液压与气动技术教案.doc
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《液压与气动技术》
授课教案
课题
液压与气动技术内容总体介绍
课次
1
授课班级
学时
2
上课地点
教学目标
能力目标
知识目标
素质目标
1、独立分析能力
2、设备拆装、维护维修能力
3、根据原理图进行实物连接
4、系统回路设计及其应用
1、各元件符号识别
2、基本回路的分析
3、复杂回路的分析
4、简单系统的设计及其应用
1、岗位精神
2、团队合作意识的培养
3、培养良好的设备维护和保养意识
4、注意开启系统和关闭系统时的注意事项
教学重点与难点
重点：
1、各元件工作原理的掌握及其符号的认识
2、能合理拆装不同的液压气动系统元件
3、基本回路的分析
4、复杂回路的分析
5、根据原理图进行实物连接
6、液压气动系统的设备应用与维护
7、根据基础知识自行设计某一液压或气动系统并将其应用
难点：
1、相似符号的区分
2、相同元件在同一回路中的作用
3、复杂系统回路的分析
4、传动系统的分析设计
5、实物的连接及其注意事项
6、液压气动传动系统的实际构建及其应用
教学过程
主要教学内容
备注
讲授
60min
一、液压气动系统在实际生活工业中的应用介绍
液压
1、油压千斤顶
2、组合机床动力滑台
3、液压起重机、吊车等
4、升降电梯
气动
1、公交车自动开关门
2、机械手等
二、液压传动系统的优缺点
优点
1、重量轻、结构紧凑、惯性小
2、可方便灵活布置传动机构
3、可在大范围内实现无级调速
4、传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定
5、易于实现过载保护——借助于设置溢流阀等
6、可实现自动化——借助于各控制阀
7、元件已实现了标准化、系列化和通用化
缺点
1、漏油漏气等因素会影响昂运动的平稳性和正确性
2、液压传动系统对油温的变化比较敏感
3、元件的配合件制造精度要求较高，加工工艺较复杂
4、传动系统要求有单独的能源
5、系统发生故障时不易检查和排除
三、液压传动系统的组成
能源装置、执行装置、控制调节装置、辅助装置、工作介质
小结
作业
平时多注意观察与液压或气动系统有关的实物
课题
液压传动基础知识
课次
2
授课班级
学时
2
上课地点
教学目标
能力目标
知识目标
素质目标
1、独立分析能力
2、设备拆装、维护维修能力
3、根据原理图进行实物连接
4、系统回路设计及其应用
1、各元件符号识别
2、基本回路的分析
3、复杂回路的分析
4、简单系统的设计及其应用
1、岗位精神
2、团队合作意识的培养
3、培养良好的设备维护和保养意识
4、注意开启系统和关闭系统时的注意事项
教学重点与难点
重点：
1、初步认识油压千斤顶并学会使用
2、油压千斤顶工作原理分析
3、认识平面磨床工作台及其液压系统组成
4、初步学会分析系统回路
5、独立分析组合机床工作台液压系统工作原理
难点：
1、组合机床工作台原理示意图
2、分析组合机床工作台
教学过程
主要教学内容
备注
讲授
50min
一、油压千斤顶在实际生活工业中的应用介绍
1、油压千斤顶实物认识
图1立式油压千斤顶实物
1-杠杆手柄；2.小活塞；3-小油缸；4、5-单向阀；6-大油缸；
7-大活塞；8-重物；9-卸油阀；10-油箱
图2液压千斤顶的工作原理示意图
2、油压千斤顶工作原理分析
通过生产中经常见到的液压千斤顶来了解液压传动的工作原理，图2所示为该液压系统的工作原理示意图。
由图可知，该系统由举升液压缸和手动液压泵两部分组成，大油缸6、大活塞7、单向阀5和卸油阀9组成举升液压缸，杠杆手柄1、小活塞2、小油缸3、单向阀4和5组成手动液压泵。
