3.1 认识液压传动（课件）-《机械设备控制技术》同步精品课堂（高教版）

《机械设备控制技术》（高教社） 高等教育出版社 同步精品课程——中职专业课 项目三 MJ-50型数控车床液压传动系统的装调 3.1 认识液压传动 知识目标 学生能够理解液压传动的工作原理，包括液体压力的传递和能量转换。 掌握液压系统的组成部分，包括动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和工作介质。 了解常见液压元件的类型、结构和工作特点，如液压泵、液压缸、控制阀等。 能力目标 能够识别不同类型的液压元件，并根据其特点判断其在系统中的作用。 学会分析简单液压系统的工作过程，指出各元件的工作状态。 情感目标 培养学生对液压传动技术的兴趣和好奇心，激发学习的主动性。 让学生体会到液压传动在工程实际中的广泛应用，增强对专业的认同感。 通过小组合作学习和讨论，培养学生的团队协作精神和沟通能力。 三维目标 导入情景 01 同学们，想象一下，在一个大型的建筑工地，有一台巨大的起重机正在忙碌地工作。它那强有力的起重臂轻松地吊起了沉重的建筑材料，精准地将它们放置在指定的位置。 那大家有没有想过，这台起重机是如何拥有如此巨大的力量，能够如此灵活和准确地完成这些复杂的动作呢？ 其实，这里面就运用到了我们今天要学习的知识——液压传动。 就好像我们人体的肌肉和骨骼相互配合，让我们能够活动一样，起重机内部也有一套精妙的系统在协同工作。而液压传动就像是起重机的“肌肉力量”，通过液体的流动和压力的变化，实现了强大而精确的动力传递。 再比如，大家在游乐场玩过的那种大型的升降游乐设施，还有工厂里自动化生产线上快速而平稳运行的机械设备，它们能够如此高效地工作，都离不开液压传动的功劳 。 新知学习 02 一、概述 液压传动是以受压的液体为工作介质,利用封闭的系统传递运动和力的一种传动方式。相比机械传动、电力传动,液压传动具有能方便地实现无级变速、传动的力与力矩大、操作方便、易于实现自动化等特点,已经应用于我国国民经济的各个部门。特别是近年来伴随着计算机技术微电子技术的发展,液压传动技术发展的水平已经成为衡量一个国家机械装配业发展水平的重要标志。本项目以 MJ-50型数控车床液压传动系统为例介绍液压传动技术的知识与技能。图3-0-1所示为MJ-50型数控车床液压传动系统原理图。由液压传动系统实现的动作有卡盘的夹紧与松开、刀盘的夹紧与松开、刀架的正转与反转、尾座套筒的伸出与缩回。液压传动系统中各电磁阀的电磁铁动作由数控系统的可编程控制器(PLC)控制;整个系统由卡盘、回转刀盘与尾架套筒三个分系统组成,以变量液压泵为动力源,系统的压力调定为4MPa,由压力表显示;泵出口的压力油经单向阀进入控制油路。 新知学习 02 一、概述 新知学习 02 二、观察液压挖掘机的工作过程，了解液压传动 单斗挖掘机(图3-1-1)主要由工作装置、行走装置和回转机构等部分组成,它的液压传动系统由液压泵、控制阀、液压缸、液压马达、管路、油箱等组成。单斗控掘机工作装置是直接完成控掘任务的装置。它由动、斗杆、铲斗三部分铰接而成。动臂起落、斗杆伸缩和铲斗转动都用液压缸控制。液压传动系统通过液压泵将电动机的动力传递给液压马达、液压缸等执行元件,推动工作装置动作,从而完成各种作业。 新知学习 02 1.挖掘挖掘作业一般以斗杆缸动作为主,用铲斗缸调整切削角度,配合挖掘。在进行修整斜坡或铲平基坑面等特殊要求的挖掘动作时,铲斗缸、斗杆缸、动臂缸三个液压缸需根据作业要求做复合动作,以保证铲斗按指定轨迹运动。 2.满斗提升及回转；挖掘作业结束后,铲斗缸推出,动臂缸顶起,满斗提升;同时,回转液压马达转动,驱动回转平台向卸载方向旋转。 3.卸载；当回转平台回转到卸载处时,动臂缸和铲斗缸配合动作,使铲斗对准卸载位置。然后,铲斗缸内缩,铲斗向上翻转卸载。 4.返回；卸载结束后,回转平台翻转,动臂缸、斗杆缸以及铲斗缸复合动作,使空斗返回新的挖掘位置,开始第二个工作循环。通过行走装置驱动整机行走调整挖掘点。 三、 挖掘机工作 新知学习 02 图3-1-2为某机床工作台液压传动系统结构图与原理图,液压泵由电动机驱动旋转,从油箱中吸油,经换向阀压人液压缸左腔,推动活塞及工作台向右移动,这时液压缸右腔的油液经换向阀经过过滤器排回油箱。当换向阀右移时,油液经换向阀压人液压缸右腔,推动活塞及工作台向左移动,这时液压缸左腔的油液经换向阀排回油箱。