液压传动装置教案.docx

1、液压传动装置教案项目四 液压和气压传动装置课题一 液压传动装置任务一 液压传动【课题名称】液压传动的基础知识【教学目标与要求】一、知识目标1）了解液压传动的工作原理和组成。2）熟悉液压传动的特点、图形符号及油液性质。3）了解液压传动的基本参数、工作特性和压力损失。二、能力目标能够读懂液压传动系统图形符号的含义及传动过程。三、素质目标了解液压传动的特点及应用场合。四、教学要求1）了解液压传动的工作原理及其组成部份。2）熟悉液压传动的主要特点及应用场合，熟悉图形符号的含义。3）了解压力、流量和功率等基本参数的关系及工作特性。4）了解液体流动中压力损失和液压用油的选用。【教学重点】液压传动的主要优、

2、缺点和应用场合，能够识读液压图形符号的含义和液压传动的工作过程。【难点分析】这是一种全新的传动形式，是靠油液的动力来传递运动的，与机械传动完全不同。压力和流量是液压传递的两个因素，直线运动是液压传动的特点。突破原有的概念是学好本课程的前提，其次是要能读懂液压传动的图形符号，这是学好液压传动的基础。【分析学生】由于液压传动中油液是在密封的管道和容器中流动，是看不见的，不如机械传动直观可见，要学会从示意图形上来分析工作过程，这对学生也是一个新的飞跃，要引导学生适应这个变化。只要能读懂各元件的符号和传动系统图，就能较快地学会液压传动知识。【教学思路设计】 选用讲授方法，突出油液的流动和压力两个重要参

3、数在工作过程的作用。【教学安排】2学时（90分钟）【教学过程】前面所讲的机械传动是以构件的运动来传递运动的，而液压传动是液压油作为传递介质，由液压缸或活塞杆来执行运动，这两种传动方式有着本质的区别。在学习中要注重液压介质的压力和流量大小，它们是运动的动力。一、工作原理液压千斤顶的工作过程为：F向上油腔的容积变大大气压推动单向阀抬起油液进入油腔；F向下油腔的容积变小油液压力升高单向阀抬起油液进入大活塞缸下腔抬起重物实现顶起重物的目的。拧开放油阀油液流回油腔重物回到原有位置，这样就实现了一个工作循环。由此可以看出，液压传递是以油液作为工作介质的，依靠密封容积的变化来传递运动，依靠油液内部的压力来传

4、递动力。二、液压传动系统的组成1）动力部分 液压泵，提供压力油源。2）执行部分 液压缸，执行直线运动。3）控制部分 控制阀，控制液体压力、流量、流速和方向。4）辅助部分 油液、管道、邮箱、连接件等。任何液压传动系统都离不开以上四大部分。三、液压传动的主要特点1）执行元件可作无级调速，换向、制动快。2）结构紧凑、体积小，能获得非常大的工作力。3）由于压力大，密封性差，容易产生泄漏。四、液压系统图形符号液压系统图形符号比较直观，但制图麻烦，分析运动原理不太适用，国家已制定了一套液压元件标准符号，可以比较清晰方便地表达各种类型的液压传动系统，在元件课程中将逐一介绍。五、液压传动的基本参数1.压力p这

5、里所指的压力是物理学上的压强，即MPa ，常用液压传动的压力分成02.5 MPa、2.510 MPa和大于10MPa三个低、中和高压区域。常用自来水的压力为0.4 MPa。2.流量流量是单位时间内流过某管道截面液体的体积,即。3.功率P功率是单位时间内所作的功，即P=p，其中p和的单位分别为Pa和，P的单位为瓦，即W。4.效率由于传动中不可避免地会出现压力损失、流量泄漏损失和机械损失，所以输出功率要小于输入功率，两者之比为液压传动的效率，即，其中为输出功率。六、液压传动系统的工作特性液压传动具有其他传动形式所没有的传动特征。1.按帕斯卡原理传递力两活塞腔内的油液是相通的，其压力是相等的，所以在

