學(xué)習(xí)情景 了解汽車液壓傳動基礎(chǔ)知識

學(xué)習(xí)情景了解汽車液壓傳動基礎(chǔ)知識第1頁/共82頁49-2第一階段：從17世紀(jì)帕斯卡提出靜壓傳遞原理、1795年世界上第一臺水壓機(jī)誕生，但由于沒有成熟的液壓傳動技術(shù)和液壓元件，且工藝制造水平低下，發(fā)展緩慢，幾乎停滯。氣壓傳動早在公元前，埃及人就開始采用風(fēng)箱產(chǎn)生壓縮空氣助燃。從18世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命開始，逐漸應(yīng)用于各類行業(yè)中。第二階段：上世紀(jì)30年代，由于工藝制造水平提高，開始生產(chǎn)液壓元件，并首先應(yīng)用于機(jī)床。第三階段：上世紀(jì)50、60、70年代，工藝水平有了很大提高，液壓與氣動技術(shù)也迅速發(fā)展，滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域：從藍(lán)天到水下，從軍用到民用，從重工業(yè)到輕工業(yè)，到處都有流體傳動與控制技術(shù)。

液壓技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用：第2頁/共82頁49-3

我國液壓與氣動技術(shù)從上世紀(jì)60年代開始發(fā)展較快，新產(chǎn)品研制開發(fā)和先進(jìn)國家不差上下，但其發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于同期發(fā)展的日本，主要由于工藝制造水平跟不上去，制造比較困難，材料性能不能滿足設(shè)計(jì)需要，影響了我國流體傳動技術(shù)的發(fā)展。希望在坐各位能用自己所學(xué)為我國的流體傳動技術(shù)作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。發(fā)展應(yīng)用：第3頁/共82頁49-4壓力機(jī)第4頁/共82頁49-5磨床第5頁/共82頁49-6壓床第6頁/共82頁49-7銑床第7頁/共82頁49-8組合機(jī)床第8頁/共82頁49-9汽車制動系統(tǒng)第9頁/共82頁49-10汽車液壓制動系統(tǒng)第10頁/共82頁49-11混凝土攪拌車第11頁/共82頁49-12汽車氣壓制動系統(tǒng)第12頁/共82頁49-13液壓翻斗車第13頁/共82頁49-14汽車起重機(jī)工作過程第14頁/共82頁49-15筑路機(jī)第15頁/共82頁49-16液壓挖掘機(jī)第16頁/共82頁49-17挖掘機(jī)第17頁/共82頁49-18飛機(jī)第18頁/共82頁49-19船舶第19頁/共82頁49-20船閘第20頁/共82頁49-21港口機(jī)械第21頁/共82頁49-22注塑機(jī)液壓系統(tǒng)第22頁/共82頁49-23自動生產(chǎn)線第23頁/共82頁49-24

氣動機(jī)械手第24頁/共82頁49-25學(xué)習(xí)情景1了解汽車液壓傳動基礎(chǔ)知識能力目標(biāo)：●能正確分析汽車液壓系統(tǒng)的原理及組成

●能識別常用汽車用液壓油，并能正確選用知識要求：●了解汽車液壓傳動工作原理、組成、液壓元件的圖形符號

●了解汽車液壓傳動的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢

●掌握汽車液壓傳動的靜力學(xué)和動力學(xué)基礎(chǔ)知識●了解壓力損失的基本概念液壓沖擊及氣穴現(xiàn)象。技能要求：●正確認(rèn)識汽車液壓傳動系統(tǒng)的各組成部分

●識別常用汽車液壓油，并能正確選用返回第25頁/共82頁49-26學(xué)習(xí)情景1了解汽車液壓傳動基礎(chǔ)知識任務(wù)1.1認(rèn)識自卸汽車車廂舉升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)

