汽车机械基础课件：6单元2液压元件

汽车机械基础模块六液压传动单元二十一液压元件学习目标1.知识目标(1)掌握各个液压元件的结构。(2)了解各个液压元件的工作原理。(3)了解液压常用辅助元件的相关知识。(4)掌握液压元件的应用场合及图形符号。2.能力目标掌握液压泵、液压缸、液压阀的结构与工作原理。任务引入在现代汽车中，如汽车转向、制动系统中用到很多液压泵、液压阀。随着前置前驱的推广和宽低截面轮胎的使用，在转向过程中所需克服的前轮阻力相应增加，仅依靠人力来实现转向就非常费力。而利用液压转向系统，就可以保证汽车动力转向系统安全可靠、转向灵敏。汽车助力转向装置目录01任务一液压泵02任务二液压缸和液压马达03任务三液压阀04任务四液压辅助元件目录01任务一液压泵02任务二液压缸和液压马达03任务三液压阀04任务四液压辅助元件液压泵的工作原理和分类1.液压泵工作原理液压泵是液压传动系统的动力元件，其作用是将电动机的机械能转换成液压油的压力能，并向液压传动系统提供具有一定压力和流量的液压油，作为系统的动力源，液压泵是一种能量转换的装置。液压泵的工作原理和分类1.液压泵工作原理液压泵正常工作的必要条件是：（1）具有周期性变化的密封容积。（2）具有配流装置，能完成吸油和压油功能。（3）油箱必须与大气相通液压泵的工作原理和分类1.液压泵工作原理现在汽车逐步采用缸内喷射相同，对低压燃油进行加压，采用的加压泵就是柱塞式液压泵，可以为系统提供120Bar的压力燃油，有助于提高燃烧效率，改善排放效果。对低压燃油进行加压的主要零部件是柱塞泵。汽车发动机缸内喷射高压系统

高压燃油柱塞泵液压泵的工作原理和分类2.液压泵的种类根据内部结构的不同齿轮泵叶片泵柱塞泵根据排量

能否改变定量

液压泵变量

液压泵根据泵的输油方向能否改变单向

液压泵双向

液压泵液压泵的工作原理和分类2.液压泵的种类(1)齿轮泵以外啮合的齿轮泵应用最广。齿轮泵内有一对相互啮合的少齿数外齿轮，齿轮密封在泵体的工作腔内，啮合线把啮合齿轮分为互不相通的两个区域。当齿轮按示意图中的方向转旋时，左方的吸油腔由于相互啮合的轮齿逐渐脱开，齿槽空间逐渐增加，密封工作容积逐渐增大，形成部分真空，油箱中的油液在外界大气压力作用下，经吸油管进入吸油腔充满齿槽。随着齿轮的转动，油液被带到右方的压油腔内，由于齿轮的逐渐啮合，密封工作腔的容积不断减小，油液被挤出来，从压油口进入压力管路供液压系统使用。液压泵的工作原理和分类2.液压泵的种类(1)齿轮泵特点：两齿轮的旋转方向、转速不变，齿轮的流量保持不变，称为定量泵。优点结构简单体积小重量轻加工制造方便成本较低缺点流量和压力的脉动大工作时有较大的噪声排油量不可调节齿轮泵多用于低压系统中，如各种机械修理装置等。液压泵的工作原理和分类2.液压泵的种类(2)叶片泵叶片泵主要由定子、转子及叶片等部件组成。根据转子每转一周密封腔吸油和排油次数的不同，叶片泵可分为单作用叶片泵和双作用叶片泵两类。液压泵的工作原理和分类单作用叶片泵叶片安装在转子槽中，转动时在离心力作用下可贴紧定子内壁，并与转子一起组成若干个密封容积。原动机带动转子每转动一圈，每个密封容积完成一次吸油和排油过程。单作用叶片泵中，调节转子和定子之间的偏心距e，即可改变泵的排油量，故单作用叶片泵属于变量液压泵。（a）单作用叶片泵（b）双作用叶片泵叶片泵的工作原理示意图液压泵的工作原理和分类双作用叶片泵双作用叶片泵的转子和定子中心相互重合，定子内表面呈近似椭圆形，由两段长半径圆弧、两段短半径圆弧和四段过渡曲线组成。叶片、定子内表面和转子外表面组成若干个封闭容积。转子转动时，随着定子内表面形状的变化，封闭容积发生周期性改变，从而实现吸油和排油的过程。转子每转动一周，每个封闭容积发生两次改变，泵完成两次吸油和排油过程，故称为双作用叶片泵。（a）单作用叶片泵（b）双作用叶片泵叶片泵的工作原理示意图液压泵的工作原理和分类(2)叶片泵特点：优点工作油压高流量脉动小噪声小使用寿命长缺点结构比较复杂定子和转子等零部件加工难度大成本高同时对油液污染比较敏感叶片泵常用于各类机床设备等中的液压系统。液压泵的工作原理和分类2.液压泵的种类(3)柱塞泵柱塞泵是靠柱塞在缸体内做往复运动，以周期性地改变缸体内的密封容积来实现吸油和排油工作过程的。液压泵的工作原理和分类(3)柱塞泵根据柱塞的排列方式和运动方式的不同，柱塞泵可分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵两种。（a）所示的径向柱塞泵中，由于定子和转子中心不重合，在转子转动时柱塞形成的密封容积发生周期性地改变；（b）所示的轴向柱塞泵中，斜盘作为转子不断转动，使柱塞与缸体的距离不断变化，从而使密封容积发生周期性地改变。（a）径向柱塞泵1—柱塞；2—定子；3—转子；4—衬套；5—配油轴；6—柱塞孔（b）轴向柱塞泵1—斜盘；2—柱塞；3—缸体；

