液压与气压传动教案 3.docx

1、液压与气压传动教案 3教学课题：第一章 绪论教学目标：1、掌握液压与气压传动系统的工作原理与组成 2、了解液压与气压传动的特点、应用及发展趋势教学重点：液压与气压传动系统的工作原理与组成教学难点：液压与气压传动系统的工作原理与组成教学内容：一、液压与气压传动的工作原理及图形符号 1、液压传动的工作原理液压千斤顶是常见的液压传动装置，现以液压千斤顶为例简述液压传动的工作原理。 图中：1吸油管； 2、9单向阀； 3、10油管； 4小活塞； 5小液压缸； 6杠杆； 7大液压缸； 8大活塞； 11截止阀； 12油箱 由图可知，7和8组成上下移动的举升液压缸。6、5、4和2、9组成手动液压泵，向7中供油

2、。当提起6，使4向上移动时，4下腔容积增大，形成局部真空，此时2打开，通过1从12中吸油；当压下6，使4向下移动时，4下腔压力升高，此时2关闭，9打开，液体经3流入7的下腔，使8向上移动，顶起重物。 液压传动的工作原理：以油液为工作介质，通过密封容积的变化来传递运动，通过油液内部的压力来传递动力。2、液压传动的图形符号 在实际工程中，除某些特殊情况外，液压传动系统中各液压元件一般采用国家标准规定的图形符号来表示，这些符号只表示液压元件的职能，不表示液压元件的结构和参数，通常称为职能符号。我国国家标准GB/T 786.12009规定了液压传动的图形符号。3、气压传动的工作原理现以气动剪切机为例简

3、述气压传动的工作原理，图示位置为剪切前的状态。 图中：1空气压缩机，2冷却器，3分水滤气器，4储气罐，5空气过滤器，6溢流减压阀， 7油雾器，8行程阀，9气控换向阀，10气缸。 气压传动的工作原理：利用空气压缩机把电动机或其他原动机输出的机械能转化为空气的压力能，然后再控制元件的作用下通过执行元件把压力能转化为直线运动或回转运动的机械能，从而完成各种动作并对外做功。4、气压传动的图形符号 如图所示为气动剪切机的图形符号：1空气压缩机，2冷却器，3分水滤气器， 4储气罐，5空气过滤器，6溢流减压阀，7油雾器，8行程阀，9气控换向阀，10气缸2、液压与气压传动系统的组成1. 液压传动系统的组成液压

4、传动系统主要由以下几部分组成：a. 动力装置 主要是指各种类型的液压泵 作用：机械能转化成压力能b. 执行元件 主要是指各种类型的液压缸和液压马达 作用：压力能转化才机械能c. 控制元件 主要是指各种类型的液压控制阀 作用：控制和调节油液的压力、流量、和方向。d. 辅助元件 主要是指各种类型的油箱、过滤器、油管、管接头、压力计等；作用：保证液压系统可靠和稳定地工作e. 工作介质 工作介质主要是指各种类型的液压油。作用：实现对运动和动力的传递。2.气压传动系统的组成 气压传动系统的组成与液压传动系统相似，是由气源装置、执行元件、控制元件、辅助元件和工作介质组成的，不同于液压传动系统的是气压传动系

5、统的工作介质为空气。三、液压与气压传动系统的应用 1. 液压传动系统的应用 目前，液压传动系统在下述几方面有普遍的应用： （1）进给运动的传动装置。如磨床的砂轮架和工作台，铣床、刨床、组合机床的工作台，六角车床、自动车床的刀架或转塔刀架。 （2）往复运动的传动装置。如龙门刨床的工作台、牛头刨床或插床的滑枕。 （3）仿形装置。如车床、铣床、刨床上的仿形加工，精度可达0.010.02 mm。 （4）辅助装置。如机床上的夹紧装置、齿轮箱变速操纵装置、丝杠螺母间隙消除装置、垂直移动部件平衡装置、分度装置、工件和刀 具装卸装置、工件输送装置等。（5）静压支承。如重型机床、高速机床、高精度机床上的轴承、导

