汽車典型液壓液力元件課件

目錄§1液壓傳動基礎(chǔ)知知識§2液壓元元件§3液壓輔助元件§4汽車典型液壓系統(tǒng)§5液力元件——變矩器主菜單第一節(jié)液壓傳動基本知識

一、液壓傳動的工作原理和組成

1．液壓傳動的a工作原理圖12-1為液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟韴D。圖12-2是液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟砗唸D。菜單

2．液壓傳動系統(tǒng)的組成從上述實例可以看出，整個液壓系統(tǒng)由以下幾個部分組成：（1）動力元件（2）執(zhí)行元件（3）控制元件（4）輔助元件

（5）傳動介質(zhì)

二、液壓傳動的特點液壓傳動與其他傳動形式相比較，有以下特點：1）功率密度（即單位體積所具有的功率）大，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕。2）能無級調(diào)速，調(diào)速范圍大。3）由于液壓元件質(zhì)量小，慣性矩小，故變速性好。4）運動平穩(wěn)可靠，能自行潤滑，使用壽命較長。5）操縱方便、省力，特別是與電氣組合應(yīng)用時。6）液壓元件易于實現(xiàn)標準化、系列化和通用化，有利于生產(chǎn)與設(shè)計。

三、液壓傳動的兩個基本參數(shù)

1．壓力壓強是作用在液體單位面積上的力，一般用p表示，而作用在活塞有效面積上的力，用F表示。當(dāng)活塞的有效作用面積為A時，有下列關(guān)系式F=pA 式中，F(xiàn)是力；A是面積；p是壓力。

2．流量單位時間內(nèi)進出液壓缸或通過管道某一截面的液體的體積稱為流量，符號為q（m3/s）。若在時間t內(nèi)流過的液體體積為V，則流量為q=V/t

3．壓力損失與流量的關(guān)系沿程損失是液體沿相同截面的直管流動一段距離，由于液體對管壁之間以及液體分子之間的摩擦而造成的。管道越長，流速越快，損失就越大；相反，管道越短，損失應(yīng)越小。局部損失是液體通過管道截面和形狀，突然改變或管道彎曲等局部地方所造成的。

四、液壓油的選擇液壓油可分為兩大類：一類為可燃性液壓油；另一類為抗燃性液壓油。一般油液在溫度升高時，黏度會降低，這樣會使液壓系統(tǒng)的泄漏增加，執(zhí)行元件的工作性能也變壞。所以選擇液壓油時應(yīng)考慮以下幾方面的情況：（1）工作壓力工作壓力較高的液壓系統(tǒng)應(yīng)選用黏度較大的液壓油；反之，選用黏度較小的液壓油。（2）環(huán)境溫度環(huán)境溫度較高時，應(yīng)選用黏度較大的液壓油；反之，選用黏度較小的液壓油。（3）運動速度當(dāng)運動部件的速度較高時，應(yīng)選用黏度較小的液壓油；反之，選用黏度較大的液壓油。第二節(jié)液壓元件

一、液壓泵、液壓馬達和液壓缸在液壓系統(tǒng)中，液壓泵、液壓馬達和液壓缸都是能量轉(zhuǎn)換裝置。

1．液壓泵

在液壓傳動中常用的液壓泵有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵三種。圖12-11所示為單柱塞泵的結(jié)構(gòu)示意圖，柱塞2安裝在泵體3內(nèi)，柱塞在彈簧4的作用下和偏心輪1接觸。菜單（1）齒輪泵齒輪泵是一對相互嚙合的齒輪將在泵體內(nèi)，見圖12-12。（2）葉片泵葉片泵按其工作方式不同分為單作用式葉片泵和雙作用式葉片泵兩種。雙作用式葉片泵（圖12-13）主要由定子1、轉(zhuǎn)子2、葉片3和前后兩側(cè)裝有端蓋的泵體4等組成。單作用式葉片泵（圖12-14），定子表面是一圓形，轉(zhuǎn)子與定子間有一偏心距e，端蓋上只開有一條吸油槽和一條壓油槽。（3）柱塞泵柱塞泵按照柱塞的排列方向的不同，分為軸向柱塞泵和徑向柱塞泵。軸向柱塞泵（圖12-15）由配流盤1、缸體（轉(zhuǎn)子）2、柱塞3和斜盤4等零件組成。

