汽車(chē)機(jī)械基礎(chǔ)課件：6單元2液壓元件

汽車(chē)機(jī)械基礎(chǔ)模塊六液壓傳動(dòng)單元二十一液壓元件學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知識(shí)目標(biāo)(1)掌握各個(gè)液壓元件的結(jié)構(gòu)。(2)了解各個(gè)液壓元件的工作原理。(3)了解液壓常用輔助元件的相關(guān)知識(shí)。(4)掌握液壓元件的應(yīng)用場(chǎng)合及圖形符號(hào)。2.能力目標(biāo)掌握液壓泵、液壓缸、液壓閥的結(jié)構(gòu)與工作原理。任務(wù)引入在現(xiàn)代汽車(chē)中，如汽車(chē)轉(zhuǎn)向、制動(dòng)系統(tǒng)中用到很多液壓泵、液壓閥。隨著前置前驅(qū)的推廣和寬低截面輪胎的使用，在轉(zhuǎn)向過(guò)程中所需克服的前輪阻力相應(yīng)增加，僅依靠人力來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向就非常費(fèi)力。而利用液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，就可以保證汽車(chē)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安全可靠、轉(zhuǎn)向靈敏。汽車(chē)助力轉(zhuǎn)向裝置目錄01任務(wù)一液壓泵02任務(wù)二液壓缸和液壓馬達(dá)03任務(wù)三液壓閥04任務(wù)四液壓輔助元件目錄01任務(wù)一液壓泵02任務(wù)二液壓缸和液壓馬達(dá)03任務(wù)三液壓閥04任務(wù)四液壓輔助元件液壓泵的工作原理和分類(lèi)1.液壓泵工作原理液壓泵是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力元件，其作用是將電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓油的壓力能，并向液壓傳動(dòng)系統(tǒng)提供具有一定壓力和流量的液壓油，作為系統(tǒng)的動(dòng)力源，液壓泵是一種能量轉(zhuǎn)換的裝置。液壓泵的工作原理和分類(lèi)1.液壓泵工作原理液壓泵正常工作的必要條件是：（1）具有周期性變化的密封容積。（2）具有配流裝置，能完成吸油和壓油功能。（3）油箱必須與大氣相通液壓泵的工作原理和分類(lèi)1.液壓泵工作原理現(xiàn)在汽車(chē)逐步采用缸內(nèi)噴射相同，對(duì)低壓燃油進(jìn)行加壓，采用的加壓泵就是柱塞式液壓泵，可以為系統(tǒng)提供120Bar的壓力燃油，有助于提高燃燒效率，改善排放效果。對(duì)低壓燃油進(jìn)行加壓的主要零部件是柱塞泵。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)噴射高壓系統(tǒng)

高壓燃油柱塞泵液壓泵的工作原理和分類(lèi)2.液壓泵的種類(lèi)根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同齒輪泵葉片泵柱塞泵根據(jù)排量

