汽车中级工程师培训液压传动.ppt
1.2 液压传动的组成 液压传动系统由以下四部分组成：,动力元件将机械能转换成液压能（液压泵）执行元件将压力能转换成机械能输出（液压缸和马达）控制元件对流体的压力、流量和流动方向进行控制和 调节(液压阀)辅助元件如油箱、管件等,粘温特性,液体粘度随温度的升高而降低。,油液粘度随温度变化小，称该油液粘温特性好。,粘压特性,在一般情况下，压力对粘度的影响比较小，在工程中当压力低于5MPa时，粘度值的变化很小，可以不考虑。,液体粘度随压力的升高而增大。,选用液压油液首先考虑的是粘度，选择时要注意：液压系统的工作压力 压力高时要选择粘度较大的液压油液。环境温度 温度高时选用粘度较大的液压油液。运动速度 速度高时选用粘度较低的液压油液。液压泵的类型 各类泵适用的粘度范围见下表。,帕斯卡原理：在密闭容器内，外力作用于液面上的压力可以等值地传递到液体内部的所有各点。,P,液压系统的压力,液压传动的第一个特征：液压系统的压力取决于外负载。,2.2.4 压力的传递,运动的传递,将流量连续性方程应用于密闭液压系统。假设大、小液压缸活塞位移的平均速度分别为v2和v1，有,v1A1=v2A2=q,分析：液压传动是靠密闭工作容积变化相等的原则实现运 动传递的，改变进入大液压缸的流量q，即可改变 其活塞的运动速度v2。,液压传动的第二个特征：液压传动的速度取决于流量。,由上述分析可知，压力和流量是液压系统中两个最基本的参数。,整个液压系统的总压力损失应为所有沿程压力损失和所有的局部压力损失之和。p=p+p,2.4.4 管道系统中的总压力损失,对总压力损失影响较大的是流速，故系统的流速不宜过高。,液压泵作为液压系统的动力元件，将原动机输入的机械能转换为液压能输出，为液压系统提供足够流量的压力油。而液压马达是液压系统中的执行元件，是将液压泵提供的液压能转变为机械能的能量转换装置。,3.1 液压泵与液压马达概述,1）液压泵和液压马达的压力工作压力：液压泵实际工作时的出口压力pp或液压马达的进口压力pm 额定压力 ps：正常工作条件下连续运转的最高压力。液压元件的压力等级（表3-1）,2）液压泵和液压马达的排量液压泵排量Vp：油泵每转所排出的油液体积；液压马达排量Vm：马达每转所需油液体积；常用单位为 cm3/r(ml/r)。,3.1.2 液压泵的基本参数,7)液压泵和液压马达的效率：,容积效率v：用以衡量液压泵或液压马达因泄漏而引起的流量损失。,液 压 泵：泵的实际流量qp与理论流量qpt之比。,液压马达：液压马达的理论流量qmt与实际输入流量qm之比。,机械效率m 用以衡量液压泵或液压马达因摩擦引起的损失。,液 压 泵：理论扭矩与实际输入扭矩之比。,液压马达：实际输出扭矩与理论扭矩之比。,总效率 输出功率 P o与输入功率 P i之比。总的功率损失由流量损失和机械损失两部分组成。,液 压 泵：,液压马达：,3.1.3 液压泵的分类和选用,1)分类,外啮合齿轮泵,内啮合齿轮泵,双作用叶片泵,单作用叶片泵,轴向柱塞泵,径向柱塞泵,单作用叶片泵，径向柱塞泵和轴向柱塞泵可以作变量泵,2)选用原则：是否要求变量：要求变量选用变量泵。工 作 压 力:柱塞泵的额定压力最高。工 作 环 境:齿轮泵的抗污能力最好。噪 声 指 标:双作用叶片泵和螺杆泵属低噪声泵。效 率:轴向柱塞泵的总效率最高。,泄漏与间隙补偿措施 齿轮泵存在端面泄漏、径向泄漏和轮齿啮合处泄漏。端面泄漏占8085。