2．液壓馬達液壓馬達通常有三種類型：齒輪式、葉片式和柱塞式液壓馬達。這里僅介紹葉片式液壓馬達。葉片式液壓馬達（圖12-16），

3．液壓缸液壓缸是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，它是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件。按結(jié)構(gòu)不同，液壓缸可分為活塞式、柱塞式、伸縮套筒式和擺動式液壓缸。（1）活塞式液壓缸活塞式液壓缸分為雙桿活塞式和單桿活塞式液壓缸。雙桿活塞式液壓缸（圖12-17）主要由缸體、活塞和兩直徑相同的活塞桿組成。單桿活塞式液壓缸（圖12-18）主要是由缸體、活塞和活塞桿組成，由于活塞一端有桿，而另一端無桿，所以活塞兩端的有效作用面積不等。（2）柱塞式液壓缸柱塞式液壓缸（圖12-19）只能在壓力油的作用下產(chǎn)生單向運動，另一方向的運動往往靠其自重（垂直放置）或彈簧等其他外力來實現(xiàn)。為了實現(xiàn)雙向運動，柱塞式液壓缸通常應(yīng)成對使用（圖12-20）。（3）伸縮套筒式液壓缸由多個柱塞缸套裝而成，各節(jié)伸出時行程大，縮回時結(jié)構(gòu)體積小，見圖12-21。有單作用和雙作用兩種。此缸伸縮順序為：伸出由大節(jié)到小節(jié)逐次進行(大缸有效作用面積大，同等壓力下推力大)；空載縮回時，由小節(jié)到大節(jié)（小節(jié)柱塞面積小，摩擦阻力小，易復(fù)位）。常用于起重機懸臂和自卸汽車翻斗液壓缸。（4）擺動式液壓缸常用的擺動式液壓缸有葉片式擺動缸和齒條擺動缸兩種。葉片擺動缸常稱為擺動液壓馬達（圖12-22）。軸3上裝有葉片4，葉片4和封油隔板2將缸體1內(nèi)的空間分成兩腔。當(dāng)液壓缸的一個油口接通壓力油，而另一油接通回油時，葉片在油壓的作用下產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，帶動軸3擺動一定的角度（小于360°）。齒條擺動缸又稱為無桿活塞式液壓缸（圖12-23）。裝于缸體內(nèi)的兩個活塞由齒條桿2連成一個整體，齒條桿又與裝在缸體中部一側(cè)的小齒輪1相嚙合。當(dāng)缸體一端進入壓力油而另一端回油時，活塞桿齒條就帶動小齒輪向一個方向擺動；反之，油路換向后，小齒輪則反方向擺動。這種液壓缸輸出的往復(fù)擺動角度能在較大范圍內(nèi)變化，可小于360°，也可大于360°，甚至多達數(shù)圈。

二、液壓控制閥液壓控制閥是用來控制液壓系統(tǒng)中油液的壓力、流量和流動方向，使執(zhí)行機構(gòu)的推力、速度和運動方向符合要求。按照功用，液壓控制閥分為方向閥、壓力閥和流量閥三大類。

1．方向控制閥方向閥是用來控制油液流動方向的閥，按類型分為單向閥和換向閥。（1）止回閥（單向閥）止回閥是控制油液單方向流動的方向閥，不允許倒流，按閥芯結(jié)構(gòu)分為球閥式、錐閥式，如圖12-24所示。圖12-24b所示為錐閥式止回閥，閥的原始狀態(tài)是閥芯2在彈簧3的作用下輕壓在閥座上。（2）換向閥換向閥是用來改變油液流動路線以改變工作機構(gòu)的運動方向。它是利用閥芯相對閥體移動，接通或關(guān)閉相應(yīng)的油路，從而改變液壓系統(tǒng)的工作狀態(tài)的。當(dāng)閥芯與閥體處于圖12-25所示的相對位置時，液壓缸兩腔不通壓力油，處于停機狀態(tài)。