4—配流盘；5—传动轴

柱塞泵液压泵的工作原理和分类(3)柱塞泵柱塞泵特点与应用：1.柱塞和缸体等部件制造简单、加工精度高、密封性好。2.流量调节方便，只需改变柱塞工作行程即可。3.获得的油压高、泵体结构紧凑、工作效率高。柱塞泵广泛应用于要求高油压、大流量、大功率以及变流量的液压系统中。液压泵的工作原理和分类2.液压泵的种类(4)螺旋泵螺杆的啮合线把主动螺杆和从动螺杆的螺旋槽分割成多个相互隔离的密封工作腔。随着主动螺杆的转动，密封工作腔一个接一个地在左端形成，不断地从左端向右端移动，并在右端消失。形成密封工作腔的容积逐渐增大、吸油，消失的容积逐渐缩小、压油液压泵的工作原理和分类2.液压泵的种类(4)螺旋泵单螺杆螺旋泵工作原理液压泵的工作原理和分类2.液压泵的种类(4)螺旋泵单螺杆螺旋泵液压泵的工作原理和分类(4)螺旋泵特点：优点结构简单、紧凑体积小、重量轻噪声小运转平稳缺点结构比较复杂加工较困难螺旋泵常用于精密机床的液压传动中液压泵的选择选择液压泵的主要原则是满足液压系统的工作要求，确定泵的输出流量、工作压力和结构形式。液压泵的使用(1)液压泵启动前，在液压泵内必须充满油液。避免油温过低或过高情况下工作，油温过低，黏度过大，吸油困难；油温过高，黏度下降，润滑不好，加剧发热，容易出现烧伤。(2)液压泵的吸油口和出油口的过滤器应及时清洗，防止污物阻塞导致吸油不畅，造成压力不足，噪声过大。(3)液压泵的的吸油管应远离回油管，避免回油口靠近吸油区。目录01任务一液压泵02任务二液压缸和液压马达03任务三液压阀04任务四液压辅助元件液压缸液压缸和液压马达是液压传动系统中的执行元件，是完成液体的压力能转换成机械能的装置，用于实现传动系统执行元件的直线往复运动或摆动。常用的液压缸有活塞式、柱塞式、摆动式三种。活塞式、柱塞式以及伸缩式液压缸用来实现往复直线运动，输出推力、拉力或直线运动；摆动式液压缸和液压马达用来实现360°以内的往复摆动，输出转矩和角速度。液压缸根据压力油作用方式的不同，液压缸和液压马达可分为单作用液压缸和双作用液压缸。单作用液压缸只有一个油液入口，压力油只能驱动液压缸单向运动，反向运动需要依靠外力才能进行；双作用液压缸有两个油液入口，压力油可驱动液压缸做双向运动。液压缸1.活塞式液压缸（1）双活塞杆式液压缸固定在活塞上的双活塞杆从液压缸两侧伸出，两活塞杆的直径相等，活塞两端的有效工作面积相等。当流入两腔的液压油的流量、压力一定时，活塞或缸体往返两个方向的运动速度和推力相等。液压缸1.活塞式液压缸（2）单活塞杆式液压缸活塞上只有一端固定有活塞杆，活塞在压力油作用下作单向推力运动，活塞两端的有效工作面积相差一个活塞杆截面的面积。当有杆腔进油时，由于有效面积小，所以活塞速度大，推力小；当无杆腔进油时，由于有效面积大，所以活塞速度小，推力大。液压缸1.活塞式液压缸（3）差动式液压缸活塞的左、右两腔同时通入压力油，这种连接方式称为差动连接。