汽车机械基础项目六课件.ppt
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1、项目六 汽车液压传动,任务一 液压传动基础知识,任务二 液压元件,任务三 液压基本回路,任务四 液压传动在汽车中的应用实例,现代汽车大多配有汽车防抱死制动系统和汽车液压助力转向系统。防抱死制动系统既可以提高制动效果,又可以延长汽车轮胎的使用寿命;汽车液压助力转向系统既可以减轻司机操作转向盘的体力劳动,又可以提高车辆的转向灵活性。这两种系统中,液压传动起重要作用,是主要组成部分之一。那么,液压传动的工作原理是什么?液压传动系统的组成包括哪些?,液压传动是利用液体作为工作介质来传递运动、动力和进行控制的一种传动方式。 液压传动利用液压元件组成不同功能的基本回路,再由若干个基本回路有机地组合成能完成
2、一定控制功能的传动系统,进行能量的传递、转换和控制,以满足机器设备对各种运动和动力的要求。,1了解液压传动系统的有关参数和特点。2掌握液压传动的工作原理。3掌握液压传动系统的组成及图形符号。,一、液压传动的工作原理二、油液压力的产生和压力传递三、液体流动知识四、液压传动系统的组成与图形符号,黏性,当液体在外力作用下流动时,液体内部各流层之间产生内摩擦力的性质称为液体的黏性。粘性的大小可用黏度来衡量。,一、液压传动的工作原理,1油液的特性,压缩性,液体受压力作用发生体积变化的性质称为液体的可压缩性。 一般中、低压液压系统,其液体的可压缩性很小。因而可以认为液体是“不可压缩”的。而在压力变化很大的
3、高压系统中,就需要考虑液体可压缩性的影响。 当液体中混入空气时,可压缩性将显著增加,并将严重影响液压系统的工作性能,因而在液压系统中应使油液中的空气含量减少到最低限度。,(1)易于在较大的速度范围内实现无级调速。(2)易于获得很大的力或力矩,因此承载能力大。(3)在功率相同的情况下,液压传动的体积小、质量轻、动作灵敏、惯性小。(4)传动平稳、吸振能力强,便于实现频繁换向和过载保护。(5)操纵简便,易于采用电气、液压联合控制以实现自动化。(6)采用油液为工作介质,系统的零部件之间能自行润滑,使用寿命长。(7)液压元件已实现了标准化、系列化和通用化,便于设计、制造和推广使用。,2. 液压传动的特点
4、,(1)液压传动以液体作为工作介质来传递运动和动力; (2)液体必须在密闭的容器中传递,如果容器不密封,不能形成必要的压力; (3)液压传动必须经过两次能量转换。首先通过动力装置把机械能转变为液体的压力能,然后通过执行机构把液体的压力能转换为机械能; (4)液压传动依靠密封容积变化来传递运动; (5)液压传动依靠液体的静压力来传递动力。,2. 液压传动的(自身)特点,3液压千斤顶的工作原理,1杠杆手柄 2小液压缸 3小活塞 4、7单向阀 5吸油管 6、10管道 8大活塞 9大液压缸 11截止阀 12油箱,二、油液压力的产生和压力传递,1活塞 2油液 3压力表,液体的静压力,静止液体在单位面积上
5、所受的法向力称为静压力。静压力在液压传动中简称压力,在物理学中则称为压强。,单位:Pa(N/m2 )1MPa=103kPa=106Pa,液体静压力有两个重要特性:,(1)垂直并指向于承压表面 液体在静止状态下不呈现粘性, 内部不存在切向剪应力而只有法向应力。 (2)各向压力相等 有一向压力不等,液体就会流动, 各向压力必须相等。,静压力的传递,帕斯卡原理:在密闭容器内,由外力作用产生的压力可以等值同时传递到液体内所有各点。,液压系统中的压力取决于负载,压力形成的过程是从无到有、从小到大,最后达到额定压力。 额定压力应符合公称压力,公称压力系列(MPa):,1.0,1.6,2.5,4.0,6.3
