液压系统知识

1、2022-4-25CHERY AUTO,STEERING.2液压系统在转向中的应用2022-4-25CHERY AUTO,STEERING.3 液压技术的发展是与流体力学的理论研究相关联的，1650年帕斯卡提出了静止液体中的压力传播规律帕斯卡原理；18世纪的流体力学的两重要的原理-连续性方程和伯努力能量方程的相继建立为液压技术的发展奠定了基础。 本世纪50年代，液压技术迅速由军事工业转入民用工业，在机床、工程机械、压力机械、船舶机械、冶金机械、农用机械及汽车领域等得到了广泛的应用和发展； 60年代以后，随着原子能技术、空间技术、电子技术等的迅速发展，再次将液压技术向前推进，使其成为对现代机械装

2、备的技术进步有重要影响的基础技术，在国民经济的各个部门得到了更广泛的应用。例如国外现生产的95%的工程机械、90%的数控加工中心、95%以上的自动生产线都采用液压传动；液压技术已成为衡量一个国家工业水平的重要指标之一；2022-4-25CHERY AUTO,STEERING.4机械传动的优点：是传动准确可靠、操作简单、传动效率高、制造容易和维修简单等。缺点：是一般不能进行无极调速，远距离操作困难，结构也比较复杂等；液压传动的优点：1.单位重量输出的功率大，容易获得很大的力和力矩。如液压马达的外形约为同功率电机的12%，重量约为电机的10%12%。2.由于体积小、重量轻，因而惯性小，启动、制动迅

3、速，运动平稳，可以快速而无冲击的变速和换向。一个中等功率的电动机启动需要几秒钟，而功率相当的液压马达只需要0.1s左右。3.能在运行中过程中进行无极调速，调速方便。调速范围比较大，可得100：1至2000：1。4.简化机械结构，减少零件数量；5.操作简便，与电力、气动传动相配合，易于实现远距离操作和自动控制；6.由于系统充满油液。对各液压元件有自润滑和冷却作用，使之不易磨损，又由于容易实现过载保护，因而寿命长。7.易于实现标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广使用；2022-4-25CHERY AUTO,STEERING.5液压传动的缺点：1.由于油液的可压缩性和泄漏等原因，它不能保证严

4、格的传动比。2.由于油液粘度随温度变化，容易引进传动机构工作性能的稳定性，因此它不宜在很高或很低的温度条件下工作；3.由于受油液流动阻力和泄漏的影响，液压传动的效率一般不够高，带来系统的发热、需要冷却等问题4.液压传动对油液的污染比较敏感，因此要求有良好的保护和过滤设施。5.液压元件的制造和维护要求均较高，造价较贵；2022-4-25CHERY AUTO,STEERING.6 液压传动系统，除以介质为传动介质外，通常由以下几部分组成；1.动力源部分-液压泵及原动机。它将原动机输出的机械能转变为工作液体的压力能；2.执行部分-包括液压缸和液压马达，其作用是把工作液体的压力能重新转变为机械能，推动

5、负载运动；3.控制部分-包括压力、流量、方向控制阀等；通过他们控制和调节液压系统的压力、流量和流向，以保证执行部件所要求的输出力、速度和方向；4.辅助部分-包括油箱、管路、储能器、滤油器以及指示仪表等，以保证系统的正常工作；液压千斤顶的工作原理2022-4-25CHERY AUTO,STEERING.7台湾产CNC数控三维弯管机测量转向噪音的试验台设备2022-4-25CHERY AUTO,STEERING.8工程机械2022-4-25CHERY AUTO,STEERING.9国防和机床工业2022-4-25CHERY AUTO,STEERING.102022-4-25CHERY AUTO,S

6、TEERING.11汽车领域2022-4-25CHERY AUTO,STEERING.12液压传动工作原理液压传动工作原理一、一、 液压传动的定义：液压传动的定义： 借助于处于密闭容积内的液体的压力能借助于处于密闭容积内的液体的压力能作为媒介来传递能量或动力的这种传动方式叫作为媒介来传递能量或动力的这种传动方式叫做液压传动。液压传动是一种传递动力的方式，做液压传动。液压传动是一种传递动力的方式，而不是动力源。动力源是推动泵的电动机或柴而不是动力源。动力源是推动泵的电动机或柴油机之类的原动机。油机之类的原动机。 机械能机械能 压力能压力能 机械能机械能 2022-4-25CHERY AUTO,S