6、轨、丝杠螺母机构等。2. 气压传动系统的应用 目前，气压传动系统在下述几方面有普遍的应用： （1）机械制造业。如机械加工生产线上工件的装夹及搬送，铸造生产线上的造型、捣固、合箱等。 （2）电子及电器行业。如硅片的搬运、元器件的插装与锡焊、家用电器的组装等。 （3）石油、化工业。如石油提炼加工、气体加工、化肥生产等。 （4）轻工食品包装业。如酒类、油类、煤气等的罐装及各种食品的包装等。 （5）机器人。如装配机器人、喷漆机器人、搬运机器人、爬墙机器人和焊接机器人等。四、液压与气压传动的特点及发展趋势（一） 液压传动的特点 1. 液压传动的优点： （1）工作平稳、反应快、冲击小，能实现频繁启动和换向

7、。 （2）易于实现过载保护。 （3）易于实现无级调速。 （4）控制、调节比较简单，操纵方便，易于实现自动化，与电力传动配合使用能实现复杂的顺序动作和远程控制。 （5）体积小、质量轻、惯性小、结构紧凑，而且能传递较大的力或转矩。 （6）易于实现回转运动和直线运动，且液压元件的排列布置灵活。 （7）易于实现系列化、标准化、通用化，易于设计、制造和推广使用。 （8）在液压传动系统中，功率损失所产生的热量可由流动的液体带走，因此，可避免机械本体产生过度温升。2. 液压传动的缺点： （1）由于采用液体传递压力，系统不可避免地存在泄漏，因而传动效率较低，不宜远距离传动。 （2）液压传动不但对油温的变化较为

8、敏感，使负载的速度不易保持稳定，而且对液体的清洁程度要求较高。 （3）为减少泄漏，液压元件的制造精度要求较高，导致成本较高。 （4）当液压传动系统发生故障时，不易查找原因且维修困难。 （5）液压传动系统运行时的噪声较大。（二）气压传动的特点1、优点： 气压传动主要具有使用方便，组装方便，快速性好，安全可靠，储存方便，可实现远距离传输，可实现过载保护以及便于清洁等。2、缺点： 气压传动主要具有速度稳定性差，需要净化和润滑，输出力小以及排放空气的噪声大等缺点。（三）液压与气压传动的发展趋势 1. 液压传动产品的发展趋势 液压传动产品的发展趋势主要体现在以下几个方面： （1）采用高压化的液压元件，其

9、连续工作压力可达40 MPa，瞬间最高压力可达48 MPa。 （2）调节和控制方式多样化。 （3）进一步改善液压传动产品的调节性能，从而提高液压传动系统的效率。 （4）发展与机械传动和电力传动组合的具有节能储能的复合式调节传动装置。 （5）进一步降低噪声。 （6）应用液压插装阀技术。该技术具有紧凑结构、减少漏油的优点。 2. 气压传动产品的发展趋势 气压传动产品的发展趋势主要体现在小型化，组合化，精密化，高速化，无油、无味、无菌化，高寿命、高可靠性和智能诊断功能，低功耗节能，机电一体化，应用新技术、新工艺、新材料等几个方面本章小结1、液压传动的工作原理2、气压传动的工作原理3、液压与气压传动系

10、统的组成4、液压与气压传动系统的应用 5、液压与气压传动的特点 6、液压与气压传动的发展趋势教学课题：第二章 第一节 液压传动的工作介质教学目标：1、了解液压油的性质和种类 2、掌握液压油选用原则教学重点：液压油的性质教学难点：液压油选用原则教学内容： 液压油是液压传动系统中的工作介质。它对液压传动装置起着润滑、冷却和防锈的作用。其质量直接影响液压传动系统的工作性能。1. 液压油的分类 液压油可分为石油基液压油和难燃液压油。 常见的石油基液压油有普通石油基液压油、专用石油基液压油、抗磨石油基液压油、高黏温指数石油基液压油等。难燃液压油主要有合成难燃液压油和含水难燃液压油两种。合成难燃液压油主要

