汽车液压与液力传动.ppt

汽车液压与液力传动,VehiclehydraulicdriveTechnology,教师：陈泽宇,chenzy,东北大学专业课,Level1,Level2,Level3,Level4,你是哪种类型的学生？,专业课的学习有什么特点？,“学习的目的是理解，而不是记忆”,林砺儒,课程结束时你将会学到什么？,掌握液压液力传动基础知识、读懂液压回路图,课程结束时你将会学到什么？,掌握液压液力传动基础知识、读懂液压回路图,了解汽车起重机、汽车翻斗等的工作原理,课程结束时你将会学到什么？,掌握液压液力传动基础知识、读懂液压回路图,了解汽车起重机、汽车翻斗等的工作原理,熟悉自动变速器AT的结构与工作原理,课程结束时你将会学到什么？,掌握液压液力传动基础知识、读懂液压回路图,了解汽车起重机、汽车翻斗等的工作原理,熟悉自动变速器AT的结构与工作原理,掌握ABS的工作原理,课程结束时你将会学到什么？,掌握液压液力传动基础知识、读懂液压回路图,了解汽车起重机、汽车翻斗等的工作原理,熟悉自动变速器AT的结构与工作原理,掌握ABS的工作原理,明白汽车主动悬架的工作原理,课程结束时你将会学到什么？,掌握液压液力传动基础知识、读懂液压回路图,了解汽车起重机、汽车翻斗等的工作原理,熟悉自动变速器AT的结构与工作原理,掌握ABS的工作原理,明白汽车主动悬架的工作原理,清楚液压助力转向系统原理,Chapterone,第1章液压液力传动概述Overviewofthehydrodynamicdrivetechnology,液压液力传动在汽车中的作用,传动系统,流体传动,第1章液压液力传动概述,1.1液压液力传动技术与汽车工程,传动技术,液力传动,第1章液压液力传动概述,汽车的进化,1.1液压液力传动技术与汽车工程,液压液力传动在汽车中的作用,主要应用领域,自动变速器(automatictransmission,AT),电控液压悬架(Electronicallycontrolledhydraulicsuspension,EHS),制动防抱死系统(AntiBlockierSystem,ABS),助力转向系统(powersteeringsystem,PSS),第1章液压液力传动概述,1.2液压传动的基本原理,如何用很小的力，抬起很重的物体？,杠杆原理,p1=F1/S1,F2=p2.S2,p1=p2,加在密闭液体上的压强，能够大小不变地由液体向各个方向传递。,帕斯卡定律,图1-1液压传动原理,第1章液压液力传动概述,1.2液压传动的基本原理,液压千斤顶,第1章液压液力传动概述,1.2液压传动的基本原理,图1-2液压千斤顶结构简图,1杠杆；2小活塞；3、6液压缸；4、5单向阀；7大活塞；8重物；9放油阀,液压千斤顶,Vedio,动力元件,执行元件,控制元件,辅助元件：滤油器、油管等,工作介质：油液,第1章液压液力传动概述,1.2液压传动的基本原理,液压传动的基本组成,图1-2液压千斤顶结构简图,1杠杆；2小活塞；3、6液压缸；4、5单向阀；7大活塞；8重物；9放油阀,(液压泵),(液压马达、液压缸),第1章液压液力传动概述,1.2液压传动的基本原理,机床工作台,第1章液压液力传动概述,1.2液压传动的基本原理,机床工作台,磨床工作时，要求其工作台水平往复运动。实现工作台水平往复运动控制的是一套液压控制系统。,动力元件,执行元件,控制元件,第1章液压液力传动概述,1.2液压传动的基本原理,液体压力的传递特点,液体几乎是不可压缩的，动力的传送可以立即发生。,液体的不可压缩性,Vedio,柔性连接,液压传动的优点,结构紧凑，质量轻、惯性矩小柔性连接、控制方便灵活可传递大功率、可以实现无级调速具有自润滑作用,传动效率低成本高传动比不精确，工作时受温度影响较大,缺点,第1章液压液力传动概述,1.3液压传动的特点,主动风扇风被动风扇,水泵水（油）涡轮机,第1章液压液力传动概述,1.4液力传动的基本原理,图1-3液力传动的基本原理,液力传动基本形式,液力传动的基本结构组成,能量输入部件（泵轮）,能量输出部件（涡轮）,导流部件（导轮）,第1章液压液力传动概述,1.4液力传动的基本原理,液力传动的基本应用,第1章液压液力传动概述,1.4液力传动的基本原理,图1-4液力耦合器,图1-5液力变矩器,液力传动的优点,传动效率低结构复杂，成本高,缺点,防振隔振性好可以在一定范围内自适应外部负载变化易于实现自动控制可以带载启动，且具有良好的低速运行能力,第1章液压液力传动概述,1.5液力传动的特点,theEnd,第一章结束,ChapterTwo,第2章流体力学基础Foundationoffluidmechanics,Contents,液体静力学基础,液体动力学基础,液体流动状态与雷诺数,管路液体压力损失分析,第2章流体力学基础,2.1液体静力学基础,液体静压力(staticpressure),处于相对静止状态下的流体，由于本身的重力或其他外力的作用，在流体内部及流体与容器壁面之间存在着垂直于接触面的作用力，这种作用力称为流体的静压力。,压强,帕(Pa)1Pa=1N/m2,特性,（1）流体静压力垂直于其作用面；（2）同一点上各个方向的流体静压力都相等。,图2-1液体静压力,液体静压力基本方程,第2章流体力学基础,2.1液体静力学基础,图2-2液体静压力方程计算图,压力的表示方法,第2章流体力学基础,2.1液体静力学基础,1绝对压力,2相对压力,3真空度,图2-3绝对压力、相对压力和真空度的相互关系,以绝对零压力为基准所表示的压力,以大气压力为基准所表示的压力,大气压力与绝对压力之差,第2章流体力学基础,2.2液体动力学基础,流量,流速,在单位时间里流过截面的液体的体积，称为流量。