汽车典型液压液力元件【苍松书屋】

1、单元四 汽车典型液压液力元件,本章主要内容,液压传动概述 液压泵 液压缸 液压辅助元件 液压控制阀 汽车典型液压系统 液力元件变矩器,2,液压传动概述,液压传动工作原理,4,这种利用液压油作为工作介质，借助于运动着的压力油来传递动力和运动的传动方式，称为液压传动,5,1-油箱;2-过滤器;3、12、14-回油管 ; 4-液压泵;5-弹簧;6-钢球;7-溢流阀; 8-压力支管;9-开停阀;10-压力管;11-开停手柄;13-节流阀;15一换向问; 16-换向阀手柄;17-活塞;18-液压缸;19-工作台,机床工作台液压系 统的工作原理图,6,2.2 系统的图形符号表示,1油箱；2过滤器；3液压泵

2、；4溢流阀；5开停阀；6节流阀；7换向阀；8活塞；9液压缸；10工作台,机床工作台液压系统的图形符号图,7,2. 液压传动的组成和表示方法,2.1 系统的组成 液压系统主要由以下四部分组成： （ 1）动力装置把机械能转换成油液液压能的装置。最常见的形式就是液压泵，它给液压系统提供压力油。 （ 2）执行元件把油液的液压能转换成机械能的元件。有作直线运动的液压缸，或作回转运动的液压马达,8,2. 液压传动的组成和表示方法,2.1 系统的组成 液压系统主要由以下四部分组成： （ 3）控制元件对系统中油液压力、流量或油液流动方向进行控制或调节的元件。例上图中的溢流阀、节流阀、换向阀、开停阀等。这些元件

3、的不同组合形成了不同功能的液压系统。 （ 4）辅助元件上述三部分以外的其他元件，例如油箱、过滤器、油管等。它们对保证系统正常工作有重要作用。 （5）传动介质,9,3. 液压传动优点 （1）在同等的体积下，液压装置能比电气装置产生出更多的动力。 （2）液压装置工作比较平稳。 （3）液压装置能在大范围内实现无级调速（调速范围可达2000），它还可以在运行的过程中进行调速。 （4）液压传动易于自动化，它对液体压力、流量或流动方向易于进行调节或控制。 （5）液压装置易于实现过载保护。 （6）由于液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，液压系统的设计，制造和使用都比较方便。 （7）用液压传动实现直线运动

4、远比用机械传动简单,10,液压传动的缺点 （l）液压传动在工作过程中常有较多的能量损失（摩擦损失、泄漏损失等），长距离传动时更是如此。 （2）液压传动对油温变化比较敏感，它的工作稳定性很易受到温度的影响，因此它不宜在很高或很低的温度条件下工作。 （3）为了减少泄漏，液压元件在制造精度上的要求较高，因此它的造价较贵，而且对工作介质的污染比较敏感。 （4）液压传动出现故障时不易找出原因,11,4. 液压传动的应用,液压传动在各类机械行业中的应用实例,12,液压泵,1 液压泵概述 油泵为液压系统中的动力元件，是能量转换置,油泵的作用:是将原动机的机械能（力矩M，转速n）转换成液体的压力能（压力p，排

5、量Q,返回首页,14,液压泵的基本原理,在液压传动系统中，液压泵是容积式的，都是靠密封工作腔的容积变化进行工作的,返回首页,液压泵依靠工作腔的容积变化而进行吸油和排油，因而这种泵也称为容积泵,15,构成容积泵必须具备以下基本条件： (1)结构上能实现具有密封性能的可变工作容积。 (2)工作腔能周而复始地增大和减小，当它增大时与吸油口相连，当它减小时与排油口相通。 (3)吸油口与排油口不能连通，即不能同时开启,返回首页,16,油泵的职能符号如下,液马达的职能符号如下,2 油泵的分类 (1)按结构分:柱塞泵、齿轮泵、叶片泵(常用)三大类； (2)按排量是否可调分:定量泵、变量泵； (3)按排油方向

