矿山示范液压13章.docx

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矿山示范液压13章

课题一液压传动概述

授课地点：

机电液一体化实训车间

项目1.1煤矿开拓系统简介

教学目标

项目内容：

能力目标

知识目标

能指出开拓系统主要生产环节能指出煤矿液压设备所处位置

能说出井下原煤运输路线

能说出煤矿液压设备的液压功能

任务1煤矿开拓系统简介

①讲述开拓系统示意图（图1-1）。

②井下煤炭的回采和运输

如图1—1所示，工作面采煤机截割下的煤→转载机→可伸缩胶带运输机（工作面下顺槽）→采区运输上（下）山7→采区缓冲煤仓13→大巷4→井底车场3→主井1→地面煤仓。

任务2煤矿液压设备位置、功用

煤矿液压设备位置及功用

设备名称

所处位置

功用

备注

液压绞车

轨道上山上部

牵引运设备、材料原煤等

掘进机

采区中的顺槽内

掘进采煤工作面的顺槽

采煤机

采区中的采煤工作面内

切割、装载原煤

液压支架

采区中的采煤工作面内

支护采煤工作面的顶板

还有泵站

等等

任务3、煤矿机械的液压执行元件

设备名称

执行元件

作用

备注

液压绞车

液压马达

驱动滚筒-钢丝绳

掘进机

液压缸

截割工作机构的俯仰、平摆；

铲煤板的升降；

机身的稳定

液压马达

掘进机行走；

转载机构的运转

采煤机

液压缸采煤机

截割摇臂的调高；

打大块煤

液压马达

采煤机的行走

液压支架

液压缸

支架的升、降、推、移

等等

小结：

重述上表；

作业：

所学煤矿机械设备各有哪些液压执行元件？

分别起设么作用？

3分钟

10分钟

10分钟

20分钟

5分钟

复习旧课：

1、简述煤矿主要液压机械设备名称、功用

2、煤矿机械的液压执行元件

项目1.2液压传动的特点

教学目标

项目内容：

能力目标

知识目标

能根据压力、流量计算液压传动功率

能说出液压系统的一般组成

任务1液压传动的工作原理

（见图，以千斤顶为例）

⑴力的关系

由压力相等得p=G/A2=F1/A1（a）

由（a）式G=F1A2/A1

由（a）式可知压力取决于负载面积比将力F1放大｛因（A2/A1）＞1｝

⑵运动关系

举起G时,两腔体容积变化相等A1h1=A2h2

发生时间相等A1h1/t=A2h2/t=q

A1u1=A2u2=q

u2=u1A1/A2=q/A2（b）

由（b）式知执行元件的速度u2取决于输入的流量q；

因A1＜A2，所以u2＜u1（力大了但虚度小了）。

⑶功率关系

两缸功率相等P=F1u1=Gu2

pA1u1=pA2u2=pq

即液压功率为压力与流量的乘积。

任务2液压传动系统的组成

液压系统组成

⑴动力元件液压泵等；

⑵执行元件液压缸-直输出线运动,液压马达-输出旋转运动；

⑶控制元件控制系统油液压力、方向、流量等；

⑷辅助元件管件、滤油器、蓄能器、油箱等。

⑸工作介质

任务3简述液压传动优缺点

任务4液压图形的表示方法

结构原理图能反映工作原理和元件结构特征，但没有具体尺寸；

符号图仅能反映工作原理，

组装图仅能反映元件结构特征，有具体尺寸。

小结:

