液压传动DOC文档格式.docx
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执行元件(油缸或液压电动机)
控制元件(各种阀)
辅助元件
工作介质
3、.液压传动的优点
4、液压传动的缺点
5、液压传动的典型应用(液压千斤顶)分析
教学过程
时间分配
教师活动
学生活动或师生互动
引入
5
分
钟
通过投影仪展示一下生产中用到的液压气压传动装置图片,简单介绍本课程学习内容,引入本次课题
观看,了解本课程的学习内容
新课
70
一、新课学习
1.1.1液压传动原理
液压传动的基本原理:
液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能,通过液体压力能的变化来传递能量,经过各种控制阀和管路的传递,借助于液压执行元件(液压缸或电动机)把液体压力能转换为机械能,从而驱动工作机构,实现直线往复运动和回转运动。
其中的液体称为工作介质,一般为矿物油,它的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。
1.1.2液压传动系统的组成
液压系统主要由:
动力元件(油泵)、执行元件(油缸或液压电动机)、控制元件(各种阀)、辅助元件和工作介质等五部分组成。
1.动力元件(油泵)
它的作用是把液体利用原动机的机械能转换成液压力能;
是液压传动中的动力部分。
2.执行元件(油缸、液压电动机)
它是将液体的液压能转换成机械能。
其中,油缸做直线运动,电动机做旋转运动。
3.控制元件
包括压力阀、流量阀和方向阀等,它们的作用是根据需要无级调节液动机的速度,并对液压系统中工作液体的压力、流量和流向进行调节控制。
4.辅助元件
除上述三部分以外的其他元件,包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件各种管接头、高压球阀、快换接头、软管总成、测压接头、管夹等及油箱等。
5.工作介质
工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液,它经过油泵和液动机实现能量转换。
1.1.3液压传动的优缺点
1.液压传动的优点
.质量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快
1.预习课本1-3页
2.了解液压传动原理
3.了解液压传动系统的组成
4、了解各组成部分(动力元件(油泵)、执行元件(油缸或液压电动机)、控制元件(各种阀)、辅助元件和工作介质)的功能
.液压元件操纵控制方便,可实现大范围的无级调速(调速范围达2000:
1);
.很容易实现直线运动;
.液压传动的各种元件可根据需要方便、灵活地来布置;
.一般采用矿物油为工作介质,相对运动面可自行润滑,设备使用寿命长;
.出现故障时,可自动实现过载保护;
.易实现机器的自动化。
当采用电液联合控制后,不仅可实现更高程度的自动控制过程,而且可以实现遥控。
2.液压传动的缺点
.使用液压传动对维护的要求高,工作油要始终保持清洁;
.对液压元件制造精度要求高,工艺复杂,成本较高;
.液压元件维修较复杂,且需有较高的技术水平;
.液压传动对油温变化较敏感,这会影响它的工作稳定性,因此液压传动不宜在很高或很低的温度下工作,一般工作温度在-15℃-60℃范围内较合适;
.液压传动在能量转化的过程中,特别是在节流调速系统中,其压力大,流量损失大,故系统效率较低。
5.了解液压传动的优点
6.了解液压传动的缺点
安全教育
注意食品卫生安全
作业布置
习题1
教学反思及自我评价
第一章1.21.3.1
1.2液压油的分类及选用1.3.1液压系统中的压力
让同学们了解液压油的分类及如何选用,并了解液压传动的压力、静压传递、及分析压力损失
能根据所学内容选用液压油,能计算液压传动系统中的压力
1.液压油的分类及选用2.液压油的基本要求3.液压油的使用
4.压力的概念5.静压传递原理6..液压传动的压力损失
能正确选用液压油,能计算液压传动系统中的压力,掌握液压传动的压力计算公式,你分析压力损失
1.2液压油的分类及选用
1.液压油的分类及选用
2.液压油的基本要求
3.液压油的使用
1.3.1液压系统中的压力
1.压力的概念
2.静压传递原理
3..液压传动的压力损失
一、知识回顾
3、液压传动的优点和缺点
二、新课学习
1.2液压油的分类及选用
1.2.1液压油的分类