活塞和缸体之间既保持良好的配合关系，又能实现可靠的密封。
提起手柄1使小活塞2向上移动，小活塞2下端密封的油腔容积增大，形成局部真空，这时单向阀5关闭并阻断其所在的油路，而单向阀4打开使其所在油路畅通，油箱10中的液压油就在大气压的作用下通过吸油管道进入并充满小缸体3，完成一次吸油动作；用力压下手柄1，小活塞2下移，小活塞2下腔容积减小，腔内压力升高，这时单向阀4关闭同时阻断其所在的油路，当压力升高到一定值时单向阀5打开，小油缸3中的油液经管道输入大油缸6的下腔，由于卸油阀9处于关闭状态，大油缸6中的液压油增多迫使大活塞7向上移动，顶起重物。
再次提起手柄吸油时，单向阀5自动关闭，使油液不能倒流，从而保证了重物不会自行下落。
不断地往复扳动手柄，就能不断地把油液压入大油缸6下腔，使重物8逐渐地升起。
如果打开卸油阀9，大活塞7在其自重和重物8的作用下下移，大油缸6下腔的油液便通过管道流回油箱10中，重物8就向下运动。
这就是液压千斤顶的工作原理。
通过对上面液压千斤顶工作过程的分析，可以初步了解到液压传动的基本工作原理如下：
（1）液压传动是利用有压力的液体（液压油）作为传递运动和动力的工作介质；
（2）液压传动中要经过两次能量转换，先将机械能转换成油液的压力能，再将油液的压力能转换成机械能；
（3）液压传动是依靠密封容器或密闭系统中密封容积的变化来实现运动和动力的传递。
二、磨床工作台在实际生活工业中的应用介绍
1、磨床工作台实物认识
图3磨床工作台实物
2、磨床工作台工作原理分析
如图4所示，液压系统由油箱19、滤油器18、液压泵17、溢流阀13、开停阀10、节流阀7、换向阀5、换向阀10、液压缸1以及连接这些元件的油管以及管接头等组成。
其工作原理如下：
液压泵由电动机驱动后，从油箱中吸油。
油液经滤油器进入液压泵，油液在泵腔中从入口低压到泵出口高压，在图4（a）所示状态下，通过开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸左腔，推动活塞使工作台向右移动。
这时，液压缸右腔的油经换向阀和回油管6排回油箱。
如果将换向阀手柄转换成图4（b）所示状态，则压力管中的油将经过开停阀、节流阀和换向阀进入液压缸右腔、推动活塞使工作台向左移动，并使液压缸左腔的油经换向阀和回油管6排回油箱。
工作台的移动速度是通过节流阀来调节的。
当节流阀开大时，进入液压缸的油量增多，工作台的移动速度增大；当节流阀关小时，进入液压缸的油量减小，工作台的移动速度减小。
为了克服移动工作台时所受到的各种阻力，液压缸必须产生一个足够大的推力，这个推力是由液压缸中的油液压力所产生的。
要克服的阻力越大，缸中的油液压力越高；反之压力就越低。
这种现象正说明了液压传动的一个基本原理—压力决定于负载。
1—工作台2—液压缸3—活塞4—换向手柄5—换向阀6，8，16—油管7—节流阀9—开停手柄10—换向阀11—压力管12—压力支管13—溢流阀14—钢球15—弹簧17—液压泵18—滤油器19—油箱
2—图4机床工作台液压系统工作原理图
多媒体手段加强认识和了解
小结
能够从该两个实例中初步总体把握液压系统的基本内容
作业
观察周围油压千斤顶的外形及使用
课题
液压传动基础知识
课次
3
授课班级
学时
2
上课地点
教学目标
能力目标
知识目标
素质目标
1、独立分析能力
2、设备拆装、维护维修能力
3、根据原理图进行实物连接
4、系统回路设计及其应用
1、各元件符号识别
2、基本回路的分析
3、复杂回路的分析