6、,10,16,20,25,31.5,。,系统压力的建立,1. 流量和平均流速,单位时间内流过管道或液压元件某一截面的液体体积称为流量,用q表示。单位:m3/s。,平均流速:,三、液体流动知识,流速:,结论:, 由于油液的不可压缩性,在液压缸内油液的流速即是活塞(或液压缸)的运动速度。 油液在管道内的流速或活塞(或液压缸)的运动速度v,仅与作用面积A及流量q两个因素有关,而与压力大小无关。 管道的通流面积或液压缸的有效作用面积A一定时,活塞(或液压缸)的运动速度v,取决于进入管道或液压缸内的流量q。,连续性方程,在同一管道中流动的油液,流过任一截面的流量相等。 等径管道中流动的油液,其进入管道的
7、平均流速与流出管道的平均流速相等。 变径管道中流动的油液,其平均流速随流经截面的变化而变化,截面积小,平均流速大;截面积大,平均流速小。,结论:,液体流动的连续性原理:,2. 液阻和压力损失,由于流动油液各质点之间以及油液与管壁之间的摩擦与碰撞会产生阻力,这种阻力叫液阻。 系统存在液阻,油液流动时会引起能量损失,主要表现为压力损失(包括沿程损失和局部压力损失)。,油液在管道中流动,由于液阻造成压力损失,会带来功率损失,进而油液发热黏度减小而引起泄漏增加,甚至使液压元件受热膨胀而“卡死”。因此,应尽量减少液阻,以减少压力损失。 液阻也有可以利用的方面,如某些液压元件是利用液阻来实现流量和压力控制
8、的,以及利用液阻来实现缓冲等。,3. 泄漏和流量损失,从液压元件密封间隙漏过少量油液的现象称泄漏。泄漏分内泄漏和外泄漏,泄漏必然引起流量损失。,1-低压区 2-高压区 3-外泄漏 4-内泄漏,(1)动力元件-液压泵,将原动机输入的机械能转换为液体的压力能,作为系统供油能源装置。 (2)执行元件-液压缸(或液压马达),将流体的压力能转换为机械能,而对负载作功。 (3)控制元件-各种控制阀,用以控制流体的方向、压力和流量,以保证执行元件完成预期的工作任务。 (4)辅助元件-油箱、油管、滤油器以及各种信号转换器等,保证系统正常工作。 (5)工作介质-液压油。,四、液压传动系统的组成与图形符号,1.液
9、压传动系统的组成,2.液压传动系统的图形符号,机床工作台液压传动系统1油箱 2滤油器 3液压泵 4溢流阀 5节流阀 6换向阀 7工作台 8液压缸,一、液压传动的工作原理 二、液压传动系统的组成,汽车发动机工作时,发动机润滑系统靠机油泵提供动力。那么,图示机油泵是哪种类型,其工作原理是什么?发动机润滑系统还采用了哪些液压元件?,汽车发动机润滑系统油泵能将输入的机械能转换为液压能输出。控制油泵泵油流量和压力的是控制元件,通过控制元件控制泵油流量和压力,可以控制发动机润滑系统的压力始终在一定范围内。此外,还需要一些辅助元件,才能实现对汽车的润滑。,1掌握动力元件液压泵的工作原理、图形符号、类型、特点