7、TEERING.13 二二. 工作原理工作原理 图图2-2是千斤顶示意图，它是一个简单的液压是千斤顶示意图，它是一个简单的液压传动系统，以此为例说明液压传动的工作原理。传动系统，以此为例说明液压传动的工作原理。 2022-4-25CHERY AUTO,STEERING.14 当手动泵的活塞当手动泵的活塞1向上运动时，油室向上运动时，油室的容的容积增大，形成局部真空，是排油阀积增大，形成局部真空，是排油阀3关闭，吸油关闭，吸油阀阀4开启，液体在大气压的作用下从油箱开启，液体在大气压的作用下从油箱5经管经管道、吸油阀道、吸油阀4进入油室进入油室，即吸油过程。当活塞，即吸油过程。当活塞在力在力F1的

8、作用下向下运动时，油室的作用下向下运动时，油室的容积减的容积减小，被挤压的液体将吸油阀小，被挤压的液体将吸油阀4关闭，顶开排油阀关闭，顶开排油阀3，液体经管道进入液压缸的油室，液体经管道进入液压缸的油室，并推动活，并推动活塞塞8克服负载克服负载F2向上运动，即为排油过程。向上运动，即为排油过程。 当手动泵的活塞当手动泵的活塞1不断上下往复运动，不断上下往复运动， 负负载就不断上升，此时，旁通阀处于关闭状态。载就不断上升，此时，旁通阀处于关闭状态。当负载上升到所需高度时，停止活塞当负载上升到所需高度时，停止活塞1的运动，的运动，于是排油阀于是排油阀3被关闭，油室被关闭，油室的液体被封闭，负的液体

9、被封闭，负载的位置保持不动。载的位置保持不动。2022-4-25CHERY AUTO,STEERING.15 当开启旁通阀当开启旁通阀6时，油室时，油室的液体经管道流的液体经管道流回油箱回油箱5，于是活塞回到原始位置。这就是液压，于是活塞回到原始位置。这就是液压千斤顶的工作原理。千斤顶的工作原理。 从上述液压千斤顶的工作原理中可以看出，从上述液压千斤顶的工作原理中可以看出，力从活塞力从活塞1传到活塞传到活塞8是通过液体进行的。因此，是通过液体进行的。因此，活塞与液体间有力的作用，单位面积上所受的活塞与液体间有力的作用，单位面积上所受的力成为液体压力，如果不考虑液压损失和认为力成为液体压力，如果

10、不考虑液压损失和认为活塞的运动是稳定运动，根据帕斯卡原理，油活塞的运动是稳定运动，根据帕斯卡原理，油室室和油室和油室的液体压力相等。的液体压力相等。 因此，我们可以清楚地看到，液压传动是因此，我们可以清楚地看到，液压传动是用液体作为工作介质，靠液体压力能来传递能用液体作为工作介质，靠液体压力能来传递能量。量。2022-4-25CHERY AUTO,STEERING.16 原理：液压泵把机械能转换成液体的压原理：液压泵把机械能转换成液体的压力能，该具有压力能的液体经过控制机构、管力能，该具有压力能的液体经过控制机构、管道输送给执行机构（液压换能器道输送给执行机构（液压换能器) )的液压马达或的液

11、压马达或液压油缸，把液体的压力能又转变成机械能而液压油缸，把液体的压力能又转变成机械能而拖动负载运动。也就是说，液压传动实际上是拖动负载运动。也就是说，液压传动实际上是一种能量转换装置，它是靠油液通过密闭容积一种能量转换装置，它是靠油液通过密闭容积变化的压力能来传递能量的，只要控制油液的变化的压力能来传递能量的，只要控制油液的压力、流量和流动方向，便可控制液压设备动压力、流量和流动方向，便可控制液压设备动作所要求的推力（转矩）、速度（转速）和方作所要求的推力（转矩）、速度（转速）和方向。向。2022-4-25CHERY AUTO,STEERING.17一、一、 帕斯卡原理：帕斯卡原理： 若以一