6、分:单向泵、双向泵； (4)按压力级别分:低压、中压、中高压、超高压泵,返回首页,17,2. 齿轮泵,齿轮泵是一种常用的液压泵，主要特点是结构简单，制造方便，价格低廉，体积小，重量轻，自吸性能好，对油液污染不敏感，工作可靠；其主要缺点是流量和压力脉动大，噪声大，排量不可调。 齿轮泵被广泛地应用于采矿设备，冶金设备，建筑机械，工程机械，农林机械等各个行业。 齿轮泵按照其啮合形式的不同，有外啮合和内啮合两种，其中外啮合齿轮泵应用较广，而内啮合齿轮泵则多为辅助泵,返回首页,18,2.2.1外啮合齿轮泵的工作原理,由一对完全相同的圆柱齿轮及泵体、前后泵盖、传动轴、密封件等组成。其组成及工作原理如图所示

7、,返回首页,19,齿轮泵压油腔的压力油可通过三条途径泄漏到吸油腔去: (1)通过齿轮啮合线处的间隙齿侧间隙,返回首页,2)通过泵体定子环内孔和齿顶间的径向间隙齿顶间隙； (3)通过齿轮两端面和侧板间的间隙端面间隙,3 外啮合齿轮泵存在的几个问题,1)泄漏,20,返回首页,其中，端面间隙的泄漏量最大，压力越高，由间隙泄漏的液压油就愈多。因此为了实现齿轮泵的高压化，提高齿轮泵的压力和容积效率，需要从结构上来采取措施，对端面间隙进行自动补偿,常用的自动补偿端面间隙 的装置有：浮动轴套式和浮动 盖板式两种,1)泄漏,21,实际上，由于齿轮泵在工作过程中，压油腔的密封容积变化率不是固定不变的，存在排量脉

8、动，瞬时流量也是脉动的,返回首页,2) 流量脉动,22,流量脉动会直接影响到系统工作的平稳性，引起压力脉动，使管路系统产生振动和噪声，如果脉动频率与系统的固有频率一致，还将引起共振，加剧振动和噪声。为了度量流量脉动的大小，引入了流量脉动率： =(qmaxqmin)/q0 式中 液压泵的流量脉动率； qmax液压泵最大瞬时流量(m3s)； qmin液压泵最小瞬时流量(m3s)； q0液压泵的平均流量(m3s)。 流量脉动率是衡量容积式泵流量品质的一个重要指标。在容积式泵中，齿轮泵的流量脉动最大，并且齿数愈少，脉动率愈大，这是外啮合齿轮泵的一个弱点,返回首页,23,3) 径向不平衡力 产生径向力的

9、原因:（a）吸油腔侧压力低于压油腔侧压力；（b）齿轮的啮合力,在齿轮泵中，油液作用在齿轮外缘的压力是不均匀的，从低压腔到高压腔，压力沿齿轮旋转的方向逐齿递增,返回首页,24,减小径向力偏载的措施,a）扩大压油腔；只保留靠近吸油腔的1-2个齿起密封作用，而大部分圆周的压力等于压油腔的压力; b)开设平衡槽：即将齿槽中的高压区引向低压吸油口，齿槽的低压区引向高压的排油口,返回首页,25,4）困油,1 困油的现象,为保证齿轮泵平稳地工作，齿轮啮合时的重叠系数必须大于1，即至少有一对以上的轮齿同时啮合，因此，在工作过程中，就有一部分油液困在两对轮齿啮合时所形成的封闭油腔之内，如图所示，这个密封容积的大

10、小随齿轮转动而变化,返回首页,26,从图 (a)到图 (b)，密封容积逐渐减小；从图 (b)到图 (c)，密封容积逐渐增大；如此产生了密封容积周期性的增大减小,返回首页,27,返回首页,密封容积减小,密封空腔中受困油液受到挤压而产生瞬间高压，受困油液若无油道与排油口相通，油液将从缝隙中被挤出，导致油液发热，轴承等零件也受到附加冲击载荷的作用；若密封容积增大时，无油液补充，又会造成局部真空，使溶于油液中的气体分离出来，产生气穴,困油,28,困油现象使齿轮泵产生强烈的噪声，并引起振动和汽蚀，同时降低泵的容积效率，影响工作的平稳性和使用寿命,通常是在两端盖板上开卸荷槽，当闭死容积从大变小时和压油腔相