,常用q表示；单位m3/s，L/min,1m3/s=6x104L/min,常用v表示；单位m/s,第2章流体力学基础,2.2液体动力学基础,连续性方程,图2-4连续性方程示意图,在同一管路中，只要液体是连续的，不论流通面积怎么变化，通过任一截面的流量是相等的。,伯努利方程,第2章流体力学基础,2.2液体动力学基础,图2-5伯努利方程推导简图,第2章流体力学基础,2.3管路中液体流动状态,图2-6层流与紊流的流动特点(a)层流；(b)紊流,层流与紊流,19世纪末雷诺,流动状态影响因素,平均流速v,管径d,运动粘度,第2章流体力学基础,2.3管路中液体流动状态,雷诺数,液体流动时究竟是层流还是紊流，应用雷诺数来判断,临界雷诺数,图2-6层流与紊流的流动特点(a)层流；(b)紊流,表2-1常见的临界雷诺数,第2章流体力学基础,2.4管路中液体压力损失计算,沿程压力损失,局部压力损失,主要包括沿程压力损失与局部压力损失两部分,v:油液流速,l:直管长度d:管道内径,:局部阻力系数,:沿程阻力系数,查手册所得的压力损失,第2章流体力学基础,2.4管路中液体压力损失计算,在汽车液压系统中，常采用以下方法来减少管路中的压力损失：,（1）改善液压系统中管路内壁的粗糙度；,（2）缩短管路的使用长度；,（3）减少液压系统中管路截面的突变和弯曲。,管路系统总压力损失,第2章流体力学基础,2.4管路中液体压力损失,液压冲击与气穴现象,由于液压元件的工作状态的突变而引起的油压瞬时急剧上升，产生很高的压力峰值，这种现象称之为液压冲击。,运动部件制动所产生的液压冲击,管道中的阀门突然关闭引起的液压冲击,管内液流流速突变引起的液压冲击,第2章流体力学基础,2.4管路中液体压力损失,液压冲击与气穴现象,产生剧烈的振动和噪声,引起管道、元件和密封件的损坏,使液压元件动作失灵,由于液压元件的工作状态的突变而引起的油压瞬时急剧上升，产生很高的压力峰值，这种现象称之为液压冲击。,液压冲击带来的危害,采取的措施,设置蓄能器、溢流阀等吸振,第2章流体力学基础,2.4管路中液体压力损失,液压冲击与气穴现象,据伯努利方程，液压介质流经阀口的收缩截面时，该处的压力要降低，当压力减低到介质的空气分离压力时，就会有大量的空气从液体中析出，形成大量的空气泡。,气穴现象,气泡随液流进入高压区后气泡的体积急剧缩小或溃灭，在气泡溃灭的瞬间，气泡溃灭处局部高温和高压，并产生液压冲击，导致液压元件表面出现剥落和坏蚀。,气蚀现象,第2章流体力学基础,2.4管路中液体压力损失,液压冲击与气穴现象,为了防止气穴现象的产生，在进行液压元件和液压系统设计时，主要的措施有,选用耐气蚀的材料，提高零件的表面质量,尽量避免油路狭窄或急剧转弯，防止产生低压区,正确设计液压泵吸油管路,提高密封性,theEnd,第2章结束,Chapterthree,第3章液压泵、液压马达与液压缸Hydraulicpump、hydraulicmotorandhydrauliccylinder,齿轮泵的结构与工作原理,叶片泵的结构与工作原理,液压马达的工作原理,Contents,液压泵的工作原理与性能参数,液压缸的结构与工作原理,柱塞泵的结构与工作原理,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.1液压泵的工作原理与性能参数,液压泵：将机械能转变为液压系统的液体压能,动力元件,图3-1液压泵工作原理,1-凸轮；2-柱塞；3-弹簧；4-密封工作腔5-单向阀1；6-单向阀2,Vedio,1吸油过程,2压油过程,密封工作腔容积变大，形成局部真空度,密封工作腔容积减小，压力增加，产生高压油,液压泵基本原理,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.1液压泵的工作原理与性能参数,具有密封的容积；,密封容积的大小可以交替变化；,吸油与压油时应有配流装置，保证泵油的顺利完成,吸油过程油箱必须与大气相通。,液压泵是依靠密封工作腔的容积变化进行能量转换,，容积式液压泵必须具备4个基本条件：,液压泵基本原理,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.1液压泵的工作原理与性能参数,液压泵的性能参数,1、额定压力（强）,2、流量q与排量V,根据实验标准能够连续运转的最高压力，称为额定压力。,排量V：液压泵的泵轴转一转的过程中，密封容积的变化量。,或者说，是在无泄漏的的情况下，泵轴转一周所能排出的液体体积。单位为m3/r。,理论流量qt：无泄漏的情况下，单位时间内排出的液体体积。单位是m3/s,泵的转速，r/s,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.1液压泵的工作原理与性能参数,液压泵的性能参数,3、实际流量与容积效率,由于存在泄漏，实际流量q小于理论流量qt，定义实际流量与理论流量的比值，为容积效率。,泵的泄漏量,容积效率与工作压力的关系,空载流量=理论流量qt,4、功率与总效率,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.1液压泵的工作原理与性能参数,液压泵的性能参数,输出功率,液压泵的输出压力与输出流量的乘积,输入功率,总效率,泵的机械效率,第3章液压泵、液压马达与液压缸,齿轮泵叶片泵柱塞泵,结构形式,排量可变,定量泵变量泵,图3-2液压泵的分类,3.1液压泵的工作原理与性能参数,液压泵的分类,方向可变,单向泵双向泵,第3章液压泵、液压马达与液压缸,图3-3液压泵的图形符号,（a)单向定量液压泵,（b)双向定量液压泵,（c)单向变量液压泵,（d)双向变量液压泵,3.1液压泵的工作原理与性能参数,液压泵的图形符号,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