能否改變定量

液壓泵變量

液壓泵根據(jù)泵的輸油方向能否改變單向

液壓泵雙向

液壓泵液壓泵的工作原理和分類(lèi)2.液壓泵的種類(lèi)(1)齒輪泵以外嚙合的齒輪泵應(yīng)用最廣。齒輪泵內(nèi)有一對(duì)相互嚙合的少齒數(shù)外齒輪，齒輪密封在泵體的工作腔內(nèi)，嚙合線(xiàn)把嚙合齒輪分為互不相通的兩個(gè)區(qū)域。當(dāng)齒輪按示意圖中的方向轉(zhuǎn)旋時(shí)，左方的吸油腔由于相互嚙合的輪齒逐漸脫開(kāi)，齒槽空間逐漸增加，密封工作容積逐漸增大，形成部分真空，油箱中的油液在外界大氣壓力作用下，經(jīng)吸油管進(jìn)入吸油腔充滿(mǎn)齒槽。隨著齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，油液被帶到右方的壓油腔內(nèi)，由于齒輪的逐漸嚙合，密封工作腔的容積不斷減小，油液被擠出來(lái)，從壓油口進(jìn)入壓力管路供液壓系統(tǒng)使用。液壓泵的工作原理和分類(lèi)2.液壓泵的種類(lèi)(1)齒輪泵特點(diǎn)：兩齒輪的旋轉(zhuǎn)方向、轉(zhuǎn)速不變，齒輪的流量保持不變，稱(chēng)為定量泵。優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單體積小重量輕加工制造方便成本較低缺點(diǎn)流量和壓力的脈動(dòng)大工作時(shí)有較大的噪聲排油量不可調(diào)節(jié)齒輪泵多用于低壓系統(tǒng)中，如各種機(jī)械修理裝置等。液壓泵的工作原理和分類(lèi)2.液壓泵的種類(lèi)(2)葉片泵葉片泵主要由定子、轉(zhuǎn)子及葉片等部件組成。根據(jù)轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周密封腔吸油和排油次數(shù)的不同，葉片泵可分為單作用葉片泵和雙作用葉片泵兩類(lèi)。液壓泵的工作原理和分類(lèi)單作用葉片泵葉片安裝在轉(zhuǎn)子槽中，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)在離心力作用下可貼緊定子內(nèi)壁，并與轉(zhuǎn)子一起組成若干個(gè)密封容積。原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，每個(gè)密封容積完成一次吸油和排油過(guò)程。單作用葉片泵中，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子和定子之間的偏心距e，即可改變泵的排油量，故單作用葉片泵屬于變量液壓泵。（a）單作用葉片泵（b）雙作用葉片泵葉片泵的工作原理示意圖液壓泵的工作原理和分類(lèi)雙作用葉片泵雙作用葉片泵的轉(zhuǎn)子和定子中心相互重合，定子內(nèi)表面呈近似橢圓形，由兩段長(zhǎng)半徑圓弧、兩段短半徑圓弧和四段過(guò)渡曲線(xiàn)組成。葉片、定子內(nèi)表面和轉(zhuǎn)子外表面組成若干個(gè)封閉容積。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，隨著定子內(nèi)表面形狀的變化，封閉容積發(fā)生周期性改變，從而實(shí)現(xiàn)吸油和排油的過(guò)程。轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，每個(gè)封閉容積發(fā)生兩次改變，泵完成兩次吸油和排油過(guò)程，故稱(chēng)為雙作用葉片泵。（a）單作用葉片泵（b）雙作用葉片泵葉片泵的工作原理示意圖液壓泵的工作原理和分類(lèi)(2)葉片泵特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)工作油壓高流量脈動(dòng)小噪聲小使用壽命長(zhǎng)缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜定子和轉(zhuǎn)子等零部件加工難度大成本高同時(shí)對(duì)油液污染比較敏感葉片泵常用于各類(lèi)機(jī)床設(shè)備等中的液壓系統(tǒng)。液壓泵的工作原理和分類(lèi)2.液壓泵的種類(lèi)(3)柱塞泵柱塞泵是靠柱塞在缸體內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以周期性地改變缸體內(nèi)的密封容積來(lái)實(shí)現(xiàn)吸油和排油工作過(guò)程的。液壓泵的工作原理和分類(lèi)(3)柱塞泵根據(jù)柱塞的排列方式和運(yùn)動(dòng)方式的不同，柱塞泵可分為徑向柱塞泵和軸向柱塞泵兩種。（a）所示的徑向柱塞泵中，由于定子和轉(zhuǎn)子中心不重合，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)柱塞形成的密封容積發(fā)生周期性地改變；（b）所示的軸向柱塞泵中，斜盤(pán)作為轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，使柱塞與缸體的距離不斷變化，從而使密封容積發(fā)生周期性地改變。（a）徑向柱塞泵1—柱塞；2—定子；3—轉(zhuǎn)子；4—襯套；5—配油軸；6—柱塞孔（b）軸向柱塞泵1—斜盤(pán)；2—柱塞；3—缸體；

