液力傳動與液壓控制

液力傳動與液壓控制自動變速器維修第一頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修1.1液力傳動的工作原理第二頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修

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。

第三頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修

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。第四頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修

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。

第五頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修

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１－１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。第六頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修第七頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修第八頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修三、汽車采用液力傳動的優(yōu)缺點

第九頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修

①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)點第十頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修

②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１～２倍，傳動軸、驅動半軸壽命可提高85％。第十一頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修

③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２～３倍。第十二頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修

④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級變速?？梢陨贀Q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。

⑤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。第十三頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修2．液力傳動的缺點

①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％。

②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。第十四頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修1.2液壓傳動的結構與工作原理

第十五頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修

圖１－２所示為液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟?。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觸面之間保持良好的配合。一、液壓傳動的工作原理第十六頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修第十七頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修第十八頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修

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４容積增大，形成局部真空，將油吸入油腔４。第十九頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修

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４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１－２c），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。第二十頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修當壓下手柄1時，活塞３下移，油腔４容積減小。油液受到外力擠壓，產生壓力，迫使單向閥５關閉，并使單向閥７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７的鋼球上向上的力就越大。第二十一頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修二、液壓傳動的組成

①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。

②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。

③控制部分—控制閥?？刂埔后w壓力、流量、流速和方向，如放油閥。

④輔助部分—輸送液體、儲存液體、過濾液體、密封等，如油箱、管路。第二十二頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修

三、液壓傳動系統(tǒng)的工作特性

①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１－３）。第二十三頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修

②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生較大的液壓作用力。第二十四頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修

③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。第二十五頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修1.3液壓基本回路的組成與特點第二十六頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修

液壓基本回路是用液壓元件組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。第二十七頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修一、液壓基本回路的組成和特點第二十八頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修

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．方向控制回路第二十九頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修第三十頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修第三十一頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修

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Ｐ與Ｂ通，接油缸后腔，油缸前缸Ａ與回油路管Ｏ相通；第三十二頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修

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，Ｐ與Ａ通，Ｂ與Ｏ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。第三十三頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修

（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。第三十四頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修第三十五頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修第三十六頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修第三十七頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修

（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。第三十八頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修圖1-7電液換向閥第三十九頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修第四十頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修

（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手動換向閥第四十一頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修

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。

２．壓力控制回路第四十二頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修（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)閥第四十三頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修第四十四頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修第四十五頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修（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)閥第四十六頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修第四十七頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修

這種壓力調節(jié)閥類似于活塞形式圖1-11滑閥結構（3）滑閥型式第四十八頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修第四十九頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修

當油壓低于規(guī)定值時，油壓作用在端面Ａ上向下的力Ｆ１小于彈簧作用在端面Ｂ上向上的力Ｆ2，滑閥將排液口關閉。此時，閥將不起調節(jié)作用。

當油壓超過規(guī)定壓力時，Ｆ１大于Ｆ２，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。工作情況第五十頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修圖1-12滑閥式壓力調節(jié)閥工作原理第五十一頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修第五十二頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修（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1－13所示。圖1-13改良滑閥式壓力調節(jié)閥結構第五十三頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修第五十四頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修

滑閥上端面Ａ和端面Ｂ的有效作用力不相同，即F2＞F1，當壓力油流經時將產生一個向下的推力。

當無外加壓力時，利用彈簧的作用力與壓力油產生的向下的推力控制滑閥的位置，調節(jié)油壓。無外加油壓的調節(jié)情況第五十五頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修第五十六頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修

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)情況第五十七頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修第五十八頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修

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。

第五十九頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修

（5）調壓回路的應用如圖1－17所示，１為油泵、閥２調節(jié)系統(tǒng)壓力、閥３為安全調壓閥。圖1-17調壓回路1-油泵；2-閥；3-閥第六十頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修

３．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。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。第六十一頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修

（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)流閥第六十二頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修

（2）單向節(jié)流閥當油液從油口Ｐ１進入時，閥芯保持在調節(jié)桿所限定的位置上，油液只能經過閥芯上的三角形節(jié)流溝槽流向油口Ｐ2，這時閥起節(jié)流作用。當油液從該閥的油口Ｐ２進入時，閥芯被油壓壓下，油液得以通過并從油口Ｐ１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。第六十三頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修圖1-19單向節(jié)流閥第六十四頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修

（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)流回路第六十五頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修

（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容積調速回路原理第六十六頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修４．順序動作回路

順序動作回路的作用是控制執(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。第六十七頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修

如圖1－22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順序閥第六十八頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修第六十九頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修圖1-23倒擋離合器順序控制回路第七十頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修圖1-23倒擋離合器順序控制回路第七十一頁，共八十一頁，編輯于2023年，星期三自動變速器維修二、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1—1-2換擋閥