功率计算方法；系统液压组成。

作业：

用公式说明液压传动系统的力、速度、功率是怎样计算的？

5分钟

20分钟

5分钟

5分钟

8分钟

5分钟

复习旧课：

1.液压传动系统一般由四部分组成：

2.液压传动的两个重要特性

压力的高低取决于负载；负载速度的传递是按容积变化相等的原则进行的，速度的大小取决于流量；压力和流量是液压传动中最基本、最重要的两个参数。

新课：

课题2液压传动基础知识

项目2.1液压油基本知识

教学目标：

能力目标

知识目标

能根据一般条件选择油品种

能根据具体条件选择油粘度

能说出油运动粘度单位

能说出油的粘-温关系

能说出划分油牌号的方法

项目内容

任务1液体的粘性

液体在外力作用下流动时，分子间的内聚力会阻碍分子间的相对运动而产生一种内摩擦力。

这一特性称作液体的粘性。

粘性的大小用粘度表示，粘性是液体重要的物理特性，也是选择液压油的主要依据。

粘度是衡量流体粘性的指标。

常用的粘度有动力粘度、运动粘度和相对粘度。

任务2液体的粘度

动力粘度的物理意义是：

液体在单位速度梯度下流动时，液层间单位面积上产生的内摩擦力。

动力粘度η又称绝对粘度。

1、动力粘度η的单位为Pa·s（帕·秒）或N·s／m2。

2、液体的运动粘度v

动力粘度η与液体密度ρ之比叫做运动粘度v，

其单位中有长度和时间的量纲，故称为运动粘度。

运动粘度v的单位为m2/s，应用时为计算方便,常用mm2/s为v的单位，又称cSt（厘斯）。

1m2／s＝106cSt（厘斯）。

工程中常用运动粘度v作为液体粘度的标记。

油的牌号就是用油在40℃时的运动粘度v的平均值来表示的。

如46号液压油（或机械油）就是指其在40℃时的运动粘度v的平均值为46cSt。

3、液体的相对粘度0Et

我国、前苏联、德国等采用恩氏粘度0Et，美国采用赛氏粘度SSU，英国采用雷氏粘度R。

恩氏粘度用思氏粘度计测定。

其方法是：

将200mL温度为t（以℃为单位）的被测液体装人粘度计的容器，经其底部直径为2.8mm的小孔流出，测出液体流尽所需时间t1，再测出200mL温度为20℃的蒸馏水在同一粘度计中流尽所需时间t2；这两个时间的比值即为被测液体在温度t下的恩氏粘度。

工业上常用20℃、40℃、100℃作为测定恩氏粘度的标准温度，其相应恩氏粘度分别用0E20、0E40、0E100表示。

任务3液体的其他性质

（1）粘度与压力的关系

3分钟

5分钟

5分钟

30分钟

5分组

液体分子间的距离随压力增加而减小，内聚力增大，其粘度也随之增大。

当

压力不高且变化不大时，压力对粘度的影响较小，一般可忽略不计。

（2）粘温特性

液压油粘度值随油温升高都会明显下降，但不同品种的油下降程度不同。

粘度指数VI可以衡量油液的粘温特性。

任务4、对液压油的要求及选用

1、对液压油的要求

为了很好地传递运动和动力，液压油应具备如下性能：

（1）合适的粘度和良好的粘温特性。

对于煤矿机械功率较大的液压系统，其v≥（100～150）×10-6m2/s。

（2）润滑性能好；

（3）纯净度好，杂质少；

（4）对热、氧化、水解都有良好的稳定性，使用寿命长；

（5）对液压系统所用金属及密封件材料等有良好的相容性；

（6）抗泡沫性、抗乳化性和防锈性好，腐蚀性小；

（7）比热和传热系数大，体积膨胀系数小，闪点和燃点高，流动点和凝固点低。

2、液压油的选用

液压系统通常采用石油基油，煤矿机械常用的有抗磨液压油、普通液压油和乳化液等。

简单的液压系统也可使用机械油以降低使用费用。

一般根据液压系统的使用性能和工作环境等因素先确定液压油的品种（例如接近火源应选乳化液）。

当油品种确定后，主要考虑油液的粘度。

在油液粘度时主要考虑系统工作压力、环境温度及工作部件的运动速度。

当系统的工作压力高、环境温度较高，工作部件运动速度较低时，宜采用粘度较高的液压油；当系统工作压力低、环境温度较低，而工作部件运动速度较高时，为了减少功率损失，宜采用粘度较低的液压油。