6、大活塞缸中产生的推力应当为从上式可以看出与和成正比，为获得较大的推力，可以增大面积和液压油的压力p。同时，也得出负载大，其压力也大，即液压系统中的压力取决于外载荷的大小，如果外载荷为0，则液压缸内的压力也为0，这一点一定要让学生记住。由于油泵供给的油压受到设备的限制，只能达到某预定的设计值，不可能无限的提高，如齿轮泵的最高压力为2.5 MPa，而叶片泵的压力最高为6.3 MPa。2.按容积相等的原则传递运动速度传动中，将油液视为不可压缩的，油泵压出的油液将全部流入液压缸，则必然遵循容积相等的原则，即式中：和分别为小、大活塞的行程。上式两边除以时间后得得出 上式为传递速度的基本公式。可得上式说明

7、活塞的移动速度与其有效面积成反比，而与流量成正比，即速度取决于流量的大小。七、压力损失由于油液具有粘性，在流动时会损耗一部分能量，这种能量损耗表现为压力的损失。压力损失分为两种情况，一种是液体在直管中流动因自身摩擦而产生的压力损失，称为沿程压力损失；另一种由于管道截面形状突然变化改变液流方向而引起的压力损失，称为局部压力损失。前者是克服内在的阻力而消耗的压力，如输油管道每隔一段需要给予加压的道理一样。后者是克服外在的压力，如管道直角变化一定会给油液产生压力损失。这两者都是不可避免的。八、液压传动用油液压油的质量对传动性能有明显的影响，因此对液压油的性质有一定的要求。1.液压油的性质1）密度 即

8、单位体积油液的质量。密度大，则油的质量大。温度对密度的影响较大，温度高，密度变小；而压力的增加会使油的密度变大。2）压缩性和膨胀性 即随压力的变化而使体积发生变化，在一般液压传动中，此特性可忽略不计。3）粘度 是液压油的重要特性，粘度大则油液稠，反之粘度小则油液稀。2.液压油的选用选用液压油时主要参考以下几个方面：1）粘度适当。2）化学稳定性好，长期使用不变质。3）闪点多、凝点低，即不易凝固，不易着火。应参考用途中的要求选用相应的液压油牌号。九、小结 1）液压传动的工作原理是靠密封容积的变化来传递运动和动力。压力是靠负载而产生的，没有外载，就没有压力。2）液压传动主要由四部分组成，其优点是可无

9、级变速，结构紧凑，可获得较大的工作力；主要缺点是会产生泄漏。3）液压传动的基本参数是压力和流量。工作特性是液体内的等压力和等容积原则。压力损失是由内摩擦力和管道阻力产生的，在流动中是不可避免的。4）油液选用应有适当的粘度，好的稳定性和高闪点、低凝点。五、布置作业任务二 、三 液压泵和液压缸【课题名称】液压泵和液压缸【教学目标与要求】一、知识目标1）了解液压泵的工作原理、主要参数及图形符号。2）了解柱塞泵、齿轮泵和叶片泵的工作特点、常用场合及工作压力。3）了解液压缸的工作特点、运动速度和推力计算。二、能力目标能根据工作条件要求正确选择液压泵的类型、液压缸的种类及工作面积。三、素质目标1）了解液压

10、泵的工作原理、主要性能参数及符号。2）了解柱塞泵、齿轮泵和叶片泵的工作过程，以及最高的工作压力和使用条件。3）了解三种液压缸的工作特点。四、教学要求1）熟悉液压泵的工作原理、主要性能参数及符号。2）了解柱塞泵、齿轮泵和叶片泵的工作过程及其最高工作压力和使用条件。3）了解三种液压缸的工作特点。【教学重点】1）液压泵的主要性能参数及图形符号。2）各种液压泵的最高工作压力。3）三种液压缸的主要工作特点。【难点分析】1）三种液压泵的工作过程。2）差动液压缸运动速度的计算。【分析学生】三种液压泵的工作过程过于烦琐，叙述太多，不符合学生的实际需要，该内容讲课应降低要求，只作简要介绍，否则是不会受学生欢迎的

11、，所以应对教材作大量的删减。图形也过于复杂，学生未必能看懂。差动油缸的计算相对较难，注意油液的流向是讲好差动油缸的关键。柱塞缸的加工比较简单，特别是内孔的加工比一般液压缸容易得多，是应用较广的重要原因，如汽车吊车的吊杆升起是应用的实例。【教学思路设计】 重点讲授液压泵的工作原理，突出容积的变化对压力形成的影响，而对柱塞泵、齿轮泵和叶片泵的工作过程尽量少讲，突出最大压力的大小。液压缸的讲解应突出运动速度的计算，特别是差动油缸的三种运动速度比较。【教学安排】3学时（135分钟）【教学过程】本章介绍液压元件，包括液压泵、液压缸、控制元件和辅助元件。液压泵是液压系统的动力源，直接影响油液压力的大小。一

