学习情景__了解汽车液压传动基础知识

1、49-1 0 引言 一个完整的机器由原动机、传动部分、控制部分和工作一个完整的机器由原动机、传动部分、控制部分和工作 机构组成，其作用就是把原动机的输出功率传送给工作机构组成，其作用就是把原动机的输出功率传送给工作 机构机构 传动类型传动类型 机械传动机械传动 电力传动电力传动 液体传动液体传动 液压传动液压传动 液力传动液力传动 液压传动液压传动 液力传动液力传动 利用液体的压力能来传递能量利用液体的压力能来传递能量 利用液体的动能来传递能量利用液体的动能来传递能量 用液体作为工用液体作为工 作介质作介质 49-2 第一阶段： 从17世纪帕斯卡提出静压传递原理、1795年世界上第一台水压 机

2、诞生，但由于没有成熟的液压传动技术和液压元件，且工艺制造水 平低下，发展缓 慢，几乎停滞。 气压传动早在公元前，埃及人就开始采用风箱产生压缩空气助 燃。从18 世纪产业革命开始，逐渐应用于各类行业中。 第二阶段： 上世纪30年代，由于工艺制造水平提高，开始生产液压元件，并 首先应用于机床。 第三阶段： 上世纪50、60、70年代，工艺水平有了很大提高，液压与气动 技术也迅速发展，渗透到国民经济的各个领域： 从蓝天到水下，从军用到民用，从重工业到轻工业，到处都有 流体传动与控制技术。 液压技术发展与应用：液压技术发展与应用： 49-3 我国液压与气动技术从上世纪60年代开始发 展较快，新产品研制

3、开发和先进国家不差上下，但 其发展速度远远落后于同期发展的日本，主要由于 工艺制造水平跟不上去，制造比较困难，材料性能 不能满足设计需要，影响了我国流体传动技术的发 展。希望在坐各位能用自己所学为我国的流体传动 技术作出应有的贡献。 发展应用：发展应用： 49-4 压力 机 49-5 磨床 49-6 压床 49-7 铣床 49-8 组合机床 49-9 汽车制动系统 49-10 汽车液压制动系统 49-11 混凝土搅拌车 49-12 汽车气压制动系统 49-13 液压翻斗车 49-14 汽车起重机工作过 程 49-15 筑路机 49-16 液压挖掘机 49-17 挖掘机 49-18 飞 机 49

4、-19 船舶 49-20 船闸 49-21 港口机械 49-22 注塑机液压系统 49-23 自动生产 线 49-24 气动机械 手 49-25 学习情景1 了解汽车液压传动基础知识 能力目标：能正确分析汽车液压系统的原理及组成 能识别常用汽车用液压油，并能正确选用 知识要求：了解汽车液压传动工作原理、组成、液压元件的图形 符号 了解汽车液压传动的特点及发展趋势 掌握汽车液压传动的静力学和动力学基础知识 了解压力损失的基本概念液压冲击及气穴现象。 技能要求：正确认识汽车液压传动系统的各组成部分 识别常用汽车液压油，并能正确选用 返回返回 49-26 学习情景1 了解汽车液压传动基础知识 任务1

5、.1 认识自卸汽车车厢举升机构液压系统 汽车液压系统组成、工作原理；图形符号 任务1.2 分析汽车减振器减振原理 液体静力学、动力学基础；液体流经孔口、缝隙特性 返回返回 49-27 任务1.1 认识自卸汽车车厢举升机构液压系统 【任务描述】 自卸车自卸车 49-28 任务1.1 认识自卸汽车车厢举升机构液压系统 【任务分析】 图图1-1 1-1 自卸车车厢举倾机构自卸车车厢举倾机构 a a）自卸车）自卸车 b b）自卸车车厢举倾机构液压系统）自卸车车厢举倾机构液压系统 1-1-油箱；油箱；2-2-虑油器；虑油器；3-3-限压阀；限压阀；4-4-换向阀芯；换向阀芯；5-5-换向阀；换向阀；6-

