液力傳動(dòng)與液壓控制

液力傳動(dòng)與液壓控制自動(dòng)變速器維修第一頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修1.1液力傳動(dòng)的工作原理第二頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修

一、液力傳動(dòng)概述

在傳動(dòng)裝置中以液體（礦物油）為工作介質(zhì)進(jìn)行能量傳遞與控制的裝置稱為液體傳動(dòng)裝置，簡稱液體傳動(dòng)。

在液體傳遞能量時(shí)，存在著將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w能，再由液體能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的過程。

液體能有三種形式：位能、壓力能和動(dòng)能。在液體傳動(dòng)中，液體的相對(duì)高度位置變化很小，故位能與壓力能、動(dòng)能相比，可以忽略不計(jì)。

第三頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修

液體傳動(dòng)中液體能量變換的主要形式為壓力能和動(dòng)能。凡是主要以工作液體的壓力能進(jìn)行能量傳遞和控制的裝置稱為液壓傳動(dòng)裝置，簡稱液壓傳動(dòng)。其工作元件稱為液壓元件。凡是主要以工作液體的動(dòng)能進(jìn)行能量傳遞與控制的裝置稱為液力傳動(dòng)裝置，簡稱液力傳動(dòng)或動(dòng)液傳動(dòng)。第四頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修

二、液力傳動(dòng)原理

液力傳動(dòng)裝置是20世紀(jì)初開始研究的，最早用于船舶工業(yè)。汽車上采用液力傳動(dòng)是第一次世界大戰(zhàn)之后。

在20世紀(jì)30年代，英國和美國將液力傳動(dòng)應(yīng)用于公共汽車，至第二次世界大戰(zhàn)期間，許多軍用車輛和專用汽車也開始采用液力傳動(dòng)裝置。

現(xiàn)代的汽車尤其是轎車廣泛采用了液力傳動(dòng)裝置。

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最初的液力傳動(dòng)裝置方案是由德國的蓋爾曼·費(fèi)丁格爾教授提出的，如圖１－１所示。由離心泵、集水槽、進(jìn)水管、連接管路、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、水輪機(jī)等組成。第六頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修第七頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修第八頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修三、汽車采用液力傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)

第九頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修

①使汽車具有良好的自動(dòng)適應(yīng)性

采用液力變矩器的汽車，在困難和復(fù)雜的路面上行駛，行駛阻力增大時(shí)，液力變矩器能使汽車自動(dòng)地增大驅(qū)動(dòng)力，同時(shí)自動(dòng)地降低行駛速度，以克服增大的行駛阻力；反之，當(dāng)行駛阻力減小時(shí)，汽車又能自動(dòng)地減小驅(qū)動(dòng)力和提高汽車行駛速度，保證發(fā)動(dòng)機(jī)能經(jīng)常在額定工況下工作。既可避免發(fā)動(dòng)機(jī)因負(fù)荷突然增大而熄火，又能滿足汽車行駛的要求，因而具有自動(dòng)適應(yīng)性。1．液力傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)第十頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修

②提高汽車的使用壽命

液力傳動(dòng)的工作介質(zhì)是液體，各葉輪之間可相對(duì)滑轉(zhuǎn)，故液力元件具有減振作用。液力元件既能對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)起阻尼作用，提高傳動(dòng)元件的使用壽命，又能降低來自汽車行駛系統(tǒng)或傳動(dòng)系統(tǒng)中的動(dòng)載荷，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。

試驗(yàn)表明：采用液力傳動(dòng)后，發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命可提高85％，變速器使用壽命可提高１～２倍，傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)半軸壽命可提高85％。第十一頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修

③提高汽車的通過性和具有良好的低速穩(wěn)定性。

裝有液力變矩器的汽車可以在泥濘地、沙地、雪地等軟路面以及非硬土路面行駛，能提高車輛的通過性，并具有良好的低速穩(wěn)定性。據(jù)對(duì)比試驗(yàn)表明：采用液力傳動(dòng)的汽車，在軟路面起步和行駛時(shí)，下陷量約減小25％，滑轉(zhuǎn)小，附著儲(chǔ)備增大２～３倍。第十二頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修

④簡化操縱和提高舒適性

采用液力傳力的汽車，可使汽車起步平穩(wěn)，并在較大范圍內(nèi)進(jìn)行無級(jí)變速。可以少換擋或不換擋，減輕駕駛員的疲勞。在行駛過程中液力元件可以吸收和減少振動(dòng)、沖擊，從而提高車輛的舒適性。