,5）外啮合齿轮泵的结构特点,6)间隙补偿措施（提高压力的措施）采用静压平衡措施：在齿轮和盖板之间增加一个补偿零件，如浮动轴套或浮动侧板，在浮动零件的背面引入压力油，让作用在背面的液压力稍大于正面的液压力，其差值由一层很薄的油膜承受。,7）液压径向力及平衡措施,解决措施：通过在盖板上开设平衡槽，使它们分别与低、高压腔相通，产生一个与液压径向力平衡的作用。平衡径向力的措施都是以增加径向泄漏为代价。,产生原因：液压径向力见左图,3.3 叶片泵,单作用叶片泵 单作用叶片泵转子每转一周，每个工作容积完成吸、压油各一次，故称为单作用泵，且既可做定量泵，由可做变量泵用。,双作用叶片泵 双作用叶片泵因转子旋转一周，叶片在转子叶片槽内滑动两次，每个工作容积完成吸油和压油各两次，并且只能做定量泵用。,与齿轮泵相比,优点：1）噪音低、流量均匀、体积小；2）压力脉动小、密封性好、容积效率高；3）工作寿命长。缺点：对油液污染敏感、自吸性较差。用途：机床设备、中小型工程机械、冶金机械。,3.4 柱塞泵,按柱塞排列方向的不同，分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵两种。,柱塞泵是靠柱塞在缸体内作往复运动，使密封容积交替变化来实现吸油和压油的。,优点：结构紧凑、单位功率体积小，压力高、效率高（容积效率可达99、总效率可达97以上）、易于实现变 量。目前产品额定压力已达35MPa,排量已达500ml/r。应用：广泛应用于高压、大流量、大功率和流量需要调节的场合，如龙门刨、工程机械、矿山机械等。,3.4.5 液压泵的选用原则,1）是否要求变量 径向柱塞泵、轴向柱塞泵、单作用叶片泵是变量泵。2）工作压力 柱塞泵压力31.5MPa；叶片泵压力6.3MPa，高压化以后 可达16MPa；齿轮泵压力2.5MPa，高压化以后可达21MPa3）工作环境 齿轮泵的抗污染能力最好。,3）噪声指标 低噪声泵有内啮合齿轮泵、双作用叶片泵和螺杆泵，双 作用叶片泵和螺杆泵的瞬时流量均匀。4）效率 轴向柱塞泵的总效率最高；同一结构的泵，排量大的泵 总效率高；同一排量的泵在额定工况下总效率最高。,4.1.2.1 双杆活塞缸,安装方式缸筒固定式：运动部件移动范围是活塞有效行程的三倍，该安装方式站地面积大，仅适用于小型机床。活塞杆固定：运动部件移动范围是活塞有效行程的两倍站，地面积小，适用于大中型型机床。,4.1.2 活塞缸,3）单杆活塞缸的差动连接,单杆活塞缸的一种联接方式。它把右腔的回油管和左腔的进油管接通。这种联接方式称为差动联接。,故：,活塞前进的速度：,柱塞与缸筒无配合关系，缸筒内孔不需精加工，只是柱塞与缸盖上的导向套有配合关系。柱塞缸制造成本低，尤其适用于行程长的场合。,为减轻重量，减少弯曲变形，柱塞常做成空心。柱塞缸只能作单作用缸，要求往复运动时，需成对使用。柱塞缸能承受一定的径向力。,4.1.3 柱塞缸,5.1 压力控制阀,压力控制阀是用来控制液压系统中油液压力或通过压力信号实现控制的阀类。它包括溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器。压力控制阀的基本工作原理:通过作用在阀芯上的液压力与弹簧力相平衡的原理来实现对油液压力的控制。,保持系统压力恒定（溢流阀作定压阀用）限制系统最高压力，保证系统安全（溢流阀做安全阀用）利用回路压力来控制多个执行元件的先后动作顺序（顺序 阀）稳定或降低回路的压力（减压阀）还有的是利用液压力作为信号控制其动作（压力继电器）,作用：,溢流阀通常旁接在液压泵的出口，起溢流定压作用。