《液压与气动技术》电子教案 第14单元课液压辅助元件.docx

1、液压与气动技术电子教案 第14单元课液压辅助元件第14单元课：液压辅助元件授课班级授课周次7-2上课日期上课时间单元学时2上课地点教研室主任审核教学目标能力目标知识目标素质目标1.能够正确选择、使用、维护各种常用液压辅助元件；2.能够正确拆装各种常用液压辅助元件；3.能够根据工作场合选用各种液压辅助元件。1.熟练掌握油箱的功用及油箱的设计；2.掌握过滤器的工作原理及应用；3.掌握蓄能器的工作原理及应用；4.掌握密封元件的工作机理及应用。1.培养学生善于分析、归纳总结、知识获取和应用的自主学习能力；2.培养学生树立乐学善用的意识；3.培养学生团队协作和分工合作的职业素质；4.使学生明确职业道德标

2、准。能力训练设计任务1：蓄能器和过滤器任务2：油箱、压力表及压力表开关任务3：管件和密封元件重点难点及解决方法重点：1.油箱的功用及油箱的设计；2.过滤器的工作原理及应用；3.蓄能器的工作原理及应用；4.密封元件的工作机理及应用；难点：1.油箱的功用及油箱的设计；2.过滤器的工作原理及应用；3.蓄能器的工作原理及应用；4.密封元件的工作机理及应用；解决方法：采取学生自主学习、小组讨论，教师演示讲解，学生实践，教师指导，学生完善、教师总结归纳的方法。使用外语单词过滤器（Filter）蓄能器（Accumulator）密封元件（Sealing element）教学材料1.采用的教材液压与气动技术（第

3、五版），张宏友主编，大连理工大学出版社，2018.2.2.参考资料（1）液压与气压传动（第5版），左健民，机械工业出版社，2016.4.（2）液压与气动技术，周进民，机械工业出版社，2012.12.（3）液压气动识图300例，宁辰校，化学工业出版社，2013.73.所需仪器和设备（1）多媒体教室（2）液压实验台（3）各种液压元件步骤名称教学内容及能力/知识目标教师活动学生活动时间分配（分）课内外引入展示上节课的任务成果；设置本节课的项目情境；向学生介绍本单元课的教学目标、重点和难点。教师观看学生展示上节课理实作业项目成果，并对其存在的问题予以纠正；公布上节课项目考核成绩教师提问。学生听讲、思考

4、10课内讲解任务训练蓄能器和过滤器能力目标：能够正确选择蓄能器和过滤器。知识目标：1.掌握蓄能器的类型和作用；2.掌握蓄能器安装和使用的注意事项；3.掌握过滤器的种类和作用；讲解蓄能器的类型、作用、使用和安装的注意事项，过滤器的功用、种类、使用和安装注意事项。学生认真听讲、积极思考和相互讨论并完成教师布置的任务。25课内讲解任务训练油箱、压力表及压力表开关能力目标：能够正确选择油箱、压力表和开关。知识目标：1.掌握油箱的作用分类和结构。2.掌握压力表和压力表开关的作用。讲解油箱的作用、分类和结构及压力表和开关的作用。学生认真听讲、积极思考和相互讨论并完成教师布置的任务。25课内讲解任务训练管件

5、和密封元件能力目标：能够正确选择油管、管接头和密封元件。知识目标：1.掌握油管的种类、管路安装的技术要求和管接头的种类；2.掌握密封元件的种类和作用。讲解油管的种类、管路安装的技术要求，管接头、以及密封元件的种类和作用。学生认真听讲、积极思考和相互讨论并完成教师布置的任务。20课内总结归纳点评总结本节课的教学内容，强调重点和难点，掌握本节课的重点知识点和技术实践。教师讲解，总结本节课教学内容，强调重点和难点，并进行课程思政。学生听讲，可提出问题，师生互动5课内布置作业布置作业教师讲解作业要求学生记录5课内理实作业1.作业：P131第1、2、8题；2.完成相应内容测试。课后反思本节课自学为主，教