汽車液壓系統(tǒng)組成、工作原理；圖形符號任務(wù)1.2分析汽車減振器減振原理

液體靜力學(xué)、動力學(xué)基礎(chǔ)；液體流經(jīng)孔口、縫隙特性返回第26頁/共82頁49-27任務(wù)1.1認(rèn)識自卸汽車車廂舉升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)【任務(wù)描述】自卸車第27頁/共82頁49-28任務(wù)1.1認(rèn)識自卸汽車車廂舉升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)【任務(wù)分析】圖1-1自卸車車廂舉傾機(jī)構(gòu)a）自卸車b）自卸車車廂舉傾機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)1-油箱；2-慮油器；3-限壓閥；4-換向閥芯；5-換向閥；6-液壓缸；7-單向閥；8-液壓泵；a、b-油道第28頁/共82頁49-29任務(wù)1.1認(rèn)識自卸汽車車廂舉升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)【任務(wù)準(zhǔn)備】

1、汽車液壓系統(tǒng)工作原理液壓傳動是利用液體的壓力能來傳遞動力的一種傳動形式，液壓傳動的過程是將機(jī)械能進(jìn)行轉(zhuǎn)換和傳遞的過程。1-小液壓缸；2、3-單向閥；4-大液壓缸；5-放油閥；6-油箱第29頁/共82頁49-30(1)動力元件：將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能。液壓泵。

(2)執(zhí)行元件：將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。液壓缸，液壓馬達(dá)。

(3)控制元件：對系統(tǒng)中的液壓油進(jìn)行壓力、流量、方向的調(diào)節(jié)。壓力、流量、方向控制閥。

(4)輔助元件：油箱、管路、過濾器等。

(5)工作介質(zhì)：液壓油2、液壓傳動系統(tǒng)組成第30頁/共82頁49-31（1）動力元件:液壓泵－－能量轉(zhuǎn)換，提供壓力油圖1-2自卸車車廂舉傾機(jī)構(gòu)工作原理圖1—油箱2—濾油器3—限壓閥4—換向閥芯5—換向閥6—液壓缸7—單向閥8—液壓泵a，b—油道第31頁/共82頁49-32動力元件的外形結(jié)構(gòu)圖。第32頁/共82頁49-33

（2）執(zhí)行元件:液壓馬達(dá)、液壓缸---能量轉(zhuǎn)換，帶動機(jī)構(gòu)做功圖1-2自卸車車廂舉傾機(jī)構(gòu)工作原理圖1—油箱2—濾油器3—限壓閥4—換向閥芯5—換向閥6—液壓缸7—單向閥8—液壓泵a，b—油道第33頁/共82頁49-34執(zhí)行元件的外形結(jié)構(gòu)圖第34頁/共82頁49-35（3）控制調(diào)節(jié)元件:各種閥－控制壓力、方向、流量圖1-2自卸車車廂舉傾機(jī)構(gòu)工作原理圖1—油箱2—濾油器3—限壓閥4—換向閥芯5—換向閥6—液壓缸7—單向閥8—液壓泵a，b—油道第35頁/共82頁49-36控制元件的外形圖

第36頁/共82頁49-37（4）輔助元件:過濾器、管路、密封件等－各種液壓輔件圖1-2自卸車車廂舉傾機(jī)構(gòu)工作原理圖1—油箱2—濾油器3—限壓閥4—換向閥芯5—換向閥6—液壓缸7—單向閥8—液壓泵a，b—油道第37頁/共82頁49-38輔助元件的外形結(jié)構(gòu)圖第38頁/共82頁49-39（5）工作介質(zhì)：能量或信號的載體－液壓油、液壓液圖1-2自卸車車廂舉傾機(jī)構(gòu)工作原理圖1—油箱2—濾油器3—限壓閥4—換向閥芯5—換向閥6—液壓缸7—單向閥8—液壓泵a，b—油道第39頁/共82頁49-40三、液壓系統(tǒng)圖形符號第40頁/共82頁49-41三、液壓系統(tǒng)圖形符號1-油箱；2-液壓泵；3-單向閥；4-換向閥；5-限壓閥；6-液壓缸；7-過濾器第41頁/共82頁49-42任務(wù)1.2分析汽車減振器減振原理【任務(wù)描述】第42頁/共82頁49-43任務(wù)1.2分析汽車減振器減振原理【任務(wù)分析】