11、有含添加剂液压油、水乙二醇液压油和乳化液。2. 液压油的物理特性1）可压缩性 定义：可压缩性指液压油所受压力增加时体积变小的性质。 大小一般用体积压缩系数（单位压力变化时液压油体积的相对变化量）或体积弹性模量K（K=1/）表示。2）黏性 定义： 液体在外力作用下流动(或有流动趋势)时，由于分子间的内聚力作用而产生阻止分子相对运动而产生的一种内摩擦力，这种现象叫做液体的粘性。 黏性的大小用黏度来衡量，黏度是选择液压油的主要指标，是影响液压油流动的重要物理性质，最常用的是绝对黏度，其符号是，单位为Ns/m2或Pas。在相同温度下流体的绝对黏度与密度之比称为运动黏度，符号为，单位是m2/s。黏度与温

12、度、压力的关系：压力升高，黏度增大。温度升高，黏度降低3. 液压传动系统对液压油的要求、液压油的选用 1）液压传动系统对液压油的要求 （1）适宜的黏度。 （2）润滑性能好。在液压传动系统中，除液压元件外，其他一些具有相 对滑动的零件也要用液压油来润滑，因此，液压油应具有良好的润滑性能。 （3）良好的化学稳定性，即对加热、氧化、水解、相容都具有良好的稳定性。 （4）良好的黏温性能。 （5）具有防锈性和防腐性。 （6）比热容和热传导率大，热膨胀系数小。 （7）抗泡沫性好，抗乳化性好。 （8）纯净，杂质少。 （9）凝固点低，闪点和燃点高。2) 液压油的选用 正确合理地选用液压油，是保证液压传动装置高

13、效运转的前提。一般是先确定适用的黏度范围，再选择合适的液压油品种，同时还要考虑液压传动系统工作的特殊要求，如在寒冷地区工作的液压传动系统要求液压油的黏温指数高、低温流动性好、凝固点低；伺服系统要求液压油油质纯净、可压缩性小；高压系统要求液压油抗磨性好。在选用液压油时，黏度是一个重要的参数。黏度的高低将对运动部件的润滑、缝隙的泄漏、液压油流动时的压力损失以及液压传动系统的发热温升等产生影响。所以在环境温度较高、工作压力高或运动速度较低时，为减少泄漏，应选用黏度较高的液压油。工作介质的选用原则选择液压系统的工作介质一般需考虑以下几点：（1）液压系统的工作条件 （2）液压系统的工作环境（3）综合经济

14、分析教学课题：第二章 第二节 液压动力装置教学目标：1、掌握液压泵的工作原理和性能参数 2、了解常见液压泵的工作原理和结构特点教学重点：液压泵的工作原理教学难点：常见液压泵的工作原理和结构特点教学内容：一、液压泵的工作原理和性能参数1. 液压泵的工作原理 泵是一种能量转换装置，把电动机的旋转机械能转换为液压能输出。液压泵都是依靠密封容积变化的原理来进行工作的，故一般称为容积式液压泵 。 以柱塞泵为例讲解液压泵的工作原理。如图所示：右图中：1偏心轮； 2柱塞； 3缸体； 4弹簧； 5压油单向阀； 6吸油单向阀； 7密封油腔 工作原理：图中柱塞2装在缸体3中形成一个密封容积，柱塞在弹簧4的作用下始

15、终压紧在偏心轮1上。原动机驱动偏心轮1旋转使柱塞2作往复运动。柱塞向右运动密封容积变大形成部分真空，使油箱中油液在大气压作用下，实现吸油柱塞向左运动密封容积变小实现压油液压泵工作原理：是利用密封油腔容积的大小变化来实现吸油和压油。2. 液压泵的主要性能参数 1）压力（1）工作压力液压泵实际工作时的输出压力称为工作压力。工作压力取决于外负载的大小和排油管路上的压力损失，而与液压泵的流量无关。（2）额定压力液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转的最高压力称为液压泵的额定压力。（3）最高允许压力在超过额定压力的条件下，根据试验标准规定，允许液压泵短暂运行的最高压力植，称为液压泵的最高允许压力