6、师侧重引导和总结。引入新课一、复习和成果展示1.知识点回顾（1）液压缸的结构特点和工作原理。（2）方向控制阀的工作原理、结构特点及应用。（3）各类压力控制阀的工作原理、结构特点及应用。（4）流量控制阀的工作原理、结构特点和应用。2.成果展示由16-20号学生展示第13单元课的理实作业，老师点评，纠正错误点。二、项目情境小王去买液压辅助元件，但他不知道液压辅助元件都有哪些，各有什么作用。通过本节课的学习，我们来帮助小王解决这个问题。三、教学要求1.教学目标（1）熟练掌握油箱的功用及油箱的设计；（2）掌握过滤器的工作原理及应用；（3）掌握蓄能器的工作原理及应用；（4）掌握密封元件的工作机理及应用。

7、2.重点和难点（1）油箱的功用及油箱的设计；（2）过滤器的工作原理及应用；（3）蓄能器的工作原理及应用；（4）密封元件的工作机理及应用。教学设计任务1：蓄能器和过滤器一、相关知识1.蓄能器（1）蓄能器的功用和分类蓄能器是一种能将具有液压能的压力油储存起来，并在系统需要时再将其释放出来的储能装置。1）蓄能器的功用蓄能器的功用主要有以下几方面：用作辅助动力源用作应急动力源补偿泄漏和保持恒压吸收脉动，降低噪声吸收液压冲击2）蓄能器的类型蓄能器主要有以下几种类型：活塞式蓄能器图6-1（a）所示为一种典型的活塞式蓄能器的外形。其结构原理如图6-1（b）所示，它由活塞将油液和气体分开，气体从阀门3充入，油

8、液经油孔a和系统连通。其优点是气体不易混入油液中，所以油不易氧化，系统工作较平稳，结构简单，工作可靠，安装容易，维护方便，寿命长；其缺点是由于活塞惯性大，有摩擦阻力，故反应不够灵敏。活塞式蓄能器主要用于储能，不适于吸收压力脉动和压力冲击。图6-1（c）所示为其图形符号。 （a） 外形 （b）结构原理 （c）图形符号图6-1 活塞式蓄能器1活塞；2缸体；3阀门气囊式蓄能器图6-2（a）所示为一种气囊式蓄能器的外形。其结构原理如图6-2（b）所示，它是在高压容器内装入一个耐油橡胶制成的气囊，气囊内充气（一般为氮气），气囊外储油，由气囊3与充气阀1一起压制而成。壳体2下端有提升阀4，它能使油液通过阀

9、口进入蓄能器，又能防止当油液全部排出时气囊膨胀出容器之外。气囊式蓄能器的优点是气囊惯性小，反应灵敏，容易维护；其缺点是气囊及壳体制造困难。图6-2（c）所示为其图形符号。此外还有重力式、弹簧式、气瓶式、隔膜式蓄能器等。 （a） 外形 （b）结构原理 （c）图形符号图6-2 气囊式蓄能器1充气阀；2壳体；3气囊；4提升阀（2）蓄能器的选择、使用和安装1）蓄能器的选择选择蓄能器应考虑如下因素：工作压力及耐压；公称容积及允许的吸（排）流量或气体容积；允许使用的工作介质及介质温度等。其次，还应考虑蓄能器的质量及占用空间、价格、品质及使用寿命、安装维修的方便性及生产厂家的货源情况等。蓄能器属压力容器，必

10、须有生产许可证才能生产，所以一般不要自行设计、制造蓄能器，而应选择专业生产厂家的定型产品。2）蓄能器的使用不能在蓄能器上进行焊接、铆焊及机械加工；蓄能器绝对禁止充氧气，以免引起爆炸；不能在充油状态下拆卸蓄能器。检查气囊式蓄能器充气压力的方法：将压力表装在蓄能器的油口附近，用泵向蓄能器注满油液，然后使泵停止，让压力油通过与蓄能器相接的阀慢慢地从蓄能器流出。在排油过程中观察压力表，压力表指针会慢慢下降。当达到充气压力时，蓄能器的提升阀关闭，压力表指针迅速下降到零，压力迅速下降前的压力即为充气压力。也可利用充气工具直接检查充气压力，但由于每次检查都要放掉一点气体，故不适用于容量很小的蓄能器。3）蓄能