液压油的种类繁多,分类方法各异,长期以来,习惯以用途进行分类,也有根据油品类型、化学组分或可燃性分类的。
GB7631.2-1987等效采用IS06743/4的规定。
类一品种数字
LHV22
其中:
L-类别(润滑剂及有关产品,GB7631.1)
HV-品种(低温抗磨)
22-牌号(赫度级,GB3141)
液压油的赫度牌号由GB3141做出了规定,等效采用ISO的赫度分类法,以40℃运动粘度的中心值来划分牌号。
1.液压油的基本要求
(1)粘度合适,并具有较好的赫温特性若液压油赫度太大,则系统的压力损失大,效率降低,并且磨损增加,降低泵的使用寿命。
如果液压油的赫度太小,则系统易泄漏,系统的效率也降低。
(2)在工作温度和压力下,具有良好的润滑性、剪切稳定性和一定的油膜强度液压系统工作时元器件总是要产生摩擦和磨损的,机器停止、启动时,摩擦力较大,启动时摩擦力为最大,易引起磨损。
(3)具有较好的抗氧化性液压系统工作时有较高的压力和温度,需要液压油在此条件下不变质老化,不析出沥青、焦油等胶质沉淀,因此液压油要有较好的抗氧化性。
(4)要具有良好的抗泡性液压油中混有气泡是很有害的,在系统工作时会产生空穴作用,形成冲击波,若这种冲击力和冲击波作用于固体壁面上,就会产生气蚀作用,使元器件损坏。
另外,气泡受压会迅速压缩,产生局部高温(据计算,可达几XX以上),将加快油液的热分解、蒸发和氧化,使油液变质、变黑。
2.液压油的选择
一般说,首先根据泵的种类,确定适用的赫度范围,再具体确定液压油的品牌型号。
表1-1为液压油的主要品种及其特性和用途。
污染程度的测定有条件的情况下,可用各种仪器测试液压油的污染程度;
但在生产现场往往没有专门的仪器来测试液压油受污染的程度,大多用眼看、鼻闻的方法直接观察液压油的污染程度。
一般人的眼睛的能见度为40um,所以,看上去很脏的油实际上已经污染较为严重了。
下表1-2为液压油污染的目测项目及判断、处理措施。
1.3.1液压系统中的压力
油液的压力是由油液的自重和油液受到外力作用所产生的。
在液压传动中,与油液受到的外力相比,油液的自重一般很小,可忽略不计。
以后所说的油液压力主要是指因油液表面受外力(不计入大气压力)作用所产生的压力,即相对压力或表压力。
如图1-3(a)所示,油液充满于密闭的液压缸左腔,当活塞受到向左的外力F作用时,液压缸左腔内的油液(被视为不可压缩)受活塞的作用,处于被挤压状态,同时,油液对活塞有一个反作用力FP而使活塞处于平衡状态。
不考虑活塞的自重,则活塞平衡时的受力情形如图1-3(b)所示。
作用于活塞的力有两个,一是外力F,另一是油液作用于活塞的力FP。
两力大小相等,方向相反,如果活塞的有效作用面积为A,油液作用在活塞单位面积上的压力则为FP/A,活塞作用在油液单位面积上的压力为F/A。
油液单位面积上承受的作用力称为压强,在工程上习惯称为压力,用符号P表示,即
式中P—油液的压力(Pa);
F—作用在油液表面的外力(N);
A—油液表面的承压面积,即活塞的有效作用面积(m2)。
压力的国际计量单位是Pa(帕,N/m2),还有非国际计量单位,各种压力单位之间的换算关系如下:
1Pa(帕)=1N/m2
1at(工程大气压)=1kgf/cm2=9.8x104N/m2
1mH20(米水柱)=9.8x103N/m2
1mmHg(毫米汞柱)=1.33x102N/m2
液压传动的压力分级见表1-3。
静压传递原理,又称为帕斯卡原理,它是指在密闭容器中的静止液体,当一处受到压力作用时,这个压力将通过液体传到连通器的任一点上,而且其压力值处处相等。
液压千斤顶就是利用这个原理工作的。
如图1-4所示,当柱塞泵活塞1受到外力F,作用(液压千斤顶压油)时,柱塞泵油腔5中油液产生的压力为此压力通过油液传递到液压缸油腔3,即油腔3中的油液以P2(P2=P1)垂直作用于液压缸活塞2,活塞2上受到作用力F2,且有
式中F1—作用在活塞1上的力(N);
F2—作用在活塞2上的力(N);
A1,A2—活塞1,2的有效作用面积(m2)。
上式表明,活塞2上所受液压作用力F2与活塞2的有效作用面积A2成正比。
如果A2远大于A1,则只要在柱塞泵活塞1上作用一个很小的力F1,便能获得很大的力F2,用以推动重物。
这就是液压千斤顶在人力作用下能顶起很重物体的道理。
例1-1如图1-4所示,已知柱塞泵活塞1的面积A1=1.13x10-4m2,液压缸活塞2的面积A2=9.6x10-4m2,作用在活塞1上的力F1=5.78x103N。
试问柱塞泵油腔5内的油液压力P1为多大?
液压缸能顶起多重的重物?