有时无合适粘度的液压油时，可采用调和的方法得到满足粘度要求的调和油。

液压油的牌号及其技术性能指标，可查阅有关液压手册。

小结：

1、液压油粘度；

2、液压油牌号的划分；

3、液压油的选择。

作业：

1、液体黏度的表示方法有哪几种？

我国怎样划分工业油品的牌号？

2、负载大、工作压力高的系统所选高油号的油还是低油号的液压油？

30分钟

5分钟

复习旧课：

①工程中常用运动粘度v作为液体粘度的标记。

机械油的牌号就是用机械油在40℃时的运动粘度v的平均值来表示的。

②油液的粘度都会随其温度升高而明显下降，但不同品种的油液下降幅度不同。

工作液体的粘温特性用粘度指数VI衡量，VI数值越大，工作液体受温度影响越小。

③液压油的选用。

项目2.3管道内的压力损失

教学目标：

能力目标

知识目标

能指出液压系统任一处压力损失的属性；

能计算液压系统的压力损失

能说出一般液压系统内压力损失的类别

项目内容：

任务1压力损失种类

液体在流动过程中会有压力损失；

压力损失分为两大类：

沿程压力损失和局部压力损失。

沿程压力损失与液体的流动状态有关，计算时应先判断液体在管道中的流动状态。

简介雷诺实验及雷诺数Re：

液体的流动状态有层流和紊流两种。

液体的流态由临界雷诺数Recr界定

当Re＜Recr时，其流态为层流；当Re＜Recr时，其流态为紊流。

教材中表2—1为常见管内临界雷诺数。

由实验可得，雷诺数Re是一个与管径d、液体的运动粘度υ和管内平均流速υ有关的无因次量，当管为圆管时，其计算公式为

（2—33）

式中，υ为液体的平均流速；d为管道的直径；v为液体的运动粘度。

当管为非圆形管时，用水力直径dH代替d，且

（2—34）

式中，A为过流截面面积；x为过流截面上液体与固体相湿润的周长，称为湿周。

面积相等但形状不同的过流截面，其水力半径是不相同的。

由计算可知，圆形的最大，同心环状的最小，水力半径的大小对通流能力有很大的影响。

水力半径大,液流和管壁接触的周长短，管壁对液流的阻力小，通流能力大。

这时，即使过流截面面积小，也不容易阻塞。

7分钟

3分钟

30分钟

任务2压力损失的计算方法

设计时，用于确定泵口溢流阀的条顶压力；

使用中，用于分析系统或回路工作性能。

1、沿程压力损失

液体在管道中流动时，由于液体分子间的内摩擦和液体与管壁之间的摩擦存在，不可避免会有能量损失，此种能量损失表现为沿程压力损失，即产生压降。

根据流体力学理论推导，沿程压力损失可按下式计算：

（2—35）

式中△p—沿程压力损失（牛顿／米2），

L—所计算的直管道的长度（米）；

d—所计算的管道内径（米）；

υ—液体平均流速（米／秒）；

λ—沿程损失系数，数值由下面计算确定。

（1）层流时的λ由下式计算

（2—36）

当液体为油在金属管内流动时，式中z=75，在橡胶管内流动时，式中z=85。

应当指出，由于软管较硬管扰动大，故实际上仅当雷诺数Re≤1600～2000时才能保持为层流。

（2）紊流的λ由下式计算

当液流为紊流状态时，阻力系数λ除与雷诺数Re有关外，还与管壁的粗糙度有关，一般可由经验公式求得。

对于光滑管，λ值可按下式计算：

λ=0.3164Re-0.25（2—40）

上式只适用于相对粗糙度Δ/d≤0.0001，Re＜105的情况。

而相对粗糙度Δ/d

≤0.00001，105＜Re＜107时，可按下式计算λ：

λ=0.0032+0.221Re-0.237（2—41）