結(jié)合汽車減振器減振原理，掌握汽車液壓傳動的靜力學(xué)和動力學(xué)基礎(chǔ)知識?！局R準(zhǔn)備】1、液體靜力學(xué)基礎(chǔ)理論

2、液體動力學(xué)基礎(chǔ)

3、液體流經(jīng)小孔及縫隙的流量—壓力特性第43頁/共82頁49-441、液體靜力學(xué)基礎(chǔ)理論

流體靜力學(xué)主要討論的是液體在靜止時(shí)的平衡規(guī)律以及這些規(guī)律在工程上的應(yīng)用。這里所說的靜止，是指液體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)之間沒有相對運(yùn)動，至于盛裝液體的容器，不論它是靜止的或是運(yùn)動的，都沒有關(guān)系。

(1)液體的壓力

(2)靜力學(xué)基本方程及物理意義

(3)壓力的表示方法第44頁/共82頁49-45(1)液體的壓力

液體單位面積上所受的法向力稱為靜壓力。這一定義在物理學(xué)中稱為壓強(qiáng)，但在液壓傳動中習(xí)慣稱為壓力。靜止液體的壓力有如下特性：

1）液體的壓力沿著內(nèi)法線方向作用于承壓面。

2）靜止液體內(nèi)任一點(diǎn)的壓力在各個(gè)方向上都相等。第45頁/共82頁49-46(2)液體靜壓力基本方程

靜止液體內(nèi)任一點(diǎn)處的壓力都由兩部分組成：一部分是液面上的壓力，另一部分是該點(diǎn)以上液體自重所形成的壓力。第46頁/共82頁49-47靜壓力基本方程式的物理意義壓能位能

靜止的液體內(nèi)部任意點(diǎn)的能量由單位重量液體的位能和單位重量液體的壓力能組成，兩者的和為常數(shù)。第47頁/共82頁49-48(4)壓力的表示方法

絕對壓力；表壓力；相對壓力；真空度第48頁/共82頁49-492、液體動力學(xué)基礎(chǔ)

本節(jié)主要討論液體的流動狀態(tài)、運(yùn)動規(guī)律及能量轉(zhuǎn)換等問題，具體地說主要有連續(xù)性方程、伯努利方程和動量方程三個(gè)基本方程。這些都是液體動力學(xué)的基礎(chǔ)及液壓傳動中分析問題和設(shè)計(jì)計(jì)算的理論依據(jù)。（1）基本概念（2）連續(xù)性方程（3）伯努利方程第49頁/共82頁49-50

（1）基本概念①理想液體、恒定流動第50頁/共82頁49-51②流線、流束和通流截面

第51頁/共82頁49-52③流量和平均流速v第52頁/共82頁49-53（2）連續(xù)性方程

在管中作穩(wěn)定流動的理想液體，既不能增多也不能減少，即符合物質(zhì)不滅定律。因此在單位時(shí)間內(nèi)通過任意截面的液體質(zhì)量一定是相等的，此即液體的連續(xù)性原理。第53頁/共82頁49-54

物理意義：理想液體作恒定流動時(shí)具有壓力能、位能和動能三種能量形式，在任一截面上這三種能量形式之間可以相互轉(zhuǎn)換，但三者之和為一定值，即能量守恒。（3）伯努利方程比壓能

比位能

比動能

①理想液體的能量方程第54頁/共82頁49-55②實(shí)際液體的能量方程

實(shí)際液體在管道內(nèi)流動時(shí)，由于液體存在粘性，會產(chǎn)生摩擦力而消耗能量；同時(shí)，管道局部形狀和尺寸的變化，會使液流產(chǎn)生擾動，也消耗一部分能量。同時(shí)，引入速度分布不均勻修正系數(shù)，實(shí)際液體流動的伯努利方程為第55頁/共82頁49-563、液體流經(jīng)小孔及縫隙的流量—壓力特性