⑤可以不中斷地充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，有利于減少排氣污染。第十三頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修2．液力傳動(dòng)的缺點(diǎn)

①液力傳動(dòng)系統(tǒng)的效率要比機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)低。液力傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率一般只有82%~87％左右，而機(jī)械傳動(dòng)的效率可達(dá)95%~97％。

②為了使液力傳動(dòng)能正常工作，需要設(shè)置冷卻補(bǔ)償系統(tǒng)，因而使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積和重量大，成本高。第十四頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修1.2液壓傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)與工作原理

第十五頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修

圖１－２所示為液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟怼Ｋ墒謩?dòng)柱塞液壓泵和液壓油缸兩大部分構(gòu)成。大、小活塞與缸體及泵接觸面之間保持良好的配合。一、液壓傳動(dòng)的工作原理第十六頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修第十七頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修第十八頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修

工作時(shí)關(guān)閉放油閥，向上推起手柄1時(shí)，活塞3被帶動(dòng)上移，油腔４容積增大，形成局部真空，將油吸入油腔４。第十九頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修

當(dāng)這個(gè)作用力大于油腔10中油液對(duì)鋼球的作用力時(shí)，鋼球被推開，油腔４中油液的壓力就傳遞到油腔10，油液被壓入油腔10，迫使它的密封容積變大，結(jié)果推動(dòng)活塞11和重物一起上升（圖１－２c），反復(fù)推壓手柄1，就會(huì)連續(xù)不斷地將油液壓入油腔10，使活塞11和重物不斷上升，從而達(dá)到起重的目的。第二十頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修當(dāng)壓下手柄1時(shí)，活塞３下移，油腔４容積減小。油液受到外力擠壓，產(chǎn)生壓力，迫使單向閥５關(guān)閉，并使單向閥７的鋼球受到一個(gè)向上的作用力。手壓手柄的力越大，液體壓力就越高，作用在單向閥７的鋼球上向上的力就越大。第二十一頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修二、液壓傳動(dòng)的組成

①動(dòng)力部分—液壓泵。它將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能，給液壓系統(tǒng)提供壓力有源，如圖1-2中的1、2、3、5、7組成的手動(dòng)和柱塞泵。

②執(zhí)行部分—液壓缸或電動(dòng)機(jī)。它將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，輸出力、行程和速度，如圖1-2中活塞11和缸體12組成的液壓缸。

③控制部分—控制閥?？刂埔后w壓力、流量、流速和方向，如放油閥。

④輔助部分—輸送液體、儲(chǔ)存液體、過濾液體、密封等，如油箱、管路。第二十二頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修

三、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作特性

①力的傳遞按帕斯卡原理進(jìn)行，在密閉容器內(nèi)的平衡液體中，任何一點(diǎn)的變化，將等值地傳給液體中的所有各點(diǎn)，這就是帕斯卡原理。因此，密閉容器內(nèi)的平衡液體中，各點(diǎn)的壓力相等（圖１－３）。第二十三頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修

②工作活塞的液壓作用力等于油壓與活塞面積的乘積，作用方向?yàn)榇怪庇谧饔妹?。因此，可用提高壓力和加大活塞面積的方法來產(chǎn)生較大的液壓作用力。第二十四頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修

③液體的可壓縮性很小，故一般液壓傳動(dòng)中視液體為不可壓縮的。因此運(yùn)動(dòng)的傳遞按等容積原則進(jìn)行，并且，工作活塞的運(yùn)動(dòng)速度，取決于流量而與壓力無關(guān)。第二十五頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修1.3液壓基本回路的組成與特點(diǎn)第二十六頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修

液壓基本回路是用液壓元件組成以液體為工作介質(zhì)并能完成特定功能的基本回路。常用的基本回路按其功能可分為方向控制回路、壓力控制回路、速度控制回路和順序動(dòng)作回路四大部分。第二十七頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修一、液壓基本回路的組成和特點(diǎn)第二十八頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修

控制液流的通、斷和流動(dòng)方向的回路稱為方向控制回路，換向閥是方向控制回路中的主要元件。

（1）電磁換向閥及換向回路

電磁換向閥是電磁鐵來推動(dòng)閥芯，控制液流的通、斷及改變流向，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和遠(yuǎn)程控制。

1．方向控制回路第二十九頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修第三十頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修第三十一頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修