差动连接回油缸的压力油流回进油腔，增加了进油腔的流量，加快了活塞杆的移动速度，适合于要求推力不大，快进、快退的工作循环中。如果活塞杆的直径是活塞直径的0.707倍，则快进与快退的速度相等。液压缸1.活塞式液压缸（4）增压缸在液压系统中，整个系统需要低压，而局部需要高压，为了节省一个高压泵，常用增压缸与低压大流量泵配合，提高输出油压的局部压力。这样，只有局部是高压，而整个液压系统调整压力较低，减少了功率损耗。液压缸2.柱塞式液压缸(1)它是一种单作用式液压缸和液压马达，靠液压力只能实现一个方向的运动，柱塞回程要靠其它外力或柱塞的自重；(2)柱塞只靠缸套支承，故适于做长行程液压缸和液压马达；液压缸3.伸缩缸由两个或多个活塞式缸套装而成。前一级活塞缸的活塞杆是后一级活塞缸的缸筒。各级活塞依次伸出可获得很长的行程，当依次缩回时缸的轴向尺寸很小。液压缸的结构1.缸筒与缸盖缸筒与缸盖的连接要求紧密、不泄漏。常用的连接形式有：①法兰式连接②螺纹式连接③拉杆式连接液压缸的结构2.活塞与活塞杆活塞与活塞杆之间常采用锥销连接和螺纹连接，锥销连接常用于双出杆液压缸和液压马达。液压缸的结构3.密封装置密封装置是避免油液泄漏造成压力降低和流量损失。常用间隙密封和密封圈密封。液压缸的结构4.缓冲装置缓冲装置是为了防止活塞运动到极限位置时与缸盖相撞。如图利用节流槽进行缓冲。液压缸的结构5.排气装置排气装置是在装配或维护液压设备后，排出管道和系统中的空气，保证液压系统能达到使用的压力。常用的排气装置有两种形式，一是排气孔和排气阀，二是排气塞。排气孔应安装在液压缸和液压马达的最高位处，并用长管道通向远处的排气阀排气。排气塞排气则是在缸盖的最高部位处直接安装排气塞目录01任务一液压泵02任务二液压缸和液压马达03任务三液压阀04任务四液压辅助元件液压阀作用与类型液压传动系统的控制元件是液压控制阀，调整液压传动系统的压力大小、油液流动速度的快慢、流量的大小和改变油液流动的方向，达到控制执行元件输出的动力或力矩、运动的方向、速度大小和动作的顺序，满足工作机械所设定的动作和功能要求。液压控制阀按作用分为压力控制阀、方向控制阀和流量控制阀三大类。液压阀作用与类型控制阀压力控制阀溢流阀减压阀顺序阀方向控制阀单向阀换向阀流量控制阀节流阀调速阀压力控制阀压力控制阀是对液压传动系统的整体或局部压力进行调节的控制阀，包括调压、减压、增压、卸荷等控制。常用的压力控制阀有溢流阀、减压阀、顺序阀。1.溢流阀溢流阀的主要作用是调定或限制液压系统的最大工作压力溢流阀分直动式溢流阀和先导式溢流阀压力控制阀压力油从油口P进入溢流阀，当油压不高时，阀芯在弹簧作用下顶住阀座孔，阀口关闭；当油液对阀芯的作用力大于弹簧阻力时，阀口打开，多余的油液从油口T流回油箱，使得油口P的油压保持恒定，该过程称为溢流。通过旋转调压螺杆，改变弹簧阻力的大小，即可调整溢流阀的溢流油压，从而控制系统中的最大压力。(1)直动式溢流阀直动型溢流阀结构简单，制造方便，但当油路压力较大时，要求弹簧较硬，从而造成调压的不便，故其适用于低压系统。