4—配流盤(pán)；5—傳動(dòng)軸

柱塞泵液壓泵的工作原理和分類(lèi)(3)柱塞泵柱塞泵特點(diǎn)與應(yīng)用：1.柱塞和缸體等部件制造簡(jiǎn)單、加工精度高、密封性好。2.流量調(diào)節(jié)方便，只需改變柱塞工作行程即可。3.獲得的油壓高、泵體結(jié)構(gòu)緊湊、工作效率高。柱塞泵廣泛應(yīng)用于要求高油壓、大流量、大功率以及變流量的液壓系統(tǒng)中。液壓泵的工作原理和分類(lèi)2.液壓泵的種類(lèi)(4)螺旋泵螺桿的嚙合線(xiàn)把主動(dòng)螺桿和從動(dòng)螺桿的螺旋槽分割成多個(gè)相互隔離的密封工作腔。隨著主動(dòng)螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，密封工作腔一個(gè)接一個(gè)地在左端形成，不斷地從左端向右端移動(dòng)，并在右端消失。形成密封工作腔的容積逐漸增大、吸油，消失的容積逐漸縮小、壓油液壓泵的工作原理和分類(lèi)2.液壓泵的種類(lèi)(4)螺旋泵單螺桿螺旋泵工作原理液壓泵的工作原理和分類(lèi)2.液壓泵的種類(lèi)(4)螺旋泵單螺桿螺旋泵液壓泵的工作原理和分類(lèi)(4)螺旋泵特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊體積小、重量輕噪聲小運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜加工較困難螺旋泵常用于精密機(jī)床的液壓傳動(dòng)中液壓泵的選擇選擇液壓泵的主要原則是滿(mǎn)足液壓系統(tǒng)的工作要求，確定泵的輸出流量、工作壓力和結(jié)構(gòu)形式。液壓泵的使用(1)液壓泵啟動(dòng)前，在液壓泵內(nèi)必須充滿(mǎn)油液。避免油溫過(guò)低或過(guò)高情況下工作，油溫過(guò)低，黏度過(guò)大，吸油困難；油溫過(guò)高，黏度下降，潤(rùn)滑不好，加劇發(fā)熱，容易出現(xiàn)燒傷。(2)液壓泵的吸油口和出油口的過(guò)濾器應(yīng)及時(shí)清洗，防止污物阻塞導(dǎo)致吸油不暢，造成壓力不足，噪聲過(guò)大。(3)液壓泵的的吸油管應(yīng)遠(yuǎn)離回油管，避免回油口靠近吸油區(qū)。目錄01任務(wù)一液壓泵02任務(wù)二液壓缸和液壓馬達(dá)03任務(wù)三液壓閥04任務(wù)四液壓輔助元件液壓缸液壓缸和液壓馬達(dá)是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，是完成液體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置，用于實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行元件的直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)。常用的液壓缸有活塞式、柱塞式、擺動(dòng)式三種。活塞式、柱塞式以及伸縮式液壓缸用來(lái)實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，輸出推力、拉力或直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；擺動(dòng)式液壓缸和液壓馬達(dá)用來(lái)實(shí)現(xiàn)360°以?xún)?nèi)的往復(fù)擺動(dòng)，輸出轉(zhuǎn)矩和角速度。液壓缸根據(jù)壓力油作用方式的不同，液壓缸和液壓馬達(dá)可分為單作用液壓缸和雙作用液壓缸。單作用液壓缸只有一個(gè)油液入口，壓力油只能驅(qū)動(dòng)液壓缸單向運(yùn)動(dòng)，反向運(yùn)動(dòng)需要依靠外力才能進(jìn)行；雙作用液壓缸有兩個(gè)油液入口，壓力油可驅(qū)動(dòng)液壓缸做雙向運(yùn)動(dòng)。液壓缸1.活塞式液壓缸（1）雙活塞桿式液壓缸固定在活塞上的雙活塞桿從液壓缸兩側(cè)伸出，兩活塞桿的直徑相等，活塞兩端的有效工作面積相等。當(dāng)流入兩腔的液壓油的流量、壓力一定時(shí)，活塞或缸體往返兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)速度和推力相等。液壓缸1.活塞式液壓缸（2）單活塞桿式液壓缸活塞上只有一端固定有活塞桿，活塞在壓力油作用下作單向推力運(yùn)動(dòng)，活塞兩端的有效工作面積相差一個(gè)活塞桿截面的面積。當(dāng)有桿腔進(jìn)油時(shí)，由于有效面積小，所以活塞速度大，推力??