電磁換向閥的工作原理：

當(dāng)電磁閥不通電時(shí)，閥芯在彈簧作用下，處于左端位置，壓力油管Ｐ與Ｂ通，接油缸后腔，油缸前缸Ａ與回油路管Ｏ相通；第三十二頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修

當(dāng)電磁閥通電時(shí)，電磁力向右吸銜鐵，銜鐵通過推桿使閥芯右移，Ｐ與Ａ通，Ｂ與Ｏ通，實(shí)現(xiàn)了換向。常用的電磁換向閥有二位二通電磁換向閥、二位三通電磁換向閥、二位四通電磁換向閥等。第三十三頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修

（2）液動(dòng)換向閥

利用液體壓力和彈簧的作用力實(shí)現(xiàn)換向。閥芯的一端被彈簧推動(dòng)，而另一端則受到液壓的作用，利用液壓的升高或降低來使閥芯左、右移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)液流方向的改變。第三十四頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修第三十五頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修第三十六頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修第三十七頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修

（3）電液換向閥

電液換向閥是利用電磁閥控制液動(dòng)換向閥的控制油路，從而實(shí)現(xiàn)流向的改變。

當(dāng)電磁閥通電時(shí)，換向閥的控制油壓泄空，彈簧的作用力推動(dòng)閥芯右移；當(dāng)電磁閥不通電時(shí)，換向閥的控制油壓形成，推動(dòng)閥芯左移。閥芯左、右移使油路發(fā)生變化。自動(dòng)變速器中受電磁閥控制的換擋閥就是此種形式。第三十八頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修圖1-7電液換向閥第三十九頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修第四十頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修

（4）手動(dòng)換向閥

利用手動(dòng)杠桿來改變閥芯位置實(shí)現(xiàn)換向。連桿或纜繩圖1-8手動(dòng)換向閥第四十一頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修

壓力控制回路主要是調(diào)節(jié)系統(tǒng)或系統(tǒng)的某一部分的壓力，可用來實(shí)現(xiàn)調(diào)壓、減壓等控制。實(shí)現(xiàn)壓力控制的閥類稱為壓力調(diào)節(jié)閥。自動(dòng)變速器中常用的壓力調(diào)節(jié)閥有以下幾種。

２．壓力控制回路第四十二頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修（1）球閥式

它由彈簧和鋼球組成。

當(dāng)管路液壓低于規(guī)定值，球閥在彈簧作用下關(guān)閉。

當(dāng)管路液壓力超過規(guī)定壓力時(shí)，鋼球上升，球閥打開，從管路排出油液，從而起到調(diào)節(jié)管路壓力的作用,防止管路壓力過高。圖1-9球閥式壓力調(diào)節(jié)閥第四十三頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修第四十四頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修第四十五頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修（2）活塞式

當(dāng)液壓未超出規(guī)定壓力時(shí)，在彈簧作用下活塞將上移，將排液口關(guān)閉；

當(dāng)液壓超過規(guī)定壓力，活塞下移至一定位置時(shí)，排液口開啟，從系統(tǒng)排出工作油液，以調(diào)節(jié)油壓。圖1-10活塞式壓力調(diào)節(jié)閥第四十六頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修第四十七頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修

這種壓力調(diào)節(jié)閥類似于活塞形式圖1-11滑閥結(jié)構(gòu)（3）滑閥型式第四十八頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修第四十九頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修

當(dāng)油壓低于規(guī)定值時(shí)，油壓作用在端面Ａ上向下的力Ｆ１小于彈簧作用在端面Ｂ上向上的力Ｆ2，滑閥將排液口關(guān)閉。此時(shí)，閥將不起調(diào)節(jié)作用。

當(dāng)油壓超過規(guī)定壓力時(shí)，Ｆ１大于Ｆ２，液壓的作用力使油閥下移，開啟排液口，通過排液口排出工作油液，起到調(diào)節(jié)壓力的作用。工作情況第五十頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修圖1-12滑閥式壓力調(diào)節(jié)閥工作原理第五十一頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修第五十二頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修（4）改良滑閥式

在滑閥的上、下兩端施加了兩個(gè)獨(dú)立油壓，可根據(jù)這兩個(gè)獨(dú)立油壓的升高或下降來操縱調(diào)壓的油壓，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1－13所示。圖1-13改良滑閥式壓力調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)第五十三頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修第五十四頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修