6、6-液压缸；液压缸；7-7-单向阀；单向阀； 8-8-液压泵；液压泵；a a、b-b-油道油道 49-29 任务1.1 认识自卸汽车车厢举升机构液压系统 【任务准备】 1、汽车液压系统工作原理 液压传动是利用液体的压力能来传递动力的一种传动形式，液压传 动的过程是将机械能进行转换和传递的过程。 1-1-小液压缸；小液压缸；2 2、3-3-单向阀；单向阀；4-4-大液压缸；大液压缸；5-5- 放油阀；放油阀；6-6-油箱油箱 49-30 (1)动力元件：将机械能转换成液压能。液压泵。 (2)执行元件：将液压能转换成机械能。液压缸，液压马达。 (3)控制元件：对系统中的液压油进行压力、流量、方向的

7、调节。压力、流量、 方向控制阀。 (4)辅助元件：油箱、管路、过滤器等。 (5)工作介质：液压油 2、液压传动、液压传动系统组成系统组成 49-31 （1）动力元件:液压泵能量转换，提供压力油 图1-2自卸车车厢举倾机构工作原理图 1油箱 2滤油器 3限压阀 4换向阀芯 5换向阀 6液压缸 7单向阀 8液压泵 a，b油道 49-32 动力元件的外 形结构图。 49-33 （2）执行元件:液压马达、液压缸-能量转换， 带动机构做功 图1-2自卸车车厢举倾机构工作原理图 1油箱 2滤油器 3限压阀 4换向阀芯 5换向阀 6液压缸 7单向阀 8液压泵 a，b油道 49-34 执行元件的外形结构 图

8、49-35 （3）控制调节元件:各种阀控制压力、方向、流量 图1-2自卸车车厢举倾机构工作原理图 1油箱 2滤油器 3限压阀 4换向阀芯 5换向阀 6液压缸 7单向阀 8液压泵 a，b油道 49-36 控制元件的外形 图 49-37 （4）辅助元件:过滤器、管路、密封件等各种液压辅件 图1-2自卸车车厢举倾机构工作原理图 1油箱 2滤油器 3限压阀 4换向阀芯 5换向阀 6液压缸 7单向阀 8液压泵 a，b油道 49-38 辅助元件的外形结构图 49-39 （5）工作介质：能量或信号的载体液压油、液压液 图1-2自卸车车厢举倾机构工作原理图 1油箱 2滤油器 3限压阀 4换向阀芯 5换向阀 6

9、液压缸 7单向阀 8液压泵 a，b油道 49-40 三、液压系统图形符号 49-41 三、液压系统图形符号 1-油箱；油箱；2-液压泵；液压泵；3-单向阀；单向阀；4-换向换向 阀；阀；5-限压阀；限压阀；6-液压缸；液压缸；7-过滤器过滤器 49-42 任务1.2 分析汽车减振器减振原理 【任务描述】 49-43 任务1.2 分析汽车减振器减振原理 【任务分析】 结合汽车减振器减振原理，掌握汽车液压传动的静力学和动力学基础知识。 【知识准备】 1、液体静力学基础理论 2、液体动力学基础 3、液体流经小孔及缝隙的流量压力特性 49-44 1、液体静力学基础理论 流体静力学主要讨论的是液体在静止

10、时的平衡规律以及这些规律在工程上的应用。这里 所说的静止，是指液体内部质点之间没有相对运动，至于盛装液体的容器，不论它是静止的 或是运动的，都没有关系。 (1)液体的压力 (2)静力学基本方程及物理意义 (3) 压力的表示方法 49-45 (1)液体的压力 液体单位面积上所受的法向力称为静压力。这一定义在物理学中称为压强，但在液压传 动中习惯称为压力。 静止液体的压力有如下特性： 1）液体的压力沿着内法线方向作用于承压面。 2）静止液体内任一点的压力在各个方向上都相等。 49-46 (2)液体静压力基本方程 静止液体内任一点处的压力都由两部分 组成： 一部分是液面上的压力 ，另一部分是 该点以