4、简单系统的设计及其应用
1、岗位精神
2、团队合作意识的培养
3、培养良好的设备维护和保养意识
4、注意开启系统和关闭系统时的注意事项
教学重点与难点
重点：
1、液压油黏性、黏度
2、液压油牌号的表示
3、液压油黏度与温度、压力之间的关系
4、液压油可压缩性（只在高压下明显）
5、对液压油的使用要求及选用
6、液压油的污染及控制
难点：
1、黏度的分类及区别
2、对液压油的使用要求及选用
3、液压油的污染与控制
教学过程
主要教学内容
备注
讲授
60min
一、液压油的种类
1、矿物油系2、耐火性液压油
二、液压油的性质
1、密度2、闪火点3、黏度4、可压缩性
三、液压油的要求及选用
1、液压传动工作介质的要求
2、液压传动工作介质的选用
四、液压油的污染及控制
1、液压油污染的原因
2、油液污染的危害
3、油液污染的控制措施
小结
掌握液压油的使用、牌号等相关知识
作业
课题
液压传动基础知识
课次
4
授课班级
学时
2
上课地点
教学目标
能力目标
知识目标
素质目标
1、独立分析能力
2、设备拆装、维护维修能力
3、根据原理图进行实物连接
4、系统回路设计及其应用
1、各元件符号识别
2、基本回路的分析
3、复杂回路的分析
4、简单系统的设计及其应用
1、岗位精神
2、团队合作意识的培养
3、培养良好的设备维护和保养意识
4、注意开启系统和关闭系统时的注意事项
教学重点与难点
重点：
1、压力与负载的关系
2、输出的速度与流量的关系
3、绝对压力、相对压力和真空度的关系
4、层流、温流和雷诺数
5、压力损失、液压冲击、气穴现象
难点：
1、Pascal原理
2、伯努利方程
教学过程
主要教学内容
备注
讲授
60min
一、流体力学基础知识
1、静力学基础
（1）液体压力
（2）液体静压力性质
（3）液体静力学基本方程
（4）静压传递基本原理
（5）压力的表示
图5绝对压力、相对压力和真空度的关系
2、液体动力学基础
（1）理想液体和基本流动
（2）层流和紊流
二、液压系统运行中常见问题分析与处理
1、压力损失
2、液压冲击
3、气穴现象
小结
掌握液压系统中液压油静力和动力方面的常见知识
作业
随堂练习
课题
液压系统组成元件
课次
5
授课班级
学时
2
上课地点
教学目标
能力目标
知识目标
素质目标
1、独立分析能力
2、设备拆装、维护维修能力
3、根据原理图进行实物连接
4、系统回路设计及其应用
1、各元件符号识别
2、基本回路的分析
3、复杂回路的分析
4、简单系统的设计及其应用
1、岗位精神
2、团队合作意识的培养
3、培养良好的设备维护和保养意识
4、注意开启系统和关闭系统时的注意事项
教学重点与难点
重点：
1、液压系统组成及符号认识
2、液压泵工作原理
3、压力、流量、排量、效率等参数含义及单位
4、外啮合齿轮泵、叶片泵、柱塞泵工作原理
5、齿轮泵的困油、泄露、拆装
6、叶片泵的拆装、柱塞泵的拆装
7、液压泵的选用原则
难点：
1、不同组成中所包含的元件
2、参数计算
3、单作用叶片泵和双作用叶片泵区别
4、轴向柱塞泵和径向柱塞泵区别
教学过程
主要教学内容
备注
讲授
60min
一、液压系统组成
以实物介绍各组成部分相关的元器件：
动力部分、执行部分、辅助部分、调节部分、传动介质
二、液压动力部分
能量转换时将机械能转化成压力能。
1、容积式液压泵工作原理
图6液压泵工作原理图
图6所示的是一单柱塞液压泵的工作原理图。
图中柱塞2安装在缸体3中形成一个密封容积a，柱塞在弹簧4的作用下始终紧抵在偏心轮1上。
原动机驱动偏心轮1旋转时，柱塞2将作往复运动，使密封容积a的大小发生周期性的交替变化。