12、、液压泵的工作原理单柱塞泵的凸轮转动推动柱塞上下移动，当柱塞向下时，容积增大，油液在大气压力作用下推开单向阀进入容积；当柱塞向上移动时，容积变小，油压升高，推开单向阀进入油路到液压缸。凸轮每转动一周，完成一次改变容积大小的过程，实现吸油和压油动作，不断的重复这个循环，使油压逐渐升高，直达到液压泵的最大工作压力。这就是所有液压泵的共同特点。虽然不同液压泵的最高工作压力不同，但它的压力形成原理都是相同的。归纳起来，有以下几个必备条件：1）具有密封容积，不得漏油。2）容积大小能交替变化。3）有与吸、压油相通的配流装置。4）油压的形成取决于负载的大小。二、主要性能参数1）排量 指每转一转所排出油液的体

13、积，单位为。2）流量 指单位时间内排除液体的体积，单位为。各种液压泵的流量在铭牌上均有标注，额定流量是指实际的输出流量。三、液压泵的符号定量泵的三角形尖点只能指向圆的外侧。四、柱塞泵柱塞泵根据柱塞的安放位置分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵两种，两者均属于高压泵，压力可达16 MPa以上。它们的共同特点都是靠改变柱塞的容积来实现产生高压的目的，所不同的是径向柱塞泵中用于改变柱塞容积大小的动力轴与柱塞运动方向垂直，而轴向柱塞泵的动力轴与柱塞运动方向平行。柱塞泵的特点是压力高，结构紧凑，流量调节方便，但结构复杂、制造成本高。一般应用于高压大流量的场合。五、齿轮泵齿轮泵是由一对少齿数的齿轮组合而成的，当上齿

14、轮作顺时针转动时，左侧中部吸油口的油液被齿轮的齿槽带入，并被送入压油口，上下齿轮不断地完成这个工作循环，右侧的油量和压力就不断地提高，形成了一定的油压。由于齿轮泵结构简单，制造容易，价格低廉，所以应用较广泛，但是其工作压力较低，一般只达到2.5 MPa，近年来虽然已有中、高压齿轮泵，但仍以低压齿轮泵应用较多。六、叶片泵转子的四周开有径向槽，并安放有可自由伸缩的叶片，与偏心外套相配合，当转子转动时，叶片与两圆周构成密封变化容积，完成吸油和压油的工作过程。叶片泵的噪声较低，寿命较长，体积小，工作压力可达6.3 MPa，常应用于中等压力液压传动系统中。七、液压泵使用的三个条件1）泵的转动方向应遵循规

15、定方向，油箱必与大气相通。2）油液必须保持一定的粘度，油温不超过65 ，因为油温过高，粘度变稀，不能达到额定的压力。3）压力和转速不能超过额定值。八、液压缸液压缸是液压系统的执行元件，一般作直线运动。液压缸可分为三种常见机构。1.双作用单干活塞液压缸活塞仅单方向有杆，工作台只在右侧与杆连接。其工作速度为：右推 左推 向右最大推力 向左最大推力 显然，由于,所以。2.差动液压缸差动液压缸右推时缸内回油不流回油池，而是返回进油口，一起进入左侧油缸，从而改变了活塞杆的工作速度。此时，推动活塞右移的推力应为 进入无杆腔的液体总流量为由于 所以 与前面两个移动速度相比，由于的直径比较小，显然此时差动连接

16、下的活塞移动速度比前两种状态要快得多，这里应用差动连接，不改变液压缸的结构尺寸，在生产中可应用在快速进给的工 中。3.柱塞液压缸柱塞液压缸的作用是实现活塞的左右移动，但从加工的角度来看，加工长孔要比加工长轴困难得多，孔越长越难加工，其尺寸误差和形状误差值就越大，如汽车吊车的活塞缸很长，加工很困难，如果改成柱塞缸结构，精加工的活塞杆和一小段活塞缸的连接套，就可以保证精度要求，而且大大降低了加工成本，而其工作性能又没有受到影响，所以得到广泛的应用。九、小结1）液压泵是靠改变密封容积的大小来实现的。液压泵分为低压的齿轮泵、中压的叶片泵和高压的柱塞泵。2）液压缸为执行元件，分为双作用单杆活塞缸、差动液

