项目一 液压系统基础知识（课件）-《气动与液压传动》同步教学（外研版）

项目一 液压系统基础知识 气动与液压传动 内部参考 第1页 第‹#›页 液压与气压传动，是以流体（液压油液或压缩空气）为工作介质进行能量传递和控制的一种传动形式。通过本项目的学习，让我们了解液压传动系统的基础知识，熟悉液压气压传动的工作原理。 第‹#›页 一、基本目标 1.了解液压与气压传动的研究对象。 2.理解液压与气压传动系统的组成。 二、提高目标 1.能根据具体工作要选用液压油。 2.理解液压与气压传动技术在工程中的应用。 任务1 认识液压系统 【学习目标】 第‹#›页 如图所示为平面磨床，其工作台在工作中利用液压传动系统带动进行往复运动。什么是液压传动系统呢？它是如何工作的呢？ 【任务描述】 本任务就是通过平面磨床工作台的往复运动，来分析液压传动系统的组成部分。 任务1 认识液压系统 第‹#›页 平面磨床在工作时时水平工作台需做纵向与横向移动，其中纵向移动距离又要能根据被加工工件的长度进行调整。所以采用机械结构不便于调整，而液压系统能方便地完成这一任务。 【任务分析】 它如何通过液压系统来完成任务?让我们一起来学习一下。 任务1 认识液压系统 第‹#›页 任务1 认识液压系统 【必备知识】 一、液压传动系统的工作原理 液压传动系统由液压泵、液压缸、液压控制阀及连接这些元件的油管、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的低压到泵出口的高压，在图 (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。 1—工作台2—液压缸3—活塞4—换向手柄5—换向阀 6，8，16—回油管7—节流阀9—开停手柄10—卸荷阀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 第‹#›页 任务1 认识液压系统 【必备知识】 一、液压传动系统的工作原理 如果将换向阀手柄转换成图(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 。 1—工作台2—液压缸3—活塞4—换向手柄5—换向阀 6，8，16—回油管7—节流阀9—开停手柄10—卸荷阀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 第‹#›页 任务1 认识液压系统 【必备知识】 一、液压传动系统的工作原理 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。 1—工作台2—液压缸3—活塞4—换向手柄5—换向阀 6，8，16—回油管7—节流阀9—开停手柄10—卸荷阀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 第‹#›页 【必备知识】 二、液压传动系统的组成 从机床工作台液压系统的工作过程可以看出，一个完整的、能够正常工作的液压系统，应该由以下五个主要部分来组成： 1.能源装置(动力元件)：它是供给液压系统压力油，把机械能转换成液压能的装置。最常见的形式是液压泵。 2.执行装置(元件)：它是把液压能转换成机械能以驱动工作机构的装置。其形式有作直线运动的液压缸，有作回转运动的液压马达，它们又称为液压系统的执行元件。 3.控制调节装置(元件)：它是对系统中的压力、流量或流动方向进行控制或调节的装置。如溢流阀、节流阀、换向阀等。 4.辅助装置(元件)：上述三部分之外的其他装置，例如油箱，滤油器，油管等。它们对保证系统正常工作是必不可少的。 5.工作介质：传递能量的流体，即液压油等。 任务1 认识液压系统 第‹#›页 【必备知识】 三、液压传动系统图的图形符号 任务1 认识液压系统 机床工作台液压系统的图形符号图 第‹#›页 【必备知识】 1.由于液压传动借助油管的连接可以方便灵活地布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。 2.液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。 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.