1、液压传动基础知识典型液压控制回路及在汽车上的应用气压传动基础知识气压基本回路及汽车典型气压传动系一二三四模块小结五 学习目标1掌握液（气）压传动系统的概念、组成和应用；2掌握液（气）压系统的主要部件的工作原理；3掌握汽车典型液压、气压系统的组成和工作原理。1能通过液（气）压系统图，分析一般液（气）压系统的工作过程；2能够分析汽车典型液（气）压系统的工作过程。结论：a.密封容积中的液体既可以传递力，又可以传递运动。因此液压传动又称容积式液压传动传动。b.液压传动是以液体为工作介质，借助于密封工作空间的容积变化和油液的压力来进行能量传递和运动控制的传动方式。液压传动基础知识1 1液压传动的工作原理
2、图7-1 液压千斤顶的工作原理 图为液压千斤顶简化模型，据此可分析推导出两活塞间的力比、速比及功率关系。设大、小活塞的面积为 A2、A1，当作用在大活塞的负载为 G，作用在小活塞的作用力为 F时，根据帕斯卡原理，即“在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将同时以等值传递到液体内各点”。液压传动基础知识2 2力比、速比及功率关系图7-2 液压千斤顶简化模型21AGAFpqpAqApvGP222 由此可见，压力 p 和流量 q 是流体传动中最基本、最重要的两个参数，它们相当于机械传动中的力和速度，它们的乘积即为功率，可称为液压功率。a.压力取决于负载b.速度取决于流量结论：(1)动力元件液压泵将机械
3、能转换为液压能，给整个系统提供压力油。(2)执行元件液压缸或液压马达将液压能转换为机械能，可克服负载做功。(3)控制元件各种阀类可控制和调节液压系统的压力、流量及液流方向，以改变执行元件输出的力(或转矩)、速度(或转速)及运动方向。(4)辅助元件油管、管接头、油箱、过滤器、蓄能器和压力表等起连接、贮油、过滤、贮存压力能和测量油液压力等作用的辅助元件。(5)工作介质传递压力的工作介质通常为液压油，同时还可起润滑、冷却和防锈的作用。液压系统由以下五部分组成：液压传动基础知识3 3液压系统的组成液压泵液压缸油管液压阀图7-3 磨床工作台液压系统工作原理图 液压传动基础知识4 4液压系统图的图形符号图
4、7-4 磨床工作台液压系统图形符号图 GB/T 786.1-2009规定了“液压气动图形符号”，这些符号只表示元件的职能，不表示元件的结构和参数。一般液压传动系统图均应按标准规定的图形符号绘制，若某些元件无法用图形符号表示，或需着重说明系统中某一重要元件的结构和动作原理时，允许采用结构原理图表示。液压传动基础知识1 1液压泵的工作原理及特点构成容积式泵的两个必要条件是：（1）有能形成容积变化的密封工作空间。容积由小变大时吸油，由大变小时压油。（2）有与容积变化相协调的配流装置。配流装置保证密封容积由小变大时只与吸油管相通，由大变小时只与压油管相通。图7-5 单柱塞液压泵工作原理图1）工作压力和
5、额定压力(1)工作压力 液压泵实际工作时的输出压力称为工作压力。工作压力的大小取决于外负载。(2)额定压力 液压泵在正常工作条件下,按试验标准规定连续运转的最高压力称为液压泵的额定压力。液压传动基础知识2 2液压泵的主要性能参数2）液压泵的排量和流量(1)排量 排量指泵每转一圈所通过的油液体积，由泵在工作时密封空间几何尺寸变化计算而得。(2)流量 理论输出流量qt：是在不考虑泄漏情况下的泵的输出流量，其值与泵的工作压力无关。Vnqt 实际输出流量q：是在考虑泄漏情况下的泵的输出流量。由于存在泄漏，泵的实际输出流量小于理论输出流量。VVtVnqq 泵的实际输出流量与工作压力有一定的关系。载荷增大