11、器的安装蓄能器应安装在便于检查、维修的位置，并远离热源。用于降低噪声、吸收压力脉动和压力冲击的蓄能器，应尽可能靠近振动源。蓄能器的铭牌应置于醒目的位置。必须将蓄能器牢固地固定在托架或地基上，以防止蓄能器从固定部位脱开而发生飞起伤人事故。非隔离式蓄能器及气囊式蓄能器应油口向下、充气阀向上竖直放置。蓄能器与液压泵之间应装设单向阀，防止液压泵卸荷或停止工作时蓄能器中的压力油倒灌。蓄能器与系统之间应装设截止阀，供充气、检查、维修蓄能器时或长时间停机时使用。2.过滤器液压系统工作过程中，由于外界灰尘、杂质等的侵入以及液压元件的磨损、油液和管件等的氧化变质，油液中会混入各种杂质。为了除去油液中的颗粒杂质，

12、以免其损坏液压元件以致影响液压系统的正常工作，经常在液压系统中使用过滤器对油液进行过滤。当油液经过过滤器的滤芯上无数微小间隙或孔时，杂质被阻隔而分离出来。若采用磁性材料的滤芯，则可吸附液压介质中能被磁化的铁粉杂质。（1）过滤器的主要性能指标过滤器的主要性能指标有过滤精度、压降特性、通流能力、纳垢容量、工作压力和温度等。1）过滤精度过滤精度是指过滤器滤除直径为d的杂质颗粒的公称尺寸（单位：m）。过滤器按过滤精度不同可分为四个等级：粗过滤器（d100 m）；普通过滤器（d10100 m）；精密过滤器（d510 m）；特精过滤器（d15 m）。不同的液压系统有不同的过滤精度要求，可参照表6-1选择。

13、研究表明，由于液压元件相对运动表面间的间隙较小，如果采用高精度过滤器可有效地控制15 m的污染颗粒，液压泵、液压马达、各种液压阀及液压油的使用寿命均可大大延长，液压故障也会明显减少。2）压降特性压降特性主要是指油液通过过滤器滤芯时所产生的压力损失。滤芯的精度越高，所产生的压降越大。滤芯的有效过滤面积越大，其压降就越小。3）纳垢容量纳垢容量是指过滤器在压力下降达到规定值以前，可以滤除并容纳的污垢数量。纳垢容量越大，过滤器的使用寿命越长。4）工作压力和温度过滤器在工作时，要保证在油液压力的作用下滤芯不被破坏。在系统的工作温度下，过滤器要有较好的抗腐蚀性，工作性能要稳定。（2）过滤器的类型和结构特点

14、按滤芯材料和结构的不同，过滤器可分为网式、线隙式、纸芯式、烧结式和磁性式等多种。1）网式过滤器图6-3（a）所示为网式过滤器的外形。其结构原理如图6-3（b）所示，铜丝网3包在四周开了很多窗口的金属或塑料圆筒2上。过滤精度由网孔大小和层数决定。网式过滤器的特点是结构简单，通流能力大，清洗方便，压降小，但过滤精度较低。网式过滤器常用于泵的吸油管路对油液的粗过滤。 （a） 外形 （b）结构原理图6-3 网式过滤器1上盖；2骨架；3滤网；4下盖2）线隙式过滤器图6-4（a）、图6-4（b）分别所示为线隙式过滤器及其滤芯的外形。其结构原理如图6-4（c）所示，它用金属线（常用铜线或铝线）绕在筒形芯架1

15、上组成滤芯2，靠金属线间的微小间隙来阻挡油液中的杂质。这种过滤器的特点是结构简单，通流能力大，过滤精度比网式过滤器高，但不易清洗。线隙式过滤器常用于低压系统的吸油管路。 （a）外形 （b）滤芯外形 （c）结构原理图6-4 线隙式过滤器1骨架；2滤芯；3壳体3）纸芯式过滤器图6-5（a）所示为纸芯式过滤器的结构原理，它与线隙式过滤器的结构基本相同，只是滤芯的材质和结构不同。其滤芯的外形和结构分别如图6-5（b）、图6-5（c）所示，分三层：外层为粗眼钢板网，中层为折叠成W形的滤纸，内层为金属丝网（与滤纸一并折叠在一起制成）。外层和内层起增大滤纸的强度和均匀折叠空间的作用。它的过滤精度较高，通流能