.2齿轮泵的结构与工作原理,外啮合齿轮泵,图3-4外啮合齿轮泵,图3-5外啮合齿轮泵工作原理,1吸油腔,2排油腔,Vedio,容积由小变大，形成一定的真空度,齿轮逐渐进入啮合，容积由大变小,第3章液压泵、液压马达与液压缸,排量,3.2齿轮泵的结构与工作原理,流量计算与流量脉动,排量近似等于两个齿轮的齿间槽容积之和,外啮合齿轮泵的实际输出流量为,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.2齿轮泵的结构与工作原理,流量计算与流量脉动,输出的流量随转动轴的转角按抛物线规律变化,脉动率：,图3-6外啮合齿轮泵瞬时流量,随着齿数的增加，脉动率会降低,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.2齿轮泵的结构与工作原理,内啮合齿轮泵,图3-7内啮合齿轮泵,（a）渐开线齿轮泵,（b）摆线齿轮泵（转子泵）,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.2齿轮泵的结构与工作原理,内啮合齿轮泵,图3-8内啮合齿轮泵结构图,（a）渐开线齿轮泵,（b）摆线齿轮泵（转子泵）,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.2齿轮泵的结构与工作原理,渐开线内啮合齿轮泵,图3-9渐开线齿轮泵实物图,图3-10渐开线齿轮泵结构图,Vedio,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.2齿轮泵的结构与工作原理,摆线内啮合齿轮泵,图3-11摆线内啮合齿轮泵结构图,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.2齿轮泵的结构与工作原理,摆线内啮合齿轮泵,图3-12摆线内啮合齿轮泵结构图,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.2齿轮泵的结构与工作原理,摆线内啮合齿轮泵,Vedio,图3-13摆线内啮合齿轮泵工作原理,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.2齿轮泵的结构与工作原理,内啮合齿轮泵的优点,结构紧凑、尺寸小，质量轻,齿轮转向相同，相对滑动速度小，磨损小，寿命长,流量脉动比外啮合齿轮小,工作转速较高，高转速时离心力有利于油液充入工作腔,容积效率较高,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.3叶片泵的结构与工作原理,单作用叶片泵,图3-14单作用叶片泵,定子与转子偏心安装,非平衡泵,改变e的大小，可以改变泵的排量,流量,改变e的正负，可以改变泵的方向,e偏心量,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.3叶片泵的结构与工作原理,双作用叶片泵,图3-15双作用叶片泵,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.3叶片泵的结构与工作原理,双作用叶片泵,图3-16双作用叶片泵工作原理,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.3叶片泵的结构与工作原理,双作用叶片泵,图3-16双作用叶片泵工作原理,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.3叶片泵的结构与工作原理,双作用叶片泵,图3-16双作用叶片泵工作原理,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.3叶片泵的结构与工作原理,双作用叶片泵,图3-16双作用叶片泵工作原理,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.3叶片泵的结构与工作原理,双作用叶片泵,图3-16双作用叶片泵工作原理,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.3叶片泵的结构与工作原理,双作用叶片泵,图3-16双作用叶片泵工作原理,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.3叶片泵的结构与工作原理,双作用叶片泵,图3-16双作用叶片泵工作原理,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.3叶片泵的结构与工作原理,双作用叶片泵,图3-16双作用叶片泵工作原理,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.3叶片泵的结构与工作原理,双作用叶片泵,图3-16双作用叶片泵工作原理,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.3叶片泵的结构与工作原理,双作用叶片泵,图3-16双作用叶片泵工作原理,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.3叶片泵的结构与工作原理,双作用叶片泵,图3-16双作用叶片泵工作原理,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.3叶片泵的结构与工作原理,双作用叶片泵,图3-16双作用叶片泵工作原理,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