17、压缸和柱塞液压缸三种结构，柱塞液压缸制造容易而得到了广泛应用。3）液压泵工作时必须注意三个问题。十、布置作业任务四 液压控制阀【课题名称】液压控制阀与辅助元件。【教学目标与要求】一、知识目标1）了解方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀的功用、结构与表示符号。2）了解辅助元件的种类及作用。二、能力目标1）能够读懂液压控制阀的符号及功用。2）能够读懂辅助元件的符号及在液压系统中的作用。三、素质目标1）了解控制阀在液压传动系统中的作用及其分类。2）了解辅助元件的种类及作用。四、教学要求1）读懂各种控制阀的结构图和符号。2）能区别溢流阀、顺序阀和减压阀的符号。3）了解各种辅助元件的作用及其符号。【教学重

18、点】1）掌握方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀的功用及其表示符号。2）区别溢流阀、顺序阀和减压阀的符号。【难点分析】1）由于各种阀的装配图比较复杂，图形表示不太清晰，给学生读图带来了较大的困难。2）三种压力阀的符号比较相似，学生易混淆。3）先导式溢流阀与直动式溢流阀的差别学生很难理解。【分析学生】识图能力有限是学好本次课的难题，因此先读懂图成为讲好课的关键，要是能借助视频或示教板演示阀芯的工作过程，可以提高视觉效果。此外要注意讲清减压阀、顺序阀和溢流阀三个图形符号的区别所在。【教学思路设计】 借助视频或示教板、自己制作的活动阀芯来表示各种阀的工作机能，以提高教学效果。对三种压力阀之间的区别要注

19、意讲解出油口的不同连接方式。【教学安排】3学时（135分钟）【教学过程】液压泵是动力来源，液压缸起执行元件作用，而调整压力、液流方向和速度快慢要用相应的控制阀，控制阀是靠改变阀芯在阀体中的位置来实现调整液流方向、压力大小和速度快慢的。一、方向控制阀1.单向阀单向阀是只允许液流沿一个固定方向流动，不能作相反方向流动的装置。当左侧进油口的压力超过右侧弹簧力后，油液顶开钢球，向右出油口流去，而由于弹簧始终顶住钢球，所以油液不可能向左流出。用液流压力来控制单向阀的开闭，控制口用表示，符号上增加一条虚线。2.换向阀利用阀芯在阀体中作相对移动来改变或切断油流的方向。1）结构 P、T为进回油口，A、B为二路

20、出油口，图a位置为阀芯中位，A、B不能与进油口相通，管道没有进油，如果阀芯左移或右移，则进油口P将与A或B管路相通，使活塞缸得到进油。2）操作方式 控制阀芯移动的方法有很多，分成三个大方块，表示阀芯有三个位置，称为三位。而每一位上均有四个油管通口，即P、T、A、B，称为四通。左右两位的油路通口正好方向相反，其控制的方法如下：手动换向 靠改变手柄来换位。电磁换向 由电磁换向阀和液动换向阀组成的复合阀。液动换向阀用于实现主油路的换向，称为主阀，一般用于大流量的换向，而电磁换向阀用于改变液动换向阀的控制油路出口，称为先导阀，也可以称为副阀。阀芯处于不同位置时，其各油口的连通方式不同，体现出换向阀的不

21、同换向机能，称之为滑阀机能。三位四通换向阀的应用较多，其中位机能各不相同，可按需要选择合适的型号。二、压力控制阀压力控制阀用于调整油路中压力的大小，可分为以下几种。1.溢流阀溢流阀的作用包括：起溢流、稳压和限压保护作用，即当油路压力超过规定压力后，自动打开溢流阀，压力油液全部从溢流口泄流回油池。 阀芯处于常闭位置，当系统压力超过弹簧的压缩力后，阀芯上移，使进油口和出油口相通，油液流回油池，系统压力被控制在规定值内。调整调压螺钉可以控制系统油压大小。溢流阀是由弹簧压力直接控制阀芯位移的，受油压的波动影响较大，称为直动式溢流阀。溢流阀芯的移动是靠先导阀来控制的，称之为先导式的溢流阀。其工作过程如下