16、力大，滤芯价格低，但不能清洗，需经常更换纸芯。纸芯式过滤器常用于过滤精度要求较高的精密机床、数控机床、伺服机构、静压支承等系统中。 （a）结构原理 （b）滤芯外形（c）滤芯结构图6-5 纸芯式过滤器1堵塞状态发讯装置；2滤芯外层；3滤芯中层；4滤芯内层；5支承弹簧多数纸芯式过滤器上设置了污染指示器，其结构原理如图6-6所示。当滤芯堵塞严重，油液流经过滤器时产生的压力差达到规定值时，活塞和永久磁铁即向右移动，使感簧管的触点吸合，于是电路接通，发出信号，提醒操作人员更换滤芯，或实现自动停机保护。4）烧结式过滤器图6-7（a）所示为烧结式过滤器的滤芯外形。其结构原理如图6-7（b）所示，它的滤芯由颗

17、粒状的青铜粉末压制后烧结而成，利用颗粒间的微孔滤除油液中的杂质。其过滤精度较高，耐压、耐腐蚀，性能稳定，制造简单。其缺点是清洗困难，若有颗粒脱落，会造成系统损坏。 （a）滤芯外形 （b）结构原理图6-7 烧结式过滤器1端盖；2壳体；3滤芯5）磁性式过滤器磁性式过滤器是利用磁性来吸附油液中的铁末等可磁化的杂质的。由于这种过滤器对其他杂质不起作用，所以常和其他滤芯组成组合滤芯，制成具有复合式滤芯的过滤器。（3）过滤器的选用和安装1）过滤器的选用选用过滤器时，要根据液压系统对过滤器的要求和工作条件，确定过滤器的类型、过滤精度、尺寸大小以及其他工作参数。选择过滤器的一般原则如下：过滤精度满足设计要求。

18、具有足够大的通流能力，压力损失小。滤芯应有足够的强度，过滤器的工作压力应小于许用工作压力。滤芯抗腐蚀性好，能在规定的温度下长时间工作。滤芯的更换、清洗及维护方便。2）过滤器的安装在液压系统中，过滤器可以根据具体工作条件和过滤器的类型安装在不同的部位，通常有下列几种情况：安装在液压泵的吸油管路上粗过滤器通常安装在液压泵的吸油管路上，并需要浸没在油箱液面以下，目的是滤去较大的杂质微粒以保护液压泵。为了不影响泵的吸油性能，避免气穴现象的产生，过滤器的过滤能力应为液压泵额定流量的两倍以上，压力损失不得超过0.02MPa。必要时，泵的吸入口应置于油箱液面以下，如图6-8中1所示。安装在液压泵的压油管路上

19、过滤器安装在液压泵的压油管路上，其目的是用来滤除可能侵入阀类等元件的污染物。它应能承受油路上的工作压力和冲击压力，其压力降应小于0.035MPa，并应有安全阀和堵塞状态发讯装置，以防液压泵过载和滤芯损坏，如图6-8中2所示。安装在系统的回油管路上这种安装方式只能间接地过滤。由于回油路压力低，可采用强度低的过滤器，其压力降对系统也影响不大。一般都与过滤器并联一单向阀，起旁通作用，当过滤器堵塞达到一定压力损失时，单向阀打开，如图6-8中3所示。图6-8 过滤器的常见安装方式安装在系统的分支油路上当液压泵的流量较大时，若采用上述各种方式过滤，过滤器结构可能很大。为此，可在只有液压泵额定流量20%30

20、%左右的支路上安装一小规格过滤器，对油液起滤清作用，如图6-8中4所示。单独过滤系统大型液压系统可专设一液压泵和过滤器组成独立的过滤回路，专门用来清除系统中的杂质，还可与加热器、冷却器、排气器等配合使用。滤油车即为单独过滤系统，如图6-8中5所示。二、实践训练1.任务下达（1）蓄能器有什么功用？（2）说明过滤器的种类及作用。2.学生实践按上述要求完成操作。任务2：油箱、压力表及压力表开关一、相关知识1.油箱（1）油箱的功用和种类油箱在液压系统中的功能：储存液压系统所需的工作介质；散发液压系统工作中产生的一部分热量；沉淀混入工作介质中的杂质；分离混入工作介质中的空气或水分。为了节省占地面积，有些