16、。2）转速（1）额定转速 （2）最高转速 （3）最低转速 3）排量和流量（1）排量V液压泵每转一周，由其密封容积几何尺寸变化计算而得的排出液体的体积叫液压泵的排量。排量可以调节的液压泵称为变量泵；排量不可以调节的液压泵则称为定量泵（2）理论流量理论流量是指在不考虑液压泵的泄漏流量的条件下，在单位时间内所排出的液体体积。（3）实际流量液压泵在某一具体工况下，单位时间内所排出的液体体积称为实际流量。（4）额定流量 在正常工作条件下，该试验标准规定（如在额定压力和额定转速下）必须保证的流量。4)功率、效率（1）功率。输入功率 输入功率指作用在液压泵主轴上的机械功率。输出功率 输出功率指液压泵在工作过

17、程中的实际吸、压油口间的压差p和输出流量q的乘积。 （2）效率。 液压泵的功率损失 液压泵的功率损失有容积损失和机械损失两部分。容积损失是指液压泵在流量上的损失，机械损失是指液压泵在转矩上的损失 机械效率 指驱动液压泵的理论转矩和实际转矩的比值。 容积效率 指液压泵实际流量与理论流量之比。 液压泵的总效率 液压泵的总效率是实际输出功率与其输入功率的比值。 5）噪声二、齿轮泵齿轮泵按齿轮啮合形式的不同分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵两种，按齿形曲线的不同分为渐开线齿形齿轮泵和非渐开线齿形齿轮泵两种。其中外啮合齿轮泵的应用最为广泛。外啮合齿轮泵的结构 1后泵盖； 2滚针轴承； 3泵体； 4主动齿轮；

18、 5前泵盖； 6传动轴； 7 键； 8从动齿轮工作原理：它由装在壳体内的一对齿轮所组成，齿轮两侧有端盖，壳体、端盖和齿轮的各个齿间槽组成了许多密封工作腔。当齿轮按图示方向旋转时，右侧吸油腔由于相互啮合的轮齿逐渐脱开，密封工作容积逐渐增大，形成部分真空，因此油箱中的油液在外界大气压力的作用下，经吸油管进入吸油腔，将齿间槽充满，并随着齿轮旋转，液带到左侧压油腔内。在压油区一侧，由于轮齿在这里逐渐进入啮合，密封工作腔容积不断减小，油液便被挤出去，从压油腔输送到压力管路中去。 2. 影响齿轮泵正常工作的因素 齿轮泵因受其自身结构的影响，在工作过程中会出现泄漏、径向不平衡力和困油现象。 1）泄漏 （1）

19、泵体的内圆和齿顶径向间隙的泄漏。 （2）齿面啮合处间隙的泄漏。 （3）齿轮端面间隙的泄漏。 2）径向不平衡力 3）困油现象三、叶片泵 叶片泵输出流量均匀、脉动小、噪声小，但结构较复杂，对油液的污染比较敏感。它可分为单作用叶片泵和双作用叶片泵两种。 1. 单作用叶片泵 单作用叶片泵转子旋转一周进行一次吸油、压油，并且流量可调节，故又称为变量泵。由于其主要零件在工作时要受径向不平衡力的作用，因而工作情况较差。2. 双作用叶片泵 双作用叶片泵转子旋转一周进行两次吸油、压油，并且流量不可调节，故又称为定量泵。由于其主要零部件在工作时受径向平衡力的作用，因而工作情况较好，应用较广。从双作用叶片泵的结构可

20、以看出，两个吸油口和两个压油口对称分布，径向压力平衡，轴承上不受附加载荷作用，所以又称为卸荷式叶片泵，又因为其排量不可变，所以又称为定量叶片泵。四、柱塞泵1. 柱塞泵的分类及工作原理根据柱塞的布置和运动方向与传动主轴相对位置的不同，柱塞泵可分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵两大类。轴向柱塞泵的工作原理1斜盘； 2柱塞； 3缸体；4配油盘； 5传动轴；a压油口； b吸油口2. 柱塞泵的特点及使用1）柱塞泵的特点 柱塞泵的优点包括工作压力、容积效率及总效率均最高，可传输的功率最大，转速范围较宽，使用寿命较长，良好的双向变量能力。 柱塞泵的缺点包括对介质洁净度要求较苛刻，流量脉动较大，噪声大，结构较复杂，造