22、：进油口的油液经阻尼孔进入先导阀的右腔，当油压达到一定值时，顶开左侧弹簧，这里应该指出的是弹簧的刚度较大，油液进入先导阀的左腔，流入溢流阀的阀芯上部，直至油压与弹簧的压力平衡后，顶开阀芯，使进、出油口连通，主阀的弹簧刚度较小，所以阀芯上下移动比较容易，油压的波动较小。2.减压阀利用流过缝隙产生压力损失，使出油口的压力低于进油口的压力，用于调节整个系统中的油压。根据结构不同可分为直动式和先导式两种，结构原理与溢流阀相似。应注意出油口直通连接件，而不与油池相通。3.顺序阀顺序阀用油压来控制系统中工作机构的先后动作顺序，其工作原理类似于溢流阀，但控制方式都不同，常用的是内控外泄顺序阀。与溢流阀相比较

23、，顺序阀出油口不流回油池，而与油路相通，泄油口为常闭状态，由进油口来控制阀口的开放。三、流量控制阀通过改变阀口的大小实现流量的调节，如调节水龙头的阀门开口来控制水的流量。1.节流阀节流阀靠调节阀芯上下位置来改变油流口的大小，控制流量的多少。2.调速阀节流阀的流量随阀前后压力的变化而变化，为了稳定出口的压力，在节流阀的前面串联上一个减压阀，保持油进口的压力稳定，以使出口得到稳定的速度，这种组合阀称为调速阀。如住在六楼的住户，如果楼下用水较多，供给楼上的水压就会降低，六楼住户的水龙头出口的水压就会随楼住户的用水状况而变化。调速阀在磨床的油路中应用较多。四、辅助元件辅助元件是液压系统不可缺少的部分，

24、它包括：1）密封装置 含动密封和静密封两种，也可以分为间隙密封和接触密封两种。间隙密封 靠两运动表面之间的微小间隙来防止泄漏，用配合公差来控制间隙量的大小。接触密封 在配合表面间加装各种弹性密封元件，最常见的是耐油橡胶制成的各种截面形状的密封件，如O、Y、U等多种形状。2）滤油器 过滤油液中的各种杂质，分粗、精过滤器，常用的过滤器结构有：网式滤油器 用金属网围成圆筒进行过滤，属于粗过滤，一般安装在吸油口，其通油能力大。其他滤油器 分为线隙式、绕结式和纸芯式，其共同特点是精度高于网式滤油器，但不方便清洗。3.蓄能器用于蓄存能量，用途不广。4.油管和管接头常用的油管有钢管、铜管、橡胶软管、尼龙管和

25、塑性管，一般按使用压力来选择油管。管接头的种类很多，接油管的连接要求选配相应的接头。5.油箱用于储油、散热和分离油中的空气和杂质。上、下隔板将油液分成两个区域，左边为吸油区，右边为回油区，回油口插入油面100 mm以下，以防搅油及空气进入油箱，进油口要离油底面100 mm以上，以防将油污吸入油管，并在入油口处加装滤油网。五、小结1）控制阀分为压力控制阀、方向控制阀和流量控制阀，其主要原理是靠阀芯与阀体的位移来改变压力、流量的大小以及液流的方向。2）辅助元件是液压系统不可缺少的重要部分，包括滤油器、油管、管接头、油箱等。六、布置作业任务五 基本回路【课题名称】液压基本回路及液压系统【教学目标与要

26、求】一、知识目标1）了解液压四种基本回路的构成及特点。2）应用液压传统基本知识分析液压传动系统。二、能力目标1）能够读懂基本回路的构成及其传动特点。2）能够读懂液压传动系统的工作过程。三、素质目标看懂液压传动系统图。四、教学要求1）能够读懂换向控制回路、压力控制回路和速度控制回路的构成及控制过程。2）能够应用液压传动的基本知识分析传动系统图的工作过程。【教学重点】1）基本回路的构成。2）液压传动系统工作过程的分析。【难点分析】将液压系统分解成几个基本回路，读懂传动系统图。【分析学生】基本回路是组成液压传动系统的基础，任何传动系统都可以分解成若干个基本回路，所以只要学好基本回路的构成和控制的方法