,溢流阀,安全阀,5.1.1 溢流阀,作用,5.1.2 减压阀,作用,减压并保持出口压力不变。,按调节要求不同，有定值减压阀，定差减压阀，定比减压阀。其中定值减压阀应用最广，又简称减压阀，本节主要介绍它的原理及结构特点。,分类,利用进口压力的变化来控制阀口的启闭，多用于控制多个执行元件的顺序动作。,5.1.3 顺序阀,作用,分类,按控制压力来源不同分为内控和外控顺序阀。,内控式,外控式,节流阀,调速阀,5.2 流量控制阀,作用：流量控制阀是靠改变阀口开度大小或通道长度（即改变液阻）来调节通过阀的流量，以达到调节执行元件运动速度的目的。分类：普通流量控制阀包括节流阀、调速阀和溢流节流 阀等。,5.2.1 概述,2）流量特性与应用场合,调速阀的调速稳定性好，其速度刚性近似为。调速阀适用于执行元件负载变化大，而速度稳定性要求高的系统中。,5.3 方向控制阀,方向控制阀用于控制和改变液体流动的方向，常见的有单向阀和换向阀。,普通单向阀的应用,安装在泵的出口，防止压力冲击影响泵的正常工作或防止泵不工作时液压系统油液经泵倒流回油箱。被用来分隔油路以防止高低压干扰。与其他的阀组成单向节流阀、单向减压阀、单向顺序阀等。安装在执行元件的回油路作背压阀。,换向阀作用是利用阀芯和阀体间相对位置的变化来接通、断开或改变系统中油液的流动方向。,5.3.2 换向阀,任何液压系统都是由一些基本液压回路组成的，基本液 压回路是一些能够完成某种特定功能的典型油路。基本液压回路按其在液压系统中的功能可分为压力控制回路调节和控制整个系统或局部油路的工作压力；速度控制回路调节和控制执行元件的速度；方向控制回路控制执行元件运动方向的变换和锁停；多执行元件控制回路控制几个执行元件间的工作顺序。,7.1 压力控制回路,压力控制回路是利用压力控制阀来控制整个系统或局部支路的压力，以满足执行元件对力和转矩的要求。包括调压回路减压回路增压回路卸荷回路平衡回路,7.2 速度控制回路,速度控制回路用于调节液压执行元件的运行速度和速度的切换。,按调速方式的不同主要有以下三种调速回路节流调速回路：采用定量泵和流量控制阀容积调速回路：采用变量泵或变量马达容积节流调速回路,7.2.1 调速回路,7.2.1.1 节流调速回路,按流量控制阀设置的位置不同分为 进口节流调速回路 出口节流调速回路 旁路节流调速回路,4）改善节流调速回路负载特性的回路采用调速阀,采用调速阀代替节流阀，可以改善回路的速度负载特性，提高速度稳定性，但会使系统的效率进一步降低。,结论：节流调速回路一般用于负载变化较小的小功率液压系统。,7.2.1.2 容积调速回路,由于没有节流损失和溢流损失，系统效率高，温升小，适用于高速、大功率调速系统。,7.2.1.3 容积节流调速回路,回路工作时，用流量控制阀调定进入或流出液压缸的流量来调节液压缸的速度，并使变量泵的供油量始终随流量控制阀调定流量作相应的变化。这种回路无溢流损失，效率较高，速度稳定性比容积调速回路好。适用于要求速度稳定性高和效率较高的场合。,功用：通过控制进入执行元件液流的通、断或变向，来实现执行元件的启动、停止或改变运动方向的回路称为方向控制回路。常用的方向控制回路有：换向回路 锁紧回路 制动回路,7.3 方向控制回路,7.4 多缸动作回路,顺序动作回路 同步回路 互不干扰回路,