11、上液体自重所形成的压力。 49-47 静压力基本方程式的物理意义 常数 0 0 1 z g p z g p z g p BA 压能位能 静止的液体内部任意点的能量由单位重量液体 的位能和单位重量液体的压力能组成，两者的和为 常数。 49-48 (4)压力的表示方法 绝对压力；表压力；相对压力；真 空度 49-49 2、液体动力学基础 本节主要讨论液体的流动状态、运动规律及能量转换等问题，具体地说主要有连续性 方程、伯努利方程和动量方程三个基本方程。这些都是液体动力学的基础及液压传动中 分析问题和设计计算的理论依据。 （1）基本概念 （2）连续性方程 （3）伯努利方程 49-50 （1）基本概念

12、 理想液体、恒定流动理想液体、恒定流动 49-51 流线、流束和通流截面 49-52 流量和平均流速 v V q A 49-53 （2）连续性方程 在管中作稳定流动的理想液体，既不能增多也不能减少，即符合物质不灭定律。因此在 单位时间内通过任意截面的液体质量一定是相等的，此即液体的连续性原理。 1122 AA 49-54 物理意义：理想液体作恒定流动时具有压力能、位能和动能三种能量形式，在任一截面上 这三种能量形式之间可以相互转换，但三者之和为一定值，即能量守恒。 （3）伯努利方程 比压能比压能 比位能比位能 比动能比动能 22 1122 12 22 pp zz gggg vv 理想液体的能量

13、方程理想液体的能量方程 49-55 实际液体的能量方程 实际液体在管道内流动时，由于液体存在粘性，会产生摩擦力而消耗能量；同时，管 道局部形状和尺寸的变化，会使液流产生扰动，也消耗一部分能量。同时，引入速度分 布不均匀修正系数，实际液体流动的伯努利方程为 49-56 3、液体流经小孔及缝隙的流量压力特性 在液压系统中，常常利用液体流经阀的小孔或缝隙来控制流量和压力，从而达到调速和调压的目的。液 压元件的泄漏也属于缝隙流动。因此，研究小孔或缝隙的流量计算，了解其影响因素，对正确分析液压元 件和系统的工作性能、合理设计液压系统是很有必要的。 （1）小孔流量压力特性 （2）缝隙流量压力特性 49-5

14、7 （1）小孔流量压力特性 当小孔的长径比l/d 4时，称为细长孔；当0. 5l/d 4时，称为短孔。它们的流量为 薄壁孔： 细长孔： qV=KATpm 2 q KC 0.5m 2 32Kdl 1m 49-58 （2）液体流过缝隙的流量 在液压装置的各零件之间，特别是有相对运动的各零件之间，一般都存在缝隙（或称间隙）。油液流过 缝隙就会产生泄漏，这就是缝隙流量。由于缝隙通道狭窄，液流受壁面的影响较大，故缝隙液流的流态均 为层流。 缝隙流动有两种状况：一种是由缝隙两端的压力差造成的流动，称为压差流动；另一种是形成缝隙的两 壁面作相对运动所造成的流动，称剪切流动。这两种流动经常会同时存在。 49-

15、59 液体流过平行平板缝隙的流量 液体流经平板缝隙流速计算的通式为： 平板运动速度与压差作用下液体流向相同时取“”号，反之取“”号。 由上式可知，液体流经两固定平行平板缝隙的流量与缝隙的三次方成正比。这说明液 压元件的间隙对泄漏的影响很大。 3 122 b qpb l v 49-60 液体流过圆环缝隙的流量 在液压元件中，如液压缸的活塞和缸孔之间，液压阀的阀心和阀孔之间，都存在圆环 缝隙。圆环缝隙有同心和偏心的两种情况，它们的流量公式不同。 49-61 流过同心圆环缝隙的流量 3 0 1 122 V dh qpdhu l 3 12 V dh qp l 49-62 流过偏心圆环缝隙的流量 当 时