在液壓系統(tǒng)中，常常利用液體流經(jīng)閥的小孔或縫隙來控制流量和壓力，從而達(dá)到調(diào)速和調(diào)壓的目的。液壓元件的泄漏也屬于縫隙流動。因此，研究小孔或縫隙的流量計(jì)算，了解其影響因素，對正確分析液壓元件和系統(tǒng)的工作性能、合理設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)是很有必要的。（1）小孔流量—壓力特性（2）縫隙流量—壓力特性第56頁/共82頁49-57（1）小孔流量—壓力特性

當(dāng)小孔的長徑比l/d<0.5時(shí)，稱為薄壁孔。當(dāng)l/d>4時(shí)，稱為細(xì)長孔；當(dāng)0.5<l/d<4時(shí)，稱為短孔。它們的流量為薄壁孔：細(xì)長孔：

qV=KATΔpm

第57頁/共82頁49-58（2）液體流過縫隙的流量

在液壓裝置的各零件之間，特別是有相對運(yùn)動的各零件之間，一般都存在縫隙（或稱間隙）。油液流過縫隙就會產(chǎn)生泄漏，這就是縫隙流量。由于縫隙通道狹窄，液流受壁面的影響較大，故縫隙液流的流態(tài)均為層流。縫隙流動有兩種狀況：一種是由縫隙兩端的壓力差造成的流動，稱為壓差流動；另一種是形成縫隙的兩壁面作相對運(yùn)動所造成的流動，稱剪切流動。這兩種流動經(jīng)常會同時(shí)存在。第58頁/共82頁49-59①液體流過平行平板縫隙的流量

液體流經(jīng)平板縫隙流速計(jì)算的通式為：平板運(yùn)動速度與壓差作用下液體流向相同時(shí)取“＋”號，反之取“－”號。由上式可知，液體流經(jīng)兩固定平行平板縫隙的流量與縫隙的三次方成正比。這說明液壓元件的間隙對泄漏的影響很大。第59頁/共82頁49-60②液體流過圓環(huán)縫隙的流量

在液壓元件中，如液壓缸的活塞和缸孔之間，液壓閥的閥心和閥孔之間，都存在圓環(huán)縫隙。圓環(huán)縫隙有同心和偏心的兩種情況，它們的流量公式不同。第60頁/共82頁49-61流過同心圓環(huán)縫隙的流量第61頁/共82頁49-62流過偏心圓環(huán)縫隙的流量

當(dāng)時(shí)，它就是同心圓環(huán)縫隙的流量公式；當(dāng)時(shí)，即在最大偏心情況下，其壓差流量為同心圓環(huán)縫隙壓差流量的2.5倍。第62頁/共82頁49-63任務(wù)1.2分析汽車減振器減振原理【任務(wù)實(shí)施】

如果減振器的活塞在50N沖擊力的作用下向上移動，將筒內(nèi)的油液經(jīng)過0.05mm的縫隙排到下腔中，在此過程，縫隙對液流起到阻尼作用，從而達(dá)到減振作用。設(shè)活塞和缸筒處于同心狀態(tài)，縫隙長70mm，活塞直徑20mm，油的黏度，計(jì)算活塞上升0.1m所需時(shí)間？a）實(shí)物圖b）結(jié)構(gòu)圖第63頁/共82頁49-64【知識拓展】1.汽車液壓傳動的特點(diǎn)2.汽車液壓系統(tǒng)常用液壓油3.液壓沖擊及氣穴現(xiàn)象4.液體流動壓力損失第64頁/共82頁49-651.汽車液壓傳動的特點(diǎn)（1）汽車液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、元件組合性強(qiáng)，有時(shí)具有非系統(tǒng)性。（2）與電氣結(jié)合，能夠適宜汽車的運(yùn)行狀況進(jìn)行控制。（3）廣泛地與微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，成為控制系統(tǒng)執(zhí)行單元。向著精密、復(fù)雜、耐用、靈敏、高可靠性的方向發(fā)展。（4）適合大、中型車傳動要求，工作更加可靠、操作更加方便、舒適，且性能穩(wěn)定，無泄漏。（5）向著供給精確、穩(wěn)定、可靠，無泄漏、無污染的方向發(fā)展。（6）向著精度高、組合（多元件功能）性強(qiáng)、工作靈敏、安全可靠、壽命長的方向發(fā)展。第65頁/共82頁49-661、優(yōu)點(diǎn)：