；當(dāng)無(wú)桿腔進(jìn)油時(shí)，由于有效面積大，所以活塞速度小，推力大。液壓缸1.活塞式液壓缸（3）差動(dòng)式液壓缸活塞的左、右兩腔同時(shí)通入壓力油，這種連接方式稱(chēng)為差動(dòng)連接。差動(dòng)連接回油缸的壓力油流回進(jìn)油腔，增加了進(jìn)油腔的流量，加快了活塞桿的移動(dòng)速度，適合于要求推力不大，快進(jìn)、快退的工作循環(huán)中。如果活塞桿的直徑是活塞直徑的0.707倍，則快進(jìn)與快退的速度相等。液壓缸1.活塞式液壓缸（4）增壓缸在液壓系統(tǒng)中，整個(gè)系統(tǒng)需要低壓，而局部需要高壓，為了節(jié)省一個(gè)高壓泵，常用增壓缸與低壓大流量泵配合，提高輸出油壓的局部壓力。這樣，只有局部是高壓，而整個(gè)液壓系統(tǒng)調(diào)整壓力較低，減少了功率損耗。液壓缸2.柱塞式液壓缸(1)它是一種單作用式液壓缸和液壓馬達(dá)，靠液壓力只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，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，故適于做長(zhǎng)行程液壓缸和液壓馬達(dá)；液壓缸3.伸縮缸由兩個(gè)或多個(gè)活塞式缸套裝而成。前一級(jí)活塞缸的活塞桿是后一級(jí)活塞缸的缸筒。各級(jí)活塞依次伸出可獲得很長(zhǎng)的行程，當(dāng)依次縮回時(shí)缸的軸向尺寸很小。液壓缸的結(jié)構(gòu)1.缸筒與缸蓋缸筒與缸蓋的連接要求緊密、不泄漏。常用的連接形式有：①法蘭式連接②螺紋式連接③拉桿式連接液壓缸的結(jié)構(gòu)2.活塞與活塞桿活塞與活塞桿之間常采用錐銷(xiāo)連接和螺紋連接，錐銷(xiāo)連接常用于雙出桿液壓缸和液壓馬達(dá)。液壓缸的結(jié)構(gòu)3.密封裝置密封裝置是避免油液泄漏造成壓力降低和流量損失。常用間隙密封和密封圈密封。液壓缸的結(jié)構(gòu)4.緩沖裝置緩沖裝置是為了防止活塞運(yùn)動(dòng)到極限位置時(shí)與缸蓋相撞。如圖利用節(jié)流槽進(jìn)行緩沖。液壓缸的結(jié)構(gòu)5.排氣裝置排氣裝置是在裝配或維護(hù)液壓設(shè)備后，排出管道和系統(tǒng)中的空氣，保證液壓系統(tǒng)能達(dá)到使用的壓力。常用的排氣裝置有兩種形式，一是排氣孔和排氣閥，二是排氣塞。排氣孔應(yīng)安裝在液壓缸和液壓馬達(dá)的最高位處，并用長(zhǎng)管道通向遠(yuǎn)處的排氣閥排氣。排氣塞排氣則是在缸蓋的最高部位處直接安裝排氣塞目錄01任務(wù)一液壓泵02任務(wù)二液壓缸和液壓馬達(dá)03任務(wù)三液壓閥04任務(wù)四液壓輔助元件液壓閥作用與類(lèi)型液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的控制元件是液壓控制閥，調(diào)整液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的壓力大小、油液流動(dòng)速度的快慢、流量的大小和改變油液流動(dòng)的方向，達(dá)到控制執(zhí)行元件輸出的動(dòng)力或力矩、運(yùn)動(dòng)的方向、速度大小和動(dòng)作的順序，滿(mǎn)足工作機(jī)械所設(shè)定的動(dòng)作和功能要求。液壓控制閥按作用分為壓力控制閥、方向控制閥和流量控制閥三大類(lèi)。液壓閥作用與類(lèi)型控制閥壓力控制閥溢流閥減壓閥順序閥方向控制閥單向閥換向閥流量控制閥節(jié)流閥調(diào)速閥壓力控制閥壓力控制閥是對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的整體或局部壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)的控制閥，包括調(diào)壓、減壓、增壓、卸荷等控制。常用的壓力控制閥有溢流閥、減壓閥、順序閥。1.溢流閥溢流閥的主要作用是調(diào)定或限制液壓系統(tǒng)的最大工作壓力溢流閥分直動(dòng)式溢流閥和先導(dǎo)式溢流閥壓力控制閥壓力油從油口P進(jìn)入溢流閥，當(dāng)油壓不高時(shí)，閥芯在彈簧作用下頂住閥座孔，閥口關(guān)閉；當(dāng)油液對(duì)閥芯的作用力大于彈簧阻力時(shí)，閥口打開(kāi)，多余的油液從油口T流回油箱，使得油口P的油壓保持恒定，該過(guò)程稱(chēng)為溢流。通過(guò)旋轉(zhuǎn)調(diào)壓螺桿，改變彈簧阻力的大小，即可調(diào)整溢流閥的溢流油壓，從而控制系統(tǒng)中的最大壓力。