当a由小变大时就形成部分真空，油箱中油液在大气压作用下，经吸油管顶开单向阀5进入油箱a而实现吸油；反之，当a由大变小时，a腔中吸满的油液将顶开单向阀6流入系统而实现压油。
原动机驱动偏心轮不断旋转，液压泵就不断地吸油和压油，这样液压泵就将原动机输入的机械能转换成液体的压力能输出。
2、液压泵分类
按结构来分有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵；按输出流量是否可调
分为定量泵和变量泵。
3、液压泵工作条件
（1）具有密闭工作容积
（2）该密闭工作容积周期性变化
（3）具有配流结构，保证液压泵有规律连续吸排油
（4）油箱内油液绝对压力恒等于或大于大气压力
3、主要性能参数
压力、流量、排量、效率、功率等
4、外啮合齿轮泵组成及其工作原理
（1）组成
图7齿轮泵组成
（2）工作原理
外啮合齿轮泵的工作原理如图8所示。
其主要结构由泵体、一对啮合的齿轮、泵轴和前后泵盖组成。
图8外啮合型齿轮泵工作原理
当泵的主动齿轮按图示箭头方向旋转时，齿轮泵右侧（吸油腔）齿轮脱开啮合，使密封容积增大，形成局部真空，油箱中的油液在外界大气压的作用下，经吸油管路、吸油腔进入齿间。
随着齿轮的旋转，吸入齿间的油液被带到另一侧，进入压油腔。
这时轮齿进入啮合，使密封容积逐渐减小，齿轮间部分的油液被挤出，形成了齿轮泵的压油过程。
齿轮啮合时齿向接触线把吸油腔和压油腔分开，起配油作用。
小结
掌握容积式液压泵的工作原理
作业
观察外啮合齿轮泵的结构，自己制作一齿轮泵模型
课题
液压系统组成元件
课次
6
授课班级
学时
2
上课地点
教学目标
能力目标
知识目标
素质目标
1、独立分析能力
2、设备拆装、维护维修能力
3、根据原理图进行实物连接
4、系统回路设计及其应用
1、各元件符号识别
2、基本回路的分析
3、复杂回路的分析
4、简单系统的设计及其应用
1、岗位精神
2、团队合作意识的培养
3、培养良好的设备维护和保养意识
4、注意开启系统和关闭系统时的注意事项
教学重点与难点
重点：
1、齿轮泵的困油现象
2、齿轮泵的泄漏途径
3、齿轮泵的拆装要求
4、齿轮泵的使用要求
难点：
1、齿轮泵径向力分析
2、齿轮泵各元件的清洗要求
教学过程
主要教学内容
备注
讲授
60min
一、齿轮泵的结构特点
1、齿轮泵的困油
齿轮泵要能连续地供油，就要求齿轮啮合的重叠系数ε大于1，也就是当一对齿轮尚未脱开啮合时，另一对齿轮已进入啮合，这样，就出现同时有两对齿轮啮合的瞬间，在两对齿轮的齿向啮合线之间形成了一个封闭容积，一部分油液也就被困在这一封闭容积中〔见图2.6（a）〕，齿轮连续旋转时，这一封闭容积便逐渐减小，到两啮合点处于节点两侧的对称位置时〔见图2.6（b）〕，封闭容积为最小，齿轮再继续转动时，封闭容积又逐渐增大，直到图2.6（c）所示位置时，容积又变为最大。
在封闭容积减小时，被困油液受到挤压，压力急剧上升，使轴承上突然受到很大的冲击载荷，使泵剧烈振动，这时高压油从一切可能泄漏的缝隙中挤出，造成功率损失，使油液发热等。
当封闭容积增大时，由于没有油液补充，因此形成局部真空，使原来溶解于油液中的空气分离出来，形成了气泡，油液中产生气泡后，会引起噪声、气蚀等一系列恶果。
以上情况就是齿轮泵的困油现象。
这种困油现象极为严重地影响着泵的工作平稳性和使用寿命。
图9齿轮泵的困油现象
2、径向力不平衡
齿轮泵工作时，在齿轮和轴承上承受径向液压力的作用。
如图
10（b）所示，泵的右侧为吸油腔，左侧为压油腔。
在压油腔内有液压力作用于齿轮上，沿着齿顶的泄漏油，具有大小不等的压力，就是齿轮和轴承受到的径向不平衡力。