液压装置易于实现过载保护。 6.液压传动容易实现自动化。 7.液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广使用。 四、液压传动系统的主要优点 任务1 认识液压系统 第‹#›页 【必备知识】 1.液压系统中的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使得液压传动不能保证严格的传动比。 2.液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体粘性变化，引起运动特性的变化，使得工作的稳定性受到影响，所以它不宜在温度变化很大的环境条件下工作。 3.为了减少泄漏，以及为了满足某些性能上的要求，液压元件的配合件制造精度要求较高，加工工艺较复杂。 4.液压传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。 5.液压系统发生故障不易检查和排除。 五、液压传动系统的主要缺点 任务1 认识液压系统 第‹#›页 【任务实施】 参观平面磨床工作台液压系统或实验室中的液压试验台，指出系统中各组成部分的名称和作用。 任务1 认识液压系统 步骤一：观察液压系统的组成 第‹#›页 【任务实施】 分析液压千斤顶它的工作原理和使用中的能量转换关系。 任务1 认识液压系统 步骤一：分析液压系统能量关系 1—杠杆手柄；2—小油缸；3—小活塞；4，7—单向阀；5—吸油管；6，10—管道； 8—大活塞；9—大油缸；11—截止阀；12—油箱 第‹#›页 【任务评价】 对任务完成情况进行评价 任务1 认识液压系统 项目名称   姓名   任务名称   时间   一、综合职业能力成绩 评分项目 评分内容 配分 自评 小组评分 教师评分 任务完成 完成项目任务，功能正常等。 60       操作工艺 方法步骤正确，动作准确等。 20       安全生产 符合操作规程，人员设备安全等。 10       文明生产 遵守纪律，积极合作，工位整洁。 10       总分         二、训练过程记录 参考资料选择 　 操作工艺流程 　 技术规范情况 　 安全文明生产 　 完成任务时间 　 自我检查情况 　 三、评语 自我整体评价 　 学生签名 教师整体评价 　 教师签名 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 第‹#›页 【思考与练习】 1.使用液压千斤顶提升重物时，是不是省力又省功？ 2.液压系统中的单向阀与换向阀起什么作用？ 3.观察平面磨床后，请问工作台行程是否可调？调整的实质是应用了液压系统中的什么原件进行的？ 让我们一起再想想： 任务1 认识液压系统 第‹#›页 【知识拓展】 1.进给运动传动装置磨床砂轮架和工作台的进给运动大部分采用液压传动；车床、六角车床、自动车床的刀架或转塔刀架；铣床、刨床、组合机床的工作台等的进给运动也都采用液压传动。这些部件有的要求快速移动，有的要求慢速移动。有的则既要求快速移动，也要求慢速移动。这些运动多半要求有较大的调速范围，要求在工作中无级调速；有的要求持续进给，有的要求间歇进给；有的要求在负载变化下速度恒定，有的要求有良好的换向性能等等。所有这些要求都是可以用液压传动来实现的。 2.往复主体运动传动装置龙门刨床的工作台、牛头刨床或插床的滑枕，由于要求作高速往复直线运动，并且要求换向冲击小、换向时间短、能耗低，因此都可以采用液压传动。 液压传动系统在机床上的主要应用 任务1 认识液压系统 第‹#›页 【知识拓展】 3.仿形装置车床、铣床、刨床上的仿形加工可以采用液压伺服系统来完成。 其精度可达0.01～0.02mm。此外，磨床上的成形砂轮修正装置亦可采用这种系统。 4.辅助装置机床上的夹紧装置、齿轮箱变速操纵装置、丝杆螺母间隙消除装置、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，采用液压传动后，有利于简化机床结构，提高机床自动化程度。 5.静压支承重型机床、高速机床、高精度机床上的轴承、导轨、丝杠螺母机构等处采用液体静压支承后，可以提高工作平稳性和运动精度。 