3.液压传动的压力损失
由于油液具有赫性,在油液流动时,油液的
分子之间、油液与管壁之间的摩擦和碰撞会产生阻力,这种阻碍油液流动的阻力称为液阻。
液压传动系统存在着液阻,油液流动时会引起能量损失,主要表现为压力损失。
如图1-5所示,油液从A处流到B处,中间经过较长的直管路、弯曲管路、各种阀孔和管路截面的突变等,由于液阻
1、跟随老师一起复习液压传动的原理、组成和优缺点
2、预习课本4-9页
3.了解液压油的分类
4.回答液压油有哪些基本要求
5.根据液压油的基本要求,了解如何选用液压油
6.浏览表1-1
7.了解液压油在生产中的使用情况
8.了解液压系统中压力的概念
9、记忆压力公式并理解公式中个字母的含义
10.了解静压传递的原理
11.掌握静压传递的公式及各字母的含义
12.分析并了解液压传动的压力损失
的影响致使油液在A处的压力PA与在B处的压力PB不相等,显然PA>
PB,引起的压力差为∆p,即∆p=PA–PB。
∆p就称为这段管路中的压力损失
影响压力损失的因素很多,精确计算较为复杂,通常采用近似估算的方法。
液压泵最高工作压力的近似计算式为
式中P泵—液压泵最高工作压力(Pa);
P缸—液压缸最高工作压力(Pa);
K压—系统的压力损失系数,一般瓜=1.3-1.5。
系统复杂或管路较长取大值,反之取小值。
13.了解液压泵的最高压力公式及公式中个字母的含义
节约用电用水,注意用电安全
习题2.3
第一章1.3.21.3.3
1.3.2流量、流量损失和平均流速1.3.3液流的连续性
让同学们了解流量、流量损失和平均流速的概念和计算公式以及液流的连续性的原理
让同学们能正确并灵活地对流量、流量损失和平均流速进行正确计算以及灵活运用液流的连续性原理计算
1、流量、流量损失和平均流速概念及计算公式
2、液流的连续性原理及计算式
灵活地对流量、流量损失和平均流速进行正确计算以及灵活运用液流的连续性原理计算
1.3.2流量、流量损失和平均流速
1.流量
2.平均流速
3.液压传动的流量损失
q泵=K漏q缸
1.3.3液流的连续性
1、理解概念
2、计算
让同学们预习书9-10页,找出流量、流量损失和平均流速的概念
阅读书9-10页
1.液压油的分类及选用
3.压力的概念
4.静压传递原理
5.液压传动的压力损失
流量和平均流速是描述油液流动时的两个主要参数。
液体在管道中流动时,通常将垂直于液体流动方向的截面称为通流截面。
流量就是在单位时间内流体通过一定截面积的量。
这个量用流体的体积来表示称为瞬时体积流量,用符号qv表示。
若在时间t内流过管路或液压缸某一通流截面的油液体积为V,则油液的流量
流量的单位为m3/s(立方米/秒),常用单位L/min(升/分),它们之间的换算关系为1m3/s=6x104L/min。
由于液体都具有赫性,液体在管中流动时,在同一截面上各点的流速是不相同的,分布规律为抛物线,如图1-6所示。
为了方便计算,因而引入一个平均流速的概念,即假设通流截面上各点的流速均匀分布。
油液通过管路或液压缸的平均流速v可用下式计算
式中v—油液通过管路或液压缸的平均流速(m/s);
qv—油液的流量(m3/s);
A—管路的通流截面的面积或液压缸(或活塞)的有效作用面积(m2)。
液压缸工作时,活塞运动的速度就等于缸内液体的平均流速。
1、液压油有哪些基本要求?
2.静压传递原理的内容是什么?