10、及应用。2掌握执行元件液压马达和液压缸的工作原理、图形符号、类型、特点及应用。3掌握控制元件液压阀的工作原理、图形符号、类型、特点及应用。4掌握辅助元件蓄能器、过滤器、油箱等的类型、作用及应用。,一、液压泵二、液压马达和液压缸三、液压控制阀四、液压辅助元件,动力元件:液压泵 机械能 液压能,执行元件:液压马达、液压缸 液压能 机械能,液压泵、液压马达和液压缸的相互关系:,1液压泵 2液压缸 3液压马达 4电动机,液压马达:旋转形式机械能液 压 缸:直线(或摆动)形 式机械能,一、液压泵,(一)液压泵的工作原理、类型及图形符号,吸油:密封容积增大,产生真空; 压油:密封容积减小,油液被迫压出。,
11、液压泵的工作原理,1.液压泵的工作原理,a.形成密封容积;b.密封容积变化; c.吸压油口隔开-具有配流装置。,必要条件概括成“三句话,十八个字”:,构成容积式泵有两个必要条件:, 具有密封容积,且密封容积又可以周期性的变化。密封容积由小变大时吸油,密封容积由大变小时压油。 具有配流装置(将吸、压油口隔开)。配流装置保证密封容积由小变大时只与吸油管连通,密封容积由大变小时只与压油管连通。,按结构形式: 齿轮式、叶片式、柱塞式按输油方向能否改变: 单向泵、双向泵按输出排量能否调节:定量泵、变量泵按工作压力:低压泵、中压泵、中高压泵、高压泵,2液压泵的类型和图形符号,(二)常用液压泵的结构、工作原
12、理及特点,1. 齿轮泵,按啮合形式可分为:外啮合 内啮合,外啮合,内啮合,组成:由前、后泵盖,泵体,一对齿数、模数、齿形完全相同的渐开线外啮合齿轮组成。,(1)外啮合齿轮泵,密封容积形成:齿轮的齿槽、泵体内表面、前后泵盖围成。 密封容积变化:齿轮退出啮合容积增大吸油;齿轮进入啮合容积减小压油。 吸压油口隔开:两齿轮啮合线及泵盖。,外啮合齿轮泵的工作原理:,外啮合齿轮泵工作原理图,组成:小齿轮、内齿轮、月牙形隔板等。,(2)内啮合齿轮泵,渐开线齿形内啮合齿轮泵,小齿轮带动内齿轮同向(顺时针)异速旋转,上半部分轮齿退出啮合,形成真空吸油;下半部分轮齿进入啮合,容积减小压油。月牙板同两齿轮将吸压油口
13、隔开。,内啮合齿轮泵的工作原理:,摆线齿形内啮合齿轮泵(摆线转子泵),组成:内、外转子相差一齿,且有一偏心距。,摆线齿形内啮合齿轮泵,2. 叶片泵,分类: 双作用 卸荷式定量泵 单作用非卸荷式变量泵,双作用叶片泵,单作用叶片泵,(1)双作用式叶片泵,组成:定子、转子、叶片、配油盘、传动轴、壳体等。,双作用式叶片泵结构示意图,定子,V密形成:定子、转子和相邻两叶片、配油盘围成。 V密变化:转子顺转,左上、右下,叶片伸出,密封容积增大吸油;右上、左下,叶片缩回,密封容积减小压油。 吸压油口隔开:配油盘上封油区及叶片。,特点: 转子转一周,吸、压油各两次,称双作用式。 吸、压油口对称,径向力平衡,称
14、卸荷式。,双作用式叶片泵工作原理:,(2)单作用式叶片泵,组成:定子、转子(偏心安装)、叶片、配油盘、传动轴、壳体等。,单作用式叶片泵工作原理:,v密形成:定子、转子、叶片和配油盘围成。 v密变化:转子逆转,上半周,密封容积增大吸油;下半周,密封容积减小压油。,特点: 转子转一周,吸、压油各一次,称单作用式。 吸、压油口各半,径向力不平衡,称非卸荷式。,3. 柱塞泵,按柱塞排列方式:,轴向柱塞泵,径向柱塞泵,轴向柱塞泵:斜轴式 斜盘式径向柱塞泵,斜盘式轴向柱塞泵,特征:柱塞轴线平行或倾斜于缸体的轴线。 组成:配油盘、柱塞、缸体、倾斜盘等。,(1)斜盘式轴向柱塞泵,工作原理: V密形成:柱塞和缸
