液力傳動與液壓控制

1、自動變速器維修 第1章 液力傳動與液壓控制 自動變速器維修 1.1 液力傳動的工作原理 自動變速器維修 一、液力傳動概述 在傳動裝置中以液體（礦物油）為工作介質進行能量傳 遞與控制的裝置稱為液體傳動裝置，簡稱液體傳動。 在液體傳遞能量時，存在著將機械能轉變?yōu)橐后w能，再 由液體能轉變?yōu)闄C械能的過程。 液體能液體能有三種形式：位能、壓力能和動能。 在液體傳動中，液體的相對高度位置變化很小，故位能與 壓力能、動能相比，可以忽略不計。 自動變速器維修 液體傳動中液體能量變換的主要形式為壓力能和 動能。 凡是主要以工作液體的壓力能進行能量傳遞和控制 的裝置稱為液壓傳動裝置，簡稱液壓傳動。 其工作元件稱為

2、液壓元件。 凡是主要以工作液體的動能進行能量傳遞與控制的 裝置稱為液力傳動裝置，簡稱液力傳動或動液傳動。 自動變速器維修 二、液力傳動原理 液力傳動裝置是20世紀初開始研究的，最早用于船舶 工業(yè)。汽車上采用液力傳動是第一次世界大戰(zhàn)之后。 在20世紀30年代，英國和美國將液力傳動應用于公共 汽車，至第二次世界大戰(zhàn)期間，許多軍用車輛和專用汽車 也開始采用液力傳動裝置。 現(xiàn)代的汽車尤其是轎車廣泛采用了液力傳動裝置。 自動變速器維修 最初的液力傳動裝置方案是由德國的蓋 爾曼費丁格爾教授提出的，如圖所示。 由離心泵、集水槽、進水管、連接管路、 導水機構、水輪機等組成。 自動變速器維修 自動變速器維修 自

3、動變速器維修 三、汽車采用液力傳動的優(yōu)缺點 自動變速器維修 使汽車具有良好的自動適應性 采用液力變矩器的汽車，在困難和復雜的路面上行駛，行駛 阻力增大時，液力變矩器能使汽車自動地增大驅動力，同時自動 地降低行駛速度，以克服增大的行駛阻力；反之，當行駛阻力減 小時，汽車又能自動地減小驅動力和提高汽車行駛速度，保證發(fā) 動機能經(jīng)常在額定工況下工作。既可避免發(fā)動機因負荷突然增大 而熄火，又能滿足汽車行駛的要求，因而具有自動適應性。 1液力傳動的優(yōu)點 自動變速器維修 提高汽車的使用壽命 液力傳動的工作介質是液體，各葉輪之間可相對滑轉， 故液力元件具有減振作用。液力元件既能對發(fā)動機曲軸的扭 轉振動起阻尼作

4、用，提高傳動元件的使用壽命，又能降低來 自汽車行駛系統(tǒng)或傳動系統(tǒng)中的動載荷，提高發(fā)動機的使用 壽命。 試驗表明：采用液力傳動后，發(fā)動機使用壽命可提高85 ，變速器使用壽命可提高倍，傳動軸、驅動半軸壽 命可提高85。 自動變速器維修 提高汽車的通過性和具有良好的低 速穩(wěn)定性。 裝有液力變矩器的汽車可以在泥濘地、沙地、雪 地等軟路面以及非硬土路面行駛，能提高車輛的通過性， 并具有良好的低速穩(wěn)定性。據(jù)對比試驗表明：采用液力 傳動的汽車，在軟路面起步和行駛時，下陷量約減小25 ，滑轉小，附著儲備增大倍。 自動變速器維修 簡化操縱和提高舒適性 采用液力傳力的汽車，可使汽車起步平穩(wěn)，并在 較大范圍內進行無

