汽車典型液壓液力元件【蒼松書屋】

1、單元四 汽車典型液壓液力元件,本章主要內(nèi)容,液壓傳動概述 液壓泵 液壓缸 液壓輔助元件 液壓控制閥 汽車典型液壓系統(tǒng) 液力元件變矩器,2,液壓傳動概述,液壓傳動工作原理,4,這種利用液壓油作為工作介質(zhì)，借助于運(yùn)動著的壓力油來傳遞動力和運(yùn)動的傳動方式，稱為液壓傳動,5,1-油箱;2-過濾器;3、12、14-回油管 ; 4-液壓泵;5-彈簧;6-鋼球;7-溢流閥; 8-壓力支管;9-開停閥;10-壓力管;11-開停手柄;13-節(jié)流閥;15一換向問; 16-換向閥手柄;17-活塞;18-液壓缸;19-工作臺,機(jī)床工作臺液壓系 統(tǒng)的工作原理圖,6,2.2 系統(tǒng)的圖形符號表示,1油箱；2過濾器；3液壓泵

2、；4溢流閥；5開停閥；6節(jié)流閥；7換向閥；8活塞；9液壓缸；10工作臺,機(jī)床工作臺液壓系統(tǒng)的圖形符號圖,7,2. 液壓傳動的組成和表示方法,2.1 系統(tǒng)的組成 液壓系統(tǒng)主要由以下四部分組成： （ 1）動力裝置把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液液壓能的裝置。最常見的形式就是液壓泵，它給液壓系統(tǒng)提供壓力油。 （ 2）執(zhí)行元件把油液的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的元件。有作直線運(yùn)動的液壓缸，或作回轉(zhuǎn)運(yùn)動的液壓馬達(dá),8,2. 液壓傳動的組成和表示方法,2.1 系統(tǒng)的組成 液壓系統(tǒng)主要由以下四部分組成： （ 3）控制元件對系統(tǒng)中油液壓力、流量或油液流動方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)的元件。例上圖中的溢流閥、節(jié)流閥、換向閥、開停閥等。這些元件

3、的不同組合形成了不同功能的液壓系統(tǒng)。 （ 4）輔助元件上述三部分以外的其他元件，例如油箱、過濾器、油管等。它們對保證系統(tǒng)正常工作有重要作用。 （5）傳動介質(zhì),9,3. 液壓傳動優(yōu)點(diǎn) （1）在同等的體積下，液壓裝置能比電氣裝置產(chǎn)生出更多的動力。 （2）液壓裝置工作比較平穩(wěn)。 （3）液壓裝置能在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速（調(diào)速范圍可達(dá)2000），它還可以在運(yùn)行的過程中進(jìn)行調(diào)速。 （4）液壓傳動易于自動化，它對液體壓力、流量或流動方向易于進(jìn)行調(diào)節(jié)或控制。 （5）液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。 （6）由于液壓元件已實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，液壓系統(tǒng)的設(shè)計，制造和使用都比較方便。 （7）用液壓傳動實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動

4、遠(yuǎn)比用機(jī)械傳動簡單,10,液壓傳動的缺點(diǎn) （l）液壓傳動在工作過程中常有較多的能量損失（摩擦損失、泄漏損失等），長距離傳動時更是如此。 （2）液壓傳動對油溫變化比較敏感，它的工作穩(wěn)定性很易受到溫度的影響，因此它不宜在很高或很低的溫度條件下工作。 （3）為了減少泄漏，液壓元件在制造精度上的要求較高，因此它的造價較貴，而且對工作介質(zhì)的污染比較敏感。 （4）液壓傳動出現(xiàn)故障時不易找出原因,11,4. 液壓傳動的應(yīng)用,液壓傳動在各類機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用實(shí)例,12,液壓泵,1 液壓泵概述 油泵為液壓系統(tǒng)中的動力元件，是能量轉(zhuǎn)換置,油泵的作用:是將原動機(jī)的機(jī)械能（力矩M，轉(zhuǎn)速n）轉(zhuǎn)換成液體的壓力能（壓力p，排

5、量Q,返回首頁,14,液壓泵的基本原理,在液壓傳動系統(tǒng)中，液壓泵是容積式的，都是靠密封工作腔的容積變化進(jìn)行工作的,返回首頁,液壓泵依靠工作腔的容積變化而進(jìn)行吸油和排油，因而這種泵也稱為容積泵,15,構(gòu)成容積泵必須具備以下基本條件： (1)結(jié)構(gòu)上能實(shí)現(xiàn)具有密封性能的可變工作容積。 (2)工作腔能周而復(fù)始地增大和減小，當(dāng)它增大時與吸油口相連，當(dāng)它減小時與排油口相通。 (3)吸油口與排油口不能連通，即不能同時開啟,返回首頁,16,油泵的職能符號如下,液馬達(dá)的職能符號如下,2 油泵的分類 (1)按結(jié)構(gòu)分:柱塞泵、齒輪泵、葉片泵(常用)三大類； (2)按排量是否可調(diào)分:定量泵、變量泵； (3)按排油方向