15、体配合而成。 V密变化:缸体逆转,右半周,密封体积增大吸油;左半周,密封体积减小压油。 吸压油口隔开:配油盘上的封油区及缸体底部的通油孔。,斜盘式轴向柱塞泵工作原理,特征:各柱塞排列在传动轴半径方向,即柱塞中心线垂直于传动轴中心线。 组成:定子、转子(偏心)、柱塞、配油轴(固定)等。,(2)回转式径向柱塞泵,1定子; 2转子;3配油轴;4压油孔;5柱塞; 6吸油孔;a吸油腔;b压油腔。,工作原理: V密形成:柱塞和缸体配合而成。 V密变化:转子顺转,上半周,密封体积增大吸油,下半周,密封体积减小压油。,液压马达的作用: 将液压能转换为旋转形式的机械能,而对负载作功。,液压马达和液压泵的区别:
16、作用上相反; 结构上相似(略有差别); 原理上互逆,当向泵输入压力油时,其轴输出转速和转矩则成为马达。,二、液压马达和液压缸,液压缸的作用: 将液压能转变为直线运动或摆动的机械能而对负载作功。,按照转速分:高速(额定转速大于500r/min)、低速(额定转速小于500r/min);按照排量能否调节:定量、变量;按照输油方向能否改变:单向、双向;按照输出转矩是否连续:旋转式、摆动式。,(一)液压马达,特点:起动力矩小,低速稳定性差,适用于回转运动机构。,1. 齿轮式液压马达,2. 双作用叶片式液压马达,结构特点: 进出油口相等,有单独的泄油口; 叶片径向放置,叶片底部设有扭力弹簧; 在高低压油腔
17、通入叶片底部的通路上装有单向阀。,(二)液压缸,作用:将液压能转变为直线运动或摆动的机械能而对负载作功。,(1)按结构形式分:活塞缸、柱塞缸、摆动缸 活塞缸和柱塞缸实现往复直线运动,输出速度和推力; 摆动缸实现往复摆动,输出角速度(转速)和转矩。(2)按作用方式分:单作用式缸、双作用式缸、复合式缸 单作用式液压缸反方向依靠外力实现; 双作用式液压缸中,压力油交替进入液压缸的两腔,使缸实现正反两个方向的运动。,1液压缸的类型及运动形式,2.常用液压缸的工作原理,活塞式液压缸:在缸体内作相对往复运动的组件为活塞的液压缸。分类:按伸出活塞杆不同:双杆、单杆 按固定方式不同:缸体固定、活塞杆固定(1)
18、双杆活塞式液压缸特点:两腔面积相等; 压力相同时,推力相等;流量相同时,速度相等。(即具有等推力等速度特性),(2)单杆活塞式液压缸特点:两腔面积不等; 压力相同时,推力不等;流量相同时,速度不等。 (即不具有等推力等速度特性),柱塞式液压缸:在缸体内作相对往复运动的组件为柱塞的液压缸。 结构:缸体、柱塞、导向套、钢丝卡圈等。 工作原理:只能单向运动,回程需靠外力(弹簧力、自重);需双向运动时,常成对使用。,柱塞式液压缸结构,(3)柱塞式液压缸,3. 液压缸的密封,液压缸的密封主要是指活塞与缸体、活塞杆与端盖之间的动密封以及缸盖与缸体之间的静密封。 常见的密封形式:间隙密封和密封圈密封。,(1
19、)间隙密封密封原理:利用相对运动零件配合面之间的微小间隙防止泄漏。 环形槽作用:自动对中心,减小摩擦力;增大泄漏阻力,减小偏心量,提高密封性能;储存油液,自动润滑。特点应用: 结构简单,摩擦阻力小,耐高温,但泄漏较大,并且随着时间增加而增加,加工要求高。 主要用于尺寸小,压力低,速度高的液压缸或各种阀。,(2)密封圈密封密封圈类型:O型、Y型、V型等; 材料:耐油橡胶、尼龙。 O型密封圈密封原理:利用密封圈的安装变形来密封。特点应用: O型圈截面为圆形,结构简单,制造方便,密封性能好,摩擦力小。 一般安装在外圆或内圆上截面为距形的沟槽内以实现密封。 O型圈应用相当广泛,既可用于动密封又可用于静
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