通过换向阀改变油液的通路,便能实现工作台液压缸的运动换向。单向节流阀的开口大小可以改变进入液压缸的油液体积,进而调节工作台的移动速度。开口大,进入液压缸的油液流量大,工作台运动速度高;开口小则运动速度低。工作台在运动时,要 求油液具有一定的压力,通过安全阀可调节液压泵的输出油液的压力。在图 3-1-2左图中,组成液压传动系统的各个元件是用半结构式画出来的,这种图形比较复杂,实际应用中难以绘制,所以通常用国家规定的图形符号来绘制系统原理图,如图 3-1-2右图所示,使系统图简化,易于设计和绘制。 四、液压传动系统的组成 新知学习 02 四、液压传动系统的组成 新知学习 02 从机床工作台液压传动系统可知,液压传动系统一般由以下五个部分组成: 1.动力元件；在液压传动系统中,动力元件的作用是把机械能转换成液体压力能,一般指液压泵。 2.执行元件；在液压传动系统中,执行元件的作用是把液体的压力能转换成机械能,一般指液压缸和液压马达。 3.控制调节元件；在液压传动系统中,控制调节元件的作用是控制和调节液压传动系统中流体的压力、流量和流动方向。控制调节元件有溢流阀、节流阀、换向阀等。 4.辅助元件；各种油管、油箱、过滤器等辅助元件是保证系统正常工作不可缺少的组成部分 5.工作介质；工作介质是传递能量的液体,通常指液压油。 五、液压传动系统组成部分 新知学习 02 液压油能在管道里流动,原因是液压油获得了压力能,液压油的能量是从液压泵获得的,液压泵在液压传动系统中属于动力元件,它的作用是将原动机输人的机械能转换为液体的压力能。液压泵的工作过程分为吸油过程和压油过程。 液压泵正常工作必须满足以下四个条件: 1.泵腔内必须具有密闭容积; 2.密闭容积要有周期性的变化,密闭容积由小变大时吸油,由大变小时压油; 3.必须有配油装置; 4.在吸油过程中,油箱表面要与大气相通。 六、认识液压泵 新知学习 02 1.液压泵按结构可分为齿轮泵、叶片泵及柱塞泵等。 2.液压泵按输油方向能否改变可分为单向泵和双向泵。 3.液压泵按输出的流量能否调节可分为定量泵和变量泵。 4.液压泵按额定压力的高低可分为低压泵、中压泵和高压泵等, 七、液压泵的常用种类和图形符号 新知学习 02 工作压力p:指液压泵工作时输出油液的实际压力,其大小由工作负载决定,负载增加,液压泵的工作压力升高,负载减小,液压泵的工作压力降低,工作压力与液压泵的流量无关。额定压力p:指液压泵在使用中允许达到的最高工作压力。超过此值,液压泵过载。液压泵 的压力分级见表 3-1-1。 八、液压泵的压力 新知学习 02 外啮合齿轮泵啮合齿轮实物图如图3-1-7(a)所示,外合齿轮泵的工作原理图如图3-1-7(b)所示。在泵的壳体内有一对外合齿轮,齿轮两侧有端盖。壳体、端盖和齿轮的各个齿间组成了许多密封工作腔。当齿轮按图3-1-7(b)所示方向旋转时,右侧吸油腔由于相互啮合的轮齿逐渐脱开,密封工作腔容积增大,形成部分真空,油箱中的油液吸进来,将齿间槽充满,并随着齿轮旋转,把油液带到左侧压油腔去。在压油区一侧,由于轮齿逐渐啮合,密封工作腔容积不断减小,油液便被挤出去。吸油腔和压油腔由相互啮合的轮齿以及泵体分隔开。齿轮泵在运行过程中经常产生困油现象,为了消除困油现象,在齿轮泵两端盖内侧面上铣出两个卸荷槽使困油区在容积缩小时,通过卸荷槽与压油腔相通,在容积增大时通过卸荷槽与吸油腔相通,以便及时补油。两槽之间的距离必须保证吸、压油腔互不相通。外啮合齿轮泵具有结构简单、容易制造、成本低、对油液污染不敏感等优点,缺点是流量脉动大,噪声大。 九、外啮合齿轮泵 新知学习 02 九、外啮合齿轮泵 小试牛刀 题目 1： 能实现锁紧回路的元件是（ ） A. 液控单向阀 B. 换向阀 C. 节流阀 D. 调速阀 答案：A 解析：液控单向阀可以实现锁紧回路，防止执行元件的反向运动。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 2： 在液压系统中，（ ）的作用是过滤油液中的杂质。 A. 油箱 B. 过滤器 C. 冷却器 D. 加热器 答案：B 解析：过滤器用于过滤油液中的杂质，保证系统正常工作。 尝试解答下面习题 单相变压器的基本结构包括以下哪些部分？ A. 铁芯、初级绕组、次级绕组、绝缘材料 B. 铁芯、次级绕组、初级绕组、绝缘材料 C. 铁芯、绝缘材料、初级绕组、次级绕组 D. 初级绕组、次级绕组、铁芯、绝缘材料 解析：正确答案是A。