管子内表面的绝对粗糙度△和管子的材料有关，在一般计算时可参考表2—1中的△值。

对粗糙管道的湍流，其λ值可根据相对粗糙度Δ/d与雷诺数Re值可从液压传动设计手册中查取。

其中各种材料管道的绝对粗糙度△值见表2—1。

2、局部压力损失

液体流过弯头、节流孔、阀口和网孔等这些局部通道时，由于形成涡流区不断地旋转摩擦碰撞，其流速的大小及方向发生急剧的变化，将引起能量损失。

局部压力损失△P可按下式计算：

（2—42）

30分钟

式中ζ—局部阻力系数；

υ—液体平均流速（米／秒）；

g—重力加速度（9.81米／秒2）；

γ—液体重度（牛顿／米3）。

阀类、过滤器元件局部阻力的确定：

手册中有不同阀、过滤器在其额定流量、额定压力下的局部压力损失值，当实际压力、流量与额定值不同时，则压力损失△p应按下式计算：

（2—43）

任务3系统总压力损失Δp的计算

小结：

1、压力损失分为两大类：

沿程压力损失和局部压力损失。

沿程损失与液体的流动状态有关，计算时应先判断液体在管道中的流动状态。

液体的流态由临界雷诺数Recr界定，当Re＜Recr时，其流态为层流；

2、局部压力损失

液体遇到截面扩大或缩小、大小管径接头、弯头、节流孔、阀门口和网孔等通道时，由于形成涡流区，引起局部压力损失。

3、由压力损失计算公式可知，液体不流动将没有损失。

作业：

1、说明雷诺实验方法和雷诺数的作用。

2、液压系统一般有哪些压力损失？

3、液体在管道中有哪两种流动状态？

他们有什么区别？

6分钟

复习旧课：

1、压力损失分为两大类；计算时沿程损失应先判断液体在管道中的流动状态。

2、液体的流态由临界雷诺数Recr界定，当Re＜Recr时，其流态为层流；

3、局部压力损失

预备知识：

液压泵类别

一般常用的泵按结构可分为三类：

各类的型别；

液压泵的图形符号。

教学目标

能力目标

知识目标

熟悉齿轮泵结构

能说出齿轮泵的工作原理

能说出齿轮泵的适用特点

任务1外啮合齿轮泵在煤矿机械中的应用

采煤机滚筒调高泵、牵引液压系统的补油泵等。

任务2齿轮泵泵的结构组成、工作原理

两参数系统的齿轮及轴，泵壳，端盖，中高压泵往往有浮动轴套。

外啮合齿轮泵工作原理；

齿轮泵只能为定量泵。

任务3齿轮泵的结构特点分析

齿轮泵在结构方面改善了以下问题：

1、轴向（端面）间隙泄漏量泄漏量约占总泄漏量的75％～80％。

一般均采用液压自动补偿轴向间隙的方法，

2、从动轮轴受到的径向力PH2较大。

中高压泵通常采用的办法是适当缩小排液口直径（排液腔），目的是减少压力液体的作用面积。

3、齿轮泵的困油问题。

中高压泵通常在浮动轴套三开卸荷槽。

任务4图纸上讲述拆卸齿轮泵应注意的问题

1、布置拆卸、存放位置；

2、主、从动轮组件（轮轴、轴套、钢丝撑等成组分别存放）；

任务5齿轮泵特点

齿轮泵是一种结构简单的液压泵。

它体积小，工作可靠，成本低。

抗污染力强，便于维修使用，所以应用比较广泛。

但它的容积效率较低，齿轮承受的径向力不易平衡，不能变量。

多用于中低压系统，可用于中高压系统。

小结：

齿轮泵的结构与泄漏、径向力不平衡、困油有直接关系。

作业：

拆卸外啮合齿轮泵时应注意哪些问题？

5分钟

5分钟

5分钟

5分钟

40分钟

20分钟

3分钟

3分钟

项目3.1.3齿轮泵的拆装训练

任务单（学生用）

项目3.1.3齿轮泵的拆装训练

地点：

机电液气一体化综合实训室