16、，它就是同心圆环缝隙 的流量公式； 当 时，即在最大偏心情况下， 其压差流量为同心圆环缝隙压差流量的 2.5倍。 3 2 0 1 (1 1.5) 122 V dhp qdhu l 1 0 49-63 任务1.2 分析汽车减振器减振原理 【任务实施】 如果减振器的活塞在50N冲击力的 作用下向上移动，将筒内的油液经过 0.05mm的缝隙排到下腔中，在此过程， 缝隙对液流起到阻尼作用，从而达到减振 作用。设活塞和缸筒处于同心状态，缝隙 长70mm，活塞直径20mm，油的黏 度 ，计算活塞 上升0.1m所需时间？ a a）实物图）实物图 b b）结构图）结构图 2 5 10Pa s 49-64 【知

17、识拓展】 1.汽车液压传动的特点 2.汽车液压系统常用液压油 3.液压冲击及气穴现象 4.液体流动压力损失 49-65 1.汽车液压传动的特点 （1）汽车液压系统结构紧凑、元件组合性强，有时具有非系统性。 （2）与电气结合，能够适宜汽车的运行状况进行控制。 （3）广泛地与微电子技术和计算机技术相结合，成为控制系统执行单元。 向着精密、复杂、耐用、灵敏、高可靠性的方向发展。 （4）适合大、中型车传动要求，工作更加可靠、操作更加方便、舒适， 且性能稳定，无泄漏。 （5）向着供给精确、稳定、可靠，无泄漏、无污染的方向发展。 （6）向着精度高、组合（多元件功能）性强、工作灵敏、安全可靠、寿 命长的方向

18、发展。 49-66 1、优点： 1） 功率密度大：功率密度约为电机的810倍 2） 大范围无级调速、方便、速比大：100：12000：1 3） 易于实现直线往复运动 4） 易于实现自动化和远程控制 5） 布置方便，实现柔性布置 6） 液压元件大部分实现了标准化、 系列化、 通用性好等 四、液压传动的优缺点 49-67 2、缺点: 1）传动比不准确-液压油的可压缩性和泄漏等； 2） 效率低-机械摩擦,液体摩擦,泄漏损失； 3） 受环境影响大-油温的变化； 4）为减少泄漏,零件制造精度高,成本高； 5）要求有单独的能源； 6）发生故障后,不易检查和排除； 49-68 2、汽车液压系统常用液压油 随

19、着汽车技术的发展，现代汽车上的许多机构，广泛采用了液压传动。如自动变速器、 液压制动系统、液压式动力转向系统、液压减振器、自动倾卸机构等均采用液压传动装置。 为保证汽车液压系统的正常工作，必须根据各自机构的工作特点选取不同类型的液压油。 如汽车自动变速器所用的液压油，其工作温度一般为5080，工作压力一般为 0.51MPa。在其所使用的液压油中往往添加抗氧化剂、抗磨剂等。 49-69 (1)液力传动油 汽车液力传动油又称自动变速器油（ATF，Automatic Transmission Fluid），通用 型液力传动油呈紫红色，有些呈淡黄色等。它是汽车自动变速器和动力转向系统中的工作 介质。它

20、不仅起到传递力的作用，而且还起着对齿轮、轴承等摩擦副的润滑、冷却作用。 国外分类国外分类国内分类国内分类应用应用 PTF-18号号轿车、轻型货车的自动变速器轿车、轻型货车的自动变速器 PTF-26号号重型货车、履带车、农用车、越野车的自动变速器重型货车、履带车、农用车、越野车的自动变速器 PTF-3农业及建筑机械的液力传动系统农业及建筑机械的液力传动系统 49-70 液力传动油使用中的注意事项 （1）注意保持油温正常，油量够用，使用寿命（一般在2000h以上），保持油液清洁。 （2）不能使用任何认为与液力传动油“相当”的油种。 （3）新机器或大修后机器的油易脏，需在初次运行50100h和300

21、500h进行第一次和第二次换油。 49-71 (2)汽车制动液 刹车油，一种用于汽车液压制动系统或离合器液压操纵机构中传递液压力的工作介质。 要求制动液必须安全可靠、质量高、性能好，并且要在各种条件下四季通用。 制动液按其组成和特性不同，一般分为醇型、矿物油型和合成型制动液三类。 我国按照国家标准GB129812003机动车辆制动液将汽车用制动液分成 HZY3、HZY4、HTY5三种产品。 49-72 (3)其它类型液压油 汽车液压系统使用的液压油如无特殊要求的，可按国家标准规定的润滑剂和有关产品 （L类）中的H组（液压系统）分类来选取，汽车液压系统常用的液压油品种主要有： LHL、LHM、L