.3叶片泵的结构与工作原理,双作用叶片泵,图3-16双作用叶片泵工作原理,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.3叶片泵的结构与工作原理,双作用叶片泵,图3-16双作用叶片泵工作原理,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.3叶片泵的结构与工作原理,双作用叶片泵,图3-16双作用叶片泵工作原理,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.3叶片泵的结构与工作原理,双作用叶片泵,图3-16双作用叶片泵工作原理,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.3叶片泵的结构与工作原理,双作用叶片泵,图3-16双作用叶片泵工作原理,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.3叶片泵的结构与工作原理,双作用叶片泵,图3-16双作用叶片泵工作原理,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.3叶片泵的结构与工作原理,双作用叶片泵,图3-16双作用叶片泵工作原理,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.3叶片泵的结构与工作原理,双叶片泵的流量计算,其中R、r定子圆弧部分的长短半径；叶片按转子旋转方向向前倾斜的角度，10-14；s叶片厚度；z叶片数量。,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.3叶片泵的结构与工作原理,叶片泵的流量脉动,叶片数量越多，流量脉动率越小,单作用叶片泵,双作用叶片泵,奇数叶片的泵脉动率比偶数叶片的泵的脉动率要小,13片或15片,叶片的数量为4的倍数时，泵的脉动率最小,12片或16片,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.4柱塞泵的结构与工作原理,柱塞泵,柱塞泵具有结构紧凑、加工方便、功率密度高、容积效率和工作压力高、易于实现变流量控制等优点；广泛应用在起重运输车辆、工程机械等领域。,轴向柱塞泵,径向柱塞泵,斜盘式轴向柱塞泵,斜轴式轴向柱塞泵,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.4柱塞泵的结构与工作原理,柱塞泵,柱塞泵具有结构紧凑、加工方便、功率密度高、容积效率和工作压力高、易于实现变流量控制等优点；广泛应用在起重运输车辆、工程机械等领域。,轴向柱塞泵,径向柱塞泵,斜盘式轴向柱塞泵,斜轴式轴向柱塞泵,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.4柱塞泵的结构与工作原理,斜盘式轴向柱塞泵,缸体旋转过程中每个柱塞往复运动一次，,柱塞伸出时密封工作腔容积增大，产生局部真空从a口中吸入低压油,，柱塞向里推入时将高压油从b口泵出。,斜盘式柱塞泵流量,改变斜盘的倾角，即可以改变柱塞泵的排量,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.4柱塞泵的结构与工作原理,斜盘式轴向柱塞泵,缸体旋转过程中每个柱塞往复运动一次，,柱塞伸出时密封工作腔容积增大，产生局部真空从a口中吸入低压油,，柱塞向里推入时将高压油从b口泵出。,改变斜盘的倾角，即可以改变柱塞泵的排量,Vedio,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.4柱塞泵的结构与工作原理,斜盘式轴向柱塞泵,缸体旋转过程中每个柱塞往复运动一次，,柱塞伸出时密封工作腔容积增大，产生局部真空从a口中吸入低压油,，柱塞向里推入时将高压油从b口泵出。,斜盘式柱塞泵流量脉动量,柱塞个数为奇数时脉动量小,柱塞数量大时脉动量小,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.4柱塞泵的结构与工作原理,径向柱塞泵,径向柱塞泵主要由外定子、内转子、柱塞、衬套和配油轴等组成，配油轴与衬套之间形成吸油腔与压油腔。,柱塞在离心力的作用下伸出，然后被定子压回,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.4柱塞泵的结构与工作原理,径向柱塞泵,径向柱塞泵主要由外定子、内转子、柱塞、衬套和配油轴等组成，配油轴与衬套之间形成吸油腔与压油腔。,流量计算,改变e的大小改变泵的排量,改变e的正负改变泵的方向,e偏心量,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.5液压马达的工作原理,液压马达的作用,图3-17液压马达工作原理,Vedio,液压马达与液压缸同是液压系统中的执行元件,液压缸：直线运动,液压马达：回转运动,液压马达的工作原理,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.5液压马达的工作原理,液压马达的性能参数,容积效率：实际所需的流量q=理论流量+泄漏量,转速：,力矩：,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.5液压马达的工作原理,液压马达的分类,图3-18液压马达图形符号,(a)单向定量液压马达,(b)单向变量液压马达,(c)双向定量液压马达,(d)双向变量液压马达,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