6、分:單向泵、雙向泵； (4)按壓力級別分:低壓、中壓、中高壓、超高壓泵,返回首頁,17,2. 齒輪泵,齒輪泵是一種常用的液壓泵，主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價格低廉，體積小，重量輕，自吸性能好，對油液污染不敏感，工作可靠；其主要缺點(diǎn)是流量和壓力脈動大，噪聲大，排量不可調(diào)。 齒輪泵被廣泛地應(yīng)用于采礦設(shè)備，冶金設(shè)備，建筑機(jī)械，工程機(jī)械，農(nóng)林機(jī)械等各個行業(yè)。 齒輪泵按照其嚙合形式的不同，有外嚙合和內(nèi)嚙合兩種，其中外嚙合齒輪泵應(yīng)用較廣，而內(nèi)嚙合齒輪泵則多為輔助泵,返回首頁,18,2.2.1外嚙合齒輪泵的工作原理,由一對完全相同的圓柱齒輪及泵體、前后泵蓋、傳動軸、密封件等組成。其組成及工作原理如圖所示

7、,返回首頁,19,齒輪泵壓油腔的壓力油可通過三條途徑泄漏到吸油腔去: (1)通過齒輪嚙合線處的間隙齒側(cè)間隙,返回首頁,2)通過泵體定子環(huán)內(nèi)孔和齒頂間的徑向間隙齒頂間隙； (3)通過齒輪兩端面和側(cè)板間的間隙端面間隙,3 外嚙合齒輪泵存在的幾個問題,1)泄漏,20,返回首頁,其中，端面間隙的泄漏量最大，壓力越高，由間隙泄漏的液壓油就愈多。因此為了實(shí)現(xiàn)齒輪泵的高壓化，提高齒輪泵的壓力和容積效率，需要從結(jié)構(gòu)上來采取措施，對端面間隙進(jìn)行自動補(bǔ)償,常用的自動補(bǔ)償端面間隙 的裝置有：浮動軸套式和浮動 蓋板式兩種,1)泄漏,21,實(shí)際上，由于齒輪泵在工作過程中，壓油腔的密封容積變化率不是固定不變的，存在排量脈

8、動，瞬時流量也是脈動的,返回首頁,2) 流量脈動,22,流量脈動會直接影響到系統(tǒng)工作的平穩(wěn)性，引起壓力脈動，使管路系統(tǒng)產(chǎn)生振動和噪聲，如果脈動頻率與系統(tǒng)的固有頻率一致，還將引起共振，加劇振動和噪聲。為了度量流量脈動的大小，引入了流量脈動率： =(qmaxqmin)/q0 式中 液壓泵的流量脈動率； qmax液壓泵最大瞬時流量(m3s)； qmin液壓泵最小瞬時流量(m3s)； q0液壓泵的平均流量(m3s)。 流量脈動率是衡量容積式泵流量品質(zhì)的一個重要指標(biāo)。在容積式泵中，齒輪泵的流量脈動最大，并且齒數(shù)愈少，脈動率愈大，這是外嚙合齒輪泵的一個弱點(diǎn),返回首頁,23,3) 徑向不平衡力 產(chǎn)生徑向力的

9、原因:（a）吸油腔側(cè)壓力低于壓油腔側(cè)壓力；（b）齒輪的嚙合力,在齒輪泵中，油液作用在齒輪外緣的壓力是不均勻的，從低壓腔到高壓腔，壓力沿齒輪旋轉(zhuǎn)的方向逐齒遞增,返回首頁,24,減小徑向力偏載的措施,a）擴(kuò)大壓油腔；只保留靠近吸油腔的1-2個齒起密封作用，而大部分圓周的壓力等于壓油腔的壓力; b)開設(shè)平衡槽：即將齒槽中的高壓區(qū)引向低壓吸油口，齒槽的低壓區(qū)引向高壓的排油口,返回首頁,25,4）困油,1 困油的現(xiàn)象,為保證齒輪泵平穩(wěn)地工作，齒輪嚙合時的重疊系數(shù)必須大于1，即至少有一對以上的輪齒同時嚙合，因此，在工作過程中，就有一部分油液困在兩對輪齒嚙合時所形成的封閉油腔之內(nèi)，如圖所示，這個密封容積的大

10、小隨齒輪轉(zhuǎn)動而變化,返回首頁,26,從圖 (a)到圖 (b)，密封容積逐漸減??；從圖 (b)到圖 (c)，密封容積逐漸增大；如此產(chǎn)生了密封容積周期性的增大減小,返回首頁,27,返回首頁,密封容積減小,密封空腔中受困油液受到擠壓而產(chǎn)生瞬間高壓，受困油液若無油道與排油口相通，油液將從縫隙中被擠出，導(dǎo)致油液發(fā)熱，軸承等零件也受到附加沖擊載荷的作用；若密封容積增大時，無油液補(bǔ)充，又會造成局部真空，使溶于油液中的氣體分離出來，產(chǎn)生氣穴,困油,28,困油現(xiàn)象使齒輪泵產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪聲，并引起振動和汽蝕，同時降低泵的容積效率，影響工作的平穩(wěn)性和使用壽命,通常是在兩端蓋板上開卸荷槽，當(dāng)閉死容積從大變小時和壓油腔相