22、HV和LHR液压油等。 49-73 3.液压冲击及气穴现象 （1）液压冲击 在液压系统中，由于某种原因，系统的压力在某一瞬间会突然急剧上升，形成很高的 压力峰值，这种现象称为液压冲击。 49-74 危害 当系统产生液压冲击时，瞬时压力峰值有时要比正常工作压力大很多倍。这往往会引起机械振动，产生 噪声，使管接头松动；有时还会引起某些液压元件的误动作，降低系统的工作性能。严重时会造成油管、 密封装置及液压元件的损坏；产生空穴、气蚀现象。 49-75 减小液压冲击的措施 主要措施有： 1）延长换向阀换向时间。实践证明，运动部件制动换向时间若能大于0.2s,冲击就会大 为减轻。 2）在液压元件结构上采

23、取一些措施，如在液压缸中设置节流缓冲装置，以减小流速的突 然变化。 3）在易产生液压冲击的地方，设置溢流阀或蓄能器。 4）尽量缩短管路长度，减少管路弯曲，采用橡胶软管。 49-76 （2）空穴现象 在液压系统中，如果某处的压力低于空气分离压时，原先溶解在液体中的空气就会分离出来，导致液体 中出现大量气泡的现象，称为空穴现象。 空穴多发生在阀口和液压泵的进口处。由于阀口的通道狭窄，液流的速度增大，压力则大幅度下降，以 致产生空穴。当泵的安装高度过大，吸油管直径太小，吸油阻力太大，或泵的转速过高，造成进口处真空 度过大时，亦会产生空穴。 49-77 危害 1) 形成无数微小范围内的液压冲击，这将引

24、起噪声、振动等有害现象。 2) 由于析出空气中有游离氧，对零件具有很强的氧化作用，引起元件的腐蚀。这些称之为气蚀作用。 3 )空穴现象使液体中带有一定量的气泡，从而引起流量的不连续及压力的波动。严重时甚至断流，使液 压系统不能正常工作。 49-78 预防空穴发生的措施 1)减小孔口或缝隙前后的压力降。一般希望孔口或缝隙前后的压力比值p1/p23.5。 2 )降低泵的吸油高度，适当加大吸油管直径，限制吸油管的流速，尽量减小吸油管 路中的压力损失(如及时清洗过滤器或更换滤芯等)。对于自吸能力差的泵要安装辅助泵 供油。 3)管路要有良好的密封，防止空气进入。 4)提高液压零件的抗气蚀能力，采用抗腐蚀

25、能力强的金属材料，减小零件表面粗糙度 值。 49-79 4、管路中液体压力损失 实际液体具有粘性，流动时会有阻力产生。为了克服阻力，流动液体需要损耗一部分 能量，通常称为压力损失。压力损失可分为两类：沿程压力损失和局部压力损失。 液体在等径直管中流动时因粘性摩擦而产生的压力损失，称为沿程压力损失。液体的 流动状态不同，所产生的沿程压力损失也有所不同。 液体流经管道的弯头、管接头、突变截面以及阀口、滤网等局部装置时，液流会产生 旋涡，并发生强烈的紊动现象，由此而造成的压力损失称为局部压力损失。 49-80 【自我评估】 1、填空题 （1）汽车液压系统由 、 、 、 、和 五部分组成。 （2）静力学基本方程式的物理意义是 。 （3）液体动力学基础的三大方程是 、 和 。 （4）汽车减振器的工作原理是利用液体流经缝隙产生 的作用。 （5）液压油的粘性是指液体在 时，液体内部的摩擦力作用，因此 液体 时无粘性。 2、选择题 （1）下列关于汽车液压传动特点错误的说法是（ ）。 A、可以在运行中实现大范围的无级调速 B、便于查找故障，维护方 便 C、液压元件都是标准化、系列化产品 D、便于实现自动工作循环 和自动过载保护 （2）压力表测得的液压油压力值为（ ）。