21、价高，维修困难。 2）柱塞泵的使用 由于柱塞泵的结构复杂，材料及加工精度要求较高，加工量大，价格昂贵，因而在现代液压工程技术中，各种柱塞泵主要在中高压（轻系列和中系列柱塞泵最高压力为2035 MPa）、高压（重系列柱塞泵最高压力为4056 MPa）和超高压（特种柱塞泵最高压力大于56 MPa）液压传动系统中作为功率传输元件使用。教学课题：第二章 第三节 液压执行元件教学目标：1、掌握液压马达、液压缸的工作原理 2、了解常见液压马达、液压缸的结构特点教学重点：液压马达、液压缸的工作原理教学难点：液压马达、液压缸的工作原理教学内容：一、液压马达 液压马达是把液压能转换为机械能的一种能量转换装置。1

22、. 液压马达的分类及工作原理 1）轴向柱塞式的液压马达 2）叶片式液压马达1斜盘； 2柱塞； 3缸体； 4配油盘2. 液压马达的选用高速液压马达大多有较大的噪声，且低速性能不佳，它与对应的液压泵具有相同原理和结构。轴向柱塞式液压马达应用广泛，容积效率较高，调整范围较大，稳定转速较低，但耐冲击振动性较差，油液要求过滤清洁，价格也较高。叶片式液压马达惯性小，动作灵敏，但容积效率不够高，机械特性软，适用于转速较高、转矩不大而要求启动换向频繁的场合。二、液压缸单杆式液压缸的结构1前端盖；2活塞密封圈；3活塞；4活塞杆；5缸体；6拉杆；7活塞杆密封圈；8后端盖； 9防尘圈；10泄油口；11导向套；12固

23、定密封圈；13节流阀； 14单向阀缓冲装置：当液压传动系统中运动元件的质量较大，运动速度较高（v0.2 m/s）时，由于其惯性力较大，因而具有很大的动量。在这种情况下，活塞运动到缸筒的终端时，会与缸盖发生机械碰撞，产生很大的冲击和噪声，严重影响运动精度，甚至会引起事故，所以在大型、高速或高精度的液压设备中，常设有缓冲装置。教学课题：第二章 第四节 液压控制元件教学目标：1、掌握方向控制阀、压力控制阀、流量阀的工作原理、图形符号 2、了解常见方向控制阀、压力控制阀、流量阀结构特点教学重点：方向控制阀、压力控制阀、流量阀的工作原理、图形符号教学难点：方向控制阀、压力控制阀、流量阀的工作原理、图形符

24、号教学内容：一、方向控制阀 方向控制阀简称为方向阀，主要用来通、断油路或切换油路的方向，以满足对执行元件的启、停和运动方向的要求。方向控制阀按其用途可分为单向阀和换向阀两大类。1. 单向阀 1）普通单向阀 简称单向阀，又称止回阀。只允许液体沿一个方向通过，反向被截止。主要性能要求是当其有正向液体通过时，其开启压力和压力损失要小；当其反向截止时，密封性要好。 （1）直通式单向阀（2）直角式单向阀 在该单向阀中，压力油从进油口P1流入，顶开阀芯后，直接经阀体的铸造流道从出油口P2流出。2）液控单向阀 液控单向阀是指可用来实现逆向流动的单向阀。液控单向阀包括不带卸荷阀芯的简式液控单向阀和带卸荷阀芯的

25、卸载式液控单向阀两种。（1）简式液控单向阀。 控制压力最小要达到主油路 工作压力的30%50%。 （2）卸载式液控单向阀。 控制压力约为主油路 工作压力的5%。 2. 换向阀 1）换向阀的工作原理 换向阀按其结构可分为转阀式换向阀和滑阀式换向阀。转阀式换向阀滑阀式换向阀2）换向阀的操纵方式（1）手动换向阀。（2）机动换向阀。（3）电动换向阀。（4）液动换向阀。（5）电液动换向阀二、压力控制阀 压力控制阀简称为压力阀，是用来调节和控制液压传动系统中油液压力的装置。压力控制阀按其功能和用途可分为溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器等。它们都是利用作用在阀芯上的液压力与弹簧力相平衡的原理进行工作。1.