液压力越高，这个不平衡力就越大，其结果不仅加速了轴承的磨损，降低了轴承的寿命，甚至使轴变形，造成齿顶和泵体内壁的摩擦等。
为了解决径向力不平衡问题，在有些齿轮泵上，采用开压力平衡槽的办法来消除径向不平衡力，但这将使泄漏增大，容积效率降低等。
CB—B型齿轮泵则采用缩小压油腔，以减少液压力对齿顶部分的作用面积来减小径向不平衡力，所以泵的压油口孔径比吸油口孔径要小。
图10齿轮泵的困油卸荷槽图及径向不平衡力
3、齿轮泵的泄漏
在液压泵中，运动件间是靠微小间隙密封的，这些微小间隙从运动学上开成摩擦副，而高压腔的油液通过间隙向低压腔泄漏是不可避免的；齿轮泵压油腔的压力油可通过三条途径泄漏到吸油腔去；一是通过齿轮啮合线处的间隙（齿侧间隙）；二是通过体定子环内孔和齿顶间隙的径向间隙（齿顶间隙）；三是通过齿轮两端面和侧板间的间隙（端面间隙）。
在这三类间隙中，端面间隙的泄漏量最大，压力越高，由间隙泄漏的液压油液就愈多，因此为了实现齿轮泵的高压化，为了提高齿轮泵的压力和容积效率，需要从结构上来采取措施，对端面间隙进行自动补偿。
二、齿轮泵的拆卸
1、拆卸步骤
第一步：
拆卸图示中的螺栓，取出右端盖；
第二步：
取出右端盖密封圈；
第三步：
取出泵体；
第四步：
取出被动齿轮和轴；主动齿轮和轴；
第五步：
取出左端盖上的密封圈。
2、各零部件清洗
液压元器件在拆卸完成后或装配前，必须进行彻底的清洗，以除去零部件表面黏附的防锈油、锈迹、铁屑、油泥等污物。
不同零部件可以根据具体情况采取不同的清洗方法。
比如，对于泵体等外部较粗糙的部件表面可以用钢丝刷、毛刷等工具，进行刷洗，以去除黏附的铁锈、油泥等污物；对于啮合齿轮可以使用棉纱、抹布等进行擦洗；对于形状复杂的零件或者黏附的污垢比较顽固、难于用以上方法除去的零件，可采用浸洗的方法，即把零件先放在清洗液中浸泡一段时间后再进行清洗。
常用清洗液有汽油、煤油、柴油及氢氧化钠溶液等，因柴油不易挥发，成本低廉，故本任务选用柴油作为清洗液。
清洗顺序：
第一步：
清洗一对相互啮合的齿轮；
第二步：
清洗齿轮轴；
第三步：
清洗密封圈和轴承；
第四步：
清洗泵体、泵盖和螺栓等
3、齿轮泵的装配
装配步骤：
第一步；将主动齿轮（含轴）和从动齿轮（含轴）啮合后装入泵体7内；
第二步：
装左右端盖的密封圈；
第三步：
用螺栓将泵左泵盖、泵体和右泵盖拧紧。
第四步：
用堵头将泵进出油口密封（必须做这一步）。
拆装注意事项：
1、拆装中应用铜棒敲打零部件，以免损坏零部件和轴承。
2、拆卸过程中，遇到元件卡住的情况时，不要乱敲硬砸。
3、装配时，遵循先拆的部件后安装，后拆的零部件先安装的原则，正确合理的安装，脏的零部件应用柴油清洗后才可安装，安装完毕后应使泵转动灵活平稳，没有阻滞、卡死现象。
4、装配齿轮泵时，先将齿轮、轴装在后泵盖的滚针轴承内，轻轻装上泵体和前泵盖，打紧定位销，拧紧螺栓，注意使其受力均匀。
小结
合理拆装齿轮泵，注意各零部件的清洗要求
作业
课题
液压系统组成元件
课次
7
授课班级
学时
2
上课地点
教学目标
能力目标
知识目标
素质目标
1、独立分析能力
2、设备拆装、维护维修能力
3、根据原理图进行实物连接
4、系统回路设计及其应用
1、各元件符号识别
2、基本回路的分析
3、复杂回路的分析
4、简单系统的设计及其应用
1、岗位精神
2、团队合作意识的培养
3、培养良好的设备维护和保养意识
4、注意开启系统和关闭系统时的注意事项
教学重点与难点
重点：
1、单、双作用叶片泵的结构异同
2、单、双作用叶片泵工作原理异同
3、叶片泵的拆装及零部件分析
难点：
1、单、双作用叶片泵原理的区分