2、了解流量的概念
4、了解流量的计算公式并理解公式中各字母的含义
6、了解平均流速的概念
7.了解平均流速的计算公式并理解公式中各字母的含义
在液压系统正常工作的情况下,从液压元件的密封间隙漏过少量油液的现象称为泄漏。
由于液压元件必然存在着一些间隙,当间隙的两端有压力差时,就会有油液从这些间隙中流过。
流量损失一般也采用近似估算的方法。
液压泵输出流量的近似计算式为
式中q泵—液压泵最大输出流量(m3/s);
q缸—液压缸的最大流量(m3/s)
K漏—系统的泄漏系数,一般K漏=1.1-1.3。
图1-7表示了液压缸的两种泄露方式。
理想液体(不可压缩的液体)在无分支管路中作稳定流动时,通过每一截面的流量相等,这称为液流连续性原理。
油液的可压缩性极小,通常可视作理想液体。
如图1-8所示管路中,流过截面1和2的流量分别为qv1和qv2,根据液流连续性原理,qv1=qv2,代入,则可得
式中A1,A2—截面1,2的面积(m2);
v1,v2-液体流经截面1,2时的平均流速(m/s)。
8、了解液压传动的流量损失原因
9、液压泵输出流量如何计算式并了解公式中各字母的含义
10、什么是液流的连续性原理
11、如何运用液流的连续性原理计算
注意交通安全
习题4
第一章第1.3.41.4
1.3.4液压传动的功率计算1.4液压冲击和气穴现象
让同学们了解液压传动的各功率的概念及计算并且了解液压冲击和气穴现象以及其预防措施
让同学们能正确对液压传动的各功率进行计算并且了解记忆液压冲击和气穴现象的预防措施
1.液压传动的各功率的概念及计算
2.了解液压冲击和气穴现象
3.液压冲击和气穴现象的预防措施
1.灵活地运用公式对液压传动的各功率的进行计算
2.根据不同情况正确选用减少液压冲击和气穴现象的预防措施
1.3.4液压传动的功率计算
1.液压缸的输出功率P缸
P缸=Fv
2.液压泵的输出功率P泵
P泵=p泵q泵
3.液压泵的效率和液压泵驱动电动机功率的计算
1.4.1液压冲击
1.液压冲击现象
2.避免产生液压冲击的基本措施
1.4.2气穴现象
1.气穴现象
2.减少空穴和气蚀的危害的措施
让同学们预习书11-13页了解液压传动的各功率的概念并且了解液压冲击和气穴现象以及其预防措施
阅读书11-13页
1、流量、流量损失和平均流速概念及计算公式
功率等于力和速度的乘积。
对于液压缸来说,其输出功率等于负载阻力F和活塞(或液压缸)运动速度。
的乘积,即
P缸=Fv(1-8)
由于F=p缸A,v=q缸/A,所以液压缸的输出功率(不计液压缸的损失),
P缸=p缸q缸(1-9)
式中P缸—液压缸的输出功率(W);
p缸—液压的最高工作压力(Pa);
q缸—液压缸的流量(m3/s)。
P泵=p泵q泵(1-10)
式中P泵—液压泵的输出功率(W);
p泵—液压泵的最高工作压力(Pa);
q泵—液压泵输出的流量(m3/s)。
对于输出流量为定值的定量液压泵,振即为该泵的额定流量。
由于液压泵在工作中也存在因泄漏和机械摩擦所造成的流量损失及机械损失,所以驱动液压泵的电动机所需的功率P电要比液压泵的输出功率P泵大,液压泵的总效率为
因此,驱动液压泵的电动机功率P电为
在液压系统中,当突然关闭或开启液流通道时,在通道内液体压力发生急剧交替升降的波动过程称为液压冲击。
1、什么是流量、流量损失和平均流速概念及其计算公式实什么?
2、液流的连续性原理是什么?
3.了解什么是液压缸的输出功率P缸及其计算公式
4、了解什么是液压泵的输出功率P泵及其计算公式
5.了解什么是液压泵的效率和液压泵驱动电动机功率及其计算公式
突变(如关闭阀门)或突然改变液流方向(换向)等因素将会引起系统中油液压力的迅速升高而产生液压冲击。
当出现液压冲击时,液体中的瞬时峰值压力往往比正常工作压力高好几倍,它不仅会损坏密封装置、管道和液压元件,而且还会引起震动和噪声;
有时使某些压力控制元件产生误动作,造成事故。
避免产生液压冲击的基本措施是尽量避免液流速度发生急剧变化,延缓速度变化的时间,其具体办法是:
.缓慢开关阀门;
.限制管路中液流的速度;
.系统中设置蓄能器和溢流阀;
.在液压元件中设置缓冲装置(如节流孔)。
气穴现象是指液流内,压力局部降低至液体汽化压力,形成水蒸气(或气体)空穴的现象。
当液压系统中出现气穴现象时,大量的气泡破坏了液流的连续性,造成流量和压力脉动,当气泡随液流进入高压区时又急剧破灭,引起局部液压冲击,使系统产生强烈的噪声和振动。
气穴现象多发生在阀口和液压泵的进口处,由于阀口的通道狭窄,流速增大,压力大幅度下降,以致产生气穴现象。
当泵的安装高度过高,吸油管直径太小,吸油阻力大,以及过滤器阻塞造成进口处真空度过大,亦会产生空穴。
为减少空穴和气蚀的危害,一般采取下列措施:
.减小液流在间隙处的压力降,一般希望间隙前后的压力比为P1/P2<
3.5;
.降低液压泵吸油高度,适当加大吸油管内径,限制吸油管的流速,及时清洗滤油器。
对高压泵可采用辅助泵供油;
.管路要有良好密封,防止空气进入。
6、什么是液压冲击现象
7.如何预防液压冲击现象
8、什么是气穴现象
9、如何减少气穴现象带来的危害
天气变暖,注意个人卫生及食品卫生,要勤洗手等
预习书14-17页
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