1）功率密度大：功率密度約為電機(jī)的8～10倍

2）大范圍無級調(diào)速、方便、速比大：100：1～2000：13）易于實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動

4）易于實(shí)現(xiàn)自動化和遠(yuǎn)程控制

5）布置方便，實(shí)現(xiàn)柔性布置

6）液壓元件大部分實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用性好等四、液壓傳動的優(yōu)缺點(diǎn)第66頁/共82頁49-672、缺點(diǎn):1）傳動比不準(zhǔn)確----液壓油的可壓縮性和泄漏等；2）效率低----機(jī)械摩擦,液體摩擦,泄漏損失；3）受環(huán)境影響大----油溫的變化；4）為減少泄漏,零件制造精度高,成本高；5）要求有單獨(dú)的能源；6）發(fā)生故障后,不易檢查和排除；第67頁/共82頁49-682、汽車液壓系統(tǒng)常用液壓油

隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代汽車上的許多機(jī)構(gòu)，廣泛采用了液壓傳動。如自動變速器、液壓制動系統(tǒng)、液壓式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓減振器、自動傾卸機(jī)構(gòu)等均采用液壓傳動裝置。為保證汽車液壓系統(tǒng)的正常工作，必須根據(jù)各自機(jī)構(gòu)的工作特點(diǎn)選取不同類型的液壓油。如汽車自動變速器所用的液壓油，其工作溫度一般為50℃～80℃，工作壓力一般為0.5～1MPa。在其所使用的液壓油中往往添加抗氧化劑、抗磨劑等。第68頁/共82頁49-69(1)液力傳動油

汽車液力傳動油又稱自動變速器油（ATF，AutomaticTransmissionFluid），通用型液力傳動油呈紫紅色，有些呈淡黃色等。它是汽車自動變速器和動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的工作介質(zhì)。它不僅起到傳遞力的作用，而且還起著對齒輪、軸承等摩擦副的潤滑、冷卻作用。國外分類國內(nèi)分類應(yīng)用PTF-18號轎車、輕型貨車的自動變速器PTF-26號重型貨車、履帶車、農(nóng)用車、越野車的自動變速器PTF-3農(nóng)業(yè)及建筑機(jī)械的液力傳動系統(tǒng)第69頁/共82頁49-70液力傳動油使用中的注意事項(xiàng)（1）注意保持油溫正常，油量夠用，使用壽命（一般在2000h以上），保持油液清潔。（2）不能使用任何認(rèn)為與液力傳動油“相當(dāng)”的油種。（3）新機(jī)器或大修后機(jī)器的油易臟，需在初次運(yùn)行50～100h和300～500h進(jìn)行第一次和第二次換油。第70頁/共82頁49-71(2)汽車制動液

剎車油，一種用于汽車液壓制動系統(tǒng)或離合器液壓操縱機(jī)構(gòu)中傳遞液壓力的工作介質(zhì)。要求制動液必須安全可靠、質(zhì)量高、性能好，并且要在各種條件下四季通用。制動液按其組成和特性不同，一般分為醇型、礦物油型和合成型制動液三類。我國按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB12981——2003《機(jī)動車輛制動液》將汽車用制動液分成HZY3、HZY4、HTY5三種產(chǎn)品。