12、压力加于密闭容器中的液体的一部分，则液若以一压力加于密闭容器中的液体的一部分，则液体以同样大小的压力向容器所有各点传递。也可以说，体以同样大小的压力向容器所有各点传递。也可以说，在密闭容器中静止液体的边界面上任意处施加外力所产在密闭容器中静止液体的边界面上任意处施加外力所产生的压力，将以同样大小迅速地传递到整个液体中，这生的压力，将以同样大小迅速地传递到整个液体中，这就是帕斯卡原理。就是帕斯卡原理。 原理表明：原理表明： 1. 密闭承压容器内液体压力处处相等（不计液体密闭承压容器内液体压力处处相等（不计液体重量）重量）; 2压力作用方向垂直于承压面，并沿承压面的内压力作用方向垂直于承压面，并沿

13、承压面的内法线方向。法线方向。 液压传动有两个主参数：压力和流量液压传动有两个主参数：压力和流量2022-4-25CHERY AUTO,STEERING.18帕斯卡原理：在密闭的容器内，施加于静止液体上的压力将等值、同时地传递到液体内的所有各点；F1=PXA1F2=PXA2=G若A2F1;所以液压系统就可以实现小的作用力，通过作用面积的不同来推动大的的物体和重物；2022-4-25CHERY AUTO,STEERING.19一、一、 压力压力 1定义 如图所示，加在密闭容器内液体上外力与承压面的比值，称之为压力，记为P。 P=F/A 式中 F- 外作用力 A- 作用面积 也就是说，单位面积上液

14、体承受的作用力称为压力。 压力的单位是Mpa (兆帕)。 1 Mpa (兆帕)=10.1972 kgf/cm2 (公斤力/厘米2) 1 Mpa (兆帕) =10bar （巴） 1 Mpa (兆帕) =145 psi (磅/英寸2) 2022-4-25CHERY AUTO,STEERING.20 压力是怎样产生的？ 从压力的定义可知，当作用在液体上的外力（负载）变化时，压力也在变化。负载变大，压力变大，负载变小，压力变小，当外载为0时（无负载时），压力为0（不计压力损失）。 一句话，压力是由外负荷决定的。 液体是几乎不可压缩的，当液体受到压缩或受到压缩的趋势而要使其体积缩小时，便产生压力。如负载

15、对油缸或马达造成运动阻力（包括摩擦力）使活塞压缩油液；当油液流经管道、阀、滤油器等元件时产生液压阻力（液压损失），阻碍液体流动而使其受到压缩的趋势，即负载阻力和油液沿程阻力致使油液产生压力。2022-4-25CHERY AUTO,STEERING.21 2. 压力分档标准 一般液压系统的压力等级按下列分档： 中压 中高压 高压 超高压 2.58Mpa 816Mpa 1632Mpa 32Mpa2022-4-25CHERY AUTO,STEERING.22流量和油缸活塞速度之间关系： V=Q/A（1/（601000） 式中： V油缸活塞移动速度(m/s ) Q流量(l/min) A活塞面积(cm2

16、) 。 油缸尺寸一定时，活塞的移动速度完全取决于进入油缸的流量。2022-4-25CHERY AUTO,STEERING.23结论：1.执行机构（油缸或油马达）产生的力或力矩与压力成正比，而与流量无关；2. 执行机构的移动速度或转速取决于油液流量而与压力无关。 有无力气看压力，有无力气看压力， 速度快慢看流量。速度快慢看流量。注：注：液力传动：主要是利用液体的动能进行能量的传递，如液力偶合器，液力液力传动：主要是利用液体的动能进行能量的传递，如液力偶合器，液力变矩器等。变矩器等。 液压传动：用液体作为工作介质，并以其压力能进行能量的传递称为液压液压传动：用液体作为工作介质，并以其压力能进行能量

17、的传递称为液压传动。（也称为静液传动或容积式传动）传动。（也称为静液传动或容积式传动）三.液压图形符号2022-4-25CHERY AUTO,STEERING.242022-4-25CHERY AUTO,STEERING.252022-4-25CHERY AUTO,STEERING.262022-4-25CHERY AUTO,STEERING.272022-4-25CHERY AUTO,STEERING.282022-4-25CHERY AUTO,STEERING.292022-4-25CHERY AUTO,STEERING.302022-4-25CHERY AUTO,STEERING.31液