2．壓力閥壓力閥用來控制液壓系統(tǒng)的壓力，或利用系統(tǒng)中壓力的變化來控制某些液壓元件的動作。按照用途不同，壓力閥分為溢流閥、減壓閥、順序閥和壓力繼電器等。（1）溢流閥溢流閥是通過閥口的溢流，使被控制系統(tǒng)或回路的壓力維持恒定，實現(xiàn)穩(wěn)壓、調(diào)壓或限壓的作用。按其結(jié)構(gòu)原理可分為直動式和先導(dǎo)式兩種，其符號如圖12-26所示。圖12-27所示為錐閥型（還有球閥型和滑閥型）直動式溢流閥。（2）減壓閥減壓閥可以用來減壓、穩(wěn)壓，將較高的進口油壓降為較低而穩(wěn)定的出口油壓。減壓閥的工作原理是依靠壓力油通過縫隙（液阻）降壓，使出口壓力低于進口壓力，并保持出口壓力為一定值，縫隙越小，壓力損失越大，減壓作用就越強。圖12-28所示為先導(dǎo)式減壓閥的結(jié)構(gòu)原理及符號。（3）流量閥流量閥應(yīng)用于控制液壓系統(tǒng)中液體的流量，實現(xiàn)對液壓系統(tǒng)的速度控制。常用的流量閥有節(jié)流閥和調(diào)速閥。1）節(jié)流閥。普通節(jié)流閥常用的節(jié)流口形狀如圖所示，有針閥式、偏心式、軸向三角槽式等。如12-29圖所示為普通節(jié)流閥，采用軸向三角槽式節(jié)流口，工作時閥芯受力均勻、流量穩(wěn)定性好、不易堵塞。2）調(diào)速閥。調(diào)速閥由定差減壓閥和節(jié)流閥串聯(lián)而成，定差減壓閥能自動保持節(jié)流閥前后壓力差不變，使節(jié)流閥前后壓力差不受負載影響，從而通過節(jié)流閥的流量也基本為定值。在12-30圖中，減壓閥1和節(jié)流閥2串聯(lián)在液壓泵與液壓缸之間。第三節(jié)液壓輔助元件

一、過濾器過濾器的作用是凈化工作油液，清除油液中的雜物（灰塵、磨屑、油液氧化變質(zhì)析出物等），防止油路堵塞和元件磨損，確保系統(tǒng)正常工作。汽車機械中常用的過濾器有網(wǎng)式、線隙式、燒結(jié)式和紙芯式等多種類型。

二、蓄能器蓄能器是一種儲存壓力油的容器。它在系統(tǒng)中的作用是：在短時間內(nèi)供應(yīng)大量壓力油，以實現(xiàn)執(zhí)行機構(gòu)的快速運動；補償泄漏以保持系統(tǒng)壓力；消除壓力脈動；緩和液壓沖擊。

三、壓力計與壓力開關(guān)壓力計用于觀察系統(tǒng)的壓力。壓力開關(guān)用于切斷或接通壓力計和油路的通道。菜單

四、油管和管接頭油管和管接頭是各元件組成系統(tǒng)時必需的連接和輸油元件。液壓傳動中常用的油管有鋼管、銅管、橡膠軟管（用耐油橡膠制成，有高壓和低壓之分）、尼龍管和塑料管等。固定元件間的油管常用鋼管和銅管，有相對運動的元件之間一般采用軟管聯(lián)接。在回油路中，可用尼龍管或塑料管。油管與管接頭的連接方式分為：焊接式、卡套式、管端擴口式、扣壓式等。