单相变压器的基本结构包括铁芯、初级绕组、次级绕组和绝缘材料等组成部分，它们共同实现电能的变压和传输。 小试牛刀 题目 3： 液压油的黏度对液压系统的性能有重要影响，黏度随温度升高而（ ） A. 升高 B. 降低 C. 不变 D. 先升高后降低 答案：B 解析：温度升高，液压油的黏度降低。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 4： 为了消除液压系统中的脉动，通常会安装（ ） A. 蓄能器 B. 过滤器 C. 冷却器 D. 消声器 答案：A 解析：蓄能器可以吸收压力脉动，使系统运行更平稳。 尝试解答下面习题 题目 5： 液压系统中的辅助元件不包括（ ） A. 油管 B. 密封圈 C. 液压缸 D. 压力表 答案：C 解析：液压缸属于执行元件，不是辅助元件。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 6： 当液压系统的执行元件需要快速和慢速两种运动速度时，可采用（ ）回路。 A. 容积调速 B. 节流调速 C. 容积节流调速 D. 以上均可 答案：D 解析：容积调速、节流调速和容积节流调速都可以实现执行元件的快慢速运动。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 7： 液压系统出现故障时，常用的故障诊断方法不包括（ ） A. 直观检查法 B. 对比替换法 C. 理论计算法 D. 仪器测量法 答案：C 解析：理论计算法一般不用于液压系统的故障诊断，直观检查法、对比替换法和仪器测量法较为常用。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 8： 液压系统中，储存油液并散热、沉淀杂质的装置是（ ） A. 油箱 B. 过滤器 C. 蓄能器 D. 冷却器 答案：A 解析：油箱的主要作用是储存油液，同时还能散热和沉淀杂质。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 9： 简述定量叶片泵能够实现定量输出的原理。 答案：定量叶片泵实现定量输出主要基于其结构和工作原理。定量叶片泵的定子内表面是一个圆形，转子上均匀分布着若干叶片。当转子旋转时，叶片在离心力和根部压力油的作用下伸出并紧贴在定子内表面上。由于定子和转子存在偏心距，在吸油区，叶片逐渐伸出，工作容积逐渐增大，形成吸油过程；在压油区，叶片逐渐缩进，工作容积逐渐减小，实现压油。而定子和转子的偏心距是固定不变的，所以每转一圈，每个密封工作腔吸油、压油的容积也是固定不变的，从而实现了定量输出。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 10： 观察叶片式液压马达的实物图及结构图，指出其主要的组成部分，并简述其工作过程。 答案：叶片式液压马达主要由定子、转子、叶片、配油盘等组成。 工作过程如下：当压力油进入液压马达后，通过配油盘进入叶片根部。在压力油的作用下，叶片顶部紧贴在定子内表面上。由于定子内表面是一个椭圆形，当转子旋转时，叶片在离心力和压力油的作用下伸出或缩进。在进油区，叶片伸出，工作容积增大，形成吸油；在出油区，叶片缩进，工作容积减小，形成压油。转子不断旋转，从而实现马达的连续转动。。 小试牛刀 尝试解答下面习题 课堂小结 03 我们学习了液压传动的基本概念液压传动是以液体为工作介质，通过密封容积的变化来传递运动和动力。其工作原理是利用帕斯卡原理，即在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将以等值同时传到液体各点。动力元件：如液压泵，将机械能转换为液压能。执行元件：包括液压缸和液压马达，将液压能转换为机械能。控制元件：用于控制和调节系统中液体的压力、流量和方向，如溢流阀、节流阀、换向阀等。辅助元件：包括油箱、油管、过滤器、密封件等，为系统的正常运行提供保障。工作介质：通常为液压油。可实现无极调速，调速范围大。传动平稳，能吸收冲击和振动。容易实现自动化控制，操作方便。能实现过载保护。 作业布置 04 完成课堂上未完成的练习题目，确保对认识液压传动的掌握。 复习认识液压传动的相关概念和应用，整理笔记，梳理知识框架。 完成作业本上关于认识液压传动习题，加深对定理的理解。 准备下节课的讨论问题：你认为认识液压传动在实际生活中有哪些应用？请结合具体例子进行讨论。 感谢观看 $$