5、級變速。可以少換擋或不換擋，減輕 駕駛員的疲勞。在行駛過程中液力元件可以吸收和減少 振動、沖擊，從而提高車輛的舒適性。 可以不中斷地充分利用發(fā)動機的功 率，有利于減少排氣污染。 自動變速器維修 2液力傳動的缺點 液力傳動系統(tǒng)的效率要比機械傳動系統(tǒng)低。液力傳動 系統(tǒng)的傳動效率一般只有 82%87左右，而機械傳動的效 率可達95%97。 為了使液力傳動能正常工作，需要設置冷卻補償系統(tǒng)， 因而使結構復雜，體積和重量大，成本高。 自動變速器維修 1.2 液壓傳動的結構與工作原理 自動變速器維修 圖所 示為液壓千斤頂 的工作原理。它 由手動柱塞液壓 泵和液壓油缸兩 大部分構成。大、 小活塞與缸體及 泵接

6、觸面之間保 持良好的配合。 一、液壓傳動的工作原理 自動變速器維修 自動變速器維修 自動變速器維修 工作時關閉放 油閥，向上推起手 柄1時，活塞3被帶 動上移，油腔容 積增大，形成局部 真空，將油吸入油 腔。 自動變速器維修 當這個作用力大于 油腔10中油液對鋼球的 作用力時，鋼球被推開， 油腔中油液的壓力就 傳遞到油腔10，油液被 壓入油腔10，迫使它的 密封容積變大，結果推 動活塞11和重物一起上 升（圖c），反 復推壓手柄1，就會連 續(xù)不斷地將油液壓入油 腔10，使活塞11和重物 不斷上升，從而達到起 重的目的。 自動變速器維修 當壓下手柄1時， 活塞下移，油腔 容積減小。油液 受到外力

7、擠壓，產(chǎn) 生壓力，迫使單向 閥關閉，并使單 向閥的鋼球受到 一個向上的作用力。 手壓手柄的力越大， 液體壓力就越高， 作用在單向閥的 鋼球上向上的力就 越大。 自動變速器維修 二、液壓傳動的組成 動力部分液壓泵。它將機械能轉換為液壓 能，給液壓系統(tǒng)提供壓力有源，如圖1-2中的1、2、3、5、7 組成的手動和柱塞泵。 執(zhí)行部分液壓缸或電動機。它將液壓能 轉換為機械能，輸出力、行程和速度，如圖1-2中活塞11和缸 體12組成的液壓缸。 控制部分控制閥?？刂埔后w壓力、流量、 流速和方向，如放油閥。 輔助部分輸送液體、儲存液體、過濾 液體、密封等，如油箱、管路。 自動變速器維修 三、液壓傳動系統(tǒng)的工作

8、特性 力的傳遞按帕斯卡原 理進行，在密閉容器內的平 衡液體中，任何一點的變化， 將等值地傳給液體中的所有 各點，這就是帕斯卡原理。 因此，密閉容器內的平衡液 體中，各點的壓力相等（圖 ）。 自動變速器維修 工作活塞的液壓作用力等于油壓與活塞 面積的乘積，作用方向為垂直于作用面。因此， 可用提高壓力和加大活塞面積的方法來產(chǎn)生較 大的液壓作用力。 自動變速器維修 液體的可壓縮性很小，故一般液壓傳動 中視液體為不可壓縮的。因此運動的傳遞按等 容積原則進行，并且，工作活塞的運動速度， 取決于流量而與壓力無關。 自動變速器維修 1.3 液壓基本回路的組成與特點 自動變速器維修 液壓基本回路是用液壓元件組

9、成以液體為工作介質并能完 成特定功能的基本回路。 常用的基本回路按其功能可分為方向控制回路、壓力控制回 路、速度控制回路和順序動作回路四大部分。 自動變速器維修 一、液壓基本回路的組成和特點 自動變速器維修 控制液流的通、斷和流動方向的回路稱為方向控制回路， 換向閥是方向控制回路中的主要元件。 （1）電磁換向閥及換向回路 電磁換向閥是電磁鐵來推動閥芯，控制液流的通、斷及 改變流向，實現(xiàn)自動化和遠程控制。 1方向控制回路 自動變速器維修 自動變速器維修 自動變速器維修 電磁換向閥的工作原理： 當電磁閥不通電時，閥芯在彈簧作用下，處于左端位置， 壓力油管與通，接油缸后腔，油缸前缸與回油路管相 通；

