汽车液压与液力传动PPT课件.ppt

汽车液压与液力传动 VehiclehydraulicdriveTechnology 教师 陈泽宇 chenzy 东北大学专业课 1 Level1 Level2 Level3 Level4 你是哪种类型的学生 2 专业课的学习有什么特点 3 学习的目的是理解 而不是记忆 林砺儒 4 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 5 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 6 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 7 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 8 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 9 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 10 Chapterone 第1章液压液力传动概述Overviewofthehydrodynamicdrivetechnology 11 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 12 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 13 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 14 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 15 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 16 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 17 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 18 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 19 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 20 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 21 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 22 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 23 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 24 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 25 theEnd 第一章结束 26 ChapterTwo 第2章流体力学基础Foundationoffluidmechanics 27 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 28 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 29 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 30 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 31 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 32 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 33 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 34 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 35 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 36 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 37 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 38 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 39 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 40 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 41 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 42 theEnd 第2章结束 43 Chapterthree 第3章液压泵 液压马达与液压缸Hydraulicpump hydraulicmotorandhydrauliccylinder 44 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 45 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 46 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 47 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 48 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 49 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 50 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 51 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 52 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 53 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 54 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 55 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 56 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 57 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 58 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 59 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 60 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 61 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 62 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 63 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 64 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 65 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 66 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 67 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 68 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 69 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 70 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 71 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 72 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 73 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 74 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 75 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 76 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 77 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 78 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 79 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 80 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 81 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 82 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 83 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 84 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 85 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 86 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 87 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 88 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 89 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 90 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 91 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 92 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 93 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 94 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 95 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 96 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 97 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 98 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 99 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 A1 A2 外伸与内缩的力 q1 q2 q2 q q1 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 100 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 A1 A2 q2 q q1 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 101 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 102 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 103 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 104 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 105 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 106 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 107 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 108 theEnd 第3章结束 109 Chapterfour 第4章液压控制阀Hydrauliccontrolvalve 110 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 111 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 112 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 113 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 114 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 115 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 116 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 117 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 118 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 03 0 05Mpa 用作背压阀0 2 0 6Mpa 开启压力 产生回油背压 图4 11背压阀回路图 119 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 120 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 121 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 122 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 123 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 124 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 125 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 126 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 127 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 128 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 129 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 130 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 131 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 132 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 133 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 134 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 135 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 136 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 137 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 138 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 139 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 140 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 141 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 142 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 143 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 144 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 145 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 146 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 147 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 148 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 149 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 150 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 d 0 5 图4 27节流阀工作原理示意图 151 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 152 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 153 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 154 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 155 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 156 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 157 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 158 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 159 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 160 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 161 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 162 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 163 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 164 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 165 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 166 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 167 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 168 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 169 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 170 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 171 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 172 theEnd 第4章结束 173 Chapterfive 第5章液压基本回路Basiccircuitsofhydraulicsystem 174 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 175 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 176 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 177 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 178 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 179 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 180 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 181 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 182 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 183 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 184 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 185 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 186 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 15 187 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40 188 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3 189 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 190 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1 191 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 192 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 193 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 194 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 195 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 196 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 197 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 198 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 199 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 200 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 201 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