26、 溢流阀 按结构不同，溢流阀可分为直动式溢流阀和先导式溢流阀两类。直动式溢流阀1调节杆； 2调节螺母； 3调压弹簧； 4锁紧螺母； 5上盖； 6阀体；7阀芯； 8螺塞先导式溢流阀1主阀阀芯； 2、3、4阻尼孔； 5先导阀阀座； 6先导阀阀体； 7先导阀阀芯； 8调压弹簧； 9主阀弹簧； 10主阀阀体； 11阀套2. 减压阀 在液压传动系统中，减压阀是一种利用液体过缝隙产生压力损失，使其出油口压力低于进油口压力的压力控制阀。右图为先导式定值减压阀：1为主阀阀芯； 2、5为阻尼孔； 3、6为控制油通道； 4为弹簧； 7为先导阀阀芯； 8为先导阀弹簧腔；9为先导阀回油通道3. 顺序阀 顺序阀是利用油

27、液压力作为控制信号实现油路的通、断，以控制执行元件顺序动作的压力控制阀。 1调节螺母； 2调压弹簧； 3端盖； 4阀体1）内控式顺序阀 5阀芯； 6控制活塞； 7底盖； 8油路通道 内控式顺序阀简称为顺序阀。 右图为内控式顺序阀 2）外控式顺序阀 外控式顺序阀又称为液控式 顺序阀 三、流量控制阀流量控制阀简称为流量阀，主要用来调节通过阀口的流量，以满足对执行元件运动速度的要求。流量控制阀均以节流单元为基础，利用改变阀口通流截面的大小或通流通道的长短来改变液阻，以达到调节通过阀口流量的目的。1. 节流阀 如图所示为一种典型的节流阀。压力油从进油口P1流入，经节流口后从出油口P2流出。节流阀阀芯1

28、在弹簧4的推力作用下，始终紧靠在推杆2上。调节顶盖上的手柄3，借助推杆2可推动阀芯1做轴向移动。通过阀芯1的轴向移动，改变了节流口的开口大小，实现了对流量的调节。 1阀芯； 2推杆； 3手柄； 4弹簧2. 调速阀 调速阀与节流阀的不同之处在于调速阀带有压力补偿装置。它由定差减压阀与节流阀串联组成。 如图所示为调速阀。由溢流阀调定的液压泵出油口压力为p1，压力油进入调速阀后，先流过定差减压阀阀口，压力降为pm，分别经孔道f和e后进入c腔和d腔，作用在定差减压阀阀芯的下端面。油液经节流阀阀口后，压力又由pm降为p2，进入执行元件（液压缸），与外部负载相平衡。同时压力为p2的油液经孔道a流入b腔，作

29、用在定差减压阀阀芯的上端面。教学课题：第二章 第五节 液压辅助元件教学目标：1、掌握方向控制阀、压力控制阀、流量阀的工作原理、图形符号 2、了解常见方向控制阀、压力控制阀、流量阀结构特点教学重点：方向控制阀、压力控制阀、流量阀的工作原理、图形符号教学难点：方向控制阀、压力控制阀、流量阀的工作原理、图形符号教学内容：1、储能器1、作用：储存多余的压力油。2、分类：（1）重力式储能器 （2）弹簧式储能器 （3）气液式储能器二、密封装置液压传动系统中的密封装置有多种形式，如活塞环密封、机械密封、金属密封垫圈、橡胶垫片、橡胶密封圈等。其中，橡胶密封圈造价低廉，易于更换，且密封效果较好，应用广泛。1.

30、O型密封圈：启动摩擦阻力较小，适应性好；动密封时启动摩擦阻力较大，使用寿命短。2. Y型密封圈：摩擦力较小，运动平稳，适用于高速、高压的动密封。3. V型密封圈：接触面长、密封性能好、耐高压、寿命长，但其摩擦力较大。 教学课题：第三章 第一节 方向控制回路教学目标：掌握换向回路、锁紧回路的作用教学重点：换向回路、锁紧回路的作用教学难点：换向回路、锁紧回路的作用教学内容：一、换向回路换向回路的作用是使液压缸和与之相连的主机运动部件在其行程终端迅速、平稳、准确地变换运动方向。1. 简单换向回路 右图简单换向回路采用手动换向阀，换向精度和平稳性不高，常用于换向不频繁且无须自动化的场合。对速度和惯性较大的液压传动系统，采用机动换向阀较为合理，有较高的换向位置精度。电磁换