.6液压缸的结构与工作原理,液压缸的分类,(a)单活塞杆液压缸,(b)双活塞杆液压缸,活塞式液压缸,柱塞式液压缸,伸缩式液压缸（多级缸）,组合式液压缸,单作用液压缸,双作用液压缸,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.6液压缸的结构与工作原理,活塞式液压缸,单活塞杆液压缸,图3-19单活塞杆液压缸,单作用缸,Vedio,只能在一个方向运作,内部泄露,通过回油管回油箱,图3-20单作用单活塞杆液压缸图形符号,弹簧复位,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.6液压缸的结构与工作原理,活塞式液压缸,单活塞杆液压缸,双作用缸,有2个进油口,可以实现双向运动,图3-21双作用单活塞杆液压缸图形符号,图3-22双作用液压缸简图,Vedio,大,小,大,小,大,小,连续性方程,流量：,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.6液压缸的结构与工作原理,图3-22双作用液压缸简图,单活塞杆液压缸,输入功率,输出功率,活塞式液压缸,功率平衡关系,换向阀与双作用液压缸,q,q,v1,v2,液压缸外伸,液压缸内缩,液压缸外伸与内缩的速度：,p1,p2,A1A2,外伸与内缩的力：,q1,q2,q2qq1,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.6液压缸的结构与工作原理,换向阀与双作用液压缸,q,q1,q,v1,v2,液压缸外伸,液压缸内缩,q2,功率平衡关系：,p1,p2,A1A2,q2qq1,外伸,内缩,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.6液压缸的结构与工作原理,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.6液压缸的结构与工作原理,图3-23双作用液压缸差动连接,差动式活塞液压缸,当单活塞杆液压缸的有杆腔和无杆腔同时接通压力油时，成为差动连接。,作用力与速度：,差动连接时活塞运动速度比正常连接时要快,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.6液压缸的结构与工作原理,图3-24双活塞杆液压缸,双活塞杆液压缸,1-活塞杆；2-螺钉；3-端盖；4-缸体；5-活塞；6-V形密封圈；7,9-导向套；8-销,图3-24图形符号,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.6液压缸的结构与工作原理,双活塞杆液压缸属于双作用缸，活塞两端有效面积相同，因此如果供油压力和流量不变，那么活塞往复运动时两个方向的输出推力和速度相等。,双活塞杆液压缸,作用力与速度：,图3-24图形符号,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.6液压缸的结构与工作原理,柱塞式液压缸,具有足够的刚度,图3-25柱塞式液压缸,单作用缸,作用力与速度：,柱塞式的液压缸中的柱塞与缸筒不接触，运动时由缸盖上的导向套来导向，因此内壁不需精加工。,第3章液压泵、液压马达与液压缸,3.6液压缸的结构与工作原理,伸缩式液压缸（多级缸）,组合式液压缸,前一级活塞缸的活塞杆内孔是后一级活塞缸的缸筒,多个活塞缸套装而成,Vedio,利用液压缸有效面积的不同，使液压系统的局部区域获得高压。,图3-26活塞缸与柱塞缸组合的增压缸,总结,（1）液压泵的工作原理,（2）液压泵的性能参数,（3）齿轮泵的分类,（4）外啮合齿轮泵,（5）内啮合齿轮泵,（a）排量与流量,（b）容积效率,（c）功率,图形符号,（a）渐开线齿轮泵工作原理,（b）摆线齿轮泵工作原理,（c）内啮合齿轮泵的优点,（6）叶片泵,总结,（6）叶片泵,（a）单作用叶片泵,（b）双作用叶片泵,偏心率e,（8）液压马达的工作原理,（9）液压缸,（a）单活塞杆液压缸,（b）双活塞杆液压缸,单作用缸,双作用缸,（c）柱塞式液压缸,（d）组合式液压缸与多级缸,外伸与内缩,差动连接,力与速度,（7）斜盘式轴向柱塞泵,theEnd,第3章结束,Chapterfour,第4章液压控制阀Hydrauliccontrolvalve,方向控制阀的功能与工作原理,压力控制阀的功能与工作原理,Contents,液压控制阀的作用和分类,流量控制阀的功能与工作原理,电液伺服阀与比例阀,第4章液压控制阀,4.1液压控制阀的作用和分类,方向控制阀,液压控制阀的作用,流量控制阀,压力控制阀,对液压系统中的油液在方向、流量和压力上进行控制,分类,单向阀,换向阀,溢流阀,减压阀,顺序阀,压力继电器,节流阀,调速阀,结构,1阀体2阀芯3控制操纵机构,图4-1单向阀图形符号,第4章液压控制阀,4.2方向控制阀的功能与工作原理,单向阀结构与工作原理,（逆止阀或止回阀）,普通单向阀,只允许油液正向流动，不许反流,功能：,1.正向液流压力损失小,性能要求：,2.反向截止密封性能好,图4-2直通单向阀结构图,(b)锥阀式直通单向阀,(a)钢球式直通单向阀,第4章液压控制阀,4.2方向控制阀的功能与工作原理,单向阀结构与工作原理,（逆止阀或止回阀）,普通单向阀,只允许油液正向流动，不许反流,功能：,1.正向液流压力损失小,性能要求：,2.