汽车机械基础第6章液压传动基础知识

6.1液压传动基础6.2常用液压元件6.3常用液压基本回路第六章液压传动基础知识6.4液压系统常见故障分析6.5汽车常用液压系统6.1.1概述液压传动是以液体（通常是油液）作为工作介质，利用液体压力来传递动力和进行控制的一种传动方式。6.1液压传动基础1.液压传动的特点优点：体积小、质量小、能容量大；调速范围大，可方便的实现无级调速；可方灵活的布置传动机构；与微电子技术结合，易于实现自动控制；可实现过载保护。主要缺点：传动效率低，且有泄漏；工作时受温度变化的影响大；噪声较大；液压元件对污染敏感；价格较贵，对操人员技术水平要求较高。2.液压传动的应用从民用到国防，由一般传动到精确度很高的控制系统，都得到了广泛的应用。6.1.2液压传动的工作原理液压传动的工作原理是以油液作为工作介质，依靠密封容积的变化来传递运动，依靠油液内部的压力来传递动力。6.1.3液压传动系统的组成动力部分、执行部分、控制部分、辅助部分6.1.4液压传动的图形符号液压系统图形符号(GB/T786.1--1993)”以国家标准形式颁布6.1.5液压传动的主要参数1.压力AFp静压力的传递（帕斯卡定理）：加在密闭液体上的压力，能够大小不变地被液体向各个方向传递，这个规律叫帕斯卡定理。2.流量的概念流量是指单位时间内流过管道或液压缸某一截面的油液体积，通常用Q表示。vAtVQ/液流的连续性原理：油液流经无分支管道时，每一横截面上通过的流量一定是相等的，这就是液流连续性原理。例6-1一单杆活塞液压缸的活塞直径，活塞杆直径，设计要求活塞杆伸出的理论运动速度，求进入液压缸无杆腔的流量。根据求出的流量计算出活塞杆的回程运动速度。mD25.0md18.0min/21mv6.1.6流体流动时的压力损失1.沿程损失液体在直径相同的直管中时的压力损失，称为沿程压力损失。2.局部损失由于管道截面形状的突然变化（如突然扩大、收缩、分流、集流等）和液流方向突然改变引起的压力损失，称为局部损失。6.1.7液压油的物理性质及选用1.液压油的使用要求适宜的黏度和良好的黏温性能，润滑性能好，稳定性好，消泡性好，凝固点低，流动性好，闪点高，要求油液的质地纯净，杂质含量少。2.液压油的物理性质（1）密度（2）黏度（3）压缩性3.液压油的选用①液压系统的工作条件。③液压系统中工作机构的速度（转速）。②液压系统的环境条件。4.高水基液压油（1）高水基液压油的类型（2）高水基液压油的优缺点（3）高水基液压油的使用6.2常用液压元件6.2.1液压动力元件1.液压泵的工作原理液压泵要实现吸油、压油的工作过程，必备的条件是：（1）应具备密封容积。（2）密封容积能交替变化。（3）应有配流装置。（4）吸油过程中，油箱必须和大气相通。2.液压泵的种类液压泵按其结构形式不同，可分为齿轮泵、叶片泵和柱塞泵等；按其排量是否可以调节，可分为定量泵和变量泵；按其输出、输入液流的方向是否可调，可分为单向泵和双向泵。3.齿轮泵齿轮泵分外啮合式和内啮合式两种。（1）外啮合齿轮泵的工作原理（2）齿轮泵的特点及其应用齿轮泵结构简单，尺寸小，重量轻，制造方便，价格低廉，工作可靠，自吸能力强，对油液污染不敏感，维护容易，适用于低压或不重要的的场合4.液压泵的选择在液压系统中，应根据液压设备的工作压力、流量、工作性能、工作环境等条件，合理选用泵的类型和规格，还应考虑设备的使用成本与制造成本。6.2.2液压执行元件1.液压缸（1）液压缸工作原理1）活塞式液压缸双出杆液压缸单出杆液压缸2）柱塞缸(2)液压缸的典型结构(3)液压缸的密封、缓冲与排气1）液压缸的密封常用的密封方法有间隙密封和密封圈密封。2）缓冲3）排气2.液压马达(1)液压马达工作原理1）齿轮马达工作原理（2）叶片马达工作原理6.2.3液压控制元件1.方向控制阀（1）单向阀1）普通单向阀2）液控单向阀2.换向阀（1）换向阀的工作原理换向阀是利用阀芯和阀体间相对位置的改变，来控制油液流动方向，接通或关闭油路，从而改变液压系统的工作状态。（2）换向阀的图形符号和滑阀机能1）图形符号一个完整的换向阀图形符号应表示出工作位置数、油口数和在各工作位置上油口的连通关系、操纵（控制）方式、复位方式和定位方式等内容。三位四通滑阀式换向阀的图形符号2)换向阀的滑阀机能见教材表6-7。（3）常用换向阀及应用特点1）手动换向阀2）机动换向阀3）电磁换向阀2.压力控制阀直动式溢流阀3.流量控制阀（1）普通节流阀（2）调速阀6.2.4液压辅助元件1.密封件2.油管、管接头3.过滤器安装位置（a）（b）（c）（d）4.蓄能器5.油箱6.流量计、压力计及其开关（1）流量计（2）压力计6.3常用液压基本回路6.3.1方向控制回路方向控制回路是控制液流的通、断和流动方向的回路。