指过滤器对各种不同尺寸的固体颗粒的滤除能力，通 常用被过滤掉的杂质颗粒的公称尺寸( µm )直接来度量。过滤器按过滤精度可以分为粗过滤 器、普通过滤器、精过滤器和特精过滤器 4 种，它们分别能滤去公称尺寸为 100 µm 以上、 10 µm～100 µm、5 µm ～10 µm 和 5 µm 以下的杂质颗粒。 液压系统所要求的过滤精度应使杂质颗粒尺寸小于液压元件运动表面间的间隙或油膜 厚度，以免卡住运动件或加剧零件磨损，同时也应使杂质颗粒尺寸小于系统中节流孔和节 流间隙的最小开度，以免造成堵塞。液压系统的功用不同，其工作压力不同，对油液的过 滤精度要求也就不同，其推荐值见表 6-2。 表 6-2 过滤精度推荐值表 系统类别 润滑系统 传动系统 伺服系统 系统工作压力/MPa 0～2.5 32 21 过滤精度/ µm <100 25～50 <25 <10 <5 滤油器精度 粗 普通 普通 普通 精 6.3.3 滤油器的典型结构 液压系统中常用的过滤器，按滤芯形式分，有网式、线隙式、纸芯式、烧结式、磁式 等；按连接方式又可分为管式、板式、法兰式和进油口用四种。 1. 各种形式的滤油器及其特点 1) 网式过滤器 网式过滤器结构如图 6.11 所示，它由上盖 2、下盖 4 和几块不同形状的金属丝编织方 孔网或金属编织的特种网 3 组成。为使过滤器具有一定的机械强度，金属丝编织方孔网或 特种网包在四周都开有圆形窗口的金属或塑料圆筒芯架上。标准产品的过滤精度只有 80 µm、100 µm、180 µm 三种，压力损失小于 0.01MPa，最大流量可达 630L/min。网式过 滤器属于粗过滤器，一般安装在液压泵吸油路上，用来保护液压泵。它具有结构简单、通 油能力大、阻力小、易清洗等特点
176 液压传动 管式 (a)管式 (b)法兰式 图611网式过滤器 1一法兰:2一上盖:3-滤网:4一下盖 2)线隙式过滤器 线隙式过滤器结构如图6.12所示,它由端盖1、壳体2、带有孔眼的筒型芯架3和绕 在芯架外部的铜线或铝线4组成。过滤杂质的线隙是由每隔一定距离压扁一段的圆形截面 铜线绕在芯架外部时形成的。这种过滤器工作时,油液从孔a进入过滤器,经线隙过滤后 进入芯架内部,再由孔b流出。它的特点是结构较简单,过滤精度较高,通油性能好;其 缺点是不易清洗,滤芯材料强度较低。这种过滤器一般安装在回油路或液压泵的吸油口处, 有30m、50μm、80μm和100um4种精度等级,额定流量下的压力损失约为0.02MPa 0.5MPa。这种过滤器有专用于液压泵吸油口的J型,它仅由筒型芯架3和绕在芯架外部 的铜线或铝线4组成 3)纸芯式过滤器 这种过滤器与线隙式过滤器的区别只在于它用纸质滤芯代替了线隙式滤芯,如图6.13 所示为其结构。纸芯部分是把平纹或波纹的酚醛树脂或木浆微孔滤纸绕在带孔的用镀锡铁 片做成的骨架上。为了增大过滤面积,滤纸成折叠形状。这种过滤器的压力损失约为 0.0IMPa~0.12MPa,过滤精度高,有5μm、10μm、20μm等规格,但纸质滤芯易堵塞 无法清洗,经常需要更换,一般用于需要精过滤的场合 ↓ 图612线隙式过滤器 图6.13纸芯式过滤器 一端盖:2一壳体:3一芯架;4一铜线或铝线
·176· 液压传动 ·176· (a) 管式 (b) 法兰式 图 6.11 网式过滤器 1—法兰；2—上盖；3—滤网；4—下盖 2) 线隙式过滤器 线隙式过滤器结构如图 6.12 所示，它由端盖 1、壳体 2、带有孔眼的筒型芯架 3 和绕 在芯架外部的铜线或铝线 4 组成。过滤杂质的线隙是由每隔一定距离压扁一段的圆形截面 铜线绕在芯架外部时形成的。这种过滤器工作时，油液从孔 a 进入过滤器，经线隙过滤后 进入芯架内部，再由孔 b 流出。它的特点是结构较简单，过滤精度较高，通油性能好；其 缺点是不易清洗，滤芯材料强度较低。这种过滤器一般安装在回油路或液压泵的吸油口处， 有 30 µm、50 µm、80 µm 和 100 µm 4 种精度等级，额定流量下的压力损失约为 0.02 MPa～ 0.15 MPa。这种过滤器有专用于液压泵吸油口的 J 型，它仅由筒型芯架 3 和绕在芯架外部 的铜线或铝线 4 组成。 3) 纸芯式过滤器 这种过滤器与线隙式过滤器的区别只在于它用纸质滤芯代替了线隙式滤芯，如图 6.13 所示为其结构。纸芯部分是把平纹或波纹的酚醛树脂或木浆微孔滤纸绕在带孔的用镀锡铁 片做成的骨架上。为了增大过滤面积，滤纸成折叠形状。这种过滤器的压力损失约为 0.01 MPa～0.12 MPa，过滤精度高，有 5 µm、10 µm、20 µm 等规格，但纸质滤芯易堵塞， 无法清洗，经常需要更换，一般用于需要精过滤的场合。 图 6.12 线隙式过滤器 图 6.13 纸芯式过滤器 l—端盖；2—壳体；3—芯架；4—铜线或铝线