(1)直動(dòng)式溢流閥直動(dòng)型溢流閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，但當(dāng)油路壓力較大時(shí)，要求彈簧較硬，從而造成調(diào)壓的不便，故其適用于低壓系統(tǒng)。直動(dòng)型溢流閥PT符號(hào)PT壓力控制閥(1)直動(dòng)式溢流閥壓力控制閥(1)直動(dòng)式溢流閥壓力控制閥(1)直動(dòng)式溢流閥外控壓力控制閥它主要由先導(dǎo)閥和主閥兩部分組成，其中，先導(dǎo)閥用于調(diào)節(jié)壓力，主閥用于控制溢流閥的開(kāi)啟和關(guān)閉，從而穩(wěn)定系統(tǒng)壓力。(2)先導(dǎo)式溢流閥由于調(diào)壓輕便，先導(dǎo)型溢流閥適用于高壓大流量的液壓系統(tǒng)。先導(dǎo)型溢流閥調(diào)節(jié)螺釘錐閥錐閥座調(diào)壓彈簧閥體主閥芯主閥體主閥彈簧遙控口K進(jìn)油口P出油口TPT符號(hào)壓力控制閥(2)先導(dǎo)式溢流閥先導(dǎo)型溢流閥工作原理壓力控制閥(2)先導(dǎo)式溢流閥先導(dǎo)型溢流閥工作原理壓力控制閥先導(dǎo)型溢流閥工作原理壓力控制閥(2)先導(dǎo)式溢流閥先導(dǎo)型溢流閥工作原理壓力控制閥(2)先導(dǎo)式溢流閥壓力控制閥減壓閥的主要作用是用來(lái)降低液壓系統(tǒng)中某一個(gè)局部油液的壓力，使這一個(gè)局部的壓力低于整個(gè)液壓系統(tǒng)設(shè)定的壓力，以滿(mǎn)足不同執(zhí)行元件的工作壓力要求2.減壓閥減壓閥工作原理：減壓閥是利用液流流過(guò)縫隙產(chǎn)生壓力損失，使其出口壓力低于進(jìn)口壓力的壓力控制閥壓力控制閥2.減壓閥根據(jù)控制壓力不同可分：定值減壓閥：用于維持出口壓力不變定差減壓閥：用于維持進(jìn)、出口之間壓力差不變定比減壓閥：用于維持進(jìn)、出口之間壓力成一定的比例不變。壓力控制閥順序閥的作用是利用油路中壓力的變化控制閥門(mén)的開(kāi)、關(guān)，實(shí)現(xiàn)各部分油路的順序動(dòng)作。3.順序閥順序閥與溢流閥原理相似：不同：溢流閥出油口接油箱，順序閥出油口接執(zhí)行元件壓力控制閥溢流閥、減壓閥、順序閥比較方向控制閥方向控制閥是控制油液流動(dòng)方向的控制閥，包括單向閥和換向閥兩種1.單向閥單向閥的作用是允許油液只向一個(gè)方向流動(dòng)，不允許油液向相反的方向流動(dòng)方向控制閥普通單向閥主要由閥體、閥芯和彈簧等部件組成工作時(shí)，流體由P1口流入，克服彈簧彈力并頂開(kāi)閥芯，從P2口流出。液體只能從P1流向P2，不能倒流。(1)普通單向閥方向控制閥液控單向閥是在普通單向閥結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加一個(gè)控制油口K，當(dāng)控制油口K無(wú)壓力油通入時(shí)，液控單向閥相當(dāng)于普通單向閥，壓力油可經(jīng)P1口流入，P2口流出，反向則不能流動(dòng)。當(dāng)控制油口K通入壓力油后，控制活塞通過(guò)頂桿推動(dòng)閥芯往右移動(dòng)，使油口P1和P2處于連通狀態(tài)，壓力油可雙向流動(dòng)。(2)液控單向閥方向控制閥2.換向閥換向閥的作用是利用閥芯與閥體相對(duì)位置的改變控制油路的接通或關(guān)閉，達(dá)到控制液壓執(zhí)行元件的起動(dòng)、停止或變換運(yùn)動(dòng)方向的目的。換向閥按閥芯的運(yùn)動(dòng)分滑閥式和轉(zhuǎn)閥式，滑閥式應(yīng)用較多。方向控制閥滑閥式換向閥滑閥式換向閥按照閥芯的工作位置的數(shù)目和油液的進(jìn)、出口通路數(shù)目分為“幾位幾通”方向控制閥滑閥式換向閥換向閥的圖形符號(hào)用一個(gè)方框表示換向閥的一個(gè)工作位置，二位用兩個(gè)方框，三位用三個(gè)方框。方框內(nèi)的箭頭表示油路相通路線(xiàn)，表示油路不相通名稱(chēng)符號(hào)名稱(chēng)符號(hào)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閥滑閥式換向閥換向閥的閥芯位置有手動(dòng)、機(jī)動(dòng)和電磁多種控制方式流量控制閥流量控制閥的作用是控制液壓系統(tǒng)的流量。流量控制閥是依靠改變節(jié)流口的大小，調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度。常用的流量控制閥有普通節(jié)流閥和調(diào)速閥。1