21、小型液压设备常将泵-电动机装置及液压控制阀安装在油箱的顶部组成一体，称为液压站。大中型液压设备一般采用独立油箱，即油箱与泵-电动机装置、液压控制阀分开设置。当泵-电动机装置安置在油箱侧面时，称为旁置式油箱；当泵-电动机装置安置在油箱下方时，称为下置式油箱（高架油箱）。油箱除可按其与泵-电动机装置的安装位置分类外，还可按油箱的形状分为矩形油箱、圆形油箱及异形油箱。一般按其液面是否与大气相通分为开式油箱和压力式油箱，其中开式油箱应用最广。1）开式油箱油箱液面直接或通过空气过滤器间接与大气相通，油箱液面压力为大气压。2）压力式油箱油箱完全封闭，由空压机向充气罐充气，再由充气罐经滤清、干燥、减压（表压

22、力0.050.15 MPa）后通往油箱液面之上，使液面压力大于大气压力，从而改善液压泵的吸油性能，减少气蚀和噪声。 （a）外形 （b）结构示意图图6-9 开式油箱1吸油管；2过滤器；3空气过滤器；4回油管；5上盖；6油面指示器；7、9隔板；8放油阀（2）油箱的结构油箱一般由钢板焊接而成，为了在相同的容量下得到最大的散热面积，油箱宜设计为立方体或宽高长为123的长方体。图6-9（a）所示为开式油箱外形图，图（b）为其结构示意图。油箱的有效容积（油面高度为油箱高度80%时的容积）一般按液压泵的额定流量估算，在低压系统中取液压泵每分钟排油量的24倍，中压系统为57倍，高压系统为1012倍。油箱正常工

23、作的温度应在1565之间，在环境温度变化较大的场合要安装热交换器，但必须考虑它的安放位置以及测温、控制等措施。2.压力表及压力表开关（1）压力表1）常见压力表的结构原理压力表的种类很多，最常用的是弹簧管式压力表，其外形如图6-10（a）所示。图6-10（b）所示为其结构原理，当油压力传入扁截面金属弹簧管1时，弹簧管变形使其曲率半径加大，端部的位移通过拉杆4使扇形齿轮5摆动，于是与扇形齿轮啮合的中心齿轮6带动指针2转动，这时即可由表盘3读出压力值。 （a）外形 （b）结构原理图6-10 弹簧管式压力表1弹簧管；2指针；3表盘；4拉杆；5齿扇； 6小齿轮2）压力表的选用选用压力表时应注意的问题主要

24、包括压力测量范围（量程范围）、测量精确度、压力变化情况（静态、慢变、速变和冲击等）、使用场合（有无振动、湿度和温度的高低、周围气体有无爆炸性和可燃性等）、工作介质（有无腐蚀性、易燃性等）、是否有远传功能（指示、记录、调节和报警等）以及对附加装置的要求等。量程测量压力的类型压力的变化情况测量精度（2）压力表开关压力表开关用于接通或断开压力表与测量点油路的通道。压力表开关有一点式、三点式、六点式等。多点压力表开关可按需要分别测量系统中多点处的压力。图6-11（a）所示为六点式压力表开关的外形。其结构原理如图6-11（b）所示，图示位置为非测量位置，此时压力表油路经沟槽a、小孔b与油箱连通。若将手柄

25、向右推进去，沟槽a将使压力表与测量点连通，并将压力表通往油箱的油路切断，这时便可测出该点的压力。如将手柄转到另一个测量点位置，便可测出另一点的压力。 （a）外形 （b）结构原理 图6-11 六点式压力表开关二、实践训练1.任务下达（1）说明油箱的作用及种类。（2）说明压力表的工作原理。2.学生实践按上述要求完成操作。任务3：管件和密封元件一、相关知识1.管件（1）油管1）硬管硬管的种类冷拔无缝钢管；有缝钢管；紫铜管。安装硬管的技术要求硬管安装时，对于平行或交叉管道，相互之间要有10 mm以上的空隙，以防止干扰和振动。在高压大流量场合，为防止管道振动，需每隔1 m左右用管夹将管道固定在支架上。管