五、油箱油箱除了用來儲油以外，還起到散熱、分離油中雜質(zhì)和空氣的作用。汽車液壓系統(tǒng)一般采用單獨油箱，汽車在修理設(shè)備中一般可利用設(shè)備底座作為油箱，這樣可使結(jié)構(gòu)緊湊。第四節(jié)汽車典型液壓回路液壓基本回路指的是由有關(guān)液壓元件組成的用來完成特定功能的典型油路結(jié)構(gòu)。用基本回路組成系統(tǒng)，完成復(fù)雜的動作。按油路的功能不同，基本回路可分為壓力控制回路、速度控制室回路和方向控制回路。

一、壓力控制回路壓力控制回路是用壓力閥在油路中調(diào)節(jié)系統(tǒng)的壓力，以滿足執(zhí)行機構(gòu)對壓力的要求。按照使用的目的不同，壓力控制回路又可分為調(diào)壓、減壓、增壓、卸荷等回路。

1．調(diào)壓回路調(diào)壓回路是指控制系統(tǒng)的工作壓力，使其不超過某預(yù)先調(diào)好的數(shù)值，或者使工作機構(gòu)運動過程的各個階段中具有不同的壓力（兩級或多級調(diào)壓）。菜單如圖12-31所示，其圖12-31a是單級調(diào)壓回路。其圖12-31b是多級調(diào)壓回路。

2．減壓回路用單泵供油的液壓系統(tǒng)中，主系統(tǒng)需要壓力較高，而其他支系統(tǒng)需要壓力較低時，可用減壓閥組成減壓回路，如12-32圖所示。

3．增壓回路增壓回路是用來使系統(tǒng)局部工作壓力大于液壓泵的供油壓力。其優(yōu)點是可以避免另置價格較貴的高壓液壓泵，使系統(tǒng)簡單經(jīng)濟。圖12-33所示的增壓回路是利用增壓缸來實現(xiàn)增壓的。

4．卸荷回路當(dāng)液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件停止運動后，使液壓泵輸出的油液在低壓下流回油箱，稱為液壓泵的卸荷。這樣可以節(jié)省動力消耗，減少系統(tǒng)發(fā)熱，能夠使液壓泵卸荷的回路，稱為卸荷回路。如圖12-34所示。

二、速度控制回路速度控制回路是控制和調(diào)節(jié)液壓執(zhí)行元件運動速度的單元回路。調(diào)速回路是控制和調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運動速度。按照調(diào)速方式不同，液壓傳動系統(tǒng)速度調(diào)節(jié)方法歸納為節(jié)流調(diào)速和容積調(diào)速兩大類。

1．節(jié)流調(diào)速回路根據(jù)節(jié)流閥在回路中裝設(shè)的位置不同，節(jié)流調(diào)速回路分為進油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流三種類型的回路，如圖12-35所示。

2．容積調(diào)速回路容積調(diào)速回路是通過改變液壓泵或液壓馬達（也可以是液壓缸）排量的方法來調(diào)節(jié)執(zhí)行元件速度的回路。如圖12-36所示。

三、方向控制回路方向控制回路是用來控制液壓系統(tǒng)各條油路中液流的接通、切斷或改變流向，從而使各執(zhí)行元件按照需要相應(yīng)地完成起動、停止或換向等一系列動作。

1．換向回路換向回路一般可由換向閥來實現(xiàn)。圖12-37所示是采用二位四通電磁換向閥控制的換向回路。

2．鎖緊回路鎖緊回路是指通過回路的控制使執(zhí)行元件，在運動過程中的某一位置上停留一段時間保持不動，以防止其漂移或沉降。常用的鎖緊回路有換向閥鎖緊回路和平衡閥鎖緊回路，圖12-38是遠程平衡閥的鎖緊回路。

四、液壓伺服控制原理在液壓伺服系統(tǒng)中，液壓執(zhí)行元件的運動，能自動、快速而準確地隨著控制機構(gòu)的信號而改變，因而液壓伺服系統(tǒng)又稱為隨動系統(tǒng)。與此同時，液壓伺服機構(gòu)還起到信號的功率放大作用，因此它也是功率放大裝置。圖12-39所示是一個簡單的液壓伺服控制系統(tǒng)原理圖。