10、 自動變速器維修 當電磁閥通電時，電磁力向右吸銜鐵，銜鐵通過推桿使 閥芯右移，與通，與通，實現(xiàn)了換向。 常用的電磁換向閥有二位二通電磁換向閥、二位三通電 磁換向閥、二位四通電磁換向閥等。 自動變速器維修 （2）液動換向閥 利用液體壓力和彈簧的作用力實現(xiàn)換向。 閥芯的一端被彈簧推動，而另一端則受到液壓的作用， 利用液壓的升高或降低來使閥芯左、右移動，實現(xiàn)液流方 向的改變。 自動變速器維修 自動變速器維修 自動變速器維修 自動變速器維修 （3）電液換向閥 電液換向閥是利用電磁閥控制液動換向閥的控制 油路，從而實現(xiàn)流向的改變。 當電磁閥通電時，換向閥的控制油壓泄空，彈簧 的作用力推動閥芯右移；當電磁

11、閥不通電時，換向閥 的控制油壓形成，推動閥芯左移。 閥芯左、右移使油路發(fā)生變化。 自動變速器中受電磁閥控制的換擋閥就是此種形式。 自動變速器維修 圖1-7 電液換向閥 自動變速器維修 自動變速器維修 （4）手動換向閥 利用手動杠桿來改變閥芯位置實現(xiàn)換向。 連桿或纜繩 圖1-8 手動換向閥 自動變速器維修 壓力控制回路主要是調節(jié)系統(tǒng)或系統(tǒng)的某 一部分的壓力，可用來實現(xiàn)調壓、減壓等控制。 實現(xiàn)壓力控制的閥類稱為壓力調節(jié)閥。 自動變速器中常用的壓力調節(jié)閥有以下幾種。 壓力控制回路 自動變速器維修 （1）球閥式 它由彈簧和鋼球組成。 當管路液壓低于規(guī)定值，球閥在彈簧作用下關閉。 當管路液壓力超過規(guī)定壓

12、力時，鋼球上升，球閥打開， 從管路排出油液，從而起到調節(jié)管路壓力的作用,防止管路壓 力過高。 圖1-9 球閥式壓力調節(jié)閥 自動變速器維修 自動變速器維修 自動變速器維修 （2）活塞式 當液壓未超出規(guī)定壓力時，在彈簧作用下活塞將上移，將排 液口關閉； 當液壓超過規(guī)定壓力，活塞下移至一定位置時，排液口開啟， 從系統(tǒng)排出工作油液，以調節(jié)油壓。 圖1-10 活塞式壓力調節(jié)閥 自動變速器維修 自動變速器維修 這種壓力調節(jié)閥類 似于活塞形式 圖1-11 滑閥結構 （3）滑閥型式 自動變速器維修 自動變速器維修 當油壓低于規(guī)定值時，油壓作用在端面上 向下的力小于彈簧作用在端面上向上的力 2，滑閥將排液口關閉

13、。此時，閥將不起調節(jié)作 用。 當油壓超過規(guī)定壓力時，大于，液壓 的作用力使油閥下移，開啟排液口，通過排液口 排出工作油液，起到調節(jié)壓力的作用。 工作情況工作情況 自動變速器維修 圖1-12 滑閥式壓力調節(jié)閥工作原理 自動變速器維修 自動變速器維修 （4）改良滑閥式 在滑閥的上、下兩端施加了兩個獨立油壓，可根據(jù)這兩 個獨立油壓的升高或下降來操縱調壓的油壓，其結構示意圖如 圖113所示。 圖1-13 改良滑閥式壓力調節(jié)閥結構 自動變速器維修 自動變速器維修 滑閥上端面和端面的有效作用力不相同，即F2F1， 當壓力油流經(jīng)時將產(chǎn)生一個向下的推力。 當無外加壓力時，利用彈簧的作用力與壓力油產(chǎn)生的向下 的