液压传动系统在机床上的主要应用 任务1 认识液压系统 第‹#›页 【知识拓展】 液压传动在其他机械工业部门的应用情况 任务1 认识液压系统 行业名称 应用场所举例 工程机械 挖掘机、装载机、推土机、压路机、铲运机等 起重运输机械 汽车吊、港口龙门吊、叉车、装卸机械、皮带运输机等 矿山机械 凿岩机、开掘机、开采机、破碎机、提升机、液压支架等 建筑机械 打桩机、液压千斤顶、平地机等 农业机械 联合收割机、拖拉机、农具悬挂系统等 冶金机械 电炉炉顶及电极升降机、轧钢机、压力机等 轻工机械 打包机、注塑机、校直机、橡胶硫化机、造纸机等 汽车工业 自卸式汽车、平板车、高空作业车、汽车中的转向器、减振器等 智能机械 折臂式小汽车装卸器、数字式体育锻炼机、模拟驾驶舱、机器人等 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 第‹#›页 小组分工 实施 汇报学习 成果 归纳总结 第‹#›页 第‹#›页 一、基本目标 1.能进行液压系统的结构分析。 2.能根据工作状况进行压力的计算。 3.能进行压力和流量的计算。 二、提高目标 1.熟悉流量与流速的计算单位。 2.理解压力的表示方法。 3.能分析液压机构的动作程序。 【学习目标】 任务1.2 认识压力和流量 第‹#›页 【任务描述 】 液压千斤顶是一种采用柱塞或液压缸作为刚性顶举件的千斤顶。它构造简单、重量轻、便于携带，移动方便。 其缺点是起重高度有限、起升速度慢。 试分析液压系统中的流量与流速的关系。并组建回路进行观察实验。 任务1.2 认识压力和流量 第‹#›页 液压千斤顶工作时，只要往复扳动杠杆手柄（5），使手动油泵（小油缸4）不断向大油缸（9）内压油，由于大油缸内油压的不断增高，就迫使大活塞（8）及大活塞上面的重物一起向上运动。打开截止阀（11），油缸内的高压油便流回储油腔（油箱），于是重物与大活塞也就一起下落。 【任务分析】 1—吸油管　2，7—单向阀3—小活塞4—小油缸 5—杠杆手柄 6，10—管道 8—大活塞　9—大油缸　11—截止阀　12—油箱 任务1.2 认识压力和流量 第‹#›页 要完成该项任务时，需要用到以下元件: 【所需器材】 任务1.2 认识压力和流量 第‹#›页 【必备知识】 一、压力的概念 液压传动中的压力是指当液体相对静止时，液体单位面积上所受的法向力。 式中：A为液体有效作用面积；F为液体有效作用面积A上所受的法向力。 压力单位为帕斯卡，简称帕，符号为Pa，1Pa＝1N/m2。由于此单位很小，工程上使用不便，因此常采用它的倍单位兆帕，符号MPa。 p＝F/A 液压传动中的压力是指当液体相对静止时，液体单位面积上所受的法向力。 1Mpa=106Pa 任务1.2 认识压力和流量 第‹#›页 【必备知识】 二、压力的表示方法 液压系统中的压力就是指压强，液体压力通常有绝对压力、相对压力(表压力)、真空度三种表示方法。 因为在地球表面上，一切物体都受大气压力的作用，而且是自成平衡的，即大多数测压仪表在大气压下并不动作，这时它所表示的压力值为零，因此，它们测出的压力是高于大气压力的那部分压力。也就是说，它是相对于大气压(即以大气压为基准零值时)所测量到的一种压力，因此称它为相对压力或表压力。另一种是以绝对真空为基准零值时所测得的压力，我们称它为绝对压力。当绝对压力低于大气压时，习惯上称为出现真空。因此，某点的绝对压力比大气压小的那部分数值叫作该点的真空度。 如某点的绝对压力为4.052×104Pa(0.4大气压)， 则该点的真空度为0.6078×104Pa(0.6大气压)。绝对压力、相对压力(表压力)和真空度的关系如图1-7所示。 任务1.2 认识压力和流量 第‹#›页 【必备知识】 二、压力的表示方法 可知，绝对压力总是正值，表压力则可正可负，负的表压力就是真空度，如真空度为4.052×104Pa(0.4大气压)，其表压力为-4.052×104Pa(-0.4大气压)。 我们把下端开口，上端具有阀门的玻璃管插入密度为ρ的液体中，如图1-7所示。如果在上端抽出一部分封入的空气，使管内压力低于大气压力，则在外界的大气压力pa的作用下，管内液体将上升至h0，这时管内液面压力为p0，由流体静力学基本公式可知：pa=p0+ρgh0。显然，ρgh0就是管内液面压力p0不足大气压力的部分，因此它就是管内液面上的真空度。