反向截止密封性能好,图4-3直角式单向阀结构图,第4章液压控制阀,4.2方向控制阀的功能与工作原理,单向阀结构与工作原理,图4-4液控单向阀工作原理,(1)控制口无压力油时,A,(2)控制口有压力油时,B,B,A,图4-5液控单向阀图形符号,液控单向阀,第4章液压控制阀,4.2方向控制阀的功能与工作原理,单向阀结构与工作原理,液控单向阀,图4-6液控单向阀结构,(1)外泄式液控单向阀,(2)内泄式液控单向阀,1-控制活塞；2-顶杆；3-阀芯,带卸荷阀芯的液控单向阀,图4-7带卸荷阀芯的液控单向阀,降低反向开启的控制压力,0.05p2,第4章液压控制阀,4.2方向控制阀的功能与工作原理,单向阀的应用举例,(1)用于执行元件需要长时间保压、锁紧的情况。,图4-8双向液压锁实物图,图4-9双向液压锁结构图,，防止系统中的液压冲击影响泵的工作；,第4章液压控制阀,4.2方向控制阀的功能与工作原理,单向阀的应用举例,(2)安装在液压泵的入口处,(3)用于高低压回路间的隔断。,图4-10单向阀的应用举例,防止泵不工作时，油液倒流反拖液压泵。,第4章液压控制阀,4.2方向控制阀的功能与工作原理,单向阀的应用举例,(4)背压阀,回油背压的作用：,可防止活塞的冲击，使活塞运动平稳。,普通单向阀0.030.05Mpa,用作背压阀0.20.6Mpa,开启压力：,产生回油背压,图4-11背压阀回路图,第4章液压控制阀,4.2方向控制阀的功能与工作原理,换向阀,换向阀的类型,座阀式；转阀式；滑阀式,Vedio,图4-12转阀式换向阀,图4-11背压阀回路图,第4章液压控制阀,4.2方向控制阀的功能与工作原理,换向阀,图4-13三位四通换向阀,换向阀的类型,滑阀式换向阀的基本结构,座阀式；转阀式；滑阀式,阀芯,阀体,操纵机构,工作原理,Vedio,第4章液压控制阀,4.2方向控制阀的功能与工作原理,换向阀,二位五通阀三位五通阀,图4-13三位四通换向阀,二位二通阀二位三通阀二位四通阀三位四通阀,Vedio,换向阀的图形符号,图4-14三位四通换向阀图形符号,第4章液压控制阀,4.2方向控制阀的功能与工作原理,换向阀,图4-14三位四通换向阀图形符号,(1)方框表示换向阀的工作位置；,(2)方框上下与外部接口数；,P进油口；T,O回油口；A,B与液压元件连接的油口；,换向阀的图形符号,(3)箭头表示通断状态；(不表示流向),(4)T表示被阀芯封闭。,第4章液压控制阀,4.2方向控制阀的功能与工作原理,换向阀,图4-14三位四通换向阀图形符号,换向阀的图形符号,第4章液压控制阀,4.2方向控制阀的功能与工作原理,换向阀,图4-14三位四通换向阀图形符号,换向阀的图形符号,三位四通阀的中位机能,中封式（O形）,三位四通中排式,三位四通中压式,第4章液压控制阀,4.2方向控制阀的功能与工作原理,换向阀,换向阀的图形符号,图4-14三位四通换向阀图形符号,阀的操纵方式,Vedio,第4章液压控制阀,4.2方向控制阀的功能与工作原理,换向阀,换向阀的图形符号,图4-14三位四通换向阀图形符号,Vedio,手动操纵方式,机动操纵方式,电磁操纵方式,液压操纵方式,阀的操纵方式,第4章液压控制阀,4.3压力控制阀的功能与工作原理,压力控制阀的作用,用来控制液压油的压力，从而控制其它液压元件的动作,溢流阀减压阀顺序阀压力继电器,第4章液压控制阀,4.3压力控制阀的功能与工作原理,溢流阀的功能与工作原理,使液压系统的压力维持恒定，实现系统的稳压、调压与恒压。,功能,原理,单向阀的工作原理,Vedio,第4章液压控制阀,4.3压力控制阀的功能与工作原理,溢流阀的分类,直动式溢流阀的结构,图4-15直动式溢流阀结构示意图,图形符号,第4章液压控制阀,4.3压力控制阀的功能与工作原理,先导式溢流阀,图4-16先导式溢流阀结构示意图,第4章液压控制阀,4.3压力控制阀的功能与工作原理,先导式溢流阀,Vedio,弹簧刚度小，调压精度较高,可实现K口远程控制,调压值由先导阀弹簧刚度确定,图4-17先导式溢流阀原理图,主阀弹簧起复位作用,先导阀的流量小,第4章液压控制阀,4.3压力控制阀的功能与工作原理,溢流阀的应用,(1)用作安全阀过载保护作用；,(2)稳压，使系统压力恒定；,图4-18安全阀的连接回路,(3)用作背压阀；,第4章液压控制阀,4.3压力控制阀的功能与工作原理,溢流阀的应用,图4-19背压阀连接回路,(4)实现远程调压与系统卸荷；,第4章液压控制阀,4.3压力控制阀的功能与工作原理,溢流阀的应用,图4-20远程调压与系统卸荷回路图,(a)系统卸荷,(b)远程调压,第4章液压控制阀,4.3压力控制阀的功能与工作原理,减压阀,减压阀是利用液体流过缝隙时产生压降的原理，使出口压力低于进口压力的液压控制阀。,按调节效果分为定值减压阀、定比减压阀和定差减压阀。,第4章液压控制阀,4.3压力控制阀的功能与工作原理,减压阀,图4-21先导式减压阀结构示意图,减压方法,减压与恒压实现过程,减压阀口f,3调节减压阀口f开度,1先导阀开启,2主阀上升,第4章液压控制阀,4.3压力控制阀的功能与工作原理,减压阀的应用,图4-22减压阀回路图,减压阀用以灵活方便地使某一分支回路压力降低；,油液流经减压阀将产生压力损失，这增加了功率损失并使油液发热。,缺点：,第4章液压控制阀,4.3压力控制阀的功能与工作原理,顺序阀,顺序阀是利用油液压力作为控制信号来控制油路通断，保证液压系统中多个执行元件的动作有一定的先后顺序。,顺序阀的分类,先导式、直动式,内控式、外控式,内泄式、外泄式,第4章液压控制阀,4.3压力控制阀的功能与工作原理,顺序阀,顺序阀的工作原理,图4-23顺序阀结构与图形符号,第4章液压控制阀,4.3压力控制阀的功能与工作原理,顺序阀,图4-24顺序阀工作原理示意图,顺序阀的工作原理,进油口压力控制阀芯启闭,出口一般接执行机构,外控口K（液控顺序阀）,第4章液压控制阀,4.3压力控制阀的功能与工作原理,压力继电器,压力继电器是一种将液压系统的压力信号转换为电信号输出，控制电气元件动作的液压控制元件。