第6章液压辅助元件 177· 4)金属烧结式过滤器 金属烧结式过滤器有多种结构形状。如图6.14所示是SU型结构,由端盖1、壳体2 滤芯3等组成。有些结构加有磁环4用来吸附油液中的铁质微粒,效果尤佳。滤芯通常由 颗粒状青铜粉压制后烧结而成,它利用铜颗粒的微孔过滤杂质。它的过滤精度一般在 10μm~100μm之间,压力损失为0.03MPa~0.2MPa。其特点是滤芯能烧结成杯状、管状 板状等各种不同的形状,制造简单、强度大、性能稳定、抗腐蚀性好、过滤精度高,适用 于精过滤。缺点是铜颗粒易脱落,堵塞后不易淸洗。 5)其他形式的过滤器 除了上述几种基本形式外,过滤器还有一些其他的形式。磁性过滤器是利用永久磁铁 来吸附油液中的铁屑和带磁性的磨料;微孔塑料过滤器已推广应用。过滤器也可以做成复 式的,例如液压挖掘机液压系统中的过滤器,在纸芯式过滤器的纸芯内,装置一个圆柱形 的永久磁铁,便于进行两种方式的过滤。为了便于安装,还有SX型上置式吸油过滤器、 SH型上置式回油过滤器和CX型侧置式吸油过滤器,在液压油箱盖板或侧板上开相应的孔 就可以直接安装它们,维护非常方便。 2.过滤器上的堵塞指示装置和发信号装置 带有指示装置的过滤器能指示出滤芯堵塞的情况,当堵塞超过规定状态时发讯装置便 发出报警信号,报警方法是通过电气装置发出灯光或音响信号或切断液压系统的电气控制 回路使系统停止工作。如图6.15所示为滑阀式堵塞指示装置的工作原理,过滤器进、出油 口的压力油分别与滑阀左,右两腔连通,当滤芯通油能力良好时,滑阀两端压差很小,滑 阀在弹簧作用下处于左端,指针指在刻度左端,随着滤芯的逐渐堵塞,滑阀两端压差逐渐 加大,指针将随滑阀逐渐右移,给出堵塞情况的指示。根据指示情况,就可确定是否应清 洗或更换滤芯。堵塞指示装置还有磁力式、片簧式等形式。将指针更换为电气触点开关就 是发讯装置。 图614SU型烧结式过滤器 图615堵塞指示装置的工作原理图 端盖;2一壳体:3—滤芯:4一磁环 634过滤器的选用和安装 1.过滤器的选用 选用过滤器时,应考虑以下几点:
第 6 章 液压辅助元件 ·177· ·177· 4) 金属烧结式过滤器 金属烧结式过滤器有多种结构形状。如图 6.14 所示是 SU 型结构，由端盖 1、壳体 2、 滤芯 3 等组成。有些结构加有磁环 4 用来吸附油液中的铁质微粒，效果尤佳。滤芯通常由 颗粒状青铜粉压制后烧结而成，它利用铜颗粒的微孔过滤杂质。它的过滤精度一般在 10 µm～100 µm之间，压力损失为 0.03 MPa～0.2 MPa。其特点是滤芯能烧结成杯状、管状、 板状等各种不同的形状，制造简单、强度大、性能稳定、抗腐蚀性好、过滤精度高，适用 于精过滤。缺点是铜颗粒易脱落，堵塞后不易清洗。 5) 其他形式的过滤器 除了上述几种基本形式外，过滤器还有一些其他的形式。磁性过滤器是利用永久磁铁 来吸附油液中的铁屑和带磁性的磨料；微孔塑料过滤器已推广应用。过滤器也可以做成复 式的，例如液压挖掘机液压系统中的过滤器，在纸芯式过滤器的纸芯内，装置一个圆柱形 的永久磁铁，便于进行两种方式的过滤。为了便于安装，还有 SX 型上置式吸油过滤器、 SH 型上置式回油过滤器和 CX 型侧置式吸油过滤器，在液压油箱盖板或侧板上开相应的孔 就可以直接安装它们，维护非常方便。 2. 过滤器上的堵塞指示装置和发信号装置 带有指示装置的过滤器能指示出滤芯堵塞的情况，当堵塞超过规定状态时发讯装置便 发出报警信号，报警方法是通过电气装置发出灯光或音响信号或切断液压系统的电气控制 回路使系统停止工作。如图 6.15 所示为滑阀式堵塞指示装置的工作原理，过滤器进、出油 口的压力油分别与滑阀左，右两腔连通，当滤芯通油能力良好时，滑阀两端压差很小，滑 阀在弹簧作用下处于左端，指针指在刻度左端，随着滤芯的逐渐堵塞，滑阀两端压差逐渐 加大，指针将随滑阀逐渐右移，给出堵塞情况的指示。根据指示情况，就可确定是否应清 洗或更换滤芯。堵塞指示装置还有磁力式、片簧式等形式。将指针更换为电气触点开关就 是发讯装置。 图 6.14 SU 型烧结式过滤器 图 6.15 堵塞指示装置的工作原理图 l—端盖；2—壳体；3—滤芯；4—磁环 6.3.4 过滤器的选用和安装 1. 过滤器的选用 选用过滤器时，应考虑以下几点：