滑閥上端面Ａ和端面Ｂ的有效作用力不相同，即F2＞F1，當(dāng)壓力油流經(jīng)時(shí)將產(chǎn)生一個(gè)向下的推力。

當(dāng)無外加壓力時(shí)，利用彈簧的作用力與壓力油產(chǎn)生的向下的推力控制滑閥的位置，調(diào)節(jié)油壓。無外加油壓的調(diào)節(jié)情況第五十五頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修第五十六頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修

當(dāng)下面有外加壓力時(shí)，調(diào)節(jié)油壓將變化，油壓會(huì)升高，且外加油壓越高,調(diào)節(jié)后的油壓越高。下端有外加油壓的調(diào)節(jié)情況第五十七頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修第五十八頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修

而當(dāng)上面有外加壓力時(shí)，調(diào)節(jié)油壓將會(huì)降低，外加壓力越大，調(diào)節(jié)后的油壓越低。

自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)的主調(diào)節(jié)閥就是這種型式。

第五十九頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修

（5）調(diào)壓回路的應(yīng)用如圖1－17所示，１為油泵、閥２調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力、閥３為安全調(diào)壓閥。圖1-17調(diào)壓回路1-油泵；2-閥；3-閥第六十頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修

３．流量控制回路

液壓系統(tǒng)流量控制的目的是控制液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度。在自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)中是用來控制液壓缸內(nèi)的活塞的運(yùn)動(dòng)速度，防止執(zhí)行元件接合過快而出現(xiàn)沖擊。流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)速閥、溢流節(jié)流閥和分流節(jié)流閥等。

自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)中，用來控制流量的主要是節(jié)流閥。第六十一頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修

（1）筒式節(jié)流閥

旋動(dòng)手輪，閥芯便作軸向移動(dòng)，并改變節(jié)流口的開度，從而改變油液通過的流量。這種節(jié)流閥結(jié)構(gòu)簡單，一般用于流量調(diào)節(jié)要求不變的場合。圖1-18筒式節(jié)流閥第六十二頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修

（2）單向節(jié)流閥當(dāng)油液從油口Ｐ１進(jìn)入時(shí)，閥芯保持在調(diào)節(jié)桿所限定的位置上，油液只能經(jīng)過閥芯上的三角形節(jié)流溝槽流向油口Ｐ2，這時(shí)閥起節(jié)流作用。當(dāng)油液從該閥的油口Ｐ２進(jìn)入時(shí)，閥芯被油壓壓下，油液得以通過并從油口Ｐ１流出，這時(shí)閥起單向閥的作用，不起節(jié)流作用。

這種型式被自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)廣泛采用。第六十三頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修圖1-19單向節(jié)流閥第六十四頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修

（3）節(jié)流閥的應(yīng)用回路

用單向節(jié)流閥來控制活塞的前進(jìn)速度，減小沖擊，回程時(shí)通過單向閥迅速排油，以使活塞快速后退。圖1-20單向節(jié)流回路第六十五頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修

（4）容積調(diào)速回路

自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)中是利用執(zhí)行元件的容積變化來調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的速度。給液壓缸供油時(shí)，利用蓄壓減振器中活塞的下移使容積變大，從而使液壓缸內(nèi)的活塞移動(dòng)速度減小，以減少接合沖擊。圖1-21容積調(diào)速回路原理第六十六頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修４．順序動(dòng)作回路

順序動(dòng)作回路的作用是控制執(zhí)行元件的先后動(dòng)作順序，回路中主要元件是順序閥。根據(jù)控制油液來源的不同，順序閥可分為兩類：一類是直接利用本閥的進(jìn)油壓力進(jìn)行控制的自控順序閥；另一種是利用外來油壓進(jìn)行控制的遠(yuǎn)控順序閥。自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)中所用的為自控順序閥。第六十七頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修

如圖1－22所示，只有進(jìn)油口油壓達(dá)到規(guī)定值后，才能使閥芯克服彈簧作用力移動(dòng)，從出油口流出，這種就使這兩路油壓控制的執(zhí)行元件有一個(gè)先后動(dòng)作順序。圖1-22順序閥第六十八頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修第六十九頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修圖1-23倒擋離合器順序控制回路第七十頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修圖1-23倒擋離合器順序控制回路第七十一頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動(dòng)變速器維修二、自動(dòng)變速器中簡單液壓回路

1．換向回路

液動(dòng)換向閥控制的換向回路1—1-2換擋閥