11、通，从小变大时和吸油腔相通即可,返回首页,困油危害,消除措施,29,主要特点：（1）内啮合齿轮泵流量脉动小，压力脉动和噪声小；（2）啮合系数大，传动平稳，吸油条件好,2.1.2、内啮合齿轮泵,返回首页,原理演示,30,内啮合齿轮泵原理,31,柱塞泵是通过柱塞在柱塞孔内往复运动时密封工作容积的变化来实现吸油和排油的。由于柱塞与缸体内孔均为圆柱表面，滑动表面配合精度高，所以这类泵的特点是泄漏小，容积效率高，可以在高压下工作,2.2 柱塞泵,返回首页,柱塞泵可分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵,32,2.2.1 斜盘式轴向柱塞泵,工作原理：泵由传动轴1、斜盘2、柱塞6、缸体3、配流盘4、弹簧5等主要零件组成

12、，斜盘2和配流盘4是不动的，传动轴1带动缸体3和柱塞6一起转动，柱塞6靠弹簧5等机械装置压紧在斜盘上,返回首页,33,柱塞泵工作原理，缸体每转一周，每个柱塞往复运动一次，完成一次吸油和排油动作。 改变斜盘的倾角，就可以改变密封工作容积的有效变化量，实现泵的变量,返回首页,34,2.3 叶片泵,叶片泵是一种小功率泵，排油均匀，工作平稳，噪声小，它是一种单向运转、单向排油的油泵。 叶片泵分为单作用叶片泵和双作用叶片泵。 当转子转一圈时，油泵每一工作容积吸、排油各一次，称为单作用叶片泵。一般，单作用叶片泵往往是做成变量泵结构。 当转子转一圈，油泵每一工作容积吸、排油各两次，称为双作用叶片泵。双作用叶

13、片泵则只能做成定量泵结构,返回首页,35,叶片泵动画,返回,36,2.3.1单作用叶片泵,1结构和工作原理 单作用叶片泵主要由转子、叶片、定子、配油盘、壳体、转轴等零件组成。叶片泵的定子具有圆柱形的内表面，转子上有均布叶片槽，矩形叶片安放在转子上的叶片槽内，并可在槽内滑动。转子中心与定子中心不重合，有一个偏心距e,返回首页,37,当转子回转时，叶片靠自身的离心力贴紧定子的内表面，并在转子槽里作往复运动。定子、转子、叶片和配油盘间形成了若干个密封工作容积。 当发动机带动转子按逆时针方向旋转时，右边的叶片逐,返回首页,渐伸出，相邻两叶片间的空间容积逐渐增大，形成局部真空，从吸油口吸油；左边的叶片被

14、定子的内表面逐渐压进槽内，两相邻叶片间的空间容积逐渐减小，将工作油液从压油口压出,38,当转子不断地旋转，泵就不断地吸油和排油。这种叶片泵的转子转一周，各叶片间容积只吸排油各一次，因此叫单作用叶片泵,单作用叶片泵的优点：结构工艺简单，可以实现各种形式的变量。 单作用叶片泵的缺点：作用在转子上的液压力不平衡，增大轴承磨损，缩短泵的寿命,返回首页,39,2.3.2 双作用叶片泵,1 工作原理它的作用原理和单作用叶片泵相似，不同之处在于定子内表面是近似椭圆形状，且定子和转子是同心的，当转子逆时针方向旋转时，密封工作腔的容积在左上角和右下角处逐渐减小,为压油区；在左下角和右上角处逐渐增大，为吸油区。吸油区和压油区之间有一段封油区将吸、压油区隔开。称过渡区，这四个过渡区有四段过渡曲线,返回首页,40,这种泵