1.换向回路换向回路是通过变换执行元件油口进、出油状态，来改变油液流动的方向，从而改变执行元件的液压系统中的执行元件的运动方向。2.锁紧回路为了使工作部件能在任意位置上停留，并防止在外力的作用发生移动，需采用闭锁回路。用O形换向阀的锁紧回路3.制动回路溢流阀制动回路6.3.2压力控制回路压力控制回路是利用各种压力阀控制系统或系统某一部分油液压力的回路。在系统中用来实现调压、减压、增压、卸荷和多级压力等控制，满足执行元件对力或转矩的要求。6.3.3速度控制回路速度控制回路是用来控制执行元件运动速度的回路。进油节流调速回路回油节流调速回路旁路节流调速回路6.3.4顺序动作回路顺序动作回路是控制液压系统中执行元件动作的先后次序的回路。6.4液压系统常见故障分析6.4.1噪声和振动液压系统工作时，会产生轻微振动并伴有和谐而有节奏的声音，这是正常的现象。而噪声是指音响很强而又刺耳的怪声，此时振动现象比较严重，从而影响系统的正常工作，恶化工作环境。液压泵和液压油电动机的噪声和振动往往比较严重，而空气侵入往往是产生噪声和振动的重要原因。泵吸油口密封不严、油箱中油液不足、吸油管道太细、液压泵吸油位置太高、油箱透气性不好、补给液压泵供油不充分、油液黏度太高、滤油器被污物堵塞等都可引起噪声和振动。压力阀类失灵。如阀芯阀座损坏，配合间隙过大，弹簧疲劳损坏，滑阀卡住，阻尼孔堵塞等，均会引起压力波动过大，使噪声、振动严重。另外，金属油管管道细长、未用管夹装置固定而重叠在一起、油管互相撞击等将引起强烈噪声。常见的液压系统噪声及振动故障原因及排除方法见教材表6-8。6.4.2爬行当液压机床的工作台或执行机构运动时，可出现走走停停的情况，而不是连续的运动，这种故障现象叫做“爬行”。空气侵入液压系统是产生“爬行“的原因之一。摩擦阻力变化是产生“爬行”的原因之二。常见的液压系统“爬行故障原因及排除方法如表6-9所示。液压系统在工作过程中，温度必然有所上升，当系统温度上升到一定值以后，将会稳定下来，使系统发热与散热处于平衡状态。引起发热的主要原因有：①液压泵、液压缸的效率损失而发热。②压力油通过溢油阀、节油阀等的开口缝隙发生压力损失。③压力油在管道内高速流动而摩擦发热。④作相对运动的部件摩擦热传给油液。常见的液压系统油温过高故障原因及排除方法见教材表6—10。6.4.3油温过高6.4.4其他常见故障除上述故障外，液压系统在工作中还常见泄漏、压力不足、冲击、工作不稳定等故障，这些故障都将引起液压系统工作不正常及设备的提前老化损坏，因此必须加以检查排除。其他常见液压系统故障原因及排除方法见教材表6-11。6.5汽车常用液压系统6.5.1液压制动一般汽车液压制动系工作原理示意图一般汽车用液压制动系工作原理：一个内圆面为工作表面的金属制动鼓8固定在车轮轮毂上，随车轮一同旋转。在固定不动的制动板11上，有两个支撑销12，支撑着两个弧形制动蹄10的下端。制动蹄的外圆面上又装有一般是非金属的摩擦片。制动底板上还装有液压制动轮缸6，用油管5与装在车架上的液压制动主缸4相连通。主缸活塞3可由驾驶员通过制动踏板机构1来操纵。6.5.2动力转向液压转向加力装置的工作压力可高达10MPa以上，其部件尺寸很小。液压系统工作时无噪声，工作滞后时间短，而且能吸收因路面不平产生的冲击。因此，液压转向加力装置已在各类汽车上获得广泛应用。液压转向加力装置有常压式和常流式两种。常压式液压转向加力装置示意图常流式液压转向加力装置示意图常压式的优点在于有储能器积蓄液压能，可以使流量较小的转向液压泵，而且还可以在液压泵不运转的情况下保持一定的转向加力能力，使汽车有可能续驶一定距离。这一点对重型汽车而言尤为重要。常流式的优点则是结构较简单，液压泵使用寿命较长，泄漏较少，消耗功率也较小。因此，目前只有少数重型汽车（如法国贝利埃T25型、美国WABCO120C型等自卸汽车）采用常压式转向加力装置，而常流式转向加力装置则广泛应用与各种汽车。6.5.3制动防抱死装置（ABS)近年来，随着电子技术在汽车上的广泛应用，车轮制动器电子制动防抱死装置（Anti-lockBrakingSystem，ABS)已被许多高级轿车和大客车所采用。该装置是利用电子控制装置，将传统的制动过程转变为随机瞬息控制的制动过程，使车轮在制动过程中接近滑移状态（既滚动又滑动）而不抱死，以缩短制动距离，防止制动时滑移和甩尾，从而保证获得最佳的制动效能。ABS中的制定压力调节装置：制动压力调节装置是ABS中电子控制电路的执行元件。其功用是根据来自电子控制器的指令（电信号），及时调节控制动管路中的液压（或气压）。液压制动压力调节装置，主要由电磁线圈、储能器、减压柱塞、球阀1、球阀2，以及液压泵等组成。