27、，就能读懂液压传动系统的工作过程，把大的系统分解成若干个小回路来分析、解读。【教学思路设计】 讲授法教学，一定要先讲授好每一个基本回路的构成和在传动系统中的功用，然后再讲授传动系统的工作过程就很容易理解了。【教学安排】4学时（180分钟）【教学过程】基本回路由液压元件构成，用于完成特定的功能。所有的液压传动系统都是由这些基本回路组成的，基本回路可以分解成方向、压力、速度和动作顺序控制四大回路，学好这些基本回路，就能正确分析液压传递系统的工作过程。一、方向控制回路方向控制回路主要是控制液流的通、断和流动方向。1换向回路 换向回路由二位三通阀、油缸组成，靠电磁阀来控制阀芯的工作位置。当左位工作时，

28、油液进入油缸上腔，推动活塞杆下压；如改为右位工作，活塞杆可向上抬起。溢流阀与油泵并联安装，限制系统的最高压力。2锁紧回路 锁紧回路由三位四通电磁阀和两个单向阀组成，当处于中位时，其进、出油口和两个出油口都相通，则全部油液流回邮箱，由于活塞缸被两个单向阀控制，缸内油液不能流回邮箱，被锁在固定位置上，称为锁紧回路。二、压力控制回路压力控制回路主要是用来对系统或某一段油路进行调压、减压、增压和卸荷。1.调压回路 调压回路用来限定液压系统的最高压力，一般由溢流阀来实现，为三级调压回路，由三个溢流阀和三位四通电磁换向阀来控制，可使系统得到三种不同的压力。当电磁换向阀处于中位时，溢流阀工作，系统得到第二种

29、压力。当电磁阀处于右位工时，系统压力由溢流阀调定。当电磁阀处于右位工作时，系统压力由溢流阀调定，实现了液压系统的三种不同油压。2.减压回路 减压回路可使系统中某一支路的压力低于系统的调定压力，减压阀又将系统的压力调低到某一个值，油液经单向阀流入油缸，单向阀起保持油缸压力稳定的作用。该回路可以应用在机床的工件夹紧或导轨润滑需要低压的油路中，液压多刀半自动机床就采用这样的回路来夹持工件。3.增压回路使局部油路得到比主系统更高的压力，以实现用低液压泵产生高压力的液压油。增压器由大、小油缸串联而成，由于活塞杆的推力大小与压强和活塞缸的面积成正比，当推力一定时，面积小的活塞缸的油液压强大，即油液的压力大

30、。从单向阀流出的液压油进入液压缸的右腔时，会产生更大的推力，但液压缸右移时，不会产生增压作用。4.平衡回路垂直油缸的下腔回油管接单向顺序阀后才能流回邮箱，保证了活塞杆下腔受到下腔油液背压的作用，不会轻易自行落下，保证了设备的安全，起到平衡的效果，称此顺序阀为平衡阀，此油路为平衡油路。5.卸荷回路卸荷回路是指在系统暂时不工作时，不关闭油泵，使泵在很小的输出功率下运转的回路，如汽车停车不熄火。该油路由三位四通电磁换向阀和单向阀组成，其主要特点是换向阀采用M中位机能，由于有单向阀控制回油的压力，保证系统有一定的低压。三、速度控制回路速度控制回路在系统中用于调节油路流量的大小，以控制活塞杆的移动速度。1.节流调速回路用节流阀控制流量的大小，以控制活塞杆的运动速度。当节流阀安装在活塞缸的进油口时，称为进油调速回路，回油直接流回油池，没有背压。当节流阀安装在回油口上时，称为回油节流回路，其稳定性比进油调速要好些。当节流阀安装在旁路上时，称为旁路调速回路。2.容积调速回路容积调速回路通过改变泵的流量来调节进入活塞缸的油量，采用变量泵来实现。3.速度换接回路活塞缸的右腔油液可以通过二位二通换向阀的下位直接流回油池，当活塞杆撞击二位二通阀上方的挡块时，上位工作，回油只能经过调速阀流回邮箱，改变了回油的速度，实现了变换活塞杆运动速度的目的。四、液压系统实例3150 k