18、压系统在制动方面的应用在制动过程中，由制动总泵产生压力，液压阀在压力的作用下关闭，电磁隔离阀常开，制动压力通过电磁隔离阀及常开阀进入制动分泵，实施常规制动。2022-4-25CHERY AUTO,STEERING.32转向助力系统设计w 何谓转向系统：汽车行驶中，驾驶员通过操纵转向盘，经过一套传动机构，使转向轮在路面上偏转一定的角度来改变其行驶方向，确保汽车稳定安全的正常行驶。能使转向轮偏转以实现汽车转向的一整套机构称为汽车转向系。w转向系统的分类：汽车转向系按其转向能源的不同，可分为机械式转向系、液压式动力转向系和电动式动力转向系。u 转向系的作用： 通过驾驶员转动转向盘，根据需要改变汽车行

19、驶方向。2022-4-25CHERY AUTO,STEERING.33转向助力系统设计2022-4-25CHERY AUTO,STEERING.342022-4-25CHERY AUTO,STEERING.352022-4-25CHERY AUTO,STEERING.362022-4-25CHERY AUTO,STEERING.37转向系统的构成转向泵总成储液罐转转向机向机总总成成转向管路2022-4-25CHERY AUTO,STEERING.38油泵2022-4-25CHERY AUTO,STEERING.39n排量q油泵每转一周所排出液体的体积 ml/rn开启转速（n1k、n2k）规定压

20、力下，转向泵流量控制阀开启时的转速 r/min n开启流量（Q1K、Q2K）规定压力下，转向泵在开启转速工况下的输出流量 L/minn空载压力（Po）出油口压力不超过最大工作压力的5%或0.5MPa时的输出压力 MPan最低转速(nmin) 转向泵正常稳定工作的最低转速 r/minn最高转速(nmax) 转向泵正常稳定工作的最高转速 r/minn最大工作压力（Pmax) 转向泵内安全阀全开时的压力，可短时间工作 MPan半载容积效率(v) 规定转速、油温、介质条件下，压力为0.5 Pmax时的容积n 1000QSn效率v=n q nsn （ Ps+PVS） QSn半载总效率(t) 第8项工况条

21、件下的总效率t=n 2000 nSMsn满载压力油泵压力为0.85 Pmax时的压力 MPan输出流量特性空载和满载条件下的nQ曲线汽车转向泵基本参数2022-4-25CHERY AUTO,STEERING.40液压助力式：HPS常流式：A、普通型 B、节能型 常压式：带畜能器，结构复杂，油泵常压，寿命低，消耗功率大。已逐步淘汰由电机驱动油泵的电动液压助力：HEPS 油泵可设计为普通叶片泵，电机转速随车速变化，使输出流量变化，满足不同车速条件下的要求。电液助力式：SSPS 带有电磁阀液压泵的助力系统，电磁阀的开闭由车速来控制。4. 电动转向式：EPS 2022-4-25CHERY AUTO,S

22、TEERING.41w转向系的主要性能有转向系的效率、w转向系的角传动比与力传动比、w转向器传动副的传动间隙特性、w转向系的刚度以及转向盘的总转动圈数。 w影响转向助力系统设计的主要参数有：前轴载荷(满载)轴距L(mm) 轮距B(mm)前/后 方向盘外径(mm) 内轮最大转角(deg) 外轮最大转角(deg) 主销偏置距C(mm)转向系统的线角传动比的选定mm/rev；（竞争车型的比较）竞争车型的参数；（转向机的行程，圈数，转弯半径）转向系统的影响参数2022-4-25CHERY AUTO,STEERING.42转向机的组成2022-4-25CHERY AUTO,STEERING.43 转向器设计w转向器设计时，须考虑如下要点：1.运动学上应保持转向轮转角和驾驶员转动转向盘的转角之间保持一定的比例关系2.在减小转向时作用在方向盘上的手力的同时，还应当有合适的“路感”；3.工作要安全可靠，在动力部分失效后应不影响汽车的行驶安全性4.密封性能良好5.工作时没有噪声和振动6.工作灵敏，转动转向盘后，系统内的压力很快能增长到最高值w转向器设计参数传动比齿条行程 油缸内径、有效受压面积 齿条直径 基本输出力 输入力矩 工作压力 额定流量扭