11、通，從小變大時和吸油腔相通即可,返回首頁,困油危害,消除措施,29,主要特點(diǎn)：（1）內(nèi)嚙合齒輪泵流量脈動小，壓力脈動和噪聲小；（2）嚙合系數(shù)大，傳動平穩(wěn)，吸油條件好,2.1.2、內(nèi)嚙合齒輪泵,返回首頁,原理演示,30,內(nèi)嚙合齒輪泵原理,31,柱塞泵是通過柱塞在柱塞孔內(nèi)往復(fù)運(yùn)動時密封工作容積的變化來實(shí)現(xiàn)吸油和排油的。由于柱塞與缸體內(nèi)孔均為圓柱表面，滑動表面配合精度高，所以這類泵的特點(diǎn)是泄漏小，容積效率高，可以在高壓下工作,2.2 柱塞泵,返回首頁,柱塞泵可分為軸向柱塞泵和徑向柱塞泵,32,2.2.1 斜盤式軸向柱塞泵,工作原理：泵由傳動軸1、斜盤2、柱塞6、缸體3、配流盤4、彈簧5等主要零件組成

12、，斜盤2和配流盤4是不動的，傳動軸1帶動缸體3和柱塞6一起轉(zhuǎn)動，柱塞6靠彈簧5等機(jī)械裝置壓緊在斜盤上,返回首頁,33,柱塞泵工作原理，缸體每轉(zhuǎn)一周，每個柱塞往復(fù)運(yùn)動一次，完成一次吸油和排油動作。 改變斜盤的傾角，就可以改變密封工作容積的有效變化量，實(shí)現(xiàn)泵的變量,返回首頁,34,2.3 葉片泵,葉片泵是一種小功率泵，排油均勻，工作平穩(wěn)，噪聲小，它是一種單向運(yùn)轉(zhuǎn)、單向排油的油泵。 葉片泵分為單作用葉片泵和雙作用葉片泵。 當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一圈時，油泵每一工作容積吸、排油各一次，稱為單作用葉片泵。一般，單作用葉片泵往往是做成變量泵結(jié)構(gòu)。 當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一圈，油泵每一工作容積吸、排油各兩次，稱為雙作用葉片泵。雙作用葉

13、片泵則只能做成定量泵結(jié)構(gòu),返回首頁,35,葉片泵動畫,返回,36,2.3.1單作用葉片泵,1結(jié)構(gòu)和工作原理 單作用葉片泵主要由轉(zhuǎn)子、葉片、定子、配油盤、殼體、轉(zhuǎn)軸等零件組成。葉片泵的定子具有圓柱形的內(nèi)表面，轉(zhuǎn)子上有均布葉片槽，矩形葉片安放在轉(zhuǎn)子上的葉片槽內(nèi)，并可在槽內(nèi)滑動。轉(zhuǎn)子中心與定子中心不重合，有一個偏心距e,返回首頁,37,當(dāng)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)時，葉片靠自身的離心力貼緊定子的內(nèi)表面，并在轉(zhuǎn)子槽里作往復(fù)運(yùn)動。定子、轉(zhuǎn)子、葉片和配油盤間形成了若干個密封工作容積。 當(dāng)發(fā)動機(jī)帶動轉(zhuǎn)子按逆時針方向旋轉(zhuǎn)時，右邊的葉片逐,返回首頁,漸伸出，相鄰兩葉片間的空間容積逐漸增大，形成局部真空，從吸油口吸油；左邊的葉片被

14、定子的內(nèi)表面逐漸壓進(jìn)槽內(nèi)，兩相鄰葉片間的空間容積逐漸減小，將工作油液從壓油口壓出,38,當(dāng)轉(zhuǎn)子不斷地旋轉(zhuǎn)，泵就不斷地吸油和排油。這種葉片泵的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一周，各葉片間容積只吸排油各一次，因此叫單作用葉片泵,單作用葉片泵的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)工藝簡單，可以實(shí)現(xiàn)各種形式的變量。 單作用葉片泵的缺點(diǎn)：作用在轉(zhuǎn)子上的液壓力不平衡，增大軸承磨損，縮短泵的壽命,返回首頁,39,2.3.2 雙作用葉片泵,1 工作原理它的作用原理和單作用葉片泵相似，不同之處在于定子內(nèi)表面是近似橢圓形狀，且定子和轉(zhuǎn)子是同心的，當(dāng)轉(zhuǎn)子逆時針方向旋轉(zhuǎn)時，密封工作腔的容積在左上角和右下角處逐漸減小,為壓油區(qū)；在左下角和右上角處逐漸增大，為吸油區(qū)。吸油區(qū)和壓油區(qū)之間有一段封油區(qū)將吸、壓油區(qū)隔開。稱過渡區(qū)，這四個過渡區(qū)有四段過渡曲線,返回首頁,40,這種泵