五、液壓伺服系統(tǒng)的基本特點1）輸出量能夠自動地跟隨輸入量變化規(guī)律而變化，所以液壓伺服系統(tǒng)是一個自動跟蹤系統(tǒng)（隨動系統(tǒng)）。2）液壓缸位移和閥芯位移之間不存在偏差（即當(dāng)控制滑閥處于零位）時，系統(tǒng)的控制對象處于靜止狀態(tài)。由此可見，欲使系統(tǒng)有輸出信號，首先必須保證控制滑閥具有一個開口量。系統(tǒng)的輸出信號和輸入信號之間存在偏差是液壓伺服系統(tǒng)工作的必要條件，也可以說液壓伺服系統(tǒng)是靠偏差信號進行工作的。因此，液壓伺服系統(tǒng)是一個有誤差的系統(tǒng)。3）輸出信號之所以能精確地復(fù)現(xiàn)輸入信號的變化，是因為控制閥體和液壓缸固連在一起，構(gòu)成了一個反饋控制通路。液壓缸輸出位移通過這個反饋通路回輸給控制閥體，與輸入位置相比較，從而逐漸減小和消除輸出信號和輸入信號之間的偏差，即滑閥的開口量，直至輸出位移和輸入位移相同為止。因此，液壓伺服系統(tǒng)是一個負反饋系統(tǒng)。4）移動滑閥所需信號功率是很小的，而系統(tǒng)的輸出軸功率（液壓缸輸出的速度和力）卻可以很大。因此，液壓伺服系統(tǒng)是一個功率（或力）放大系統(tǒng)。

六、液壓伺服系統(tǒng)實例圖12-40所示是為轉(zhuǎn)向液壓助力器的工作原理。它主要由液壓缸和控制滑閥兩部分組成。

七、汽車起重機液壓系統(tǒng)在汽車底盤上裝設(shè)起重設(shè)備以完成吊裝任務(wù)的汽車，稱為汽車起重機。圖12-41所示為Q2—8型汽車起重機外形圖。該起重機最大起重量為8000kg，除行走裝置外，均采用液壓傳動。其特點是結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便、工作可靠。Q2—8型汽車起重機外形圖圖12-42所示為Q2—8型汽車起重機的液壓系統(tǒng)原理圖。起重機為全回轉(zhuǎn)式，可分為平臺上部和平臺下部兩部分。整個液壓系統(tǒng)除油箱、泵、過濾器、前后支腿和穩(wěn)定器外，其他液壓元件都布置在平臺上部。上部和下部的油路通過中心回轉(zhuǎn)接頭22聯(lián)接。根據(jù)汽車起重機的作業(yè)要求，液壓系統(tǒng)完成下述工作循環(huán)：車身液壓支承、調(diào)平和穩(wěn)定，吊臂變幅伸縮，吊鉤重物升降，回轉(zhuǎn)。（1）車身支承、調(diào)平和穩(wěn)定起重機在工作時，要用兩對液壓缸8、9將整車底盤支承起來。1）后支腿放下回路2）前支腿放下回路（2）吊臂的變幅、伸縮和吊重的升降、回轉(zhuǎn)系統(tǒng)中的第二組多路閥（23、26、27、28、29），用來控制伸縮臂液壓缸、變幅液壓缸、回轉(zhuǎn)和起升液壓馬達的動作。1）吊臂變幅回路2）吊臂伸縮回路3）吊重回轉(zhuǎn)回路4）吊重升降回路

八、自卸車液壓系統(tǒng)自卸車是一種高效率的運輸工具。該車的卸料是靠液壓缸驅(qū)動汽車的貨箱傾翻，從而實現(xiàn)卸料的。汽車翻斗傾斜方式有后傾式與側(cè)傾式兩種。