直动型溢流阀PT符号PT压力控制阀(1)直动式溢流阀压力控制阀(1)直动式溢流阀压力控制阀(1)直动式溢流阀外控压力控制阀它主要由先导阀和主阀两部分组成，其中，先导阀用于调节压力，主阀用于控制溢流阀的开启和关闭，从而稳定系统压力。(2)先导式溢流阀由于调压轻便，先导型溢流阀适用于高压大流量的液压系统。先导型溢流阀调节螺钉锥阀锥阀座调压弹簧阀体主阀芯主阀体主阀弹簧遥控口K进油口P出油口TPT符号压力控制阀(2)先导式溢流阀先导型溢流阀工作原理压力控制阀(2)先导式溢流阀先导型溢流阀工作原理压力控制阀先导型溢流阀工作原理压力控制阀(2)先导式溢流阀先导型溢流阀工作原理压力控制阀(2)先导式溢流阀压力控制阀减压阀的主要作用是用来降低液压系统中某一个局部油液的压力，使这一个局部的压力低于整个液压系统设定的压力，以满足不同执行元件的工作压力要求2.减压阀减压阀工作原理：减压阀是利用液流流过缝隙产生压力损失，使其出口压力低于进口压力的压力控制阀压力控制阀2.减压阀根据控制压力不同可分：定值减压阀：用于维持出口压力不变定差减压阀：用于维持进、出口之间压力差不变定比减压阀：用于维持进、出口之间压力成一定的比例不变。压力控制阀顺序阀的作用是利用油路中压力的变化控制阀门的开、关，实现各部分油路的顺序动作。3.顺序阀顺序阀与溢流阀原理相似：不同：溢流阀出油口接油箱，顺序阀出油口接执行元件压力控制阀溢流阀、减压阀、顺序阀比较方向控制阀方向控制阀是控制油液流动方向的控制阀，包括单向阀和换向阀两种1.单向阀单向阀的作用是允许油液只向一个方向流动，不允许油液向相反的方向流动方向控制阀普通单向阀主要由阀体、阀芯和弹簧等部件组成工作时，流体由P1口流入，克服弹簧弹力并顶开阀芯，从P2口流出。液体只能从P1流向P2，不能倒流。(1)普通单向阀方向控制阀液控单向阀是在普通单向阀结构的基础上增加一个控制油口K，当控制油口K无压力油通入时，液控单向阀相当于普通单向阀，压力油可经P1口流入，P2口流出，反向则不能流动。当控制油口K通入压力油后，控制活塞通过顶杆推动阀芯往右移动，使油口P1和P2处于连通状态，压力油可双向流动。(2)液控单向阀方向控制阀2.换向阀换向阀的作用是利用阀芯与阀体相对位置的改变控制油路的接通或关闭，达到控制液压执行元件的起动、停止或变换运动方向的目的。换向阀按阀芯的运动分滑阀式和转阀式，滑阀式应用较多。方向控制阀滑阀式换向阀滑阀式换向阀按照阀芯的工作位置的数目和油液的进、出口通路数目分为“几位几通”方向控制阀滑阀式换向阀换向阀的图形符号用一个方框表示换向阀的一个工作位置，二位用两个方框，三位用三个方框。方框内的箭头表示油路相通路线，表示油路不相通名称符号名称符号二位二通二位五通二位三通三位四通二位四通三位五通方向控制阀滑阀式换向阀换向阀的阀芯位置有手动、机动和电磁多种控制方式流量控制阀流量控制阀的作用是控制液压系统的流量。流量控制阀是依靠改变节流口的大小，调节执行元件的运动速度。常用的流量控制阀有普通节流阀和调速阀。1