第71頁/共82頁49-72(3)其它類型液壓油

汽車液壓系統(tǒng)使用的液壓油如無特殊要求的，可按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的潤滑劑和有關(guān)產(chǎn)品（L類）中的H組（液壓系統(tǒng)）分類來選取，汽車液壓系統(tǒng)常用的液壓油品種主要有：L—HL、L—HM、L—HV和L—HR液壓油等。第72頁/共82頁49-733.液壓沖擊及氣穴現(xiàn)象

（1）液壓沖擊在液壓系統(tǒng)中，由于某種原因，系統(tǒng)的壓力在某一瞬間會突然急劇上升，形成很高的壓力峰值，這種現(xiàn)象稱為液壓沖擊。第73頁/共82頁49-74危害

當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生液壓沖擊時(shí)，瞬時(shí)壓力峰值有時(shí)要比正常工作壓力大很多倍。這往往會引起機(jī)械振動，產(chǎn)生噪聲，使管接頭松動；有時(shí)還會引起某些液壓元件的誤動作，降低系統(tǒng)的工作性能。嚴(yán)重時(shí)會造成油管、密封裝置及液壓元件的損壞；產(chǎn)生空穴、氣蝕現(xiàn)象。第74頁/共82頁49-75減小液壓沖擊的措施

主要措施有：

1）延長換向閥換向時(shí)間。實(shí)踐證明，運(yùn)動部件制動換向時(shí)間若能大于0.2s,沖擊就會大為減輕。

2）在液壓元件結(jié)構(gòu)上采取一些措施，如在液壓缸中設(shè)置節(jié)流緩沖裝置，以減小流速的突然變化。

3）在易產(chǎn)生液壓沖擊的地方，設(shè)置溢流閥或蓄能器。

4）盡量縮短管路長度，減少管路彎曲，采用橡膠軟管。第75頁/共82頁49-76（2）空穴現(xiàn)象

在液壓系統(tǒng)中，如果某處的壓力低于空氣分離壓時(shí)，原先溶解在液體中的空氣就會分離出來，導(dǎo)致液體中出現(xiàn)大量氣泡的現(xiàn)象，稱為空穴現(xiàn)象。空穴多發(fā)生在閥口和液壓泵的進(jìn)口處。由于閥口的通道狹窄，液流的速度增大，壓力則大幅度下降，以致產(chǎn)生空穴。當(dāng)泵的安裝高度過大，吸油管直徑太小，吸油阻力太大，或泵的轉(zhuǎn)速過高，造成進(jìn)口處真空度過大時(shí)，亦會產(chǎn)生空穴。第76頁/共82頁49-77危害1)形成無數(shù)微小范圍內(nèi)的液壓沖擊，這將引起噪聲、振動等有害現(xiàn)象。

2)由于析出空氣中有游離氧，對零件具有很強(qiáng)的氧化作用，引起元件的腐蝕。這些稱之為氣蝕作用。

3)空穴現(xiàn)象使液體中帶有一定量的氣泡，從而引起流量的不連續(xù)及壓力的波動。嚴(yán)重時(shí)甚至斷流，使液壓系統(tǒng)不能正常工作。

第77頁/共82頁49-78預(yù)防空穴發(fā)生的措施1)減小孔口或縫隙前后的壓力降。一般希望孔口或縫隙前后的壓力比值p1/p2<3.5。

2)降低泵的吸油高度，適當(dāng)加大吸油管直徑，限制吸油管的流速，盡量減小吸油管路中的壓力損失(如及時(shí)清洗過濾器或更換濾芯等)。對于自吸能力差的泵要安裝輔助泵供油。

3)管路要有良好的密封，防止空氣進(jìn)入。

4)提高液壓零件的抗氣蝕能力，采用抗腐蝕能力強(qiáng)的金屬材料，減小零件表面粗糙度值。第78頁/共82頁49-794、管路中液體壓力損失

實(shí)際液體具有粘性，流動時(shí)會有阻力產(chǎn)生。為了克服阻力，流動液體需要損耗一部分能量，通常稱為壓力損失。壓力損失可分為兩類：沿程壓力損失和局部