2、叶片泵拆装注意事项
教学过程
主要教学内容
备注
讲授
60min
一、叶片泵结构原理分析
1、单作用叶片泵组成及工作原理
单作用叶片泵的组成：
单作用叶片泵由转子、定子、叶片、及壳体、端盖等主要零件组成。
图11单作用叶片泵原理图
（2）单作用叶片泵的工作原理：
如图11所示，转子1由传
动轴带动绕自身中心旋转，定子是固定不动的，中心在定子中心的正上方，二者偏心距为e。
当转子旋转时叶片在离心力或在叶片底部通有压力油的作用下，使叶片紧靠在定子内表面，并在转子叶片槽内作往复运动。
这样，在定子内表面，转子外表面和端盖的空间内，每两个相邻叶片间形成密封的工作容积，如果转子逆时针方向旋转，在转子定子中心连线的右半部，密封的工作容积（吸油腔）逐渐增大，形成局部真空，油箱中的液压油在大气压力的作用下，被压入吸油腔，这就是叶片泵的吸油过程。
同时，在左半部，工作容积逐渐减小而压出液压油，这就是叶片泵的压油过程。
转子旋转一周，叶片泵完成一次吸油和压油。
因单作用叶片泵径向受力不平衡，所以又称为非平衡式叶片泵。
2、双作用叶片泵组成及工作原理
双作用叶片泵的组成：
图12为YB1-25型定量叶片泵的立体结构图，在左泵体内安装有定子、转子以及左右配油盘。
转子上开有十二条倾斜的槽，叶片安装在槽内。
转子由传动轴带动，传动轴间用两个油封密封，以防止漏油和空气进入。
1-定子2—转子3—叶片
图12双作用叶片泵的工作原理及结构图
双作用叶片泵的工作原理：
转子和定子是同心的，定子的内表
面由两段大圆弧，两段小圆弧以及它们之间的四段过度曲线所组成。
当转子逆时针旋转时，叶片在离心力或在叶片底部通有压力油的作用下，使叶片紧靠在定子内表面。
当叶片由短半径向长半径移动时，工作容积逐渐增大，形成局部真空，油箱中的液压油在大气压力的作用下，被压入吸油腔，这就是叶片泵的吸油过程。
当叶片由长半径向短半径转动时，工作容积逐渐减小而排出液体，这就是叶片泵的压油过程。
当转子旋转一周时，叶片泵完成两次吸油和压油。
因双作用叶片泵径向受力平衡，所以又称为平衡式叶片泵。
二、液压传动系统的优缺点
1、叶片泵的拆装步骤
第一步：
卸下螺栓，拆开泵体；
第二步：
取出配油盘；
第三步：
取出转子和叶片；
第四步：
取出定子，再取配油盘；
图13YB1-25型定量叶片泵零件图
2、叶片泵的清洗
第一步：
清洗叶片和转子；
第二步：
清洗定子；
第三步：
清洗配油盘和密封圈
第四步：
清洗轴承
第五步：
清洗泵体、泵盖和螺栓。
3、叶片泵的装配
第一步：
将叶片装入转子内（注意叶片的安装方向）；
第二步：
将配油盘装入左泵体内，再放进定子；
第三步：
将装好的转子放入定子内；
第四步：
插入传动轴和配油盘（注意配油盘的方向）；
第五步：
装上密封圈和右泵体，用螺栓拧紧
4、拆装注意事项
（1）拆解叶片泵时，先用内六方扳手对称位置松开后泵体上的螺栓后，再取掉螺栓，用铜棒轻轻敲打使花键轴和前泵体及泵盖部分从轴承上脱下，把叶片分成两部分。
（2）观察后泵体内定子、转子、叶片、配油盘的安装位置，分析其结构、特点，理解工作过程。
（3）取掉泵盖，取出花键轴，观察所用的密封元件，理解其特点、作用。
（4）拆卸过程中，遇到元件卡住的情况时，不要乱敲硬砸。
（5）装配前，各零件必须仔细清洗干净，不得有切屑磨粒或其它污物。
（6）装配时，遵循先拆的部件后安装，后拆的零部件先安装的原则，正确合理的安装，注意配油盘、定子、转子、叶片应保持正确装配方向，安装完毕后应使泵转动灵活，没
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