由此可见，真空度的大小往往可以用液柱高度h0=(pa- p0)/ρg来表示。 任务1.2 认识压力和流量 第‹#›页 【必备知识】 二、压力的表示方法 理论上在标准大气压下的最大真空度可达10.33米水柱或760毫米汞柱。根据上述归纳如下： 1.绝对压力＝大气压力+表压力 2.表压力＝绝对压力-大气压力 3.真空度＝大气压力-绝对压力 压力单位为帕斯卡，简称帕，符号为Pa， 1Pa＝1N/m2。由于此单位很小，工程上使用不便，因此常采用它的倍单位兆帕，符号MPa。 1Mpa=105Pa 任务1.2 认识压力和流量 第‹#›页 【必备知识】 三、帕斯卡定理(压力的传递) 密封容器内的静止液体，当边界上的压力p0发生变化时，例如增加Δp，则容器内任意一点的压力将增加同一数值Δp0也就是说，在密封容器内施加于静止液体任一点的压力将以等值传到液体各点。这就是帕斯卡原理或静压传递原理。 任务1.2 认识压力和流量 第‹#›页 【必备知识】 三、帕斯卡定理(压力的传递) 图中垂直液压缸(负载缸)的截面积为A1，水平液压缸截面积为A2，两个活塞上的外作用力分别为F1、F2，则缸内压力分别为p1= F1/A1、p2= F2/A2。由于两缸充满液体且互相连接，根据帕斯卡原理有p1= p2。因此有： F1= F2A1/A2 任务1.2 认识压力和流量 第‹#›页 【任务实施】 步骤一：流量控制回路分析 在液压试验台上，按图1-10连接回路，观察压力表和流量计的变化过程。 1.液压缸从零开始逐渐加载，可以看到压力表的变化，可以看到负载增大，压力增大；负载为零，压力为零。说明了压力由负载决定，随着负载的变化而变化。 2.从零开始逐步打开节流阀，可以看到流量与流速的关系，当qv=0,V=0,这种关系是什么？说明了什么？ 任务1.2 认识压力和流量 第‹#›页 【任务评价】 步骤二 ：任务评价 项目名称   姓名   任务名称   时间   一、综合职业能力成绩 评分项目 评分内容 配分 自评 小组评分 教师评分 任务完成 完成项目任务，功能正常等。 60       操作工艺 方法步骤正确，动作准确等。 20       安全生产 符合操作规程，人员设备安全等。 10       文明生产 遵守纪律，积极合作，工位整洁。 10       总分         二、训练过程记录 参考资料选择 　 操作工艺流程 　 技术规范情况 　 安全文明生产 　 完成任务时间 　 自我检查情况 　 三、评语 自我整体评价 　 学生签名 教师整体评价 　 教师签名 任务完成情况评价表 任务1.2 认识压力和流量 第‹#›页 【知识拓展】 一、液压系统中的压力损失 液体在等直径管道中流动时，由于液体内部的摩擦力而产生的能量损失，称为沿程压力损失。 1.沿程压力损失 液体流过弯头、各种控制阀门、小孔缝隙或者管道截面面积突然变化等局部阻碍时，因为流速。流向的改变而产生的碰撞、漩涡等现象而产生的压力损失称为局部压力损失。 2.局部压力损失 任务1.2 认识压力和流量 第‹#›页 【知识拓展】 二、液压冲击与空穴现象 在液压系统中，当极快地换向或关闭液压回路时，致使液流速度急速地改变(变向或停止)，由于流动液体的惯性或运动部件的惯性，会使系统内的压力发生突然升高或降低，这种现象称为液压冲击(水力学中称为水锤现象)。 1.液压冲击： 当压力低于空气分离压pg时，溶解的气体就要以很高速度分解出来，成为游离微小气泡，并聚合长大，使原来充满油液的管道变为混有许多气泡的不连续状态，这种现象称为空穴现象。 2.空穴现象 任务1.2 认识压力和流量 第‹#›页 【思考与练习】 1.在液压系统中，流量和速度有什么关系？ 2.在液压系统中，当活塞在运动时，活塞 内的压力取决于什么？ 3.根据液压原理解说，为什么人不带装备 潜水时存在着下潜深度的限制？ 任务1.2 认识压力和流量 第‹#›页 【必备知识】 一、工作顺序的表示方法 针对本次任务为： 1）夹紧气缸A1伸出夹紧工件； 2）钻孔进给气缸A2向下钻孔； 3）钻孔进给气缸A2钻完孔后回缩； 4）夹紧气缸A1回退到初始位置。 1.按时间先后顺序写出动作 2.表格表示方式 任务1.2 认识压力和流量 第‹#›页 小组分工 实施 汇报学习 成果 归纳总结 任务1.2 认识压力和流量 第‹#›页 任务1.2 认识压力和流量 第‹#›页 $$