6、，泵的工作压力增加，泵的泄漏量也随之增加，容积效率下降，使实际输出流量减小。图7-6 泵的实际输出流量与压力的关系结论：随着齿轮旋转，轮齿依次进入啮合，吸油腔周期性地由小变大，排油腔周期性地由大变小，齿轮泵不断地吸油和排油。1）外啮合齿轮泵工作原理 液压传动基础知识3 3齿轮泵图7-7 外啮合型齿轮泵工作原理2）内啮合齿轮泵a)渐开线齿形 b)摆线齿形图7-8 双作用叶片泵的工作原理 液压传动基础知识4 4叶片泵5 5柱塞泵图7-9 径向柱塞泵的工作原理1）液压缸的基本类型和特点（1）活塞缸 图7-10 双杆活塞式液压缸a)缸体固定 b)活塞杆固定 活塞缸有双杆式活塞缸和单杆式活塞缸两种基本形
7、式。液压传动基础知识6 6液压缸 如图所示，单杆活塞缸只有一端带活塞杆，单杆液压缸也有缸体固定和活塞杆固定两种形式，但它们的工作台移动范围都是活塞有效行程的两倍。图7-11 单杆活塞式液压缸（2）柱塞缸 柱塞缸只能实现一个方向的液压传动，反向运动要靠外力。若需要实现双向运动，则必须成对使用。柱塞和缸筒不接触，运动时由缸盖上的导向套来导向，因此缸筒的内壁不需精加工，它特别适用于行程较长的场合。液压传动基础知识图7-12 柱塞缸 液压传动基础知识2）液压缸的典型结构和组成 图7-13 双作用单活塞杆液压缸1耳环2螺母3防尘圈4、17弹簧挡圈5套6、15卡键7、14O形密封圈8、12Y形密封圈9缸盖
8、兼导向套10缸筒11活塞13耐磨环16卡键帽18活塞杆19衬套20缸底1）液压阀的作用和主要类型液压阀是用来控制液压系统中油液的流动方向或调节其压力和流量的。它可分为方向阀、压力阀和流量阀三大类。在工作原理上，所有阀的开口大小，阀进、出口间压差以及流过阀的流量之间的关系都符合孔口流量公式，仅是各种阀控制的参数各不相同而已。液压传动基础知识1 1阀的基本类型和要求2）对液压阀的基本要求 对液压阀的基本要求：动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动小；油液流过的压力损失小；密封性能好；结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通用性大。1）止回阀（1）普通止回阀 普通止回阀的作用，是使油液只能沿一个方向流
9、动，不许它反向倒流。（2）液控止回阀 当控制口K处无压力油通入时，它的工作机制和普通单向阀一样；压力油只能从通口P1流向通口P2，不能反向倒流。当控制口K有控制压力油时，因控制活塞1右侧a腔通泄油口，活塞1右移，推动顶杆2顶开阀芯3，使通口P1和P2接通，油液就可在两个方向自由通流。液压传动基础知识2 2方向控制阀图7-14 止回阀 图7-15 液控止回阀2）换向阀（1）转阀式换向阀 该阀由阀体1、阀芯2和使阀芯转动的操作手柄3组成，在图示位置，通口P和A相通、B和T相通；当操作手柄转换到“止”位置时，通口P、A、B和T均不相通，当操作手柄转换到另一位置时，则通口P和B相通，A和T相通。（2）
10、滑阀式换向阀 变换油液的流动方向是利用阀芯相对阀体的轴向位移来实现的。换向阀变换左、右位置，即使得执行元件变换了运动方向。此阀因有两个工作位置，四个通口，阀芯靠电磁铁推力实现移动，所以称作二位四通滑阀式电磁换向阀。液压传动基础知识图7-16 转阀式换向阀图7-17 滑阀式电磁换向阀（3）三位换向滑阀的中位机能 图7-18 常见的滑阀操纵方式 液压传动基础知识图7-19 L形节流阀 液压传动基础知识3 3流量控制阀流量控制阀简称流量阀,主要用来调节阀口的流量，以满足执行元件运动速度的要求，主要有节流阀、调速阀等。1）溢流阀（1）溢流阀的作用左图所示，用于维持定压；右图所示，用于过载保护。（2）液
11、压系统对溢流阀的性能要求 定压精度高。灵敏度要高。工作要平稳，且无振动和噪声。当阀关闭时，密封要好，泄漏要小。液压传动基础知识4 4压力控制阀图7-20 溢流阀的作用（3）常见溢流阀的结构和工作原理常用的溢流阀按其结构形式和基本动作方式可归结为直动式和先导式两种.2）减压阀减压阀是利用液流流经缝隙产生压力降的原理，使得阀的出口压力低于进口压力的压力控制阀。如图7-22所示为直动式减压阀的工作原理和图形符号图 液压传动基础知识图7-22 直动式减压阀1）蓄能器液压蓄能器是能量存贮装置，它在适当的时候把系统多余的压力油储存起来，在需要时又释放出来供给系统，此外还能缓和液压冲击及吸收压力脉动等。图7