,第4章液压控制阀,4.3压力控制阀的功能与工作原理,压力继电器,工作原理,图4-25压力继电器结构图,图形符号,例1如图所示回路，顺序阀的调整压力pX=3MPa，溢流阀的调整压力py=5MPa，问在下列情况下A、B点的压力为多少？1）液压缸运动时，负载压力pL=4MPa；2）如负载压力pL变为1MPa；3）活塞运动到右端。,第4章液压控制阀,4.3压力控制阀的功能与工作原理,应用计算,例2：如图所示系统，缸、上的外负载力F1=20000N，F2=30000N，有效工作面积都是A=50cm2，要求缸先于缸动作，问：1）顺序阀和溢流阀的调定压力分别为多少？2）不计管路阻力损失，缸动作时，顺序阀进、出口压力分别为多少？,第4章液压控制阀,4.3压力控制阀的功能与工作原理,应用计算,例3：如图所示回路，顺序阀和溢流阀串联，调整压力分别为PX和PY，当系统外负载为无穷大时，问：1）泵的出口压力为多少？2）若把两阀的位置互换，泵的出口压力又为多少？,第4章液压控制阀,4.3压力控制阀的功能与工作原理,应用计算,例4：如图a、b回路参数相同，液压缸无杆腔面积A=50cm2，负载FL=10000N，各阀的调定压力如图示，试分别确定两回路在活塞运动时和活塞运动到终端停止时A、B两处的压力。,第4章液压控制阀,4.3压力控制阀的功能与工作原理,应用计算,第4章液压控制阀,4.4流量控制阀的功能与工作原理,流量控制阀的作用,流量控制阀是实现液压系统中的流量调节的阀，其目的是对执行元件的运动速度进行控制。,节流阀,调速阀,第4章液压控制阀,4.4流量控制阀的功能与工作原理,节流阀,阀体阀芯操纵机构（手轮）节流口,节流阀的结构与原理,图4-26节流阀结构图,节流口,第4章液压控制阀,4.4流量控制阀的功能与工作原理,节流阀,节流阀的结构与原理,图4-27节流阀工作原理示意图,阀体阀芯操纵机构（手轮）节流口,节流口,第4章液压控制阀,4.4流量控制阀的功能与工作原理,节流阀,阀体阀芯操纵机构（手轮）节流口,节流阀的结构与原理,液阻,液体流过小孔或缝隙时会受到阻力，导致压力损失和流量下降。,节流口,薄壁小孔,(l/d0.5),图4-27节流阀工作原理示意图,第4章液压控制阀,4.4流量控制阀的功能与工作原理,节流阀,伯努利方程,沿程压力损失,局部压力损失,理想状态：,流经小孔：,第4章液压控制阀,4.4流量控制阀的功能与工作原理,节流阀,流经小孔：,出口速度：,节流阀的流量特性,第4章液压控制阀,4.4流量控制阀的功能与工作原理,改变过流面积A，可以改变节流阀的输出流量,刚性T,最小稳定流量,节流阀开口面积A一定时，节流阀前后压差p的变化量与流经阀的流量变化量之比。,节流阀能正常工作的最小流量。,节流阀,节流阀的流量特性,第4章液压控制阀,4.4流量控制阀的功能与工作原理,单向节流阀,由单向阀和节流阀组成复合阀，叫单向节流阀。,图4-28单向节流阀结构图,1弹簧2阀心3阀体4顶杆5螺母,节流阀前后压差P=0.4MPa，通过的流量为q=10L/min，假设节流孔为薄壁小孔，油液密度为=900Kg/m3，（取Cq=0.62）试求节流阀阀口的流通面积AT。若AT不变，因负载变化使P=0.35MPa时，通过节流阀的流量发生什么变化？,第4章液压控制阀,4.4流量控制阀的功能与工作原理,节流阀,习题,第4章液压控制阀,4.4流量控制阀的功能与工作原理,调速阀,由定差减压阀与节流阀串联而成。,图4-29调速阀结构示意图,节流口,减压阀口,图形符号,第4章液压控制阀,4.4流量控制阀的功能与工作原理,调速阀,图4-29调速阀结构示意图,第4章液压控制阀,4.4流量控制阀的功能与工作原理,调速阀,平衡关系,第4章液压控制阀,4.4电液伺服阀与比例阀,电液伺服阀,电液伺服阀是一种变电信号为液压信号，实现液压系统中流量和压力调节的控制阀。,图形符号,第4章液压控制阀,4.4电液伺服阀与比例阀,电液伺服阀,电液伺服阀是一种变电信号为液压信号，实现液压系统中流量和压力调节的控制阀。,控制指令,反馈信号,位置传感器,第4章液压控制阀,4.4电液伺服阀与比例阀,什么是电液比例阀？,电液比例控制阀相当于在普通的液压控制阀上，使用比例电磁铁来代替原有的控制机构，可以连续地、按比例地对液压系统的压力和流量进行控制。,电液比例溢流阀,电液比例换向阀,电液比例调速阀,第4章液压控制阀,4.4伺服阀与比例阀,电液比例换向阀,普通电控换向阀可以控制执行元件的移动方向但无法控制其移动速度。,第4章液压控制阀,4.4伺服阀与比例阀,电液比例换向阀,普通电控换向阀可以控制执行元件的移动方向但无法控制其移动速度。,第4章液压控制阀,4.4伺服阀与比例阀,电液比例换向阀,电液比例换向阀不仅可以控制执行元件的移动方向，还可以控制其速度。,第4章液压控制阀,4.4伺服阀与比例阀,电液比例换向阀,电液比例换向阀不仅可以控制执行元件的移动方向，还可以控制其速度。,第4章液压控制阀,4.4伺服阀与比例阀,电液比例换向阀,电液比例换向阀不仅可以控制执行元件的移动方向，还可以控制其速度。,第4章液压控制阀,4.4伺服阀与比例阀,电液比例换向阀,电液比例换向阀不仅可以控制执行元件的移动方向，还可以控制其速度。,普通电控换向阀,节流阀,第4章液压控制阀,4.4电液伺服阀与比例阀,电液比例溢流阀,用比例电磁铁取代直动式溢流阀的手调装置，随输入电信号强度的变化，电磁力随之变化。,直动式比例溢流阀,第4章液压控制阀,4.4电液伺服阀与比例阀,电液比例溢流阀,将直动式比例溢流阀作为先导阀与其他压力阀主阀相配，可以组成先导式比例溢流阀、顺序阀和减压阀。