26、道安装时，路线应尽可能短，布管要整齐，直角转弯要少。其弯曲半径应大于管道外径的3倍，弯曲后管道的椭圆度小于10%，不得有波浪变形、凹凸不平及压裂与扭转等现象。对安装前的钢管应检查其内壁是否有锈蚀现象。一般应用20%的硫酸或盐酸进行酸洗，酸洗后用10%的苏打水中和，再用温水洗净、干燥、涂油，进行静压试验，确认合格后再安装。2）软管软管的种类由于硬管只适用于固定部件之间的管道连接，因此在部件之间存在相对运动时，要采用柔软性好的软管连接。软管按其材料不同分为以下几种：耐油橡胶软管；金属波纹软管；耐油塑料管；尼龙管。安装软管的技术要求软管的弯曲半径不应小于软管外径的10倍。对于金属波纹软管，若用于运动

27、连接，则其最小弯曲半径不应小于内径的20倍。耐油橡胶软管和金属波纹软管与管接头成套供货。弯曲时耐油橡胶软管的弯曲处距管接头的距离至少是外径的6倍；金属波纹软管的弯曲处距管接头的距离应大于管内径的23倍。软管在安装和工作中不允许有拧、扭现象。耐油橡胶软管用于固定件的直线安装时要有一定的长度裕量，以适应胶管工作时-2%+4%的长度变化（油温变化、受拉、振动等因素引起）的需要。耐油橡胶软管不能靠近热源，要避免与设备上的尖角部分相接触和摩擦，以免划伤管子。（2）管接头管接头用于管道与管道或管道与液压元件之间的连接。对管接头的主要要求是安装、拆卸方便，抗振动，密封性能好。1）焊接式管接头焊接式管接头主要

28、由接头体、螺母和接管等组成，如图6-12所示。接头体的拧入端为细牙螺纹时，其接合面应加组合密封垫。若拧入端为圆锥螺纹，则不必装组合密封垫。接头体与接管之间用O形密封圈密封，接管被螺母紧压在接头体端面，其外端与钢管焊接相连。焊接式管接头结构简单，制造方便，耐高压（32 MPa），密封性能好。其缺点是对钢管与接管的焊接质量要求高。图6-12 焊接式管接头1接管；2螺母；3O形密封圈；4接头体；5组合密封垫2）卡套式管接头图6-13所示为卡套式管接头的一种基本形式，它由接头体、卡套和螺母等零件组成。拧紧螺母时，依靠卡套楔入接头体与接管之间的缝隙而实现连接。接头体的拧入端与焊接式管接头一样，可以是圆柱

29、细牙螺纹，也可以是圆锥螺纹。这种管接头的最高工作压力可达40 MPa。图6-13 卡套式管接头1接管；2卡套；3螺母；4接头体；5组合密封垫3）扩口式管接头扩口式管接头如图6-14所示。接管（一般为铜管或薄壁钢管）端部的扩口角度为74，导套的内锥孔为66。装配时的拧紧力通过接头螺母转换成轴向压紧力，由导套传递给接管的管口部分，使扩口锥面与接头体的密封锥面之间获得接触比压，在起刚性密封作用的同时，也起到连接作用并承受由管内流体压力所产生的接头体与接管之间的轴向分力。这种管接头的最高工作压力一般小于16 MPa。图6-14 扩口式管接头1接管；2导套；3接头螺母；4接头体4）扣压式胶管接头如图6-

30、15所示，扣压式胶管接头主要由接头外套和接头芯组成。接头外套的内壁开有环形切槽，接头芯的外壁呈圆柱形，上有周向切槽。当剥去胶管的外胶层，将其套入接头芯时，拧紧接头外套并在专用设备上扣压，以达到紧密连接的目的。这种管接头的最高工作压力可达40 MPa。图6-15 扣压式胶管接头1接头外套；2接头芯5）活动铰接式管接头铰接式管接头用于液流方向成直角的连接。与普通直角管接头相比，其优点是可以随意调整布管方向，安装方便，占用空间小。铰接式管接头按安装之后成直角的两油管是否可以相对摆动，可分为固定式和活动式。图6-16所示为活动铰接式管接头。活动铰接式管接头的接头芯靠台肩和弹簧卡圈保持其与接头体的相对位置，两者之间有间隙可以转动，其密封由套在芯子外圆的O形密封圈予以保证。铰接式管接头与管道的连接可以是卡套式或焊接