12、-23 重力式蓄能器图7-24 弹簧式蓄能器图7-25 气囊式蓄能器 液压传动基础知识5 5其它辅助元件2）过滤器 过滤就是从油液中分离出非溶性固体微粒的过程。在液压系统中一般采用过滤器和过滤装置进行过滤。过滤器通常可安装在液压泵的吸油管路上或液压泵的输出管路上及重要原件的前面。图7-26 纸芯过滤器 液压传动基础知识5 5其它辅助元件图7-27 过滤器的图形符号3）油管及管接头液压传动中常用的油管有金属管、橡胶管和尼龙管 3 类。4）密封件 O形密封圈 Y型密封圈 V 形密封 液压传动基础知识1）调压及限压回路2）减压回路典型液压控制回路及在汽车上的应用1 1压力控制回路图7-31 调压回路
13、图7-32 减压回路3）增压回路典型液压控制回路及在汽车上的应用图7-33 增压回路4）保压回路（1）利用液压泵的保压回路 利用液压泵的保压回路也就是在保压过程中，液压泵仍以较高的压力(保压所需压力)工作。此时，若采用定量泵则压力油几乎全经溢流阀流回油箱，系统功率损失大，易发热，故只在小功率的系统且保压时间较短的场合下才使用；若采用变量泵，在保压时泵的压力较高，但输出流量几乎等于零，因而，液压系统的功率损失小，这种保压方法能随泄漏量的变化而自动调整输出流量，因而其效率也较高。（2）利用蓄能器的保压回路 典型液压控制回路及在汽车上的应用图7-34 蓄能器的保压回路 1）调速回路 节流调速的方法是
14、：定量泵同时向两条油路供油，调节其中一条油路中的节流阀口通流面积，改变两条油路的流量分配，实现速度调节。节流调速回路结构简单，工作可靠，成本低，操作简便，维护方便。但存在较大的节流、溢流能量损失，效率低，发热大。根据阀的种类不同，节流调速分为节流阀调速、调速阀调速和手动换向阀调速三种；根据阀在回路中的安装位置不同，又分为进油节流调速、回油节流调速和旁路节流调速三种。图7-36旁路节流调速回路典型液压控制回路及在汽车上的应用2 2速度控制回路图7-35 节流阀进、回油节流调速回路调速回路主要有节流调速回路、容积调速回路、容积节流调速回路等 运动部件的换向,一般可采用各种换向阀来实现；在容积调速的
15、闭式回路中,也可以利用双向变量泵控制油流的方向来实现液压缸(或液压马达)的换向。典型液压控制回路及在汽车上的应用3 3方向控制回路液控单向阀锁紧回路在液压系统中 起控制执行元件的起动、停止及换向作用的回路，称方向控制回路，方向控制回路有换向回路和锁紧回路，以下分析换向回路图7-37 先导阀控制液动换向阀的换向回路 循环式制动压力调节器是在制动总缸与轮缸之间串联一电磁阀，直接控制轮缸的制动压力，这种压力调节系统的特点是制动压力油路和ABS控制压力油路相通。图7-39 循环式制动压力调节器常规制动(升压)状态典型液压控制回路及在汽车上的应用1 1常规制动（升压）状态图7-38 循环式制动压力调节器
16、的基本工作原理 当压力下降后车轮转速太快时，电控单元便切断通往电磁阀的电流，主缸和轮缸再次相通，主缸中的高压制动液再次进入轮缸，使制动力增加。典型液压控制回路及在汽车上的应用2 2保压状态3 3减压状态4 4增压状态气压传动基础知识3 3气压传动系统的工作原理4 4气压传动系统的组成及特点1）气压传动系统组成 根据气动元件和装置的不同功能，可将气压传动系统分成四部分：（1）气源装置（2）气动执行元件（3）气动控制元件（4）辅助元件2）气压传动的优缺点 优点：（1）工作介质是空气，来源方便，取之不尽。（2）空气粘度小，压力损失小，节能，高效，适于集中供应和远距离输送。（3）动作迅速，反应快，维护