,先导式比例溢流阀,图形符号,总结,（1）单向阀的工作原理,（2）单向阀的应用,（3）换向阀的分类与工作原理,（4）溢流阀的工作原理,（5）溢流阀的功能,图形符号,（a）系统的保压、锁止,（b）作用于泵的出口,（c）分隔高低压回路,、液控单向阀,（d）用作背压阀,直动式与先导式,（a）用作安全阀,（b）稳压,（c）用作背压阀,（d）远程调压与系统卸荷,总结,（6）减压阀,（7）顺序阀,（8）压力继电器,（9）节流阀的结构与原理,（10）调速阀,减压与恒压的实现过程,节流阀的流量特性,伯努利方程,（11）电液伺服阀,（12）电液比例阀,theEnd,第4章结束,Chapterfive,第5章液压基本回路Basiccircuitsofhydraulicsystem,速度控制液压回路,压力控制液压回路,Contents,方向控制液压回路,同步控制液压回路,顺序动作控制液压回路,第5章液压基本回路,5.1方向控制回路,换向回路,锁紧回路,图5-1基本方向控制回路,第5章液压基本回路,5.2速度控制回路,调速回路,调节执行元件的运动速度,液压缸、液压马达,容积调速回路,容积节流调速回路,节流调速回路,第5章液压基本回路,5.2速度控制回路,调速回路,节流调速回路,进口节流调速回路,容积调速回路,容积节流调速回路,第5章液压基本回路,5.2速度控制回路,调速回路,节流调速回路,进口节流调速回路,出口节流调速回路,第5章液压基本回路,5.2速度控制回路,调速回路,节流调速回路,进口节流调速回路,出口节流调速回路,旁路节流调速回路,第5章液压基本回路,5.2速度控制回路,调速回路,节流调速回路,图5-2进口节流调速回路,进口节流调速回路,第5章液压基本回路,5.2速度控制回路,调速回路,节流调速回路,进口节流调速回路,图5-3进口节流速度负载特性,第5章液压基本回路,5.2速度控制回路,调速回路,节流调速回路,图5-4出口节流调速回路,出口节流调速回路,第5章液压基本回路,5.2速度控制回路,调速回路,节流调速回路,旁路节流调速回路,图5-5旁路节流调速回路,第5章液压基本回路,5.2速度控制回路,调速回路,节流调速回路,旁路节流调速回路,图5-6旁路节流速度负载特性,第5章液压基本回路,5.2速度控制回路,调速回路,容积调速回路,变量泵+定量马达,定量泵+变量马达,变量泵+变量马达,通过改变液压泵或者液压马达的排量来实现调速。,基本形式,第5章液压基本回路,5.2速度控制回路,调速回路,容积调速回路,图5-7变量泵+定量马达容积调速回路,变量泵+定量马达容积调速回路,1-小补油泵；2-单向阀；3-变量泵；4,6-溢流阀；5-定量马达,补油压力0.3Mpa,调定油泵1的供油压力,防止过载,流量10%15%,第5章液压基本回路,5.2速度控制回路,调速回路,容积调速回路,图5-8变量泵+定量马达容积调速回路工作特性曲线,变量泵+定量马达容积调速回路,恒转矩调速,调速范围很大，一般可达40,第5章液压基本回路,5.2速度控制回路,调速回路,容积调速回路,定量泵+变量马达容积调速回路,图5-9变量泵+定量马达容积调速回路,恒功率调速,图5-10定量泵+变量马达容积调速回路工作特性曲线,调速范围很小，一般为3,调定油泵3的供油压力,第5章液压基本回路,5.2速度控制回路,调速回路,容积调速回路,变量泵+变量马达容积调速回路,图5-11变量泵+变量马达容积调速回路1,双向安全阀,调速范围很大，等于泵与马达的乘积。,适用于大功率的液压系统。,第5章液压基本回路,5.2速度控制回路,调速回路,容积调速回路,变量泵+变量马达容积调速回路,图5-11变量泵+变量马达容积调速回路2,图5-13工作特性曲线,图5-12变量泵+变量马达容积调速回路1,第5章液压基本回路,5.2速度控制回路,快速运动回路,差动连接的快速运动回路,有效面积为活塞杆的面积,有效推力相应变得很小,图5-14差动连接快速运动回路,第5章液压基本回路,5.2速度控制回路,快速运动回路,双泵供油的快速运动回路,图5-15双泵供油回路,第5章液压基本回路,5.3压力控制回路,调压回路,通过溢流阀来控制系统压力，用来调节系统供油压力，或限制系统最高压力，防止系统过载。,图5-16单级调压回路,单级调压回路,调节进入液压缸的流量,第5章液压基本回路,5.3压力控制回路,调压回路,通过溢流阀来控制系统压力，用来调节系统供油压力，或限制系统最高压力，防止系统过载。,单级调压回路,双向调压回路,图5-17双向调压回路,图5-16单级调压回路,调节进入液压缸的流量,多级调压回路,第5章液压基本回路,5.3压力控制回路,调压回路,PY1=3MPa，PY2=2MPa，PY3=4MPa,习题,第5章液压基本回路,5.3压力控制回路,减压回路,采用减压阀使系统某一支路的压力低于主油路的工作压力，并保持恒定。,图5-18基本减压回路,第5章液压基本回路,5.3压力控制回路,卸荷回路,在液压泵不需要频繁启闭的情况下，使液压泵在零压或很低的压力下运转。,图5-19二位二通阀卸荷回路,启停回路,第5章液压基本回路,5.3压力控制回路,卸荷回路,保持一定的控制压力以操纵执行元件,图5-20中位机能卸荷回路,在液压泵不需要频繁启闭的情况下，使液压泵在零压或很低的压力下运转。,图5-19二位二通阀卸荷回路,锁紧回路,第5章液压基本回路,5.4顺序动作回路,压力控制顺序动作回路,利用液压系统工作过程中运动状态变化引起的压力变化使执行元件按顺序先后动作。,压力继电器控制,Vedio,第5章液压基本回路,5.4顺序动作回路,压力控制顺序动作回路,顺序阀控制,利用液压系统工作过程中运动状态变化引起的压力变化使执行元件按顺序先后动作。,换向阀处于左位,液压缸1外伸,顺序阀3开启，液压缸2外伸,换向阀换向，液压缸2内缩,顺序阀4开启，液压缸1内缩,第5章液压基本回路,5.4顺序动作回路,行程控制顺序动作回路,在液压缸运行过程中触发的机械接触来控制多个液压缸按照一定顺序动作。,行程阀控制,Vedi