专业：

班级：

学期：

日期：

学时：

2

姓名：

一、本项目知识点与能力点

能力点

知识点

1、掌握外啮合齿轮泵拆装方法

2、会根据注意事项进行无图拆装

1、能联系工作原理辨认零件名称

2、能联系工作原理分析零件结构特点

二、外啮合齿轮泵结构原理图

三、实训要求

1、纪律要求学生应按时到达或实训车间（或实验室），完整听取实训要求。

学生应按时离开实训车间（或实验室），完成所有实训内容；

2、安全操作期间不要开动手的玩笑，注意自身及他人安全；

3、操作要求注意学习、理解操作要求及拆装顺序。

各组学生应有分工有协作；

4、工作态度学生应主动参与，大胆操作。

5、实训报告在实训期间，各个环节应有专人随时记录拆卸顺序、零件数量和装配顺序等原始记录，以备编写实训报告。

实训结束后，应按各项目要求编写实训报告。

报告字迹应工整，内容须齐全。

指导教师：

日期：

工作计划表（学生用）

任务名称：

齿轮泵的拆装训练

实训室：

机电液气一体化综合实训室

专业：

班级：

第班组，成员：

日期：

一、准备工作

实训所需液压元件、器具见下表：

序号

元件、器具名称

规格

数量

备注

1

CB-46齿轮泵

8

2

台虎钳

200mm

8

3

内六角扳手

6mm；8mm；10mm

8

4

活口扳手

200mm

8

5

螺丝刀

200mm

8

6

游标卡尺

150mm

8

7

润滑油

32﹟

适量

8

化纤布料

适量

二、拆装注意事项：

（1）根据结构图，制定拆卸顺序，再进行操作；

（2）记录解体零件的拆装顺序和方向；

（3）拆下的轴、轴套、弹簧钢丝等零件，应注意按主从动轮关系，及原装配位置关系摆放；不应落地、划伤、锈蚀等；

（4）拆、装螺栓组时应对角依次拧松或拧紧；

（5）需顶出零件时，应使用铜棒适度击打，切忌用钢、铁棒；

（6）安装前的零件清洗后应晾干，切忌用棉纱擦拭；

（7）应更换老化的密封，不得漏装；

（8）装配轴、孔零件，时应参照图或拆卸记录轻轻扭转装入，切忌硬打。

（9）安装完毕，推动应急按钮，检查阀芯滑动是否顺利；

（10）请检查现场有无漏装零件。

三、思考题

（1）齿轮泵的密封容积由哪些零件组成？

共有几个？

计算湖排量与哪些结构参数有关？

（2）该齿轮泵有否配流装置？

它是如何完成吸、压油分配的？

（3）观察油液从吸油腔至压油腔的油路途径。

（4）该齿轮泵中存在几种可能产生泄漏的途径？

哪种途径泄漏量最大？

为减少泄漏，该泵采取了那些措施？

教师评价：

指导教师：

实训报告要求（学生用）

一、实训报告内容如下：

1、拆、装顺序

（1）拆卸顺序零件（名称）1→零件（名称）2→零件（名称）3……。

（2）装配顺序零件（名称）1→零件（名称）2→零件（名称）3……。

2、零件拆装方法及零件完好情况

填写下表

零件拆装方法及零件完好情况表

序号

零件名称

所用拆卸工具及检测方法

零件数量

零件完好情况

工具

目视

仪器

可用

尚可用

不可用

1

2

：

：

：

：

：

：

：

：

：

N

3、回答思考题

4、主要零、部件分析

（1）浮动轴套

轴套2、4采用浮动支撑，可以借有压力始终贴紧齿轮端面，既可密封齿谷，又可补偿磨损；两轴套对接处采用平面接触，有利于轴套的装配；两轴套上面的斜口对接成为困油卸荷通道；轴套内孔上的轴向槽用于储油润滑。