14、推力控制滑閥的位置，調節(jié)油壓。 無外加油壓的調節(jié)情況 自動變速器維修 自動變速器維修 當下面有外加壓力時，調節(jié)油壓將變化，油壓會升高， 且外加油壓越高,調節(jié)后的油壓越高。 下端有外加油壓的調節(jié)情況 自動變速器維修 自動變速器維修 而當上面有外加壓 力時，調節(jié)油壓將會降 低，外加壓力越大，調 節(jié)后的油壓越低。 自動變速器控制系 統(tǒng)的主調節(jié)閥就是這種 型式。 自動變速器維修 （5）調壓回 路的應用 如圖1 17所示，為油 泵、閥調節(jié)系統(tǒng) 壓力、閥為安全 調壓閥。 圖1-17 調壓回路 1-油泵； 2-閥； 3-閥 自動變速器維修 流量控制回路 液壓系統(tǒng)流量控制的目的是控制液壓執(zhí)行元件 的運動速度。

15、 在自動變速器控制系統(tǒng)中是用來控制液壓缸內 的活塞的運動速度，防止執(zhí)行元件接合過快而出現(xiàn)沖 擊。 流量控制閥包括節(jié)流閥、調速閥、溢流節(jié)流閥 和分流節(jié)流閥等。 自動變速器控制系統(tǒng)中，用來控制流量的主要是 節(jié)流閥。 自動變速器維修 （1）筒式節(jié)流閥 旋動手輪，閥芯便作軸 向移動，并改變節(jié)流口的開 度，從而改變油液通過的流 量。這種節(jié)流閥結構簡單， 一般用于流量調節(jié)要求不變 的場合。 圖1-18 筒式節(jié)流閥 自動變速器維修 （2）單向節(jié)流閥 當油液從油口進入時，閥芯保持在調節(jié)桿所限定的位 置上，油液只能經(jīng)過閥芯上的三角形節(jié)流溝槽流向油口2，這 時閥起節(jié)流作用。 當油液從該閥的油口進入時，閥芯被油壓壓

16、下，油液 得以通過并從油口流出，這時閥起單向閥的作用，不起節(jié) 流作用。 這種型式被自動變速器控制系統(tǒng)廣泛采用。 自動變速器維修 圖1-19 單向節(jié)流閥 自動變速器維修 （3）節(jié)流閥的應用回路 用單向節(jié)流閥來控制活塞的前 進速度，減小沖擊，回程時通過單 向閥迅速排油，以使活塞快速后退。 圖1-20 單向節(jié)流回路 自動變速器維修 （4）容積調速回路 自動變速器控制系統(tǒng)中是利用執(zhí)行元件的容積變化來 調節(jié)執(zhí)行元件的速度。 給液壓缸供油時，利用蓄壓減振器中活塞的下移使容積 變大，從而使液壓缸內的活塞移動速度減小，以減少接合沖 擊。 圖1-21 容積調速回路原理 自動變速器維修 順序動作回路 順序動作回路

17、的作用是控制執(zhí)行元件的先后動作 順序，回路中主要元件是順序閥。根據(jù)控制油液來源 的不同，順序閥可分為兩類：一類是直接利用本閥的 進油壓力進行控制的自控順序閥；另一種是利用外來 油壓進行控制的遠控順序閥。自動變速器控制系統(tǒng)中 所用的為自控順序閥。 自動變速器維修 如圖122所示，只有進油口油壓達到規(guī)定值后，才能 使閥芯克服彈簧作用力移動，從出油口流出，這種就使這兩 路油壓控制的執(zhí)行元件有一個先后動作順序。 圖1-22 順序閥 自動變速器維修 自動變速器維修 圖1-23 倒擋離合器順序控制回路 自動變速器維修 圖1-23 倒擋離合器順序控制回路 自動變速器維修 二、自動變速器中簡單液壓回路 1換向回路 液動換向閥控制的換向回路 11-2換擋閥；2 主油路；3調速器油壓； 4節(jié)氣門油壓或主油路油壓；52制動器B1； 6高擋及倒擋離合器C1；72-3換擋閥；8 施壓腔；9釋放腔 圖1-24 液動換向閥控制的換向回路 自動變速器維修 自動變速器維修 自動變速器系統(tǒng) 中的電液換向閥控 制的換向回路 圖1-25 液動換向閥控制的換向回路 1-1-2換擋閥；2-2-3換擋閥； 3-3-4換擋閥；4-3擋油路； 5-2擋油路；6-超速制動器油路； 7-直接離合器油路； 8-來自手動閥的主油路； A、B-換擋電磁閥