17、简单，调节方便，适合于一般设置的控制。（4）工作环境适应好。（5）成本低，过载能自动保护。缺点：（1）空气具有可压缩性，不易实现准确的速度控制和很高的定位精度。（2）空气的压力较低，只适用于压力较小的场合。（3）排气噪声较大，高速排气时应加消声器。（4）因空气无润滑性能，故在气路中应设置给油润滑装置。气压传动是以有压流体(压缩空气)为能源介质，来实现各种机械传动的系统，气压传动与液压传动实现传动和控制的方法是基本相同的 都是利用各种控制元件组成所需要的各种控制回路，再由若干回路有机组合成能完成一定控制功能的传动系统来进行能量的传递、转换与控制。1）气缸（1）普通气缸 单杆双作用气缸 单杆单作用
18、气缸（2）气液阻尼缸图7-42 串式气液联阻尼缸（3）膜片式气缸图7-43 薄膜气缸（4）摆动式气缸（摆动马达）图7-44 摆动气缸气压传动基础知识1 1执行元件（5）冲击式气缸2）气动马达图7-45 双向旋转的叶片式马达气压传动基础知识图7-46 径向活塞式气动马达（2）径向活塞式气动马达1）单向型控制阀（1）止回阀图7-47 止回阀功能：气流只能向一个方向流动而不能反向流动（2）快速排气阀图7-48 快速排气阀功能：加快气缸运动速度作快速排气 当进气腔P进入压缩空气时，将密封膜片迅速下推，关闭排气口O，使进气腔P的压缩空气经膜片上的孔与工作腔A相通；当P腔没有压缩空气进入时，在A腔压力作用
19、下，密封膜片迅速上移，关闭P腔，使A腔通过阀口经O腔快速排气。气压传动基础知识1 1方向控制阀2）换向型控制阀 换向型方向控制阀的结构和工作原理与液压阀中的方向控制阀基本相似，切换位置和接口数也分几位几通，图形符号也基本相同，在此不再赘述。1）调压阀图7-49 调压阀2）顺序阀图7-50 止回顺序阀的工作原理3）安全阀 图7-51 安全阀的工作原理气压传动基础知识2 2压力控制阀压力控制阀主要用来控制系统中气体的压力，满足各种力的要求或用以节能。1）节流阀2）止回节流阀图7-53 止回节流阀3）排气节流阀气压传动基础知识3 3流量控制阀图7-52 节流阀图7-54 排气节流阀图7-55 气源装
20、置的组成 1）空气压缩机 空气压缩机是将电动机输出的机械能转换成压缩空气压力能的装置，是气动系统的动力源。2）气源净化装置气压传动基础知识1 1气源装置 常用的气源净化装置主要有后冷却器、油水分离器、干燥器、储气罐、分水滤气器等。1）油雾器 它使润滑油雾化后注入空气流中，随空气进入需要润滑的部件。2）消声器 为降低噪声，一般在换向阀的排气口安装消声器。3）气液转换器图7-57 气液转换器 将气体压力能转换成液体压力能的能量转换装置。气压传动基础知识2 2气动附件1）单作用气缸换向回路图7-58 单作用气缸换向回路2）双作用气缸换向回路图7-59 双作用气缸换向回路气压基本回路及汽车典型气压传动
21、系统1 1方向控制回路1）一次压力控制回路 一次压力控制回路主要用于控制储气罐内气体的压力。为此，通常在储气罐上安装一只安全阀，用来实现一旦罐内压力超过规定压力就向大气放气，也常在储气罐上装一电接点式压力表，一旦罐内压力超过规定压力时，使空气压缩机断电，不再供气。2）二次压力控制回路图7-60 二次压力控制回路 空气过滤器减压阀油雾器（气动三联件）组成的二次压力控制回路。但要注意，供给逻辑元件的压缩空气不要加入润滑油。气压基本回路及汽车典型气压传动系统2 2压力控制回路1）单作用气缸速度控制回路图7-61 单作用气缸速度控制回路2）缓冲回路图7-62 缓冲回路气压基本回路及汽车典型气压传动系统3 3速度控制回路图7-63 四轮后驱动气压制动汽车ABS 如图7-63所示。每个车轮配有一个轮速传感器和一个制动压力调节器（PCV阀），前轮PCV阀串联在快放阀与前轮制动气室之间，后轮PCV串联在继动阀与后轮制动气室之间。PCV阀根据ABS ECU的指令将压缩空气充入制动气室、排出制动气室或封闭制动气室，从而实现制动压力的“增压”、“减压”和“保持”过程。气压基本回路及汽车典型气压传动系统1 1汽车四轮后驱动气压制动汽车ABS模块小结