（2）卸压片

浮动轴套靠近齿轮断面一侧与外侧的轴向压力应平衡。

装上卸压片9，通过其中部小孔与与吸油腔相通，外侧形成卸压区。

高压油不能进入卸压区，使轴套外侧压紧力合力作用线也向压油腔偏移，从而使外侧压紧力与内侧撑开力合力的作用线趋于重合，保证轴套磨损均匀。

（3）弹簧钢丝

撑紧8字形对接的两对轴套并使其扭转一个角度，从而隔离吸油和压油区。

拆装时应分别存放，原位安装。

二、实训评价（见下表）

实训评价内容表

项目3.1.3齿轮泵拆装训练

学生姓名：

学号：

评价项目

评价内容

分值

完成成绩

工具使用

工具选取

使用方法

25

拆装质量

拆装顺序

零件摆放

25

易损件检测

检测数量

正确数量

25

思考题

正确数量

错误数量

25

总评

合计

100

复习旧课

齿轮泵的结构与隙泄、径向力不平衡、困油有直接关系。

项目3.2叶片泵

教学目标

能力目标

知识目标

熟悉叶片泵结构

能指出齿轮泵、叶片泵主要零部件名称及作用

能说出叶片泵的工作原理

能说出叶片泵的适用条件

项目内容

预备知识：

叶片泵的结构简介

叶片泵分为双作用叶片泵和单作用叶片泵，其主要组成都有转子、叶片、配油盘和定子。

任务1双作用叶片泵在煤矿机械中的应用

液压绞车的辅助泵等。

任务2叶片泵的工作原理

双作用叶片泵径向力较小，工作寿命较长；单作用叶片泵径向力较大，工作寿命较短，但可以制成变量泵。

任务3也叶片泵的结构特点

双作用叶片泵配油盘的内轮廓由四段主圆弧组成。

为有利于叶片在过渡弧处容易返回，而避免折断，一般叶片沿转向向前倾斜一个角度；

单作用叶片泵不存在叶片折断问题，仅考虑叶片有利于甩出，故一般一般叶片沿转向向后倾斜一个角度。

任务4限压式叶片泵工作原理要点

1、调节手柄1可以调节最大排量（改变A点位置）；

2、调节手柄4可以调节最高工作压力（改变B点位置）；

3、改变弹簧刚度系数可改变超压量（（改变B-C线斜率）。

使用限压式叶片泵可以充分、合理地利用泵的功率。

使用限压式叶片泵可以不用泵口安全阀。

任务5观看拆解的叶片泵

任务6装配叶片泵的注意事项

1、注意转向标记；

2、注意转子、叶片的装配应与转向相适应；

3、注意叶片“顶部”应接触定子；叶片“顶部”的斜面应在前进的后方。

小结：

叶片泵最大优点是流量脉动小。

但抗污染能力差，结构较复杂。

但作用叶片泵可以变量。

装配注意事项。

作业：

装配叶片泵应注意哪些问题？

5分钟

3分钟

5分钟

5分钟

15分钟

15分钟

10分钟

10分钟

15分钟

3分钟

复习旧课：

齿轮泵明显优点是结构简单，价格低；

叶片泵明显优点是流量脉动小；

柱塞泵明显优点是工作压力高。

项目3.4.1柱塞泵

教学目标

能力目标

知识目标

熟悉轴向柱塞泵结构

能拆装液压泵

能说出轴向柱塞泵的工作原理

能说出轴向柱塞泵的特点

项目内容

柱塞泵的种类很多，按柱塞相对于泵轴的运动方向可将柱塞泵分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵。

其中轴向柱塞泵又有直轴式和斜轴式之分。

另外还有单柱塞泵，三柱塞泵等。

煤矿机械使用较多地有轴向柱塞泵（斜盘式和斜轴式），三柱塞泵和单柱塞泵等。

任务1轴向柱塞泵在煤矿机械中的应用

液压绞车的主泵，采煤机、掘进机的主泵等。

任务2斜盘式轴向柱塞泵

图3—13中

1、CY14-1型泵体结构

2、CY14-l型泵变量机构

任务3斜轴式轴向柱塞泵

图3—16

1、Z※B型轴向柱塞泵结构。

2、Z※B型轴向柱塞泵的变量方法

任务4对比三类液压泵的性能：

表3-1

小结：

轴向柱塞泵的变量原理

作业：

试叙述斜盘式轴向柱塞泵伺服变量机构的工作原理。

5分钟

3分钟

10分钟

25分钟

25分钟

10分钟

3分钟

项目3.4.2轴向柱塞泵的拆装训练

任务单（学生用）

项目3.4.2轴向柱塞泵的拆装训练

地点：

机电液气一体化综合实训室

专业：

班级：

学期：

日期：

学时：

2

姓名：

一、本项目知识点与能力点

能力点

知识点

1、掌握轴向柱塞泵拆装方法

2、会根据注意事项进行拆装

1、能联系工作原